探究飛機(jī)電纜短路故障分析及機(jī)理

摘要：在飛機(jī)上，電纜是連接各種用電設(shè)備，幫助飛機(jī)傳遞動(dòng)力電源的重要裝置。飛機(jī)受自身結(jié)構(gòu)以及負(fù)載的限制，對(duì)于電纜的規(guī)格具有十分嚴(yán)格的要求。如果電纜出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)整體的系統(tǒng)出現(xiàn)短路、斷路等故障，影響到飛機(jī)上電氣設(shè)備的運(yùn)行，更會(huì)威脅到飛機(jī)以及飛行員的安全。文章分析了飛機(jī)電纜短路故障及其機(jī)理，僅供參考。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)電纜;短路故障;機(jī)理

前言：

電纜是飛機(jī)傳遞動(dòng)力電源重要的裝置，覆蓋了飛機(jī)從駕駛艙到機(jī)尾的每一個(gè)角落，用于連接電源和電氣設(shè)備，其重量約占飛機(jī)上電子設(shè)備、電氣設(shè)備總重量的一半以上。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在當(dāng)前的航天航空飛機(jī)上，電氣設(shè)備的數(shù)量越來越多，也越來越先進(jìn)，對(duì)于飛機(jī)供電的質(zhì)量以及配電的要求也更加嚴(yán)格。在這樣的背景下，飛機(jī)上的電纜路線越來越復(fù)雜，一旦出現(xiàn)短路等故障，就會(huì)影響到飛機(jī)的正常飛行，并威脅到飛機(jī)自身的安全以及機(jī)組人員的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

一、飛機(jī)電纜分析

在飛機(jī)上，電纜一般可分為高溫電纜、常溫電纜以及低溫電纜三大類。但不論那一種電纜，大體上都是由芯線、絕緣層和防護(hù)套三層結(jié)構(gòu)組成的（見圖1）。

一般來說，飛機(jī)中電纜的芯線材質(zhì)通常都是銅或者鋁，但大都是以銅為主，因?yàn)殂~質(zhì)的芯線較鋁質(zhì)的芯線電阻率更低，同時(shí)在延展性以及導(dǎo)電性方面更好，基本上能夠滿足飛機(jī)上各系統(tǒng)對(duì)于電纜導(dǎo)電性能的指標(biāo)要求。而電纜的絕緣層是用來保護(hù)電纜芯線，保證彼此間的電氣隔離，避免電纜出現(xiàn)短路現(xiàn)象的重要設(shè)施。一般來說，飛機(jī)上電纜絕緣層的材質(zhì)主要是聚氯乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物等。防護(hù)套則是為了對(duì)電纜在飛機(jī)不同區(qū)域起到保護(hù)的作用，一般來說，其材質(zhì)大都是防波套、塑料管、氟膠布以及膠管等。

二、飛機(jī)電纜短路故障機(jī)理分析

飛機(jī)電纜短路故障是飛機(jī)電纜故障中比較常見的一種硬性故障，會(huì)嚴(yán)重影響到飛機(jī)中各種電氣設(shè)備的工作性能，并危及飛機(jī)自身安全以及機(jī)組人員的人身安全。

一般來說，飛機(jī)電纜短路故障大都發(fā)生在負(fù)載端、接觸偶和導(dǎo)線，當(dāng)負(fù)載端發(fā)生短路故障時(shí)，可以運(yùn)用斷路器有效切除故障部分，避免危害進(jìn)一步擴(kuò)大。而當(dāng)接觸偶和導(dǎo)線發(fā)生短路時(shí)，即電纜與電纜插頭座連接處以及電纜與電氣設(shè)備插頭座連接處發(fā)生短路故障時(shí)，因?yàn)檫@些部位沒有設(shè)置可以直接快速保護(hù)的措施，很容易導(dǎo)致飛機(jī)電氣設(shè)備出現(xiàn)火災(zāi)等事故。飛機(jī)電纜短路故障的機(jī)理大致可分為如下幾種：

（一）絕緣層破損導(dǎo)致的短路現(xiàn)象

飛機(jī)在正常情況下，電纜連接方式是通過插針與插孔相連接，實(shí)現(xiàn)電源向負(fù)載供電或是系統(tǒng)間信息交換。但飛機(jī)在飛行過程中，會(huì)發(fā)生一定的震動(dòng)，在經(jīng)歷多次震動(dòng)后，電纜絕緣層會(huì)出現(xiàn)一定的破損，絕緣性能下降，甚至形成短路，在短路電流的作用下導(dǎo)致電纜被燒毀。此外，隨著飛機(jī)運(yùn)行年限的增加，電纜會(huì)因?yàn)楣ぷ髂晗薜脑鲩L(zhǎng)，在絕緣性和散熱性方面逐漸降低，承受的最大電流和最大溫度值也隨之下降，在長(zhǎng)時(shí)間工作后，電纜發(fā)熱功率產(chǎn)生的熱累積值逐漸增大，并逐漸超過臨界值，導(dǎo)致電纜短路并被燒毀。

