电气线路互联系统（EWIS）线束保护设计研究

朱喜

【摘 要】电气线路互联系统（EWIS）设计时需要考虑对EWIS部件造成损害的因素，防止因任何EWIS系统故障造成飞机系统危险和灾难性情况发生。本文从适航条款要求出发，介绍了EWIS部件潜在危险源，并探讨了EWSI线束保护设计要求。

【关键词】EWIS；保护材料；EMI（电磁干扰）；HIRF；适航

0 前言

EWIS为Electrical Wiring Interconnection System的简写，中文译为“电气线路互联系统”，指安装在飞机任何区域的各种电线、端接器件、布线器件或其组合，用来在两个或多个端接点之间传输电能（包括数据和信号）[1]。随着美国联邦航空局（FAA）发布FAR25部第123号修正案，EWIS在整个民机设计体系中愈发得到重视，从原本属于各功能系统的一部分，到独立的一个分部，可见已被认同为一个相对独立的、重要的专业体系。

1 适航条款要求

运输类飞机适航标准第25.1707条 系统分离EWIS：

（b）每个EWIS的设计和安装必须使任何在飞机上可能发生的电气干扰，不会对飞机或其系统造成危险影响。

（c）承载大电流的电线和电缆（及其相关的EWIS部件），其设计和安装必须确保足够的物理分离和电气隔离，使得在故障情况下，对主要功能相关电路的损害最小。

（d）与独立飞机电源或几个电源组合连接相关的每个EWIS的设计和安装必须确保足够的物理分离和电气隔离，使得任何一个飞机电源EWIS的故障不会对任何其他独立电源产生负面影响[1]。

此外，EWIS的设计和安装必须与飞行或其他机械控制系统钢索和相关系统部件具有足够的物理分离，使得：

（1）防止摩擦、卡阻或其他干扰。

（2）EWSI部件的失效不会产生危险状况。

（I）每个EWIS的设计和安装必须使其与其他系统部件和飞机结构具有足够的物理分离，保护EWIS避免锐利的边角，将潜在的磨损、振动损坏和其他类型的机械损伤将至最低。

