航空发动机电气附件线路分析

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摘要：近年来，我国航空事业的发展十分迅速，人们对航空工具的使用也是越来越频繁，同时航空安全性是其发展中一直重视的内容，而在航空运行中，由于其发动机所处的环境是比较恶劣的，往往会出现电气附件线路绝缘性的故障问题，这对其安全性就造成了很大的威胁，下面，本文就针对航空发动机电气附件线路的绝缘性故障类型和原因进行分析，并进行其绝缘性故障的模型仿真验证，希望对其绝缘性故障的维护和处理具有帮助。

关键词：航空发动机；电气附件线路；绝缘性故障

发动机是航空工具重要的设备，其是航空工具的动力保障，在航空发电机的内部有着很多电气附件类型，它们共同实现对发动机电气参数的获取和控制，从而保证发动机的良好运行，但在航空发动机电气附件线路中，由于受到诸多因素的影响，导致其绝缘性故障问题频繁出现，这就需要对其故障出现的原因进行分析，并通过有效的测量仿真来对故障进行检测，从而保证其良好的使用性能。

1绝缘性故障的主要类型

航空发动机电气附件的绝缘故障主要包括层间绝缘故障和地面绝缘故障。对于层间绝缘故障，航空发动机的电气附件数量非常大，电气附件的分布非常接近。如果绝缘层的老化现象发生在彼此靠近的两条线上，则不存在层间的绝缘故障。如果故障及时消除，线路之间很容易发生电弧，很容易引起火灾。如果管线在油箱周围，也可能引发爆炸事故。如果电气附件的绝缘层老化，则导体对地的电阻会降低，这可能会导致电压冲击。通过这种现象，其回流过大会导致线路的绝缘层燃烧，这将对飞行安全造成很大的危害[1]。

2绝缘性故障的主要原因

在航空的发动机所处的环境中，是十分恶劣的，其系统间会相互影响，以致于出现高速、高温、强振和高负荷等情况，这些都会导致电气附件的线路出现故障问题，且线路绝缘层的损坏也是诸多因素所共同影响的结果。在电气的线路绝缘故障发生中，通常，存在集中的线，并且线之间将存在挤压和摩擦，导致线的绝缘层的损坏。同时，由于广泛的化学腐蚀，高电压和高温条件导致线路老化，故障也很常见。电气配件绝缘层腐蚀和老化的主要原因是机械老化，化学腐蚀，热老化和电老化，另外，还存在维修的问题，为了控制发电机周期成本和可靠性，在发电机的维护中往往是尽量不对发电机进行拆卸的，这也就可能导致一些潜在电气的附件故障得不到保障，从而影响线路的绝缘性[2]。

