譚秀萍，白欣鵬，石 娟，薛 斌

（中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院改裝部，陜西 西安710089）

1 引言

試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝是以飛行試驗(yàn)為目的對(duì)原型機(jī)進(jìn)行的更改，包括結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)外形、系統(tǒng)、軟件的改變或加裝被試系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)、試驗(yàn)任務(wù)系統(tǒng)等，是一項(xiàng)復(fù)雜的、綜合性的系統(tǒng)工程。

隨著航空工業(yè)的迅猛發(fā)展，機(jī)載電子設(shè)備不斷更新?lián)Q代，大量新研制的電子設(shè)備裝機(jī)前需要進(jìn)行飛行試驗(yàn)，這就需要在真實(shí)的飛行環(huán)境下測(cè)試其技術(shù)性能。我院具有優(yōu)良的載機(jī)平臺(tái)，而大多數(shù)不同用途的新研電子設(shè)備用電功率往往超出了載機(jī)的剩余電功率，這就需要對(duì)載機(jī)平臺(tái)進(jìn)行改裝，比如加裝APU 輔助動(dòng)力裝置，電源變整器，交、直流配電控制盤箱，配電機(jī)柜等相關(guān)配套設(shè)施，為被試電子設(shè)備提供所需的高品質(zhì)電源，而這些加裝的配套設(shè)備、被試電子設(shè)備分布安裝在試驗(yàn)機(jī)不同的部位，其之間均有大功率電源線的敷設(shè)連接；電氣線路是否能按照標(biāo)準(zhǔn)施工安裝，決定了電氣線路是否能長(zhǎng)期、可靠、正常地工作[1]。以往，由于試驗(yàn)機(jī)改裝業(yè)務(wù)范圍的局限，用以指導(dǎo)施工的作業(yè)規(guī)范不完善、不詳細(xì)，用來(lái)指導(dǎo)大功率電源線敷設(shè)時(shí)已經(jīng)不能滿足當(dāng)下試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝工作的需要。伴隨著試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝任務(wù)量日益增加，電纜敷設(shè)（尤其是大功率電源線）的質(zhì)量問(wèn)題也明顯增加，因此，對(duì)于試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝中大功率電源線敷設(shè)工藝的研究刻不容緩。

2 試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝中大功率電源線敷設(shè)通用要求及特點(diǎn)

2.1 大功率電源線敷設(shè)的通用要求

大功率電源線敷設(shè)的通用要求為：可靠性最高、系統(tǒng)間干擾和耦合最小、檢查和維護(hù)的可達(dá)性好、便于拆卸和完整更換。

2.2 大功率電源線的敷設(shè)特點(diǎn)

相比試驗(yàn)機(jī)測(cè)試改裝，平臺(tái)改裝中大功率電源線敷設(shè)有其自身的特殊性，因加裝的被試設(shè)備用電量超出載機(jī)的剩余電量，用電量均上百千伏安，需要加裝APU 輔助動(dòng)力裝置提供所需電源，供電電源線的截面積一般都在70 mm2甚至90 mm2以上，線徑長(zhǎng)，載流量大，重量重，難成型，難敷設(shè)、固定、保護(hù)。

與原機(jī)電源線相類似，平臺(tái)改裝中大功率電源線敷設(shè)安裝后需要長(zhǎng)期保留在飛機(jī)上，因此，對(duì)大功率電源線敷設(shè)、固定、保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)要求高；試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝中，因?qū)υ蜋C(jī)的結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)外形、系統(tǒng)進(jìn)行更改或加裝被試系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)、試驗(yàn)任務(wù)系統(tǒng)等，大功率電源線敷設(shè)通道只能利用飛機(jī)的現(xiàn)有空間進(jìn)行敷設(shè)，敷設(shè)通道有選擇沿客艙側(cè)壁板，有的選在地板下，有的選在飛機(jī)頂棚，有的選在發(fā)動(dòng)機(jī)上，有的選在地板和側(cè)壁板的墻角處，跨度最大的從尾艙一直敷設(shè)到客艙，再?gòu)目团摲笤O(shè)到機(jī)頭前的過(guò)渡段，敷設(shè)通道呈現(xiàn)的特點(diǎn)為多樣性、跨度大、隔框多、無(wú)電纜固定點(diǎn)。

