Universitatea Politehnica Bucuresti Facultatea de Inginerie Aerospatial

Echipamente de bord si Instalatii de Aviatie

Proiect AIEB

Bombardier CRJ-700

Titular curs: Student:

Prof. dr. ing Grigore Octavian Muller Cojocaru Ionut - Ciprian

Profesor coordonator: Grupa:

Prof. As. Barbelian Mihai 945 EIA

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 20141

Tema de proiect:

DIMENSIONAREA SISTEMULUI ELECTROENERGETIC AL AERONAVEI BOMBARDIER CRJ 700.

CUPRINS

1. Prezentarea generala a aeronavei1.1. Scurt istoric1.2. Descrierea aparatului

2. Calculul surselor electrice instalate2.1. Consumatorii de energie electrica2.2. Etape de zbor2.3. Determinarea puterii surselor secundare de energie2.4. Determinarea puterii surselor principale de energie2.5. Determinarea puterii surselor auxiliare si de avarie2.6. Calculul invertorului static

3. Calculul electric al retelei de bord in regim permanent de functionare3.1. Ipoteza sectiunii constante

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 20142

DIMENSIONAREA SISTEMULUI ELECTROENERGETIC AL AERONAVEI BOMBARDIER CRJ 700

1. Prezentarea generala a aeronavei

1.1 Scurt istoric

Bombardier CRJ 700 este un avion regional creat si construit de Bombardier Aerospace in Canada. Acesta a fost construit din nevoia de a avea aeronave mai mari pe rutele regionale.

CRJ 700 este o varianta imbunatatita a modelului CRJ200 si de dimensiuni mai mari, lansat in 21 Ianuarie 1997.

Bombardier CRJ700 este un avion cu 70 de locuri, el fiind un derivat al modelului CRJ200. Numarul de scaune poate varia de la 66 pana la 78, pentru diverse modele. Aeronava CRJ700 are in dotare un nou model de aripi cu lise de ultima generatie si un fuzelaj alungit si ingustat.

Primele avioane construite erau echipate cu doua motoare General Electric CF34-8C1 . Totusi avioanele construite mai recent sunt echipate cu motoare standard 8C5, care sunt, in mare parte, un model imbunatatit al lui 8C1. Majoritatea companiilor aeriene au inlocuit motoarele mai vechi cu noile modele 8C5, in timp ce unele au pastrat modelele mai vechi de motoare 8C1 in flota lor.

Modelul CRJ700 poate fi comandat in trei versiuni: Modelul 700 , Modelul 701 si Modelul 702. Modelul 700 este limitat la 68 de pasageri, Modelul 701- 70 de pasageri, iar Modelul 702 poate transporta pana la 78 de pasageri. De asemenea aeronava CJR700 vine in trei variante de combustibil/greutate: varianta standard, ER si LR. Varianta ER are o capacitate mai mare de combustibil care mareste raza de deplasare. Varianta LP impinge aceste valori si mai mult. Aceasta din urma este comercializata sub numele de Challenger 870.

Primul zbor a avut loc pe data de 27 Mai 1999.

In 2008 aeronava CJR700 a fost inlocuita cu CJR700 NextGen, avand imbunatatiri, din punct de vedere economic, si o cabina reconceputa, precum cabinele modelelor CRJ900 Nextgen si CRJ1000 Nextgen.

In 2006 Avionul CJR700 a fost introdus in simulatorul de zbor Microsoft Flight Simulator ca un avion demonstrativ, impreuna cu Lerarjet 45 si Robinson R22.

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 20143

1.2. Descrierea aparatului

Dimensiuni:

ARIPA1 Coarda la încastrare 5.28 m2 Coarda la extremitate 1.18 m3 Anvergura suprafeţei reduse 20.60 m4 Unghiul de săgeată în bordul de atac 30.000

5 Grosimea maximă la încastrare 0.55 m6 Grosimea maximă la extremitate 0.25 m7 Poziţia grosimii maxime la încastrare 1.06 m8 Poziţia grosimii maxime la extremitate 0.06 m9 Unghiul profilului în bordul de atac 47.000

10 Unghiul profilului în bordul de fugă 10.000

ELERON1 Poziţia axei de rotaţie 0.15 m2 Unghiul de săgeată în bordul de atac 15.000

