民用飞机燃油箱固有安全线路设计的研究

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1、学术论文RESEARCH民用飞机燃油箱固有安全线路设计的研究ResearchonIntrinsicallySafeWiringDesignforFuelTankofCivilAircraft上海飞机设计研究院电气系统设计研究部陈　卓　李庆南[摘要]针对民用飞机进入燃油箱的固有安全线（FQIS）属于固有安全线路。路进行分析，提出设计思路，并通过试验计算的分析方FAA于2001年4月发布了FAR25-102号修正案，法验证燃油箱的固有安全线路满足安全性要求。对§25.981条款进行了修订，增加了对潜

2、在点火源进关键词：点火源　固有安全线路行安全性评估的要求，具体条款内容如下：§25.981（a）[ABSTRACT]Toanalyzetheintrinsicallysafewir-（3）　在可能由于燃油或其蒸汽的点燃导致灾难性失效ingintothefueltank,thedesignmethodisputforwardand发生的燃油箱或燃油箱系统内的任一点不得有点火源theverificationmethodisputforwardtoshowthesatisfac-的存在。必须通过以下表

3、明：证实点火源不会由每个失tionwithsafety.效、每个单点失效与每个没有表明为极小可能的潜在失Keywords:IgnitionIntrinsicallysafewiring效条件的组合，或者所有没有表明为极不可能的失效组合引起。必须考虑制造偏差、老化、磨损、腐蚀以及可能[3]1996年7月，一架具有25年机龄的波音747-100的损伤的影响。飞机，在从纽约肯尼迪国际机场起飞后发生空中爆炸，AC-25.981咨询通告中明确指出，对于能将瞬态导致230人丧生。从美国国家运输安全局（NTS

4、B）的事电能引入燃油箱的电子电气系统，认为正常情况下为故调查可知，爆炸的主要原因在于中央翼燃油箱的可燃25mA（均方根RMS）的稳态电流是固有安全的最大设蒸汽被点燃。计容限值，失效情况下应限制在50mA（RMS），闪电间随着民用飞机对安全性的要求不断提高，适航当局接效应所引起的瞬间峰值电流应限制在125mA以内。逐步认识到燃油箱系统安全性的重要性，同时对飞机燃为了有效控制进入燃油箱的电能，燃油箱固有安全线路油箱防爆的问题进行深入调查研究。联邦航空局（FAA）的设计要求如下：（1）要求与飞机其他电

5、缆、电路隔离，通过对飞机燃油箱爆炸事故的研究总结后发现，引起燃并屏蔽；（2）具有闪电防护、HIRF防护以及抗电磁干扰油箱爆炸的原因大多是油箱油面上方空间存在的可燃（EMI）的能力；（3）安装瞬态抑制装置，阻止电能进入油[1]性蒸汽被电缆失效等点火源点燃，从而引发爆炸。因箱；（4）进入燃油箱内的固有安全线路上不能有死接头；此，FAA在此后的第102号修正案中强调要对燃油箱（5）需要考虑维修需求。系统（包括其所有部件，如传感器、燃油泵、连接器、电缆燃油箱安全性主要考虑防爆，其核心是避免产生点等）进行

6、点火源防护，并在咨询通告AC25.981-1C中指火源和发生故障。出燃油箱可能的点火源以及具体评估和降低燃油箱可1.2　固有安全线路电气线路设计[2-4]燃性的指标和方法。1.2.1　加装保护设备由于线缆的磨损、腐蚀等均有可能导致电弧、电火对于进入燃油箱内的固有安全线路，必须严格控制花的产生，故对于进入燃油箱线缆的保护以及故障模式线路上可能产生的能量，包括正常状态、失效状态下以就倍受关注。及因环境引起的瞬态电压或电流，确保在各种情况下线路上的能量都不足以点燃可燃蒸汽。基于此考虑，为了1　固有安全

7、线路的设计要求抑制在线路上电弧、电火花以及闪电、HIRF等产生的电1.1　概述瞬态，在靠近油箱外的线路上安装瞬态抑制器来控制进燃油箱固有安全线路是指所有携带进入或穿过油入油箱的瞬态电压、瞬态电流。箱的电能并执行固有安全级别的电缆，该线路具有保护1.2.2　隔离特性，能够阻止超过固有安全水平的能量，同时能阻止燃油箱的固有安全线路应避免产生影响系统安全或抑制闪电、高强度辐射场（HIRF）等产生过大的瞬态的电流，而该电流通常是由闪电、电源系统开关瞬态或电流或电压。根据此定义，由燃油油量计算机（FQC）

8、、者与其他电缆接近产生的电磁干扰而引起。另外，如果电缆与油箱内传感器组成民用飞机燃油油量指示系统固有安全线路存在绝缘层磨损，并与非固有安全线路的66航空制造技术·2014年第4期学术论文RESEARCH导体接触，可能导致不可预计的电能传导进入油箱，从蚀、破损、老化等因素而引起的潜在故障。此外，对于评而在燃油箱内产生点火源。估固有安全线路由于环境等因素产生电瞬态影响时，燃对于燃油箱的固有安全线路的隔离设计分成2方油箱外的电缆也同样需要考虑其敷设、屏蔽和隔离，因面：（1）固有安全线路与非供电线路的隔