探究飞机电缆短路故障分析及机理

摘要：在飞机上，电缆是连接各种用电设备，帮助飞机传递动力电源的重要装置。飞机受自身结构以及负载的限制，对于电缆的规格具有十分严格的要求。如果电缆出现问题，就会导致飞机整体的系统出现短路、断路等故障，影响到飞机上电气设备的运行，更会威胁到飞机以及飞行员的安全。文章分析了飞机电缆短路故障及其机理，仅供参考。

关键词：飞机电缆;短路故障;机理

前言：

电缆是飞机传递动力电源重要的装置，覆盖了飞机从驾驶舱到机尾的每一个角落，用于连接电源和电气设备，其重量约占飞机上电子设备、电气设备总重量的一半以上。随着科学技术的发展，在当前的航天航空飞机上，电气设备的数量越来越多，也越来越先进，对于飞机供电的质量以及配电的要求也更加严格。在这样的背景下，飞机上的电缆路线越来越复杂，一旦出现短路等故障，就会影响到飞机的正常飞行，并威胁到飞机自身的安全以及机组人员的人身和财产安全。

一、飞机电缆分析

在飞机上，电缆一般可分为高温电缆、常温电缆以及低温电缆三大类。但不论那一种电缆，大体上都是由芯线、绝缘层和防护套三层结构组成的（见图1）。

一般来说，飞机中电缆的芯线材质通常都是铜或者铝，但大都是以铜为主，因为铜质的芯线较铝质的芯线电阻率更低，同时在延展性以及导电性方面更好，基本上能够满足飞机上各系统对于电缆导电性能的指标要求。而电缆的绝缘层是用来保护电缆芯线，保证彼此间的电气隔离，避免电缆出现短路现象的重要设施。一般来说，飞机上电缆绝缘层的材质主要是聚氯乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物等。防护套则是为了对电缆在飞机不同区域起到保护的作用，一般来说，其材质大都是防波套、塑料管、氟胶布以及胶管等。

二、飞机电缆短路故障机理分析

飞机电缆短路故障是飞机电缆故障中比较常见的一种硬性故障，会严重影响到飞机中各种电气设备的工作性能，并危及飞机自身安全以及机组人员的人身安全。

一般来说，飞机电缆短路故障大都发生在负载端、接触偶和导线，当负载端发生短路故障时，可以运用断路器有效切除故障部分，避免危害进一步扩大。而当接触偶和导线发生短路时，即电缆与电缆插头座连接处以及电缆与电气设备插头座连接处发生短路故障时，因为这些部位没有设置可以直接快速保护的措施，很容易导致飞机电气设备出现火灾等事故。飞机电缆短路故障的机理大致可分为如下几种：

（一）绝缘层破损导致的短路现象

飞机在正常情况下，电缆连接方式是通过插针与插孔相连接，实现电源向负载供电或是系统间信息交换。但飞机在飞行过程中，会发生一定的震动，在经历多次震动后，电缆绝缘层会出现一定的破损，绝缘性能下降，甚至形成短路，在短路电流的作用下导致电缆被烧毁。此外，随着飞机运行年限的增加，电缆会因为工作年限的增长，在绝缘性和散热性方面逐渐降低，承受的最大电流和最大温度值也随之下降，在长时间工作后，电缆发热功率产生的热累积值逐渐增大，并逐渐超过临界值，导致电缆短路并被烧毁。

（二）接触电阻增大产生短路现象

飞机在长时间飞行条件下，因为震动、温度变化等因素，导致电缆的接头逐渐松动，出现虚接的情况，导致接触电阻增大，出现发热的现象烧毁电缆绝缘层，产生短路现象。而且，连接点受电流热效应的影响，会逐渐产生一定的金属腐蚀现象，导致电缆插头处连接点有效的导电面积逐渐变少，在电流流过导体时，电流线发生变形，造成电阻的增加，这部分电阻被称为收缩电阻，收缩电阻取决于触点材料性质与接触点附近的电流线分布情况，又与接触点数目、形状、相互间隔、实际接触面积等一系列因素有关。当接触电阻增大到一定程度，会产生相应的热量，影响产品性能，严重时产生短路烧毁保险，导致供电中断故障。

（三）过载或负载短路

飞机的电缆在运行中，不仅要通过连续额定的载流量，还需要承担短时过载电流。对于三相供电电缆来说，一旦负载端单向出现开路故障，就会导致其他两相供电电缆在短时间内承受较大的电流，烧毁保险，导致系统供电中断或发生火灾。

三、飞机电缆短路故障的预防措施分析

在飞机整个生命周期中，电缆短路故障时有发生，为了更有效地预防并改善飞机电缆短路故障，应从如下几个方面加以预防：

首先，飞机的电缆长时间接触润滑油、液压油以及防冰剂等，会导致接触污染。因此，必须增加绝缘层抗氧化能力及抗腐蚀能力;其次，飞机在飞行过程中会因为震动对电缆產生一定程度的物理伤害，因此，在敷设电缆时，必须对其进行合理优化，尽量减少因飞机震动产生的损害。同时，还可以通过提高电缆绝缘层与防护罩的抗震动性能，减少或避免电缆因为振动产生的磨损、断裂、接触件松动的概率;最后，定期对飞机电缆的物理性能及化学性能进行检测，特别是一些关键的电缆。通过定期检查，对于存在故障的电缆及时修理或更换，这样也能减少电缆短路故障的发生，从而保证飞机的安全运行。

结语：

综上所述，电缆是飞机中重要的设备，是飞机传递动力电源重要的装置，数量较多，且分布比较复杂。一旦电缆发生短路故障，就会危及到飞机的正常飞行，同时也会对机组人员带来生命和财产的威胁。文章简单分析了飞机上电缆的结构特征，然后针对性阐述了飞机电缆短路故障的机理，最后对飞机电缆短路故障的预防措施进行了探讨。这仅是笔者的一点个人浅见，希望能对相关人士的研究工作提供参考。

参考文献：

[1]李红，邓乐武，罗强，et al.飞机电缆短路故障分析及机理研究[J].四川电力技术，2019，42（06）：19-24.

[2]王丹阳，唐健钧，陈讴，等.基于时域反射法的航空电缆故障定位技术研究[J].航空制造技术，2019，62（23/24）：84-88+96.

[3]靳嘉嘉.飞机电缆束雷电间接效应仿真与试验方法研究[D].河北工业大学.2017.

王芳：1978.女，大连长丰实业总公司，吉林市，工程师，研究方向飞机电缆修理技术研究