民用飛機(jī)線束綜合設(shè)計方法研究

呂 明 劉巖東 /

(中航沈飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司，沈陽110000)

民用飛機(jī)線束綜合設(shè)計方法研究

呂 明 劉巖東 /

(中航沈飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司，沈陽110000)

線束綜合設(shè)計是民用飛機(jī)EWIS(Electrical Wiring Interconnection Systems，簡稱EWIS)設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，也是開展EWIS詳細(xì)設(shè)計工作的基礎(chǔ)。目的是確定哪些系統(tǒng)導(dǎo)線可以組成同一線束。線束綜合程度越高，線束的數(shù)量越少，越有利于線束的制造、構(gòu)型管理及安裝敷設(shè)。線束綜合設(shè)計的方法是對飛機(jī)電氣原理圖中的導(dǎo)線先按系統(tǒng)綜合，再按區(qū)域綜合，最后進(jìn)行機(jī)上綜合的步驟來成束。

EWIS；線束綜合；系統(tǒng)綜合；區(qū)域綜合；機(jī)上綜合

0 引言

隨著國內(nèi)民用飛機(jī)EWIS設(shè)計技術(shù)的發(fā)展以及對EWIS設(shè)計流程的理解不斷深入，線束綜合設(shè)計方法也在不斷的發(fā)展創(chuàng)新。線束綜合設(shè)計是確定電氣原理圖中哪些系統(tǒng)導(dǎo)線可以組成同一線束，即確定每根導(dǎo)線的線束號。之前的線束綜合設(shè)計方法是將電氣原理圖的導(dǎo)線進(jìn)行一步到位的線束綜合，不僅設(shè)計工作繁瑣，而且具有很大的設(shè)計難度。現(xiàn)在的線束綜合設(shè)計方法是將設(shè)計工作分解為三個步驟，即按系統(tǒng)綜合、區(qū)域綜合以及機(jī)上線束綜合的方法來進(jìn)行成束，使線束綜合設(shè)計工作變得條理清晰，降低了設(shè)計難度。線束綜合設(shè)計工作開始于EWIS聯(lián)合設(shè)計階段(即JDP)，在詳細(xì)設(shè)計階段(即DDP)前期結(jié)束。

1 線束綜合設(shè)計的輸入及輸出

線束綜合設(shè)計工作的輸入是電氣原理圖、系統(tǒng)設(shè)計要求、EWIS隔離方案、EWIS分離面方案、EWIS主通道方案及設(shè)備位置信息。輸入信息提供的完整性和及時性，也是線束綜合設(shè)計好壞的影響因素。

線束綜合設(shè)計工作的輸出是線束清單、線束分叉圖、線束導(dǎo)線表。線束清單顯示了線束構(gòu)型劃分、數(shù)量及編號信息。線束分叉圖僅是表示出線束大致分叉位置及狀態(tài)，不表示出線束長度等信息，線束分叉圖與線束二維模板圖、線束三維數(shù)模一一對應(yīng)，也是繪制線束三維數(shù)模的重要設(shè)計輸入。線束導(dǎo)線表包含了導(dǎo)線從端至到端接線關(guān)系等信息，其中導(dǎo)線長度及材料等信息需要線束三維數(shù)模設(shè)計和EWIS元器件選型工作來進(jìn)行補充。

2 線束綜合設(shè)計的方法

根據(jù)CCAR-25-R4第25.1707 條EWIS系統(tǒng)分離的要求[1]：

(a) 每個EWIS 的設(shè)計和安裝必須與其他EWIS和飛機(jī)系統(tǒng)具有足夠的物理分離，以使EWIS 部件的失效不會產(chǎn)生危險狀況。除非另有說明，本條的目的是通過分開一定的距離，或通過與分開距離等效的隔離保護(hù)來實現(xiàn)物理分離。

(b) 每個EWIS 的設(shè)計和安裝必須使任何在飛機(jī)上可能發(fā)生的電氣干擾，不會對飛機(jī)或其系統(tǒng)造成危險影響。

(k) 對于合格審定規(guī)章、運行規(guī)章或作為第25.1709 條評估結(jié)果所要求具有冗余設(shè)計的系統(tǒng)，與這些系統(tǒng)相關(guān)的EWIS 部件的設(shè)計和安裝必須具有足夠的物理分離。

因此，在滿足系統(tǒng)功能、EMC、余度等要求的前提下，才能進(jìn)行線束綜合工作，這是開展線束綜合工作的前提條件。目前線束綜合設(shè)計的方法并沒有統(tǒng)一的模式，不同的EWIS設(shè)計團(tuán)隊所遵循的線束綜合設(shè)計方法也不盡相同。從某些角度而言，EWIS設(shè)計團(tuán)隊線束綜合設(shè)計的能力，也反映了其EWIS的設(shè)計能力。

