民用飞机电气线路设计中永久接头的应用研究

胡璇　刘麦玲

【摘 要】永久接头是民用飞机电气线路中重要的电气元器件之一，对永久接头的合理应用至关重要。本文介绍了永久接头相关的适航条款要求及永久接头的主要作用和类型，研究和分析了永久接头在实际应用时需满足的原则和要求，并在此基础上给出了永久接头选用的一般流程和方法。

【关键词】民用飞机；电气线路设计；永久接头；应用

随着航空电子、电气设备的日益发展，飞机的电气线路越来越趋于复杂，所使用的通用电气元器件的数量也在迅速增加。与此同时，由于通用电气元器件失效或故障所引起的电气线路故障也越来越多。因此，通用电气元器件的合理应用对民用飞机的电气线路设计是至关重要的。[1]

永久接头是重要的通用电气元器件之一，用于将两根或两根以上的导线永久性地连接在一起。永久接头的合理应用可以有效减少飞机电气线路中线束的数量和重量，缩短线束的制造和装配时间。本文基于相关适航条款要求介绍了永久接头的主要作用和类型，重点对永久接头的应用原则和要求、永久接头的选用流程和方法进行了研究与分析。

1 适航条款要求

CCAR-25-R4《运输类飞机适航标准》H分部中给出了电气线路互联系统（EWIS， Electrical Interconnection System）的定义，即安装于飞机任何部位的所有导线、线路装置、端接器件或其组合，用于两个或多个端点之间传输电能（包括数据和信号）。[2]而永久接头作为EWIS部件的一种，其使用须满足以下适航条款的要求：

第25.1703条 功能与安装

（a）飞机任何区域安装的每个EWIS部件必须：

（1）与其意向功能的性质和设计相适应；

（2）按照EWIS部件特定的限制进行安装；

（3）完成其意向功能而不降低飞机的适航性；

（4）设计和安装使机械应变最小化。

（d）在已知潮湿区域的EWIS部件必须受到保护，使潮湿引起的危险影响降至最低。

第25.1719条 可达性规定

任何EWIS部件必须可以接近，以对其进行持续适航所需的检查和更换。

2 永久接头作用

永久接头可以实现导线之间不可拆卸的连接，其在飞机电气线路设计中的主要作用如下：

（1）进行多根导线的永久连接

根据电气线路设计中的分线需求，多根（两根以上）导线可以通过永久接头连接在一起从而形成连续电路。但通常永久接头每一端连接的导线数量不多于两根。[3]

（2）转换导线线规

在电气线路设计中出于降低线路压降的考虑，可以使用永久接头调整导线的线规（即改变导线的导体截面积），从而使其与设备端连接器的接触件尺寸相匹配。但一些重要的系统线路通常在分离面处更改导线的线规，而不使用永久接头。

（3）连接不同材料的导线

当设备自带成品线，或部分线路使用其他导体材料的线缆以达到减重目的时，可能需要通过永久接头来实现不同材料导线的连接。

（4）加长线缆

通常不允许使用永久接头加长线缆，但因为电气线路设计后期可能发生局部更改，需要对已经制造加工完成的线缆做加长处理，这种情况下一根线缆上使用永久接头的数量通常只能有一个。

（5）修理被损坏的线缆

用于修理被损坏线缆的永久接头的使用通常需记录下来，并且需尽可能早地用一根完整的线缆将使用永久接头修理过的线缆替换下来。[3]

3 永久接头类型

从接线方式、加工方式、线缆类型等方面可将永久接头分为各种不同的类型。

3.1 按接线方式分类

根据永久接头与导线的连接方式，永久接头可分为并接永久接頭和线接永久接头。并接永久接头只有一端连接导线，而线接永久接头的两端均连接导线。

3.2 按加工方式分类

根据永久接头的加工方式及工艺，永久接头可分为焊接永久接头、压接永久接头和屏蔽永久接头。

（1）焊接永久接头

焊接永久接头通常由绝缘热缩套管、位于套管内部中间位置的焊料环和两端的密封环组成。焊接永久接头只有线接这一种接线方式，加工时将预连接的导线剥线后从两端插入永久接头热缩套管中，适当加热后焊料环中的焊料熔化并浸润导线的导体，热缩套管及密封环收缩从而起到耐环境密封的作用。待焊料冷却凝固后，预连接导线的导体就通过永久接头接合在一起。

