電氣元器件符合性驗(yàn)證方法研究

萬方

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.054

摘 要：電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)（EWIS）是用于飛機(jī)機(jī)載設(shè)備之間傳輸電能和電信號(hào)的元器件及其輔助材料的統(tǒng)稱。EWIS是各電氣系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的紐帶和橋梁，電氣元器件的安全性在某種程度上決定了飛機(jī)的安全性，因此電氣元器件的失效對(duì)系統(tǒng)安全性的影響越來越受到公眾、適航審查方以及飛機(jī)制造方的關(guān)注。該文介紹了電氣元器件的內(nèi)容及選用的一般流程，初步研究了通用標(biāo)準(zhǔn)元器件和專有元器件符合性驗(yàn)證的兩種方法，并探討了飛機(jī)環(huán)境分區(qū)要求下元器件安裝符合性驗(yàn)證的方法。

關(guān)鍵詞：EWIS 電氣元器件 選型

中圖分類號(hào)：V22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）08（a）-0054-02

1 電氣元器件概述

2007年12月，F(xiàn)AA發(fā)布了FAR25部[1]25-123修正案，新增了H分布——電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)（EWIS），引入對(duì)EWIS的設(shè)計(jì)、安裝和維修，制定相應(yīng)的適航審定要求，以更加重視電氣線路系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)、隔離、安全性和可達(dá)性等方面的問題。其中§25.1701條款明確給出了EWIS的定義及EWIS元器件的范圍。

由于EWIS部件所在或所組成的設(shè)備通常是為特定機(jī)型或系列機(jī)型設(shè)計(jì)和制造的，故對(duì)飛機(jī)EWIS部件的要求也必須適用于那些設(shè)備內(nèi)部的部件。與航電設(shè)備部件必須發(fā)回制造商或?qū)I(yè)修理車間不同的是，這些柜子、面板、機(jī)架、連接盒、分配板和設(shè)備架后板內(nèi)的部件與飛機(jī)其他EWIS部件一樣由相同的人員進(jìn)行維護(hù)、修理和更改。例如，配電板內(nèi)的系統(tǒng)分離必須與連接到配電板的EWIS進(jìn)行類似的設(shè)計(jì)與維護(hù)。因配電板內(nèi)部線路與外部線路應(yīng)做大致等效考慮，故對(duì)配電板內(nèi)部部件的識(shí)別與外部部件的識(shí)別是同等重要的。

§25.1703（a）條款對(duì)電氣元器件的安裝做出規(guī)定：飛機(jī)任何區(qū)域安裝的每個(gè)EWIS部件必須滿足以下條件。

（1）與其預(yù)定功能的性質(zhì)和設(shè)計(jì)相適應(yīng)。

（2）按照EWIS部件特定的限制進(jìn)行安裝。

其中條款（1）要求每一EWIS部件的性質(zhì)和設(shè)計(jì)合乎其預(yù)期功能。此處的要求是指部件指標(biāo)必須滿足航空使用，或者經(jīng)過專門評(píng)估具有可接受的預(yù)期作用。達(dá)到“合乎的”是指設(shè)備按照設(shè)計(jì)的方法使用，選擇EWIS部件所必須考慮的其他因素包括機(jī)械強(qiáng)度、電壓降、規(guī)定彎曲半徑和預(yù)期使用壽命。條款（2）要求EWIS部件根據(jù)其限制進(jìn)行安裝。此處使用的限制是指特定EWIS部件的設(shè)計(jì)和安裝要求。EWIS部件限制的實(shí)例有最大使用溫度、防潮能力、電壓降、最大電流負(fù)載能力和拉伸強(qiáng)度等。EWIS部件的選擇和安裝設(shè)計(jì)必須考慮多種環(huán)境因素，包括但不限于振動(dòng)、溫度、潮濕、對(duì)環(huán)境因素和化學(xué)品（如除冰液）的暴露、絕緣類型以及卡箍類型。

