電氣線路互聯系統（EWIS）線束保護設計研究

朱喜

【摘 要】電氣線路互聯系統（EWIS）設計時需要考慮對EWIS部件造成損害的因素，防止因任何EWIS系統故障造成飛機系統危險和災難性情況發生。本文從適航條款要求出發，介紹了EWIS部件潛在危險源，并探討了EWSI線束保護設計要求。

【關鍵詞】EWIS；保護材料；EMI（電磁干擾）；HIRF；適航

0 前言

EWIS為Electrical Wiring Interconnection System的簡寫，中文譯為“電氣線路互聯系統”，指安裝在飛機任何區域的各種電線、端接器件、布線器件或其組合，用來在兩個或多個端接點之間傳輸電能（包括數據和信號）[1]。隨著美國聯邦航空局（FAA）發布FAR25部第123號修正案，EWIS在整個民機設計體系中愈發得到重視，從原本屬于各功能系統的一部分，到獨立的一個分部，可見已被認同為一個相對獨立的、重要的專業體系。

1 適航條款要求

運輸類飛機適航標準第25.1707條 系統分離EWIS：

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

（c）承載大電流的電線和電纜（及其相關的EWIS部件），其設計和安裝必須確保足夠的物理分離和電氣隔離，使得在故障情況下，對主要功能相關電路的損害最小。

（d）與獨立飛機電源或幾個電源組合連接相關的每個EWIS的設計和安裝必須確保足夠的物理分離和電氣隔離，使得任何一個飛機電源EWIS的故障不會對任何其他獨立電源產生負面影響[1]。

此外，EWIS的設計和安裝必須與飛行或其他機械控制系統鋼索和相關系統部件具有足夠的物理分離，使得：

（1）防止摩擦、卡阻或其他干擾。

（2）EWSI部件的失效不會產生危險狀況。

（I）每個EWIS的設計和安裝必須使其與其他系統部件和飛機結構具有足夠的物理分離，保護EWIS避免銳利的邊角，將潛在的磨損、振動損壞和其他類型的機械損傷將至最低。