3 Semianvergură 6.25 m4 Coarda medie 0.85 m5 Distanţa de la axul fuselajului la coarda medie 4.50 m

AMPENAJ ORIZONTAL1 Coarda la încastrare 2.50 m2 Coarda la extremitate 1.03 m3 Anvergura suprafeţei reduse 8.78 m4 Unghiul de săgeată în bordul de atac 30.000

5 Grosimea maximă la încastrare 0.33 m6 Grosimea maximă la extremitate 0.18 m7 Poziţia grosimii maxime la încastrare 0.50 m8 Poziţia grosimii maxime la extremitate 0.22 m9 Unghiul profilului în bordul de atac 15.000

10 Unghiul profilului în bordul de fugă 10.000

PROFUNDOR1 Poziţia axei de rotaţie 0.52 m2 Unghiul de săgeată în bordul de atac 20.000

3 Semianvergură 4.17 m4 Coarda medie 0.50 m5 Distanţa de la axul fuselajului la coarda medie 2.18 m

AMPENAJ VERTICAL1 Coarda la încastrar 3.35 m2 Coarda la extremitate 1.78 m3 Anvergura suprafeţei reduse 6.45 m4 Unghiul de săgeată în bordul de atac 45,000

5 Grosimea maximă la încastrare 0.49 m6 Grosimea maximă la extremitate 0.36 m7 Poziţia grosimii maxime la încastrare 0.64 m8 Poziţia grosimii maxime la extremitate 0,28 m

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 20144

9 Unghiul profilului în bordul de atac 35,000

10 Unghiul profilului în bordul de fugă 12,000

DIRECŢIE1 Poziţia axei de rotaţie 1.27 m2 Unghiul de săgeată în bordul de atac 30,000

3 Semianvergură 3,25 m4 Coarda medie 0.85 m5 Distanţa de la axul fuselajului la coarda medie 2.95 m

FUSELAJUL1 Diametru fuselaj 2.70 m2 Lungime fuselaj 29,85 m3 Diametru fuselaj în dreptul ampenajului 0.2 m4 Lungime vîrf 2.64 m5 Raza de rotunjire a vîrfului 0,35 m6 Lungime parte posterioară 6.16 m7 Raza porţiunii terminale 0,20 m

GEOMETRIE ANSAMBLU1 Distanţa la ampenajul vertical 25.09 m2 Distanţa pînă la aripă 13.21 m3 Distanţa la ampenajul orizontal 27.53 m4 Unghiul de calaj al aripii 2,000

5 Unghiul diedru al aripii 3.00 0

6 Unghiul de calaj al ampenajului orizontal 9,000

7 Poziţia aripii -0,72 m8 Poziţia ampenajului orizontal 2.95 m9 Înălţime de calcul 1000

Date tehnice (Specificatii):

Performante: Distanta maxima acoperita: 1218 NM (2255.73 Km) Inaltimea maxima atinsa: 41000 ft (12496.8 m) Viteza maxima de croaziera: 473 kts (875.9 Km/h) Mach (max): 0.85 Distanta necesara decolarii: 5271 ft (1606.6 m) Rata de urcare: 2000 ft/min (10,16 m/s) Distanta necesara aterizarii: 5087 ft (1550.5 m)

Motorizare: Marca/Model: 2 x General Electric CF34-8C5 Turbofan Putere: 56,4 kN

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 20145

Greutate si capacitate: Greutate maxima de decolare: 73000 lbs (33112.2 Kg) Greutate maxima de aterizare: 67000 lbs (30390.6 Kg) Incarcatura maxima acceptata: 18055 lbs (8189.6 Kg) Greutate fara combustibil: 62300 lbs (28258.8 Kg) Capacitate combustibil utilizabil: 19592 lbs (8886.7 Kg) Capacitate rezervor: 2902 gal (10985.26 litri)

Avionica: Marca/Model: Rockwell Collins Pro Line 4 six-screen EFIS/EICAS

Energia electrică: Furnizată de un generator electric Hamilton Sundstrand, cu două generatoare

de antrenare integrate ce furnizeaza 40kVA. Unitatea auxiliară de putere Honeywell. Aeronava este echipat cu un sistem de detectare a incendiilor Walter Kidde.

Tipul aeronavei (Destinatie): Avion de transport pasageri cu raza de actiune medie.

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 20146

Aranjament interior

Cabina CRJ700 oferă locuri confortabile pentru 70 de pasageri. Comparativ cu seria CRJ200, ferestrele din seria CRJ700 au fost ridicate patru inci (10,16 cm), pentru a adăuga mai multa lumina naturala.