2 概述

对EWIS部件可能成损害的潜在危险源主要有：

1）电气干扰，比如EMI（电磁干扰），HIRF；

2）高温影响，比如引气管路区域；

3）飞机内部点火源，包括地面或飞行阶段；

4）可燃液体，比如燃油、液压油等；

5）非可燃液体，比如水、废水、湿气等；

6）有腐蚀性物质，比如电池液、除冰液、盐雾等；

7）易爆物质，比如氧气等；

8）机械损害，比如电缆与结构间磨损等。

依据飞机EWIS布线环境，针对上述危险源类别，对线束的保护一般包含下面几种：

1）将线束与其他部件进行物理隔离，确保有足够间距；

2）选用合适的器件，如屏蔽尾附件，EMI连接器，屏蔽电缆等；

3）合适的安装，如设置滴水环，可拆卸保护盖等；

4）机械保护， 如结构盖板，漏水孔等；

5）使用导线管；

6）保护材料，如屏蔽编织套筒，防火套筒，防水套筒等；

7）塑料套筒。

3 线束保护设计

3.1 电气干扰保护设计

最常见一种电气干扰就是电磁干扰（EMI）。

电磁干扰可以通过电缆之间或电缆和同轴电缆或其他飞机系统之间耦合引入到飞机系统和布线系统。

EMI保护设计所采用的措施有下列几种：

（1）线束屏蔽编织：是一种直接在线束外侧编织金属编织层。缺点是要去除这种编织层，只能讲破坏编织屏蔽层；

（2）带屏蔽层的导线管；

（3）开口或不开口的屏蔽套；

（4）具有EMI保护的走线槽。

常见的EMI材料如图1所示。

（a）屏蔽套

（b）带屏蔽层的导线管

3.2 高温保护设计

高温是电缆和其他EWIS元器件老化因素之一。如果选用的EWIS元器件不耐高温，将加速老化电缆和其他EWIS元器件，造成导线和元器件故障。

首先，选择耐高温的EWIS元器件；

其次，增加热器件（其温度高于环境温度，如电阻、引气管路等）与EWIS物理隔离间距；

如果隔离间距不足，需要增加结构隔板隔离。如图2所示。

3.3 防火保护设计

优先使用耐火特性的EWIS器件，比如具有耐火特性的导线，其次对线束使用防火保护套管进行保护。

防火保护套有两种，即防火套管和耐火套。

使用防火保护套时，保护套长度必须安装至火区外侧，保护套需要使用连个支撑件固定，且火区外侧保护套长度距最后一个固定点必须大于等于800mm。如图3所示。

3.4 可燃/非可燃液体保护设计

可燃/非可燃液体，湿气能产生EWIS部件故障，所以优先使用耐环境的导线、连接器等EWIS部件，其次使用保护套管对EWIS部件进行保护。

布线设计时，尽量将导线布置在任何流体管路的上方，同时线束绑扎间隔要合理，使得1个绑扎点失效时，断开的导线不会碰到管路。

对于可燃液体，尽量不要在燃油管路、液压管路下方布置EWIS器件（连接器、分离面板等）；否则，设置增加耐油套管、导线管、隔板或者防漏隔层保护EWIS器件。

对于非可燃液体、湿气，在线束端接处线束路径上设置滴水环，连接器尾附件端使用模缩套管进行密封保护，连接器插头插座使用密封件密封。

3.5 腐蚀/易爆物质保护设计

对EWIS器件有腐蚀影响的有，燃油、液压油、润滑油、溶剂、除冰液、冷却电介液等。

在布线设计时，导线应尽量布置在所有管路及含有腐蚀液体设备的上方且满足物理隔离间距要求，或者在还有腐蚀液体的管路、设备和EWIS器件之间增加结构隔板隔离。

对于易爆物质（氧气），在该区域内的EWIS部件不能成为点火源，即导线与氧气管路间隔离间距需要满足物理隔离间距要求，其次线束外侧增加机械保护套防止导线磨损或电弧产生点火源。

3.6 机械保护设计

机械保护主要是预防EWIS组件因磨损、接触、应力等因素造成EWIS器件故障导致飞机危险情况发生。

通常情况下，依据飞机区域布线环境，有以下几种设计方案：

（1）增加额外物理屏障/屏蔽措施；

（2）借用现有的结构件作为保护；

（3）在移动件和运动件附近不布置电缆等EWIS组件；

（4）使用走线管；

（5）对转动轴部件增加保护支撑环；

（6）垫圈，防磨边，波纹管；

在线束与结构边缘间距不满足隔离间距要求的地方，可以增加防磨边、垫圈或者波纹管防止导线磨损。

（7）保护套管。

当EWIS组件与结构、设备等部件间间距不满足要求时，需要使用保护套管防止接触部位（包括连续和不连续）磨损；同样在飞机维修时，线束与线束，线束与设备，线束与其他EWIS器件间可能发生摩擦的区域也因增加保护套管；不可达且不易检查的封闭区域内导线也应增加保护套管。

3.7 其他保护设计

飞机冗余系统功能的EWIS组件需要分开设计，并满足冗余物理隔离间距要求，确保飞机能安装飞行和降落。

所有EWIS组件必须阻燃并且不会产生有害气体，同时能隔离烟雾并阻止进入驾驶舱和客舱区域。

4 结论

本文依据飞机适航规章条款要求，介绍了对EWIS部件可能造成损害的潜在危险源，并依据飞机EWIS布线环境，详细探讨了针对不同危险源的线束保护设计。

【参考文献】

[1]CCAR-25[R4]， 运输类飞机适航标准.

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

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

[责任编辑：张涛]