試驗機電氣改裝中常見的電纜質量問題分析與防范措施

白欣鵬　張琦　薛斌

摘 ?要：試驗機電氣改裝中，加裝的電纜出現(xiàn)質量問題，會引起電纜線路出現(xiàn)故障，從而影響整個電氣改裝系統(tǒng)的安全運行，甚至有可能威脅原機電路系統(tǒng)，而且故障的測量、查找、排除、解決等都需要耗費大量的時間和精力，盡可能地減少和杜絕電纜質量問題是電氣改裝施工和系統(tǒng)運行的最終目標。該文從實際工作出發(fā)，簡單地論述了試驗機電氣改裝中電纜出現(xiàn)質量問題的原因，并進行分析，且在此基礎上提出電纜線路故障的防范措施。

關鍵詞：電氣改裝 ?電纜質量問題 ? 原因分析 ?防范措施

中圖分類號：TD611 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2021）02（a）-0029-03

Analysis and Preventive Measures of Cable Quality Problems in Electrical Modification of Testing Machine

BAI Xinpeng ?Zhang Qi ?Xue Bin

（Chinese Flight Test Establishment，Modification Department，Xi 'an， Shaanxi Province，710089 China）

Abstract：Electrical machine modification， equipped with cable appear quality problem， will cause cable line failure， which affects the safety of the electric modification system running， may even threaten the original mechanical and electrical system， and the fault measurement， search， exclusion， solution requires a lot of time and effort， as far as possible to reduce and eliminate the cable quality problem is the ultimate goal of modified electrical construction and system running. Based on the actual work， this paper simply discusses the reason of cable quality problem in electrical modification of testing machine， analyzes it， and puts forward the preventive measures of cable line fault on this basis.

Key Words：Electric modification; Cable quality problem; Cause analysis; Measures to prevent

在試驗機電氣改裝工作中，經常會由于電纜的自身重量、連接方式、敷設路徑和位置、施工條件以及飛機振動、飛行時間和外界環(huán)境等諸多因素，不同程度地影響到改裝電纜的質量，從而影響到電氣系統(tǒng)的正常運行。因此，針對試驗機電氣改裝電纜發(fā)生的質量問題，并對其引起的故障診斷方式進行分析，得出相應的研究結論和防范措施刻不容緩。

1 ?試驗機電氣改裝中常見的電纜線路故障種類和原因分析

1.1 試驗機電氣改裝中常見的電纜線路故障種類

在試驗機試飛的過程中，整個電氣改裝系統(tǒng)的電纜線路在運行時，由于過載或受外力的破壞，會使電纜的絕緣層、屏蔽層，甚至線芯遭到不同程度的損傷，從而引起電纜線路故障，嚴重的會造成飛行安全事故。比較常見的電纜線路故障有以下幾種。

1.1.1 斷開故障

試驗機電氣改裝電纜的某一線芯或多個線芯完全斷開或不完全斷開。電纜在試驗機上受到機械結構的損傷、外作用力的影響等發(fā)生過短路，都有可能造成線芯斷開的情況。

1.1.2 接地短路故障

試驗機電氣改裝電纜的某一線芯或多個線芯對地擊穿時，會產生低阻接地和高阻接地的現(xiàn)象。主要是由于電纜的腐蝕、鉛皮的裂紋、絕緣干枯、接頭工藝和材料等原因引起的[1]。

1.1.3 絕緣層故障

試驗機電氣改裝電纜的絕緣層故障指的是電纜在長期電、熱的作用下，自身的物理特性也會發(fā)生一些改變，從而會導致介質損耗的增大、絕緣強度的增大而引起的絕緣層老化問題。

1.1.4 復合故障

同時具有上述斷開、接地短路、絕緣層故障中的兩種以上性質的故障稱為混合性故障。

1.2 試驗機電氣改裝中電纜線路故障的原因分析

1.2.1 機械損傷引起的振動造成電纜絕緣層的損壞

如果在發(fā)動機、燃油泵、襟翼驅動馬達、起落架機械結構、有強氣流區(qū)域的設備和傳動機構出現(xiàn)機械損傷，就會在這些區(qū)域造成不規(guī)則運動，這些振動會造成電纜絕緣層的損傷[2]。

1.2.2 外界環(huán)境造成電纜絕緣層的損壞

在電纜保管、運輸、敷設和運行的過程中都可能遭受外力損傷。電纜安裝在飛機的各個位置，導線束周圍惡劣的環(huán)境會直接破壞導線束的絕緣層，如熱源區(qū)域、冷源區(qū)域、潮濕區(qū)域、液壓油箱及其液壓油管路區(qū)域、燃油油箱及其燃油管路區(qū)域和其他污染區(qū)域。

1.2.3 不正確的安裝造成電纜絕緣層的損壞

施工人員在敷設安裝電纜時，選擇的尼龍卡帶、鐵皮卡帶等型號不正確、電纜捆扎得過緊或過松、在高振動區(qū)域和高溫區(qū)域使用塑料扎帶捆扎導線束、增壓區(qū)域導線束在交叉時使用塑料扎帶而沒有增加防護措施和導線分線不正確等，不正確的安裝都會造成導線和電纜絕緣層的損壞[3]。

