多电飞机电力系统安全性和可靠性的动态柔性分析方法研究

Power system is one of the most important parts of aircrafts, whose proper working plays a vital role in the safety and normal operation of aircrafts. Especially, with the development of electric aircraft and more electric aircraft, the safety and reliability of aircraft power system are getting more and more attention. The aircraft power system is a general term for both the power supply system and the electrical equipments. When aircraft power system works in a steady state, the electrical load in aircraft acts as an uncertainty load fluctuating within a certain range, in respond to the internal and external environment changes. As a result, the model description for electrical load is difficult to be deterministic. For the limitation of total power-supply capacity of aircrafts, the requirements for all electrical equipment working at full-load can hardly be met at the same time. It is necessary to control the total load of the power equipment according to the condition demands of each flight phase to avoid overload operation. The aircraft power system has lots of components and is a complex system. The reliability of individual components and the whole system can't be fully guaranteed, and once a failure, flight accidents may take place. Therefore, in this project, according to the condition demands of each flight phase, a description of dynamic flexibility parameters is made for the power system and a security analysis is made under variously changing conditions and load impact. Then we can predict the failure probability and make a reliability analysis. It is of great significance in reducing security incidents, ensuring flight safety, forming the independent intellectual property rights, and promoting the development of domestic large aircraft project.

飞机电力系统是飞机的重要组成部分之一，其能否正常工作对飞机安全和正常运行都起到至关重要的作用，特别是随着飞机向多电、全电方向发展，其安全性和可靠性得到越来越多关注。飞机电力系统是供电系统与用电设备的总称，在稳态工作状态下，为应对内、外环境变化，机上负载表现为在一定区间内波动的不确定负载，难用确定性模型描述。飞机总供电能力有限，不能满足所有电力设备同时满负荷工作的要求，需根据飞行阶段工况需求，控制电力设备总负载，避免飞机电力系统过负载运行。飞机电力系统组成部件众多、系统构成复杂，各个组成部件和系统无法保证完全可靠运行，一旦出现故障，可能导致飞行事故发生。为此，本项目拟根据飞行阶段工况需求，对电力系统进行动态柔性参数描述，进行各种工况变化和负载冲击作用下的安全性分析，预测产生故障概率，进行可靠性分析，对于减少安全事故，保证飞行安全，形成自主知识产权，促进我国国产大飞机项目发展具有重要的意义。

飞机电力系统是飞机的重要组成部分之一，其能否正常工作对飞机安全和正常运行都起到至关重要的作用。随着飞机向多电、全电方向发展，其安全性和可靠性得到越来越多关注。.本项目根据飞机电力系统的不同飞行阶段工况需求，采用动态柔性分析方法进行飞机电力系统的安全性与可靠性分析，开展的研究工作包括：1）飞机电力系统建模及动态柔性描述，为开展安全性评估建立模型基础；2）飞机电力系统的小扰动稳定性分析，研究影响小扰动稳定性的各项因素；3）确定飞机电力系统的大扰动场景，进行飞机电力系统的大扰动稳定性分析；4）研究飞机电力系统的故障概率，进行飞机电力系统的可靠性分析。在上述研究基础上，本项目获得了如下成果：1）建立了飞机电力系统潮流模型，提出反映多电飞机电力系统静态安全性和稳定性的潮流计算方法；2）构建了典型机型的飞机电力系统仿真模型，可以实现不同机型飞机电力系统的稳态、暂态仿真；3）建立了表示负载关联性的多维联合分布函数，并结合蒙特卡洛法和Ward系统聚类生成了表征负载不确定波动的典型场景，以增大系统电压柔性和降低网络损耗为目标，建立了负载转供柔性优化模型；4）分析了飞机电力系统的暂稳态运行特性，阐明了飞机电力系统的拓扑结构、电源容量、线路参数、负载波动、短路故障等对暂稳态运行特性的影响机理，提出了飞机电力系统稳定性的改进方案；5）提出一种基于故障树及马尔科夫理论的飞机电力系统可靠性评估方法，建立了基于动态故障树的马尔可夫模型，可以实现不同机型飞机电力系统的可靠性分析和安全性分析。.本项目关于飞机电力系统安全性与可靠性的研究成果，可以实现飞机电力系统的故障概率预测，进行可靠性分析，对于减少安全事故，保证飞行安全，形成自主知识产权，促进我国国产大飞机项目发展具有重要意义。