Stilul este foarte mult standardizat pentru toate companiile aeriene care operează aeronava CRJ700 . Majoritatea companiilor aeriene configureaza acum interiorul CRJ700 cu două locuri de clasă ( clasa I și Economie / clasa Regular ) .

În interiorul cabinei tipice CRJ700 , primele 2-3 rânduri / 6-9 scaune sunt configurate într-o secțiune de clasa I . Restul scaunelor sunt destinate pentru relaxare într-o configurare de 2 pe 2 .

Există, de asemenea, companii aeriene care operează aeronava cu economie cu numai o clasa de relaxare în interiorul cabinei Bombardier CRJ700 .

Interiorul CRJ700 are o înălțime de 6 ft si 2 inchi. Cele mai multe cabine CRJ700 au , de asemenea, un grup sanitar / toaleta la bord .

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 20147

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 20148

Cabina de pilotaj:

Lungime 20,78 m (68 ft 2 in)Lățimea max: la linia mediană 2,57 m (8 ft 5 in)la nivelul podelei de 2,13 m (7 ft 0 in)Inaltime maxima 1.89 m (6 ft 2 in)Suprafața podelei, cabina de pilotaj fără 42,8 m2 (461 sq ft)Volum 75.95 m3 (2682 cu ft)Volumul bagajelor (total) 23,3 m3 (824 cu ft)

Cabina de pilotaj a Bombardier CRJ700 este foarte similara cu a CRJ200. Aspectul tuturor controalelor și caracteristicile cabinei de pilotaj CRJ700, sunt aproape la fel ca si CRJ200.

Ca și în cazul tuturor aeronavelor seriei CRJ, cabina de pilotaj conține Linia Pro Rockwell Collins 4, sistem de avionică ce are șase ecrane. In interiorul cabinei de pilotaj CRJ700 sunt situate locurile pilotilor și un jumpseat. Consola centrală găzduiește unitățile de FMS, comenzile clapetei, clapeta de control, de control radio și diverse switch-uri și butoane pentru alte elemente. Puntea de zbor CRJ700 poate conține, de asemenea, un display head-up sau unitate HUD / HG (un element optional).

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 20149

Motorizare

Bombardier CRJ700 este echipat cu 2 motoare General Electric GE CF34 - 8C1 - GE CF34 - 8C5B1.

De cand CRJ700 a luat primul zbor, în 1999, au existat două motoare diferite. Motorul CRJ700 inițial a fost General Electric ( GE ) CF34 - 8C1 . Certificat de FAA, la sfârșitul anului 1999, motorul Bombardier CRJ700 a fost primul din seria CRJ controlat electronic - FADEC (Full Authority Digital Engine Control - electronically controlled ) . Motorul GE CF34 - 8C1 este capabil să producă o forță maximă de 56,4 kN.

Specificatii GE CF34 - 8C1 :

• Tracțiune maximă la decolare: 6255 Kg

• Tractiune normala la decolare: 5747 Kg

• Tracțiune maximă continuă : 6022 kg

• Lungime : 386.79 cm

• Diametru: 154.07 cm ( diametru maxim )

• Greutate : 1226 kg ( include combustibil rezidual și ulei ) .

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201410

Al doilea motor Bombardier CRJ700 - GE CF34 - 8C5B1:

În mai 2005, următorul motorul CRJ700 ,General Electric CF34 - 8C5B1 a fost anunțat ca fiind disponibil pentru avionul CRJ700. GE CF34 - 8C5B1 este un derivat almotorului CRJ900 ,CF34 - 8C5 . Motivul pentru comutarea motoarelor CRJ700 a fost de a exista o legatura mai comuna, cu motorul CRJ900 și la costuri de operare mai mici . CF34 - 8C5B1 are aproape aceeași forta ca si motorul CRJ700 anterior. Ambele motoare CRJ700 au aprobare FAA si pot fi folosite alternativ) la bordul aeronavei CRJ700 ( În conformitate cu AFM ) .

Specificatii GE CF34 - 8C5B1 :

• Tracțiune maximă la decolare: 6255 Kg

• Tractiune normala la decolare: 5747 Kg

• Tracțiune maximă continuă : 6023 kg

• Lungime : 384.98 cm

• Diametru: 154.07 cm ( diametru maxim )

• Greutate : 1260 kg ( include combustibil rezidual și ulei ) .

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201411

Avionica

Sistemul de avionica folosit in liniile CRJ 700 sunt alimentate de catre Linia Pro Rockwell Collins 4.

