包座舱电气应急电气面板飞机的发电直流交流电的转换

摘 要空客A320飞机采用数字电传操纵飞行控制系统。在A320飞机的整个工作过程中，电起着至关重要的作用。电源系统所产生的电流经由相关电路分配到飞机的各个部件，保证飞机的正常运行。如果说发动机是飞机的心脏，那么对于A320飞机来说，电无疑是它的血液。因此要想了解空客A320飞机，必须要学习它的发电以及电流分配。随着社会的不断进步，国家实力的增长，民航强国梦想不再遥远，民航的相关知识的人员培训非常重要，而虚拟建立电源系统的仿真模型意义重大。这次设计就是根据空客A320飞机座舱直流与交流表面板来完成仿真模拟的。论文中介绍了包座舱电气面板，应急电气面板，飞机的发电，直流交流电的转换，以及直流交流点的分配，以及在发电与电流分配过程中相关的工作部件。设计运用Photoshop软件绘制面板以及相关电路，使用flash软件在演示电流的分配与故障分析，最后使用CATIA软件来绘制相关部件。关键词：ELEC表面板;虚拟仿真；Photoshop；Flash；CATIAABSTRACTAirbus A320 plane adopts digital fly by wire flight control system. In the whole working process of the A320, electricity plays a vital role. The current produced by power system passes by relevant circuit and is assigned to each parts of the plane, ensuring the normal operation of the plane. If the engine is the heart of the plane, then for the A320, it is no doubt that electricity is its blood. So if you want to understand the airbus A320 plane, you must learn its power generation and current distribution.With the development of society and the growth of the national strength, it is no longer a distant dream that civil aviation powers the whole country。And the personnel training of civil aviation related knowledge is very important, and virtually establishing the simulation model of the power supply system is of great significance. The design is according to cabin DC and AC surface plate of the airbus A320 aircraft to complete simulation.The paper introduces the cockpit electrical panel, bag emergency electrical panel, the aircraft power generation of the aircraft, DC and AC conversion, DC and AC distribution, and the related components in the process of current generation and current distribution. The design uses Photoshop software to draw the panel and related circuit, uses Flash software to demonstrate the distribution of the current and fault analysis, and finally uses CATIA software to draw relevant components.Key words: ELEC surface plate; Virtual simulation; Photoshop; Flash; CATIA目 录1 绪论11.1 仿真模拟11.2 课题研究的意义11.3 论文介绍22 电气仪表板的平面仿真与工作原理32.1 平面仿真32.1.1 Photoshop32.1.2 Photoshop的绘制实例32.1.3 Flash CS372.1.4 电气系统相关的工作原理建模82.2 电气仪表板的介绍92.2.1 电气面板上的电门92.2.2 应急电源控制面板112.3 面板相关系统的工作原理112.3.1 电源系统概述112.3.2交流电网的分配122.3.3直流电网的分配143 电气系统部件三维仿真建模163.1 CATIA软件概述163.1.1 CATIA软件的发展163.1.2 CATIA的操作界面173.2 部分电气部件的仿真模拟183.2.1 直流卸载主汇流条接触器的三维模拟183.2.2 CATIA建模的成果展示224 BTC故障诊断与排故264.1 BTC的工作原理264.2 BTC故障分析274.2.1 故障假设274.2.2 故障件的仿真模拟274.3 电流接触器的拆装程序284.3.1 BTC电流接触器的拆卸284.3.2 BTC电流接触器的安装295 结论30参考文献31致 谢32附录：外文翻译资料33-45-中国民航大学本科生毕业设计（论文） 1 绪论1.1 仿真模拟所谓仿真模拟，包括外形仿真、操作仿真、视觉感受仿真，就是使用真实的模型或其他等比例的飞机、飞船等模型作为参与者的操控平台，利用VR技术（虚拟现实技术），通过实际操作，使参与者有身临其境的切身体会。