某型教練機(jī)發(fā)動機(jī)空中停車故障分析及改進(jìn)方法

梁云瑞，李文欽

（海裝駐南昌地區(qū)軍事代表室 ，江西 南昌，330024）

0 引言

某型教練機(jī)飛行過程中發(fā)生右發(fā)空中停車、單發(fā)著陸的飛行事故。技術(shù)人員和發(fā)動機(jī)專家共同對該起飛行事故進(jìn)行了反復(fù)測試檢查，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致發(fā)動機(jī)空中停車的原因是右發(fā)動機(jī)電纜導(dǎo)線接觸不良，導(dǎo)致ECU誤工作發(fā)出防喘指令，造成發(fā)動機(jī)反復(fù)節(jié)油，轉(zhuǎn)速持續(xù)降低至停車。

1 事故背景及原因分析

某日，某部隊(duì)的一架教練機(jī)在空中發(fā)生喘振，經(jīng)多次消喘后，右發(fā)空中停車、單發(fā)著陸。

事故發(fā)生后技術(shù)人員與發(fā)動機(jī)專家共同對該起飛行事故征候進(jìn)行了聯(lián)合檢查。

1.1 事故定位

通過現(xiàn)場檢查、飛參判讀和綜合分析等手段，對相關(guān)線路進(jìn)行測量檢查，在檢查高壓壓氣機(jī)后壓力傳感器B通道回路電阻時，當(dāng)晃動發(fā)動機(jī)主電纜插頭X5，發(fā)現(xiàn)回路電阻值有較大跳變，其余電纜檢查未見異常。分解發(fā)動機(jī)主電纜插頭X5，發(fā)現(xiàn)KX25-T(X5)插頭25孔線芯幾乎斷裂。修復(fù)X5插頭，測量良好，進(jìn)行地面試車檢查驗(yàn)證，未出現(xiàn)異常。

經(jīng)判斷，造成該故障的原因是，發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)后壓力傳感器到ECU之間的X5轉(zhuǎn)接插頭KX25-T（X5）中的25號插針與導(dǎo)線虛接，造成電路電阻偶爾瞬時增大，電壓突降，導(dǎo)致ECU采集的高壓壓氣機(jī)后壓力突降，ECU發(fā)出喘振虛警信號，右發(fā)在多次消喘后，發(fā)動機(jī)供油量降為81千克/每小時，低于慢車轉(zhuǎn)速需油量（200千克/小時），發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速逐步下降至停車。

1.2 事故原因分析

為進(jìn)一步分析KX25-T(X5)插頭25孔線芯斷裂的故障產(chǎn)生機(jī)理，找到發(fā)生該問題的根本原因，對各個環(huán)節(jié)可能造成線芯斷裂的原因進(jìn)行逐一排查。大致原因可分為：

1）加工原因；

2）敷設(shè)整理原因；

3）使用維護(hù)原因；

4）使用環(huán)境原因。

1.2.1 加工原因

①原材料使用及實(shí)物是否符合圖樣

按設(shè)計圖樣（見圖1）所示，右發(fā)動機(jī)電纜KX25-T(X5)插頭型號為983-6K-20-41-S6，所使用導(dǎo)線為QLA11121-24-RG/W雙絞屏蔽導(dǎo)線 （線規(guī)為AWG24，0.24mm2），插頭接觸偶規(guī)格為 20號。

AO指令中使用導(dǎo)線及插頭均符合設(shè)計圖樣，現(xiàn)場電纜實(shí)物也符合設(shè)計及指令要求，故該因素可排除。

圖1 KX25-T插頭接線圖

但是按照GJB 1014.2-1990要求[1]，電線最小規(guī)格-飛機(jī)上關(guān)鍵位置允許使用的最小規(guī)格電線為0.3mm2,嚴(yán)禁使用小于0.3mm2的電纜，該線規(guī)格小于0.3mm2，可能成為事故隱患。

②剝線過程

按 Q/5A1610-2000《電纜線束制造規(guī)范》[2]、HPGT_07_0001《電纜制造通用作業(yè)指導(dǎo)書》、NYS1020《導(dǎo)線線芯剝制》要求，小于 0.3mm2（AWG24）號及以下的導(dǎo)線剝線須采用熱剝加工方法，并且對于剝線質(zhì)量須進(jìn)行檢查，滿足以下要求：線芯平直不松散；線芯不斷股，不劃傷；允許斷股劃傷的應(yīng)滿足要求；線芯長度滿足連接要求；絕緣層被切割的斷面平整；絕緣層不被剝線鉗壓傷或明顯變形。剝電線絕緣層時，弄散的線芯應(yīng)重新絞合，線芯股不得錯位；電線的線芯和屏蔽線芯線的線芯剝出后1小時內(nèi)應(yīng)完成壓接連接或焊接連接的蘸錫。

