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1、环境温度对飞机导线失效影响的分析及计算摘 要飞机导线是飞机电气线路互联系统的重要组成部分，它连接着飞机的各个位置的电力装置，一旦失效，将会导致整个飞机电路的运行受到影响。飞机导线的失效因素主要是由环境温度造成的。本文通过失效物理分析的方法分析环境温度对飞机导线失效的影响，并建立导线寿命分布模型。分析了飞机导线在温度作用下失效的阿伦尼斯方程的推导及相关参数的计算方法，并对加速寿命实验数据的分析方法进行了研究。根据加速寿命实验数据，利用matlab计算得到导线寿命模型相关参数，得到了导线失效率随着温度温度的升高而增大的关系。关键词：飞机导线，环境温度，寿命模型，失效率Analysis and ca
2、lculation of plane wire failure by the effect of environmental temperatureAbstractThe plane conductor is an important part of aircraft electrical circuit, power device, the location of each connecting flight once failure, will cause the entire aircraft circuit operation affected. Failure factors of
3、aircraft wire is mainly caused by the environment. Through the failure physical analysis effect of environmental temperature on the airplane cable failure, and establish the model of life distribution. The computation method of parameters under temperature Allen nice equation analysis, research the
4、acceleration life test data analysis method. According to the accelerated life test data, calculation of related parameters are obtained by using MATLAB wire life model, relationship between wire failure rate increases with increasing temperature was obtained.Keywords: aircraft wiring; environment t
5、emperature; life model; failure rate目 录摘 要iAbstractii第一章 引 言1第二章 飞机导线故障22.1 飞机导线故障综述22.2 环境温度对飞机导线的影响32.2.1 温度对导线的影响32.2.2 湿度对导线的影响32.2.3 冷热温度冲击对导线的影响3第三章 导线失效率的计算方法研究53.1 基于Bradley-Terry模型导线失效率计算方法53.1.1 导线可靠性数据模型53.1.2 筛选专家评判结果63.1.3 模型的修正73.2 基于阿伦尼斯模型导线失效率计算方法83.2.1 阿伦尼斯模型数学推导83.2.2 阿伦尼斯模型特点10第四章
6、 加速寿命试验104.1 产品寿命介绍114.2 加速寿命试验介绍及目的114.2.1 加速模型介绍114.2.2加速寿命试验的目的124.3加速寿命试验内容124.3.1 温度加速124.3.2 温湿度加速134.3.3 温差加速134.3.4 高温试验134.3.5低温试验144.3.6 温度冲击144.3.7 冷热冲击试验与温度循环试验的区别154.3.8 应力循环冲击154.4 飞机导线加速寿命试验17第五章 导线失效寿命分布模型195.1 寿命分布模型195.2 威布尔参数估计225.3 阿伦尼斯方程参数的计算235.3.1 形状参数和尺度参数235.3.2 加速寿命方程24第六章
7、总结与展望25参考文献26致 谢2729第1章 引 言1.1 研究意义飞机导线是飞机电路的重要组成部分，作为飞机的神经系统，导线系统的重要作用之一是担负着电力、信号的输送和分配的任务。由于飞机结构的特点，导线的体积和重量受到限制，通常使用直径较小且绝缘层较薄的导线。在飞行过程中，导线常常遭受到化学污染、辐射、冷热、电、振动、摩擦、外力等因素的影响，其绝缘层非金属材料会出现磨损、腐蚀、老化等缺陷，金属材料也会受到腐蚀、氧化，最终导致电弧短路或者断路的故障，同时其电子设备内部电路特性也会随之退化。其设备和线路的抗振、防潮和防腐能力均有所下降，从而使电子系统线路故障有普遍和多发的特点，并且很难发现，
8、造成供电中断的严重后果。飞机导线连接着飞机的各个位置的电力装置，所以一旦飞机导线失效，就会导致整个飞机电路的运行受到影响。飞机及其部件导线故障是现代民用飞机常见的故障。由于厂家装配不适当的原因或者随着机龄的增长，导线老化、腐蚀、磨损等原因，导线失效的故障发生比较频繁。由于导线故障有隐蔽性的特点，因此这类问题严重威胁了飞行安全，影响了航班的正常运作，同时也给航空公司造成了较大的经济损失。本文针对飞机导线的失效机理进行细致研究，针对老化机理和影响因素诸方面加以分析并采取相应措施以减少故障的发生。通过本文的研究，可以对航空公司及相关飞机导线生产公司一些技术上的参考，以减少一些经济损失。1.2 影响导
