מאת: ברוך אפל, תדר הנדסה. מטוס צורך חשמל כמו כל מערכת בה נמצאים מכשירים המופעלים בחשמל. החשמל מגיע למטוס מהגנראטור החשמלי המובנה ומונע על ידי המנוע של המטוס.תפקיד מערכת החשמל במטוס הוא לייצר, לישר ולהפיץ (To Distribute) כח חשמל בתוך המטוס. מטוסי התובלה והנוסעים מהדור החדש זקוקים למערכות חשמל מרובות בשל שימוש נרחב במכשירי טיסה חדישים וכן שקעי שירות לנוסעים.
שימושים לחשמל במטוס:
מכשור לטייסים ב-COCKPIT
מערכות חיוניות במטוס כגון: ציוד רפואי לאירועים חריגים באוויר.
שירות לנוסעים – שקעי שירות לנוסעים
מיזוג ותאורה בתאי הנוסעים
שימור המזון לנוסעים – לקירור וחימום האוכל
מערכות החשמל במטוס בזמן טיסה צורכות 2 סוגי מתחים:
1. זרם חילופין – 115VAC – 400HZ השייך להפעלת מכשור במטוס כגון – מצפן, מערכות ג’ירו וניווט, מערכות קשר ומכ”ם וכן להפעלת ציוד אישי לנוסע כגון מחשב אישי נישא, ציוד רפואי במטוס, מערכות קירור וחימום מזון.
2. זרם ישר DC 28V המשמש לחלק מהציוד ב-COCKPIT, למערכות התאורה ב-מטוס כולל DIMING.
בחלק מהמטוסים ניתן למצוא גם מתח חילופין נמוך של 26VAC המשמש לחלק ממערכות הניווט (ג’ירו) לתאורה מיוחדת במטוס.
במצב חירום – בעת נפילת הגנראטור הראשי המספק את החשמל במטוס, תוחלף אספקת החשמל לגנראטור חירום משני, המונע ע”י תנועת האוויר בטיסה, יחידת גנראטור זו נקראת RAM AIR TURBINEׁ (ראה בהמשך הסבר לגנראטור זה)
מערכות לאספקת החשמל במטוס:
AC GENERATOR – כל אחד ממנועי המטוס דוחף/מניע גנראטור AC.
המתח/זרם המופק מהגנראטור מנוצל בזמן הטיסה לאספקת החשמל במטוס לכלל המערכות.
APU – AUXILARY POWER UNIT אספקת החשמל מ-APU למטוס מתבצעת בד”כ כאשר המטוס חונה על הקרקע או בזמן תיקון במטוס לאחר נחיתה או לפני המראה ומשמש גם להתנעת מנועי המטוס.
במרבית המטוסים בימינו משתמשים ב-APU גם במהלך הטיסה עצמה.
GPU – GROUND POWER UNIT הזנה ממקור כוח חיצוני ׁׂכשהמטוס על הקרקע בתיקון, בניקוי או בהכנה להמראה מקור המתח במטוס מגיע מגנראטור נייד או מחיבור למקור מתח “מהקיר”.
RAT – RAM AIR TURBINE טורבינה מופעלת אויר. חלק מהמטוסים מצוידים במערכת RAT. זוהי למעשה טורבינה המופעלת מיד עם התגלות נפילת מתח/נפילת גנראטור. הטורבינה מונעת ע”י האוויר בזמן תנועת המטוס. המדחף, מסובב רוטור וסיבוב הרוטור יוצר שדה חשמלי. הזרם החשמלי שנוצר מועבר למערכת בקרה היוצרת בסופו של דבר מתח מבוקר ויציב כתחליף למתח שפסק מהגנראטור שנפל.
BATTERIES – המצברים שבמטוס המצברים המשמשים לגיבוי במטוס הם מסוג ניקל קדמיום (נכון להיום) או מתקדמים יותר בטכנולוגיית FNC (ראה תמונה)
תמונה 1 מצברי FNC
תמונה 2 ממירי DC/AC שונים
מצברים מסוג FNC מיוצרים כיום ע”י חברת ACME מארה”ב שהיא חברת בת של AVIONIC INSTRUMENTS יצרנית מובילה בתחום מערכות POWER מתקדמות למטוסים אזרחיים וצבאיים (מסוקים ומטוסי קרב). המצברים מספקים 28VDC.
Inverters
ממירי מתח ותדר
במטוס מותקנות מערכות המרת מתח המכונות Static Inverters. ממירים אלה מתוכננים ומיוצרים בהתאם לדרישות המופנות בעיקר מיצרניות המטוסים המובילות בעולם כמו BOING, AIRBUS BOMBADIR, GOLFSTREAM וכמובן התעשיה האווירית בישראל IAI ואלביט.
החברה המובילה בעולם בייצור הממירים המוזכרים לעיל היא AVIONIC INSTRUMENTS המספקת ממירי מתח ותדר AC/AC וכמו כן ספקי כח TRU & RTRU.
חברת AVIONIC INSTRUMENTS מייצרת גם ממירי DC/DC המשמשים כ-DIMMERS למערכת התאורה במטוס ובמיוחד לפנלים בתא הטייס בהתאם לתנאי התאורה במטוס במהלך הטיסה. חברות שונות משתמשות ב-DIMMERS הללו כמערכת DC/DC להפעלת ציוד הדורש מתח נמוך והספק נמוך המותקן במטוס (בעיקר צבאי) לאפליקציות שונות- כגון צילום.
חברת AVIONIC INSTRUMENTS המייצרת את המוצרים ועומדת בכל דרישות ואישורי ה-FAA (ראה לעיל תמונה מס’ 2)
רכיבי מערכות החשמל במטוס
AC GENERATORS
מערכת לבקרה וייצוב מהירות הגנראטור
מערכת לייצוב מתח הגנראטור AC (של המטוס)
TRU – ספק כח לאספקת 28VDC לזרם של מאות אמפרים (מיוצר ע”י AVIONIC INSTRUMENTS ואחרים – ראה תמונה מס’ 3)
ת
תמונה 3 TRU
קינה
מערכות המותקנות במטוסים לא רק מערכות ההספק, חייבות בתקינה ע”פ הסטנדרטים הנדרשים ע”י רשות התעופה האמריקאית FAA ומכונות TSO Approval, כמו כן ישנו צורך מיוחד גם באישורי ׁ
Design Standards:
RTCA DO – 160 Environmental Conditions for Airborne Electronic Equipments
Mil Std – 704 Aircraft Electric Power Characteristics
Mil Std – 5400 Aircraft Electronic Equipments
לסיכום
מערכת החשמל במטוס מורכבת מהמנוע/מנועים, מהגנראטור/גנראטורים, ממערכת APU, ממצברים המשמשים לגיבוי, יחידות בקרה לגנראטורים ומערכות המרת מתח ממצבר למתח חילופין ומכונים וממירי תדר המכונים FREQUENCY CONVERTERS כל המערכות הנ”ל מגובות היטב ואין לחשוש ממצב של הפסקת חשמל במטוס.
הכתבה נמסרה באדיבות תדר הנדסה אלקטרומכנית בע”מ
