前言
飞机在空中飞行时必须使用电气设备，即发电机。但是，电气负荷的运输和传输必须通过线路进行。事实上，普通飞机内的线路长度超过了几公里在运行时间较长的情况下，线路质量差很容易导致故障，使工作人员难以维修。电弧焊是线路运行中容易发生故障的关键部分。因此，进行了深入的电弧分析，以提高故障检测水平，确保航空安全和可靠性。
1航空电气系统故障
航空电气系统主要由电气系统和电气设备组成。电气系统由电气系统和配电系统组成；电气设备包括飞机上使用电气的所有设备和装置。不同设备之间的连接增加了电缆数量，并增加了线路之间出现故障的风险。此外，大多数架空电缆都是在高温、高辐射和高振动环境中工作的，这加剧了电缆老化的问题。在电缆开始使用时，制造商没有正确安装飞机内部部件，因此，通过快速调整和翻新，飞机内部部件可以长期保持稳定的工作环境。但是，由于电缆直径较小，且电缆与固定支架之间的摩擦较长，可能导致电缆材料老化。此时，航空电缆绝缘老化部分容易穿孔，立即产生间歇性电弧，严重影响飞机的运行。
2电弧分析
要解决电气电弧故障，首先需要分析电弧特性和故障原因。电弧是两个电极之间通过绝缘介质的连续放电过程。这一过程伴随着电气材料的局部挥发，是一个复杂的电磁反应过程。由于电压和电流在电弧之间产生时电导率变化，因此欧姆定律不能用来描述这两者之间的线性关系。许多因素会影响电弧之间的电压和电流，例如电气系统的环境条件、电路参数性质等。电弧故障是一种无气体放电现象，也称为等离子体。在微观一级，电弧电流是电场条件下电气和正离子运动的结果，因此电流运动成为电流的主要部分。电弧放电产生高温、高达3，000至4，000c的中央温度和熔断金属。由于电弧时温度较高，很容易点燃电气线的绝缘层，从而导致电气线。与此同时，发生故障的电弧时，配电柜中安装的保护装置，如漏电、过流或短路等，可能无法迅速切断电源，瞬间电弧现象可能会点燃易燃物品。
要想解决故障电弧问题，还需要研究如何生成电弧来解决电弧问题。有多种方法可以产生电弧:(1)电路断开时。当回路接触开始分离时，连接器之间的接触压力和接触区域会减小，从而增加接触处的电流密度、接触强度和接触热。如果放电电流稳定，电弧此时断开。(2)穿孔发生在真空和气体之间，真空正负极之间可产生电弧焊，称为真空电弧焊。(3)接触闭合时。连接的电源接头在关闭时会产生电击，通常称为电弧放电。(4)火花放电过渡到电弧炉放电时，容易产生大电压变化激波。
3航空电弧的故障分析以及相应的防护措施
3.1航空电弧故障类型及其特征特点分析
3.1.1串联故障电弧
串联电弧故障主要是由于连接松动或正负极间接触不良造成的。串联电弧通常发生在插件或其他设备之间的互连处。当设备之间的连接部分损坏时，电压和电流出现在损坏部分的两端，一开始较弱，但随着绝缘层的破坏或导体的逐渐氧化和腐蚀，电压或电流逐渐增大，最终导致电气电弧故障。串联电弧电流值远低于传统断路器，电弧能量远低于并联电弧，因此极难检测出故障电弧。但是长时间放电也会损坏线路连接器并引起火灾。
3.1.2并联故障电弧
并联故障电弧是由线路绝缘层破坏形成的短路电弧。例如，三相交流电流的相线与相线的短路相接触，或与飞机机身的短路相接触。一般来说，并联电弧的电流幅度大于断路器的电流幅度，并且可以正常切断，但如果额定电流未达到过流保护器，则可能无法切断额定电流。并联电弧产生的能量比串联电弧多得多，容易接触易燃材料，因此更危险。
3.2航空电弧故障仿真设计
3.2.1创建故障弧模型
建立故障电弧模型有助于更好地研究故障电弧,并制定一系列措施和对策,以防止电弧故障或减少电弧故障造成的损害。使用MATLAB研究电弧电路,从简单的电路到模拟分析,目前是一种值得推广的研究方法。虽然该模型不能100%模拟航空电气系统的电弧故障,但它可以最大限度地反映电弧故障的电流和电压特性,并且借助数学知识,通过求解微分法可以很好地分析电弧的非线性关系。
3.2.2实现电弧失效模型
基于MATLAB软件,从电气系统模块库中的组件建立了通用电弧故障模型。电弧模型由压缩控制电流源、微分方程编辑器、值检测等模块组成。,并具有很大的多功能性和实用性。在故障电弧仿真过程中,我们只需要用这个模型来模拟基本的波形,就可以得到断路器断开时故障电弧的电流变化:电弧电压从零增加到保持不变,电弧电流减小到零不再变化。航空电气系统是一个庞大而复杂的系统,电气系统的安全性和稳定性直接决定了整个航空的安全性。有缺陷的电弧是电气系统中的常见问题。本文着重介绍了有关电弧故障的知识,介绍了航空电弧故障的一般特点和类型,电弧故障的方式和原因,电弧故障断路器和建立电弧故障模型进行仿真试验,强调了电弧故障的危险性不容忽视。航空事故频繁发生,航空安全面临巨大挑战。为了保证航空电源系统的稳定性和可靠性,电弧故障相关内容的研究和研究符合发展的需要,电弧故障研究对航空电源系统的持续优化具有积极的作用。通过不断的实验和不断的研究,航空推进系统和整个航空工业的未来将变得越来越好。
