新型保险丝盒

2020-12-26孙玮赵渊昉李凌

科技与创新 2020年24期

孙玮，赵渊昉，李凌

新型保险丝盒

孙玮，赵渊昉，李凌

（中国飞行试验研究院，陕西西安 710089）

试验机测试改装过程需要在原机系统采集各类数据信号到测试系统，以获取飞机的各类性能信息，达到某型飞机设计定型或适航取证的目的，为保证原机电路安全，需要在测试改装电路中使用保险丝。设计了一种小型化、通用化、模块化的新型保险丝盒，改变了以往旧保险丝盒安装工艺烦琐、体积大、质量大的缺点，提高了工作效率，优化了在飞机上安装所需空间和质量。

保险丝盒；测试改装；小型化；模块

在测试改装飞行试验中，通常需要在原机系统采集各类数据信号到测试系统，进行数据处理、分析，以获取飞机的各类性能信息，达到某型飞机设计定型或适航取证的目的。根据型号课题要求测试改装要对原机的电压进行抽引或者测试改装系统从原机引电，此时就需要在测试改装电路中使用保险丝对原机电路进行保护，以此来保障原机电源系统的安全。为了对保险丝进行集中的排放，就设计了保险丝盒。

以往的保险丝盒采用的是保险丝座安装法，盒体的体积庞大，安装复杂，在一些大型飞机的测试改装中，常常会用到50多路的抽引，时常在抽引点附近无法找到合适的位置来安装庞大的保险丝盒，而安装距离远就会导致所需线缆长度增加，进而会影响抽引信号质量，导致信号受到干扰。在小型飞机的测试改装中，由于飞机空间的限制，对加装设备的质量和安装所占空间的要求更为苛刻。因此，为了使试飞测试改装研究工作更顺利高效地开展，设计了新型TB/BS型保险丝盒。

1 传统保险丝盒

1.1 概述

传统的保险丝盒是由TB/BS型保险丝、保险丝座、盒体、电连接器组成。TB/BS型保险丝是一种一次性使用的电路保护电器。其结构简单，使用方便，在飞机上应用比较广泛。它的主要元件是金属熔丝。保险丝以串联方式接入被保护的电路中，当被保护电路出现长时间过载或短路故障时，熔丝发热到熔化温度而熔断，从而将电路切断。保险丝座为保险丝提供绝缘保护，保证电路安全运行的电器元件。保险丝盒的安装是先将保险丝座通过螺母和垫片固定安装到盒体上，再将保险丝装到其中。导线采用焊接方式连接到保险丝座的两端上，另一端压接针（孔）进入电连接器。

1.2 传统保险丝盒的不足

安装工艺烦琐。以往安装保险丝的方法是先将保险丝座通过螺母和垫片固定安装到盒体上，再将保险丝装到其中。但由于没有安装保险丝座的专用工具，在进行固定工作时都是用尖嘴钳进行紧固，不易操作且保险丝座容易损伤。

安全性低。保险丝座的固定盖只能靠手拧紧，而飞机在试飞时会产生震动，久而久之保险丝座的固定盖会存在松开的风险，埋下隐患。

盒体质量大、体积大。需要抽引数量多时的保险丝电气盒需要在飞机里占很大的空间，并且质量大，安装需要在原机结构上打孔安装，时常找不到合适的位置去安装。小型飞机空间有限，盒体体积太大时可能存在没有空间安装的问题，最后导致只能删减试验机测试所需要的参数，增加了测试改装和飞机设计定型的难度。

单一性。传统保险丝盒是仅针对当前电气改装飞机参数所需要保险丝数量进行设计制作的，不能通用到其他飞机上。如果在使用过程里出现故障，要将盒子从飞机上拆除掉拿回操作间进行更改后再重新安装回飞机上，更改周期长，会影响试验机试飞进度。

针对以上问题设计了新型TB/BS型保险丝盒。

2 新型保险丝盒

新型保险丝盒是由盒体、TB/BS型保险丝（28 V、115 V电压采用TB型保险丝，270 V电压采用BS型保险丝）和3个保险丝绝缘座模块、压盖、电连接器组成。一个绝缘座模块里可以放4个保险丝。