經(jīng)查，該電纜剝線加工嚴(yán)格按照上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求執(zhí)行，未見剝線損傷，故該因素可排除。

③壓接鉗選擇及壓接過程

KX25-T(X5)為壓接型插頭，按Q/5A1610-2000（電纜線束制造規(guī)范）、NYS1040（J599型插頭型壓接及裝配工藝說明書）、HPGT_07_0001（電纜制造通用作業(yè)指導(dǎo)書）要求，須使用專用壓接工具完成壓接過程，并對壓接質(zhì)量進(jìn)行檢查。依據(jù)壓接標(biāo)準(zhǔn)，該插頭為20號接觸偶，使用工具為M22520/1-01壓接鉗及M22520/1-04定位器，如圖2所示，按壓接操作要求，該20號接觸偶 （適配AWG24），選擇紅色色標(biāo)定位芯，壓接檔位選擇為1檔，壓接完畢后壓接件須進(jìn)行以下檢查：外觀檢查——線芯全部裝入壓接筒中，并從觀察孔中能目視到線芯；壓接筒色環(huán)應(yīng)清晰，允許局部脫落，但不應(yīng)影響對色環(huán)的識別；壓接筒與導(dǎo)線匹配性檢查——每個壓接筒只允許壓接單根導(dǎo)線，接觸偶規(guī)格、壓接筒內(nèi)徑與導(dǎo)線線規(guī)三者應(yīng)符合設(shè)計工藝文件要求；壓接裂紋檢查——用5倍放大鏡檢查壓接件，不應(yīng)有壓接產(chǎn)生的裂紋、壓穿；壓痕位置和線芯裸露長度檢查——壓痕邊緣距壓接筒邊緣距離為1.0-1.5mm，導(dǎo)線線芯裸露長度0-0.8mm，導(dǎo)線絕緣層嚴(yán)禁伸入壓接筒中。

圖2壓接鉗

經(jīng)查，該電纜壓接工具M(jìn)22520/1-01在定檢有效期內(nèi)，壓接件外觀符合壓接要求，經(jīng)樣件拉脫力檢查，力值超出標(biāo)準(zhǔn)要求的最小拉脫力值（38N）,且故障件（25號針）表現(xiàn)為線芯斷裂而不是脫出，說明壓接力過程受控，質(zhì)量符合要求，故該因素可排除。

④接觸偶裝配

按照HPGT_07_0001《電纜制造通用作業(yè)指導(dǎo)書》要求，將接觸偶裝入和取出插頭時應(yīng)使用圖3所示專用取送工具，以確保接觸偶裝配到位，無縮針退孔現(xiàn)象。

圖3接觸偶裝配工具

經(jīng)查，現(xiàn)場制作時均嚴(yán)格按上述要求進(jìn)行裝配，未發(fā)現(xiàn)有縮針退孔現(xiàn)象，故障件（25號針）也無該現(xiàn)象，故可排除該因素。

⑤尾夾填充裝配存在問題

按Q/5A1610-2000《電纜線束制造規(guī)范》，插頭接線裝配完畢后，如線束在插頭尾夾內(nèi)松動，須用毛氈（或橡皮）在尾夾內(nèi)填充，以增加線束直徑，使尾夾壓板能牢固固定線束避免松動，其主要作用是使振動產(chǎn)生的應(yīng)力轉(zhuǎn)移在尾夾壓板處，而不是集中在導(dǎo)線根部，避免造成斷線或松脫。

經(jīng)查，現(xiàn)場加工的壓板式尾夾的插頭均按上述要求使用航空橡膠板進(jìn)行了填充處理，壓板能壓緊導(dǎo)線，故該因素可排除。

1.2.2 敷設(shè)整理原因

①電纜敷設(shè)整理及插頭對接

對于電纜的機(jī)上敷設(shè)整理，操作時會嚴(yán)格遵守工藝說明書NYS1026（電纜安裝工藝說明書）中對電纜的外觀檢查、敷設(shè)次序、防護(hù)層的制作、整理固定等過程的規(guī)范要求。

