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新技术在波音787飞机上的应用

来源:万方期刊网  时间:2018-04-16 14:24:58  点击:

  东方航空技术有限公司(上海) 200335

  2004年4月波音公司787飞机项目正式启动。经过一年多的研讨, 2005年6月787飞机的构型最终确定。作为波音公司在21世纪推出的第一个机型,787飞机上采用了大量先进技术和航空业的最新研究成果。这些新技术的采用,对于降低飞机运营成本,提高飞机的使用可靠性起到至关重要的作用,

  一.电源系统

  787没有气源系统,飞机上的所有能源都来自电源系统。由于取消了气源系统的各个部件(活门,管道等),大大降低了飞机的重量,飞机的维修成本也可以得到有效降低。

  供电:787飞机的电源系统与以往的波音飞机有着很大的区别,飞机上的电源来自4个安装在发动机上的230V交流250KW变频发电机和2个安装在APU上的230V交流225KW变频发电机组成,变频系统取代了传统的恒频系统,这种变频的电源系统在最新的空客A380上也得到应用。电源经过变频、整流、变压分配后形成飞机的4种电源模式,即传统的115V交流,28V直流和新的230V交流,270V直流,其中230V交流和270V直流电源主要用于以往由气源系统驱动的系统部件。

  跳开关: 787飞机上的跳开关功能由传统的跳开关和固态电路电源控制开关组成,其中大部分的跳开关功能是由固态电路控制开关来实现的。这种方式极大的方便了对跳开关的控制,同时也可以对跳开关的状态集中进行显示。在驾驶舱,可以通过多功能显示器集中对跳开关进行控制,同时也可以通过便携式的维修控制显示器在飞机上的任意位置对跳开关进行控制,极大方便了飞机的维修工作。

  二.电子系统

  在787飞机上的数据传递将通过核心网络(CORE NETWORK),通用核心系统(COMMON CORE SYSTEM)和空地数据链组成,外界数据通过核心网络进入到通用核心系统。目前波音公司正在推广的信息管理系统如电子飞行包(EFB),电子记录本(ELB),飞机健康监控系统(AHM)等都将成为787飞机的标准设备。

  787的通讯系统,除了传统的高频(HF),甚高频(VHF),卫星通讯(SATCOM)以外,787飞机上还增加了波音联接(CONNEXION BY BOEING)和机场无线联接两种方式。

  1、波音联接:将为飞机提供高速宽带的互联网服务,飞机通过卫星和地面建立基于INTERNET的高速数据链,在机上可以通过有线或无线的方式通过波音联接进入INTERNET。

  2、机场无线联接:是一种基于地面服务器和机上进行无线联接的通讯方式,通过这套系统可以在机场办公室内进行QAR数据的下载,机上娱乐系统(IFE)内容的更新,各种机载数据库的更新(如FMC,LRUs),飞机维护信息的下载等,通过这套系统将大大提高飞机的营运效率,降低航空公司的费用。

  787飞机的机上娱乐系统(IFE)采用无线技术,基于无线技术的IFE将取消座椅间和侧壁板内的导线,座椅上的电子盒也将变的非常小或者没有,传统的VCC将在787飞机上消失,这些都将显著降低飞机的重量。

  三.飞行控制

  787飞机的飞行控制系统将全面采用电传操纵(FLY BY WIRE)技术。787飞机的电传操纵系统是在777的基础上发展延伸而来,并进行了全面的优化设计。所有的操作都是通过驾驶舱,飞行控制电子组件(FCE),各个操纵面组成的闭环系统来完成的。

  与777飞机相比,787飞机飞行控制系统的设备集成度更高,787飞机的FCE集成了777飞机的ACE,PFC,FSEU,ADFC和PSA的功能,将777飞机的15个组件集成到了4个FCE设备架上,电路卡数量由777的169个下降到53个,降低了成本,降低了重量,减少了设备空间,减少了导线和接头的数量,增加了系统的可靠性。

  四.环境控制系统

  由于没有气源系统,787飞机的空调和增压系统是通过电驱动的空气压缩机对冲压空气增压来实现的,这样可以根据飞机的实际飞行状况来调整压缩机的工作状态,优化机上能源的使用。空气循环机(ACM)采用的是类似于波音777的设计,由一级压缩机和两级涡轮组成,而冲压空气风扇也变为由电源驱动。由于采用了复合材料机身,机身可以承担更大的内外压差,飞机的最大客舱高度从以往的8000英尺下降到6000英尺,而在34000英尺到37000英尺的飞行高度范围,客舱高度将保持在5000英尺左右,更低的客舱高度将极大的提高客舱的舒适度。

  787飞机的厨房将取消传统的冷气机,取而代之的是一套集中的冷却系统,这样的设计将提高整个系统的可靠性,同时降低了厨房冷却系统的重量,避免了各个冷气机产生的热空气在飞机内的传播,集中的冷却系统的制冷效果也将优于传统的冷气机。

  五。液压和刹车系统

  787飞机的液压系统的工作压力由以往的3000PSI增加到了5000PSI,提高了工作压力将有助于降低系统的重量。与777飞机相似,787飞机的液压系统是由左系统,中央系统,右系统三套独立的系统构成,其中中央系统将完全由两个电增压泵提供液压。

  787飞机的刹车系统采用电作为动力,与液压刹车系统相比,刹车系统得到大大简化,系统可靠性将得到提高,没有液压管路,不会发生泄漏,降低了车间和航线的维修成本,减少更换刹车的时间。

  六。飞机结构

  787飞机设计的一大特点就是复合材料的全面应用,除了以往的蜂窝复合材料外,炭纤维强化塑料(CARBON FIBER REINFORCE PLASTIC)在787飞机上得到了大面积的应用。787飞机的机身蒙皮、框、长桁、地板梁、龙骨梁、机翼前后、机翼蒙皮及翼肋等主要结构件全部采用炭纤维强化塑料(CFRP),787的结构重量中复合材料占到了60%,铝合金为21%,钢为8%,钛合金为11%(注:结构重量是指机翼,机身,尾翼和起落架结构的总重。),787飞机是目前唯一个飞机结构以复合材料为主的大型民用客机。

  复合材料的广泛应用将彻底解决目前金属材料的腐蚀和疲劳问题,对于提高飞行安全,降低维修成本将起到至关重要的作用。

  大量新技术的采用,将使787飞机的运行可靠性大大提高,同时运行费用将会显著降低。

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