浅谈民机测试改装线缆敷设

摘 要： 线缆敷设设计作为民机测试改装的重要组成部分，正日益成为行业的关注焦点。从“行业规范”、“一体化”、“分阶段设计”和“线缆规划”四个方面提出了线缆敷设设计改进之策：（1）在设计中不断探索，在实践中完成检验，正式建立行业规范；（2）推进“一体化”设计思路，顺应适航要求、保证系统安全、统筹设计资源；（3）划分为初步设计阶段和详细设计阶段，有条不紊地提高敷设质量；（4）合理规划线缆分离面、安装图和设计图，化解后期可能产生的连带问题。

关键词： 测试改装；线缆敷设；一体化

中图分类号：V217 文献标识码：A 文章编号：2095-8412 （2018） 01-068-04

工业技术创新 URL： http： // DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2018.01.017

引言

线缆敷设设计是民机测试改装的一部分。随着民机向多电的发展日趋明显，加上适航当局对电气线路互联系统（EWIS）的认识越来越深，线缆敷设设计开始迅速进入关注范围，甚至已经成为适航当局的关注重点之一。

目前，从设计角度来看，测试改装线缆敷设设计没有统一、明确的规则，而且由于种种原因，大部分设计工作只能在飞机本机设计工作完成后才能介入，导致敷设设计、开孔协调等工作很被动。另一方面，由于国内航空领域测试改装线缆在设计、实施方面刚刚起步，可利用的航空资源有限，导致其也要走一些弯路。本文从“行业规范”、“一体化”、“分阶段设计”和“线缆规划”四个方面来讨论如何更好地完成民机测试改装线缆敷设设计。

1 行业规范

2007年底，美国联邦航空管理局（FAA）发布FAR25部第123号修正案，使得EWIS正式成为现代民机设计和运营体系中一个重要的独立专业系统[1]；而后，2011年底，我国的CCAR-25也将EWIS设计要求加入到适航审定当中，推进了行业规范的监理与应用。

但是，试飞改装线缆却和EWIS不尽相同，具有其特殊性。试飞改装线缆，其作用是为了得到飞机在试飞过程中的加装和改装参数数据，其存在是短期的。对于这些线缆的敷设要求，是必须和原机线缆保持一致，还是可以“从轻发落”，尚有待讨论。

假设要求测试改装线缆的设计、安装要求和飞机本体一致，首先，必须从整体来提高测试改装设计的“一体化”程度（详见第2章）。其次，这样会增加设计成本。线缆敷设从设计到安装是一项巨大的工作，包括原理图的设计、接线图的设计、线束安装图和最后的线缆敷设，一环扣一环，如果过于苛刻，需要大量的人力、物力和时间。最后，试飞改装设备和线缆的拆除将极为繁琐。试飞结束之后，如果决定将飛机出售给航空公司，那么拆除如此多的按照飞机本体线缆敷设要求而完成的测试改装线缆，也将是一项巨大的工程。

所以，对于测试改装线缆的设计和安装，还是需要初步形成行业规则，然后在设计时不断探索，在实践中完成检验，最后正式建立相对完善的试飞改装线缆设计和实施规则，保证飞机圆满完成试飞任务。

2 “一体化”设计思路

“一体化”设计思路即：将改装作为试飞单位的重要设计实施部门，改装单位应在飞机设计和制造阶段就全面参与，改装设计和飞机设计并行，改装实施和飞机制造、装配并行[2]。

现阶段，民机测试改装设计已经考虑到“一体化”的重要性，而且有些专项改装甚至已经实现了“一体化”。例如，某大型客机的推进系统测试改装流程如图1所示。这是一个典型的在飞机系统内落实的改装任务包，考虑到推进系统的改装安全性，改装完全交由该系统供应商负责实施。由于数据采集的责任一般在试飞部门，双方在飞机设计阶段进行预先设计的定义，并形成测试改装ICD（Interface Control Document）作为双方设计界面的约定[3]。但是，测试改装线缆的“一体化”实施起来并没那么容易。例如如果在设计协调中考虑不周，将导致实施期间线缆和其他系统相互干涉；再如有些线缆需要安装在封闭区域，但是出于协调性的考虑，此区域在未进行测试改装线缆安装工作前，主机厂就已经完成了封锚安装。对于这个设计思路，还有待进一步改进。

总之，对于改装线缆，首先，可以使其更好地满足适航要求；其次，可以保证各个系统的安全性；最关键的是，“一体化”可以使改装线缆设计统筹利用飞机的设计和制造资源[2]。

