本發(fā)明一般地涉及一種包括由復(fù)合材料制成的構(gòu)件的飛行器的機載電設(shè)備的電流回路。

背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，飛行器上的機載電設(shè)備的電能供給通常由電流供電電纜和飛行器結(jié)構(gòu)構(gòu)成的電流回路網(wǎng)絡(luò)提供。電流回路網(wǎng)絡(luò)可以被看作類似于飛行器的通用接地面。在機身構(gòu)件和主要結(jié)構(gòu)(鑲板、機架、縱梁)由金屬材料制成的飛行器中，由許多互連的結(jié)構(gòu)部形成電流回路。從飛行器的一端到另一端的大量互連使得它容易傳輸電流。為了降低飛行器的重量，當(dāng)今飛行器的設(shè)計對飛行器的外部結(jié)構(gòu)或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一些零件采用復(fù)合材料。所使用的諸如碳或者樹脂和纖維合金的復(fù)合材料具有低的電導(dǎo)率，因此不能用于形成電流回路網(wǎng)絡(luò)。在這種情況下，利用位于機身的承壓區(qū)并且主要由金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)成的被稱為ESN(電結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò))網(wǎng)絡(luò)的高電導(dǎo)率金屬結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)形成電流回路。圖1示出飛行器1的一部分的ESN網(wǎng)絡(luò)2的總圖。圖1更特別地示出飛行器的ESN網(wǎng)絡(luò)2是網(wǎng)狀冗余網(wǎng)絡(luò)，因為ESN網(wǎng)絡(luò)中的每個構(gòu)件都連接到網(wǎng)絡(luò)中的至少兩個構(gòu)件。為了滿足民用航空當(dāng)局設(shè)定的安全標(biāo)準(zhǔn)，ESN網(wǎng)絡(luò)的冗余是必需的。更具體地說，ESN網(wǎng)絡(luò)由結(jié)構(gòu)金屬構(gòu)件和接點金屬構(gòu)件構(gòu)成，它們確保不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的電連續(xù)。圖2示出包括由復(fù)合材料3制成的構(gòu)件和ESN網(wǎng)絡(luò)的飛行器1的機身的垂直截面圖。ESN網(wǎng)絡(luò)中有兩種類型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件：－飛行器的主結(jié)構(gòu)構(gòu)件4a，例如，金屬機架、金屬十字架、金屬座椅軌道、飛行器地板；－飛行器的輔助結(jié)構(gòu)構(gòu)件4b，它們包括用于支承飛行器中的例如諸如計算機的電設(shè)備的金屬十字架構(gòu)件。還有兩種類型的接點：－“金屬編織層”型的柔性電接點，用于例如在ESN網(wǎng)絡(luò)中的主構(gòu)件與輔助構(gòu)件之間實現(xiàn)某些連接。－既執(zhí)行機械功能又執(zhí)行電功能的機電接點。它們是ESN網(wǎng)絡(luò)中位于兩個結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的基于鉚釘或者螺絲和螺栓的接點。在某些情況下，機電接點可以由柔性接點增強。ESN網(wǎng)絡(luò)還包括用作飛行器的電纜的支承件的例如諸如U型或者I型金屬部件的標(biāo)準(zhǔn)零件4c。在航空學(xué)語言中，這種支承件被稱為“橋架”。標(biāo)準(zhǔn)零件通過上面描述的柔性電接點或者機電接點連接到網(wǎng)絡(luò)的主結(jié)構(gòu)構(gòu)件或者輔助結(jié)構(gòu)構(gòu)件。如圖2所示，ESN網(wǎng)絡(luò)中的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件均在復(fù)合/金屬界面5電連接到由形成飛行器的結(jié)構(gòu)零件的合成材料制成的構(gòu)件。