Există două ecrane de zbor primare și 4 afișaje multifuncționale. Cele două afișaje multifuncționale în fața pilotului / co-pilotului afișează, de obicei, informații de navigare de la sistemul de avionică CRJ700. Unitatea FMS, Collins FMS-4200, mai face parte din sistemul de avionică CRJ700. Din sistemul de avionica mai fac parte două sisteme de referință de altitudine (AHRS) si un sistem de evitare (TCAS II).

Trenul de aterizare

Trenul de aterizare pentru Bombardier CRJ700 a fost inițial dezvoltat de către Aerosystems Coltec Industries / Menasco. Coltec a fuzionat cu Goodrich în 1999 și Goodrich a devenit producătorul trenului de aterizare CRJ700. Goodrich apoi a fuzionat cu United Technologies Corporation în 2012, ceea ce face United Technologies producatorul oficial al trenului de aterizare folosit pe CRJ700.

Acesta este un angrenaj de configurare tricilu controlat hidraulic. Trenul de aterizare de tip nas este pe deplin manevrabil de catre o carma situata pe partea stângă a cabinei de pilotaj.

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201412

Sistemul auxiliar APU - RE220 RJ

Blocul de alimentare auxiliar este de tip Honeywell RE220 RJ APU (oficial: RE220 [RJ]). Acesta a fost cunoscut anterior ca Allied Signal RE220 RJ APU, înainte de fuziunea dintre AlliedSignal și Honeywell.

Specificații:

Greutate (Include Accesorii): 108.0 kg

Zona de evacuare: 613.1 cm2

Suprafata de intrare: 677.4 cm2

Este certificat pentru a porni si opera la niveluri de zbor de până la 13106 metri. Generator de energie electrică 45kW.

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201413

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201414

Sistemul electric (scheme electrice):

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201415

Sistemul distributiei de C.A.

Puterea electrica de curent alternativ pentru sistemul electric al aeronavei este asigurata de catre 2 motoare actionate, generatoare integrate pneumatic (Integrated Drive Generators), ce alimenteaza tot sistemul de C.A., in timpul procedurilor normale. Un generator auxiliar (APU) asigura sursa de putere C.A. de rezerva, in zbor, daca un IDG nu este operabil sau cand aeronava este la sol, cu motoarele oprite. Daca toata puterea de C.A. se pierde in zbor, se asigura de urgenta C.A. de catre un generator actionat pneumatic - ADG (Air-Driven Generator).

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201416

Sistemul distributiei de C.C.

Aeronavei ii este furnizata putere electrica de curent continuu de catre 4 B.T.R.-uri si 2 baterii (principala si auxiliara-APU).

Sursele de curent alternativ sunt convertite in curent continuu cu ajutorul B.T.R.-urilor, la tensiunea nominala (Un) de 28V c.c.

Bateriile sunt in numar de 2, una principala si alta auxiliara.o Cea auxiliara este situata in compartimentul de echipamente la pupa.

Tensiunea sa nominala este de 24V c.c. si capacitatea de 43 Ah. o Cea principala este situata in compartimentul echipamentelor de bord,

in “botul” aeronavei. Tensiunea sa nominala este de 24V c.c. si capacitatea de 17 Ah.

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201417

2. Calculul surselor electrice instalate

2.1. Consumatorii de energie electrica

Sursele electrice de bord sunt acelea care asigura energia electrica necesara functionarii instalatiei electrice de bord. Pentru a putea determina aceste surse electrice este necesar un calcul al puterii electrice totale instalate.

In functie de regimul de functionare, consumatorii pot fi:

cu regim permanent de functionare (P) - aceia care consuma energie din reteaua electrica in toate fazele zborului

cu regim de scurta durata (SD) - aceia care functioneaza o perioada scurta de timp in raport cu timpul necesar misiunii

cu functionare de lunga durata (LD) - aceia care functioneaza un timp de cateva ori mai mare decat cei de scurta durata

Pentru determinarea bilantului energetic consumatorii au fost grupati in urmatoarele categorii functionale:

Sistemul electroenergetic de cc; Sistemul electroenergetic de ca:

o General (echip. de c.a.)o Sistemul de incalzire, degivrare, ventilatieo Instalatie de iluminato Instalatii de semnalizareo Aparate de bord, pilotaj si navigatieo Instalatii radiotehniceo Instalatie de combustibil si uleio Instalatii antiincendiu si menajere

2.2. Etape de zbor

Pentru determinarea puterii instalate la bord este necesar a se determina timpul de functionare a consumatorilor, in ipoteza de functionare normala si in regim stabilizat. Astfel, misiunea de zbor, care in cazul nostru este de 272 min, este impartita in etape de zbor cu o durata determinata, in decursul careia functioneaza echipamentele specifice.

