飞行参数记录器不间断应急供电系统技术领域
本发明涉及一种主要为飞机在发生重大飞行事故前，为飞行参数记录器提供应急
电源供电系统，具体地说，本发明涉及一种飞行参数记录器在飞机失事前掉电的情况下，能
为飞行参数记录器提供不间断（RIPS）应急电源的系统装置。
背景技术
黑匣子（black box），是飞机专用的电子记录设备之一，又称为航空飞行记录器。
里面装有飞行数据记录器和舱声录音器，飞机各机械部位和电子仪器仪表都装有传感器与
之相连。它能把飞机停止工作或失事坠毁前半小时的有关技术参数和驾驶舱内的声音记录
下来，需要时把所记录的参数重新放出来，供飞行实验、事故分析之用。飞行参数记录系统
由飞参控制器、飞参数据采集器、防护记录器、电源4部分组成。其中飞机的电源中断将导致
在发生重大飞行事故前最后几秒，甚至是几分钟内的飞行参数信息全部丢失。而缺少该记
录信息必然会影响到对事故产生原因的调查分析。如果飞机供电电源中断后，飞行参数记
录器不间断应急供电系统能独立给飞行参数记录器供电10分钟，这样即使飞机掉电的情况
下，飞行参数记录器不间断应急供电系统还能为记录器独立供电10分钟，这样可以保证记
录器对录驾驶舱通话、驾驶舱图像信息和飞行数据的记录，在飞机失事后，通过分析记录器
记录的最后10分钟信息将极大提高对飞机失事原因的分析判断。
飞行参数记录器最早开始与二十世纪五十年代后期，不过受当时的条件限制，飞
行参数记录器仅记录很少的参数，记录的数据基本上是为了飞机试飞和对飞行事故的简单
了解。到了八十年代中后期，随着数据总线开始应用在飞机上，数字化的数据大大增加了数
据量。到后来欧洲民航组织又制定了航空规范ED-55和TSO-C124技术标准，对飞行参数记录
器的设计做出详细的规定，飞行参数也由最初的几个增加到了几十个甚至上百个，同时又
建议将飞行参数记录器的记录介质由胶片更换为固态存储器。到了21世纪，欧洲民航组织
又制定了更加完善的标准ED-112和TSO-124B标准，特别是ED-112对飞行参数记录的独立供
电的提出了明确要求，要求在飞机断电后，产品能提供10分钟的供电。
记录器供电系统现在在国外大多采用锂电池和镍电池，它的优点就是体积小、重
量轻，但缺点就是电池一般都有充电次数限制，一般为几百次，最多也不过上千次，所以该
记录器供电系统一般使用寿命比飞机短，需要一定时间定期更换，当然也可以通过记录器
供电系统自身带的自检装置判断电池的好坏来对电池进行维护，但维护较复杂。本发明没
有采用国外的电池方式而采用了超级电容器，主要是考虑到以后的维护问题，超级电容器
没有电池的充电次数的限制，基本上与飞行参数记录的寿命一致，充电时间短，但是其缺点
就是体积大、重量重。通常的不间断供电电源UPS是英文UninterruptiblePowerSupply的缩
写，是一种含有储能装置，常见的是蓄电池，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断
电源，它主要解决现有电力的断电、低电压、高电压、突波、杂讯等现象，在发生完全停电或
部分停电事故时,向用电设备供给不间断的稳定电力 。
发明内容
本发明的目的是针对国外的记录器供电系统使用寿命短的问题，提出一种充电时
间短，没有充电时间限制，可以长时间充电，使用寿命长，冲放电达10万次以上的记录器不
间断（RIPS）供电系统。
本发明的技术解决方案是：一种飞行参数记录器不间断应急供电系统，包括，与飞
机28V电源1电连接的继电器和DC/DC电源模块，其特征在于，飞机28V电源1通过第一继电器
将供电分为两路，一路通过第一继电器2的常闭点电连接第一DC/DC电源模块5，为飞行参数
记录器提供工作电源，另一路经第二继电器4电连接第二DC/DC电源模块7，第二DC/DC电源
模块7电连接超级电容储能模块8提供快速充电，超级电容储能模块8通过5V转28V升压电源
模块6连接第一继电器；当飞机28V电源1断电时，通过电连接在第一继电器2和第二继电器4
接地线路之间的控制电路3来判断来自飞机供电电源的电压是否低于临界点，当控制电路3
判断到飞机供电电源低于电压临界点时，输出接通第一继电器2和第二继电器（4）的控制信