大功率電源線始端和終端都與相應(yīng)的設(shè)備連接，應(yīng)考慮連接處的電纜固定和保護(hù)方式、維護(hù)余量的留取、彎曲半徑的預(yù)留、敷設(shè)通道上的電纜支撐架和保護(hù)材料的選取，比如穿過(guò)隔框時(shí)支撐架的選擇，地板上電纜保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)，發(fā)熱裝置附近、發(fā)動(dòng)機(jī)艙等高溫區(qū)域電纜保護(hù)材料品種多樣，對(duì)防護(hù)材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)要求高。

3 存在的問(wèn)題及原因分析

3.1 舊版工藝規(guī)范指導(dǎo)大功率電源線敷設(shè)存在的問(wèn)題

舊版的工藝規(guī)范僅僅適用于簡(jiǎn)單的試驗(yàn)機(jī)測(cè)試改裝，設(shè)備用電量小，供電電源線直徑短，其最大截面積僅限于6 mm2線，重量輕，直接從原機(jī)配電系統(tǒng)引取剩余電量就能滿足加裝設(shè)備用電要求，電源線沿著原機(jī)電纜進(jìn)行敷設(shè)捆扎、固定就能達(dá)到規(guī)范要求。而沿用舊版的工藝規(guī)范指導(dǎo)大功率電源線敷設(shè)時(shí)，存在以下安全隱患：敷設(shè)通道上大功率電源線與隔框、銳邊、飛機(jī)蒙皮、活動(dòng)部件、鋼索、地板的間距不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；與設(shè)備連接處維護(hù)余量及彎曲半徑預(yù)留未達(dá)到規(guī)定要求，特別是在原機(jī)中央配電系統(tǒng)引電時(shí)，由于空間的限制，引出點(diǎn)到慣保、及慣保輸出端到配電機(jī)柜電纜的固定方式可靠性不高；配電機(jī)柜的輸入、輸出端及機(jī)柜內(nèi)部的大功率電源線的敷設(shè)、固定、保護(hù)方式不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，各類元器件的布局安裝不合理，匯流條之間安全間距不夠，沒(méi)有絕緣防護(hù)措施；高溫/高振區(qū)域（發(fā)動(dòng)機(jī)）上不同性質(zhì)、類別的電纜沒(méi)有分類成束，而是混雜在一起進(jìn)行敷設(shè)，其保護(hù)、固定方式落后。

3.2 原因分析

目前用以指導(dǎo)試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝的工藝規(guī)范不完善、不詳細(xì)，對(duì)具體施工的指導(dǎo)性不強(qiáng)；從業(yè)人員對(duì)試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝技術(shù)層面、實(shí)操層面的了解和掌握不夠全面，具體細(xì)節(jié)的把握上考慮不周；電纜敷設(shè)通道的選擇不合適，使得大功率電源線敷設(shè)的安全性、可靠性不高；各種類型的電纜支撐架、卡箍、電纜保護(hù)材料缺乏，增壓區(qū)和非增壓區(qū)線卡混用；配電機(jī)柜內(nèi)各類元器件的布局安裝沒(méi)有進(jìn)行合理規(guī)劃，電纜和元器件的連接、敷設(shè)、保護(hù)的工藝粗糙，機(jī)柜外電纜穿墻的工藝不符合規(guī)范要求，存在很大的安全隱患。

4 試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝中大功率電源線敷設(shè)工藝研究

隨著試驗(yàn)機(jī)改裝業(yè)務(wù)的不斷拓展，為適應(yīng)新形式下試驗(yàn)機(jī)改裝的發(fā)展需求，借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)電纜敷設(shè)工藝標(biāo)準(zhǔn)，以及跟蹤學(xué)習(xí)飛機(jī)制造廠的經(jīng)驗(yàn)，新工藝、新材料、新技術(shù)被廣泛采納并應(yīng)用到試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝過(guò)程中，有效提高了大功率電源線敷設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)度和安全可靠性。

針對(duì)存在的問(wèn)題，主要從以下幾個(gè)方面對(duì)試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝中大功率電源線敷設(shè)工藝進(jìn)行了研究和創(chuàng)新。

4.1 沿敷設(shè)通道上大功率電源線的敷設(shè)、固定、保護(hù)

