在飞机飞行的过程中,电力是不可或缺的资源,从驾驶舱内的仪表盘到乘客座位上方的阅读灯,再到座椅上的USB充电接口,电力为飞机上的各种系统和设备提供了动力支持。那么,你是否好奇过飞机上的电到底是从何而来?当飞机停靠在机场时,又是用什么电源供电的呢?
我们知道,飞机在运行的所有时间段内,都不能停电。为了防止突发情况的发生,飞机的供电系统通常采用三方面的手段,以确保飞机的正常供电,包括主电源、辅助电源和应急电源。
◎飞机上的电从哪来?
1.主电源——飞机的“动力心脏”
飞机在空中的主要电力来源是发动机驱动的发电机。当飞机的涡轮发动机运转时,它不仅产生推力,同时还带动发电机为飞机提供电力。通常,每台飞机发动机都配有一台或多台发电机,这些发电机产生的电力会汇入电力分配系统,为整个飞机的电力需求提供支持。
发动机驱动的发电机输出功率通常可达到几十千瓦,甚至上百千瓦,这足以支持飞机上的各种设备,如驾驶舱内的导航仪器、飞行控制系统、客舱照明、空调系统等。同时,它们还负责为飞机上的电池充电,保障在应急情况下电力的持续供应。
2.辅助电源——地面和应急的“充电宝”
当飞机发动机未启动或推力不足的情况下,APU(Auxiliary Power Unit,辅助动力装置)便派上了用场。APU通常位于飞机尾部,它的主要功能是在地面或特殊情况下为飞机提供电力和空气动力支持。
APU是一种小型燃气轮机发动机,它可以在飞机停靠时或起飞前为飞机提供电力。通常情况下,APU会在飞机启动前激活,为飞机提供空调系统的动力,确保客舱在乘客登机前保持舒适的温度。此外,APU还能支持电力系统,帮助发动机启动,其发电能力通常在几十千瓦左右,足以满足飞机在地面时的基本电力需求。
需要注意的是,APU并非专门为飞行设计的,虽然在飞行过程中它也可以启动以备不时之需。一般而言,飞机供电主要依靠发动机发电机。如2009年1月5日,全美航空1549次航班在起飞后遭遇鸟击导致两个发动机都失效。机长萨利在第一时间打开飞机辅助动力装置(APU),成功控制飞机迫降在纽约哈德逊河中。
3.应急电源供电——安全返航的“秘密武器”
应急电源系统是飞机电力系统中不可或缺的一部分,它能在飞机遭遇故障或紧急情况时提供电力保障。当飞机的主电源和辅助电源同时失效时,应急电源系统能够立即接管,确保关键系统的正常运行。
飞机上的应急电源通常包括电池和应急发电机。电池主要用于短时间电力供应,特别是在主电源切换到应急电源的瞬间,电池可以提供不间断的电力支持。而应急发电机则通常由飞机的一个特殊设备驱动,能够较长时间内为飞机的基本系统提供电力,如通讯系统、飞行控制系统和导航系统。应急电源的设计充分考虑了飞机在空中面临极端情况的可能性,即使在最糟糕的情况下,也能确保飞机的基本功能得到维持,保障飞行的安全。
◎飞机停在机场时用的什么电?
当飞机停靠在机场时,通常会关闭发动机,以节省燃料并减少噪声和排放。然而,飞机在地面时仍然需要电力来维持空调、照明、娱乐系统等设备的运行。此时,地面电源(Ground Power Unit, GPU)便成为主要电力来源。
地面电源是一种外部供电系统,机场通常会为停靠的飞机提供专用的地面电源设备。这些设备通过连接电缆将电力输送到飞机上,满足飞机在地面时的电力需求。地面电源的电压和频率通常与飞机内部电力系统相匹配,因此无须额外转换。使用地面电源有几个优势。首先,它可以节省燃料,不需要启动APU或发动机来发电。其次,它可以减少噪声和排放,特别是在夜间或长时间停靠时,有利于环保。此外,地面电源的稳定性通常较高,可以为飞机提供持续、稳定的电力供应。
◎飞机上的电和家里用的电一样吗?
虽然飞机上的电力系统和家用电力系统有一些相似之处,但也有许多不同之处。
首先,电压和频率不同。飞机通常使用115伏、400赫兹的交流电,而家中普遍使用的是220伏、50赫兹交流电,这种差异主要是由飞机对电力系统的特殊要求决定的。
其次,飞机上的电力系统更加复杂,具有多重冗余设计,以确保在各种情况下都能提供可靠的电力供应。飞机在设计时考虑了各种可能的故障情况,并通过多个电源系统(如发动机发电机、APU、应急电源等)来保证电力供应的连续性。
此外,飞机的电力负载也与家用电器不同。飞机上的电力负载包括导航仪器、飞行控制系统、通讯设备等,这些设备对电力供应的可靠性要求极高。相对地,家用电器如电视、冰箱、空调等,对供电系统的要求相对较低,电力中断通常不会导致严重后果。
飞机的电力系统是一个复杂且高度集成的系统,它通过发动机发电机、辅助动力装置(APU)、应急电源和地面电源等多种途径,为飞机的各类设备和系统提供电力支持。无论是飞行中的主电源,还是停靠时的地面电源,飞机的电力系统都以其高效性和可靠性保障着飞行的安全与舒适。(据力学科普)