以飞机驾驶的仿真为例，在仿真驾驶舱内辅以操作系统以及座舱面板等控制和显示装置，使参与者能够控制在视景中飞行，并且飞机的运动在一定程度上符合真实飞机的运动。在飞机模型前放置大屏幕，利用单通道或多通道技术装置在飞机模型前形成尽量大的视景，作为飞机控制的视觉回馈。在模拟座舱内相应位置安装速度表，高度表，ECAM显示面板等装置作为飞机飞行信息的反馈，参与者看到较为真实的虚拟飞行景象。同时，在虚拟驾驶舱内可以配以音响装置，模拟飞行中可能遇见的各种状况，使参与者可以做出相应的改变。随着科技的进步，社会的发展，在世界范围内，作为高新科学技术产业的民航工业迅速提升。但是，由于各种历史原因，我国目前的民航水平尚有很大的提升空间。根据07年的我国航空航天高峰会议的资料表明我国距美国的差距还是相当的大。美国人口不足三亿，但是飞机的拥有量却是我们这个十四亿大国的飞机拥有量的五倍还要多，也就是说我国还需要大量的投入来发展民航事业。而这也就意味着，我国需要更多的具备相当民航知识的人员比如飞行员、机务人员的支持！就目前来说，首先，培养飞行员真的是很难，而且在练习飞行的过程中由于各种硬件设备的不足导致飞行员并不能够很好的去掌握飞行要领；其次，是机务人员的维修培训，由于真正的飞机并不多，用于机务人员的维修训练严重不足，我们需要用一种清晰明了生动的方式来普及飞机的相关知识，弥补这方面的不足，这就需要用到虚拟仿真模拟了。现在空客A320飞机各个系统的模拟，以及仿真模型在航空公司以及一些致力于民航方面的机构并不是十分充足，而虚拟模型存在的目的就是为了让操作人员对于模型所介绍的相关系统有一个详细的了解以及通透的操作，使我们尽管不一定能够真正地实际操作飞机，但是依然可以通过虚拟仿真模型深入地了解飞机的相关系统。1.2 课题研究的意义随着我国民航事业的不断发展壮大，飞机数量以及维护工作不断增加，飞行员的整体素质以及专业水平都应得到相当大的提高，还有机务维修的工作效率也有所改善，但是众所周知，乘坐飞机依然非常昂贵，在成本消耗中，用来培训飞行员以及机务维修人员的费用恐怕是其中非常大的一笔，如此不是长久之计，而制作出相关培训知识的虚拟仿真模型无疑是节约成本的一个非常有效的方法。我现在所研究的课题，飞机座舱AC和DC表面板虚拟建模与仿真，就是针对我国目前的这种迫切需求来制定的。我研究的课题就是使用绘图软件，动画制作软件和仿真模拟软件建立空客A320座舱电气面板的仿真模型。同时不得不提到的是，尽管国内有很多的关于民航方面的高等院校，但是空客A320的并不像波音飞机在教学研究领域那么普及，所以这次毕业设计课题，选择了空客A320作为范例来介绍座舱AC和DC表面板的虚拟仿真与模拟。课题研究的意义就在于当虚拟仿真模型建立以后，运用空客A320的电气面板的仿真模型，至少在飞机电源系统的教学与培训中大大的减少培训飞行员级维修人员的支出，当飞行员或机组人员在实际操作的时候可以更容易地上手；同时，以此为例我们可以建立起飞机其他系统诸如飞行操纵系统，空调系统，液压系统等等的虚拟仿真模型。相信在这些虚拟的仿真模型的帮助下，飞机的知识可以进一步得到普及。1.3 论文介绍本次课题在设计与完成的过程中，我学习使用了三款软件分别是绘图软件Photoshop，视频制作软件Flash，以及机械三维仿真模拟软件CATIA，大致流程就是首先使用Photoshop 绘制电气系统在飞机座舱的面板，然后根据面板找到相关电气系统的电路图，绘制电路图。之后要理解电路的原理，根据原理使用flash软件绘制电路的流程图。下一步是学习并熟悉电路流动过程中所遇到的各个部件，使用CATIA软件绘制各个部件。最后基于在此过程中，学习到的电气系统的原理，做出至一个故障的诊断与分析。论文的正文包括四部分内容： 第一章，本次毕业设计课题的意义。第二章，通过展示利用Photoshop制作出的图片介绍空客A320飞机座舱电气面板和仪表，以及电气系统的工作原理，并展示电路图介绍空客A320飞机电气系统的工作原理。介绍在此过程中使用的两款软件。第三章，介绍CATIA这款软件和建立仿真模型的方法，展示利用CATIA做出来的3D模型，分析其结构组成。第四章，介绍故障的虚拟诊断。展示正常时系统的工作过程，故障时的显示，以及故障的排除和部件的拆装。2 电气仪表板的平面仿真与工作原理2.1 平面仿真这一阶段的学习过程使用了Adobe Photoshop CS3 Extended和Flash CS3 Pro两款软件。下面我会对这两款软件做一个简介，并简要介绍我使用这两款软件制作仿真模拟图片以及视频的过程。2.1.1 Photoshop Adobe Photoshop CS3 Extended是Adobe公司旗下最为出名的图像处理软件之一，集图像扫描、编辑修改、图像制作、广告创意，图像输入与输出于一体的图形图像处理软件，深受广大平面设计人员和电脑美术爱好者的喜爱。