淺析飛機大修中的接觸電阻危害及解決措施

王作天

摘要：飛機線路中的電連接器連接、接線端子連接、死接頭連接等等連接形式都存在接觸問題，在連接處都會產生接觸電阻，接觸電阻是衡量線路連接可靠性的一項重要技術指標，也是飛機大修的重點對象，當接觸電阻超過規定阻值時，將會導致接觸處局部過熱甚至燒壞線路。在進行線路維修、飛機裝配和線路排故時應對接觸電阻給予足夠的重視。

關鍵詞：飛機大修 接觸電阻 可靠性 線路

中圖分類號：V267 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）07（c）-0010-04

Analysis on Hazards of Contact Resistance and Solution in Aircraft Maintenance

WANG Zuotian

（ Shanghai HaiYing Mechanical Factory， Shanghai， 200436 China ）

Abstract： There are contact problems in connection forms， such as electrical contact connection， terminal connection and splice connection in aircraft wire harness. Contact resistance is generated at the connection. Contact resistance is an important technical parameter to measure the reliability of wire connection and it is also the focus of aircraft maintenance. When the contact resistance overruns the specified value， it can cause local heating at the contact and even burn the wire. Sufficient attention should be paid to contact resistance during wire maintenance，aircraft final assembly and wire fault.

Key Words： Aircraft maintenance; Contact resistance; Reliability; Wire

飛機線路如同人的神經，遍布飛機全機，將各機載部附件連接在一起，使其得以正常工作[1]。然而在線路連接中，就出現了諸如電連接器、接線端子、死接頭等連接形式，就存在電接觸問題，當兩金屬導體接觸時必定會產生接觸電阻，而且對阻值有嚴格要求。接觸電阻測量是飛機大修時線路修理工作中一項重要工作，飛機大修時規定機上的重要機載設備負線與機殼之間應嚴格控制接觸電阻，規定負線接地點安裝時要打磨出金屬光澤，在6h之內完成安裝，測量其接觸電阻，不允許超過規定的數值，否則應重新打磨或安裝。如果打磨或安裝不到位，就會導致接觸電阻變大，既可能出現線路不通，導致飛機機載設備工作異常，又可能引起跳火，燒壞線路。本文將從接觸電阻成因、影響因素、接觸電阻危害、幾種減小接觸電阻常用方法等方面展開敘述，讓飛機線路修理人員能認識到接觸電阻的重要性，能解決線路修理中常見的接觸電阻超標故障。

1 接觸電阻成因

在電路中，電流流過兩個導體連接處時，在接觸處會出現局部高溫，產生這種現象的原因就是在接觸處存在一個附加電阻，這個電阻就是接觸電阻。

接下來對接觸電阻的成因展開分析。為了取得較低的接觸電阻，平時在飛機線路維修時，一般會將兩個導體的接觸表面打磨得肉眼看上去十分光滑，但實際上這個接觸面并不是完全光滑的，如果將光滑的接觸面放在放大鏡下觀察，它們其實都是粗糙不平的。按照電接觸學理論可知，當兩個接觸面互相接觸時，只會有少數的點發生了真正的接觸（如圖1所示），經過接觸面的電流只能從這些相接觸的凸點通過，就造成了導體實際接觸面積的減小，就會使電流流過接觸面時發生嚴重的收縮現象，即產生了收縮電阻，這就是接觸電阻的成因之一;再者由于接觸面受到空氣中灰塵、油、水汽等影響，在接觸面會形成一層薄膜，還有由于化學腐蝕，在接觸面還會形成一層氧化膜或腐蝕層，就形成了表面膜電阻[2]，這就是接觸電阻的成因之二。綜上所述，接觸電阻的成因就是在接觸處存在收縮電阻和表面膜電阻[3]。