構(gòu)成ESN網(wǎng)絡(luò)的不同金屬構(gòu)件之間的電連續(xù)性僅在飛行器的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中執(zhí)行了所謂金屬化操作之后獲得。防銹漆通常覆蓋ESN網(wǎng)絡(luò)中的所有金屬構(gòu)件。顯然，這種油漆不導(dǎo)電。此外，在ESN網(wǎng)絡(luò)中的不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的機電接點通常存在中間膠，用于防止發(fā)生接觸磨損現(xiàn)象。金屬化操作包括除掉油漆，并且如果需要，去除接觸面上的中間膠，以局部露出所考慮的金屬構(gòu)件4a、4b。ESN網(wǎng)絡(luò)中的兩個構(gòu)件之間的接點處少量殘余膠或者油漆足以降低電接觸的質(zhì)量，因此，降低ESN網(wǎng)絡(luò)的效率。因此，我們明白，ESN網(wǎng)絡(luò)中的不同構(gòu)件之間的接點必需被測試。當(dāng)組裝ESN網(wǎng)絡(luò)時，或者當(dāng)維修它時，或者在飛行器檢修期間，這種測試可能是必須的。如果在不出現(xiàn)顯著過熱或者不顯著降低其阻抗的情況下，能夠傳輸對足夠長時間換句話說例如至少60秒規(guī)定的電流強度，則可以認(rèn)為ESN網(wǎng)絡(luò)中的電接點具有滿意的導(dǎo)電性能。ESN類型網(wǎng)絡(luò)中的機電接點或者柔性接點必須能夠傳輸頻率約為400Hz的至少50Arms。傳統(tǒng)上在電子器件中采用的例如使用毫歐表或與電壓表相連的電流發(fā)生器的阻抗測量方法不適合用于測試ESN網(wǎng)絡(luò)中的兩個構(gòu)件之間的接點，因為該網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)狀的并且冗余。圖3示出實施還被稱為開爾文(Kelvin)方法的所謂四線方法來利用與電壓表7相連的交流電發(fā)生器6測量ESN網(wǎng)絡(luò)中的機電接點AB的阻抗。顯然為了簡潔的原因，圖3以圖解方式示出ESN網(wǎng)絡(luò)，并且僅示出網(wǎng)絡(luò)的主結(jié)構(gòu)構(gòu)件A、B、C、D、E之間的機電連接。阻抗R1和R2是因為飛行器的ESN網(wǎng)絡(luò)與復(fù)合構(gòu)件之間的界面產(chǎn)生的阻抗。在應(yīng)用該方法時，交流電發(fā)生器6注入的大于或者等于50A的電流與每個分支的阻抗成比例分配到由飛行器的不同構(gòu)件A、B、C、D、E和復(fù)合構(gòu)件形成的不同分支。因此，四線方法不能測試接點AB的性能，因為該應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的其余部分同時測量接點AB的阻抗而非獨立測量AB的阻抗。此外，該方法不能控制注入ESN網(wǎng)絡(luò)的電流強度，并且特別是當(dāng)采用的復(fù)合材料是碳時，其應(yīng)用可能破壞對流過的電流特別敏感的復(fù)合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明公開了一種測試ESN網(wǎng)絡(luò)中的流過金屬構(gòu)件之間的電接點的性能的方法，該方法當(dāng)被應(yīng)用時不使飛行器的復(fù)合結(jié)構(gòu)劣化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
該目的是由一種用于測試飛行器電流回路網(wǎng)絡(luò)中的第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件之間的電接點的方法實現(xiàn)的，所述網(wǎng)絡(luò)包括多個金屬構(gòu)件，每個金屬構(gòu)件分別連接到至少兩個其他金屬構(gòu)件，所述飛行器包括至少一個由連接到所述網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料制成的構(gòu)件，所述方法包括下面的步驟：a)利用電流互感器通過導(dǎo)體將交流電流注入所述網(wǎng)絡(luò)中，所述互感器電磁耦合到所述導(dǎo)體，并且所述互感器被定制成向具有被稱為標(biāo)稱阻抗的預(yù)定阻抗的負(fù)載提供最小值電流，其中所述導(dǎo)體的第一端連接到所述第一構(gòu)件，所述導(dǎo)體的第二端連接到所述第二構(gòu)件；b)測量所述導(dǎo)體中流過的所述電流的值；當(dāng)這樣測量的所述電流的值小于所述最小值時，所述第一金屬構(gòu)件與所述第二金屬構(gòu)件之間的接點被識別為有缺陷。