飛機加改裝系統電氣線纜的選配

摘 要：文章在簡要介紹飛機加改裝系統中常用電氣線纜的種類、用途、選用原則等問題的基礎上，結合作者自己的相關設計經驗，重點介紹了加改裝電氣線纜規格的選擇方法。

關鍵詞：飛機加改裝；電氣線纜；導線截面；載流量

引言

飛機加改裝是科研試飛的一個重要環節，涉及到在試驗飛機上加改裝機載測試設備、被試設備，以及從飛機系統引取電源和抽引信號等。改裝中加裝的電氣線路是否正確、電纜選型是否合理，不僅關系著測試數據的準確性，更直接關系著飛機系統的安全。電纜選型涉及電纜種類、電纜芯數、導體截面、導體載流量等方方面面，這個環節看上去似乎很簡單，但是如果考慮不周，電纜選擇不當，試驗過程中就會出現種種問題。比如電纜載流量不滿足運行要求，過載發熱，久而久之電纜絕緣受到損壞，進而引發接地、短路等故障，繼而引發電氣火災，影響飛行安全。

1 常用飛機加改裝電氣線纜的種類及用途

飛機加改裝使用的電纜種類很多，而且各自的特點也不相同，只有清楚了解它們的特性才能很好地進行選用。下面介紹幾種典型的電纜線：

（1）包有絕緣材料的單實芯線和多芯線。（2）扭絞線：兩根或多根絕緣導線擰在一起。扭絞是電線交叉的一種形式，不論是信號線還是電源線，僅與它的回線扭絞時才有作用。在飛機上常采用扭絞所具有的平衡結構來控制電纜敷設引起的電磁干擾信號的感性耦合。（3）屏蔽線：屏蔽線是使用金屬編織的網狀屏蔽層把一根或多根絕緣導線包裹起來的傳輸線。屏蔽層需要接地，外來的干擾信號可被該層導入大地，避免干擾信號進入內層導體干擾，同時降低傳輸信號的損耗。（4）同軸電纜：同軸電纜由一根絕緣的中央導線同一金屬編織的外導體構成。中心導線可以是單根實芯線或者是多股絞合線，單根實芯線較之絞合線的損耗要稍許小些，而多股絞合線適用于需反復彎曲的場合，強度較好。同軸電纜的外層導體通常由金屬編織網覆以PVC材料組成，為了防止泄漏及干擾，在金屬編織網與絕緣體之間，再無間隙地繞上一層金屬箔，即可具有更優異的性能。同軸電纜是非平衡電線，具有均勻的特性阻抗和較低的損耗，廣泛用于高頻信號的傳輸。（5）溫度補償電纜：是在一定溫度范圍內（包括常溫）具有與所匹配熱電偶熱電動勢相同標稱值的一對帶有絕緣層的導線，用于各種熱電偶與測量裝置之間的電氣連接，以提高測溫精度。溫度補償電纜的線徑越小、線越短，測量出的溫度值越精準。

當前改裝常用的導線除特殊電纜外，都是耐高溫鍍銀航空導線，其中除了單芯導線外，大量使用的是多芯屏蔽絞線，就是用兩根或兩根以上相同的導線進行絞扭，形成一根雙螺旋線或多螺旋線電纜。為了有屏蔽作用，再在外敷一層屏蔽，一般是由鍍錫或鍍銀銅絲編織而成。同時為了隔離屏蔽，實現單點或多點屏蔽接地，屏蔽上緊密地覆蓋一層絕緣層，并且提供了防水，加強機械保護，降低編織導體之間的接觸電阻，改善屏蔽效能。在使用時可根據導線的實際使用環境，和其所承載的信號特性進行選擇。

2 飛機加改裝電氣線纜的選用原則

飛機加改裝工作中所使用的電纜應符合產品標準規定，并滿足使用要求。電纜的選擇由使用的電磁環境和物理環境所決定，要根據電纜用途、使用條件、工作電壓、電流、阻抗特性和機械強度等因素合理地選用，一般遵循以下原則：

