淺析飛機(jī)大修中的接觸電阻危害及解決措施

王作天

摘要：飛機(jī)線路中的電連接器連接、接線端子連接、死接頭連接等等連接形式都存在接觸問題，在連接處都會(huì)產(chǎn)生接觸電阻，接觸電阻是衡量線路連接可靠性的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，也是飛機(jī)大修的重點(diǎn)對象，當(dāng)接觸電阻超過規(guī)定阻值時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致接觸處局部過熱甚至燒壞線路。在進(jìn)行線路維修、飛機(jī)裝配和線路排故時(shí)應(yīng)對接觸電阻給予足夠的重視。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)大修 接觸電阻 可靠性 線路

中圖分類號(hào)：V267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2021）07（c）-0010-04

Analysis on Hazards of Contact Resistance and Solution in Aircraft Maintenance

WANG Zuotian

（ Shanghai HaiYing Mechanical Factory， Shanghai， 200436 China ）

Abstract： There are contact problems in connection forms， such as electrical contact connection， terminal connection and splice connection in aircraft wire harness. Contact resistance is generated at the connection. Contact resistance is an important technical parameter to measure the reliability of wire connection and it is also the focus of aircraft maintenance. When the contact resistance overruns the specified value， it can cause local heating at the contact and even burn the wire. Sufficient attention should be paid to contact resistance during wire maintenance，aircraft final assembly and wire fault.

Key Words： Aircraft maintenance; Contact resistance; Reliability; Wire

飛機(jī)線路如同人的神經(jīng)，遍布飛機(jī)全機(jī)，將各機(jī)載部附件連接在一起，使其得以正常工作[1]。然而在線路連接中，就出現(xiàn)了諸如電連接器、接線端子、死接頭等連接形式，就存在電接觸問題，當(dāng)兩金屬導(dǎo)體接觸時(shí)必定會(huì)產(chǎn)生接觸電阻，而且對阻值有嚴(yán)格要求。接觸電阻測量是飛機(jī)大修時(shí)線路修理工作中一項(xiàng)重要工作，飛機(jī)大修時(shí)規(guī)定機(jī)上的重要機(jī)載設(shè)備負(fù)線與機(jī)殼之間應(yīng)嚴(yán)格控制接觸電阻，規(guī)定負(fù)線接地點(diǎn)安裝時(shí)要打磨出金屬光澤，在6h之內(nèi)完成安裝，測量其接觸電阻，不允許超過規(guī)定的數(shù)值，否則應(yīng)重新打磨或安裝。如果打磨或安裝不到位，就會(huì)導(dǎo)致接觸電阻變大，既可能出現(xiàn)線路不通，導(dǎo)致飛機(jī)機(jī)載設(shè)備工作異常，又可能引起跳火，燒壞線路。本文將從接觸電阻成因、影響因素、接觸電阻危害、幾種減小接觸電阻常用方法等方面展開敘述，讓飛機(jī)線路修理人員能認(rèn)識(shí)到接觸電阻的重要性，能解決線路修理中常見的接觸電阻超標(biāo)故障。

1 接觸電阻成因

在電路中，電流流過兩個(gè)導(dǎo)體連接處時(shí)，在接觸處會(huì)出現(xiàn)局部高溫，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是在接觸處存在一個(gè)附加電阻，這個(gè)電阻就是接觸電阻。

接下來對接觸電阻的成因展開分析。為了取得較低的接觸電阻，平時(shí)在飛機(jī)線路維修時(shí)，一般會(huì)將兩個(gè)導(dǎo)體的接觸表面打磨得肉眼看上去十分光滑，但實(shí)際上這個(gè)接觸面并不是完全光滑的，如果將光滑的接觸面放在放大鏡下觀察，它們其實(shí)都是粗糙不平的。按照電接觸學(xué)理論可知，當(dāng)兩個(gè)接觸面互相接觸時(shí)，只會(huì)有少數(shù)的點(diǎn)發(fā)生了真正的接觸（如圖1所示），經(jīng)過接觸面的電流只能從這些相接觸的凸點(diǎn)通過，就造成了導(dǎo)體實(shí)際接觸面積的減小，就會(huì)使電流流過接觸面時(shí)發(fā)生嚴(yán)重的收縮現(xiàn)象，即產(chǎn)生了收縮電阻，這就是接觸電阻的成因之一;再者由于接觸面受到空氣中灰塵、油、水汽等影響，在接觸面會(huì)形成一層薄膜，還有由于化學(xué)腐蝕，在接觸面還會(huì)形成一層氧化膜或腐蝕層，就形成了表面膜電阻[2]，這就是接觸電阻的成因之二。綜上所述，接觸電阻的成因就是在接觸處存在收縮電阻和表面膜電阻[3]。