2 選型在EWIS設(shè)計(jì)中的作用

參考SAE ARP 4754A[2]，結(jié)合民用飛機(jī)EWIS實(shí)際設(shè)計(jì)情況，元器件選用以及符合性驗(yàn)證是EWIS設(shè)計(jì)流程以及適航工作不可缺少的一部分，如何在飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中選用電氣標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)件的符合性是如何驗(yàn)證的，標(biāo)準(zhǔn)件選用工作的整體流程是怎樣的，一系列的問題就擺在了每一個(gè)EWIS設(shè)計(jì)人員的面前。

3 電氣元器件選用一般流程

根據(jù)H分部適航要求，結(jié)合EWIS研制流程，定義了針對(duì)電氣元器件的選用流程，包括電氣元器件適航符合性驗(yàn)證方案，供應(yīng)商提供元器件的質(zhì)量控制等。該流程主要表示在EWIS研制過程中，電氣標(biāo)準(zhǔn)件選用的具體階段以及工作內(nèi)容。對(duì)EWIS詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的元器件選用起到了指導(dǎo)作用，并能為區(qū)域安全性分析及持續(xù)性適航工作提供有效支持。根據(jù)該研制流程，可將電氣標(biāo)準(zhǔn)件的符合性方法分為：對(duì)元器件的符合性驗(yàn)證方法，對(duì)元器件安裝的符合性驗(yàn)證方法以及機(jī)上區(qū)域檢查。

電氣元器件的選用流程一般以元器件要求和環(huán)境要求為設(shè)計(jì)輸入，通過試驗(yàn)驗(yàn)證、文件說明等手段，輸出不同設(shè)計(jì)階段的交付物。其中元器件要求包括電磁兼容、用電要求、機(jī)械要求等，環(huán)境要求指的是溫度、振動(dòng)、濕度、閃電效應(yīng)、霉菌、鹽霧、流體、高度等因素。按照流程，在設(shè)計(jì)的初期階段，要明確每個(gè)元器件的要求、飛機(jī)分區(qū)定義、區(qū)域要求、已批準(zhǔn)的或者優(yōu)先選用的電氣元器件列表。在設(shè)計(jì)過程中，要不斷地完善設(shè)計(jì)要求，避免由于要求不明確造成元器件的重新測(cè)試或者沒有按照分區(qū)正確安裝元器件。

4 元器件的符合性方法

4.1 電氣元器件符合性驗(yàn)證

4.1.1 概述

電氣元器件的符合性驗(yàn)證主要是針對(duì)元器件本身性質(zhì)、質(zhì)量的，以確保標(biāo)準(zhǔn)件能夠滿足其設(shè)計(jì)要求。電氣元器件的符合性驗(yàn)證方法主要分為兩類：針對(duì)符合MIL、EN、SAE等通用標(biāo)準(zhǔn)的元器件的符合性驗(yàn)證方法以及針對(duì)屬于客戶化定制的專有電氣元器件的符合性驗(yàn)證方法。

4.1.2 符合通用標(biāo)準(zhǔn)元器件的符合性驗(yàn)證方法

對(duì)于該類元器件，需要確定供應(yīng)商提供的元器件類型及零件號(hào)以及產(chǎn)地是否在合格零件列表（QPL）中，例如，MIL-DTL-38999Ⅲ系列圓型連接器中D38999/20系列Amphenol Aerospace/Amphenol Connectors。如果已經(jīng)被收入QPL中，需要飛機(jī)制造商發(fā)出合格審批報(bào)告（QAR），飛機(jī)制造商在設(shè)計(jì)生產(chǎn)的時(shí)候可以直接采用。

4.1.3 客戶定制的專有元器件的符合性驗(yàn)證方法

專有元器件在研發(fā)之初，飛機(jī)制造商和元器件供應(yīng)商需要進(jìn)行多輪協(xié)調(diào)討論，以明確專有元器件在飛機(jī)中的使用環(huán)境，元器件的參數(shù)要求等，元器件供應(yīng)商應(yīng)根據(jù)飛機(jī)制造商的要求進(jìn)行相關(guān)文件的編寫，符合性的說明等工作。

專有元器件的設(shè)計(jì)選用流程如圖1所示。

針對(duì)電氣元器件選擇的符合性驗(yàn)證方法，EWIS需要重點(diǎn)關(guān)注電氣元器件需求的提出（結(jié)合安裝環(huán)境要求）、合格測(cè)試流程（QTP）、合格測(cè)試報(bào)告（QTR）和QAR。

