基于SE/DFSS的飞机EWIS设计体系研究

为了提升EWIS系统的设计质量及设计效率,减少使用过程中的问题,有必要针对EWIS在设计阶段的设计体系及方法工具进行研究。文中主要对飞机电气线路互联系统(EWIS)的设计发展现状进行了分析,结合现代飞机EWIS设计流程及体系的发展趋势,应用精细化六西格玛设计方法 (SE/DFSS)进行EWIS设计体系的研究,并对DFSS设计方法在EWIS系统设计中的优点进行了总结,对EWIS系统的具体型号设计工作开展具有指导意义。     

基于系统工程的EWIS设计流程

介绍了基于系统工程设计思想的全新EWIS设计流程,包括从需求捕获、分解、设计到适航验证。设计流程应用于某项目的EWIS设计,实现了全机的线束综合设计。该设计流程具有较强的实用性,对全机EWIS设计工作具有较高的参考价值和借鉴意义。     

EWIS电气安装标准件的应用

随着新型飞机的研制,各主机单位对飞机上EWIS集成方案也有了新的想法,对EWIS线束的敷设布局、固定支撑方式等提出了更加合理、高维修性和减重的要求。通过介绍电气安装标准件的应用及使用注意事项,为EWIS的安装设计提供新思路,提高飞机空间的利用率,同时电气安装标准件的组合设计达到增加布线通道、增强线束防护、降低飞机质量的效果,实现最大的可靠性、系统间最小的干扰和耦合、检查和维护(包括清洁)的可达性,以及伤害预防。高可靠、体积小、质量轻、耐环境的EWIS电气安装标准件产是飞机上EWIS安装固定解决方案的首选产品。     

EWIS 设计中的 PRA 分析

根据 PRA 在 EWIS 安全性分析中的地位和作用,对 PRA 的原则、内容及步骤进行了分析和说明,阐述了在 EWIS 设计初期 PRA 对 EWIS 主通道布局的影响;并结合故障树中对割级、最小割级的分析,说明在初步设计中后期应用 PRA 验证故障树底事件之间相互独立性的必要性。最后结合 APU 非包容性转子爆破,对飞机尾段 EWIS 主通道布局和线路布置进行了举例说明,详细分析了 APU 非包容性转子爆破对尾段平尾 EWIS 线束敷设的影响。     

民用飞机线束主通道规划设计

综合中国民用航空规章25部对于电气线路互联系统(EWIS)的隔离要求,提出了民用飞机EWIS主通道的规划设计方法。以某型飞机供配电系统为例,通过将导线按电磁兼容类别、余度功能、独立电源以及特殊系统线路进行分类,编制导线敷设的通道代码,并在规划线束通道时,将不同类别线束、线束与结构、管路、操纵钢索等按照一定的距离进行隔离,在不满足隔离距离的情况下,通过施加隔离保护装置的措施进行等效隔离,完成线束主通道在机上的布局,从而实现EWIS的隔离。     

民用飞机线束电弧问题研究

描述了电弧的概念、特点、产生机理及危害。从民用飞机电气线路互联系统(EWIS)布线安装设计的角度出发,深入分析了线束电弧产生的主要原因,即导线绝缘层的物理破坏和老化。在借鉴国际通用技术规范和型号研制经验的基础上,针对可能导致电弧产生的因素,提出了具体的电弧防护措施,有助于在布线安装设计初期,最大程度上减小电弧产生的隐患。同时,针对民用飞机设计单位构建线束电弧防护设计体系提出相应建议,为线束设计人员提供参考。     

民用飞机线束综合设计方法研究

线束综合设计是民用飞机EWIS(Electrical Wiring Interconnection Systems,简称EWIS)设计过程中的重要环节,也是开展EWIS详细设计工作的基础。目的是确定哪些系统导线可以组成同一线束。线束综合程度越高,线束的数量越少,越有利于线束的制造、构型管理及安装敷设。线束综合设计的方法是对飞机电气原理图中的导线先按系统综合,再按区域综合,最后进行机上综合的步骤来成束。     

