電氣元器件符合性驗證方法研究

萬方

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

摘 要：電氣線路互聯系統（EWIS）是用于飛機機載設備之間傳輸電能和電信號的元器件及其輔助材料的統稱。EWIS是各電氣系統功能實現的紐帶和橋梁，電氣元器件的安全性在某種程度上決定了飛機的安全性，因此電氣元器件的失效對系統安全性的影響越來越受到公眾、適航審查方以及飛機制造方的關注。該文介紹了電氣元器件的內容及選用的一般流程，初步研究了通用標準元器件和專有元器件符合性驗證的兩種方法，并探討了飛機環境分區要求下元器件安裝符合性驗證的方法。

關鍵詞：EWIS 電氣元器件 選型

中圖分類號：V22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（a）-0054-02

1 電氣元器件概述

2007年12月，FAA發布了FAR25部[1]25-123修正案，新增了H分布——電氣線路互聯系統（EWIS），引入對EWIS的設計、安裝和維修，制定相應的適航審定要求，以更加重視電氣線路系統的標識、隔離、安全性和可達性等方面的問題。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備通常是為特定機型或系列機型設計和制造的，故對飛機EWIS部件的要求也必須適用于那些設備內部的部件。與航電設備部件必須發回制造商或專業修理車間不同的是，這些柜子、面板、機架、連接盒、分配板和設備架后板內的部件與飛機其他EWIS部件一樣由相同的人員進行維護、修理和更改。例如，配電板內的系統分離必須與連接到配電板的EWIS進行類似的設計與維護。因配電板內部線路與外部線路應做大致等效考慮，故對配電板內部部件的識別與外部部件的識別是同等重要的。

§25.1703（a）條款對電氣元器件的安裝做出規定：飛機任何區域安裝的每個EWIS部件必須滿足以下條件。

（1）與其預定功能的性質和設計相適應。

（2）按照EWIS部件特定的限制進行安裝。

其中條款（1）要求每一EWIS部件的性質和設計合乎其預期功能。此處的要求是指部件指標必須滿足航空使用，或者經過專門評估具有可接受的預期作用。達到“合乎的”是指設備按照設計的方法使用，選擇EWIS部件所必須考慮的其他因素包括機械強度、電壓降、規定彎曲半徑和預期使用壽命。條款（2）要求EWIS部件根據其限制進行安裝。此處使用的限制是指特定EWIS部件的設計和安裝要求。EWIS部件限制的實例有最大使用溫度、防潮能力、電壓降、最大電流負載能力和拉伸強度等。EWIS部件的選擇和安裝設計必須考慮多種環境因素，包括但不限于振動、溫度、潮濕、對環境因素和化學品（如除冰液）的暴露、絕緣類型以及卡箍類型。

2 選型在EWIS設計中的作用

參考SAE ARP 4754A[2]，結合民用飛機EWIS實際設計情況，元器件選用以及符合性驗證是EWIS設計流程以及適航工作不可缺少的一部分，如何在飛機設計過程中選用電氣標準件，標準件的符合性是如何驗證的，標準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EWIS設計人員的面前。

3 電氣元器件選用一般流程

根據H分部適航要求，結合EWIS研制流程，定義了針對電氣元器件的選用流程，包括電氣元器件適航符合性驗證方案，供應商提供元器件的質量控制等。該流程主要表示在EWIS研制過程中，電氣標準件選用的具體階段以及工作內容。對EWIS詳細設計階段的元器件選用起到了指導作用，并能為區域安全性分析及持續性適航工作提供有效支持。根據該研制流程，可將電氣標準件的符合性方法分為：對元器件的符合性驗證方法，對元器件安裝的符合性驗證方法以及機上區域檢查。

電氣元器件的選用流程一般以元器件要求和環境要求為設計輸入，通過試驗驗證、文件說明等手段，輸出不同設計階段的交付物。其中元器件要求包括電磁兼容、用電要求、機械要求等，環境要求指的是溫度、振動、濕度、閃電效應、霉菌、鹽霧、流體、高度等因素。按照流程，在設計的初期階段，要明確每個元器件的要求、飛機分區定義、區域要求、已批準的或者優先選用的電氣元器件列表。在設計過程中，要不斷地完善設計要求，避免由于要求不明確造成元器件的重新測試或者沒有按照分區正確安裝元器件。

