摘要：本文从航空发动机电气附件的构成及作用等角度分析了电气附件线路绝缘性故障分析的重要性，并对航空发动机电气附件出现绝缘故障的原因进行了分析，同时，结合飞机维修手册中对电气附件绝缘性能测量的要求，对航空发动机电气附件的故障分类测量进行了探讨，同时对绝缘性故障测试系统的开发进行了简单论述。
关键词：航空；发动机；电气附件；线路；绝缘性故障
引言
随着中国航空事业的不断发展，人们对航空事业的关注度显著增加，而航空安全问题是人们关注的重点。航空发动机是飞机的动力装置，是整个飞机的核心部分之一。航空发动机内部的附件不仅受到高空、高温、高寒等恶劣的环境影响，还要在接受指令后完成预定的动作，因此在航空发动机内部的附件系统中，有任何一个零件失灵都有可能极大的威胁飞行安全，造成飞行事故。电气附件是航空发动机各控制系统的基本组成单位，它们应用于各种电气参数的获取和相关控制系统的调节等。电气附件工作环境复杂，极易出现绝缘故障，许多空难事故的发生和发动机故障都直接或间接的跟电气附件绝缘故障有关，因此在发动机进场维修时准确的诊断出电气附件的绝缘性能对飞机的飞行安全十分重要。
1航空发动机电气附件线路绝缘性故障分析的重要性
1.1电气附件简介
在航空发动机内部存在着20—30种的电气附件，包括机电一体类、纯电子类和机械三类。在这几十种航空发动机电气附件中，包括航空发动机上的供电设备，包括整体驱动发电机、永磁交流发电机；以及航空发动机上的用电设备，包括点火装置，电磁阀，作动器，火警探测装置，各种位移、温度、流量、转速、压力、金属微粒、油量传感器。这些电气附件直接影响着发动机的状态监控和运转、飞机的电力和气源的供给，它们的工作状态对航空器的可靠性而言至关重要。以中国国际航空公司波音747-400机型所使用的普惠某型发动机上的电气附件作为主要研究对象，按照维修资料（发动机维修手册、部件维修手册、线路布线图手册、结构原理简图手册等），将发动机上的电气附件及其所要进行的导通性测试项目进行统计整理，如表1所示。
表1普惠某型发动机各电气附件分类统计
1.2电气附件线路绝缘性故障分析的重要性
航空发动机电气附件种类庞杂，并且连接的电气线路极其复杂。近年来，对飞机电气设备故障统计显示现役的各型航空发动机出现的电气附件故障占航空发动机总故障的70%以上，有的甚至高达90%以上。为了保证航空发动机控制系统的性能，航空发动机对其内部的电气附件具有十分高的要求并且大部分电气附件都存在冗余设计以确保飞行安全，但是航空发动机电气附件在工作的过程中，电气附件的绝缘介质会不可避免的发生损坏、老化现象，极易发生绝缘故障，因此，解决航空发动机电气附件绝缘性能的测试与故障定位问题是民航界急需解决的问题之一。
2航空发动机电气附件线路绝缘性故障原因
2.1热老化
热老化是指绝缘介质的化学结构在热能的影响下导致绝缘性能降低的现象。航空发动机电气附件大都工作在高温的环境下，因此其绝缘介质不可避免的发生着热老化。有资料表明，当温度在-40～90℃的范围内变化时，Y11航天电连接器的绝缘电阻变化跨度达到几个数量级，绝缘电阻随温度变化的趋势为：温度升高时，绝缘电阻降低；温度降低时，绝缘电阻升高。这种现象发生的主要原因是在环境温度升高的情况下，绝缘介质中的有机材料会发生氧化作用，从而使得绝缘性能下降。
2.2电老化