从1988年10月最早的一款photoshop0.63 Macintosh到现在最新的一款Photoshop Create Suite 5.5，Photoshop有着最广泛的应用领域，无论是我们正在阅读的图书封面，还是大街上看到的招帖、海报，这些具有丰富图像的平面印刷品，基本上都需要软件Photoshop对图像进行处理。在这次毕业设计中我所使用的是Adobe Photoshop CS3 Extended。其优点就在于CS3的所有Mac OS X, Windows Red Pill于 2007年4月可以使用于英特尔的麦金塔平台，增进了对Windows Vista的支持，全新的用户界面，Feature additions to Adobe Camera RAW，新增快速选取工具，曲线、消失点、色板混合器、亮度和对比度，打印对话窗的改进 ，黑白转换调整，自动合并和自动混合，智慧(无损)滤镜，移动器材的图像支持，Improvements to cloning and healing，更完整的32 bit / HDR 支持 (图层, 绘图, 更多滤镜与调整)，快速启动等等。Adobe Photoshop CS3 Extended拥有移动工具、选择工具、套索工具、魔棒工具等数量众多、功能齐全的工具。绘制Photoshop图片就是熟练地这些个工具，运用图层、通道、路径等手段来制作我们想要的图片。2.1.2 Photoshop的绘制实例Photoshop作为一款应用传播十分广泛的软件它在图像处理领域的具有巨大功用，经由Photoshop处理的图片可以清晰明了地显示出我们所想要的图像.下面以飞机座舱电器面板上的APU GEN控制活门为例来介绍Photoshop的使用。首先是使用截图工具从空客A320训练与维修服务手册中截取座舱面板的图片（图2-1）。可以看到的是，此时的图片十分模糊，完全不符合我们使用的要求，需要使用Photoshop对其进行处理。图 2-1 座舱面板原图然后找到飞机座舱电气面板ELEC，使用裁剪工具将其设为单独的图层（图2-2）。调整它的图像像素的大小。图 2-2 ELEC面板原图下一步找到APU GEN控制电门，同样使用裁剪工具将其从面板中裁出（图2-3）。然后点击魔棒工具，选中图片中的相同色块，而后删除该色块，选择油漆桶工具，设置此位置所需要出现的颜色，使用油漆桶工具填充颜色。最后使用文字工具，编写电门图上出现的文字建立文字图形。图中的文字FAULT在实际运行过程中基于不同的飞行状况会呈现两种功能，具体表现为橙色和灰白色，同样OFF也有两种颜色亮白色和灰白色，需要我们在图片中一一表现出来。点击横排文字工具，在图片中拉出文字编辑框，根据实际情况编辑文字。复制图层，设置成为不同的颜色，这样，APU GEN控制电门的平面模拟就完成了（图2-4 2-5 2-6）。 图 2-3 APU GEN控制电门原图 图2-4故障灯燃亮 图 2-5所有灯暗灭 图2-4关断灯燃亮 其他的图片由于论文篇幅限制在此不再一一列出，在后文需要用到的时候再贴出。下面我来介绍利用Photoshop制作电路原理图的过程。从AMM手册中导入电路原理图并裁减，如图2-5所示。该图颜色单调，重点不突出，需要改进的方面有很多。第一步，新建一个图层，颜色设为混合绿色，并将其置于所图层的列表最下方，并图层的属性设为背景，如图2-6所示。第二步，新建一个图层并命名为边框，使用路径，铅笔和套索工具根据原理图的原图绘制边框，绘制完成后，选择所有边框，点击编辑里面的描边图标，设置参数描边如图 2-7 所示。第三步，新建一个图层，命名为文字，然后点击横排文字工具，在出现的文字录入框里面输入文字。每点击以此文字工具，默认会生成一个新图层，在所有文字输入完毕后，选择所有的文字录入图层，并点击合并可见图层图标，将它们合并在一起。图2-5 IDG系统-发电机传动与控制指示图原图第四步，电路图中会有很多触点电器件，同前几步一样，新建图层，使用画笔或者路径形状工具，绘制触点，和电器件。图 2-6 绘制背景图第五步，合并所有图层并保存，这样IDG系统-发电机传动与控制指示图就完成绘制（图 2-8 ）。根据绘制完成图片可以清楚地看到IDG的各个部件，以及它与其他系统之间的关系。这些绘制好的图片，可以导入Flash，制作成动画，也可以导入仿真系统中完成仿真模拟。图2-7 边框的绘制图2-8 IDG系统-发电机传动与控制指示2.1.3 Flash CS3 Flash的前身是Future Wave公司的Future Splash，是世界上第一个商用的二维矢量动画软件，用于设计和编辑Flash文档。1996年11月，美国公司Macromedia收购了Future Wave，并将其改名为Flash。在出到Flash 8以后，Macromedia又被Adobe公司收购。目前，最新版本为Adobe Flash Professional CS5.5。本次毕设我是用的是Adobe Flash CS3 Pro，这是Adobe公司开发的Flash设计软件，是Flash8的升级产品。Flash CS3 Pro新增的主要功能有集成功能，绘图、动画和视频功能，全新的Action script开发环境。本次课题主要是利用了Flash CS3 Pro的动画制作功能。Flash CS3的工作环境主要由菜单栏、主工具栏、工具面板、时间轴、编辑栏、舞台、创作面板以及右键快捷菜单组成，提供了丰富易用的绘图工具和强大便捷的动画制作系统，可以帮助用户制作出丰富多彩的Flash动画。帧是Flash影片的最小单位。在FLASH中，动画是由许多独立的帧组成的。每一帧中包含着不同的图像当这些帧以足够快的速度按次序播放时，各帧上的图像轮替显示就形成了动画效果。