2 概述

對EWIS部件可能成損害的潛在危險源主要有：

1）電氣干擾，比如EMI（電磁干擾），HIRF；

2）高溫影響，比如引氣管路區域；

3）飛機內部點火源，包括地面或飛行階段；

4）可燃液體，比如燃油、液壓油等；

5）非可燃液體，比如水、廢水、濕氣等；

6）有腐蝕性物質，比如電池液、除冰液、鹽霧等；

7）易爆物質，比如氧氣等；

8）機械損害，比如電纜與結構間磨損等。

依據飛機EWIS布線環境，針對上述危險源類別，對線束的保護一般包含下面幾種：

1）將線束與其他部件進行物理隔離，確保有足夠間距；

2）選用合適的器件，如屏蔽尾附件，EMI連接器，屏蔽電纜等；

3）合適的安裝，如設置滴水環，可拆卸保護蓋等；

4）機械保護， 如結構蓋板，漏水孔等；

5）使用導線管；

6）保護材料，如屏蔽編織套筒，防火套筒，防水套筒等；

7）塑料套筒。

3 線束保護設計

3.1 電氣干擾保護設計

最常見一種電氣干擾就是電磁干擾（EMI）。

電磁干擾可以通過電纜之間或電纜和同軸電纜或其他飛機系統之間耦合引入到飛機系統和布線系統。

EMI保護設計所采用的措施有下列幾種：

（1）線束屏蔽編織：是一種直接在線束外側編織金屬編織層。缺點是要去除這種編織層，只能講破壞編織屏蔽層；

（2）帶屏蔽層的導線管；

（3）開口或不開口的屏蔽套；

（4）具有EMI保護的走線槽。

常見的EMI材料如圖1所示。

（a）屏蔽套

（b）帶屏蔽層的導線管

3.2 高溫保護設計

高溫是電纜和其他EWIS元器件老化因素之一。如果選用的EWIS元器件不耐高溫，將加速老化電纜和其他EWIS元器件，造成導線和元器件故障。

首先，選擇耐高溫的EWIS元器件；

其次，增加熱器件（其溫度高于環境溫度，如電阻、引氣管路等）與EWIS物理隔離間距；

如果隔離間距不足，需要增加結構隔板隔離。如圖2所示。

3.3 防火保護設計

優先使用耐火特性的EWIS器件，比如具有耐火特性的導線，其次對線束使用防火保護套管進行保護。

防火保護套有兩種，即防火套管和耐火套。

使用防火保護套時，保護套長度必須安裝至火區外側，保護套需要使用連個支撐件固定，且火區外側保護套長度距最后一個固定點必須大于等于800mm。如圖3所示。

3.4 可燃/非可燃液體保護設計

可燃/非可燃液體，濕氣能產生EWIS部件故障，所以優先使用耐環境的導線、連接器等EWIS部件，其次使用保護套管對EWIS部件進行保護。

布線設計時，盡量將導線布置在任何流體管路的上方，同時線束綁扎間隔要合理，使得1個綁扎點失效時，斷開的導線不會碰到管路。

對于可燃液體，盡量不要在燃油管路、液壓管路下方布置EWIS器件（連接器、分離面板等）；否則，設置增加耐油套管、導線管、隔板或者防漏隔層保護EWIS器件。

對于非可燃液體、濕氣，在線束端接處線束路徑上設置滴水環，連接器尾附件端使用模縮套管進行密封保護，連接器插頭插座使用密封件密封。

3.5 腐蝕/易爆物質保護設計

對EWIS器件有腐蝕影響的有，燃油、液壓油、潤滑油、溶劑、除冰液、冷卻電介液等。

在布線設計時，導線應盡量布置在所有管路及含有腐蝕液體設備的上方且滿足物理隔離間距要求，或者在還有腐蝕液體的管路、設備和EWIS器件之間增加結構隔板隔離。

對于易爆物質（氧氣），在該區域內的EWIS部件不能成為點火源，即導線與氧氣管路間隔離間距需要滿足物理隔離間距要求，其次線束外側增加機械保護套防止導線磨損或電弧產生點火源。

3.6 機械保護設計

機械保護主要是預防EWIS組件因磨損、接觸、應力等因素造成EWIS器件故障導致飛機危險情況發生。

通常情況下，依據飛機區域布線環境，有以下幾種設計方案：

（1）增加額外物理屏障/屏蔽措施；

（2）借用現有的結構件作為保護；

（3）在移動件和運動件附近不布置電纜等EWIS組件；

（4）使用走線管；

（5）對轉動軸部件增加保護支撐環；

（6）墊圈，防磨邊，波紋管；

在線束與結構邊緣間距不滿足隔離間距要求的地方，可以增加防磨邊、墊圈或者波紋管防止導線磨損。

（7）保護套管。

當EWIS組件與結構、設備等部件間間距不滿足要求時，需要使用保護套管防止接觸部位（包括連續和不連續）磨損；同樣在飛機維修時，線束與線束，線束與設備，線束與其他EWIS器件間可能發生摩擦的區域也因增加保護套管；不可達且不易檢查的封閉區域內導線也應增加保護套管。

3.7 其他保護設計

飛機冗余系統功能的EWIS組件需要分開設計，并滿足冗余物理隔離間距要求，確保飛機能安裝飛行和降落。

所有EWIS組件必須阻燃并且不會產生有害氣體，同時能隔離煙霧并阻止進入駕駛艙和客艙區域。

4 結論

本文依據飛機適航規章條款要求，介紹了對EWIS部件可能造成損害的潛在危險源，并依據飛機EWIS布線環境，詳細探討了針對不同危險源的線束保護設計。

【參考文獻】

[1]CCAR-25[R4]， 運輸類飛機適航標準.

[2]SAE AS50881[E]， Wiring Aerospace Vehicle.

[3]EN3197：2010， Aerospace series - Design and installation of aircraft electrical and optical interconnection systems.

[責任編輯：張濤]