2 接觸電阻影響因素

飛機(jī)上從電源到用電設(shè)備在各類開關(guān)、斷路器、連接器、接線端子、死接頭、繼電器、接觸器等的連接處都有接觸電阻。在飛機(jī)線路修理工作中，接觸電阻又是衡量線路連接可靠性的重要技術(shù)指標(biāo)，所以希望上述接觸點(diǎn)接觸電阻既小又穩(wěn)定，以保障飛機(jī)線路工作的可靠性。基于接觸電阻的成因及電接觸學(xué)理論可知，影響接觸處接觸電阻的因素主要有接觸壓力、溫度、化學(xué)腐蝕、接觸面的光潔程度、接觸形式以及接觸件材料等[4-6]，其中接觸形式和接觸件材料由制造廠家決定，在飛機(jī)線路修理過程中無法改變，故本文不做詳述，僅對線路修理時(shí)相關(guān)的幾個(gè)因素展開分析。

2.1 接觸壓力

經(jīng)過工程計(jì)算和試驗(yàn)表明，接觸壓力對接觸電阻有重要的影響，當(dāng)接觸壓力增加時(shí)，接觸件材料受壓后，會(huì)發(fā)生彈性形變，繼續(xù)增大壓力就會(huì)發(fā)生塑性形變，這時(shí)接觸面積增加，接觸點(diǎn)增多，會(huì)使收縮電阻減小;同時(shí)接觸壓力的增加也會(huì)壓碎接觸表面的薄膜，使表面膜電阻下降，進(jìn)而使接觸電阻減小[7]。在飛機(jī)維修過程中的常規(guī)裝配，即憑操作者經(jīng)驗(yàn)和目測完成，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，常規(guī)安裝后的接觸電阻平均值約為28mΩ，但如果是力矩安裝，即采用力矩扳手設(shè)定力矩值進(jìn)行裝配，接觸電阻的平均值則約為4.98mΩ[2]，故此對于飛機(jī)的重要部附件裝配應(yīng)注意施加足夠的力矩，確保接觸件得到足夠的接觸壓力，從而保證得到良好的接觸電阻。

2.2 溫度

由于接觸電阻的存在，電流流過觸點(diǎn)時(shí)，根據(jù)Q=I2Rt 公式，觸點(diǎn)會(huì)發(fā)熱進(jìn)而使溫度升高，又從公式可知，通過相同的電流越大，溫度也就越高，觸點(diǎn)溫度的升高，反過來又會(huì)使接觸電阻增大，原因是當(dāng)溫度升高后，會(huì)使觸點(diǎn)表面的氧化過程加速，并產(chǎn)生大量的氧化物覆蓋在觸點(diǎn)表面，形成一層薄膜，即形成了表面膜電阻，也就是接觸電阻增大了。所以在飛機(jī)維修過程中應(yīng)注意施加到機(jī)載產(chǎn)品接觸觸點(diǎn)的電流絕不能超過額定電流，以確保接觸觸點(diǎn)不因過熱產(chǎn)生額外的接觸電阻，影響機(jī)載產(chǎn)品的使用壽命。