1.2.4 高振動區(qū)域造成導線絕緣層的損壞

高振動也會造成導線和電纜絕緣層的損壞。航空器的高振動區(qū)域是指振動級別2和振動級別3的區(qū)域。

1.2.5 超電壓和超負荷運行

電纜的電壓選擇不正確、在操作中突然發(fā)生高壓入侵或長期過載，都可能會造成電纜絕緣強度的破壞，導致電纜擊穿。

2 ?試驗機電氣改裝中電纜線路故障的防范措施

2.1 正確選擇電纜

試驗機電氣改裝中電纜的性能與其自身的材料、構造等因素密切相關。電纜的性能直接關系到飛機自身的安全性能，所以它的選擇尤為重要。合格的試驗機電氣改裝電纜應具備良好的電氣性能、耐高溫、耐電弧、阻燃、耐化學腐蝕、壽命長、重量輕等特點。在選擇時需考慮電纜的安裝使用環(huán)境、導線的絕緣層材料、導線的機械強度、不同絕緣材料導線的混合、導線的載流量、導體的材料、線規(guī)的大小、溫度的等級和導線屏蔽層的接地等因素。在選擇好電纜種類后，還需要對電纜的壓降值進行核校，以確保壓降不會超出用電設備允許的壓降范圍。

2.1.1 按載流量選擇電纜

電氣改裝電纜的選擇是考慮電纜在一定環(huán)境溫度下的最大承載能力的重要選擇。影響承載能力的因素主要分為兩個方面：電纜本身的質量因素、電纜周圍的環(huán)境因素等。其中，電纜本身的質量的因素包括：電纜的額定工作溫度，主要材料的電纜、電纜的橫截面積核心等;電纜周圍的環(huán)境因素包括：電纜周圍的環(huán)境溫度，散熱和電纜的位置在測試機等。因此，準確確定在試驗機各種飛行試驗環(huán)境下電纜的最大載荷載荷是一個復雜的過程。

參照美國軍用標準MIL-W-5088J航空軍用電纜系統(tǒng)的技術指標，我們是根據(jù)常用耐高溫鍍銀航空電纜的額定溫度范圍（-60 ℃～200 ℃）進行計算。具體計算試驗機各種飛行試驗環(huán)境下電纜的最大承載電流可按以下公式進行：

IM=IC·α·β ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，IM為電纜在實際使用環(huán)境中的最大承載 ? 電流;

IC為在實際使用環(huán)境中，在盡可能高的溫度下，在自由空氣中單個電纜的額定承載能力;

α為在實際使用中，隨著電纜根數(shù)的增加，電纜束或電纜承載能力的衰減系數(shù)減小;

β為電纜承載能力的衰減系數(shù)，隨電纜實際最大高度的增加而減小。

IC、α、β這3個參數(shù)均可從航空產品手冊表格中 獲取。

2.1.2 按電壓損失選擇電纜

試驗機電氣改裝的航空電纜具有一定的阻抗，當負載電流通過時，可能產生一定的電壓損耗。電纜通過承載能力選擇，我們只選擇下限的電纜截面積、實際使用的大功率電器設備、電源或匯流條進一步的用電設備，如電纜的長度在十多米，用于提供設備供電電纜，所選線路是否符合設備的使用要求，需要根據(jù)實際使用對電氣改裝電纜產生的最大壓降是按照相關要求對選定的國標電纜進行進一步檢查。

GJB1476A-2006《飛機試驗飛行試驗系統(tǒng)改裝通用要求》的相關標準規(guī)定：28.5 V直流系統(tǒng)壓降不大于1.5 V;115V交流系統(tǒng)壓降不大于3.5 V;其他供電系統(tǒng)壓降不大于系統(tǒng)電壓的3%[4]。

2.1.3 按滿足機械強度要求選擇電纜

電氣改裝電纜的截面按上述要求選定后，應按最小允許電纜截面進行校核，以滿足機械強度要求。目前試驗機電氣改裝選用的電纜截面一般不小于0.3mm2。在特殊情況下，如連接器或傳感器引線產生的限制，可以選擇0.24mm2的電纜[5]。

2.2 嚴格把控施工質量

為了減少電纜的故障，必須解決電纜本身的質量問題。首先，要從基礎管理工作入手，減少試驗機電氣改裝施工全過程中對電纜的人為機械損傷。具體的防范措施從以下3個方面進行說明。

2.2.1 地面電纜制作過程

（1）地面下線、放線、收線和制作電纜的過程中，要確保接觸面的干凈整潔，如果達不到要求，最好鋪一層塑料紙保證電纜不受損傷。

（2）剝離絕緣外護套時，刀片不能損傷到屏蔽層，剪屏蔽層時，剪刀不能損傷線芯，剝離線頭線芯絕緣層時，剝線鉗不能損傷到線芯，線芯和屏蔽層表面應徹底清潔，防止雜質顆粒遺留在上面。