（二）接觸電阻增大產(chǎn)生短路現(xiàn)象

飛機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間飛行條件下，因?yàn)檎饎?dòng)、溫度變化等因素，導(dǎo)致電纜的接頭逐漸松動(dòng)，出現(xiàn)虛接的情況，導(dǎo)致接觸電阻增大，出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象燒毀電纜絕緣層，產(chǎn)生短路現(xiàn)象。而且，連接點(diǎn)受電流熱效應(yīng)的影響，會(huì)逐漸產(chǎn)生一定的金屬腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致電纜插頭處連接點(diǎn)有效的導(dǎo)電面積逐漸變少，在電流流過導(dǎo)體時(shí)，電流線發(fā)生變形，造成電阻的增加，這部分電阻被稱為收縮電阻，收縮電阻取決于觸點(diǎn)材料性質(zhì)與接觸點(diǎn)附近的電流線分布情況，又與接觸點(diǎn)數(shù)目、形狀、相互間隔、實(shí)際接觸面積等一系列因素有關(guān)。當(dāng)接觸電阻增大到一定程度，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱量，影響產(chǎn)品性能，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生短路燒毀保險(xiǎn)，導(dǎo)致供電中斷故障。

（三）過載或負(fù)載短路

飛機(jī)的電纜在運(yùn)行中，不僅要通過連續(xù)額定的載流量，還需要承擔(dān)短時(shí)過載電流。對(duì)于三相供電電纜來說，一旦負(fù)載端單向出現(xiàn)開路故障，就會(huì)導(dǎo)致其他兩相供電電纜在短時(shí)間內(nèi)承受較大的電流，燒毀保險(xiǎn)，導(dǎo)致系統(tǒng)供電中斷或發(fā)生火災(zāi)。

三、飛機(jī)電纜短路故障的預(yù)防措施分析

在飛機(jī)整個(gè)生命周期中，電纜短路故障時(shí)有發(fā)生，為了更有效地預(yù)防并改善飛機(jī)電纜短路故障，應(yīng)從如下幾個(gè)方面加以預(yù)防：

首先，飛機(jī)的電纜長(zhǎng)時(shí)間接觸潤(rùn)滑油、液壓油以及防冰劑等，會(huì)導(dǎo)致接觸污染。因此，必須增加絕緣層抗氧化能力及抗腐蝕能力;其次，飛機(jī)在飛行過程中會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)對(duì)電纜產(chǎn)生一定程度的物理傷害，因此，在敷設(shè)電纜時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行合理優(yōu)化，盡量減少因飛機(jī)震動(dòng)產(chǎn)生的損害。同時(shí)，還可以通過提高電纜絕緣層與防護(hù)罩的抗震動(dòng)性能，減少或避免電纜因?yàn)檎駝?dòng)產(chǎn)生的磨損、斷裂、接觸件松動(dòng)的概率;最后，定期對(duì)飛機(jī)電纜的物理性能及化學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，特別是一些關(guān)鍵的電纜。通過定期檢查，對(duì)于存在故障的電纜及時(shí)修理或更換，這樣也能減少電纜短路故障的發(fā)生，從而保證飛機(jī)的安全運(yùn)行。

結(jié)語：

綜上所述，電纜是飛機(jī)中重要的設(shè)備，是飛機(jī)傳遞動(dòng)力電源重要的裝置，數(shù)量較多，且分布比較復(fù)雜。一旦電纜發(fā)生短路故障，就會(huì)危及到飛機(jī)的正常飛行，同時(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)組人員帶來生命和財(cái)產(chǎn)的威脅。文章簡(jiǎn)單分析了飛機(jī)上電纜的結(jié)構(gòu)特征，然后針對(duì)性闡述了飛機(jī)電纜短路故障的機(jī)理，最后對(duì)飛機(jī)電纜短路故障的預(yù)防措施進(jìn)行了探討。這僅是筆者的一點(diǎn)個(gè)人淺見，希望能對(duì)相關(guān)人士的研究工作提供參考。

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王芳：1978.女，大連長(zhǎng)豐實(shí)業(yè)總公司，吉林市，工程師，研究方向飛機(jī)電纜修理技術(shù)研究