（2）压接永久接头

压接永久接头通常由绝缘热缩套管、位于套管内部两端的密封环和金属压接套筒组成。压接永久接头有并接和线接两种接线方式，加工时将预连接的导线剥线后从压接套筒的一端或两端插入，然后用机械的方式将套筒及其中导线的导体压接在一起，在适当加热后热缩套管及密封环收缩从而起到耐环境密封的作用。

（3）屏蔽永久接头

屏蔽电缆永久接头通常由含涂覆焊料和助焊剂的屏蔽编织套和两端密封环的绝缘热缩套管、一个或多个压接套筒及热缩密封套管组成。屏蔽电缆永久接头用于单芯或多芯屏蔽电缆之间的连接，且只有线接这一种接线方式。加工后电缆的导体与压接套筒通过机械变形压接在一起，而电缆的屏蔽层则与外绝缘热缩套管中的金属屏蔽编织套焊接在一起，从而实现了屏蔽电缆的导体连接与屏蔽连续。

4 永久接头的应用原则和要求

为了满足相关适航条款的要求，永久接头的使用在满足飞机电气线路功能需求的基础上，还需充分考虑包括限制要求、区域环境要求、材料兼容要求、尺寸匹配要求和安装要求等在内的各方面因素。另外，因导线导体之间的连接优先采用无焊连接的方式，即应当尽量减少焊接永久接头的使用。[4]因此，本文将不包含焊接永久接头相关内容，同时也不包含用于连接特殊线缆的永久接头相关内容，而主要以压接永久接头和屏蔽永久接头为对象开展永久接头的应用研究与分析。endprint

4.1 使用限制要求

永久接头在任意两个连接点（连接器或其他转接点）之间的一段线缆上使用永久接头的数量通常不应多于1个，且不能使用永久接头连接零碎导线。通常以下线缆不应使用永久接头：[3-4]

（1）在油箱内部的线缆；

（2）热电偶电缆；

（3）高电压电缆；

（4）耐火和防火电缆；

（5）在火区的电缆；

（6）关键线路的电缆。

4.2 区域环境要求

不同的安装环境对永久接头的要求也不同，在使用永久接头的时候需考虑永久接头是否能够满足其安装区域的环境要求。具体要求如下：

（1）永久接头的工作温度应与区域环境温度相匹配；

（2）在非气密区或潮湿区域应使用密封的耐环境永久接头，以防止湿气或杂质的进入；[4]

（3）预绝缘永久接头之外的永久接头应采用绝缘套管加以防护。[4]

4.3 材料兼容要求

不同材料的金属之间可能会产生电化学腐蚀，造成连接处电阻增大，并产生大量的热量，从而可能会引起飞机电气线路故障的发生。两种不同金属在阳极电化序中的电势差越大，电化学腐蚀的速度就越快。故两种相互接触的不同金属之间最大的电势差通常应低于300mV，以降低电化学腐蚀的风险。[3]而电化学腐蚀的产生需要两个条件：不同金属的接触和电解质溶液的存在。两个条件中只要任意一个不成立，就可以有效避免和减缓电化学腐蚀的产生。因此，永久接头压接套筒的镀层材料应与所连接导线导体的镀层材料相兼容，或在连接处加以密封防护，以避免产生电化学腐蚀。[3]

4.4 尺寸匹配要求

当使用压接永久接头和屏蔽永久接头进行导线连接时，永久接头与线缆的尺寸应相匹配，具体要求如下：

（1）导线导体的截面积总和应在永久接头压接套筒的压接范围之内，并应在适当的工艺程序控制下进行压接。当相加后的导体截面积总值很接近永久接头压接套筒的压接范围上限而导致无法装配时，应选用压接范围大一号的永久接头；

