飞机常规配电装置电压降要求及其控制方法研究

张 杰，杜含杰

(天津航空机电有限公司 天津300308)

飞机常规配电装置电压降要求及其控制方法研究

张 杰，杜含杰

(天津航空机电有限公司 天津300308)

常规配电装置是飞机供配电系统的重要组成部分，肩负着飞机电能的汇集、分配、保护、转换、状态监控等重要功能，电压降是常规配电装置重要性能指标，其优劣程度直接关系到飞机供配电品质的高低，决定飞机用电设备是否能够正常工作。对飞机常规配电装置电压降要求执行的国内外标准进行了综合分析，并对飞机常规配电装置电压降的产生原因、影响因素、控制方法等进行了探讨。

飞机 配电装置 接触电阻 电压降

电压降是电流在用电线路中流动时受到线路上导体的阻力而产生的设备两端的电位之差，导体的阻抗越大，电压的下降程度越大，电压降就越大。常规配电装置作为飞机供配电系统的重要组成部分，肩负着飞机电能的汇集、分配、保护、转换、状态监控等重要功能，其电压降性能指标的优劣直接关系飞机供配电品质的高低。

常规配电装置电压降性能指标主要受导电线缆、汇流条内阻、元器件等的阻抗和电接触控制情况等的影响。本文对飞机常规配电装置电压降产生的原因、影响原因、控制方法等进行了探讨，对飞机常规配电装置的研制起到一定的指导作用。

1 概 述

1.1 电压降产生的原因

飞机上的电能从电源到用电设备都是由导线、汇流条和各种具有保护、控制功能的电连接器件联通的，如断路器、接触器、继电器、接插件、接线柱、开关、端子等。[1]一方面，这些电连接器件有一定的内阻；另一方面，各电连接器件交联部位形成电接触结构，存在接触电阻。当电流在由这些电连接器件构成的供配电网络(见图1)中流动时，受到内阻和接触电阻的阻力造成电压降低即为电压降。由此可见，普通意义上的电压降只能设法降低，无法完全消除。

1.2 电压降影响因素

由电压降的产生原因可知，影响常规配电装置电压降指标的主要因素可以分为以下几个：①电连接器件内阻的大小，涉及如导线线径选择、汇流条截面积设计、元器件内阻指标等的确定；②接触电阻的大小，涉及电接触材料、电接触形式、元器件选型等的确定；③产品装配工艺控制，涉及压接控制、紧固力矩、接触次数、清洁控制等工艺过程的确定。

图1 典型常规配电装置构成图Fig.1 Typical conventional configuration of power distribution system

1.3 电压降计算方法

1.3.1 直流系统电压降

现代飞机直流电源系统主要有28,V和270,V两种供电体制，直流供配电系统电压降计算公式为：

式中：In为流过电连接器件或接触点的电流大小(A)；rn为电连接器件的内阻或接触电阻大小(Ω)。

1.3.2 交流系统电压降

现代飞机交流电源系统主要为115,VAC、400,Hz供电体制，交流配电系统的电压降计算公式为：[2]

式中：In为流过电连接器件或接触点的电流大小(A)；Zn为单位长度电连接器件内部阻抗或接触点阻抗大小(Ω/m)；ln为电连接器件长度(m)。

2 标准分析

国内外相关标准中暂无对常规配电装置电压降的单独要求，涉及配电系统电压降的标准主要有GJB 181—1986、[3]GJB 181A—2003、[4]GJB 181B— 2012、[5]MIL—STD—704E、[6]ISO 1540—2006(E)[7]等，综合分析以上标准，配电系统电压降最低性能要求见表1。常规配电装置作为配电系统的组成部分，其电压降性能不应低于配电系统的相关要求，具体应与用户根据机型实际情况合理确定。

