Rozwój pokładowych systemów elektroenergetycznych i koncepcja samolotu bardziej elektrycznego

• Autorzy: Szelmanowski Andrzej , Gębura Andrzej , Golański Piotr , Michalczewski Mirosław

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.6489

Warianty tytułu

EN

Development of on-board power systems and the concept of a more electric aircraft

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule dokonano przeglądu głównych etapów rozwoju systemów elektroenergetycznych statków powietrznych. Przedstawiono podstawowe cechy węzła elektroenergetycznego dla śmigłowca bojowego Mi-24, samolotu wielozadaniowego F-22 oraz samolotu pasażerskiego Boeing B-787. Przedstawiono wyniki analizy metod zarządzania rozdziałem energii elektrycznej zarówno na samolotach konwencjonalnych, jak również na najnowocześniejszych obecnie konstrukcjach lotniczych (A-380, B-787). Zaprezentowano podstawowe struktury pokładowej sieci elektroenergetycznej statku powietrznego z podziałem na trzy okresy: okres do lat 60. (z dominacją sieci prądu stałego o napięciu 28,5 V), okres do 2000 r. (z dominacją trójfazowej sieci prądu przemiennego o napięciu 3 x 115 V / 200 V, 400 Hz) oraz okres najnowszy, po roku 2000 (z dominacją sieci prądu stałego o napięciu 270 V, uzyskiwanym z przetwarzania za pomocą bloku transformatorowo-prostowniczego napięcia z trójfazowej prądnicy prądu przemiennego 3 x 115 V / 200 V, 400 Hz). Jako główny kierunek obecnie prowadzonych prac konstrukcyjnych przedstawiono koncepcję samolotu bardziej elektrycznego MEA (ang. More Electric Aircraft).

EN

The article reviews the main stages of development of aircraft power systems. The basic features of the power node for the Mi-24 combat helicopter, a multi-tasking aircraft, are presented F-22 and the Boeing B-787 passenger airplane. The results of the analysis of methods for managing the distribution of electricity on both conventional aircraft and the most modern aircraft structures (A-380, B-787) are presented. The basic structures of the aircraft's on-board power network are presented, divided into three periods: the period until the 1960s (with the dominance of the direct current network with a voltage of 28.5 V), the period until 2000 (with the dominance of the three-phase alternating current network with a voltage of 3 x 115 V / 200 V, 400 Hz) and the most recent period, after 2000 (dominated by a 270 V direct current network, obtained by converting the voltage from a three-phase alternating current generator 3x 115 V / 200 V, 400 Hz using a transformerrectifier block). The concept of a more electric aircraft was presented as the main direction of current construction works for MEA concept (More Electric Aircraft).

Słowa kluczowe

PL

statek powietrzny; pokładowy węzeł elektroenergetyczny; samolot bardziej elektryczny; koncepcja More Electric Aircraft; MEA

EN

aircraft; on-board electric power system; more electric aircraft; More Electric Aircraft concept; MEA

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 54, iss. 2
• Strony: 115--134
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Szelmanowski Andrzej

• Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych), Poland

• https://orcid.org/0000-0001-6183-0241

autor

Gębura Andrzej

• Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych), Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1616-6251

autor

Golański Piotr

• Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych), Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3286-8678

autor

Michalczewski Mirosław

• Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych), Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5079-5452