2.1.4 电气系统相关的工作原理建模电气系统的工作原理建模就是使用Flash，导入用Photoshop绘制的电路原理图, 图 2-9 图片的导入根据它的电流分配的原理绘制流动过程。具体绘制方法如下。第一步，打开Flash，选择Action script3.0。点击文件，选择导入，将电路图导入到舞台，设置为关键帧，同时选择自适应舞台大小。如图2-9所示。第二步，选择需要绘制流程的图层，同时锁定其他的图层。第三步，设置帧频，即一秒钟所出现的帧的次数。选择网格输入线。第四步，按快捷键F6，逐帧绘制电流流动的图像。绘制完成后，选择控制播放影片，可以播放动画。图2-10 是所有动画播放完成后的图片。如果有需要还可以插入文字，声音等。图 2-10 Flash动画的播放2.2 电气仪表板的介绍电气面板也叫电源控制面板，位于座舱前顶板上，它的功能代码是35VU。在电气面板的左侧还有一个应急电源面板，供飞机在应急状况时使用。2.2.1 电气面板上的电门图2-1显示了空客A320电气面板的平面图。结合图来分析。一、1号IDG（综合驱动发电机）脱开电门它的作用是使IDG与发动机的附件齿轮箱脱开。当IDG的滑油温度过高或者压力过低的时候，指示故障灯燃亮，这个时候就可以按压此按钮，使IDG与发动机的附件齿轮箱脱开。需要注意的是，按压的时间不能超过3s，否则可能损坏IDG的脱开线圈。在图2-11中显示为IDG 1。二、2号IDG脱开电门它的功用和1号IDG脱开电门基本相同。在图 2-11中显示为IDG 2三、1号发电机控制电门它用于一号发电机的电压调节，并起到保护的作用，同时控制发电机向电网供电。此电门的故障灯如果燃亮就表明，1号发电机不工作，或者出现发电机出现故障。该电门正常情况下在按入位，也叫自动位。当放出时，下方的断开灯将会燃亮，故图 2-11 电气面板障灯熄灭，称为隔离。在上图中显示为GEN 1。四、2号发电机控制电门它的功用与1号发电机控制电门相同。上图中显示为GEN 2。五、APU（辅助动力装置）发电机控制电门它的作用是控制APU发电机以及供电。在此电门上有一个故障灯，当APU 发电机故障时，它将会燃亮。放出电门，断开灯亮，故障灯熄灭，隔离APU发电机。APU的故障灯只有在APU的主电门在接通时才可能燃亮。该电门在上图中显示为APU GEN.六、外电源控制电门它用于控制外电源的接通和断开。当外电源接上飞机，且参数正常绿色的可用灯燃亮。此时按压该电门，下面蓝色的接通灯亮，表明此时已经接通了外电源。上图中显示为EXT PWR.。七、汇流条连接控制电门它用于控制两个汇流条连接接触器（BTC 1、BTC 2）。如果将电门放出，断开灯燃亮，此时，BTC 1和BTC 2不能闭合，即交流直流转换装置不能工作。而且，APU电源和地面电源也不能接入电路。上图中显示为BUS TIE。八、交流主供电控制电门它人工地控制交流主汇流条电源的转换。当自动转换失效的时候，并且交流的主汇流条失去电源，故障灯燃亮，此时按压此电门，则蓝色备用灯亮。然后交流主汇流条的电源就由二号交流汇流条来提供，成为人工转换。上图中显示为AC ESS FEED.九、一号和二号电瓶控制电门它们的作用相同是控制电瓶接触器。该电门上的故障等用于监控电瓶的情况。将该电门放出，断开灯亮。接触器会断开。在图 2-11中显示为BAT 1和BAT 2。十、厨房供电控制电门它的作用是控制厨房的供电。当飞机超载或者只有一个电源供电的时候，它的供电将被自动断开。在上图中显示为GALY&CAB。此外，面板上还有电瓶电压显示器。2.2.2 应急电源控制面板应急电源面板位于前顶板上电源控制面板的左侧。如图2-12所示，在应急电源面板上仅有四个电门，它们分别为紧急发电机测试电门（EMER GEN TEST），烟雾警告电门(GEN 1 LINE)，冲压空气涡轮与应急发电机电门(RAT&EMER GEN)和自动防护按钮电门（MAN ON）。AC BUS 1和AC BUS 2 的失电自动控制RAT 和CSM/G。MAN ON防护按钮电门提供人工控制RAT 和CSM/G。自动RAT放下此时是多余的。CSM/G的特性：额定功率为在POR的5KVA；电压：115/200VAC，三相，400Hz。应急电源系统控制组件的主要功能是控制伺服活门的激励用于速度调节，以及通过控制相关的GLC和发电励磁电流保护电网和发电机。图 2-12 应急电源面板带防护装置的ENER GEN TEST按钮电门在EMER ELEC PWR面板允许在地面山测试CSM/G，在蓝电动泵运行的条件下。2.3 面板相关系统的工作原理电源控制面板的相关系统即电源系统按最直接的方法来分，分为直流和交流系统。下面分两部分来讲。2.3.1 电源系统概述空客A320飞机的发电主要有如下几个来源：一、两个综合驱动发电机（IDG）在正常飞行过程中，供给飞机电源，每个发动机驱动一个发电机。二、APU驱动第三个辅助的发电机（APU GEN），它能够代替任何一台主发电机（GEN 1或者GEN 2）供给分配电网交流电。三、正常形态下两个变压整流器（TR）提供直流电给分配系统电网。如果发生主故障，恒速液压马达驱动应急发电机（CSM/G）供电给用于飞机的控制系统。四、地面上，一个地面电源装置（GPU）能够供电给飞机。APU GEN也能成为一个独立的电源。在正常飞行状态下，每一个IDG经由它的线接触器（GLC）供给它自己的分配电网。两个IDG从不电气连接。分配电网1包括交流电汇流条1，交流主汇流条，和交流可卸载汇流条。分配电网2对应于交流电汇流条2。.TR 1从AC BUS 1经过它的接触器供电给直流主汇流条（DC BUS 1），直流电瓶回流条（DC BAT BUS），直流主汇流条（DC ESS BUS ），直流可卸载主汇流条（DC ESS BUS）。