表1 配电系统电压降的规定Tab.1 Voltage drop specifications for power distribution system

3 电压降测试

3.1 测试准备

为了增加测试的有效性，选取具有代表性的3个产品进行测试，搭建测试系统，对产品每一功率输入输出通路的电压降进行测试(见图2)。

图2 测试系统Fig.2 Test system

3.2 测试结果

选取的两个典型产品分别为任务系统直流配电装置、任务系统交流配电装置。对产品每一功率输入输出通路的电压降进行测试，每一通路测试3～5次，取其平均值，测试结果如表2所示。

表2 配电装置电压降测试结果Tab.2 Test results of voltage drop of power distribution system

任务系统直流配电装置与用户协商确定的指标为电压降不大于0.8,V，任务系统交流配电装置与用户协商确定的指标为电压降不大于1,V。由测试结果可知，两型典型产品电压降参数比较分散，受影响因素较多，控制难度较大。

4 电压降控制方法

4.1 导电器件内阻控制

4.1.1 导电器件

飞机常规配电装置是飞机供配电系统的重要组成部分，肩负着飞机电能汇集、分配、保护、转换、状态监控等重要功能。其涉及到的导电器件主要有导线线缆、汇流条、压接端子、断路器、继电器、接触器、接插件等。表3、4针对常规配电装置各组成环节对电压降的影响逐一进行分析，以制定控制方法。

表3 组件及典型连接接触电阻Tab.3 Components and typical connector contact resistance

表4 常用断路器电压降指标Tab.4 Common breaker voltage drop parameters

4.1.2 导线线缆选型

导线线缆是飞机常规配电装置的重要组成单元，占产品内部导电器件比例较大，其选型的合理性对产品电压降影响显著。导线选型应按照导线额定负载电流、线路负载大小、75%,～90%,的降额设计等方面要求，在重量要求范围内尽量选择大规格导线。推荐使用铜芯导线，不推荐使用铝芯导线。

4.1.3 压接端子选型

压接端子是飞机常规配电装置中常用的连接器件，广泛用于导线间连接，导线与断路器、接触器、开关等元器件连接，导线与汇流条连接等。压接端子的选型应与连接导线适配，不应超规格使用，以确保压接可靠、有效。推荐选用铜压接端子，不推荐使用铝压接端子。

4.1.4 汇流条设计

汇流条是飞机常规配电装置的重要电连接器件，肩负着飞机电能汇集、分配的重要功能。汇流条的设计应在考虑线路负载、75%,～90%,降额设计等方面的要求下，在重量要求的范围内截面积最大，以减小汇流条内阻，降低对电压降的影响。推荐使用铜汇流条，不推荐使用铝汇流条。

4.2 提高电接触可靠性

4.2.1 电接触概述

在飞机常规配电装置中，电流从一个电连接器件到另一个电连接器件时，需经过两个器件的接触连接，这种连接称为电接触。按几何形式分，电接触主要有点接触、线接触、面接触；按工作方式可分为固定接触、接插件接触、可分合接触。电接触的可靠性、有效性直接关系到常规配电装置电能分配、传递功能的正常实现(见图3)。

图3 电接触几何形式Fig.3 Geometric types of electrical contact

4.2.2 电接触材料

飞机常规配电装置涉及到的电接触材料主要为铜及铜合金，导线、汇流条、端子、接线柱、元器件接触端子均应采用铜或铜合金，必要时应采用镀银处理，以减小接触电阻，降低电接触对电压降的影响。

4.2.3 固定接触

飞机常规配电装置中导线间的对接、汇流条间对接、导线与端子对接、导线与插针插孔对接、端子与汇流条对接、压接端子与元器件对接、汇流条与元器件对接等称为固定接触。此类电接触基本不拆卸，除非维修时根据需要进行拆卸。

其中，导线间对接、导线与端子对接、导线与插针插孔对接应在工艺文件中明确规定对接方式及方法，一般采用压接或焊接方式，并应通过拉拔力测试的方法检验对接的可靠性；汇流条间对接、端子与汇流条对接、压接端子与元器件对接、汇流条与元器件对接等应采用螺钉、垫圈、弹簧垫圈、螺母的固定方式进行紧固，并按照紧固件规格给出力矩要求，不推荐使用铆接方式固定，以防止产品耐受机械环境情况下铆接部位松动，导致接触电阻增大，引发产品故障(见图4)。