2 接觸電阻影響因素

飛機上從電源到用電設備在各類開關、斷路器、連接器、接線端子、死接頭、繼電器、接觸器等的連接處都有接觸電阻。在飛機線路修理工作中，接觸電阻又是衡量線路連接可靠性的重要技術指標，所以希望上述接觸點接觸電阻既小又穩定，以保障飛機線路工作的可靠性。基于接觸電阻的成因及電接觸學理論可知，影響接觸處接觸電阻的因素主要有接觸壓力、溫度、化學腐蝕、接觸面的光潔程度、接觸形式以及接觸件材料等[4-6]，其中接觸形式和接觸件材料由制造廠家決定，在飛機線路修理過程中無法改變，故本文不做詳述，僅對線路修理時相關的幾個因素展開分析。

2.1 接觸壓力

經過工程計算和試驗表明，接觸壓力對接觸電阻有重要的影響，當接觸壓力增加時，接觸件材料受壓后，會發生彈性形變，繼續增大壓力就會發生塑性形變，這時接觸面積增加，接觸點增多，會使收縮電阻減小;同時接觸壓力的增加也會壓碎接觸表面的薄膜，使表面膜電阻下降，進而使接觸電阻減小[7]。在飛機維修過程中的常規裝配，即憑操作者經驗和目測完成，據不完全統計，常規安裝后的接觸電阻平均值約為28mΩ，但如果是力矩安裝，即采用力矩扳手設定力矩值進行裝配，接觸電阻的平均值則約為4.98mΩ[2]，故此對于飛機的重要部附件裝配應注意施加足夠的力矩，確保接觸件得到足夠的接觸壓力，從而保證得到良好的接觸電阻。

2.2 溫度

由于接觸電阻的存在，電流流過觸點時，根據Q=I2Rt 公式，觸點會發熱進而使溫度升高，又從公式可知，通過相同的電流越大，溫度也就越高，觸點溫度的升高，反過來又會使接觸電阻增大，原因是當溫度升高后，會使觸點表面的氧化過程加速，并產生大量的氧化物覆蓋在觸點表面，形成一層薄膜，即形成了表面膜電阻，也就是接觸電阻增大了。所以在飛機維修過程中應注意施加到機載產品接觸觸點的電流絕不能超過額定電流，以確保接觸觸點不因過熱產生額外的接觸電阻，影響機載產品的使用壽命。

2.3 化學腐蝕

機載產品接觸觸點一般都是金屬導體，而金屬導體極易與空氣中的某些氣體發生化學反應，在金屬表面生成相應的化合物薄膜，其中特別是氧化物膜，最易讓接觸電阻增大。同時在飛機上還存在著鋼鋁接觸、鋁銅接觸等不同類金屬相接觸的情況，也就會造成電位腐蝕發生的可能，也易讓接觸電阻增大。所以在飛機維修過程中經常通過增大接觸壓力，壓碎氧化膜或打磨后加鍍層的方式來減小化學腐蝕的影響，電位腐蝕可以考慮增加過渡金屬或使用規定的防腐膏將接觸處密封處理。

2.4 接觸面的光潔程度

機載產品多為非密封件，接觸面與空氣相接觸，難免有塵土、纖維、油污等雜物或者金屬氧化物聚集，當這些物質聚集過多時，就會形成積碳，不僅接觸面的導電性變差，而且實際接觸面積也會跟著變小，也就造成接觸電阻增大。同樣，接觸面會吸附水分或受潮濕空氣影響，會產生腐蝕，接觸面腐蝕后，接觸電阻也要變大。再者，接觸面的光潔度，也是接觸電阻的一個重要影響因素，兩個較粗糙的平面接觸在一起時，接觸點數目相對較少，則接觸電阻就大;反之，接觸面光滑，接觸點就多，接觸電阻就會小。所以在飛機維修過程中經常采用打磨、銼修等修理方式保持接觸面的光潔程度顯得十分必要。