（1）從飛機上抽引信號的線路，都應盡可能選取同飛機相同型號的電纜，防止電纜類型的差異對飛機信號產生影響，如熱電偶信號、視頻信號等。（2）外部電源線路：該類電纜是電源與電氣負載之間的布線，包括單相或三相交流電源線和直流電源線。該電纜一般不屏蔽，和它自身的回線采取扭絞，以便降低磁場耦合。（3）通過交流、脈動直流、微弱信號或有噪聲（如攝像機的電動機等）的電纜都應選用屏蔽絞線，屏蔽應按技術規定進行連接和良好接地，其目的是防御外部電磁場的干擾和內部電磁場的輻射。（4）高頻電路和傳輸射頻脈沖以及在寬頻范圍內阻抗匹配很重要時，用同軸電纜，同軸電纜終端所接負載阻抗應等于該電纜特性阻抗。（5）所選導線應使用航空鍍銀銅芯導線，一般情況下不要使用航空鍍錫銅芯導線或鋁芯導線，特殊情況下若使用航空鍍錫銅芯導線，也不得將其用于設備電源線。（6）加改裝系統所選導線的外皮必須為桔黃色，用于與原機電纜區分。

3 飛機加改裝電氣線纜規格的選擇

確定電纜的使用規格（導體截面）時，應考慮載流量，電壓損失，機械強度等條件。

（1）按載流量選擇導線截面：導線的選取主要考慮所選導線在一定環境下的最大載流量，影響導線載流量的因素很多，歸類起來主要分為：導線本身品質因素、導線所處的周圍環境因素兩大方面，其中導線本身品質因素包括導線額定工作溫度、導線的材質、導線的線芯截面積等，導線所處的周圍環境因素則包括導線周圍的環境溫度、散熱狀況和導線所處的高度等，因此精確確定導線在某一環境下的最大載流量是一個較為復雜的過程。下面在參照美軍標MIL-W-5088J航空軍用導線系統的有關技術指標的基礎上，根據常用耐高溫鍍銀航空導線額定溫度范圍（-60℃～200℃）進行計算。

導線在一定環境下最大載流量的具體計算可按下列公式進行：

Im=Ic·α·β

式中：Im-為導線在實際使用環境中的最大載流量；

Ic-為在實際使用環境中可能出現的最高溫度下，單根導線在自由空氣中的額定載流量；

α-為在實際使用中導線線束或電纜的載流量隨導線根數的增加而減小的衰減系數；

β-為導線載流量隨導線實際使用最大高度增加而減小的衰減系數。

Ic、α、β均可從航空用產品手冊中查表得出。

在選擇合適的電源線時，若手中資料不全，則可根據經驗，耐高溫鍍銀航空導線在使用中，在大多數情況下，可按照導線的實際線芯截面積對應約8A/mm2的載流量來選擇導線型號。

（2）按電壓損失選擇導線截面：導線具有一定的阻抗，當負荷電流通過時，會產生一定的電壓損失。在通過載流量選擇導線截面后，我們只是選擇了實際使用條件下的導線規格（截面積）的下限，對大功率用電設備以及距電源或匯流條較遠的用電設備（通常為改裝中設計長度在10m以上），用于提供設備電源的導線，所選線型是否符合設備的使用要求，還需按照實際使用中導線上所產生的最大壓降是否符合相關國軍標的要求對所選型號的導線進行進一步校核。國軍標GJB1476A-2006《飛機試飛測試系統改裝通用要求》的相關標準規定：28.5V直流系統壓降不大于1.5V；115V交流系統壓降不大于3.5V；其它電源系統壓降不大于系統電壓的3%。實際使用中導線上所產生的最大壓降可按照下列公式計算：

Um=ρ·L·Im

式中：Um-為實際使用中導線上所產生的最大壓降；ρ-為所選擇導線的電阻率，可從表1《航空鍍銀銅芯導線電阻率表》中近似查出； L-為所選擇導線的設計使用長度，計算中注意包含電源回線的長度；Im-為在所選擇導線中可能流過的最大電流值。

對于表中未列出的航空鍍銀銅芯導線電阻率，可采用差值法近似計算得出。

若導線電阻（包括回線）所產生的壓降超出上述范圍，則應適當加大所選型號導線的截面積，以控制線路壓降。

（3）按滿足機械強度要求選擇導線的截面：導線截面按上述要求選擇后，應以最小允許導線截面校驗，以滿足機械強度的要求。目前改裝中所選用導線的截面一般不得小于0.3mm2，特殊情況下，如受到連接器或傳感器引線制作的限制，可選擇0.2mm2的導線。

參考文獻

[1]周裕厚.常見電氣故障處理[M].中國物資出版社，1999.

[2]王天順，劉叔倫.飛機電纜敷設[J].飛機設計，2003.

作者簡介：蘭莎莎（1982.2-），女，遼寧人，中國飛行試驗研究院試驗機設計改裝研究部，工程師，現從事試驗機改裝電氣設計工作。