電纜敷設(shè)完成后，會按《綜合告警系統(tǒng)通電檢查規(guī)范》進(jìn)行綜合告警系統(tǒng)通電檢查，通電時會通過多功能顯示器查看綜合告警自檢時上報的故障清單。若電纜敷設(shè)整理時操作不當(dāng)，造成KX25-T（X5）插頭的25孔線芯斷裂，必然會在多功能顯示器上顯示告警信號，但實(shí)際并未出現(xiàn)發(fā)動機(jī)相關(guān)告警信號，且試飛站也多次開車或飛行均未出現(xiàn)故障，故該因素可排除。

由于右發(fā)動機(jī)電纜KX25-T（X5）插頭位于右發(fā)動機(jī)右上方，空間狹小，操作人員只能盲插對接插頭，對接難度較大，可能會由于對接時電纜拉扯造成插頭內(nèi)線芯受拉應(yīng)力疲勞受損而導(dǎo)致斷裂。故該因素可能是導(dǎo)致右發(fā)動機(jī)電纜KX25-T（X5）插頭的25孔線芯斷裂原因。

②電纜走向

經(jīng)過對電纜走向檢查，發(fā)動機(jī)艙電纜敷設(shè)的走向完全符合數(shù)模圖；可排除敷設(shè)走向錯誤導(dǎo)致電纜變短的因素。

按《電氣設(shè)備安裝規(guī)范》第3.9.4要求，電纜彎曲半徑應(yīng)滿足：

1）電纜、線束彎曲半徑要求

電纜、線束敷設(shè)不應(yīng)急劇彎曲，電纜彎曲半徑應(yīng)符合表1要求：

表1 電纜、線束彎曲半徑要求

2）單根電線彎曲半徑要求

單根電線的彎曲半徑應(yīng)滿足表2要求：

表2單根電線的彎曲半徑要求

3）在彎曲半徑處，允許將圓截面線束變成扁平截面，扁平截面的寬度不應(yīng)超出線束圓截面直徑的2倍。

4）對電連接器所用的電纜在電纜束中調(diào)轉(zhuǎn)方向時，該電纜的最小彎曲半徑應(yīng)為其外徑的3倍，在調(diào)轉(zhuǎn)處應(yīng)提供支承。

5）除圖上有特殊注明外，同軸電纜的最小彎曲半徑應(yīng)該不小于電纜直徑的6倍。

經(jīng)現(xiàn)場查看飛機(jī)，由于右發(fā)動機(jī)電纜長度偏長，存在來回折繞情況。初步測量判斷，右發(fā)動機(jī)電纜轉(zhuǎn)彎半徑存在不滿足《電氣設(shè)備安裝規(guī)范》第3.9.4要求的情況。該線恰好在轉(zhuǎn)彎時最外側(cè)位置，故該因素可能是導(dǎo)致右發(fā)動機(jī)電纜KX25-T（X5）插頭的25孔線芯斷裂原因。

1.2.3 使用維護(hù)原因

在飛機(jī)生產(chǎn)過程中，由于發(fā)動機(jī)的拆裝、換裝以及飛機(jī)改裝等情況的出現(xiàn)，造成飛機(jī)與發(fā)動機(jī)對接的插頭可能存在多次插拔。飛機(jī)此處空間狹小，工人插拔插頭無法用力，操作不方便，在實(shí)際插頭插拔時，存在采用抓住尾部電纜晃動的方法進(jìn)行插頭的插拔，此種方法一定程度上影響接觸偶處接線質(zhì)量。但考慮到電纜尾部附件中有填充物，可有效防止后部電纜的晃動帶動插頭內(nèi)部電纜晃動。同時，針對此種情況也做了相應(yīng)試驗(yàn)，經(jīng)過上百次晃動后，檢查端接質(zhì)量無明顯變化，所以該因素導(dǎo)致斷線的可能性較小。但是，此種插拔方法欠妥，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)和規(guī)范。

1.2.4 使用環(huán)境原因

①高溫區(qū)域：發(fā)動機(jī)電纜安裝在高溫區(qū)，但已采取包隔熱布后再纏石棉帶的有效防護(hù)措施，故該因素可排除。

②振動區(qū)域：發(fā)動機(jī)電纜安裝在高振區(qū)，由于發(fā)動機(jī)開車或飛行時，發(fā)動機(jī)艙振動較大，可能會造成KX25-T（X5）插頭的線芯上下振動而疲勞斷裂。故該因素可能是導(dǎo)致右發(fā)動機(jī)電纜KX25-T（X5）插頭的25孔線芯斷裂原因。