图4 典型固定接触示意图Fig.4 Schematic of typical stationary contact

4.2.4 接插件接触

接插件是飞机常规配电装置常用器件之一，可以便捷可靠地实现电气拆装。此类接触对电压降影响的控制需从器件选型方面考虑，接插件的选型应在满足技术要求的前提下，优先选用机型或企业优先目录内的产品，并应选择高等级产品。同时应控制接插件插拔次数，尽量减少装调、试验过程对接插件寿命的损耗。

4.2.5 可分合接触

飞机常规配电装置中的接触器、断路器、继电器、开关等器件内的接触触点属于可分合接触，其接触触点在产品正常工作期间会发生多次闭合与断开。此类接触对电压降影响的控制需从器件选型方面考虑，除满足相应技术要求之外，还应考虑器件本身的电压降指标，选择电压降小的器件(见图5)。

图5 典型可分合接触示意图Fig.5 Schematic of typical divisional contact

4.2.6 清洁控制

导电器件接触部位表面状况、装配过程中产生的多余物、大颗粒灰尘等，对电接触影响极大，往往是接触故障的罪魁祸首。首先，各种导电器件接触部位一般由铜及铜合金制成，并进行镀银处理，在空气中极易氧化形成氧化层，在电接触时接触电阻变大进而导致电压降变大。导电器件装配前贮存时需对其电接触部位进行防护以防止氧化。其次，导电器件装配过程中沾染的大颗粒灰尘也会对电接触的效果造成较大影响，故在导电器件装配前应使用酒精等进行良好清洗。另外，装配过程中使用大量的胶粘剂、焊锡、紧固件等辅料极易产生各种多余物，对电接触造成影响，在产品装配完成时应使用压缩气体或其他有效方式进行清理，避免多余物的存在。

4.2.7 控制方法小结

常规配电装置电压降性能受较多因素影响，对常用控制方法进行总结，如表5所示。

表5 电压降控制方法Tab.5 Voltage drop control methods

5 结 论

常规配电装置是飞机供配电系统的重要组成部分，应用十分广泛，电压降是其重要性能指标，其优劣程度对产品正常功能的实现、飞机电能使用效率、供配电系统品质、供配电系统安全性等方面都具有重大影响。本文对常规配电装置电压降要求及其控制方法进行了初步的研究，对飞机常规配电装置的研制具有一定的指导意义。

［1］ 李志华. 接触电阻引发的飞机重复性故障[J]. 航空工程与维修，1999(1)：32-33.

［2］ 王春江. 电线电缆手册[M]. 北京：机械工业出版社，2001.

［3］ GJB 181—1986. 飞机供电特性及对用电设备的要求[S].

［4］ GJB 181A—2003. 飞机供电特性[S].

［5］ GJB 181B—2012. 飞机供电特性[S].

［6］ MIL-STD-704F. Aircraft Electric Power Characteristics[S]. 2004-03-12.

［7］ ISO 1540—2006(E). Aerospace-Characteristics of aircraft electrical systems[S]. 3rd edition，2006-02-15.

Voltage Drop Requirement and Control Method for Aircraft Power Distribution Unit

ZHANG Jie，DU Hanjie
(AVIC Tianjin Aerospace Electrical and Mechanical Co.，Ltd.，Tianjin 300308，China)

Conventional power distribution unit is an important part of the power supply system of aircraft，which guarantees lots of vital functions of aircraft such as power collection，allocation，conservation，conversion and status monitoring.Voltage drop is a key performance indicator which directly determines the quality of aircraft power supply and whether power supply equipment works properly.In this paper，domestic and international standards of voltage drop of conventional power supply devices were comprehensively investigated，and the origin，influencing factors，control approaches of voltage drop were discussed.

aircraft；power distribution unit；contact resistance；voltage drop

V442

：A

：1006-8945(2016)09-0059-04

2016-09-02