号，将第一继电器2和第二继电器4的常闭点切换到常开点；第二继电器4接通后，外部飞机
供电电源将不再给超级电容储能模块8进行充电，超级电容储能模块8中的超级电容器通过
5V转28V升压电源模块6，将超级电容器输出的5VDC电压转换为28VDC的直流电压反馈至第
一继电器2的输入端，向第一DC/DC电源模块5提供工作电源，形成按飞机供电电源电压临界
点，进行正常飞机供电电源和非正常飞机供电电源之间切换，为飞行参数记录器不间断供
电。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
充电时间短，没有充电时间限制，可以长时间充电，使用寿命长。本发明采用飞机
28V电源1通过第一继电器将供电分为两路，一路通过第一继电器2的常闭点电连接第一DC/
DC电源模块5，为飞行参数记录器提供工作电源，另一路经第二继电器4电连接第二DC/DC电
源模块7，第二DC/DC电源模块7电连接超级电容储能模块8提供快速充电，超级电容储能模
块8通过5V转28V升压电源模块6连接第一继电器；提供了一种有别于国外用电池为飞行参
数记录器供电的方式，采用超级电容器为飞行参数记录器提供应急电源。由于超级电容器
的特性是介于电池和普通电容器之间，其放电功率比蓄电池高近10倍，同时又具有电池的
能量贮存特性，也具有电容的功率特性，它比传统电解电容器的能量密度高上千倍，而漏电
流小数千倍。超级电容器还具有储能大，时间长，能够瞬间释放几百安培电流，大电流放电
甚至短路也不会对其有任何影响。而且超级电容器的寿命长，充放电达10万次以上，因此本
发明相比于国外的记录器独立供电系统，具有充电时间短，没有充电时间限制，可以长时间
充电；放电过程是物理反应，放电很稳定；使用寿命长，冲放电达10万次以上的优势。保证了
飞行参数记录器能够记录在飞机失事前的所有飞行参数记录，为事故分析提供重要的飞行
数据。
可靠性高。本发明安装在飞行参数记录仪中记录器不间断（RIPS）供电应急系统，
利用超级电容来储存电能，当飞行参数记录器外部供电时，应急供电系统单元进行充电，能
在飞机断电后能继续工作10分钟。而当外部供电中断时，应急供电系统单元释放电能，继续
为飞行参数记录器持续供电。超级电容器能为15W左右的飞行参数记录仪持续供电10分钟
以上。通过持续供电可以保证飞机在发生重大飞行事故前最后几秒，甚至是几分钟内的飞
行参数记录器信息能完整被记录下来。而最后记录的驾驶舱通话、驾驶舱图像信息和飞行
数据等将极大提高对飞机失事原因的分析判断。
飞行参数记录器不间断供电。本发明采用控制电路负责在正常供电和非正常工作
情况下的电源输入进行控制，即在飞机正常供电时由飞机直流28V进行供电，同时还要对超
级电容储能模块进行充电，在飞机供电电源掉电后，切换为用超级电容储能模块进行供电。
能在飞机供电电源系统中断向飞行参数记录器供电后，能自动向飞行参数记录器提供10分
钟的应急电源，其供电功耗能力大约15W，在应急供电过程中，一旦飞机供电电源系统恢复
直流28V电源，记录器应急系统停止工作，同时自身自动进行充电，为下一次应急供电储备
能源。
附图说明
图1是本发明飞行参数记录器不间断应急供电系统的电路原理示意图。
图2是图1控制电路的电路原理示意图。
图中：1飞机28V电源,2 第一继电器，3控制电路，4第二继电器，第一5DC/DC电源模
块，6 5V转28V升压模块，7 第二DC/DC电源模块，8 超级电容储能模块，9过压、过流保护电
路，10分压电路，11基准电压，12比较器，13三端稳压器，14驱动电路。
具体实施方式
图1给出了飞行参数记录器不间断应急供电系统的基本组成模块。构成的应急供
电系统单元安装在飞行参数记录仪中。该飞行参数记录器不间断应急供电系统，主要包括
与飞机28V电源1电连接的继电器和DC/DC电源模块，其中，飞机28V电源 1通过第一继电器
将供电分为两路，一路通过第一继电器2的常闭点电连接第一DC/DC电源模块5，通过第一
DC/DC电源模块5给飞行参数记录器提供正常工作电源，另一路经第一继电器2的常闭点又
通过第二继电器4的常闭点电连接第二DC/DC电源模块7，第二DC/DC电源模块7电连接超级