本文提出線束綜合設(shè)計的方法是對電氣原理圖中的導(dǎo)線先按系統(tǒng)綜合，再按區(qū)域綜合，最后進(jìn)行機(jī)上綜合的步驟來成束。按系統(tǒng)綜合是對系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)線進(jìn)行初步綜合，按區(qū)域綜合是對系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)間的導(dǎo)線考慮其物理安裝位置進(jìn)行再次綜合成束，機(jī)上綜合是根據(jù)最終機(jī)上安裝狀態(tài)對線束綜合程度的進(jìn)一步完善和提高。

2.1 按系統(tǒng)綜合

按系統(tǒng)綜合實際上就是將電氣原理圖中隔離代碼相同的導(dǎo)線組合成束。電氣原理圖是按照ATA章節(jié)所對應(yīng)的系統(tǒng)繪制的，原理圖中的導(dǎo)線均帶有隔離代碼的信息。將每個系統(tǒng)原理圖中的導(dǎo)線按照隔離代碼進(jìn)行成束，但不是所有具有相同的隔離代碼的導(dǎo)線都能組合成同一線束。為了滿足系統(tǒng)功能、EMC、余度等要求，一個系統(tǒng)內(nèi)隔離代碼相同的導(dǎo)線也會被分成多個導(dǎo)線組進(jìn)行成束，具體劃分與不同項目的EWIS隔離要求有關(guān)，隔離代碼的定義規(guī)則也會影響線束的劃分。不同的設(shè)計團(tuán)隊定義規(guī)則也不同，隔離代碼一般是由EMC代碼、余度代碼及系統(tǒng)功能代碼組成。每個系統(tǒng)原理圖中的導(dǎo)線隔離代碼被定義之后，按系統(tǒng)對導(dǎo)線進(jìn)行分組成束的規(guī)則也基本被確定了。

按系統(tǒng)對導(dǎo)線進(jìn)行綜合成束，只是一個初步的綜合。此時縱觀全機(jī)的線束劃分，都只是對每個系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)線進(jìn)行綜合成束。線束的數(shù)量很多，小線束尤其多(指線束內(nèi)導(dǎo)線數(shù)量很少的線束)，但是每個線束所對應(yīng)的系統(tǒng)是十分明確的。如果只進(jìn)行到系統(tǒng)綜合這一步，對于線束的制造、安裝敷設(shè)來說也是可行的，但是會增加后期的工作量和難度，所以還需要按區(qū)域進(jìn)行線束綜合。

以圖1和圖2為例闡述按系統(tǒng)進(jìn)行線束綜合的方法和流程。圖中J1、J2、J3、J4表示與設(shè)備相連的插頭，P1/R5-1001、P1/R5-1002、P1/R5-1003、P1/R5-1004表示EWIS分離面處的電連接器，A0G、S0G表示導(dǎo)線的隔離代碼，其中A與S分別代表EMC代碼，0代表余度代碼，G代表系統(tǒng)功能代碼。假定系統(tǒng)1和系統(tǒng)2沒有余度等要求，那么按上述系統(tǒng)綜合原則對系統(tǒng)1和系統(tǒng)2進(jìn)行線束綜合，將系統(tǒng)內(nèi)隔離代碼相同的導(dǎo)線進(jìn)行成束，綜合結(jié)果如圖3、圖4所示。

2.2 按區(qū)域綜合

按區(qū)域綜合是對導(dǎo)線按系統(tǒng)綜合的結(jié)果進(jìn)行再次綜合成束。通常飛機(jī)會被劃分成許多區(qū)域，如機(jī)頭、前機(jī)身、中機(jī)身、后機(jī)身、尾段、機(jī)翼及垂平尾，為了線束綜合的需要，也可對上述區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步劃分，劃分的原則需按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行。各個區(qū)域?qū)拥牡胤酵ǔＴO(shè)置有EWIS分離面，比如機(jī)翼與機(jī)身對接處，垂尾與尾段對接處等。在按區(qū)域進(jìn)行綜合之前，此區(qū)域的線束主通道和設(shè)備位置關(guān)系應(yīng)明確，繪制出此區(qū)域大致輪廓及設(shè)備間的相對位置關(guān)系。根據(jù)系統(tǒng)綜合的結(jié)果，繪制出此區(qū)域的半安裝圖，用于該區(qū)域線束綜合設(shè)計。從區(qū)域半安裝圖上可以清楚地看出進(jìn)入該區(qū)域?qū)Ь€的隔離代碼種類以及敷設(shè)通道。在區(qū)域半安裝圖上，滿足如下兩個條件的導(dǎo)線有可能組合成同一線束：一是具有相同的隔離代碼或者具有能夠組合在同一線束的不同隔離代碼的導(dǎo)線，二是敷設(shè)通道一致的導(dǎo)線。