以某大型試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝為例，此次改裝在飛機(jī)尾部安裝了一臺(tái)APU 輔助動(dòng)力裝置，為載機(jī)提供90 kVA/115 V 源頭電源，而被試設(shè)備安裝在機(jī)頭部位，客艙安裝有電源變整器、配電控制機(jī)柜等設(shè)備，輸出不同需求的電源電壓。大功率電源線的敷設(shè)跨度大，敷設(shè)主通道選擇沿飛機(jī)機(jī)身左側(cè)中部距地板近2 m，通道上經(jīng)過(guò)多個(gè)隔框、過(guò)線孔、結(jié)構(gòu)件、鋼索、活動(dòng)部件，從氣密艙敷設(shè)到非氣密艙等；按通用標(biāo)準(zhǔn)要求，大功率電源線敷設(shè)必須安全可靠、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、美觀。

針對(duì)不同部位的敷設(shè)通道，采用不同的電纜支撐架和塊型多孔電纜卡箍（根據(jù)需求自研），對(duì)于不同線徑的電源線，沿通道依次排列進(jìn)行敷設(shè)，每隔200～300 mm 的間距利用型材或底座上安裝不同類型卡箍進(jìn)行電纜安裝固定，且兩卡箍之間松弛度最小為1.5 mm。為了避免電纜在轉(zhuǎn)彎處懸空，根據(jù)不同線徑電源線預(yù)留足夠的彎曲半徑并加以固定，如圖1 所示。

對(duì)于橫跨地板敷設(shè)的電源線，設(shè)計(jì)了電纜過(guò)線槽。為了避免電纜和地板或飛機(jī)結(jié)構(gòu)件接觸專門研制了電纜支撐架，如圖2 所示。改變了以前使用鐵皮卡子、毛氈、石棉帶、塑料布、塑料卡帶進(jìn)行簡(jiǎn)單、粗糙的捆扎固定方式。經(jīng)過(guò)改進(jìn)敷設(shè)、固定工藝后，呈現(xiàn)的結(jié)果是既規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，又安全、可靠。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)固定圖

圖2 電纜支撐架

4.2 高溫/高振區(qū)域（比如發(fā)動(dòng)機(jī)）大功率電源線的敷設(shè)、固定、保護(hù)

試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝中，發(fā)動(dòng)機(jī)部位加裝有起動(dòng)發(fā)電機(jī)及相關(guān)的被試設(shè)備，其上敷設(shè)的電纜有被試系統(tǒng)電纜、信號(hào)線、大功率電源線等不同性質(zhì)、類別的電纜，而發(fā)動(dòng)機(jī)的饋電電纜載有很強(qiáng)的電流，應(yīng)離開(kāi)其他所有電線電纜至少要300 mm 的距離，當(dāng)使用2 個(gè)以上交流電源時(shí)，不同交流電源的饋電電纜不能放在一起[2]，因此，通道的選擇上盡可能沿原機(jī)電纜通道敷設(shè)，但要與原機(jī)電纜分開(kāi)捆扎；敷設(shè)前，先對(duì)電纜分類、集束，靠近高溫區(qū)域的電纜敷設(shè)前還要利用耐高溫材料進(jìn)行防護(hù)包裹（最好與原機(jī)電纜有所區(qū)分，便于拆除），按照先敷設(shè)大功率電源線，后敷設(shè)被試系統(tǒng)電纜及信號(hào)線的順序進(jìn)行施工，使用耐高溫、高振的帶墊金屬卡箍捆扎、固定大功率電源線，之后對(duì)被試系統(tǒng)電纜按照同樣的方法進(jìn)行施工，避免了不同類別的電纜混雜在一起敷設(shè)帶來(lái)的相互干擾，便于任務(wù)結(jié)束后電纜的拆除工作，同時(shí)也達(dá)到了規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4.3 配電系統(tǒng)引電、設(shè)備連接處大功率電源線的敷設(shè)、固定、保護(hù)

