舰载机电气线路互联系统腐蚀问题分析及解决措施

周珺，邓健，杨阳

航空工业第一飞机设计研究院，陕西 西安 710089

电气线路互联系统[1]（EWIS）线路腐蚀是指所有EWIS部件和组件在舰载机环境作用下引起的破坏和变质。舰载机与岸基飞机相比有三个特点：一是长期停放在舰上，修理维护也都在舰上进行；二是停放及使用均在海洋大气环境中，海洋性气候的腐蚀环境介质非常严酷；三是由于采用弹射起飞、着舰拦阻等方式，抗冲击及过载能力的要求更加苛刻。由于舰载机这些恶劣的自然环境，如果EWIS防护设计和使用维护不合理，很容易造成EWIS线路发生电气绝缘损坏、短路、断路等腐蚀故障。如果线路发生这些故障，轻则飞机用电设备瘫痪、系统功能无法实现，重则机毁人亡。为此需要对EWIS的腐蚀情况进行深入分析研究，确定线路中容易发生的腐蚀问题，详细分析腐蚀产生的原因，给出具体解决方案和措施，为EWIS线路正向设计提供理论依据和技术参考。

1 EWIS的概念

根据适航性要求H分部第25.1701条中对EWIS的定义为：任何导线、线路装置，或其组合，包括端点装置，安装于飞机的任何部位用于两个或多个端点之间传输电能（包括数据和信号）。线路装置、端点装置包括电线统称为EWIS部件。EWIS部件包括连接部件和功能部件：连接部件包括插头、插座、尾部附件、接地柱、接地模块、接线端子、电线死接头、搭接线、焊锡套管、缩管、屏蔽网、分线器等；功能部件包括二极管、继电器、断路器、开关等。

2 EWIS腐蚀现象及腐蚀类型

根据参考文献[2]、参考文献[3]，EWIS腐蚀部位主要发生在EWIS部件电气接口处、线束敷设布线安装处、电连接器安装处、电搭接/接地连接处4个部位，这些部位会出现摩擦腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀和点蚀5种形式的腐蚀现象。EWIS腐蚀部位如图1所示。

3 EWIS腐蚀的原因分析

电气线路互联系统发生的摩擦腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀和点蚀5种腐蚀现象发生的原因如下：（1）摩擦腐蚀：由于电连接器、接地柱、搭接线等安装处的环境有腐蚀性流体、高温或广义振动状态下产生腐蚀现象。（2）电偶腐蚀：EWIS的安装处由于异金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化产生腐蚀现象。（3）点蚀：由于EWIS部件质量问题，或者EWIS部件在生产制作、安装、敷设时可能造成部件本身表面产生针状、点状、小孔状的一种极为局部的腐蚀形态，由于环境恶劣、长时间积累后，导致点蚀扩大，形成大面积缺陷而产生的腐蚀现象。（4）缝隙腐蚀：由于EWIS部件的搭接缝、螺帽、垫片下及没有清除掉的脏物下的缝隙内积存的少量溶液，在两个表面之间或一个金属和一个非金属表面或沉积物之间的缝隙内，金属会发生加速的局部腐蚀。（5）应力腐蚀：金属、腐蚀介质和应力三者的结合导致应力腐蚀，线束敷设不合理的设计所造成的装配应力、残余应力和工作应力是引起应力腐蚀破坏的主要原因。

图1 EWIS腐蚀部位Fig.1 EWIS corroded part

电气线路互联系统发生这些腐蚀现象，除了因面对的自然环境、工作环境和维护环境因素恶劣外，还由于EWIS部件多为薄壁结构，经常维护操作，易遭受机械损伤。除此之外，导致电气线路互联系统早衰、受损、绝缘失效、短路、断路等腐蚀问题的因素还包括：（1）安装位置（如位于强风高湿区）；（2）温度周期变化；（3）污染；（4）安装失当；（5）违规操作；（6）疏于维护；（7）缺乏有效地检查、维修；（8）战斗损伤。

4 EWIS腐蚀防护措施及试验验证

4.1 各类腐蚀防护措施

根据参考文献[4]和参考文献[5]，针对EWIS的各类腐蚀情况，采取不同的解决措施。

（1）摩擦腐蚀

在运输、安装和维护时采取防护措施，保障EWIS部件镀层和防腐蚀措施不失效。保证线束敷设合理，防止绝缘材料不同的电线之间不会因相对运动而发生磨损。不同绝缘材质的线束交错、堆垛敷设时，应使用标准系带或绑绳对其进行绑扎固定，防止交错前及交错后的缆束摩擦，同时应注意固定点不可设置于缆束的交叉点上。电气线路在输送易燃液体或气体的导管上方的间距、线束与非密封的机身底部的间距、设备内电缆与设备外壳结构的间距、线束与油液管路、油液软管和油液设备间的最小间距、线束与机械钢索或运动零件的间距、线束与结构单元、表面和设备间的间距均应保持一定的适当间距。当实际空间无法满足最小间隙要求时，安装设备的边角应包覆相应的防护措施。进行线路敷设时，线束固定牢固，避免与活动部件、高温管路及设备的接触，防止摩擦腐蚀。