以圖5為例，對本文2.1節(jié)所述的系統(tǒng)綜合的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域綜合。在滿足系統(tǒng)功能、EMC、余度等要求的前提下，進(jìn)入設(shè)備1(系統(tǒng)1)與設(shè)備1(系統(tǒng)2)中的導(dǎo)線的隔離代碼及敷設(shè)通道均一致，見圖5中紅色的線條，那么這兩個設(shè)備的導(dǎo)線就可以綜合成同一線束，綜合結(jié)果見圖6。圖6是線束按區(qū)域綜合后形成的線束分叉圖。進(jìn)入設(shè)備2(系統(tǒng)1)與設(shè)備2(系統(tǒng)2)中的導(dǎo)線綜合結(jié)果與圖6基本一致，這里就不在重復(fù)敘述。

2.3 機(jī)上線束綜合

機(jī)上線束綜合是對區(qū)域線束綜合設(shè)計結(jié)果的進(jìn)一步完善，也是對線束綜合程度的進(jìn)一步提高。線束綜合設(shè)計過程中為滿足隔離敷設(shè)要求，進(jìn)入同一連接器的導(dǎo)線，有可能被分成兩束或更多束線束，如圖7所示。這些線束在機(jī)上敷設(shè)安裝時再與連接器進(jìn)行端接，增加了線束敷設(shè)安裝的工作量和機(jī)上進(jìn)行導(dǎo)線端接操作的難度。實際上在線束敷設(shè)安裝設(shè)計過程中，如果能夠?qū)€束分叉位置及敷設(shè)長度進(jìn)行十分準(zhǔn)確的設(shè)置，圖7中的線束1和線束2是能夠合并為同一線束的，如圖8所示。但是在線束三維數(shù)模環(huán)境下，很難準(zhǔn)確的確定線束分叉位置。通常是線束的制造和敷設(shè)安裝工藝水平達(dá)

到一個穩(wěn)定的程度后，在線束實際敷設(shè)時，準(zhǔn)確而又合理地確定出線束分叉位置，EWIS設(shè)計人員根據(jù)實際情況將線束進(jìn)行合并，既滿足了線束的隔離敷設(shè)要求，又能避免導(dǎo)線機(jī)上端接情況的產(chǎn)生，這實際上也是線束綜合工作的一部分，只不過是從生產(chǎn)層面到設(shè)計層面的一個迭代。

3 結(jié)論

掌握線束綜合方法是進(jìn)行線束綜合工作的首要條件，也是線束設(shè)計能力的體現(xiàn)。本文所述線束綜合方法對于EWIS設(shè)計工作來說具有一定的指導(dǎo)意義，對形成EWIS設(shè)計團(tuán)隊自己的線束綜合設(shè)計體系也具有借鑒意義。本文所述的線束綜合的方法并不是唯一的方法，選擇不同的線束綜合的方法，其線束綜合結(jié)果也將不盡相同，對EWIS下一階段工作的的影響也會不同，但無論方法如何選擇，最終的目的應(yīng)該是滿足相關(guān)飛機(jī)設(shè)計要求及適航要求。

[1] 中國民用航空總局.中國民用航空規(guī)章第25部：運輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[S].中國：中國民用航空總局，2001．

Research on Integration Design Method of Harness for Civil Aircraft

Lü Ming LIU Yandong

(AVIC SAC Commercial Aircraft Company Limited， Shenyang 110000，China)

Harness integration is very important in EWIS(Electrical Wiring Interconnection Systems) design procedure, and is also the base of detailed design. The purpose of harness integration is that which system wires could be bundled in the same harness. Harness integration can reduce the number of harness, and is also easy for manufacture, configuration management and installation. The design method of harness integration is to integrate the wires in the electrical schematic diagram into the preliminary harness according to the system requirement, then integrate them according to the aircraft zones, and finally integrate them into the final harness on aircraft.

EWIS(Electrical Wiring Interconnection Systems); harness integration; system integration; zone integration; integration on aircraft

10.19416/j.cnki.1674-9804.2017.01.010

V242.3+2

A