EWIS线束敷设路径自动规划

在飞机线束EWIS设计阶段中,线束综合成为飞机线束设计中非常重要的一环。线束的综合程度越高、全机综合线束数量越少越有利于线束的敷设安装与生产制造,更有利于后期的维护与改造升级。文中提出一种利用常用的Excel VBA脚本语言,对CATIA进行二次开发,通过全机可用敷设线束通道以及设备之间的互联关系,运用常用的Floyd最短路径算法,完成线束的最优路径规划。线束综合设计人员可以以自动规划出的敷设路径作为参考,结合EWIS在设计时需要遵循的规则,规划出线束的最短敷设路径。该方法有助于飞机EWIS线束综合设计以及减轻全机线束敷设质量。     

快速释压特定风险研究及其对EWIS的影响

分析了快速释压特定风险发生的原因,给出了快速释压风险对人员及飞机和系统的影响,针对快速释压对飞机电气线路互联系统(EWIS)的影响给出了具体的分析说明,结合与快速释压给EWIS造成影响相关的适航条款要求,给出了符合性验证思路,通过对EWIS电缆松弛量的计算,给出了EWIS设计防护措施和影响分析方法,最后提出了符合性验证方法。     

EWIS分离设计及符合性验证研究

随着飞机电子电气技术的快速发展与广泛应用,EWIS(电气线路互联系统)在飞机安全飞行中起到的作用也越来越重要。基于EWIS故障导致飞机发生事故的数量逐渐增多,在飞机研制过程中摆脱传统认识,加强EWIS的设计与验证也逐步成为一种趋势。本文首先回顾了飞机研制过程中针对EWIS设计的传统做法,接着给出了由于EWIS故障导致的飞行事故案例,然后分析了在进行EWIS分离设计时需要考虑电磁环境,结构锐边,飞控钢索,氧气、气源、燃油、液压管路等影响因素,最后提出了适航验证时采用说明性文件(MC1)、安全性评估(MC3)和航空器检查(MC7)的符合性方法及重点验证内容。     

基于军事需求工程的军用飞机EWIS设计需求分析

针对军用飞机电气线路互联系统(Electrical Wiring Interconnection System,EWIS)的设计特点和现状,明确了EWIS功能定位。在分析军事需求工程(Military Requirement Engineering,MRE)体系框架、过程和方法基础上,以海军飞机EWIS需求开发为例,设计了基于MRE的EWIS需求开发过程和统一需求描述模型,构建了需求体系框架,提出了基于数据的需求管理过程,为军用飞机EWIS设计提供参考依据。     

民机电气线路互联系统(EWIS)维修性设计研究

依照将EWIS 作为飞机独立功能系统的研制理念,从型号工程实践中出发,分析明确了飞机运营中EWIS 的计划和非计划维修工作任务,并在此基础上创新性地提出了针对EWIS 维修性设计的定性要求、结合EWIS组件的设计特点提出了以EDZ 为对象进行维修性设计要求分解的方法,以及型号研制中开展EWIS 的维修性分析与评估验证的方法。     

民用飞机研制阶段EWIS构型管理

2007年底FAA发布新的规章修正案,将电气线路互联系统（electrical wiring interconnection system,简称EWIS）的适航要求以独立分部 H分部的形式纳入FAR 25部运输类飞机适航标准,将EWIS提升到飞机的一个重要综合系统来看待,其研制过程需进行系统性的考虑,EWIS的构型管理成为适航取证的重要关键环节。结合EWIS研制特点阐述了EWIS构型管理面临的挑战,分析并研究了EWIS构型管理的类别及关键内容,提出了管理策略建议,对于民用飞机EWIS的研制具有现实指导意义。     

民用飞机设备和管线路设计优化工具的研究

为了解决飞机研发过程中,管线路及设备设计自动化程度低的问题。基于CATIA V5进行二次开发,使用API接口和VB语言实现相关工具的搭建,并主要在以下几个方面开展研究：一是在飞机初步设计阶段进行设备的快速布置;二是基于电气设备及周围零部件的空间布置,进行单一DMU管线路通道拓扑,通过EWIS隔离代码定义,规划线束通道的类型,自动分析通道之间的物理隔离距离,并依据EWIS隔离要求规范与自动分析的物理隔离距离进行分析,从而输出全机管线路通道之间的间隙检查结果及分析报告,为后续的通道拓扑优化提供相应的接口及设计规范;三是进行主通道及分支通道拓扑,通过定义通道的直径、通道内布置线缆的规格及不同形式布线的概率,开发工具自动计算EWIS线缆的总长度,并由公式快速计算出该线缆敷设方案的重量,供全机设计时参考。     

