试验机电气改装中常见的电缆质量问题分析与防范措施

白欣鹏　张琦　薛斌

摘  要：试验机电气改装中，加装的电缆出现质量问题，会引起电缆线路出现故障，从而影响整个电气改装系统的安全运行，甚至有可能威胁原机电路系统，而且故障的测量、查找、排除、解决等都需要耗费大量的时间和精力，尽可能地减少和杜绝电缆质量问题是电气改装施工和系统运行的最终目标。该文从实际工作出发，简单地论述了试验机电气改装中电缆出现质量问题的原因，并进行分析，且在此基础上提出电缆线路故障的防范措施。

关键词：电气改装  电缆质量问题   原因分析  防范措施

中图分类号：TD611          文献标识码：A            文章编号：1672-3791（2021）02（a）-0029-03

Analysis and Preventive Measures of Cable Quality Problems in Electrical Modification of Testing Machine

BAI Xinpeng  Zhang Qi  Xue Bin

（Chinese Flight Test Establishment，Modification Department，Xi 'an， Shaanxi Province，710089 China）

Abstract：Electrical machine modification， equipped with cable appear quality problem， will cause cable line failure， which affects the safety of the electric modification system running， may even threaten the original mechanical and electrical system， and the fault measurement， search， exclusion， solution requires a lot of time and effort， as far as possible to reduce and eliminate the cable quality problem is the ultimate goal of modified electrical construction and system running. Based on the actual work， this paper simply discusses the reason of cable quality problem in electrical modification of testing machine， analyzes it， and puts forward the preventive measures of cable line fault on this basis.

Key Words：Electric modification; Cable quality problem; Cause analysis; Measures to prevent

在试验机电气改装工作中，经常会由于电缆的自身重量、连接方式、敷设路径和位置、施工条件以及飞机振动、飞行时间和外界环境等诸多因素，不同程度地影响到改裝电缆的质量，从而影响到电气系统的正常运行。因此，针对试验机电气改装电缆发生的质量问题，并对其引起的故障诊断方式进行分析，得出相应的研究结论和防范措施刻不容缓。

1  试验机电气改装中常见的电缆线路故障种类和原因分析

1.1 试验机电气改装中常见的电缆线路故障种类

在试验机试飞的过程中，整个电气改装系统的电缆线路在运行时，由于过载或受外力的破坏，会使电缆的绝缘层、屏蔽层，甚至线芯遭到不同程度的损伤，从而引起电缆线路故障，严重的会造成飞行安全事故。比较常见的电缆线路故障有以下几种。

1.1.1 断开故障

试验机电气改装电缆的某一线芯或多个线芯完全断开或不完全断开。电缆在试验机上受到机械结构的损伤、外作用力的影响等发生过短路，都有可能造成线芯断开的情况。

1.1.2 接地短路故障

试验机电气改装电缆的某一线芯或多个线芯对地击穿时，会产生低阻接地和高阻接地的现象。主要是由于电缆的腐蚀、铅皮的裂纹、绝缘干枯、接头工艺和材料等原因引起的[1]。

1.1.3 绝缘层故障

试验机电气改装电缆的绝缘层故障指的是电缆在长期电、热的作用下，自身的物理特性也会发生一些改变，从而会导致介质损耗的增大、绝缘强度的增大而引起的绝缘层老化问题。

1.1.4 复合故障

同时具有上述断开、接地短路、绝缘层故障中的两种以上性质的故障称为混合性故障。

1.2 试验机电气改装中电缆线路故障的原因分析

1.2.1 机械损伤引起的振动造成电缆绝缘层的损坏

如果在发动机、燃油泵、襟翼驱动马达、起落架机械结构、有强气流区域的设备和传动机构出现机械损伤，就会在这些区域造成不规则运动，这些振动会造成电缆绝缘层的损伤[2]。

1.2.2 外界环境造成电缆绝缘层的损坏

在电缆保管、运输、敷设和运行的过程中都可能遭受外力损伤。电缆安装在飞机的各个位置，导线束周围恶劣的环境会直接破坏导线束的绝缘层，如热源区域、冷源区域、潮湿区域、液压油箱及其液压油管路区域、燃油油箱及其燃油管路区域和其他污染区域。

1.2.3 不正确的安装造成电缆绝缘层的损坏

施工人员在敷设安装电缆时，选择的尼龙卡带、铁皮卡带等型号不正确、电缆捆扎得过紧或过松、在高振动区域和高温区域使用塑料扎带捆扎导线束、增压区域导线束在交叉时使用塑料扎带而没有增加防护措施和导线分线不正确等，不正确的安装都会造成导线和电缆绝缘层的损坏[3]。