2.3 化學(xué)腐蝕

機(jī)載產(chǎn)品接觸觸點(diǎn)一般都是金屬導(dǎo)體，而金屬導(dǎo)體極易與空氣中的某些氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面生成相應(yīng)的化合物薄膜，其中特別是氧化物膜，最易讓接觸電阻增大。同時(shí)在飛機(jī)上還存在著鋼鋁接觸、鋁銅接觸等不同類金屬相接觸的情況，也就會(huì)造成電位腐蝕發(fā)生的可能，也易讓接觸電阻增大。所以在飛機(jī)維修過程中經(jīng)常通過增大接觸壓力，壓碎氧化膜或打磨后加鍍層的方式來減小化學(xué)腐蝕的影響，電位腐蝕可以考慮增加過渡金屬或使用規(guī)定的防腐膏將接觸處密封處理。

2.4 接觸面的光潔程度

機(jī)載產(chǎn)品多為非密封件，接觸面與空氣相接觸，難免有塵土、纖維、油污等雜物或者金屬氧化物聚集，當(dāng)這些物質(zhì)聚集過多時(shí)，就會(huì)形成積碳，不僅接觸面的導(dǎo)電性變差，而且實(shí)際接觸面積也會(huì)跟著變小，也就造成接觸電阻增大。同樣，接觸面會(huì)吸附水分或受潮濕空氣影響，會(huì)產(chǎn)生腐蝕，接觸面腐蝕后，接觸電阻也要變大。再者，接觸面的光潔度，也是接觸電阻的一個(gè)重要影響因素，兩個(gè)較粗糙的平面接觸在一起時(shí)，接觸點(diǎn)數(shù)目相對較少，則接觸電阻就大;反之，接觸面光滑，接觸點(diǎn)就多，接觸電阻就會(huì)小。所以在飛機(jī)維修過程中經(jīng)常采用打磨、銼修等修理方式保持接觸面的光潔程度顯得十分必要。

3 接觸電阻的危害

3.1 飛機(jī)維修過程中接觸電阻過大類型

經(jīng)過梳理，飛機(jī)維修過程中常見的接觸電阻過大類型主要有開關(guān)、按鈕類觸點(diǎn)接觸電阻過大;繼電器、接觸器觸點(diǎn)接觸電阻過大[8];電連接器接觸偶接觸電阻過大[5];接線端子（死接頭）搭接處接觸電阻過大;負(fù)極線、搭鐵線接地點(diǎn)接觸電阻過大等五大類型。

3.2 接觸電阻過大的危害

飛機(jī)維修過程中，出現(xiàn)接觸電阻過大，會(huì)產(chǎn)生很大的危害性。對于繼電器、接觸器、開關(guān)按鈕類接觸處觸點(diǎn)，接觸電阻過大，會(huì)使線路不通，造成機(jī)載設(shè)備不能正常工作[8];對于連接器接觸偶、接線端子搭接處、死接頭壓接處，接觸電阻過大，會(huì)引起局部過熱，使其根部導(dǎo)線絕緣皮發(fā)黑，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龎木€路;對于負(fù)極線接地點(diǎn)，接觸電阻過大，會(huì)出現(xiàn)不等電位情況，造成與飛機(jī)電網(wǎng)的電位差，影響機(jī)載設(shè)備的正常工作;對于搭鐵線接地點(diǎn)，接觸電阻過大，會(huì)造成接地不徹底，使得機(jī)載設(shè)備易受電磁干擾。

3.3 接觸電阻過大對飛機(jī)電路影響案例分析

在3.2中敘述了接觸電阻過大對飛機(jī)的各種危害，那么這些危害到底會(huì)對飛機(jī)影響到什么程度，以某型飛機(jī)的起動(dòng)發(fā)電機(jī)的起動(dòng)電路出現(xiàn)接觸電阻過大情況為例（電路圖如圖2所示），來詳細(xì)論述接觸電阻的危害程度。

根據(jù)飛機(jī)起動(dòng)發(fā)電機(jī)技術(shù)資料可知，圖2電路中各繞組的電阻分別是WQ=0.00252～0.0028Ω、W F=0.00736～0.00814Ω、W 串=0.002698～0.002982Ω，均衡電阻的阻值是W 均=0.00201～0.00227Ω，故經(jīng)過電路計(jì)算，串聯(lián)后的總電阻值是R 總=0.0146～0.0162Ω。

