浅谈航空电缆故障及预防措施

浅谈航空电缆故障及预防措施

李锴邹林林刘弋坚顾张亮

航空工业

一引言

随着社会不断的发展，我国经济水平逐渐提高，航空事业发展迅速，对于航空设备的需求和质量也越来越高。电缆是飞机上的一个重要部分，它直接影响着飞机各设备的供电需求以及各系统之间的信息传递，有关于电缆的可靠性方面的研究一直是各相关科研机构的重要课题。近些年来，关于飞机电缆故障造成的航空事故屡见不鲜，对航空电缆进行有效的研究和分析，提高飞机飞行的安全系数有十分迫切的需求。

二航空电缆故障的危害

电缆线路故障在飞机电气系统故障中是比较常见的，其表现形式各有不同，有指示仪表的不稳定，操控机械的不工作，信号不正常等。随着机龄的增长，深埋在飞机结构之中的电线开始产生裂纹和磨损。人们一度认为这种故障影响不大，长期被忽视，但这种故障可在一架普通的飞机中出现百处之多，而且难检测，具有隐蔽性，其所产生的电弧和电磁辐射可能是致命的。经过相关调查统计，深圳航空在运行阶段，就曾经发生过数次电缆故障问题，并因此导致了飞机停飞返厂维修。飞机如果频繁更换故障电缆导线，在一定程度上会不利于飞机的正常使用。此外，电缆绝缘层的损坏，极容易引起飞机火灾现象的发生，造成设备出现损坏。情况严重的甚至引起机毁人亡。一般来说，应在电缆敷设施工的前期就介入，提高管理质量，并完善相应电缆技术，后期在机理方面加深研究，切实提高航空电缆的可靠性，从而提升飞机安全性。

三电缆故障的主要表现形式

1.短路：

A．由于线路外部绝缘层破损，线路与机体接地

B．屏蔽线和信号线接触，造成信号线接地。

2.断路：受到外部应力较高，造成线路断开。

3.接触不良，冷接片老化所造成的接触电阻增加。

四造成航空电缆故障的主要原因

1.飞机在运行时出现电缆线路阻值增加，短路等不良影响，这可能是由于电缆在生产时就存在缺陷，或者线路之间的冷接头压接不符合规范，或线路的屏蔽线缺陷以及屏蔽层和接地线压接不当造成的。

2.施工人员在布线时，不按规章或标准执行，造成线路与飞机结构过近，线路走向和间距等不符合要求，那么电缆极易在之后的使用中和机体发生接触，伴随着高振动等原因使电缆表面磨损，从而引起短路。

3.随着时间的变化，电缆的绝缘层出现老化、脱落的情况，金属线路裸露使得信号出现异常。

4.在飞机的高温、高震动和高污染区域安装了很多插头，冷接片等线路连接设备，在长期的使用过程中，极易产生金属氧化膜和化学腐蚀层，这些东西使线路表面的接触电阻增加，造成了接触面之间的压降，飞机系统很多工作信号的异常就来源于此。

5.飞机出现线路故障后，修理人员不严格按照规范和维修手册的要求对故障线路修理，使得线路的质量出现下降，也容易造成以后频繁出现类似故障。

五电缆故障的判断方法

机龄超过20年的飞机肯定存在电线问题，其中许多问题是在例行维修期间发现的。更换电线系统也是非常花钱的事情，一架典型的飞机的电线更换费用为100万～500万美元。飞机电线的维修成本也相当高，据估计，美国海军每年在飞机电线系统排故和修理方面要花费180万人时。由此可见，降低飞机电线故障维修成本的关键在于选用快速多功能的测试仪表对电线故障进行分析定位，以下总结了几种方法，各有其特点：

1.目视检验法

该法是检查电线系统故障的常用方法，但这种方法有明显的不足。此法必须接近电缆，然后仔细检查绝缘层有无比针眼还小的孔洞和裂纹。由于线路多是安装在飞机比较隐蔽的边壁上，擦破的绝缘层可能还隐藏在线夹下或角落里，或隐藏在多条电线线束之中，这些情况用眼睛去检查是很难发现故障的。

