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铝导线在飞机上的应用

来源:飞机设计

作者:刘洋,刘岩东,项剑锋,吴海荣

关键词:铝导线;飞机;接线端子;导体;腐蚀;电力复合脂 ; 导电膏;接头发热;防腐蚀;防发热;降电阻;抗氧化;20年免维护

■ 引言

国外飞机上,目前已开始大量使用铝导线。在高振区域和高温区域,例如机翼与发动机连接的位置、发动机本体区域,馈电线仍主要使用铜线。除此之外,其他区域 ( 包括增压区和非增压区) 都有铝导线作为馈电线的应用。

01

铝导线性能优势

飞机质量是飞机设计中的重要考虑因素之一,对飞机的性能、运营商的成本具有重要意义。由于目前飞机电气线路互联系统中大量使用的导线为铜合金导线,如果通过使用质量较轻的铝导线代替现大量使用的铜导线,将大大减轻飞机的设计质量。

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02

铝导线应用限制

相对于铜合金导体导线而言,铝合金导体导线具有下面一些缺点: 断裂强度低、柔软性差、易氧化、压接性能差、熔点温度低、与铜端子有电化学腐蚀危险、需要特殊压接工具和压接工艺,以及铝导线成本较高等。

由于铝导线存在以上缺点,因此,铝导线使用具有以下的限制: 

①尽量避免使用小线规的铝导线,线规限制 AWG8 或者更粗。

②铝导线不能安装在发动机附近以及其他强振区域,不能安装在频繁连接和拆装区域,所有铝导线安装应相对稳定。

③铝导线敷设长度不能过短。

④在具有腐蚀性气体存在的区域不允许使用铝导线。

⑤铝导线压接使用的接线端子必须通过特别批准。

⑥对于AWG 4 号和更粗的铝导线,接线端子处最小松弛长度应为一个接线端子套筒的长度。

⑦应特别关注铝导线的安装,安装不适,将引起连接处压降过大和高电阻,最终引起连接故障。安装不当的情况包括接线端子和垫圈安装不当、螺母扭矩不合适、端子接触面积不够等。

⑧铝接线端子舌片或几个堆叠的舌片全体装到接线柱上时,应夹在 2 个平垫圈中间,而接线端子舌片之间不允许有衬套或垫圈。

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03

 铝导线应用关键技术

飞机铝导线应用主要存在以下 3 个关键技术问题: 缺少统一航空级别的铝导线标准; 铝导线与铜端子之间的异电位腐蚀问题; 缺少相关的铝导线安装工艺方法。

为了避免铝导线和铜质接线端子之间发生电化学反应,接线端子供应商通常通过以下措施进行考虑和防护:

(1)保证接线端子表面镀层与铝导线表面镀层材料保持一致。

(2)切断电化学反应的条件,增加防水垫圈,铜铝连接处进行密封和防水。

(3)在接线端子压接筒内部增加抗氧化剂导电膏。该导电膏里含有大量的锌、银颗粒,其本身并不导电,但是经过挤压后就会形成电桥,从而保护了铝导线受到电化学腐蚀的危险。

铝导线安装工艺需要特别注意以下几个方面:

(1)切割铝导线时要避免使其导体变形,不能使用有往复运动的工具切割铝导线,以避免使其变硬。

(2)使用工具切割铝导线,确保导线端面与铝导线轴线垂直。 

(3)如果切割工具此前用于其他金属,切割铝导线前,必须清理干净以避免发生电化学腐蚀危险。

(4)根据不同接线端子类型,按照要求剥去一定长度的铝导线绝缘层,对于特殊接线端子,需要按步骤分别剥去外部 2 层绝缘层。

(5)特别应注意,应尽量在剥去铝导线绝缘层的一定时间内完成压接操作。如果剥绝缘层和压接操作之间超过了时间限制,应使用铝制工具在压接前清理暴露在外侧的铝导线导体。

(6)剥除铝导线绝缘层时要小心,不要划破或损坏铝导线线丝 。

(7)对于更大直径的铝导线 ( 例如发电机线,导线尺寸为 AWG 0-0000) ,压接铝导线接线端子工具通常为液压操作。

(8)如有需要,还需对已压接好的接线端子进行绝缘处理。

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结束语

文中是研究飞机铝导线应用的前期准备。充分调研铝导线应用现状,有助于制定清晰明确的铝导线应用技术研究计划。通过有针对性地调研和研究,对铝导线应用的关键技术有了更为明确的目标。后期可通过进一步的研究,逐步建立行业统一的铝导线应用标准,解决铝导线和铜质接线端子的电化学腐蚀问题,形成铝导线安装配套的安装工艺规范。

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参考文献:

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[2] SAE AS4373Test methods for insulated electric wire[S]. 2010.

[3] SAE AS29606Wire,electrical,stranded,uninsulated copper,copper alloy or Thermocouple extension general SpecificationFor[S].2014.

[4] 中国民用航空总局. CCAR25R4-2010 运输类飞机适航标准[S].2010.

[5] AC21-99 (0) Aircraft wiring and bonding[S]. 2005