Putem considera ca aceste etape sunt:

pregatirea de zbor: aeronava este la locul de parcare pe aerodrome si sistemul electroenergetic de bord este functional. Aceasta etapa cuprinde reglarea parametrilor initiali ai misiuni; initializarea sistemului de calcul si navigatie; imbarcarea pasagerilor; incarcarea postei si a alimentelor; inchiderea si zavorarea trapelor; testul de functionare a sistemelor de control automat al avionului, al aparaturii de bord si navigatie; actionarea sistemului de semnalizare si iluminare; se cere permisiunea

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201418

turnului de control pentru pornirea motoarelor si rularea catre punctual de start. Durata acestei etape este de aproximativ 15 minute. Pentru regimul de lunga durata se considera un timp de functionare de 5% din regimul P, iar pentru regimul de scurta durata 0.8% din P.

rularea: in cadrul acestei etape se considera ca aeronava este gata sa-si indeplineasca misiunea, face etapa de taxi pana la punctual de start pentru alinierea la decolare. Etapa dureaza 7.60 minute.

decolarea:este etapa din misiunea de zbor in care aeronava de la punctual de start, cu franele puse I se pun motoarele in plin si la permisiunea turnului de control incepe accelerarea pe pista de decolare in vederea desprinderii de la sol. Durata este de 2.40 min.

urcarea la plafon: cuprinde etapa de urcare a aeronavei de la desprinderea de la sol, pana la inaltimea la care se face zborul de croaziera, respective zborul in conditii economice pentru aeronava de transport sau de pasageri.Durata acesteia este de 15 min.

zborul de croaziera:se considera un zbor uniform la o altitudine aleasa, dar constanta.Aceasta etapa dureaza cel mai mult, respectiv, 180 min.

coborarea: etapa ce cuprinde un dialog cu turnul de control, inscrierea avionului pe panta de coborare si aducerea aeronavei la un nivel intermediar de zbor, de unde incepe aterizarea. Durata acestei etape este de aproximativ 15 min.

aterizarea: cuprinde procedurile de aterizare si de termina cand aeronava atinge cu trenul de aterizare solul. Aceasta etapa dureaza aproximativ 2.4 min.

rularea: operatie ce cuprinde parcurgerea pistei de aterizare, franarea avionului, etapa de taxi, parcarea si oprirea motoarelor. Durata acestei etape este de 7.6 minute.

Astfel se calculeaza timpul maxim de zbor dupa formula: , de unde rezulta timpul maxim de zbor este: 272 minute.

Deci timpul rezultat pentru fiecare etapa este:

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201419

2.3. Determinarea puterii surselor secundare de energie

Avand in vedere misiunea aeronavei in studiu, precum si avantajele sistemului electroenergetic de current alternativ, aeronava va fi echipata cu sistem electroenergetic de c.a., deci sursa primara de energie(generatorul) este de c.a., sursa secundara este de c.c. Acesta se calculeaza folosind metoda valorii medie ponderate cu timpul (V.M.P.). In acest caz, relatia de calcul a puterii este :

1

1

1

n

ii

med n

ii

PdtP

t

Daca pe intervalul [ti, ti+1] sarcina I are puterea constanta (Pi=const.) si puterea medie se poate scrie:

11

1 1 1

1 1 1

|n n n

ii i i i i

i i imed n n n

i i ii i i

Pdt P t P tP

t t t

Unde Pi este puterea unui consummator de c.c. din Anexa “Puteri (etape de zbor) C.C.”, iar ti este timpul de functionare a respectivului consummator.

Se presupune ca:

max1

zbor

n

ii

t t

,

max zbort

=timpul maxim de zbor al aeronavei.

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201420

Folosind puterea medie consumata de receptorii de c.c se determina puterea unui BTR cu formula:

,

Unde este puterea unui BTR, este randamentul BTR-ului, iar n este numarul de BTR-uri folosite pe avionul ales.