（2）电偶腐蚀

电偶腐蚀是腐蚀防护设计的重点和关键，需要从设计和工艺角度综合考虑。电气接口安装接触部分尽量采用同材料同镀层；如果无法避免，则使用电势差兼容的材料。当选择合适的兼容金属也无法实现时，要施加防护层或隔离密封处理。安装设备的固定螺钉应选择与紧固件结构相同的材质，并经镀镉钝化处理；对安装在设备架上不易更换、不易直接观察或不易维修部位的紧固件应进行防接触腐蚀设计；拆装频率较频繁的紧固件应定期检查其保护层的磨损程度，对磨损严重者应及时处理或换新。固定线束的紧固件选用经钝化处理的螺钉、螺帽等，与安装结构接触的线束的金属支撑件的材质应与安装结构的材质一致；对线束与螺栓的安装接触点进行防护。对于与线束发生接触的螺栓，应使用密封剂对螺栓头进行封装。对与线路发生接触的安装打磨面进行防护。对于与打磨面接触的线束，应进行密封封装。

线束敷设固定时，对承载不大的不同材料间的支撑，采用塑料等材料制造，如支撑件、卡箍等。设备的安装采用湿装配，不常拆卸的部位连接后用密封胶密封，经常拆卸的部位用不干性腻子密封，保证内外环境的绝缘。

负线接地和屏蔽接地时，与结构连接的部位应进行打磨，除去表面的保护层，露出金属光泽，并在规定的时间内完成安装，安装完成后在端子周围涂保护层，覆盖打磨的金属光泽处。紧固件在装配后必须密封。对于大电流接地柱与飞机结构安装之间存在异种金属接触时，为避免与飞机结构之间发生电化学腐蚀而破坏飞机结构完整性，安装于环境较恶劣区域（如舱外暴露区域）的接地柱必须采用间接安装形式（接地柱安装在与安装结构相同材质的转接角片上，转接角片与安装结构基材连接）。

为防止液体或冷凝水顺电线、电缆流入连接器件从而造成腐蚀问题，所有下行敷设连接器的线束均应设置滴水环。滴水环应装配于连接器与主固定支撑装置之间，在最低点应设有疏水孔。如无滴流回路，积留水分将流入EWIS器件或部件中造成腐蚀。

电连接器和连接器件上的布线应沿敷设方向理顺，不允许有过度弯扭，以防线缆变形影响绝缘和密封，对线缆造成损坏。

（3）点蚀

对EWIS的生产流程及质量控制体系严格控制，拒收任何有缺陷的产品，EWIS部件要选择良好的材料和防护层。

（4）缝隙腐蚀

进行水密、气密和防腐蚀密封，将密封剂用于不同金属或相同金属之间的结合面，达到不同金属的隔离和防止水分、湿气的进入的作用。对于飞机中可能出现的液体、溅溢的介质、雨水、凝露甚至循环空气中的湿气应该都能汇集、排除或通风排放，或保证干燥，确保线路的固定螺栓的装配扭矩适当。若卡箍存在松动，则可能存在螺栓紧固不足或螺栓松脱造成缝隙腐蚀。

（5）应力腐蚀

确定恰当的使用应力，注意控制残余应力和应力集中，在线束敷设安装时，布线位置要恰当，线束敷设的弯曲半径要合理，避免造成装配应力、残余应力和工作应力。避免在布线之间、布线与结构或设备之间反复相对摩擦运动，避免安装或维护操作布线时人为的纵向拖拉和刮擦；避免飞机振动时引起的电线间或线束与支撑或结构之间的横向或环周摩擦、电线与支架/结构或护套之间的往返碰撞。与活动部件连接的线束应保证部件在最大活动范围内线束仍有一定的松弛量；线束安装的松弛量是防止飞机正常飞行时在线束上、连接点处和支撑件处产生有害应力。

4.2 EWIS装配完成后的防护措施

在飞机上EWIS装配完成后，需要在EWIS与结构安装处喷洒脱水防锈剂。喷洒缓蚀剂的目的是让缓蚀剂进入与结构的连接安装面，以便于溶剂挥发，形成薄膜，使水分、凝露脱离易受腐蚀且不可见的结构中。

4.3 试验验证

在给出的EWIS各类腐蚀防护措施中，对不同壳体材料的电连接器的安装方式、接地拄、电搭接的安装方式、线束的防护形式分别进行了实验室加速试验及自然环境对比试验验证，试验结果证明各类措施有效且可行。

5 结束语

EWIS腐蚀产生的原因多种多样，发生腐蚀的根源主要集中在设计不合理、材料和工艺选择不当、制造过程安装施工不当以及贮存和维护不当。

从飞机结构设计开始，就要根据飞机的使用环境、EWIS部件的功能和可靠性要求来制订电气线路互联系统腐蚀防护设计控制方案。解决措施需要从设计、制造和维护三个环节来综合考虑，从EWIS材料选用、电气安装设计、EWIS防护细节设计、制造工艺、日常维护等方面采取相应的措施来防止或延缓腐蚀进程，减少腐蚀引起的危害性。在EWIS部件加工和装配的过程中，不损坏材料固有的耐蚀性并正确地施加涂层；在运输、安装和维护时，对EWIS部件或组件进行保护，避免操作力度过大导致EWIS部件镀层和防腐蚀措施失效或部分失效，从而可以避免在试飞或运营期间，特别在环境恶劣的区域发生大规模腐蚀现象。