派克漢尼汾PARKER: 固態(tài)功率控制器助力未來飛行
2023-03-11 09:41:44
縱觀當(dāng)前市場狀態，航空業(yè)正在逐步擺脫化石燃料的限制：混合動力飛機(jī)和全電飛機(jī)已成為發(fā)展新趨勢。隨著 “低排放”和“碳中和”的需求不斷增長優勢，OEM制造商希望在保障乘客需求的同時適應性強，滿足世界各國的環(huán)保目標(biāo)––這種趨勢催生業(yè)界對多電飛機(jī)（MEA）的關(guān)注。
“傳統(tǒng)”飛機(jī)各大機(jī)載系統(tǒng)的動力主要來自于航空發(fā)動機(jī)堅持先行，而“傳統(tǒng)”航空發(fā)動機(jī)消耗的正是化石燃料：
- 發(fā)動機(jī)齒輪箱驅(qū)動發(fā)電機(jī)產業，為航電、照明和普通機(jī)艙電器等機(jī)載電力設(shè)備提供電力情況較常見；
- 引氣系統(tǒng)利用發(fā)動機(jī)高壓空氣為座艙增壓系統(tǒng)可持續、防冰系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)供電；
- 發(fā)動機(jī)齒輪箱還驅(qū)動著液壓泵體製，為飛行控制系統(tǒng)構建、起落架系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)服務延伸、艙門作動系統(tǒng)及各類滑油泵共創輝煌、燃油泵等機(jī)械系統(tǒng)提供動力。
在“傳統(tǒng)”飛機(jī)的發(fā)動機(jī)子系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)部件領(lǐng)域進一步，派克宇航已積累數(shù)十年的產(chǎn)品和設(shè)計經(jīng)驗大部分。
多電化發(fā)展
飛機(jī)設(shè)計向多電化方向演變后，以上機(jī)載系統(tǒng)的實施方式也將隨之改變應用的因素之一。無論飛機(jī)采用噴氣式發(fā)動機(jī)解決、混合動力、抑或全電驅(qū)動模式敢於監督，其液壓幅度、氣動、滑油重要的作用、燃油系統(tǒng)以及飛控貢獻、環(huán)控、剎車等系統(tǒng)中使用的機(jī)械泵都將被電動泵和電作動器取代穩中求進。
在多電化發(fā)展的初期統籌，以上系統(tǒng)仍將依靠燃?xì)獍l(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)供能最深厚的底氣；但最終，燃?xì)獍l(fā)動機(jī)將被全電馬達(dá)和電池取代振奮起來。這一變化將首先從通勤運(yùn)輸機(jī)和城市空中交通等小型平臺開始品質，最終推廣到全行業(yè)。
從氣動勞動精神、液壓動力轉(zhuǎn)變到電力驅(qū)動開展攻關合作，電力處理能力和處理效率是關(guān)鍵。多電飛機(jī)的系統(tǒng)電壓將從28伏直流電和115伏交流電上升到1000伏直流電預下達，所需電力將由發(fā)電機(jī)和電池組共同提供的有效手段，需用一套先進(jìn)靈活的配電系統(tǒng)管理電力需求。
新需求催生新方案
隨著電能供需增加方案，設(shè)計上須考慮短路或過載條件下可能引發(fā)的重大損害關鍵技術。舉個例子，如果270伏鋰離子電池發(fā)生短路深入，幾微秒內(nèi)短路線路上的電流就能超過2000安培技術研究。目前機(jī)上使用的典型電氣接口由機(jī)械繼電器和連接器組成，其設(shè)備速度不僅不能防止故障傳送深刻變革，更可能在故障中發(fā)生不可逆的熔斷結論。這種現(xiàn)狀推動了業(yè)界對耐高電壓和高功率電力總線的需求和諧共生。
為回應(yīng)這項需求質生產力，派克宇航流體系統(tǒng)分部開發(fā)了一種模塊化的固態(tài)功率控制器（SSPC）。作為獨(dú)立使用的單元技術交流，SSPC替代了原來的機(jī)械繼電器或連接器先進的解決方案。在大型配電系統(tǒng)中，多個固態(tài)功率控制器可以整合為一個固態(tài)配電單元（SSEDU）創造更多。如果把SSPC想象成一個單獨(dú)的斷路器宣講活動，那么SSEDU就是包含多個斷路器的斷路器箱。一個SSEDU可以配置兩個或更多的SSPC工藝技術，每個SSPC提供一條獨(dú)立的控制通道效率。
利用先進(jìn)的碳化硅技術(shù)，派克宇航的SSPC采用了模塊化架構(gòu)近年來，延展出適配多種平臺的潛力講道理，顯著降低設(shè)計和驗證費(fèi)用。
SSPC的部分特性如下：
- 每個通道均具備高速度技術先進、高效率更多的合作機會、高功率密度的特性
- 高速故障緩解及總線重置
- 可編程的I2T故障保護(hù)
- 浪涌電流緩解（用于高電容輸入載荷）
- 低RDSon效率大幅提升
- 雙向和雙極SSPC選項
- 離散量輸入或通信總線控制
- 支持ARINC 429、Mil-Std-1553認為、CAN及其他總線
SSPC的倍增效益
在多通道配置中服務好，每一個SSPC均可單獨(dú)編程新趨勢，也能夠與其他SSPC組合使用，從而提供大量的電源開/關(guān)構(gòu)型講實踐。在同一個SSEDU中數字技術，可配置上電排序、電源及負(fù)載隔離市場開拓、電源布線範圍和領域、電流雙向流從而實現(xiàn)電池充放電，且每個SSPC上的電壓各項要求、電流更高要求、溫度和其他性能與故障數(shù)據(jù)均可讀取。
派克宇航SSPC的原始概念是在配電系統(tǒng)應(yīng)用中實現(xiàn)一種具備保護(hù)和控制功能的模塊新技術，且該設(shè)計應(yīng)具有可擴(kuò)展性和靈活性共同學習。成品SSPC模塊不僅符合概念，更提供超越技術(shù)規(guī)范的額外收益：
? 減少研發(fā)費(fèi)用（NRE）和研發(fā)時間
? 減少平臺取證成本和取證時間
? 在跨平臺和應(yīng)用中深入，可基于通用的子部件用相似性進(jìn)行取證
? 降低對關(guān)鍵組件或關(guān)鍵供應(yīng)商的依賴
? 提升集成新技術(shù)的可行性
? 能夠在多個應(yīng)用中使用相同的零件號
派克已完成對第一代SSEDU的測試效高。第一代SSEDU設(shè)計為8通道，每個通道配置為270伏直流電基礎，電流負(fù)載為20至150安培性能，試驗驗證了可程控和手動切換控制、可脫開的短路故障緩解對外開放、啟動和運(yùn)行階段過流保護(hù)技術創新、持續(xù)加載熱效率及單個通道支持雙向電流的功能。
研發(fā)中的第二代SSPC采用雙通道設(shè)計資料，體積更緊湊廣泛應用，質(zhì)量更輕，熱效率更高橫向協同。全功能演示產(chǎn)品將證明哪些領域，派克SSPC和SSED適合新一代多電飛機(jī)所需的各類控制、保護(hù)和拓展性部件應(yīng)用不斷創新。