两个电瓶与DC BAT BUS相连接。经过他的接触器从AC BUS 供电的TR 2供给直流汇流条。万一出现TR 1或者TR 2失效的情况，第三个主变压蒸馏器ESS TR的供电来自AC BUS 1，经过它的接触器供给DC ESS BUS、DC SHED ESS BUS。2.3.2交流电网的分配交流电的来源有五个：两台发电机，APU发电机，地面电源以及应急状态下的应急发电装置CSM/G。如图2-2所示。图中蓝颜色的就是交流电的来源。图中同时显出了部分相关部件的控制电门。下面根据这幅图我来介绍交流发电系统的部分部件。一、主发电机、APU发电机和发电机控制组件（GCU）每台发电机经由一个GCU，通过一个位于顶板ELEC面板的GEN按钮电门来控制。发电机的主要特性：额定功率在POR的90KVA；电压为115V/200V，三相，400Hz。GCU的主要功能有： 通过励磁电流调节发电机电压； 通过控制相关的GLC和发电机励磁电流保护电网和发电机； 提供BITE信息到地面电源控制组件（GPCU）； 控制相关通道的警告。每个GCU 包含了BITE和自监控系统，能够分析影响该通道的大部分的故障也能够在永久存储器中存储信息。发电机接口组件EGIUEGIU的主要功能是处理来自GCU 和相关发电机的参数，EGIU然后经由系统数据集获器（SDAC）将信息传送到驾驶舱（ECAM）。飞机上一共有两个EGIU，Y一个EGIU与GCU1和GPCU有关联。EGIU接收模拟和离散形式的参数从，GEN 1在通道1上，外部电源在通道2上。每个通道经过两个独立的ARINC429数据连线传送它自己的参数到SDAC1和SDAC2。第二个EGCU 以同样的方式连接到发电机2和到APU发电机。三、CSM/G驱动在应急情况下，速度通过私服活门速度调节器控制的液压马达驱动CSM/G。调节器是用来调节蓝液压系统的油以维持CSM/G的恒速。在正常情况下，一个电动泵供压给蓝液压系统。在应急情况下，冲压空气涡轮（RAT）供给蓝系统。图 2-13 交流发电和分配简图四、静变流器静变流机的额定功率为1000VA，从电瓶1转变直流电为单相115V400Hz的交流电。如果AC BUS 1和AC BUS 2失去，并且CSM/G不能使用时，静变流机自动工作。为了维修的目的，静变流机经过两个电瓶充电限制器（BCL）将FAULT指示传送到集中式故障显示系统（CFDS）。五、转换电路转换电路通过汇流条转换接触器(BTC，是两个或其中之一的AC电网的供电来自四个电源（GEN 1，GEN 2，APU GEN，EXT PWR）之一。BTC控制是全自动的，取决于这些供给源的有效性和每个电网的正确状况。在GCU 1上如果不存在互锁状况，那么BTC 1在如下状况中闭合：一、当GEN 1不可用，从另外的电源(GEN 2，APU GEN或者EXT PWR)供给电网1。二、从GEN 1供电给2号电网，如GEN 2。APU GEN和EXT PWR不可用。BTC 1和BTC 2的控制是对称的。如果没有欠压情况下和没有GLC溶解故障发生时，GCU 1或者GCU 2能够使BTC 1或者BTC 2闭合。电网1和电网2按优先顺序供电，依次为：通过相应发电机；通过地面电源装置；通过APU GEN; 或者通过其它的发电机。需要注意的是，两个BTC的锁定和两个通道的隔离可以通过BUS TIE按钮电门的动作来完成；这个控制器位于驾驶舱顶部面板的ELEC 面板上。2.3.3直流电网的分配直流的来源是三个相同的变压整流器和两个相同的电瓶。在正常情况下，两个正常的TR(TR1和TR2)也可能由电瓶，供给直流电。如果一个或者两个TR发生损坏，则部分DC电网转换到ESS TR。根据图2-2，我来介绍直流电网中的相关部件：一、TR直流电网中共有三个TR。每个TR将三相交流电转换为直流电。通电后，电路中TR1和TR2正常工作，并通过内部TR逻辑控制的接触器供电给DC电网。另外，还有ESS TR（主变压整流器），在通电后它工作，并经由接触器供电给直流电网。二、电瓶直流供电电网共有两个电瓶，两个电瓶名义上有23AH电容和24VDC电压。电瓶的主要功能有：在飞行中和地面上启动APU；在某些状态中供给主电网。当BAT按钮电门在AUTO状态的时候，BCL控制每个电瓶接触器。此外，每个BCL包含BITE和自监控系统分析内部和周围的故障信息。测试的起始可能经由CFDS或者在地面上每次电源打开。图2-14 直流发电与分配简图3 电气系统部件三维仿真建模3.1 CATIA软件概述3.1.1 CATIA软件的发展CATIA是法国达索公司DassaultSystem开发的CAD/CAE/CAM一体化软件，在CAD/CAE/CAM领域处于领导地位。该软件从七十年代诞生以来，不断发展，从1982年到1988年，CATIA相继发布了1版本、2版本、3版本，并于1993年发布了功能强大的4版本，现在的CATIA软件分为V4版本和V5版本两个系列。V4版本应用于UNIX平台，V5版本应用于UNIX和Windows两种平台。V5版本的开发开始于1994年。为了使软件能够易学易用，DassaultSystem于94年开始重新开发全新的CATIAV5版本，新的V5版本界面更加友好，功能也日趋强大，并且开创了CAD/CAE/CAM软件的一种全新风格。CATIA源于航空航天业，但其强大的功能得到了各行各业广泛认可，例如，波音飞机公司使用CATIA建立起了一整套无纸飞机生产系统，完成了整个波音777的电子装配，创造了业界的一个奇迹，从而也确定了CATIA的领先地位。