有利的是，該方法包括下面的附加步驟：c)測量所述第一金屬構(gòu)件與所述第二金屬構(gòu)件之間的電壓降；d)根據(jù)測在步驟b)量的所述電流的值和這樣測量的電壓降，計算所述接點的阻抗的值，當(dāng)在步驟(d)計算的阻抗的值小于或者等于標(biāo)稱阻抗時，所述接點被識別為質(zhì)量良好。電流互感器還包括圍繞導(dǎo)體的輪環(huán)，所述互感器的初級繞組連接到交流電發(fā)生器并且纏繞所述輪環(huán)，所述互感器的次級由位于所述輪環(huán)內(nèi)的導(dǎo)體形成，所述交流電發(fā)生器提供頻率在100Hz和400Hz之間的1A的電流，所述互感器被定制成向所述標(biāo)稱阻抗負(fù)載提供50A的最小電流。根據(jù)本發(fā)明的方法的一個變型實施例，在測試時，所述導(dǎo)體臨時與所述第一和所述第二金屬構(gòu)件之間的所述電接點并聯(lián)安裝。附圖說明參考附圖閱讀了本發(fā)明的優(yōu)選實施例后，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將顯而易見，其中：－已經(jīng)描述的圖1示出飛行器機身一部分上的ESN網(wǎng)絡(luò)的整體圖；－已經(jīng)描述的圖2示出包括由復(fù)合材料制成的構(gòu)件和ESN網(wǎng)絡(luò)的飛行器的機身的垂直截面圖；－已經(jīng)描述的圖3示出在以圖解方式示出的ESN網(wǎng)絡(luò)中的所謂四線方法來測量網(wǎng)絡(luò)的機電接點的阻抗；－圖4示出采用根據(jù)本發(fā)明的方法測試接點的裝置的定位；－圖5以圖解方式示出應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法使用的互感器的類型。具體實施例本發(fā)明的基本原理是利用作為電壓步降互感器安裝的電流互感器在測試時將高強度交流電注入與要測試的接點并聯(lián)布置的電導(dǎo)體來測試ESN網(wǎng)絡(luò)中的兩個構(gòu)件之間的柔性接點或者機電接點的導(dǎo)電性能。如下所述，使導(dǎo)體和要測試的接點并聯(lián)使得可以利用諸如電流表或者電壓表的傳統(tǒng)測量裝置獨立獲得接點的阻抗。此外，對低阻抗負(fù)載定制的電流互感器的內(nèi)在特性使得可以控制注入ESN網(wǎng)絡(luò)的電流強度，因而不破壞飛行器的復(fù)合構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明，在測試時，在電導(dǎo)體臨時與要測試的機電接點或者柔性接點并聯(lián)的情況下，電導(dǎo)體可以在ESN網(wǎng)絡(luò)的外部。參考圖2可以看出，連接兩個構(gòu)件的柔性接點可與這兩個構(gòu)件之間的另一個柔性接點或者機電接點并聯(lián)，以在局部提高網(wǎng)絡(luò)的強度。在這種情況下，可以避免在ESN網(wǎng)絡(luò)外部安裝導(dǎo)體。然后，高強度交流電直接通過與要測試的柔性接點或者機電接點并聯(lián)的柔性接點注入ESN網(wǎng)絡(luò)。圖4示出用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明測試接點的方法的裝置的位置。圖4中以簡化方式示出的ESN網(wǎng)絡(luò)與圖3所示的ESN網(wǎng)絡(luò)相同。更具體地說，圖4示出應(yīng)用該方法測試ESN網(wǎng)絡(luò)中的金屬構(gòu)件A與金屬構(gòu)件B之間的接點AB。構(gòu)件A與構(gòu)件B之間的電接點是在位于形成飛行器的ESN網(wǎng)絡(luò)的不同金屬構(gòu)件A、B、C、D、E之間的多個現(xiàn)有接點AC、CD、BD、ED、AE中取的接點。圖4所示的接點AB是簡單的機電類型的。簡單機電類型表示該機電接點未被與其并聯(lián)的柔性接點增強。顯然，下面參考圖4對該方法所做的描述對于被并聯(lián)的柔性接點增強的柔性連接或者機電連接相同。下面將簡要描述后兩種情況特有的一些特定特征。