电容储能模块8。主要由超级电容器和充电保护电路组成的超级电容储能模块8完成超级电
容的快速充电和储能，当飞机28V电源 1断电时，通过电连接在第一继电器2和第二继电器4
接地线路之间的控制电路3来判断来自飞机供电电源的电压是否低于临界点，根据飞机供
电电源低于电压临界点这一情况判断输出控制信号并接通第一继电器2和第二继电器4，使
第一继电器2和第二继电器4由常闭点切换到常开点。因第二继电器4由常闭点切换到常开
点，外部飞机供电电源将不再给超级电容储能模块8进行充电，超级电容储能模块8中的超
级电容器输出电能通过5V转28V升压电源模块6将超级电容器输出的5VDC转换为28VDC，将
转换为28VDC的直流电压反馈至第一继电器2的输入端，通过继电器2输出保证第一DC/DC电
源模块5的正常工作，根据飞机供电电源电压与临界点的比较情况，在正常飞机供电电源和
非正常飞机供电电源模式之间切换，为飞行参数记录器不间断供电。
超级电容储能模块（8）是由超级电容器和充电保护电路组成的。
飞行参数记录器通过第一继电器（2）的常闭点给第一DC/DC电源模块（5）供电，同
时，第一继电器（2）的常闭点又通过第二继电器（4）的常闭点给第二DC/DC电源模块（7）供
电。
第二DC/DC电源模块（7）提供大于直流电压5V的大电流和低于直流电压5V的低电
压的直流电源输出。
第二DC/DC电源模块（7）的功率和电压选择由超级电容储能模块（8）中的超级电容
器充电电流和充电电压决定。
当外部飞机供电电源恢复28V供电时，控制电路（3）判断电源电压高于临界点，将
不输出控制信号，第一继电器（2）和第二继电器（4）不接通，恢复到常闭工作状态。
参阅图2。在控制电路中，飞机28V电源 1通过过压、过流保护电路9进行处理后，通
过与之串联的分压电路10，对来自飞机28V电源 1的28VDC电压进行分压，当28VDC电压低于
16V时，分压电路10分压电压低于比较器12正端的基准电压11，这时比较器12的正端比负端
高，比较器输出高电平。比较器12输出端通过与之串联的驱动电路14进行扩流，输出控制继
电器的控制信号。驱动电路14将15V供电通过并联回路反馈至比较器12的输入端，5V转28V
升压模块6串联三端稳压器13电连接上述并联回路，5V转28V升压模块6给三端稳压器13提
供输入电源，三端稳压器将28VDC转换为15VDC给比较器12和驱动电路14供电，保证其在飞
机断电后能持续工作。
当飞机28V电源 1有电时，飞行参数记录器通过第一继电器2的常闭点给第一DC/
DC电源模块5供电，而第一DC/DC电源模块5输出的直流电压5V和3.3V等电源可以给飞行参
数记录器提供正常工作电源。同时，第一继电器2的常闭点又通过第二继电器4的常闭点给
第二DC/DC电源模块7供电。第二DC/DC电源模块7主要是能提供大于直流电压5V的大电流、
低于直流电压5V的低电压的直流电源输出，该电源模块的功率和电压选择由超级电容储能
模块8中的超级电容器充电电流和充电电压决定。持续供电时间由储能的电容的容值决定。
一般超级电容器电容值为1000F，耐压值3.3V的电容能15W。超级电容储能模块8主要由超级
电容器和充电保护电路组成，该模块主要完成超级电容的快速充电和储能的作用。当飞机
28V电源 1断电时，控制电路3判断电源电压低于临界点，输出控制信号接通第一继电器2和
第二继电器4，第一继电器2和第二继电器4由常闭点切换到常开点，第二继电器4接通后，外
部将不再给超级电容储能模块8进行充电，超级电容储能模块8中的超级电容器输出电能，
由于超级电容器的电压为5V低电压，所以需要通过5V转28V升压电源模块6将超级电容器输
出的5VDC转换为28VDC，以保证第一DC/DC电源模块5的正常工作。当外部飞机供电电源恢复
28V供电时，控制电路3判断电源电压高于临界点，将不输出控制信号，第一继电器2和第二
继电器4不接通，恢复到常闭工作状态。从而保证飞行参数记录器不间断应急供电系统能在
正常电源和非正常电源之间切换，为飞行参数记录器不间断供电，保证飞行过程中所有的
飞机数据、图像和声音等数据被完整记录下来，一旦飞机失事，通过分析记录器记录的最后
10分钟信息将极大提高对飞机失事原因的分析判断。