CATIA软件模块多、功能强，是当今任何一款软件都无法比拟的。它的集成化技术覆盖了所有产品设计与开发的全过程，包括三维建模，零件装配，工业产品渲染，机构运动仿真，工程分析，模具设计，NC加工，逆向工程，人体造型设计，以及电气设备和支架造型设计等，能满足各行业的工业设计需求。CATIA具有先进的混合建模技术。包含有设计对象的混合建模：在CATIA的设计环境中，无论是实体还是曲面，做到了真正的互操作；变量和参数化混合建模：在设计时，设计者不必考虑如何参数化设计目标，CATIA提供了变量驱动及后参数化能力。几何和智能工程混合建模：对于一个企业，可以将企业多年的经验积累到CATIA的知识库中，用于指导本企业新手，或指导新车型的开发，加速新型号推向市场的时间。 CATIA具有在整个产品周期内的方便的修改能力，尤其是后期修改性。无论是实体建模还是曲面造型，由于CATIA提供了智能化的树结构，用户可方便快捷的对产品进行重复修改，即使是在设计的最后阶段需要做重大的修改，或者是对原有方案的更新换代，对于CATIA来说，都是非常容易的事。3.1.2 CATIA的操作界面图3-1 CATIA的操作界面由图3-1可以看到，CATIA采用的是标准的Windows界面，自然有效而且易于使用。界面上有众多的工作部件，当鼠标置于工具按钮旁时，会提示该按钮的作用。CATIA提出了工作台（Workbench）的概念，如图3-2所示CATIA提供了众多的工作台，诸如零件设计、装配设计、草图绘制、模具设计，产品公差与标注、二维制图、钣金设计、钣金构造、线框与表面设计、函数公差与标注。用户绘制不同类型的图片时，可以选择不同的工作台，简单而方便。CATIA提供了众多的实用的工具，在零件设计为例，如图 3-3所示，操作界面上有众多可移动的工具条，其中有凸台、旋转体、肋、多截面实体等，使用这些工具可以轻松将草图制成三维模型。而草图绘制页面有网格、有直线、圆、矩形、对称、约束等众多工具图标，可以绘制想要的外形，进而制成三维模型。另外还有装配设计界面，该界面有替换件，实体接触约束，部件编号等，可以将绘制的零件图装配在一起。并显示出公差等信息。本次课题的仿真模拟主要使用这三个工作台，利用草图绘制零件的轮廓，在零件设计平台将草图生成三维零件，最后在装配设计平台上将零件装配在一起就形成了最终的三维模型。3.2 部分电气部件的仿真模拟结合图2-13交流发电与分配电路图和图2-14直流发电与分配的电路图分析电气系统的原理，得到电气系统的基本部件。在第二章有详细的描述在此就不再赘述了。除了第二章描述的大的基本部件以外，还有一部分还有很多必不可少的连接部件。比如IDG快卸转接头（QAD）、电流接触器、交流变压器等等。本次课题，主要是对这些连接部件进行仿真，并以此为例，来介绍CATIA这款软件。3.2.1 直流卸载主汇流条接触器的三维模拟首先，从AMM手册中获取直流卸载主汇流条接触器的图片，如图3-2所示。结合图片，分析其结构组成。最好能绘制它的工程图。图 3-2 直流卸载主汇流条接触器然后绘制直流卸载主汇流条接触器的底座第一步，绘制底座的轮廓草图。从图 3-2可以看到，底座是一个去掉四角的正四边形，有两种方法。一种可以先绘制一个四边形，制定好约束，如图3-3所示。然后点击退出工作台图标，回到零件设计页面，点击凸台图标，生成一个立体。然后点击倒方角图标，导出方角。我采用另外一种，首先是点击草图图标，进入草图绘制工作台，然后点击轮廓线坐标使用鼠标在网格上依次点击，会形成封闭的轮廓线。然后单击尺寸标注，给图形制定约束。最后退出草图工作台，单击凸台图标，设置凸台的长度，拉伸方向，形成凸台。第二步，选取绘制好的凸台的上表面。进入草图，单击圆绘制工具，在平面上绘制圆形凸台或凹槽的轮廓，退出草图。在零件设计界面上形成凸台或凹槽。第三步，重复采用同样的方法绘制底座上面的其他的突起的电路接口或螺母等部件。因为这个零件是对称的，因此也可以仅绘制一半或者四分之一的图形，然后使用镜像坐标对称过去。到这一步，零件绘制已基本完成。如图3-5。图 3-3底座的轮廓草图图3-4 底座孔的轮廓草图第四步，表面处理,。在零件历史树上选取制定材质图标，点击制定材质图标。出现材料表，其中有各种各样的材料可供用户选取，在这里，我选择了Metal(金属)目录，选取Aluminum(铝)材料，单击OK按钮确定。然后点击视图中渲染样式图标，选择带材料着色。图3-5 直流卸载主汇流条接触器的底座图 3-6直流卸载主汇流条接触器的底座效果图二、绘制电流接触器第一步，选取平面图标，建立起基准面；第二步，选择基准面，进入草图，分别在每个基准面绘制轮廓，使用约束图标，界定零件轮廓的尺寸；第三步，轮廓全部绘制完成以后，选择叠层成形图标，最终形成图像。第四步，选择对应图像的平面，进入草图，绘制孔或者凸台的轮廓。离开草图，在零件设计平台上面形成凸台或者孔洞，完成电流接触器的绘制。如图 3-5所示。三、绘制电接头电接头比较简单，在此就不叙述他的绘制与建模过程了。最终图像如图 3- 6 所 图 3-7 电流接触器 图3-8电接头图 3-9 直流卸载主汇流条接触器示。四、装配直流卸载主汇流条接触器首先导入DC SHED ESS BUS CONTACTOR和CONTACTOR BASE，点击接触约束图标，依次选择需要贴合的表面，然后选择更新图标，对装配件进行更新。然后导入WIRE，按照上述步骤形成DC SHED ESS BUS的装配件，如图3-9所示。下面我将简要介绍绘制其它几个模型的过程。3.2.2 CATIA建模的成果展示一、变压整流器的电流接触器的虚拟建模TR在电源系统中，是将三相交流电转换为直流电，供给直流电网的装置。