1.2.4 高振动区域造成导线绝缘层的损坏

高振动也会造成导线和电缆绝缘层的损坏。航空器的高振动区域是指振动级别2和振动级别3的区域。

1.2.5 超电压和超负荷运行

电缆的电压选择不正确、在操作中突然发生高压入侵或长期过载，都可能会造成电缆绝缘强度的破坏，导致电缆击穿。

2  试验机电气改装中电缆线路故障的防范措施

2.1 正确选择电缆

试验机电气改装中电缆的性能与其自身的材料、构造等因素密切相关。电缆的性能直接关系到飞机自身的安全性能，所以它的选择尤为重要。合格的试验机电气改装电缆应具备良好的电气性能、耐高温、耐电弧、阻燃、耐化学腐蚀、寿命长、重量轻等特点。在选择时需考虑电缆的安装使用环境、导线的绝缘层材料、导线的机械强度、不同绝缘材料导线的混合、导线的载流量、导体的材料、线规的大小、温度的等级和导线屏蔽层的接地等因素。在选择好电缆种类后，还需要对电缆的压降值进行核校，以确保压降不会超出用电设备允许的压降范围。

2.1.1 按载流量选择電缆

电气改装电缆的选择是考虑电缆在一定环境温度下的最大承载能力的重要选择。影响承载能力的因素主要分为两个方面：电缆本身的质量因素、电缆周围的环境因素等。其中，电缆本身的质量的因素包括：电缆的额定工作温度，主要材料的电缆、电缆的横截面积核心等;电缆周围的环境因素包括：电缆周围的环境温度，散热和电缆的位置在测试机等。因此，准确确定在试验机各种飞行试验环境下电缆的最大载荷载荷是一个复杂的过程。

参照美国军用标准MIL-W-5088J航空军用电缆系统的技术指标，我们是根据常用耐高温镀银航空电缆的额定温度范围（-60 ℃～200 ℃）进行计算。具体计算试验机各种飞行试验环境下电缆的最大承载电流可按以下公式进行：

IM=IC·α·β                                                     （1）

式中，IM为电缆在实际使用环境中的最大承载   电流;

IC为在实际使用环境中，在尽可能高的温度下，在自由空气中单个电缆的额定承载能力;

α为在实际使用中，随着电缆根数的增加，电缆束或电缆承载能力的衰减系数减小;

β为电缆承载能力的衰减系数，随电缆实际最大高度的增加而减小。

IC、α、β这3个参数均可从航空产品手册表格中 获取。

2.1.2 按电压损失选择电缆

试验机电气改装的航空电缆具有一定的阻抗，当负载电流通过时，可能产生一定的电压损耗。电缆通过承载能力选择，我们只选择下限的电缆截面积、实际使用的大功率电器设备、电源或汇流条进一步的用电设备，如电缆的长度在十多米，用于提供设备供电电缆，所选线路是否符合设备的使用要求，需要根据实际使用对电气改装电缆产生的最大压降是按照相关要求对选定的国标电缆进行进一步检查。

GJB1476A-2006《飞机试验飞行试验系统改装通用要求》的相关标准规定：28.5 V直流系统压降不大于1.5 V;115V交流系统压降不大于3.5 V;其他供电系统压降不大于系统电压的3%[4]。

2.1.3 按满足机械强度要求选择电缆

电气改装电缆的截面按上述要求选定后，应按最小允许电缆截面进行校核，以满足机械强度要求。目前试验机电气改装选用的电缆截面一般不小于0.3mm2。在特殊情况下，如连接器或传感器引线产生的限制，可以选择0.24mm2的电缆[5]。

2.2 严格把控施工质量

为了减少电缆的故障，必须解决电缆本身的质量问题。首先，要从基础管理工作入手，减少试验机电气改装施工全过程中对电缆的人为机械损伤。具体的防范措施从以下3个方面进行说明。

2.2.1 地面电缆制作过程

（1）地面下线、放线、收线和制作电缆的过程中，要确保接触面的干净整洁，如果达不到要求，最好铺一层塑料纸保证电缆不受损伤。

（2）剥离绝缘外护套时，刀片不能损伤到屏蔽层，剪屏蔽层时，剪刀不能损伤线芯，剥离线头线芯绝缘层时，剥线钳不能损伤到线芯，线芯和屏蔽层表面应彻底清洁，防止杂质颗粒遗留在上面。