3 分阶段设计

图2所示是目前的改装线缆设计流程：首先完成系统原理图的绘制，包括各个电气设备的连接关系、接地要求等；然后根据线缆特性绘制接线图，包括给线缆编号、设置分离面等；最后根据接线图绘制三维线束组件安装图，即根据飞机的空间来设计线束路径，确定线缆保护的位置、接地桩位置等。各个阶段的反馈和执行都是并行发生的，整个流程通过不断升版数模来融入反馈信息。

但实际设计过程不可能这么顺利。由于测试改装的参数多、数据量大，且遍布飞机各个区域，有时很多数据（例如分离面具体位置、线缆规划、线缆隔离代码等）亟需三维线束组件来反馈信息。但如果设计者同时处理过多的信息，肯定导致回复速度过慢。此外，虽然平台化的管理允许单独靠数模升版来解决反馈的问题，但是频繁的数模升版需要在协调和平台数模一体化上花费很多时间，尤其是有些问题并不一定在初始的设计时就在三维数模当中有所体现，导致最后既增加了设计成本，又使设计效果不尽人意，得不偿失。

如图3所示，如果把线缆敷设划分为两个阶段，即初步设计阶段和详细设计阶段，则不仅可以快速地完成线缆的初步设计，解决例如结构穿孔协调、主通道设计等问题，而且还可以为之后的线缆规划、接线图、原理图的完善提供反馈。进入详细设计阶段后，在原有的设计基础上，把线缆规划、线缆属性详细体现到三维数模当中，再经过1次或2次升版，即可把数模达到生产安装状态。以上举措不仅可以使线缆敷设有条不紊，还可以保证线缆敷设设计的质量，为后续生产、制造和安装提供有力保障。

4 线缆规划

对于飞机来说，测试改装线缆所涉及的机上区域不比原机线缆少，所以在规划线缆前要充分了解飞机的整体情况，重点包括但不限于：封铆区、气密区、高温区、电磁暴露区、高振区。除了了解飞机各个区域外，还要了解原机线缆的走向和属性，其中属性包括所携带电流大小和线缆的种类、线规等。

4.1 合理规划线缆分离面

合理规划分离面，就是从全机考虑，对测试线缆进行合理的分块，然后根据线缆属性进行线缆的合理规划。如图4所示，在飞机机头、机身、尾段、左右机翼和左右吊挂等部分合理设置分离面，实现改装线缆三维数模区域化，使设计清晰、制造容易、工艺易实现、安装快捷、维修方便等。

4.2 合理规划线缆安装图和设计图

线缆的安装一般是分区域的，而线缆的制造却是逐根的。如何在一次三维设计中既能实现区域化，又能表达整根线缆的信息，是规划的重点和难点。如图5所示，首先，按照飞机实际情况，根据安装需求，划分安装区域块。假如一根线缆穿过了飞机6个区域块，那么可以在每个区域块都建立一个安装数模，每个安装数模需包含所在区域所有线缆的一部分或多部分甚至整个部分，其不妨称作线束段。这样，当实际安装时，安装人员只需要调出此区域的线缆数模和其他辅助数模，就可以进行安装了；当进行线缆制造时，设计者可以通过三維软件，将每个区域块中同一线缆的线束段连接起来，再重新组成一个数模，然后将其展平，作为生产制造的关键输入。不仅可以保证设计质量，还为之后的安装工艺平台一体化提供了方便，一定程度上化解了由于数模升版所带来的工艺文件更新的连带问题。

5 结论和展望

随着我国C919大型客机的第一架、第二架机首飞成功，应对大型客机试飞改装线缆敷设设计所面对的挑战迫在眉睫。通过统一测试改装线缆设计、安装的规范要求，推进“一体化”设计思路，把测试改装线缆设计分阶段，在三维设计改装线缆时合理规划线缆，可以有效地推动测试改装线缆设计行业的发展；可以使设计更加清晰、明朗；可以保证设计质量，使其满足现有的适航标准、推进适航标准的完善；可以使测试改装线缆在安装时区域化，提高安装速度。

当然，除了以上讨论的，如何规范线缆各个部件的供应商、如何加快改装线缆设计敷设周期、如何建设有更好设计能力和创新能力的线缆设计团队等，也是保证民机测试改装线缆设计质量需要关注的重点，需要在后续工作中加以深化。

参考文献

[1] 马麟龙， 唐长森. 民机电气线路互联系统（EWIS）维修性设计研究[J]. 民用飞机设计与研究， 2016（1）： 39-44.

[2] 徐敦.大型客机试飞电气线缆改装方法研究[J].科技创新导报，2015（16）： 69+71.

[3] 杨春霞. 大型客机一体化试飞改装设计方法研究[J]. 民用飞机设计与研究， 2015（2）： 55-59.