盒体的保护罩是由74 mm×54 mm×57 mm的钢板加工而成。绝缘座模块采用聚四氟乙烯材料制成，该材料具有高度的化学稳定性和卓越的耐化学腐蚀能力，如耐强酸、强碱、强氧化剂等，有突出的耐热耐寒及耐磨性，对温度的影响变化不大，温度范围广，长期使用温度范围为﹣200～+250 ℃，其在250 ℃的温度下不熔化，在﹣260 ℃的超低温中不发脆。同时具有优异的电绝缘性，并且不受环境与频率的影响，体积电阻可达1 018 Ω/cm，介质损耗小，击穿电压高，报纸厚的一层薄膜，便足以抵挡1 500 V的高电压。也具有不沾着、不吸水、阻燃、质量小、成本低的优点，同时此材料的机械性质较软，这样在震动过程中也会对保险丝起到一定的保护作用。

试验机测试改装中，配套测试板卡通道一般为8路，三相115 V交流电抽引时一般为9路，因此设计是以12路为一套组成一个模块化盒子，留有保险丝更换或者熔断的备份。如果使用过程中保险丝需要更换或者出现熔断现象，只需要在电连接器端将备份保险丝的针孔调到指定针孔号位置即可。

保险丝通过焊接方式与电缆连接，保险丝两侧位置进行焊接，如图1所示。绝缘座模块有2个凹槽，再将焊接好的保险丝放入绝缘座模块里，焊点刚好进入凹槽内，凹槽与焊点之间通过刚性连接，焊点可以很好地被固定，同时也有很好的绝缘效果。之后绝缘座模块上下以硅胶剂封堵，达到固定保险丝、导线和减震的目的，如图2所示。硅胶粘合剂有良好的粘附性，同时具有绝缘、防水、防潮以及密封等性能。电缆一端与保险丝连接，另一端进入电连接器。用压接工具施以压力，使压接筒产生塑性变形，把导线与插针连接在一起，按照固定顺序将插针送入电连接器内。盖上压盖，如图3所示。保险丝盒装备完成如图4所示。

图1 保险丝焊接示意图

图2 保险丝封装示意图

图3 装配图

图4 整体图

3 效果对比

新型保险丝盒本着小型化、通用化、模块化的理念来创新设计，适用于所有机型的直流28 V、交流115 V、直流 270 V抽引。现将新型保险丝盒与旧款保险丝盒进行对比，更直观地了解新型保险丝盒的优点。

3.1 小型化

新型保险丝盒相较于以往的盒体，具有质量小、体积小的特点。将旧款保险丝盒的质量与新型保险丝盒的质量进行比较，结果如表1所示。

表1 旧款保险丝盒与新型保险丝盒的质量比较结果（单位：g）

2个6个12个17个旧款保险丝盒2624038211 138 新型保险丝盒（12个）383

由表1可看出，相比较同数量旧款保险丝盒的质量，新型保险丝盒质量减少了60%之多，采用2个新型保险丝盒（含有24个保险丝）的质量要比旧款安装17个保险丝的保险丝盒的质量减少30%。

将旧款保险丝盒的体积与新型保险丝盒的体积进行比较，结果如图5所示。

图5 旧款保险丝盒与新型保险丝盒的体积比较

从图5中可看出，2个新型保险丝盒（含有24个保险丝）的体积比旧款安装17个保险丝的保险丝盒的体积还要小，一个新型保险丝盒的体积也要比旧款安装6个保险丝的保险丝盒的体积小。同时，保险丝盒体积的缩小很大程度上能优化盒子在飞机上的安装过程。

新型保险丝盒的体积和质量缩小了60%，解决了旧保险丝盒安装所需占原机空间大而找不到合适位置安装的问题。

3.2 通用化

适用于所有测试改装机型的直流28 V、交流115 V、直流270 V抽引。如果在进行试飞试验项目中，出现保险丝需要更换的情况，以往是需要将旧保险丝盒拆除拿回操作间进行更改后再重新安装回飞机上，更改周期长，影响试验机试飞进度。而现在新型保险丝盒是通用的，可以替换，只需用另一个新的新型保险丝盒替换安装，更换安装固定的4个螺钉即可，不影响试验机试飞进度，保证试飞任务顺利进行。通用化的新型保险丝盒使保障试飞时维护和更换保险丝盒更高效方便。