Bibliografia

• 1. D. Sapiro, Elektrooborudowanije somolietov. Moskwa: Maszinostrojenie, 1977.
• 2. R.E. Quigley, More Electric Aircraft, Proceedings of 8th the Applied Power Electronics Conference and Exposition, APEC '93., 1993, pp. 906-911.
• 3. P. Ciężak, A. Gębura, S. Szawłowski et al., „Problemy korozyjne struktury połączenia metalizacyjnego poszycia statku powietrznego – wybrane problemy”. Journal of KONBiN, vol. 51, iss. 4, 2021. DOI 10.2478/jok-2021-0046.
• 4. P. Ciężak, A. Rdzanek, „Monitorowanie korozji statku powietrznego w oparciu o system Prognostycznego Zarządzania Korozją”. Journal of KONBiN, vol. 50, iss. 4, 2020. DOI 10.2478/jok-2020-0082.
• 5. A. Gębura, L. Setlak, T. Tokarski, J. Borowski, Lotnicze urządzenia elektryczne. Warszawa: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, 2023.
• 6. A. Gębura, Diagnosing helicopter propulsion units using the FAM-C method. Warszawa: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, 2024.
• 7. B. Adkins B., W. Philipp, A. Hossle, Electrical machines for aircraft. Proceedings of the IEE - Part A: Power Engineering, 103(1S), 116-127, 1956. Available: http://digital-library.theiet.org/content/journals/10.1049/pi-a.1956.0017.
• 8. A.A. AbdElhafez, A.J. Forsyth, A Review of More-Electric Aircraft. 13th International Conference on Aerospace Sciences & Aviation Technology, ASAT13, May 26 – 28, 2009, Military Technical College, Kobry Elkobbah, Cairo, Egypt.
• 9. Aerospace Industries Association of America, The 1938 Aircraft Year Book, Washington, D.C., Aeronautical Chamber of Commerce of America.
• 10. L. Setlak, E. Ruda, „Przegląd, analiza i symulacja wybranych komponentów elektroenergetycznego systemu zasilania EPS samolotu zgodnych z trendem samolotu zelektryfikowanego MEA”. Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe, nr 3, 2015 (107), Katowice 2015.
• 11. L. Setlak, E. Ruda, “Review, analysis and simulation of advanced technology solutions in power electronics systems (PES) of more electric aircraft”. World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 9, No. 10, 2015.
• 12. L. Setlak, E. Ruda, „Współczesne rozwiązania technologiczne, analiza i symulacja wybranych komponentów architektury HVDC samolotów zgodnych z koncepcją MEA/ AEA”. Przegląd Elektrotechniczny, no. 2, 2017.
• 13. L. Setlak, E. Ruda, „Analiza i symulacja działania modelu elektroenergetycznego systemu zasilania samolotu F-16 zgodnie z koncepcją samolotu bardziej elektrycznego More Electric Aircraft (MEA)”. Maszyny Elektryczne, no. 1, 2017.
• 14. X. Zhao, J.M. Guerrero, X. Wu, Review of Aircraft Electric Power Systems and Architectures, International Energy Conference (Energycon), IEEE, 2014.
• 15. C. Sciascera, P. Giangrande, C. Brunson et al., Optimal design of an electromechanical actuator for aerospace application, Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Japan, 2015.
• 16. S. Klimaszewski, A. Gębura et al., Metodyki oraz uzupełnienia metodyk oceny stanu technicznego samolotów An-26 związane z realizacją biuletynu eksploatacyjnego Nr P/4106/E/98. Warszawa, ITWL, 1998.
• 17. M. Ronkowski, M. Michna, G. Kostro, F. Kutt, Maszyny elektryczne wokół nas - Zastosowanie, budowa, modelowanie, charakterystyki, projektowanie, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 2011.
• 18. Norma Obronna NO-17-A206:2019, Wojskowe statki powietrzne – Naziemne układy zasilania elektroenergetycznego. Podstawowe parametry, wymagania i badania (Polish Military Standard).
• 19. Z. Tertil, „Ocena komutacji maszyn elektrycznych w warunkach przemysłowych”. Przegląd Elektrotechniczny, nr 6, 1982.
• 20. A. Gębura, “Diagnosing turbine engine bearing structures with the aid of FAM-C and FDM-A methods”, Polish Maritime Research, 16(1), pp. 53÷60, 2009.
• 21. S. Augustyn, A. Gębura, “Możliwości diagnozowania skrzyń napędów i zespołów transmisji śmigłowca Mi-24 metodą FAM-C”, Research Works of Air Force Institute of Technology, 30(1), 2012.
• 22. A. Gębura, H. Kowalczyk, T. Tokarski, S. Klimaszewski, K. Handzel, F. Zgrzywa, “Monitoring of helicopters swash-plate wear using the FAM-C diagnosis method”, Diagnostyka,23(1), pp. 1÷12, 2022.
• 23. M. Zieja, A. Gębura, A. Szelmanowski, B. Główczyk, “Non-invasive monitoring of the technical condition of power units using the FAM-C and FDM-A electrical methods”. Sustainability, MDPI, 13(23), pp. 13329÷13340, 2021.