試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝中，從原機(jī)配電系統(tǒng)引取28 V 直流電到相關(guān)的直流用電設(shè)備，同時(shí)也作為起動(dòng)發(fā)電機(jī)用電，用電功率大，電纜線徑長(zhǎng)，因原機(jī)配電系統(tǒng)內(nèi)的元器件、匯流條、電纜線束眾多，空間相對(duì)狹小，增加了大功率電源線的敷設(shè)、固定、捆扎的難度；另外，與不同設(shè)備連接的大功率電源線，基本上都是懸空連接到設(shè)備接線柱上（比如起動(dòng)發(fā)電機(jī)，機(jī)柜/盤箱接線柱），長(zhǎng)時(shí)間的飛行振動(dòng)以及電纜自身的重量，導(dǎo)致接線端子扭曲、變形，甚至斷裂，存在較大的安全隱患。為了避免隱患的發(fā)生，自研了不同規(guī)格的長(zhǎng)條形多孔轉(zhuǎn)接排卡，比如3 孔、6 孔、9 孔等不同規(guī)格的轉(zhuǎn)接排卡，沿敷設(shè)方向理順電纜并支撐固定長(zhǎng)條型轉(zhuǎn)接排卡，之后按照彎曲半徑的大小留夠電纜余量，再把大功率電源線逐一排列到多孔轉(zhuǎn)接排卡內(nèi)固定，有效地解決了彎曲半徑和維護(hù)余量預(yù)留不夠、接線端子扭曲變形、電纜和金屬隔框過(guò)近等諸多不安全問(wèn)題，如圖3 所示。

圖3 不安全問(wèn)題

4.4 配電機(jī)柜/盤箱內(nèi)、外部大功率電源線的敷設(shè)、固定、保護(hù)

配電機(jī)柜/盤箱是配電系統(tǒng)的末級(jí)設(shè)備，按照改裝需要，將開(kāi)關(guān)、顯控、保護(hù)和輔助設(shè)備組裝在半封閉金屬柜中。將上一級(jí)配電設(shè)備某一電路的電能分配給改裝的各個(gè)用電設(shè)備，并對(duì)其提供保護(hù)、監(jiān)視和控制功能。指揮供電線路中各種元器件合理分配電能的控制中心，還可對(duì)某個(gè)電氣參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)偏離正常工作狀態(tài)進(jìn)行提示或發(fā)出信號(hào)，有較高的安全防護(hù)等級(jí)。因此，為統(tǒng)一制作標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范操作，充分考慮各種因素，得出以下制作工藝標(biāo)準(zhǔn)：繪制裝配圖，按照元器件的大小先里后外設(shè)計(jì)，方便安裝、維護(hù)，盡可能從配電機(jī)柜的一個(gè)側(cè)面進(jìn)、出電纜；布置元器件時(shí)應(yīng)留有布線通道，考慮粗線、短線的彎曲半徑，在接線端子與成品連接處留有充分的維修余量；交流與直流電氣元器件應(yīng)盡量分開(kāi)安裝；大功率元器件與控制元器件應(yīng)盡量分開(kāi)安裝，半導(dǎo)體、電容等元器件要遠(yuǎn)離變壓器等發(fā)熱器件；機(jī)柜/盤箱內(nèi)布線不方便處或大電流通過(guò)處應(yīng)使用匯流條，其上連接的負(fù)載應(yīng)由大到小排列，大功率負(fù)載應(yīng)靠近主電源引入點(diǎn)；應(yīng)對(duì)匯流條的其余部分做絕緣處理，比如直流匯流條可涂絕緣漆，三相匯流條進(jìn)行噴塑（A 相紅色、B 相黃色、C 相藍(lán)色），匯流條之間間距應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；電源地線應(yīng)安裝在接地樁上；配電機(jī)柜電源線引入/出，采用自研的專用穿墻緊固連接件，實(shí)現(xiàn)了絕緣且密封的穿墻方式，既安全、又可靠。

按照以上工藝標(biāo)準(zhǔn)，有效提高了配電系統(tǒng)改裝的施工質(zhì)量，如圖4 所示。

圖4 配電系統(tǒng)改裝示意圖

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝中，大功率電源線敷設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題及產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對(duì)在試驗(yàn)機(jī)不同部位實(shí)施的大功率電源線敷設(shè)工藝研究進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過(guò)創(chuàng)新工藝，優(yōu)化工藝流程，一改往日簡(jiǎn)單、粗糙的電纜敷設(shè)、固定、防護(hù)方式，使大功率電源線敷設(shè)、固定、保護(hù)基本達(dá)到了規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。通過(guò)多架次的飛行試驗(yàn)，證實(shí)了上述大功率電源線敷設(shè)工藝創(chuàng)新的安全可靠性。

結(jié)合試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝特點(diǎn)，引用國(guó)軍標(biāo)、航標(biāo)、企標(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)，修改和完善了試驗(yàn)機(jī)改裝相關(guān)的工藝規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝大功率電源線敷設(shè)作業(yè)有標(biāo)準(zhǔn)可依據(jù)，為后續(xù)試驗(yàn)機(jī)平臺(tái)改裝工作提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)支持。