1.3 分析匯總

通過對可能造成斷線的所有原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，得出導(dǎo)致右發(fā)動機(jī)KX25-T(X5)插頭25孔線芯斷裂故障的可能因素有以下幾點(diǎn)：

①斷裂位置所選用的導(dǎo)線型號為QLA11121-24-RG/W，該導(dǎo)線規(guī)格不符合國軍標(biāo)文件GJB 1014.2-1990中對導(dǎo)線線徑的要求，容易造成斷裂。

②右發(fā)動機(jī)電纜長度偏長，存在來回折繞情況，電纜轉(zhuǎn)彎半徑過小導(dǎo)致右發(fā)動機(jī)電纜KX25-T（X5）插頭的25孔線芯承受拉力過大，從而斷裂。

③右發(fā)動機(jī)電纜KX25-T（X5）插頭位于右發(fā)動機(jī)右上方，插頭安裝板上固定的插頭相對密集，加之空間狹小，操作人員只能盲插對接插頭，換裝發(fā)動機(jī)、維護(hù)和增加屏蔽等改裝會反復(fù)插拔KX25-T（X5）插頭，可能會造成插頭內(nèi)線芯受拉應(yīng)力疲勞受損而導(dǎo)致斷裂。

④發(fā)動機(jī)電纜安裝在高振區(qū)，由于發(fā)動機(jī)開車或飛行時，發(fā)動機(jī)艙振動較大，可能會造成KX25-T（X5）插頭的線芯上下振動而疲勞斷裂。

2 測試實(shí)驗(yàn)

通過以上原因的分析以及現(xiàn)有的條件，對部分內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。

2.1 插拔彎折測試

使用與KX25-T（X5）插頭相同型號的插頭，制作一根0.5米長的試驗(yàn)電纜，在地面發(fā)動機(jī)上進(jìn)行插拔及反復(fù)彎折試驗(yàn)。彎折500次以后，分解該插頭，插頭內(nèi)線芯完好。將插頭內(nèi)25孔上的線芯從接觸偶根部剪斷，使25孔上的導(dǎo)線比其他孔導(dǎo)線短，重新壓接接觸偶，并裝入插頭。再一次進(jìn)行試驗(yàn)，反復(fù)彎折100次后，再次分解插頭，線芯依然完好，未出現(xiàn)導(dǎo)線斷裂現(xiàn)象，證明由人為敷設(shè)拔插過程中導(dǎo)致線芯斷裂的可能性較小。

2.2 導(dǎo)線承受拉力測試

選取4種典型的帶弓形壓板的尾附件J1784/38-09J、J1784/38-11J、J1784/38-17J、J1784/38-21J 和 1種彎式無壓板的尾附件J1784/16-13J44S，采用24號導(dǎo)線根據(jù)適配插頭制作不同直徑的線束，尾夾用橡膠板進(jìn)行填充，并用拉力計進(jìn)行拉拽，檢查其緊固程度，試驗(yàn)結(jié)果見表3，使用的試驗(yàn)器材：管型測力計KL-50型，最大量程：500N。

表3尾附件裝配試驗(yàn)結(jié)果

可以得出直徑較大的線束可以承受更大的拉力，加套熱縮管后可以有效增加導(dǎo)線的耐力性。由于沒有機(jī)上電纜實(shí)際受力的數(shù)據(jù)可供對比，無法進(jìn)行比較，表3中所測的數(shù)據(jù)可以作為其它方面的參考。

3 改進(jìn)措施

①對發(fā)動機(jī)電纜長度及固定點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，避免線束在敷設(shè)中出現(xiàn)彎折半徑過小的情況；②考慮在發(fā)動機(jī)等關(guān)鍵部位使用粗一號的導(dǎo)線；③飛機(jī)在改裝時盡量避免在關(guān)鍵部位的操作；④在振動頻繁的部位，增加插頭與固定點(diǎn)的防振措施。

4 結(jié)論

在對故障部位進(jìn)行全面具體的分析后，基本可以判斷導(dǎo)致線芯斷裂的原因。同時在同批次飛機(jī)相同部位進(jìn)行檢查，并未發(fā)現(xiàn)有類似異常，此次線芯斷裂為偶發(fā)性故障，但也要引起足夠的重視，在可能出現(xiàn)疏漏的環(huán)節(jié)提高質(zhì)量意識和采取更嚴(yán)格的檢測措施，杜絕此類事故再次發(fā)生。