艦載機電氣線路互聯系統腐蝕問題分析及解決措施

周珺，鄧健，楊陽

航空工業第一飛機設計研究院，陜西 西安 710089

電氣線路互聯系統[1]（EWIS）線路腐蝕是指所有EWIS部件和組件在艦載機環境作用下引起的破壞和變質。艦載機與岸基飛機相比有三個特點：一是長期停放在艦上，修理維護也都在艦上進行；二是停放及使用均在海洋大氣環境中，海洋性氣候的腐蝕環境介質非常嚴酷；三是由于采用彈射起飛、著艦攔阻等方式，抗沖擊及過載能力的要求更加苛刻。由于艦載機這些惡劣的自然環境，如果EWIS防護設計和使用維護不合理，很容易造成EWIS線路發生電氣絕緣損壞、短路、斷路等腐蝕故障。如果線路發生這些故障，輕則飛機用電設備癱瘓、系統功能無法實現，重則機毀人亡。為此需要對EWIS的腐蝕情況進行深入分析研究，確定線路中容易發生的腐蝕問題，詳細分析腐蝕產生的原因，給出具體解決方案和措施，為EWIS線路正向設計提供理論依據和技術參考。

1 EWIS的概念

根據適航性要求H分部第25.1701條中對EWIS的定義為：任何導線、線路裝置，或其組合，包括端點裝置，安裝于飛機的任何部位用于兩個或多個端點之間傳輸電能（包括數據和信號）。線路裝置、端點裝置包括電線統稱為EWIS部件。EWIS部件包括連接部件和功能部件：連接部件包括插頭、插座、尾部附件、接地柱、接地模塊、接線端子、電線死接頭、搭接線、焊錫套管、縮管、屏蔽網、分線器等；功能部件包括二極管、繼電器、斷路器、開關等。

2 EWIS腐蝕現象及腐蝕類型

根據參考文獻[2]、參考文獻[3]，EWIS腐蝕部位主要發生在EWIS部件電氣接口處、線束敷設布線安裝處、電連接器安裝處、電搭接/接地連接處4個部位，這些部位會出現摩擦腐蝕、電偶腐蝕、應力腐蝕、縫隙腐蝕和點蝕5種形式的腐蝕現象。EWIS腐蝕部位如圖1所示。

3 EWIS腐蝕的原因分析

電氣線路互聯系統發生的摩擦腐蝕、電偶腐蝕、應力腐蝕、縫隙腐蝕和點蝕5種腐蝕現象發生的原因如下：（1）摩擦腐蝕：由于電連接器、接地柱、搭接線等安裝處的環境有腐蝕性流體、高溫或廣義振動狀態下產生腐蝕現象。（2）電偶腐蝕：EWIS的安裝處由于異金屬與電解質溶液接觸時，會發生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化產生腐蝕現象。（3）點蝕：由于EWIS部件質量問題，或者EWIS部件在生產制作、安裝、敷設時可能造成部件本身表面產生針狀、點狀、小孔狀的一種極為局部的腐蝕形態，由于環境惡劣、長時間積累后，導致點蝕擴大，形成大面積缺陷而產生的腐蝕現象。（4）縫隙腐蝕：由于EWIS部件的搭接縫、螺帽、墊片下及沒有清除掉的臟物下的縫隙內積存的少量溶液，在兩個表面之間或一個金屬和一個非金屬表面或沉積物之間的縫隙內，金屬會發生加速的局部腐蝕。（5）應力腐蝕：金屬、腐蝕介質和應力三者的結合導致應力腐蝕，線束敷設不合理的設計所造成的裝配應力、殘余應力和工作應力是引起應力腐蝕破壞的主要原因。

圖1 EWIS腐蝕部位Fig.1 EWIS corroded part

電氣線路互聯系統發生這些腐蝕現象，除了因面對的自然環境、工作環境和維護環境因素惡劣外，還由于EWIS部件多為薄壁結構，經常維護操作，易遭受機械損傷。除此之外，導致電氣線路互聯系統早衰、受損、絕緣失效、短路、斷路等腐蝕問題的因素還包括：（1）安裝位置（如位于強風高濕區）；（2）溫度周期變化；（3）污染；（4）安裝失當；（5）違規操作；（6）疏于維護；（7）缺乏有效地檢查、維修；（8）戰斗損傷。

4 EWIS腐蝕防護措施及試驗驗證

4.1 各類腐蝕防護措施

根據參考文獻[4]和參考文獻[5]，針對EWIS的各類腐蝕情況，采取不同的解決措施。

（1）摩擦腐蝕

在運輸、安裝和維護時采取防護措施，保障EWIS部件鍍層和防腐蝕措施不失效。保證線束敷設合理，防止絕緣材料不同的電線之間不會因相對運動而發生磨損。不同絕緣材質的線束交錯、堆垛敷設時，應使用標準系帶或綁繩對其進行綁扎固定，防止交錯前及交錯后的纜束摩擦，同時應注意固定點不可設置于纜束的交叉點上。電氣線路在輸送易燃液體或氣體的導管上方的間距、線束與非密封的機身底部的間距、設備內電纜與設備外殼結構的間距、線束與油液管路、油液軟管和油液設備間的最小間距、線束與機械鋼索或運動零件的間距、線束與結構單元、表面和設備間的間距均應保持一定的適當間距。當實際空間無法滿足最小間隙要求時，安裝設備的邊角應包覆相應的防護措施。進行線路敷設時，線束固定牢固，避免與活動部件、高溫管路及設備的接觸，防止摩擦腐蝕。