3 接觸電阻的危害

3.1 飛機維修過程中接觸電阻過大類型

經過梳理，飛機維修過程中常見的接觸電阻過大類型主要有開關、按鈕類觸點接觸電阻過大;繼電器、接觸器觸點接觸電阻過大[8];電連接器接觸偶接觸電阻過大[5];接線端子（死接頭）搭接處接觸電阻過大;負極線、搭鐵線接地點接觸電阻過大等五大類型。

3.2 接觸電阻過大的危害

飛機維修過程中，出現接觸電阻過大，會產生很大的危害性。對于繼電器、接觸器、開關按鈕類接觸處觸點，接觸電阻過大，會使線路不通，造成機載設備不能正常工作[8];對于連接器接觸偶、接線端子搭接處、死接頭壓接處，接觸電阻過大，會引起局部過熱，使其根部導線絕緣皮發黑，嚴重時甚至會燒壞線路;對于負極線接地點，接觸電阻過大，會出現不等電位情況，造成與飛機電網的電位差，影響機載設備的正常工作;對于搭鐵線接地點，接觸電阻過大，會造成接地不徹底，使得機載設備易受電磁干擾。

3.3 接觸電阻過大對飛機電路影響案例分析

在3.2中敘述了接觸電阻過大對飛機的各種危害，那么這些危害到底會對飛機影響到什么程度，以某型飛機的起動發電機的起動電路出現接觸電阻過大情況為例（電路圖如圖2所示），來詳細論述接觸電阻的危害程度。

根據飛機起動發電機技術資料可知，圖2電路中各繞組的電阻分別是WQ=0.00252～0.0028Ω、W F=0.00736～0.00814Ω、W 串=0.002698～0.002982Ω，均衡電阻的阻值是W 均=0.00201～0.00227Ω，故經過電路計算，串聯后的總電阻值是R 總=0.0146～0.0162Ω。

在該型飛機安裝技術條件中，規定均衡電阻的接觸電阻不大于100μΩ，即百萬分之一歐以下與起動發電機起動電路的總電阻R 總比較，可以忽略不計，所以取R 總=0.0154Ω，均衡電阻的接地電阻是起動電路電阻的1/15400。本文所設計的接觸電阻過大就是出現在均衡電阻負端與飛機機殼安裝處。

3.3.1 接觸壓降過大分析

首先假設飛機用24V電壓的電源起動，在接觸電阻和起動電阻構成的電路中，根據歐姆定律計算可知，在起動電路上產生23.999V的壓降，而只有0.001V電壓降落在均衡電阻的接地點上，電路工作不受影響。

但是如果安裝或使用維護不當，在均衡電阻接地點處產生了接觸電阻，再假設這個接觸電阻只有1Ω，則這個接觸電阻與起動電路的總電阻之比將是1000∶15（前面已取R 總=0.0154Ω，近似為15mΩ），利用電阻分壓電路原理可知，接觸電阻和起動電路總電阻的電壓降之比為23.6∶0.4，也就是說24V 電源電壓中的23.6V電壓加在了這個接觸電阻上，而加到起動電路的電壓只有0.4V，0.4V肯定無法使起動電路正常工作，分析到此就可以看出哪怕只有1Ω的接觸電阻，都會對線路產生如此大的影響，其重要性可想而知。

3.3.2 接觸處過熱分析

接著3.3.1項假設，接觸電阻為1Ω，產生的電壓降為23.6∶0.4，那么23.6V電壓加在接觸電阻上1秒鐘可以產生多大的熱量呢？飛機起動電流一般都在上千安培，此處取1300A，根據公式W = P×t=U×I×t=23.6×1300×1=306800J，計算得出該接觸電阻處1s可以產生306800J熱量，此熱能一部分隨著金屬的溫升向空氣中散發，另一部分則儲存在金屬體內，使金屬產生溫升。均衡電阻接線柱與飛機機體相連，估算發熱部分質量取500g，銅的比熱為390J/kg·℃，根據公式Q=C×m×△t，故此可以計算出該處溫升△t = 306800÷（0.5×390）=1573.3℃，1Ω的接觸電阻在起動電路中1s就可以產生1000 多度的溫升，后果就是接觸電阻的接線柱被燒融。通過上述假設計算，在飛機大修工作中遇到的電連接器接觸偶發黑或燒毀、大電流導線接線端子根部發黑等現象其實都是接觸電阻過大造成的。