根據(jù)本發(fā)明用于測試電接點AB的導(dǎo)電性能的方法中的第一步驟包括通過與接點AB并聯(lián)的導(dǎo)體10使交流電注入ESN網(wǎng)絡(luò)。更具體地說，導(dǎo)體的第一端連接到構(gòu)件A，而第二端連接到構(gòu)件B。利用通過圍繞導(dǎo)體10布置的電流互感器11的電磁耦合注入電流。有利的是，導(dǎo)體10由銅或者電阻率低的材料制成。在布置該導(dǎo)體之前，首先，在導(dǎo)體10的端部要連接到構(gòu)件A和B的、構(gòu)件A和構(gòu)件B的小區(qū)域上執(zhí)行局部金屬化操作。圖5示出優(yōu)選用于在導(dǎo)體10中注入電流的電流互感器11的類型。電流互感器11是圍繞導(dǎo)體10的輪環(huán)12形式的。連接到交流電發(fā)生器6(圖4和5中未示出)的初級繞組圍繞輪環(huán)12纏繞，而在次級側(cè)，在環(huán)形磁路內(nèi)部穿過的導(dǎo)體10轉(zhuǎn)動。交流電流的頻率低于或者等于400Hz，400Hz是飛行器中采用的頻率值。返回圖4，可以看出，當(dāng)電流注入ENS網(wǎng)絡(luò)時，通過ESN網(wǎng)絡(luò)中的導(dǎo)體和構(gòu)件形成多個電流回線(最小阻抗線路)。ESN網(wǎng)絡(luò)中的導(dǎo)體、構(gòu)件和合成材料構(gòu)成的構(gòu)件可以形成其他回線。因此，第一回線L1(圖4中的虛線所示的)是通過導(dǎo)體10、導(dǎo)體的第一端與接點AB之間的構(gòu)件A的一部分以及導(dǎo)體10的第二端與接點AB之間的構(gòu)件B的一部分的最小阻抗線路。通常地，每條回線的阻抗都包括實部和虛部?；鼐€的阻抗的實部尤其取決于構(gòu)成回線的構(gòu)件的材料的電阻率和截面的電阻率以及回線的長度?；鼐€的阻抗的虛部取決于其面積，并且它與利用互感器注入網(wǎng)絡(luò)的電流的頻率成比例。對于高于100Hz的頻率，可以認(rèn)為，與虛部相比，僅包括金屬構(gòu)件的回線的實部可以忽略不計。ESN網(wǎng)絡(luò)中通常由鋁制成的金屬構(gòu)件在300k具有約26×10-9Ω·m的低電阻率。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的方法可以應(yīng)用于100Hz與400Hz之間的頻率。然后，作為近似可以認(rèn)為僅包括金屬構(gòu)件的回線的阻抗僅取決于其面積。當(dāng)要測試的接點AB質(zhì)量良好時，回線L1是阻抗最低的回線，因為它的面積最小。可以認(rèn)為，其他回線具有比回線L1高得多的阻抗。例如，對于ESN網(wǎng)絡(luò)中的金屬框架的兩個構(gòu)件之間的良好質(zhì)量機電連接，對于100Hz與400Hz之間的頻率，估計阻抗約為1毫歐。對于相同的頻率范圍，ESN網(wǎng)絡(luò)中通過金屬構(gòu)件的其他電流回線的阻抗的量級約為百分之一歐姆甚或更高。通過由合成材料制成的構(gòu)件的電流回線的阻抗約為0.1歐姆甚或更高。首先，這些回線的面積大，并且甚至對于100Hz以上的頻率，ESN網(wǎng)絡(luò)與由合成材料制成的構(gòu)件之間的界面處的阻抗R1和R2的值不能忽略。此外，在300k，諸如碳的復(fù)合材料具有量級為30000·10-9Ω·m的非常高的電阻率。因此，考慮到不同回線的阻抗，可以認(rèn)為，當(dāng)該互感器質(zhì)量良好時，接點AB幾乎傳輸了互感器11提供的全部交流電流?；ジ衅?1必須從初級側(cè)的1A量級的電流開始，以100Hz與400Hz之間的頻率向位于次級側(cè)的負(fù)載供給50A的最小電流。該互感器是為當(dāng)其質(zhì)量良好時阻抗等于所要求的接點AB的阻抗的負(fù)載定制的。為了方便，在本說明書下面的描述中，針對其定制互感器11的負(fù)載的阻抗被稱為標(biāo)稱阻抗。因此，對于接近等于標(biāo)稱阻抗的阻抗值，在互感器11的負(fù)載情況下的性能被保持。小型電流互感器適合毫歐甚或0.1毫歐數(shù)量級的標(biāo)稱值，特別是適合根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用于飛行器上特別難以進入的部分。該方法的第二步驟包括測量在導(dǎo)體10中流動的電流的值。利用電流表形式的現(xiàn)有傳統(tǒng)電流傳感器實現(xiàn)該測量。