（2）電偶腐蝕

電偶腐蝕是腐蝕防護設計的重點和關鍵，需要從設計和工藝角度綜合考慮。電氣接口安裝接觸部分盡量采用同材料同鍍層；如果無法避免，則使用電勢差兼容的材料。當選擇合適的兼容金屬也無法實現時，要施加防護層或隔離密封處理。安裝設備的固定螺釘應選擇與緊固件結構相同的材質，并經鍍鎘鈍化處理；對安裝在設備架上不易更換、不易直接觀察或不易維修部位的緊固件應進行防接觸腐蝕設計；拆裝頻率較頻繁的緊固件應定期檢查其保護層的磨損程度，對磨損嚴重者應及時處理或換新。固定線束的緊固件選用經鈍化處理的螺釘、螺帽等，與安裝結構接觸的線束的金屬支撐件的材質應與安裝結構的材質一致；對線束與螺栓的安裝接觸點進行防護。對于與線束發生接觸的螺栓，應使用密封劑對螺栓頭進行封裝。對與線路發生接觸的安裝打磨面進行防護。對于與打磨面接觸的線束，應進行密封封裝。

線束敷設固定時，對承載不大的不同材料間的支撐，采用塑料等材料制造，如支撐件、卡箍等。設備的安裝采用濕裝配，不常拆卸的部位連接后用密封膠密封，經常拆卸的部位用不干性膩子密封，保證內外環境的絕緣。

負線接地和屏蔽接地時，與結構連接的部位應進行打磨，除去表面的保護層，露出金屬光澤，并在規定的時間內完成安裝，安裝完成后在端子周圍涂保護層，覆蓋打磨的金屬光澤處。緊固件在裝配后必須密封。對于大電流接地柱與飛機結構安裝之間存在異種金屬接觸時，為避免與飛機結構之間發生電化學腐蝕而破壞飛機結構完整性，安裝于環境較惡劣區域（如艙外暴露區域）的接地柱必須采用間接安裝形式（接地柱安裝在與安裝結構相同材質的轉接角片上，轉接角片與安裝結構基材連接）。

為防止液體或冷凝水順電線、電纜流入連接器件從而造成腐蝕問題，所有下行敷設連接器的線束均應設置滴水環。滴水環應裝配于連接器與主固定支撐裝置之間，在最低點應設有疏水孔。如無滴流回路，積留水分將流入EWIS器件或部件中造成腐蝕。

電連接器和連接器件上的布線應沿敷設方向理順，不允許有過度彎扭，以防線纜變形影響絕緣和密封，對線纜造成損壞。

（3）點蝕

對EWIS的生產流程及質量控制體系嚴格控制，拒收任何有缺陷的產品，EWIS部件要選擇良好的材料和防護層。

（4）縫隙腐蝕

進行水密、氣密和防腐蝕密封，將密封劑用于不同金屬或相同金屬之間的結合面，達到不同金屬的隔離和防止水分、濕氣的進入的作用。對于飛機中可能出現的液體、濺溢的介質、雨水、凝露甚至循環空氣中的濕氣應該都能匯集、排除或通風排放，或保證干燥，確保線路的固定螺栓的裝配扭矩適當。若卡箍存在松動，則可能存在螺栓緊固不足或螺栓松脫造成縫隙腐蝕。

（5）應力腐蝕

確定恰當的使用應力，注意控制殘余應力和應力集中，在線束敷設安裝時，布線位置要恰當，線束敷設的彎曲半徑要合理，避免造成裝配應力、殘余應力和工作應力。避免在布線之間、布線與結構或設備之間反復相對摩擦運動，避免安裝或維護操作布線時人為的縱向拖拉和刮擦；避免飛機振動時引起的電線間或線束與支撐或結構之間的橫向或環周摩擦、電線與支架/結構或護套之間的往返碰撞。與活動部件連接的線束應保證部件在最大活動范圍內線束仍有一定的松弛量；線束安裝的松弛量是防止飛機正常飛行時在線束上、連接點處和支撐件處產生有害應力。

4.2 EWIS裝配完成后的防護措施

在飛機上EWIS裝配完成后，需要在EWIS與結構安裝處噴灑脫水防銹劑。噴灑緩蝕劑的目的是讓緩蝕劑進入與結構的連接安裝面，以便于溶劑揮發，形成薄膜，使水分、凝露脫離易受腐蝕且不可見的結構中。

4.3 試驗驗證

在給出的EWIS各類腐蝕防護措施中，對不同殼體材料的電連接器的安裝方式、接地拄、電搭接的安裝方式、線束的防護形式分別進行了實驗室加速試驗及自然環境對比試驗驗證，試驗結果證明各類措施有效且可行。

5 結束語

EWIS腐蝕產生的原因多種多樣，發生腐蝕的根源主要集中在設計不合理、材料和工藝選擇不當、制造過程安裝施工不當以及貯存和維護不當。

從飛機結構設計開始，就要根據飛機的使用環境、EWIS部件的功能和可靠性要求來制訂電氣線路互聯系統腐蝕防護設計控制方案。解決措施需要從設計、制造和維護三個環節來綜合考慮，從EWIS材料選用、電氣安裝設計、EWIS防護細節設計、制造工藝、日常維護等方面采取相應的措施來防止或延緩腐蝕進程，減少腐蝕引起的危害性。在EWIS部件加工和裝配的過程中，不損壞材料固有的耐蝕性并正確地施加涂層；在運輸、安裝和維護時，對EWIS部件或組件進行保護，避免操作力度過大導致EWIS部件鍍層和防腐蝕措施失效或部分失效，從而可以避免在試飛或運營期間，特別在環境惡劣的區域發生大規模腐蝕現象。