（3）焊接屏蔽地線用烙鐵時，防止底線斷裂。

（4）加熱熱縮管等收縮性材料，應適當控制溫度和距離，并要緩慢均勻收縮，不得直接接觸絕緣層，避免直接損傷絕緣。

（5）安裝環(huán)境應無灰塵，溫度在0℃以上，濕度在70%以下。

（6）電纜端部制造工藝的進一步改進，保證了電纜端部及中端部的質量。此外，我們還可以提高施工工人的技術素質，要求他們要非常細心，嚴格參照技術規(guī)程，保證電纜端頭、中間頭的生產質量。

2.2.2 機上電纜安裝與敷設過程

（1）電纜應按束、分類進行敷設，不得將兩束或多束電纜綁扎到一起進行敷設。為使布線所引起的電磁耦合減小到最低程度，還應將電纜進行隔離。

（2）電纜敷設時不得為了滿足長度要求而強拉 ? ?電纜。

（3）敷設電纜時，不得急彎。應確保轉彎半徑符合荷載調節(jié)彎曲半徑的要求，使電纜能自然彎曲，從而降低電纜發(fā)生機械損傷的概率。

（4）線束應保持平直，彎曲線束時，內部的導線不應回縮。

（5）當線束進入導管或飛機結構時，不能強拉線束，以防棱角或銳邊擦傷電纜。線束與結構銳邊的實際間隔應保持10mm以上，間隔不能保持在上述間隔時，應在結構銳邊上包覆防磨邊或鑲圈。

（6）連接到需常拆卸設備（如蓄電池）上的線束應單獨綁扎成束，并留有活動余量，以防由于設備的拆卸、更換而引起線束的彎曲、拉動、磨擦或其他影響造成電纜損壞。

2.2.3 特殊區(qū)域電纜的安裝與敷設

特殊區(qū)域電纜的安裝與敷設應根據(jù)該區(qū)域的特點采取相應的防護措施，具體內容如下。

（1）駕駛艙內電纜的安裝與敷設應符合以下技術要求。

①應盡量沿著兩側壁板進行敷設。

②電纜敷設后不能遮擋駕駛員的視線、不能影響駕駛員的操作。

③儀表板附件改裝電纜的安裝與敷設后，應不影響原機儀表設備的維修和拆卸。

④在內飾板表面、腳蹬地板附近等無法進行固定的地方，應使用鋁箔膠帶粘貼，粘貼前應先將粘貼表面擦拭干凈，粘貼后鋁箔膠帶不應出現(xiàn)氣泡、不應開裂。

（2）測試設備附近電纜的余量不能過多，以防影響測試設備的拆卸。

（3）升降舵、方向舵、襟縫翼、旋翼等有操縱鋼索等運動部件的區(qū)域電纜的安裝與敷設。

當所有改裝電纜敷設到位，且導通完成后，在通電前要將所有敷設的電纜進行綁扎、固定，綁扎結扣應配置在導線束下方，綁扎不要過緊。

2.3 加強后期管理維護

加強后期管理和維護，制定和完善相應的規(guī)章制度，首先應對試驗機進行電纜維護、檢測、防火報警等相關制度，并逐步完善。其次要定期進行檢查，包括定期對電纜中間接頭進行溫度測量，并按規(guī)定進行相關的預防實驗。最后電纜防火設計應按照相關部門的規(guī)定，并嚴格參考設計，實現(xiàn)制定各種電纜防火措施[6]。

3 ?結語

在試驗機上，電氣改裝電纜就像人的血管和神經網絡。它們不僅可以為各種系統(tǒng)供電，還可以起到信息傳遞的作用，其重要性不言而喻。電纜的性能關系到飛機的安全性、可靠性和經濟性。電纜的失效是不可避免的，但我們可以進行相應的對策，使電纜的故障率降低到最小。發(fā)生故障后，利用現(xiàn)有的設備和條件，利用正確的測量和判斷，迅速、準確地確定故障點，盡快排除故障，保證正常用電。這樣，電纜檢測工作就容易多了，節(jié)省了人力、財力和物力，同時也保證了飛機的正常用電。

參考文獻

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[2] 胡志強.電力電纜的敷設方式的選擇與比較[J].科技創(chuàng)業(yè)，2019（12）：136-137.

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[4] 張艷明.淺議電力電纜的故障診斷[J].電氣世界，2017（7）：26-27.

[5] 蘭莎莎.飛機加改裝系統(tǒng)電氣線纜的選配[J].科技創(chuàng)新與應用，2019（22）：42.

[6] 魏培坤.民用飛機電纜的選擇方法[J].技術與市場技術研發(fā)，2018（22）：6.

[7] 畢國軒.電力電纜故障原因分析及探測方法探討[J].山西電力，2017（2）：7.

①作者簡介：白欣鵬（1992—），男，本科，助理工程師，研究方向為試驗機電氣改裝。

張琦（1991—），男，本科，工程師，研究方向為試驗機電氣改裝。

薛斌（1989—），男，本科，高級工，研究方向為試驗機電氣改裝。