在該型飛機(jī)安裝技術(shù)條件中，規(guī)定均衡電阻的接觸電阻不大于100μΩ，即百萬分之一歐以下與起動(dòng)發(fā)電機(jī)起動(dòng)電路的總電阻R 總比較，可以忽略不計(jì)，所以取R 總=0.0154Ω，均衡電阻的接地電阻是起動(dòng)電路電阻的1/15400。本文所設(shè)計(jì)的接觸電阻過大就是出現(xiàn)在均衡電阻負(fù)端與飛機(jī)機(jī)殼安裝處。

3.3.1 接觸壓降過大分析

首先假設(shè)飛機(jī)用24V電壓的電源起動(dòng)，在接觸電阻和起動(dòng)電阻構(gòu)成的電路中，根據(jù)歐姆定律計(jì)算可知，在起動(dòng)電路上產(chǎn)生23.999V的壓降，而只有0.001V電壓降落在均衡電阻的接地點(diǎn)上，電路工作不受影響。

但是如果安裝或使用維護(hù)不當(dāng)，在均衡電阻接地點(diǎn)處產(chǎn)生了接觸電阻，再假設(shè)這個(gè)接觸電阻只有1Ω，則這個(gè)接觸電阻與起動(dòng)電路的總電阻之比將是1000∶15（前面已取R 總=0.0154Ω，近似為15mΩ），利用電阻分壓電路原理可知，接觸電阻和起動(dòng)電路總電阻的電壓降之比為23.6∶0.4，也就是說24V 電源電壓中的23.6V電壓加在了這個(gè)接觸電阻上，而加到起動(dòng)電路的電壓只有0.4V，0.4V肯定無法使起動(dòng)電路正常工作，分析到此就可以看出哪怕只有1Ω的接觸電阻，都會(huì)對線路產(chǎn)生如此大的影響，其重要性可想而知。

3.3.2 接觸處過熱分析

接著3.3.1項(xiàng)假設(shè)，接觸電阻為1Ω，產(chǎn)生的電壓降為23.6∶0.4，那么23.6V電壓加在接觸電阻上1秒鐘可以產(chǎn)生多大的熱量呢？飛機(jī)起動(dòng)電流一般都在上千安培，此處取1300A，根據(jù)公式W = P×t=U×I×t=23.6×1300×1=306800J，計(jì)算得出該接觸電阻處1s可以產(chǎn)生306800J熱量，此熱能一部分隨著金屬的溫升向空氣中散發(fā)，另一部分則儲(chǔ)存在金屬體內(nèi)，使金屬產(chǎn)生溫升。均衡電阻接線柱與飛機(jī)機(jī)體相連，估算發(fā)熱部分質(zhì)量取500g，銅的比熱為390J/kg·℃，根據(jù)公式Q=C×m×△t，故此可以計(jì)算出該處溫升△t = 306800÷（0.5×390）=1573.3℃，1Ω的接觸電阻在起動(dòng)電路中1s就可以產(chǎn)生1000 多度的溫升，后果就是接觸電阻的接線柱被燒融。通過上述假設(shè)計(jì)算，在飛機(jī)大修工作中遇到的電連接器接觸偶發(fā)黑或燒毀、大電流導(dǎo)線接線端子根部發(fā)黑等現(xiàn)象其實(shí)都是接觸電阻過大造成的。

4 飛機(jī)大修過程中幾種常見接觸電阻的解決措施

在飛機(jī)大修過程中，常會(huì)遇到以下幾種接觸電阻過大的情況，本文總結(jié)提煉了針對這幾種接觸電阻的常規(guī)的解決措施。

4.1 電連接器接觸偶接觸電阻的解決措施

電連接器在飛機(jī)使用維護(hù)過程中可能會(huì)經(jīng)常進(jìn)行插拔，極易出現(xiàn)插針磨損變細(xì)、插孔擴(kuò)大，以及因接觸偶表面氧化造成的接觸電阻變大情況[9]。在日常維修過程中，應(yīng)增加連接器接觸偶的插拔力檢查，對于插拔力小的應(yīng)及時(shí)更換，此外，應(yīng)加強(qiáng)對接觸偶的清潔，同時(shí)，為保證接觸的可靠性，連接器大修后接觸偶還可以噴涂DJB-823保護(hù)劑，用以減小接觸電阻。