下面是交流变压整流器的电流接触器的三维模型。图 3-10 TR电流接触器二、交流电电源外部控制器（GPCU）的模型GPCU是控制地面电源的装置，它的功能代码是1XG。它本身是一个对称图形。其简要绘制步骤如下： 第一步，绘制GPCU底座，如图3-11；第二步，绘制GPCU的电源接触器，如图 3-12；第三步，将GPCU的底座和电源接触器，装配在一起，完成建模，如图 3-13。图 3-12 GPCU底座图 3-13 GPCU电源控制器图 3-14 GPCU三、变压整流器变压整流器在整个电源系统中扮演了重要的角色，它是直流交流转换的枢纽。下面简要介绍它的模型。第一步，变压整流器底座的建模，底座比较简单，仅采用了凸台，挖孔，倒角等工具。模型建立后如图 3-12 所示。图 3-15 TR的底座第二步变压整流器的仿真建模，依然是使用草图绘制轮廓，在零件设计平台上形成凸台，在凸台上拔模，挖孔等图 3-16 变压整流器外部模型第三步、装配变压整流器装配过程在此就不再赘述了，最终的装配件如图 3-17所示。图 3-17 变压整流器 4 BTC故障诊断与排故4.1 BTC的工作原理BTC即汇流条连接接触器，它控制四个电源（GEN 1，GEN 2，APU GEN，EXT PWR）的转换电路。BTC控制是一般是全自动的，它取决于这些供给源的有效性和每个电网的正确状况。但是两个BTC的锁定和两个通道的隔离也可可以通过BUS TIE按钮电门的动作来完成；这个控制器位于驾驶舱顶部面板的ELEC 面板上，如图4-1所示。图 4-1 BTC的面板控制按钮 前文第二章中，我附上了一张交流发电和分配电路，在该电路图中，我们可以清晰地看到电源系统的两个重要组件BTC 1和BTC 2。这两个部件作为电路转换装置，具有重要的作用。为了更清楚地看到BTC的作用，下面我附上交流分配的块图。由图4-2 我们可以看到，A320飞机交流供电系统的五个电源的分配状况。在第二章有详细描述，在此不再重复。我们重点看两个汇流条连接接触器。正常情况时，BTC是断开的。可以看出，此时GEN 1供给AC BUS 1电源，然后有AC BUS 1分配到各个用户，而GEN 2产生的电流到AC BUS 2。两个IDG从不电气连接。如果两个IDG，或者GEN中的任何一个出现故障，那么相应的BTC就会自动控制闭合。比如，若GEN 2发生故障，不能正常供电，那么两个BTC在相应的感应控制装置的作用下就会闭合，此时GEN 1就可以代替GEN 2供给相应的电路了。反之亦然。在图中可以看到，当飞机在地面，需要用到地面外部电源的时候，相应的BTC必须在闭合位。同样，当飞机需要APU发电机来供电的时候，BTC必须在闭合位。否则，APU GEN无法供电。图4-2 交流电路分配块图4.2 BTC故障分析4.2.1 故障假设我们都知道，电器元件都是非常敏感的原件，比较容易发生损坏，如果发生了损坏，如何发现，怎么解决，是这一节要解决的问题。首先，我假设BTC的电流接触器BTC CONTACTOR发生损坏，具体表现为使BTC无法闭合或者闭合以后依然失效，那么飞机会出现如下故障：一、在飞行过程中，如果GEN 1或GEN 2发生故障，那么由于BTC无法连通，使得它们不能够互相代替供电，很可能会造成飞机上的部分部件由于没有电力供应而失效。二、而由于BTC的损坏，APU和EXT PWR无法接入电路。即使是在地面上，地面电源依然不能够使用。同样，哪怕满足所有启动条件，APU发电机也不能够接入电路。三、恒速液压马达驱动的应急发电机会供电给飞机的控制系统。由于数字电传操纵飞行控制系统空客A320飞机采用数控电传操纵系统，所以，电力方面的故障往往比较致命。此时ECAM面板上就会出现相关故障的提示信息。4.2.2 故障件的仿真模拟BTC的电流接触器BTC CONTACTOR有两部分组成，BTC CONTACTOR和图4-3 BTC CONTACTORCONTACTOR BASE组成。我是使用CATIA软件绘制它的三维模型如图 4-3、图4-4、和图4-5所示。 图 4-4 BTC CONTACTOR BASE 图 4-5 BTC CONTOR 装配件4.3 电流接触器的拆装程序BTC电流接触器的拆装必须严格按照AMM维修手册的章节来进行。4.3.1 BTC电流接触器的拆卸在拆卸之前首先要确保，AC和DC电源没有接在电路中，如果接在电路中则会有触电的危险。一、准备工作与安全措施1. 在拆卸之前要确保驾驶舱的几个电门BAT 1、BAT 2、GEN 1、GEN 2和EXT A是打开的。2. 在驾驶舱内放上警告牌，警告人们不要按座舱顶板上的ELEC(35VU)和EMER（21VU）操纵电门。3. 确保外部电源插头不连到飞机插座外接电源。4. 将一警告牌放在检查口盖 121AL处以高速人们不要连接外部电源插头。二、拆装程序1. 拆开两个电插头；2. 在电插头和电插座上放置堵盖；3. 拧松九个螺帽；4. 拆下九个螺帽；4. 拆除电线（需要注意的是拆开之前在所有的电线上面做相应的标记导线的错误两级会损伤设备）。5. 拧松四个螺帽和垫圈；6.拆下接触器。4.3.2 BTC电流接触器的安装使用新的有效的替换件，准备安装同拆卸相同，在安装之前也要检查电源是否接在电路中，防止触电。安装接触器的步骤如下:1. 清洁部件结合面和邻近区域；2. 做部件接合面和邻近区域的检查；3. 将接触器就位在螺桩上；4. 安装垫圈和螺帽，然后拧紧螺帽；5. 安装电线。6. 从电插头上拆下堵盖；7. 确保电插头是清洁的并在正确的状态下。8. 连接两个电插头。5 结论三维虚拟仿真建模技术在航空领域有着巨大的应用。