电老化是高压电气设备不可避免的一种老化形式，绝缘介质在制造的过程中其内部或多或少的存在着微观上的缺陷，当外电场在缺陷的内部有电压时就会发生破坏绝缘结构的现象，从而导致绝缘介质的性能降低。电老化破坏绝缘材料导致绝缘击穿的机理主要有两种，一种是当外界电压达到一定程度时，电场强度的增加会使得电子数量的急剧增加，使得绝缘介质被击穿破坏。另一种是加在绝缘介质上的电压会产生微弱的电流，电流产生的热量导致绝缘材料的击穿破坏。
2.3物理、化学作用
电气附件绝缘性故障的原因还包括物理作用和化学作用两个方面。物理作用主要是绝缘材料在机械应力的作用下产生的微观缺陷，随着时间、机械应力等因素的持续作用，微小的缺陷持续恶化直到引起局部放电等破坏绝缘的现象。化学作用主要是因为航空发动机电气附件处于十分复杂的工作环境中，航空发动机内部含有大量的化学物质，绝缘材料在这些化学物质的作用下，其物理结构与化学性能会发生改变，造成绝缘介质的性能降低。
3航空发动机电气附件线路绝缘性故障测量
3.1做好绝缘性故障分类测量
波音公司的标准线路施工手册和空客公司的电器标准线路施工手册都对所有相关的电气附件的绝缘电阻最小值和电压值做了相应的数值要求。通过查询PW4000系列某一型号航空发动机相应的标准线路施工手册，30多种电气附件涉及127处测量点，统计了这些绝缘测量点的测量方式。在对30种电气附件的绝缘点之间进行绝缘测量的方式总共有两种，同一个电气附件中，相同设备插头内不同插针号之间的绝缘测量方式，即Pin/Pin形式和相同设备插头内插针与地之间的绝缘测量方式，即Pin/Gnd形式。其中，Pin/Pin（层间）绝缘故障是由于航空发动机电气附件数量极多，电气附件线路分布紧密，两束距离很近的导线如果出现线路绝缘层老化，并且没有及时发现并排除故障，则线路之间容易产生电弧，容易引发火灾，若该线路出现在油箱附近，则会引起爆炸事故，危害极大。Pin/Gnd（对地）绝缘故障则是电气附件线路的绝缘层老化时，导线对地的绝缘电阻就会减小，有可能引起电压击穿，回流过大，使得线路绝缘层被烧焦，对飞行安全造成极大危害。
3.2加强绝缘性故障测试系统开发
在保证航空发动机完整性的前提下，开发能够对任意型号航空发动机进行绝缘性能检测的航空发动机电气附件绝缘性能测试系统是十分必要的。目前，有关单位已经开发出了基于数据库驱动的航空发动机电气附件绝缘性能测试系统。该系统将工控机、兆欧表和矩阵开关组成检测平台，并利用LabVIEW编写的测试程序对数据进行分析，能够在不对发动机进行任何改动的地面停车状态下，完成各种型号航空发动机内部所有电气附件的绝缘性能测试自动化，并定位到故障的电气附件。同时，该测试设备具有高度可扩展性，通过调用不同的电气附件标准参数数据库，可以测量任意型号发动机的绝缘性能。航空发动机研究部门和人员要积极学习和借鉴，不断完善相关系统的设计和开发，从而保障航空飞机的整体性能。
结束语
总而言之，航空发动机电气附件绝缘故障直接影响飞机的使用性能，有关研发部门和科技人员需要在全面了解电气附件性能的基础上，对其绝缘性故障进行系统的分析，利用先进的科学技术，实现对任意型号航空发动机电气附件绝缘性能的自动化测试，并对出现故障的电气附件进行定位，提高维修效率和测量准确度，保证飞机的飞行安全。
参考文献
[1]任中杰,张家宝,周建洪,黎良辰,穆怀天.航空发动机电气附件线路绝缘性故障分析[J].科技创新与应用,2017,17:101-102.
论文作者:乔恕立
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/24
标签：附件论文; 电气论文; 航空发动机论文; 故障论文; 线路论文; 性能论文; 测量论文; 《基层建设》2017年第24期论文;