Am ales:

Din calculul realizat in foaia de lucru Excel, rezulta valoarea puterii unui BTR ca fiind:

Cum , se calculeaza puterea aparenta echivalenta in c.a a consumatorilor de

c.c cu relatia de mai jos, alegand :

,

Rezultand:

Cu ajutorul tabelului puterilor consumatorilor de c.c, respectiv puterea totala a consumatorilor corespunzatoare fiecarui regim de functionare si fiecarei etape de zbor, se traseaza graficul de sarcina normala a consumatorilor de c.c:

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201421

2.4. Determinarea puterii surselor primare de energie

Folosind tabelul consumatorilor de c.a se calculeaza puterea medie activa consumata, cu ajutorul valorii medii ponderate:

,

unde Pi este puterea unui consumator de c.a din tabelul de consumatori , iar ti este timpul de functionare a respectivului consumator.

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201422

Puterea reactiva se determina analog

,

Iar puterea aparenta este:

.

Din calcul rezulta puterea medie aparenta totala ca fiind:

.

Avand in vedere ca aeronava dispune de 2 generatoare de 45kVA fiecare, aceasta putere medie aparenta reprezinta aproximativ 57.61% din puterea maxima disponibila.

Cu ajutorul tabelului puterilor consumatorilor de c.a, respectiv puterea activa totala a consumatorilor corespunzatoare fiecarui regim de functionare si fiecarei etape de zbor, se traseaza graficul de sarcina normala a consumatorilor de c.a. :

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201423

2.5. Determinarea puterii surselor auxiliare si de avarie

Pentru a se obtine siguranta maxima in exploatare, toate sistemele de pe aeronava sunt cel putin dublate. Conform acestui principiu si sursele de energie sunt triplate. Sursa principala de energie o constituie generatoarele montate pe motoare (in numar de doua, cate unul pe fiecare motor), iar sursele auxiliare sunt generatorul angrenat de turbogeneratorul APU (Auxiliary Power Unit) si acumulatoarele (care constituie si sursa de avarie a aeronavei). In general APU-ul este utilizat la sol, furnizand energia necesara sistemului electroenergetic la locul de parcare, si in zbor cand se defecteaza un motor\generator. In acest caz APU-ul este echipat cu un generator identic cu cele de pe motoare deci este capabil sa alimenteze consumatorii in caz de avarie.

Acumulatoarele dubleaza APU-ul in caz de avarie si trebuie sa mai indeplineasca functiile:

Sa asigure porniea autonoma a APU-ului in 4 incercari

Sa acopere varful de sarcina pe durata zborului

Sa permita alimentearea aparaturii radio pe timpul avariei

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201424

Calculul capacitatii acumulatoarelor implica existenta unei situatii critice de avarie. Presupunem aceasta situatie ca fiind aceea cand aeronavei I se defecteaza sistemul electroenergetic principal si, de asemenea, si sistemul auxiliar de energie (APU-ul). In acest caz, acumulatoarele se calculeaza pentru a putea asigura funcitonarea normala a aparaturii minime necesara navigatiei, a aparaturii radiotehnice si a sistemului de comanda al aeronavei maxim 30 de minute ziua si 20 de minute noaptea (pe timp de iarna), timp care se considera suficient pentru o aterizare imediata pe cel mai scurt aeroport sau gasirea unui teren in vederea unei aterizari fortate. In continuare se intocmeste tabloul consumatorilor de avarie cu ajutorul caruia se traseaza graficul de sarcina de avarie. Se planimetreaza acest grafic rezultand aria A si coeficientul de scara s. Cu aceste date si considerandu-se ca capacitatea la trecerea pe avarie este de 80% din capacitatea ei nominala iar la sfarsitul timpului de alimentare capacitatea ei este de doar 20% din cea nominala, dimensionarea acumulatorului se face folosind formula mediei ponderate, astfel, capacitatea acumulatorului este:

Unde coeficientul k= 0.5 – 0.6 si tine cont numai de proportia de folosire a acumulatorului,

iar este timpul de functionare a acumulatorului.

Din calcule rezulta valoarea acumulatorului ca fiind:

Se utilizeaza 2 acumulatori NiCd, cu capacitatea de 43 Ah.