3航空发动机的电气附件线路绝缘故障仿真

3.1电气附件层间绝缘故障仿真。在发动机电气配件的长期运行过程中，电气配件线路处于高温，振动和潮湿的环境中，这是非常糟糕的。同时，在电磁，机械，电场和化学因素的影响下，电气配件线圈的绝缘层容易损坏，因为绝缘层的损坏将进一步导致两个线圈的存在。金属导体的裸露泄漏导致它们之间的气隙破裂，这导致电弧现象的发生。航空发动机通常使用115V幅度和400Hz频率的交流电。当线圈的绝缘磨损时，两个线圈之间的绝缘可以等于Z=R+jX。当发动机的电气附件线圈的绝缘层严重磨损时，各层之间的绝缘故障相当于短路的情况。如果在极端情况下分析等效绝缘的R电阻值，则等效绝缘电阻趋于零[3]。如果发动机电气附件的线圈绝缘正常且没有层间绝缘故障，则等效绝缘电阻为兆欧级，则分析等效绝缘电阻值，等效绝缘电阻趋于无穷大。连续降低等效绝缘的电阻值，逐渐将电阻值从无穷大降低到零，然后模拟两个线圈之间绝缘的老化现象，可得到两个线圈之间的电流与等效绝缘电阻之间的关系。3.2电气附件对地绝缘故障仿真。如果电气附件绝缘的介质出现了老化情况，其出现绝缘故障位置的对地电容就会随着绝缘的老化程度加深而不断出现增大，而对地绝缘的电阻则是随着其绝缘老化的程度加深而不断出现减小的。本文定义于发动机的电气附件间绝缘介质某一处存在绝缘老化的现象，则此处等效的绝缘电阻以及等效的绝缘电容值都是不断变化的，再测出其等效的绝缘电阻和接地线间电压值，就能够获取等效的绝缘电阻和绝缘处的电压间具有的关系。将等效的绝缘电容值进行固定，将线圈的对地等效的绝缘电阻进行不断的改变，来进行传感器其线圈的绝缘性相应故障的模拟，则就能够获取绝缘位置的电压和等效的绝缘电阻变化关系。将绝缘故障位置等效的电容定取为一系列的固定值，再将线圈的对地阻值进行不断的改变，来实现对绝缘性能的变化过程仿真模拟，就能够获取绝缘故障位置电压随着绝缘的介质而对地的绝缘阻值变化关系。在绝缘的故障位置电容分别获取不同的值时，则其绝缘电阻经过不断的减小，其绝缘故障位置的电压也是发生明显变化，且变化呈现过度的状态，而在过度变化前，其绝缘故障位置电压在等效的绝缘电阻减小中是几乎不发生变化的，而等效的绝缘电阻值在继续变小而出现明显的变化后，其绝缘故障位置电压是随着等效的绝缘电阻减小而直线进行上升的[4]。在等效的绝缘电阻出现拐点变化时，其对应等效的绝缘电阻具有的最小值就可以当做对绝缘电阻的性能好坏判断的标志，如果等效的绝缘电阻比其拐点位置值大时，则说明发动机的电气附件绝缘性能是比较良好的，如果当等效的绝缘电阻是比拐点位置值小时，则说明发动机的电气附件绝缘性能存在故障。如果等效的绝缘电阻比拐点位置值小且出现持续的减小，就能够看到对地的电压值出现直线的上升，导致电压击穿的现象发生。

4航空发动机电气附件线路的绝缘性检测

为了实现对航空发动机电气附件线路的绝缘性检测，本文就进行了其绝缘性能检测系统的设计分析，来实现对航空发动机电气附件绝缘的性能自动化测试，且对电气附件故障进行定位。4.1系统硬件设计。系统硬件的设计中，想要实现其自动化的检测，则兆欧表要和待测所有的检测点都进行测量回路的建立，其能够提供其电气附件需要的绝缘测试电压。系统硬件设备主要包括兆欧表、矩阵开关、工控机、转接电缆和路由器等。用户可以通过系统人机的交互界面进行程序的启动，工控机借助路由器对兆欧表的直流输出电压进行控制，后按照测量的要求，进行矩阵开关相对应开关点的闭合，等到兆欧表对电气附件的数据进行测量后，其工控机就把测得数据和标准的数据库实施对比和分析，最后还要把测量获取的附件参数和故障判断的结果等有效的显示到界面中，来供用户进行查看。4.2系统软件设计。航空发电机电气附件的绝缘性检测系统，软件是其功能实现的主要保障，保证系统能够实现对各种型号航空的发电机具有的电气附件实际绝缘进行检测，且实现性能检测的自动化，同时检测设备好要对需要检测绝缘的试点实施准确测试，并提供相应的绝缘测量数据。为了保证其检测能够产生自动报表的生成，且保证能够实现对数据的浏览与打印，在进行完每次的检测后，还要进行相应Excel的表格制定，对检测的结果以及数据进行及时全面的保存[5-6]。

测试程序是系统软件核心部分，在进行系统程序的设计时，需要对要进行测试的电气附件进行通讯功能的建立，后对附件的绝缘性产生的故障进行准确检测和定位，帮助工作人员可以对绝缘故障情况进行了解，并对其绝缘故障的发生位置实现准确掌握。在完成工控机、矩阵开关和兆欧表等IP地址的确定后，和交换机构成相应的局域网，于程序虚拟平台内，其工控机、矩阵开关和兆欧表间能够借助IP地址形式进行有效的通信。

作者:张涛 张栋善 单位:中国飞行试验研究院