3.3仿真模拟结果分析
如果电路是根据有缺陷的电气电弧模型构建的，本文将以Marv模型为例模拟电阻负载条件。根据电弧模型，研究人员可以清楚地看到，电路电压在初始阶段根据零位置增加，并稳定在一个特定值。此时，电流也会从零末的最高位置下降。它是物理动力学过程的整体，用于模拟以及描述电弧在断路器切断故障回路后消失的情况。为了进行更有效的模拟，必须根据需要使用空运系统的完整数据参数对电弧模型进行科学合理的调整，同时更改载荷情况。此方法获取系统故障电弧电流及其电压波形。
4故障电弧的检测
目前,有许多方法可以检测故障电流。一般来说,电压和电流的特性通常用于确定是否发生电弧。同时,故障电弧发出的强光、电磁波和红外线可以作为判断故障电弧的依据。国外电弧故障检测方法主要有两种:电子故障电弧灭火室和电弧故障电弧灭火室。（1）电子故障电弧断路器的工作原理。线路中的电压和电流信号随时收集和放大,然后发送到滤波器进行谐波处理,然后发送到脉冲变压器。脉冲变压器的作用是将突变的电压或电流信号转换成脉冲信号,经单稳态处理后的脉冲信号变成恒宽稳幅的脉冲信号。最后,脉冲信号被集成并发送到比较器进行比较。如果故障电弧脉冲信号的宽度和幅度发生显着变化,断路器开始工作并断开北回路。（2）故障电弧灭火室的工作原理。该装置的工作原理主要是将电弧信号转换为频谱信号,同时检测通过变压器发生的短路现象。最后,在对电弧监控设备进行分析和处理后,如果电弧出现故障,它将发出输出信号,使断路器工作。
5航空电气系统控制与管理技术
飞机电气系统控制和管理技术的发展阶段分为常规模式、远程控制模式和多传输模式。今天,常规方法被广泛使用。在电力系统中,有分配设备,如继电器,接触器,断路器和电流限制器。配送中心位于驾驶舱内,驾驶员可直接控制和控制这些配送设备。该系统简单可靠,但必须在驾驶舱内使用和控制常规方法,铺设过长的电缆,占用过多的空间,导致电路故障,并给飞行员带来许多困难。远程控制模式比正常模式好得多。无需将所有配电设备电缆放置在驾驶舱内,即可远程控制其他配电设备,从而大大减轻了电缆对飞机的重量,减少了故障的发生。电动多路传输方式由计算机控制和控制。电气系统由数据处理器、远程终端、数据总线、固态电源控制器、控制装置和显示装置组成。它由微处理器控制和管理。由于采用多传动技术,减少了电线的长度和重量,提高了电力系统的效率和可靠性,减少了导体的操作难度。20世纪70年代,美国人开始研究电动多传动系统,主要是通过改变电气和机械来减少硬件设备的更换。通过将各种类型的混合集成电路转换为单片电路,可以降低成本和可靠性。电气控制系统数据总线结构可分为三种形式:非集成结构、集成结构和层次结构。电气控制系统不是通过数据总线与航空电子系统连接的,是一种非集成总线结构,这种总线结构的优点是没有数据匹配现象。缺点是航空电子系统需要多个连接,增加了更多的控制和显示模块,导致系统上的总线负载较大。集成总线结构要求电气控制系统和航空电子设备在单个总线上连接。优点是无需执行完整的程序,减少了系统硬件和软件的安装。缺点是电源系统与航空电子系统的联动严重,系统可扩展性差。分层总线结构是通过自身独立的数据总线与飞机总线相连的电气控制系统。优点是减少了电力系统数据总线的流量,可扩展性无限,飞机系统和电源系统相互独立。缺点是数据总线结构较多,增加了投资。
结束语
总的来说，上述分析表明，在促进航空飞机工业的过程中，航空飞机及其人员的安全一直是一个重点事项，必须对航空飞机电气系统中的电弧故障给予应有的注意和关注，并认真研究造成电弧故障的确切原因。此外，有必要安排专业技术人员定期维修，以避免电气系统故障，防止再次发生电弧故障，并确保乘客和机组人员的人身和物质安全。
参考文献：
[1]谈勇.飞机线路故障问题及其对策[J].航空维修与工程，2006（02）.
[2]陈德桂.低压电弧故障断路器—种新型低压保护电器[J].低压电器，2007（03）.
[3]周伟.航空电气系统中故障电弧的分析[J].科技与创新,2014(7):63-63.
[4]柴军.航空电气系统中故障电弧的研究[J].黑龙江科技信息,2016(27):26-26.
[5]柴军.故障电弧在航空电气系统中的分析[J].军民两用技术与产品,2017(6):26-26.
[6]程新，马小尉，汪浩.飞机维修业务信息管理系统设计与实现[J].机械设计与制造工程，2014，(4).
[7]陈肯.终端区飞行程序及导航设施布局优化方法研究[D].西南交通大学，2014.
[8]徐伟峰.多主体模型定量验证方法研究[D].吉林大学，2014.
[9]王仕岩.故障电弧检测及其直流固态功率控制器的研究[D].天津大学，2014.