初识EWIS

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EWIS-被比喻为飞机的血管和神经

初识EWIS

电气线路互联系统(Electrical Wiring Interconnection Systems,简称EWIS),被比喻为飞机的血管和神经系统。

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当你坐飞机时,你看不见它,它却藏在天花板上、壁板后面、地板底下……它遍布飞机全身,互联飞机全部功能系统,默默地输送飞行所需电能和关键数据,为飞行发挥着重要的作用。

当今的飞机设计制造正向多电全电方向发展,更多的电气线路将替代传统液压和气源管路。

更多复合材料机身结构的使用,也需要更多电气线路来代替传统金属机身,实现电气回路功能、及加强全机闪电和电磁环境防护。

 

初识EWIS  啥是EWIS啊?

FAA于2005年10月发布NPRM,2007年12月发布25-123号修正案,在FAR 25部中新增第H分部——电气互联系统(EWIS)。之后,欧洲民航局和中国民航局也相继更新规章。

FAA在25-123号修正案中,新增EWIS的H分部共计17条条款,还修订了25.899,25.1310等条款,新增附录H持续适航文件,包括适航限制部分和EWIS持续适航文件的要求。

 

初识EWIS

哇,看起来好高端,EWIS究竟干了啥呢

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EWIS信号布置
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这么说吧,比如有一架飞机,从驾驶室通过电信号控制垂直尾翼那儿的一个非常重要的装置,来确保飞机能转向,所以俺们画成这样:

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但是安全性分析后,发现这要是哪天这个线路坏掉了,或者被小老鼠给咬断了,那就没法控制飞机尾部那个重要转向装置了,飞机就没法转向了,那不就完犊子了吗?

那咋办呢?得给它加个备份,再加一套独立的控制线路。而且还得要求不能把这两“鸡蛋”放一起,得让它两分开,越远越好。就像这样:

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可是问题又来了,这是重要线路,上面传输的信号不能被外界干扰,得找个好地方给它。但是飞机上能放得下导线的就那么几个地方,而且还有其它很多类似的重要信号也要走线。如何满足所有导线的要求,又把它们完整的布置到飞机上呢?这就是EWIS设计要干的活之一。

 

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EWIS设计的一项主要工作就是怎么把飞机上成千上万个传送电信号的导线布置到到飞机上相应的位置上,既要让他们满足功能更大存活的要求,又要满足导线间的相互隔离要求,同时还要满足其它设计及安全要求。

EWIS综合设计
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除了上述内容外,EWIS设计还有一些重要的综合设计工作内容,比如等电位综合设计、接地综合设计、分离面综合设计、成束综合设计。

 

等电位综合设计

假如有一个设备发送相同的信号给另外两个设备,类似这样:
 
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如果用导线连接的话,必须得在中间设一个分线接头,就像这样:
 
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当把这些导线布置到飞机上后,飞机上就需要布置很多这种导线接头(标准叫法是永久接头):
 
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可是这些导线永久接头都分散在飞机上不同的地方,如果想检修下某个导线接头,必须拆开整个线束外面的飞机装饰,而且还不一定找得到,因为导线的永久接头一般是包在线束里面的。于是就有人提出把这些接头按某种原则集中布置,即将功能、性能兼容的导线接头布置在一个接线装置上(正规叫法是等电位模块),然后把多个这样的模块集中布置在飞机上某几个区域,这样以后检修或进行其它相关操作就方便多了。
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由于飞机上有很多不同类型的接头,接头上传输的信号所要遵守的隔离要求又不尽相同,于是EWIS设计就需要思考以下问题:
  • 考虑信号隔离要求、考虑导线接头的空间布置位置,按什么样的分组把这些接头集布置呢?

  • 针对某些导线永久接头,是保持不变呢?还是综合到模块上?需要EWIS根据实际情况进行权衡考量。

  • 导线接头集中布置到模块中后,根据模块上连接导线的布线路径,考虑使连接的导线全局长度最短,这个模块布置的更佳位置在哪呢?

  • 针对每个已经完成综合的模块,依据EWIS设计规则,应当采用什么型号的模块去实现呢?

以上就是等电位综合设计要考虑的一些主要问题。
 

接地综合设计

接地综合和等电位综合类似,按照接地设计要求,将可以布置到一起的接地点进行综合布置。
 
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虽然线路图上有五处接地需求,但是飞机上最终综合完成后可能只有三处接地了:
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飞机上接地类型有很多,例如:机架地、交流信号地、屏蔽地…,要在空间区域内既考虑接地类型兼容,又考虑接地位置的便捷性,这些都是EWIS接地综合设计需要考虑的问题。
 

分离面综合设计

虽然导线在飞机上是连续布置的,但是飞机机体是按部段拼装的:
 
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所以在部段与部段的分离面位置,导线需要被打断,并用专业的连接器再连上。
 
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所以飞机上原本布好的信号线路,需要被这些分离面一一打断,形成部段内的导线。
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别以为这样就完事了,分离面综合的工作才刚开始。当有大量的导线被分离面打断后,一系列的问题随之而来:
  1. 不同型号的连接器能够连接的导线数量是不一样的,分离面板上要放多少个连接器才能满足要求?这其中需要考虑减少线束交联耦合(一个连接器同时连接到了两个以上线束的导线上),分离面板可用布置连接器的位置大小,导线中信号隔离要求等等一系列规则。

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  2. 连接器在面板上该如何布置才能减少连接线束的交叉?

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  3. 连接器上面连接的导线针脚要怎么布置才能满足信号隔离要求?

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把上面这些问题都弄明白了,分离面综合的主题工作就基本完成。

 

成束综合设计

线束成束综合就是把部段里面路径走向相似的导线归拢到一起,提取它们的路径生成三维线束模型用于后端做安装设计。

 

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成束综合同样需要考虑很多的设计因素,例如:需考虑成束后线束的可制造性和安装便利性,同时考虑降低线束的制造材料成本和人力成本等等一些列的问题。

 

EWIS安装设计
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好了,你了解EWIS信号布置和EWIS综合设计的主要内容后,还剩下最后一个话题要关注了——EWIS安装设计。EWIS安装设计干啥呢?直白点说就是设计线束在飞机上的支撑支架。飞机经常处于震动的机体环境中,所以必须有可靠的支架固定线束,防止其掉落。一般线束上的卡箍是由EWIS设计的,支架是由结构专业设计的。

 

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前面说到线束形态数模已经提取完成了,如果要知道在线束的那些位置需布置卡箍支架,就需要把线束的模型装配到飞机数字模型中,如果发现线束与飞机结构、飞机管路发生干涉碰撞时,还需要调整线束的局部形态。然后根据EWIS的设计要求对线束添加保护套管,在线束必要的位置添加卡箍,并将卡箍对应的支架位置信息传给结构专业进行设计。

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在此之后就可以对最终状态的线束进行展平了。

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