飛機(jī)制造商應(yīng)向元器件供應(yīng)商提供如下。

（1）適航條款說明。

（2）QTP模板。

（3）QTR模板。

（4）符合性矩陣（CM）模板。

（5）解釋相似性分析數(shù)據(jù)（按需）。

元器件供應(yīng)商應(yīng)向飛機(jī)制造商提供如下。

（1）元器件圖紙。

（2）元器件供應(yīng)商審批簽字的QTP，內(nèi)容包括：范圍、參考文件、產(chǎn)品合格實(shí)驗(yàn)（試驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)方案等）、元器件零件號(hào)矩陣、合格/不合格說明。

（3）元器件供應(yīng)商審批簽字的QTR，內(nèi)容包括：范圍、參考文件、產(chǎn)品合格實(shí)驗(yàn)（設(shè)備以及設(shè)備數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果（元器件供應(yīng)商簽字）、結(jié)論）、元器件零件號(hào)矩陣、合格/不合格說明。

（4）符合性矩陣。

（5）相似性分析數(shù)據(jù)（按需）。

（6）裝配說明。

4.2 電氣元器件安裝的符合性驗(yàn)證

4.2.1 概述

電氣元器件安裝的符合性驗(yàn)證應(yīng)以民用客機(jī)全機(jī)環(huán)境分區(qū)為前提。不同飛機(jī)對(duì)全機(jī)環(huán)境要求不盡相同，但機(jī)身段環(huán)境基本類似，機(jī)翼、垂平尾等區(qū)域有所差別。

4.2.2 飛機(jī)環(huán)境分區(qū)要求

飛機(jī)環(huán)境分區(qū)是對(duì)飛機(jī)主要區(qū)域進(jìn)行定義，明確環(huán)境分區(qū)邊界，并給出每個(gè)區(qū)域的具體要求，例如，振動(dòng)強(qiáng)度、溫度、壓力、濕度、霉菌、鹽霧、電磁環(huán)境等要求，飛機(jī)環(huán)境分區(qū)的定義是EWIS元器件安裝符合性驗(yàn)證的前提。

4.2.3 元器件安裝符合性驗(yàn)證

EWIS元器件安裝的符合性驗(yàn)證，是指驗(yàn)證該元器件在指定環(huán)境分區(qū)條件下是否符合要求。首先確認(rèn)元器件是否按照元器件要求進(jìn)行符合性驗(yàn)證，然后在元器件要求的條件下驗(yàn)證該區(qū)域的要求，該區(qū)域要求的驗(yàn)證包括零件編號(hào)的完整性、材料和鍍層是否符合區(qū)域要求、防火和密封性能、高度和泄漏率測(cè)試等內(nèi)容，最后完成區(qū)域檢查報(bào)告。

為了確保驗(yàn)證的完整性，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)列出該機(jī)型所有EWIS元器件，這個(gè)列表中的元器件可以只給出系列號(hào)。在DMU設(shè)計(jì)階段，每個(gè)區(qū)域還應(yīng)創(chuàng)建一個(gè)EWIS元器件的子列表，給出每個(gè)元器件的完整的零件號(hào)，重要的是給出材料、鍍層、防火、密封等信息。

5 結(jié)語

電氣元器件的選型不僅關(guān)系到民用飛機(jī)的適航取證，甚至?xí)P(guān)系到飛機(jī)的飛行安全。在設(shè)計(jì)過程中一定要遵循把合格的產(chǎn)品安裝到適當(dāng)?shù)奈恢眠@一原則，因此在元器件選用過程中元器件的符合性驗(yàn)證方法就顯得至關(guān)重要。只有在飛機(jī)設(shè)計(jì)的過程中，采用了適航可接受的元器件符合性驗(yàn)證方法，才能表明標(biāo)準(zhǔn)件是合格的，安裝的位置是合適的，為民用飛機(jī)順利適航取證打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] FAR25 Airworthiness Standards： Transport Category Airplanes[S].

[2] SAE ARP 4754A Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems[Z].