Prin urmare, iata tabelul de valori calculate:

Suma timpi [min]: 237.8908

Puterea totala medie [W] 3964.062806

Factor de folosinta a acumulatorului (k) 0.6Tensiunea nominala Un[V] 28

Timp maxim de utilizare acumualator [min] 20

Capacitate necesara acumulatori [Ah] 78.6520398

Capacitate acumulator Ni-Cd [Ah] 43

Nr. de acumulatori 2

Capacitate disponibila acumulatori [Ah] 88

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201425

Energia disponibila in acumulatori [Wh] 2464

Energia necesara in acumulatori [Wh] 2202.257114

Excedentul de energie in acumulatori [Wh] 261.7428856

Putere demaror [W] 5000

Timp maxim de utilizare al demarorului [min] 3.140914627

Cu ajutorul tabelului puterilor surselor de c.c. de avarie, respectiv puterea activa totala a consumatorilor corespunzatoare fiecarui regim de functionare si fiecarei etape de zbor, se traseaza graficul de sarcina a consumatorilor de c.c. in regim deavarie :

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201426

2.6. Calculul invertorului static

In situatia in care singura sursa de energie electrica disponibila ramane bateria este nevoie de un convertizor, adica o sursa secundara de energie, cu rolul de a alimenta cu energie electrica consumatorii esentiali de curent alternativ.

Cu ajutorul tabloului consumatorilor de avarie de c.a. se calculeaza puterea medie consumata cu ajutorul puterii medii ponderate cu timpul:

unde reprezinta puterea aparenta a unui consumator de c.a. , fiind timpul maxim de zbor al aeronavei, iar este timpul de functionare a respectivului consumator, stiindu-se ca

Cu ajutorul puterii medii aparente se calculeaza puterea medie in c.c. consumata de convertizor

,

unde n este numarul de convertizoare utilizate pe aeronava, 2.

Se calculeaza puterea echivalenta de c.c. consumata de convertizor

,

unde este randamentul convertizorului si are valoarea de 0.7.

Se aleg 2 invertoare a cate 5 kVA.

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201427

Cu ajutorul tabelului puterilor surselor de c.a. de avarie, respectiv puterea activa totala a consumatorilor corespunzatoare fiecarui regim de functionare si fiecarei etape de zbor, se traseaza graficul de sarcina a consumatorilor de c.a. in regim de avarie :

3. Calculul electric al retelei de bord in regim permanent de functionare

Calculul electric al retelelor in regim permanent de functionare are ca scop determinarea circulatiei curentilor sau puterilor in fiecare ramura componenta a acestora, a variatiilor de tensiune in nodurile de racordare a consumatorilor si pierderilor de putere si energie. Pe baza acestor determinari se poate aprecia daca:

Instalatiile componente ale retelelor electrice de bord sunt incarcate, astfel incat sa se realizeze un regim economic de functionare cu pierderi minime de putere si energie, si cu consum minim energetic

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201428

Alimentarea consumatorilor se face, in functie de importanta lor, cu gradul de siguranta si rezerva in alimentare necesara. In aceste conditii, consumatorii pot prelua din retea puterea si energia necesara, la frecventa si tensiune cu variatii in limitele admisibile

Determinarea regimului permanent de functionare a unei retele electrice complexe presupune rezolvarea urmatoarelor probleme:

Alegerea modelului matematic sau a schemei echivalente pentru fiecare element de baza al retelei si determinarea parametrilor schemei echivalente. Consumatorii se vor reprezenta prin curenti constanti, iar sursele prin tensiuni constante.

Determinarea modului de legatura intre elementele retelei

Alegerea metodei electrotehnice ce descrie starea electrica a retelei: metoda tensiunilor la noduri, metoda perechilor de noduri si metoda curentilor ciclici. Acest lucru este absolut necesar pentru retele cu configuratii complexe. In cazul nostru, o retea cu o configuratie simpla, calculul regimului permanent se realizeaza cu ajutorului teoremelor lui Kirchhoff, cu legea lui Ohm si Joule-Lenz.

Imbunatatirea solutiei de baza prin modificarea rapoartelor de transformare reale sau complexe, a injectiei de puteri active.

Reusindu-se echilibrarea celor doua generatoare cu o toleranta adimisibila cuprinsa intre 1-3% schema care va fi calculata este cea din fig. 4, respectiv o retea alimentata pe la ambele capete.

Acest tip de retea constituie cel mai simplu element de retea inchisa, care prezinta avantajul alimentarii consumatorilor cu energie electrica in conditii de siguranta sporita. A fost obtinuta prin sectionarea in dreptul sursei a retelei inelare, de unde rezulta ca tensiunile surselor A si B sunt egale (UA = UB ). Curentii ik k=1..9 sunt cunoscuti si au fost calculati anterior (in tabelul anexat) iar lungimile tronsoanelor lk k=1..10 sunt de asemenea cunoscute, din pozitionarea tablourilor de distributie pe aeronava, fig 3.