（2）导线的绝缘层外径尺寸应与永久接头热缩套管尺寸相匹配，应在不改变导线自身绝缘层的情况下将其装配进热缩套管中；

（3）当使用屏蔽永久接头时，永久接头屏蔽编织套的长度应能覆盖住两端电缆的屏蔽层，从而在实现屏蔽电缆导体连续的同时实现其屏蔽连续。

4.5 安装要求

永久接头的布置及安装要求如下：[3-5]

（1）永久接头通常不应位于卡箍、线缆绑扎带或连接器尾附件的鞍型支撑件下方；

（2）永久接头通常不应位于电缆或线束在安装、维护时可能发生弯曲的区域；

（3）永久接头通常不应位于刚性或柔性导管的内部或末端；

（4）永久接头在线束中的安装应使线束尺寸尽可能小，不能妨碍线束在其指定空间的安装或造成堵塞从而影响维护；

（5）永久接头通常应布置在线束的外侧，以便于进行维护和检查；

（6）永久接头在线束中的安装应得到适当的支撑，使永久接头所连接线缆之间的相对运动最小。

5 永久接头选用流程和方法

在实际应用中，需结合飞机电气线路设计的功能需求及永久接头的应用原则和要求对永久接头进行合理选择和使用。永久接头选用的具体步骤和方法如下：

（1）根据所连线缆的类型确定永久接头的类型。用于非屏蔽线缆之间的连接选用压接永久接头，用于屏蔽电缆之间的连接则选用屏蔽永久接头。

（2）如需选用压接永久接头，则根据线路设计需求及所连线缆走线方向确定永久接头与线缆的连接方式（线接或并接）；如需选用屏蔽永久接头，则根据线路设计需求及屏蔽电缆的线芯数量确定需要的压接套筒（即压接点）数量。

（3）根据所连线缆导体的镀层材料确定永久接头压接套筒的镀层材料。压接套筒镀锡的永久接头可用于连接导体镀锡的线缆；而压接套筒镀镍的永久接头则可用于连接导体镀镍或镀银的线缆。

（4）计算永久接头所连线缆的导体截面尺寸。当永久接头与线缆的连接方式为并接时，需计算所有线缆的导体截面积总和；当永久接头与线缆的连接方式为线接时，则需分别计算压接套筒两端所有线缆的导体截面积总和。

（5）根据计算得到的线缆导体截面尺寸确定永久接头压接套筒的压接范围。压接套筒两端线缆导体的截面积总和应均在压接套筒的压接范围之内。

（6）如需选用压接永久接头，则根据线缆绝缘层外径尺寸和两端所连接的线缆数量确定永久接头的热缩密封套管尺寸和类型；如需选用屏蔽永久接头，则根据屏蔽电缆线芯的绝缘层外径尺寸确定永久接头压接套管的热缩密封套管尺寸，并根据屏蔽电缆外护套外径尺寸确定永久接头带屏蔽编织套的外绝缘热缩套管尺寸。

（7）根据以上步骤中确定的永久接头类型、接线类型或压接套筒数量、压接套筒镀层材料、压接套筒压接范围、热缩密封套管尺寸和类型，来最终选择和使用合适的永久接头零件号。

6 结论

为了满足相关的适航条款要求，永久接头在民用飞机电气线路设计中的实际应用不仅需满足各系统功能需求，还需在选用过程中满足使用限制、区域环境、材料兼容、尺寸匹配和安装等各方面要求。正確、合理地选择和使用永久接头可以有效减少飞机电气线路故障的发生、降低飞机线束的数量和重量、缩短飞机线束制造和装配的时间，本文中给出的永久接头选用一般流程和方法已通过实际应用表明其正确、有效。

【参考文献】

[1]马述训.飞机设计手册[M].北京：航空工业出版社，1999.

[2]中国民用航空局.中国民用航空规章第25部：运输类飞机适航标准[S]. CCAR-25-R4，2009.

[3]EN3197E，Design and installation of aircraft electrical and optical interconnection systems[S].European Committee for Standardization，2010.

[4]SAE AS50881F，Wiring Aerospace Vehicle[S].SAE International，2015.

[5]SAE ARP4404C，Aircraft Electrical Installations[S].SAE International，2013.

[责任编辑：朱丽娜]endprint