作為變型，流過導(dǎo)體10的電流值可以由在互感器的初級側(cè)測量的電流推算。該方法的第二步驟表示對構(gòu)件A與構(gòu)件B之間的接點AB進行的第一質(zhì)量測試。如果它的質(zhì)量非常差，則接點AB的阻抗高，量級為0.1歐姆或者更高。因此，電流通過其阻抗比對接點AB期望的標(biāo)稱值高得多的其他阻抗回線返回。在這種情況下，利用互感器不可能注入等于或者大于50A的電流。該互感器不適合將這樣的電流送到比標(biāo)稱值高得多的阻抗。因此，測量在導(dǎo)體中流動的電流給出關(guān)于接點AB的質(zhì)量的第一近似表示。除了為了容易使用，小型電流互感器的優(yōu)點是它可以保護網(wǎng)絡(luò)回線中存在的由復(fù)合材料制成的構(gòu)件。如上所述，當(dāng)負(fù)載阻抗比標(biāo)稱值高得多時，該互感器不能將高電流注入ESN網(wǎng)絡(luò)，這正是關(guān)于通過由復(fù)合材料制成的構(gòu)件的回線的阻抗的情況。因此，應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法不破壞飛行器的復(fù)合結(jié)構(gòu)。如果在該方法的第二步驟，在導(dǎo)體10中測量到等于至少50A的電流值，則認(rèn)為幾乎所有電流都通過回線L1傳輸。該方法的其余步驟包括精細(xì)測量接點AB的電振幅特性，以檢查其阻抗是否小于或者等于其標(biāo)稱值，從而確定導(dǎo)通性能。阻抗的標(biāo)稱值表示最大允許阻抗閾值，超過該最大允許阻抗閾值接點AB就被識別為有缺陷。該方法的第三步驟包括測量構(gòu)件A與構(gòu)件B之間的電壓降。例如，利用對接點AB的每個部分上的局部金屬化表面應(yīng)用的電壓表和測試探頭來進行該測量。該方法的第四步驟包括根據(jù)在第二步驟測量的電流值和在第三步驟測量的電壓降計算接點AB的阻抗值。因此，計算接點AB的阻抗值并將其與接點AB的標(biāo)稱值進行比較，該標(biāo)稱值取決于要測試的接點的類型及其在網(wǎng)絡(luò)上的位置。當(dāng)計算的阻抗值不超過標(biāo)稱值時，接點質(zhì)量良好。有利的是，通過以容限形式考慮導(dǎo)體10增加的阻抗、導(dǎo)體10與構(gòu)件A和B之間的界面處的阻抗、以及互感器11的不理想特性，來確定接點的標(biāo)稱阻抗。當(dāng)要測試的接點是被并聯(lián)布置的柔性接點增強的機電接點時，除了少量實現(xiàn)變型外，上面描述的方法的步驟相同。在這種情況下，所使用的導(dǎo)體是并聯(lián)的柔性接點。因此，可以在其全部長度上或者部分長度上實現(xiàn)柔性接點金屬化，以使強度測量儀表處于適當(dāng)位置，并且實現(xiàn)與互感器初級側(cè)的滿意的磁耦合。從輪環(huán)被分割為兩部分的型號的互感器，或者從輪環(huán)是分環(huán)形式的模型號的互感器中選擇電流互感器，以在ESN網(wǎng)絡(luò)中圍繞柔性接點安裝該互感器。當(dāng)要測試的接點是ESN網(wǎng)絡(luò)中位于構(gòu)件A與B之間的柔性接點時，其用作導(dǎo)體。由于網(wǎng)絡(luò)是冗余的，所以要測試的柔性接點包含在回線中，并因此可以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法。這種情況可以對要測試的接點的阻抗提供最佳測量精度，因為導(dǎo)體傳輸全部電流。對用作導(dǎo)體的柔性接點，在其整個長度上或者部分長度上進行金屬化，以布置強度測量儀表，并且校正與互感器初級側(cè)的磁耦合。從輪環(huán)可以被分割為兩部分的型號的互感器中選擇電流互感器，以在ESN網(wǎng)絡(luò)中圍繞柔性接點安裝該互感器，或者從輪環(huán)是分環(huán)形式的型號的互感器中選擇電流互感器。在該方法結(jié)束時，利用航空防銹漆重新噴涂為實現(xiàn)本方法而被金屬化的部分。根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于ESN網(wǎng)絡(luò)中的所有柔性接點或者機電接點。在組裝ESN接點時，或者當(dāng)在飛行器的壽命期內(nèi)進行維修或者檢查經(jīng)時時，在飛行器上的所有部分都可以容易、迅速地應(yīng)用該方法。該方法使用低成本的現(xiàn)用部件。