（3）焊接屏蔽地线用烙铁时，防止底线断裂。

（4）加热热缩管等收缩性材料，应适当控制温度和距离，并要缓慢均匀收缩，不得直接接触绝缘层，避免直接损伤绝缘。

（5）安装环境应无灰尘，温度在0℃以上，湿度在70%以下。

（6）电缆端部制造工艺的进一步改进，保证了电缆端部及中端部的质量。此外，我们还可以提高施工工人的技术素质，要求他们要非常细心，严格参照技术规程，保证电缆端头、中间头的生产质量。

2.2.2 机上电缆安装与敷设过程

（1）电缆应按束、分类进行敷设，不得将两束或多束电缆绑扎到一起进行敷设。为使布线所引起的电磁耦合减小到最低程度，还应将电缆进行隔离。

（2）电缆敷设时不得为了满足长度要求而强拉    电缆。

（3）敷设电缆时，不得急弯。应确保转弯半径符合荷载调节弯曲半径的要求，使电缆能自然弯曲，从而降低电缆发生机械损伤的概率。

（4）线束应保持平直，弯曲线束时，内部的导线不应回缩。

（5）当线束进入导管或飞机结构时，不能强拉线束，以防棱角或锐边擦伤电缆。线束与结构锐边的实际间隔应保持10mm以上，间隔不能保持在上述间隔时，应在结构锐边上包覆防磨边或镶圈。

（6）连接到需常拆卸设备（如蓄电池）上的线束应单独绑扎成束，并留有活动余量，以防由于设备的拆卸、更换而引起线束的弯曲、拉动、磨擦或其他影响造成电缆损坏。

2.2.3 特殊区域电缆的安装与敷设

特殊区域电缆的安装与敷设应根据该区域的特点采取相应的防护措施，具体内容如下。

（1）驾驶舱内电缆的安装与敷设应符合以下技术要求。

①应尽量沿着两侧壁板进行敷设。

②电缆敷设后不能遮擋驾驶员的视线、不能影响驾驶员的操作。

③仪表板附件改装电缆的安装与敷设后，应不影响原机仪表设备的维修和拆卸。

④在内饰板表面、脚蹬地板附近等无法进行固定的地方，应使用铝箔胶带粘贴，粘贴前应先将粘贴表面擦拭干净，粘贴后铝箔胶带不应出现气泡、不应开裂。

（2）测试设备附近电缆的余量不能过多，以防影响测试设备的拆卸。

（3）升降舵、方向舵、襟缝翼、旋翼等有操纵钢索等运动部件的区域电缆的安装与敷设。

当所有改装电缆敷设到位，且导通完成后，在通电前要将所有敷设的电缆进行绑扎、固定，绑扎结扣应配置在导线束下方，绑扎不要过紧。

2.3 加强后期管理维护

加强后期管理和维护，制定和完善相应的规章制度，首先应对试验机进行电缆维护、检测、防火报警等相关制度，并逐步完善。其次要定期进行检查，包括定期对电缆中间接头进行温度测量，并按规定进行相关的预防实验。最后电缆防火设计应按照相关部门的规定，并严格参考设计，实现制定各种电缆防火措施[6]。

3  结语

在试验机上，电气改装电缆就像人的血管和神经网络。它们不仅可以为各种系统供电，还可以起到信息传递的作用，其重要性不言而喻。电缆的性能关系到飞机的安全性、可靠性和经济性。电缆的失效是不可避免的，但我们可以进行相应的对策，使电缆的故障率降低到最小。发生故障后，利用现有的设备和条件，利用正确的测量和判断，迅速、准确地确定故障点，尽快排除故障，保证正常用电。这样，电缆检测工作就容易多了，节省了人力、财力和物力，同时也保证了飞机的正常用电。

参考文献

[1] 刘长萍.某型飞机机上电缆故障综述[J].技术应用，2019（2）：85.

[2] 胡志强.电力电缆的敷设方式的选择与比较[J].科技创业，2019（12）：136-137.

[3] 李锴.浅谈航空电缆故障及预防措施[J].中国西部科技，2019（2）：12.

[4] 张艳明.浅议电力电缆的故障诊断[J].电气世界，2017（7）：26-27.

[5] 兰莎莎.飞机加改装系统电气线缆的选配[J].科技创新与应用，2019（22）：42.

[6] 魏培坤.民用飞机电缆的选择方法[J].技术与市场技术研发，2018（22）：6.

[7] 毕国轩.电力电缆故障原因分析及探测方法探讨[J].山西电力，2017（2）：7.

①作者简介：白欣鹏（1992—），男，本科，助理工程师，研究方向为试验机电气改装。

张琦（1991—），男，本科，工程师，研究方向为试验机电气改装。

薛斌（1989—），男，本科，高级工，研究方向为试验机电气改装。