电气元器件符合性验证方法研究

万方

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.054

摘 要：电气线路互联系统（EWIS）是用于飞机机载设备之间传输电能和电信号的元器件及其辅助材料的统称。EWIS是各电气系统功能实现的纽带和桥梁，电气元器件的安全性在某种程度上决定了飞机的安全性，因此电气元器件的失效对系统安全性的影响越来越受到公众、适航审查方以及飞机制造方的关注。该文介绍了电气元器件的内容及选用的一般流程，初步研究了通用标准元器件和专有元器件符合性验证的两种方法，并探讨了飞机环境分区要求下元器件安装符合性验证的方法。

关键词：EWIS 电气元器件 选型

中图分类号：V22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（a）-0054-02

1 电气元器件概述

2007年12月，FAA发布了FAR25部[1]25-123修正案，新增了H分布——电气线路互联系统（EWIS），引入对EWIS的设计、安装和维修，制定相应的适航审定要求，以更加重视电气线路系统的标识、隔离、安全性和可达性等方面的问题。其中§25.1701条款明确给出了EWIS的定义及EWIS元器件的范围。

由于EWIS部件所在或所组成的设备通常是为特定机型或系列机型设计和制造的，故对飞机EWIS部件的要求也必须适用于那些设备内部的部件。与航电设备部件必须发回制造商或专业修理车间不同的是，这些柜子、面板、机架、连接盒、分配板和设备架后板内的部件与飞机其他EWIS部件一样由相同的人员进行维护、修理和更改。例如，配电板内的系统分离必须与连接到配电板的EWIS进行类似的设计与维护。因配电板内部线路与外部线路应做大致等效考虑，故对配电板内部部件的识别与外部部件的识别是同等重要的。

§25.1703（a）条款对电气元器件的安装做出规定：飞机任何区域安装的每个EWIS部件必须满足以下条件。

（1）与其预定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。

其中条款（1）要求每一EWIS部件的性质和设计合乎其预期功能。此处的要求是指部件指标必须满足航空使用，或者经过专门评估具有可接受的预期作用。达到“合乎的”是指设备按照设计的方法使用，选择EWIS部件所必须考虑的其他因素包括机械强度、电压降、规定弯曲半径和预期使用寿命。条款（2）要求EWIS部件根据其限制进行安装。此处使用的限制是指特定EWIS部件的设计和安装要求。EWIS部件限制的实例有最大使用温度、防潮能力、电压降、最大电流负载能力和拉伸强度等。EWIS部件的选择和安装设计必须考虑多种环境因素，包括但不限于振动、温度、潮湿、对环境因素和化学品（如除冰液）的暴露、绝缘类型以及卡箍类型。

2 选型在EWIS设计中的作用

参考SAE ARP 4754A[2]，结合民用飞机EWIS实际设计情况，元器件选用以及符合性验证是EWIS设计流程以及适航工作不可缺少的一部分，如何在飞机设计过程中选用电气标准件，标准件的符合性是如何验证的，标准件选用工作的整体流程是怎样的，一系列的问题就摆在了每一个EWIS设计人员的面前。

3 电气元器件选用一般流程

根据H分部适航要求，结合EWIS研制流程，定义了针对电气元器件的选用流程，包括电气元器件适航符合性验证方案，供应商提供元器件的质量控制等。该流程主要表示在EWIS研制过程中，电气标准件选用的具体阶段以及工作内容。对EWIS详细设计阶段的元器件选用起到了指导作用，并能为区域安全性分析及持续性适航工作提供有效支持。根据该研制流程，可将电气标准件的符合性方法分为：对元器件的符合性验证方法，对元器件安装的符合性验证方法以及机上区域检查。

电气元器件的选用流程一般以元器件要求和环境要求为设计输入，通过试验验证、文件说明等手段，输出不同设计阶段的交付物。其中元器件要求包括电磁兼容、用电要求、机械要求等，环境要求指的是温度、振动、湿度、闪电效应、霉菌、盐雾、流体、高度等因素。按照流程，在设计的初期阶段，要明确每个元器件的要求、飞机分区定义、区域要求、已批准的或者优先选用的电气元器件列表。在设计过程中，要不断地完善设计要求，避免由于要求不明确造成元器件的重新测试或者没有按照分区正确安装元器件。