9、线失效的因素据统计，2002年，南方航深圳维修厂执管的10架A320飞机中，就出现过多次导线故障，如起动机导线束、P2/T2导线束和EEC导线束等故障，为此而安排飞机停场修理、更换导线达十多次，影响了该公司的正常航班运营。根据导线故障发生的规律和维修行业的运行特点，考虑到航空公司的成本、航班正常等因素，可以认为：对于新飞机和部件，故障发生率较高与制造和修理厂家的制造工艺和技术水平有关，属于航空公司不可控因素；机龄或使用时间较长的飞机和部件也因为一些自然的不可控因素，如长期的高温、污染、低压、高频振动等等，其故障发生率也同样处于一个较高的水平。飞机维修和工程人员要尽量降低导线故障对航空公司的影响
10、，即尽快进入平稳区和尽量延长平稳区的时间。 根据导线故障发生的规律，可以采取主动预防的方法，在导线故障发生之前就将故障隐患进行纠正。首先，对于新飞机和部件进行反复而仔细地检查，尽早发现其中导线装配上的问题并采取正确的方法进行纠正来降低导线失效的概率。1.3 内容安排本文对一下内容进行安排：1、 介绍影响导线失效的因素；对环境温度影响下阿伦尼斯模型进行推导。2、 对飞机导线失效的寿命分布模型进行研究。3、 对环境温度下飞机导线加速寿命试验进行研究。4、 对加速寿命试验得到的数据进行处理计算，得到环境温度与导线失效之间的关系。第二章 飞机导线故障2.1 飞机导线故障综述线路故障在飞机电气系统故障中
11、是较为常见的一种，其表现形式各有不同，有指示仪表不稳定，操控机械的不工作，信号不正常等。军用机和民用机的机龄超过10年之后，深埋在结构之中的总长可达几百千米的电线开始产生裂纹和磨损。人们一度认为这种故障影响不大，长期被忽视，但这种故障可在一架普通的飞机中出现几百处之多，而且难检测，其所产生的电弧和 电磁辐射可能是致命 的。飞机电线老化或绝缘层磨损是产生故障主要原因由于飞机本身的结构限制，布线的空间和线路非常有限，大多数导线穿梭于各金属构架之间。当飞机在空中长时间飞行，长时间的频繁振动可使电线互相顶住、顶在连接点处或任何其他硬表面时会擦破绝缘层。飞机维修时电线可能会被工人的钳子弄出缺口，或使它们
12、 以超过容许的半径弯曲都会破坏电线绝缘层。绝缘层的损坏可使铜暴露，引起电弧、短路以及电磁辐射与干扰。飞机导线的绝缘层通常厚0.52mm由聚酰亚胺、聚氯乙烯、尼龙、聚酯或聚四氟乙烯等材料构成。飞机在航行中，由于高空和地面温差，机内导线周围会凝结很多湿气，长期在这种湿气中，绝缘层会变脆，产生小裂纹，从而使更多的湿气进入。湿电弧开始沿这些裂纹流过，但因所产生的断续的电弧太小，不能使普通的断路器跳闸，甚至不会对沿电线的信号传递产生干扰 。普通的断路器是热敏双金属元件，只有在大电流通过电路时有足够长的时间使该元件加热时才跳闸。这种功率可能为额定电流1000%，持续0.35到0.8秒。比较起来，单电弧故障
13、可能只持续1.25毫秒，而一系列故障事件可能持续2030毫秒。这些电弧故障持续时间太短，不能使断路器跳闸，但可使电线产生灾难性的局部故障，可在未触动断路器的情况下引发火灾。而且，小电弧会使绝缘炭化，而炭又是良导体，一旦积累足够的炭，就有可能产生大的爆炸性闪光，暴露的电线也会渗出熔化的金属。Letromec公司的工程师们曾对一架退役的波音747、A 300、L- 1011和两架DC-9的电线进行过测试，这些飞机的机龄 都超过20年。测试 结果是：L-1011 每 1000m电线中有13个裂纹，而其中一架DC-9飞机的1000m电线中有1.6 个裂 纹L-1011约有240km电线，裂纹总数超过3
14、000个，每个裂纹都可能产生灾难性的电弧。美国运输安全委员会（N TSB ）1996年对环球航空公司800次航班坠毁事故漫长的调查后断定，事故原因是电线短路火花造成其中心机翼油箱爆炸。某些设计中的飞机，如美国空军使用的B-52是19611962年制造的，预计可飞到2045年737飞机于1968年投入航线运营，传统型波音737分 100/200/300/400/500型五种，目前均已停止生产。A 320系列飞机1988年获适航证并交付使用。我国内地正在运营的民航客机中，波音737-300和A320系列占了很大的比例，部分飞机已渐渐进入老龄化。更新而不是更换老飞机已成为省钱的普遍做法。总的来说，飞
15、机内部导线会因为机龄，或对水、紫外线、温度、振动和过载的暴露，以及在正常使用和维修期间所受的应力等而老化。机龄超过20年的飞机肯定存在电线问题，其中许多问题是在例行维修期间发现的。更换电线系统也是非常花钱的事情，一架典型的飞机 的电线更换费用为100万500万美元。飞机电线的维修成本也相当高，据估计，美国海军每年在飞机电线系统排故和修理方面 要花费180万人时。由此可见，降低飞机电线故障维修成本的关键在于选用快速多功能的测试仪表对电线故障进行分析定位，从而减少飞机故障停场时间。2.2 影响飞机导线失效的原因2.2.1 接触失效1、导线的电接触是由接触对来实现的，接触对又是由插孔和插针组成的，插孔是弹性零件，其质量的优劣对接触是否良好起着决定性的作用。当插针插入插孔时，插孔产生弹性变形，对插针产生接触压力，接触压力的大小及其稳定性，对电接触产生直接影响。接触压力的不稳定或减小，引起电接触不稳定。甚至在一定机械应力作用下造成瞬断。插孔插入指针后，孔给针一个接触压力，而针反过来对孔产生一个反作用力，插孔长期受到这反作用力的作用，会逐渐产生永久变形出现应力松弛、弹性疲劳现象。在长期高温负载的条件下，插孔也会出现蠕变现象，其结果使得孔对针之间的接触压力逐渐减小。当接触压力小到一定限度后