2.三用表测量电缆电阻及电压等方法

在一根完好的电缆中，其电线材质、线径、单位长度电阻都是不相同的，在检测过程中对不同段位的电缆进行检测，如果测出的电阻值是比较低的，那表明电缆是正常的，如果测出的电阻值是超出正常范围，则表明该段位存在断裂现象。此外我们还可以对电压进行测量，来判定一些端口输出是否在正常范围。通过一些比较复杂的连接可以组成电桥并通过调节电桥的平衡（过桥电流为零）来确定一些短路故障点的位置。当一个很高的电压(500V以上)被置于邻近的同故障导线不连接的电线时，从一根电线到另一根电线（或机壳）的电流泄漏可指示绝缘的性能。由于高压本身可损坏绝缘层或所连元器件，因此我们建议选用电压自适应浮动的绝缘测试仪，非破坏性电阻测试采用28V电压或不到28V的电压。在一根完好的电缆中，根据欧姆定律，电阻在所有电流值下数值相同。如果电阻值不一样，则电缆就可能有问题。此法已用来确定冷钎焊产生的连接点、不良的卷曲、电缆或连接器的炭化以及电缆上或接近电缆处的外来物质。它还可应用于已加油的飞机上。

3.时域反射测量法（TDR）

此法通常在已怀疑电线有问题时采用。向电缆送一个短的、一般为矩形的脉冲，电缆的阻抗、端接和长度就使反射信号具有独特的时态特征。此方法能够非常清晰地显示电线的短路点、断电或终点，与手册上的电缆长度相比较即可判定电缆的故障点或终点位置。

4.驻波反射测量法（SWR）

此法涉及对电线送一个正弦波形，一个反射正弦波形便从电线端处返回，两个信号相加在电线上形成驻波。此驻波的峰值和零位给出电缆长度和端接负载的信息，一根完好电线给出的波型跟具有开路或短路电线的波型明显不同。

六预防电缆故障措施

1在前期管理上重视电缆安装工作

目前，在电缆安装工作期间，一些航空企业对电气电缆的安装不重视，没有根据实际情况定出安装程序，工作开展期间，更多的是凭借安装工人的工作经验来进行，没有按照相关标准来执行。在这样的环境下安装出来的电缆，没有科学依据，也为以后出现的各种线路故障埋下了安全隐患，所以重视前期对电缆安装工作十分重要。

2技术上降低设计软件使用时产生的误差

现阶段，飞机电缆的线束设计主要使用三维安装软件和二维线束设计软件一起来完成，但在实际操作中，两者的交互还存在一定困难，在三维安装设计中，设计的前期主要以结构图纸和各个设备的位置敷设线束路径。在这个过程中，数据的换版和后期的更新不能做到很好的衔接使三维安装的精准度大大降低，与实际安装偏差较大。到后期飞机上实际安装电缆时，安装工作质量与水平无法提上去，遗留的安装错误在修复时会对线缆频繁拆除，从而造成电缆损伤，这里我们应当设法提高电缆线束二维设计软件与三维设计软件间的交互，使电缆在安装时减少误差，降低后期修复所造成的损耗。

3加强电缆故障机理方面的研究

应针对于电缆故障机理开展更多科学有效的研究，找出故障机理存在的客观规律，不断加强对故障的认识，不要只流于表面，更需深入具体实验，力求根据科学的分析，结合中外文献资料，找出更多有助于预防电缆故障的方法，这样才能为以后预防故障工作奠定坚实的基础。

七结束语

飞机线路方面的故障维修工作难度是比较大的，但又是不可或缺的，时代在进步，飞机的机型在不断增多，故障类型也在增多，不管故障是何种类型，都需要有正确的处理解决措施，这也就要求我们不断学习总结，以应对将来可能出现的故障，这是具有挑战性和耐心的工作，本文所阐述的内容还有进一步完善的空间，希望我国技术人员重视和加强对电缆方面的研究。

参考文献

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[4]肖瑾.浅谈航空电缆安装的问题及对策[J]科学与财富.

[5]飞机设计手册第十六分册电气系统设计.航空工业出版社.