4 元器件的符合性方法

4.1 电气元器件符合性验证

4.1.1 概述

电气元器件的符合性验证主要是针对元器件本身性质、质量的，以确保标准件能够满足其设计要求。电气元器件的符合性验证方法主要分为两类：针对符合MIL、EN、SAE等通用标准的元器件的符合性验证方法以及针对属于客户化定制的专有电气元器件的符合性验证方法。

4.1.2 符合通用标准元器件的符合性验证方法

对于该类元器件，需要确定供应商提供的元器件类型及零件号以及产地是否在合格零件列表（QPL）中，例如，MIL-DTL-38999Ⅲ系列圆型连接器中D38999/20系列Amphenol Aerospace/Amphenol Connectors。如果已经被收入QPL中，需要飞机制造商发出合格审批报告（QAR），飞机制造商在设计生产的时候可以直接采用。

4.1.3 客户定制的专有元器件的符合性验证方法

专有元器件在研发之初，飞机制造商和元器件供应商需要进行多轮协调讨论，以明确专有元器件在飞机中的使用环境，元器件的参数要求等，元器件供应商应根据飞机制造商的要求进行相关文件的编写，符合性的说明等工作。

专有元器件的设计选用流程如图1所示。

针对电气元器件选择的符合性验证方法，EWIS需要重点关注电气元器件需求的提出（结合安装环境要求）、合格测试流程（QTP）、合格测试报告（QTR）和QAR。

飞机制造商应向元器件供应商提供如下。

（1）适航条款说明。

（2）QTP模板。

（3）QTR模板。

（4）符合性矩阵（CM）模板。

（5）解释相似性分析数据（按需）。

元器件供应商应向飞机制造商提供如下。

（1）元器件图纸。

（2）元器件供应商审批签字的QTP，内容包括：范围、参考文件、产品合格实验（试验流程、实验方案等）、元器件零件号矩阵、合格/不合格说明。

（3）元器件供应商审批签字的QTR，内容包括：范围、参考文件、产品合格实验（设备以及设备数据、测试数据、测试结果（元器件供应商签字）、结论）、元器件零件号矩阵、合格/不合格说明。

（4）符合性矩阵。

（5）相似性分析数据（按需）。

（6）装配说明。

4.2 电气元器件安装的符合性验证

4.2.1 概述

电气元器件安装的符合性验证应以民用客机全机环境分区为前提。不同飞机对全机环境要求不尽相同，但机身段环境基本类似，机翼、垂平尾等区域有所差别。

4.2.2 飞机环境分区要求

飞机环境分区是对飞机主要区域进行定义，明确环境分区边界，并给出每个区域的具体要求，例如，振动强度、温度、压力、湿度、霉菌、盐雾、电磁环境等要求，飞机环境分区的定义是EWIS元器件安装符合性验证的前提。

4.2.3 元器件安装符合性验证

EWIS元器件安装的符合性验证，是指验证该元器件在指定环境分区条件下是否符合要求。首先确认元器件是否按照元器件要求进行符合性验证，然后在元器件要求的条件下验证该区域的要求，该区域要求的验证包括零件编号的完整性、材料和镀层是否符合区域要求、防火和密封性能、高度和泄漏率测试等内容，最后完成区域检查报告。

为了确保验证的完整性，在设计过程中应列出该机型所有EWIS元器件，这个列表中的元器件可以只给出系列号。在DMU设计阶段，每个区域还应创建一个EWIS元器件的子列表，给出每个元器件的完整的零件号，重要的是给出材料、镀层、防火、密封等信息。

5 结语

电气元器件的选型不仅关系到民用飞机的适航取证，甚至会关系到飞机的飞行安全。在设计过程中一定要遵循把合格的产品安装到适当的位置这一原则，因此在元器件选用过程中元器件的符合性验证方法就显得至关重要。只有在飞机设计的过程中，采用了适航可接受的元器件符合性验证方法，才能表明标准件是合格的，安装的位置是合适的，为民用飞机顺利适航取证打下良好的基础。

参考文献

[1] FAR25 Airworthiness Standards： Transport Category Airplanes[S].

[2] SAE ARP 4754A Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems[Z].