01). 航空航天中的电力生成与分配的基本原理
所有航空航天电气系统都包含可以生成能量的组件。根据飞机的不同,发电机或交流发电机用于发电。这些通常由发动机驱动,但也可以通过APU、液压马达或冲压空气涡轮(RAT)产生。
02). 描述汽车与航空航天电气系统的区别
类别 |
汽车 |
航空航天 |
电力生成 |
汽车系统使用单个交流发电机。 |
航空航天系统使用多个发电机。 |
电力消耗 |
汽车系统需要较少的电力。 |
航空航天系统需要较多的电力。 |
可靠性和冗余性 |
汽车系统提供较低的冗余性和可靠性。 |
航空航天系统提供更多的冗余性和可靠性。 |
环境考虑 |
汽车系统无法承受更恶劣的天气条件。 |
航空航天系统能够承受更恶劣的天气条件。 |
成本 |
汽车系统较便宜。 |
航空航天系统较昂贵。 |
03). 电磁兼容性(EMC)在航空航天和汽车电子设计中起什么作用?
电磁兼容性(EMC)是指电子设备在其预定环境中工作时,不会产生或受到电磁干扰(EMI)影响的能力。为了确保系统的安全性和可靠性,在航空航天和汽车电子设计中,EMC是必不可少的。
以下因素说明了EMC在汽车和航空电子设计中的重要性:
防止飞行控制和发动机管理系统等关键系统受到EMI的负面影响。
避免系统发出可能干扰附近电子设备的EMI。
系统必须能够在其他EMI源存在或极端温度条件下正常工作。
EMC测试是设计航空航天和汽车电子系统的重要过程。EMC测试用于确认系统符合必要的EMC要求,并检测需要修复的潜在问题。
04). 描述传感器在汽车和航空航天系统中的功能
传感器在汽车和航空航天系统中测量物理值。汽车系统中的传感器测量发动机转速、车速、燃油水平、空气温度和轮胎压力。航空航天系统中的传感器测量飞机高度、空速、姿态和发动机温度。
电子控制单元(ECU)使用传感器数据来控制车辆或飞机系统。ECU使用发动机转速传感器数据控制燃油喷射和点火。ECU使用车速传感器数据控制变速器和制动系统。
汽车和航空航天系统需要传感器以确保安全和效率。传感器测量物理量并告知ECU,以保持系统在设计限制内运行。
发动机转速传感器:测量曲轴速度。该信息用于ECU控制燃油喷射和点火。
车速传感器:测量车速。该信息用于ECU控制变速器和制动系统。
燃油水平传感器:测量油箱中的燃油量。该数据被ECU用来计算燃油经济性并警告驾驶员燃油不足。
空气温度传感器:测量发动机进气温度。该信息用于ECU控制燃油混合比和点火正时。
轮胎压力传感器:测量轮胎压力。该信息通过ECU提醒驾驶员轮胎压力低。
05). 汽车和航空航天电气系统的电力分配有何不同?
特性 |
汽车 |
航空航天 |
布线 |
汽车系统使用较大的导线规格。 |
航空航天系统通常使用较小的导线规格,通常是光纤。 |
频率 |
汽车系统通常使用12V(或)24V直流电源。 |
航空航天系统使用400Hz交流电源。 |
冗余性 |
冗余性较低。 |
冗余性较高。 |
保护 |
汽车系统使用断路器和保险丝来防止过载。 |
航空航天系统使用更先进的安全措施,例如固态继电器。 |
重量和尺寸 |
它们使用更轻便和紧凑的组件。 |
航空航天系统的重量更大,尺寸也更大。 |
06). 讨论为高海拔航空航天应用设计电气系统时遇到的困难和需要考虑的因素
开发高海拔航空航天电气系统时遇到的困难和因素:
低气压:高海拔的气压明显低于海平面。这可能会损坏电气组件的绝缘层,使其更容易发生电弧和其他故障。
高湿度:高海拔地区的湿度高于海平面。这也会影响电气绝缘层和金属腐蚀。
辐射:在高海拔地区,飞机暴露在宇宙射线和太阳辐射下。辐射会损坏电子设备和组件。
振动:飞行过程中会产生大量振动。这种振动可能会松动电气连接并导致其他问题。
尺寸和重量限制:由于重量和尺寸限制,航空航天系统的电气系统必须轻巧且紧凑。
冗余性:飞机电气系统必须具有极高的冗余性,以在故障后继续运行。需要多个发电机、电池和电源分配总线。
07). 汽车和航空航天电气系统的主要安全措施和标准是什么?
汽车和航空航天电气系统的基本安全措施和要求包括:
功能安全:这是一种系统方法,即使电气系统出现故障也能确保其安全运行。ISO 26262是最常用的汽车功能安全标准。最常用的航空航天标准是DO-178C。
保护:保险丝和断路器防止电气系统过载和其他风险。安全关键系统需要保护。
测试:对电气系统进行严格的安全测试。这种测试包括功能性测试和环境测试,如振动和温度。
认证:电气系统应通过安全认证。通常由第三方进行认证。
这些是一些汽车和航空航天电气系统的安全规定。这些标准使工程师能够设计和实施安全可靠的电气系统,以保护人员和财产。