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201429

Fig. 1. Schita cotata: Vedere din fata.

Fig. 2. Schita cotata: Vedere din lateral.

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201430

Fig. 3. Dispunerea tablourilor de distributie pe aeronava: 1-Instalatia de combustibil si ulei; 2-Aparatura radiotehnica; 3-Electronica; 4-Aparate de bord; 5-Instalatiile menajere; 6-Instalatia de iluminat; 7- Instalatia de incalzire si climatizare; 8-BTR; 9-Instalatia de degivrare; 10-Instalatia de

iluminat exterior; 11-Instalatia de semnalizare; G-generatorul.

Fig. 4. Reprezentarea retelei alimenatata la ambele capete

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201431

TD 5 8 11 4 3 2 6 9 10 1 7 GK 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SUM

lk[m] 5 9 14 3 1 2 10 2 2 4 7 - 59ia[A] 29.13 8.06 1.18 8.20 2.43 7.52 11.65 130.43 6.08 5.10 30.14 - 239.92ir[A] 0.00 0.00 0.00 1.39 0.00 0.00 0.00 52.17 0.00 2.50 5.39 - 61.45

Tabelul 5. Dispunerea tablourilor de distributie

Dimensionare se va face in cazul urmatoarei ipoteze de calcul:

Ipoteza sectiunii constante: in cazul acestei ipoteze algoritmul de calcul este:

1) Se determina si aplicand relatiile:

Unde este lungimea tronsonului k – A, si , curentii de sarcina activ, respectiv reactiv, din punctul k. lungimea totala a retelei s-a notat cu

.

K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ia[A] 29.13 8.06 1.18 8.20 2.43 7.52 11.65 130.43 6.08 5.10 30.1

4-

ir[A] 0.00 0.00 0.00 1.39 0.00 0.00 0.00 52.17 0.00 2.50 5.39 -li [m] 5 9 14 3 1 2 10 2 2 4 7 -Lk[m] 5 14 28 31 32 34 44 46 48 52 59 -L’k[m

]54 45 31 28 27 25 15 13 11 7 0 -

Tabelul 6. Lungimile Lk si L’k

IAa 75.05814IAr 12.45136IBa 164.8619

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201432

IBr -103.412

Valorile curentilor si folosind valorile din Tabelul 6 sunt:

2) Se calculeaza circulatia in tronsoane cu relatiile:

Se obtin doua puncte de separare (punctul care se situeaza in dreptul tabloului care primeste alimentarea cu putere activa – punct de separatie notat Ka, respectiv putere reactiva – punct de separatie notat Kr, reprezentat in Fig 7.

3) Se separa reteaua in doua retele radiale, in punctul Ka si celalalt in Kr. Se calculeaza

pierderea de tensiune pe tronsonul . La fel se procedeaza si cu pct Kr,

rezultand caderea de tensiune . Punctul de separare pentru care se va continua calculul este cel pentru care se obtine cea mai mica valoare a caderii de tensiune admisibila.

Fig. 7. Schema retelei magistrale principale

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201433

,

unde si reprezinta caderea de tensiune admisibila, K este punctul de separatie, iar

este componenta reactiva a caderii de tensiune.

Relatia anterioara este relatia de calcul pentru componenta reactiva a caderii de tensiune.

Reactanta inductiva variaza foarte putin cu sectiunea conductorului depinzand de valoarea

reactantei inductive lineice si de lungimea conductorului si anume:

Tabel 8

K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Lk[m] 5 14 28 31 32 34 44 46 48 52 59L’k[m] 54 45 31 28 27 25 15 13 11 7 0Xk[ohm] 0.006 0.0168 0.0336 0.0372 0.0384 0.0408 0.0528 0.0552 0.0576 0.0624 0.0708

Pentru punctul de separare Ka se obtin urmatoarele valori:

Iar pt punctul de separare Kr:

3.86986

0.13014

1.055004

2.944996

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201434

Pentru ca , se alege punctul de separare Ka (deci punctul 6).

Fig. 9. Transformarea retelei magistrale principale in doua retele radiale simple

4) Se calculeaza sectiunea conductorului:

Unde este conductivitatea materialului din care este construit conductorul (cupru).

Sectiunea obtinuta este: .

A.I.E.B. _ BOMBARDIER CRJ700_ 201435