信号仿真系统离散信号发送功能研究

2011年底中国民航局新发布的CCAR25.1709对于电气线路互联系统（ Electrical Wiring Interconnection Sys-tem,简称EWIS）安全性提出了更完全和结构化的评估要求。分析了原规章条款25.1309对于EWIS安全性评估的不足和对新规章条款25.1709的要求及其理解,并结合具体的民用飞机设计经验,分别从EWIS失效产生的功能性和物理性两方面安全性影响,探讨了EWIS对于25.1709的符合性设计和分析的过程与方法。     

基于CST软件仿真的线束隔离研究

在民用飞机电气线路互联系统(EWIS)设计中,通过物理隔离防止电弧和电磁干扰(EMI)是适航审定的重要内容。以隔离距离为研究对象,基于电磁仿真软件CST,构建多种模型,对不同类型线缆间、不同电信号线路进行了仿真,证明了物理隔离不但是防止电弧产生的有效方式,而且能够极大地降低电磁干扰,同时使用屏蔽线缆和多芯扭绞等防护方法,也是降低电磁干扰的有效措施。     

一种改进的无人直升机离合器接合控制方法

针对原控制方法的不足,探讨一种提高离合器接合品质的方式.基于某型无人直升机离合器的动力学特性研究,通过分析离合器接合过程对传动系统冲击及传动带寿命的影响,确定了离合器的控制要求.选取离合器主动轮与从动轮的转速作为基本输入参数,确定理想的转速曲线.接合过程的3个阶段依次采用开环控制、闭环控制、开环控制,其中闭环控制采用PID(比例-积分-微分)控制与模糊控制相结合的控制方法,以实现离合器的平稳、快速接合.分别进行原控制方法和改进控制方法的无人直升机离合器接合试验.结果显示:相比于原控制方法,改进控制方法的接合时间缩短了约1/3,最大冲击度减少了2/3以上,滑摩功减少了1/2以上.试验结果表明:采用改进的控制方法可改善离合器的接合品质.      

国外民机EWIS设计先进理念的介绍与探讨

随着适航新规章的发布,电气线路互联系统（EWIS）在整个民机设计体系中愈发得到重视。国外在EWIS设计方面已形成了非常专业化的体系,通过四个典型实例介绍了国外在EWIS设计中的先进理念,并探讨了对国内EWIS设计的借鉴意义并提出了相关建议。这些典型实例包括：EWIS适航认证、EWIS部件可靠性分析、EWIS安装设计标准制定、EWIS总体布局设计。     

EWIS支架装配变形及其承载分析

民用飞机EWIS系统支架遍布全机,在空间狭小的区域,考虑到装配和维修的要求,需采用单侧安装工艺,若支架装配时未固定好或操作不当,会导致支架承受安装力矩载荷,使支架结构产生塑性变形和残余应力,严重的会导致支架破坏。为了分析EWIS支架在安装力矩下的应力和变形情况,采用ABAQUS对典型标准支架进行有限元分析,考虑材料的非线性特性,得到了支架在不同安装力矩下的变形和应力情况,并对塑性变形后的支架继续承载进行了分析,对比分析支架塑性变形前后承载的应力,得出了变形对承载的影响。采用非线性有限元分析方法可对支架安装力矩的作用进行模拟,并计算结构产生塑性变形后承载的应力水平,为民用飞机EWIS支架的装配过程和塑性变形后的承载分析提供参考。     

航空发动机叶片前后缘自由式砂带抛光技术

由于叶片前后缘(LTE)的轮廓形状和表面质量将对航空发动机的气动性能和叶片的疲劳性能产生直接影响,因此为提高前后缘的轮廓度和表面质量,通过对目前航空发动机叶片前后缘抛光所存在的问题进行分析,结合叶片前后缘抛光工艺要求,并基于自由式砂带抛光的工艺特点,提出了叶片前后缘自由式砂带抛光工艺方法;针对该抛光工艺方法,建立其砂带张紧力控制系统,确定了抛光加工中的砂带走刀步长计算公式及抛光轨迹规划方法;最后以某型号叶片的前后缘作为加工对象进行抛光实验研究。检测结果显示:叶片前后缘轮廓度误差小于0.01mm,其表面粗糙度小于0.4μm,证实了该抛光工艺方法对提高叶片前后缘的轮廓度和表面质量的有效性。