4 元器件的符合性方法

4.1 電氣元器件符合性驗證

4.1.1 概述

電氣元器件的符合性驗證主要是針對元器件本身性質、質量的，以確保標準件能夠滿足其設計要求。電氣元器件的符合性驗證方法主要分為兩類：針對符合MIL、EN、SAE等通用標準的元器件的符合性驗證方法以及針對屬于客戶化定制的專有電氣元器件的符合性驗證方法。

4.1.2 符合通用標準元器件的符合性驗證方法

對于該類元器件，需要確定供應商提供的元器件類型及零件號以及產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。如果已經被收入QPL中，需要飛機制造商發出合格審批報告（QAR），飛機制造商在設計生產的時候可以直接采用。

4.1.3 客戶定制的專有元器件的符合性驗證方法

專有元器件在研發之初，飛機制造商和元器件供應商需要進行多輪協調討論，以明確專有元器件在飛機中的使用環境，元器件的參數要求等，元器件供應商應根據飛機制造商的要求進行相關文件的編寫，符合性的說明等工作。

專有元器件的設計選用流程如圖1所示。

針對電氣元器件選擇的符合性驗證方法，EWIS需要重點關注電氣元器件需求的提出（結合安裝環境要求）、合格測試流程（QTP）、合格測試報告（QTR）和QAR。

飛機制造商應向元器件供應商提供如下。

（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）解釋相似性分析數據（按需）。

元器件供應商應向飛機制造商提供如下。

（1）元器件圖紙。

（2）元器件供應商審批簽字的QTP，內容包括：范圍、參考文件、產品合格實驗（試驗流程、實驗方案等）、元器件零件號矩陣、合格/不合格說明。

（3）元器件供應商審批簽字的QTR，內容包括：范圍、參考文件、產品合格實驗（設備以及設備數據、測試數據、測試結果（元器件供應商簽字）、結論）、元器件零件號矩陣、合格/不合格說明。

（4）符合性矩陣。

（5）相似性分析數據（按需）。

（6）裝配說明。

4.2 電氣元器件安裝的符合性驗證

4.2.1 概述

電氣元器件安裝的符合性驗證應以民用客機全機環境分區為前提。不同飛機對全機環境要求不盡相同，但機身段環境基本類似，機翼、垂平尾等區域有所差別。

4.2.2 飛機環境分區要求

飛機環境分區是對飛機主要區域進行定義，明確環境分區邊界，并給出每個區域的具體要求，例如，振動強度、溫度、壓力、濕度、霉菌、鹽霧、電磁環境等要求，飛機環境分區的定義是EWIS元器件安裝符合性驗證的前提。

4.2.3 元器件安裝符合性驗證

EWIS元器件安裝的符合性驗證，是指驗證該元器件在指定環境分區條件下是否符合要求。首先確認元器件是否按照元器件要求進行符合性驗證，然后在元器件要求的條件下驗證該區域的要求，該區域要求的驗證包括零件編號的完整性、材料和鍍層是否符合區域要求、防火和密封性能、高度和泄漏率測試等內容，最后完成區域檢查報告。

為了確保驗證的完整性，在設計過程中應列出該機型所有EWIS元器件，這個列表中的元器件可以只給出系列號。在DMU設計階段，每個區域還應創建一個EWIS元器件的子列表，給出每個元器件的完整的零件號，重要的是給出材料、鍍層、防火、密封等信息。

5 結語

電氣元器件的選型不僅關系到民用飛機的適航取證，甚至會關系到飛機的飛行安全。在設計過程中一定要遵循把合格的產品安裝到適當的位置這一原則，因此在元器件選用過程中元器件的符合性驗證方法就顯得至關重要。只有在飛機設計的過程中，采用了適航可接受的元器件符合性驗證方法，才能表明標準件是合格的，安裝的位置是合適的，為民用飛機順利適航取證打下良好的基礎。

參考文獻

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

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