而尽力使其更加真实、形象是我们一直致力追求的。这次毕设完成的过程中，我学会使用三款非常有用的软件Photoshop、FLASH以及CATIA，这三款软件对以后的学习和生活有着相当大的作用。设计里我使用Photoshop绘制座舱面板的清晰地按钮，以及电源分配的原理图；使用FLASH模拟电路中的电流流动，最后使用CATIA仿真模拟相关的部件，在假设的基础上对潜在故障进行了分析和模拟。通过这些过程，不仅我初步认识了虚拟仿真建模技术，同时对于空客A320飞机电气系统我也有了更近一步的认识。所以虚拟仿真模拟技术广泛应用于航空领域势在必行，可以预见的是虚拟仿真模拟技术对于我们的航空工业会有很大的帮助。由于时间以及不完整的资料的原因，同时限于我现在的知识水平，本次设计所仿真的电气系统，并没有完全达到预期效果。比如说，没有开发出面板图、元件图和原理图混合运行的软件，使其仿真效果打了折扣，同时针对三维虚拟仿真建模这一块，一些小细节诸如元器件的具体尺寸、颜色、材料的处理这些，做的不够完善。这些方面的话，今后如果有机会我会努力改进。我们学校的三维仿真技术应用十分广泛，我想以后学校一定会建立起一套属于自己的飞机的仿真模拟系统，从而方便对飞机进行进一步的学习与研究。我希望有兴趣、有能力的人，能够一起努力建立起属于我们自己的A320乃至A380的仿真虚拟模型。为我们的民用航空事业增砖添瓦。参考文献1 张耀强，郭敬纯等. 中文Photoshop CS基础教程. 北京:清华大学出版社，2004.2 张宏兵. CATIA V5 R18实例教程. 北京:清华大学出版社，2009.3 张大川. Flash CS3网站商业设计从入门到精通。北京:北京科海电子出版社,2007.4 张安鹏.张俊等. 无师自通CATIA V5之零件设计.北京:北京航空航天出版社,2007.5 田秀云. 飞机结构维修理论与技术.香港:香港慧文国际出版有限公司,1999.6 侯佳宜. 精通Photoshop CS2.北京:清华大学出版社,2007.7 高培仁. 柳福等.A319/A32飞机维修手册AMM.东航维修基地，2004.8 秦曾煌. 航空电子技术.北京，航空工业出版社,1992.9 宋云峰. 航空发动机状态监视与故障诊断系统研究，南京航空航天大学， 2009,710 孙凤艳. 电力电子电路故障预测关键技术研究，南京航空航天大学， 2010,711 李新峰，李云霞等. Flash中文版动画制作从基础到实践,电子工业出版社，200812 刘朝儒.机械制图.北京，高等教育出版社.200613 中国民航学院飞机教研室编.飞机结构与系统.北京:兵器工业出版社.14 王铮铮，贾世龙.三维建模理念的组合体构型在教学中的尝试.沈阳建筑工程学院学报社会科学版，2004,0115 AIRBUS A319/A320/A321 AIR CRAFT MAINTENANCE MANUAL AMM致 谢本论文是在史永胜老师的悉心指导和严格要求下完成的。从论文的选题到撰写及研究过程等，其中的每一个环节都得到了导师的精心指导和热情帮助，史老师在科研学术上严谨的工作作风，渊博的学科知识以及爱岗敬业的精神，使我从中受益匪浅。导师对我的谆谆教诲将对我在以后的生活、学习和工作上产生巨大的影响。在此，谨向我的导师史永胜致以最衷心的感谢和崇拜之情。在PHOTOSHOP 、FLASH和CATIA软件的学习和使用过程中，感谢研究生刘余学长对我给予了巨大的帮助。同时感谢和我一起生活和学习的杨林波、王浩然、周启国等同学在我完成论文期间给予的帮助和支持。 最后衷心感谢我的父母、亲人和朋友在我读大学期间一直以来给予我的关心、支持和鼓励。附录：外文翻译资料I. INTRODUCTIONThe electrical power system is an important component of the airborne avionics in the modern aircraft, which assumed to supply the power to all the electrical equipment. With a variety of aircraft electrical equipment increased, the increasing power consumption, electrical power system reliability, maintainability have become a growing concern objective. Rapid, accurate understanding of aircraft electrical power system is very necessary for the maintenance personnel handle the faults.Exist in electrical power system faults may lead to power off, it will not only affect the completion of the flight mission but also threats to flight safety, even will lead to plane crash in severe case. Thus, quickly deal with the power system fault is very important to the aircraft system stability. Domestic and Overseas most av