4.2 飛機(jī)鋁導(dǎo)線接觸電阻的解決措施

在某些飛機(jī)上為了減重，使用了鋁導(dǎo)線，由于鋁線與銅質(zhì)端子存在電化學(xué)腐蝕，會(huì)出現(xiàn)接觸電阻變大，局部發(fā)熱現(xiàn)象，如果維修時(shí)檢修不到位，極易發(fā)生線路燒毀情況。因此，在飛機(jī)線路維修過程中規(guī)定，對于鋁導(dǎo)線壓接銅端子后可以使用防腐膏，且應(yīng)快速完成包扎保護(hù)，以弱化電化學(xué)腐蝕的影響。

4.3 扳動(dòng)開關(guān)/按鈕觸點(diǎn)接觸電阻的解決措施

飛機(jī)上扳動(dòng)開關(guān)或按鈕其觸點(diǎn)因拉弧和外部環(huán)境腐蝕，極易產(chǎn)生氧化膜，造成接觸電阻過大，在飛機(jī)大修時(shí)，如果未達(dá)到更換標(biāo)準(zhǔn)，可以采用“干磨”的方式[4]，即空載不上電情況下，多次扳動(dòng)開關(guān)或按下按鈕，使觸點(diǎn)相對滑動(dòng)，磨碎表面氧化膜，就達(dá)到了減小觸點(diǎn)接觸電阻的目的。

4.4 接線端子接觸電阻的解決措施

飛機(jī)上接線端子因灰塵及外部環(huán)境腐蝕等因素，也會(huì)產(chǎn)生接觸電阻過大的情況，大修中如果無法剪斷更換端子，則可以用銅絲刷刷凈端子表面，然后用“搪錫”的方式來解決端子表面氧化腐蝕的問題。

5 結(jié)語

飛機(jī)維修工作中的接觸電阻不可避免，實(shí)際工作遇到的系統(tǒng)工作性能下降、時(shí)好時(shí)壞、指示誤差等故障，多數(shù)都是由接觸電阻引發(fā)，裝配不當(dāng)、接線端子松動(dòng)、插頭松動(dòng)、插釘彎曲、插釘變形或損壞、導(dǎo)線斷芯以及長時(shí)間頻繁通斷觸點(diǎn)等這些易造成接觸電阻增大的關(guān)鍵點(diǎn)，都是相關(guān)人員在線路維修、飛機(jī)裝配以及在排除線路故障時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫蘋. 線束接觸電阻測試系統(tǒng)研制[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2017.

[2] 胥冬琴.航天電子產(chǎn)品接觸電阻影響因素研究和應(yīng)用[J].電子設(shè)計(jì)工程，2019（15）：153-156.

[3] 郭鳳儀，陳忠華. 電接觸理論及其應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京： 中國電力出版社， 2008.

[4] 程道良，吳進(jìn). 航空電轉(zhuǎn)換器的損傷原因分析及修理[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2020（8）：58-61.

[5] 王科早，趙忠強(qiáng).電纜終端連接器與接線銅排接觸電阻分析[J].江蘇通信，2021，37（2）：116-122.

[6] 潘國剛，胡瑋芳.引線孔接觸電阻不穩(wěn)定對基準(zhǔn)電壓源的影響及改善[J].電子質(zhì)量，2021（9）：18-21.

[7] 王大語，王智勇，雒賢華，等.滑動(dòng)電接觸表面粗糙度與接觸電阻特性[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2021，40（1）：72-77.

[8] 范士海，譚士海.電磁繼電器導(dǎo)通失效模式與機(jī)理分析[J].環(huán)境技術(shù)，2021，39（4）：128-132.

[9] 孟圓. 電連接器插拔與電接觸行為的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2020