4 飛機大修過程中幾種常見接觸電阻的解決措施

在飛機大修過程中，常會遇到以下幾種接觸電阻過大的情況，本文總結提煉了針對這幾種接觸電阻的常規的解決措施。

4.1 電連接器接觸偶接觸電阻的解決措施

電連接器在飛機使用維護過程中可能會經常進行插拔，極易出現插針磨損變細、插孔擴大，以及因接觸偶表面氧化造成的接觸電阻變大情況[9]。在日常維修過程中，應增加連接器接觸偶的插拔力檢查，對于插拔力小的應及時更換，此外，應加強對接觸偶的清潔，同時，為保證接觸的可靠性，連接器大修后接觸偶還可以噴涂DJB-823保護劑，用以減小接觸電阻。

4.2 飛機鋁導線接觸電阻的解決措施

在某些飛機上為了減重，使用了鋁導線，由于鋁線與銅質端子存在電化學腐蝕，會出現接觸電阻變大，局部發熱現象，如果維修時檢修不到位，極易發生線路燒毀情況。因此，在飛機線路維修過程中規定，對于鋁導線壓接銅端子后可以使用防腐膏，且應快速完成包扎保護，以弱化電化學腐蝕的影響。

4.3 扳動開關/按鈕觸點接觸電阻的解決措施

飛機上扳動開關或按鈕其觸點因拉弧和外部環境腐蝕，極易產生氧化膜，造成接觸電阻過大，在飛機大修時，如果未達到更換標準，可以采用“干磨”的方式[4]，即空載不上電情況下，多次扳動開關或按下按鈕，使觸點相對滑動，磨碎表面氧化膜，就達到了減小觸點接觸電阻的目的。

4.4 接線端子接觸電阻的解決措施

飛機上接線端子因灰塵及外部環境腐蝕等因素，也會產生接觸電阻過大的情況，大修中如果無法剪斷更換端子，則可以用銅絲刷刷凈端子表面，然后用“搪錫”的方式來解決端子表面氧化腐蝕的問題。

5 結語

飛機維修工作中的接觸電阻不可避免，實際工作遇到的系統工作性能下降、時好時壞、指示誤差等故障，多數都是由接觸電阻引發，裝配不當、接線端子松動、插頭松動、插釘彎曲、插釘變形或損壞、導線斷芯以及長時間頻繁通斷觸點等這些易造成接觸電阻增大的關鍵點，都是相關人員在線路維修、飛機裝配以及在排除線路故障時應重點關注的。

參考文獻

[1] 孫蘋. 線束接觸電阻測試系統研制[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2017.

[2] 胥冬琴.航天電子產品接觸電阻影響因素研究和應用[J].電子設計工程，2019（15）：153-156.

[3] 郭鳳儀，陳忠華. 電接觸理論及其應用技術[M]. 北京： 中國電力出版社， 2008.

[4] 程道良，吳進. 航空電轉換器的損傷原因分析及修理[J].軍民兩用技術與產品，2020（8）：58-61.

[5] 王科早，趙忠強.電纜終端連接器與接線銅排接觸電阻分析[J].江蘇通信，2021，37（2）：116-122.

[6] 潘國剛，胡瑋芳.引線孔接觸電阻不穩定對基準電壓源的影響及改善[J].電子質量，2021（9）：18-21.

[7] 王大語，王智勇，雒賢華，等.滑動電接觸表面粗糙度與接觸電阻特性[J].遼寧工程技術大學學報：自然科學版，2021，40（1）：72-77.

[8] 范士海，譚士海.電磁繼電器導通失效模式與機理分析[J].環境技術，2021，39（4）：128-132.

[9] 孟圓. 電連接器插拔與電接觸行為的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2020