關于飛機磁電機絕緣電阻值低問題的分析與研究

摘 要：在檢查飛機磁電機線路絕緣值時發現磁電機1號線、2號線對地絕緣阻值分別在0.2M至20M之間，不滿足500M的規定要求，有可能會導致發動機無法正常點火。經過分析研究及相關的試驗，對過程控制情況進行了檢查，確定了問題產生的原因，解決了磁電機絕緣電阻值低問題。

關鍵詞：活塞發動機；磁電機；絕緣阻值

引言

航空活塞式發動機是利用燃油與空氣混合，在密閉的容器（氣缸）內燃燒，膨脹做功的機械。活塞式發動機必須帶動螺旋槳，由螺旋槳產生推（拉）力。活塞式發動機主要由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機構、螺旋槳減速器、機匣等組成。除主要部件外，還須由若干輔助系統與之配合才能工作。主要有進氣系統（為了改善高空性能，在進氣系統內常裝有增壓器，其功用是增大進氣壓力）、燃油系統、點火系統（主要包括高電壓磁電機、輸電線、火花塞）、起動系統（一般為電動起動機）、散熱系統和潤滑系統等。磁電機絕緣電阻不滿足規定要求，可能會導致發動機無法正常點火。為解決了磁電機絕緣電阻值低問題，我們對磁電機線路的絕緣電阻值進行了相關研究。

1 問題分析

在檢查飛機磁電機線路絕緣值時發現磁電機1號線、2號線對地絕緣阻值分別在0.2M至20M之間，不滿足500M的規定要求，有可能會導致發動機無法正常點火。經過分析研究及相關的試驗，對過程控制情況進行了檢查，以確定問題產生的原因。經對飛機磁電機線路的檢測和試驗后，認為以下兩種原因會導致磁電機電纜的絕緣電阻值偏低：

（1）由于磁電機開關后蓋和開關接線柱之間間隙很小，擠壓了套在導線外部的橡膠保護套，使其在受壓情況下絕緣電阻值發生改變；或者橡膠保護套由于材料原因本身絕緣電阻就不滿足要求，從而引起同保護套相接觸的后蓋和接線柱間的絕緣電阻過小。

（2）磁電機開關后蓋因安裝過緊直接擠壓開關接線處的膠合板或者膠合板受潮，都會使其絕緣電阻發生變化；也有可能膠合板和其他連接材料本身的絕緣電阻就不滿足要求。（此要求是針對絕緣電阻應為∞而言的）

在隨后的檢查中，首先確認了飛機磁電機開關內的橡膠保護套絕緣電阻值達不到要求是造成磁電機開關絕緣電阻值偏低的主要原因。

2 試驗比對分析

經對磁電機開關進行對比試驗后發現，在擰緊磁電機開關后蓋的過程中測量絕緣電阻，電阻值未發生變化，一直為500M，此時磁電機開關內所用另一批次的橡膠保護套，更換同一批次的橡膠保護套，重復試驗步驟，電阻值從500M降至5M左右。經以上試驗，可確認該批所使用的橡膠保護套的絕緣性能較差。針對橡膠保護套絕緣性能的差異，對兩件絕緣性能不同的橡膠保護套進行了紅外光譜對比分析，分析結果表明零件是由同一種膠料生產。

磁電機開關內的橡膠保護套使用的膠料為4161混煉膠。從4161混煉膠組成成分分析，4161混煉膠是由氯丁生膠添加配合劑混煉而成，配合劑由噴霧石墨粉15%、補強石墨粉15%、輕鈣40%組成。由于4161氯丁膠具有極性，同時石墨屬于導電介質，膠料在混煉不均勻的情況下極易導致絕緣性能下降。而4161橡膠技術條件只對4161混煉膠物理機械性能和耐介質性能做出了要求，而對絕緣性能未作要求，因此存在4161膠料絕緣性能不佳而依然為合格材料出廠交付的情況。

設計圖紙資料顯示，在磁電機開關內增加橡膠保護套是為了起到絕緣的作用，防止磁電機開關接線片相碰，從而導致短路的情況發生。而設計員在選用橡膠保護套時未充分考慮到橡膠的電性能要求，為故障的發生留下了隱患。

為此，改用絕緣性能好的膠料生產出新生產的橡膠保護套后，經直接測量絕緣電阻值為∞，在飛機上進行試驗，更換新生產的橡膠保護套，對飛機磁電機線路進行了檢測，發現部分飛機磁電機線路的絕緣電阻仍達不到顧客使用維護規程中的∞要求（檢測的實際測量值為50MΩ以上）。將磁電機開關從機上取下，單獨測量磁電機開關，開關內部接線柱對開關外殼間的絕緣電阻和整線路的實際測量值基本相同（50MΩ以上）。而按照磁電機點火開關的絕緣電阻規范中規定在正常氣候條件下開關的絕緣電阻≥20MΩ即為合格。由于開關本身絕緣電阻值不一定能達到∞，所以裝有此型號開關的線路電阻值不可能達到∞，應略？燮開關的絕緣電阻值。

綜上所述，經過多次試驗，確定飛機磁電機電纜絕緣電阻值低問題產生原因為：

由于設計考慮不周，在選用膠料時，未對4161膠料絕緣性能進行充分分析，導致所使用的橡膠保護套絕緣性能較差，從而造成磁電機電纜絕緣阻值偏低。且因磁電機開關本身絕緣電阻值不一定能達到∞，所以裝有此型號開關的線路電阻值不可能達到∞。

3 解決措施

在標準手冊中，該橡膠保護套膠料可選用4161橡膠或6144橡膠。6144橡膠是用于空氣、臭氧和電場環境中的，具有優異的電學性能，但不適用于接觸汽油、芳香族燃油和低苯胺點石油基液體的環境。而磁電機開關安裝在儀表板上，一般不會接觸到油類物資，故基本上可以不考慮該保護套的耐油特性。

因此使用絕緣性能較好的6144橡膠材料取代原來的4161橡膠材料生產橡膠保護套，以保證橡膠保護套能達到必要的電性能要求。

針對磁電機電路絕緣電阻值應為∞的要求，經了解將絕緣電阻值定為∞的原因主要是為了保證飛機在進行維護后，磁電機的絕緣電阻值能基本恢復到維修前的同一數值，故認為測量磁電機線路的絕緣電阻值能反映磁電機本身積碳情況（積碳后磁電機絕緣電阻值會變小），并且因飛機座艙密封性能問題，容易受到潮氣影響，所以磁電機線路絕緣電阻值應該越大越好，最好能達到∞。但是由于在測量線路絕緣電阻時是需要斷開磁電機等成件，所以測量磁電機線路的絕緣電阻值不能反映磁電機本身積碳情況，為避免積碳過多只能通過定時清洗磁電機積碳來實現。而且考慮到各種原因，磁電機線路的絕緣電阻不可能達到∞，∞只是一個理想狀態。

4 結束語

通過此次問題的解決，使我們對橡膠材料特性及絕緣性能有了更深的認識，為后續設計飛機時提供了寶貴經驗。

參考文獻

[1]丁發軍，麥海波.活塞式發動機故障診斷技能培訓教程[M].西南交通大學出版社，2013.