某型教練機進氣道內壁口蓋螺釘缺失故障分析及改進措施

王 斌，左曉娟，李燦山，王智珠

（航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

飛機進氣道是將外部大氣經過整流后向發(fā)動機提供均勻穩(wěn)定氣流的通道，同時起到對氣流進行減速增壓的作用。在飛機飛行過程中，由于受氣流擾動和發(fā)動機噪聲影響，進氣道內會產生強烈的振動，若振動引起進氣道內零部件或者連接件的掉落，則可能打傷發(fā)動機渦輪葉片，損傷發(fā)動機，嚴重時可造成發(fā)動機停車。

某型教練機在使用過程中發(fā)現進氣道內壁口蓋一只螺釘缺失，現場通過查找未找到掉落螺釘，檢查發(fā)動機亦未發(fā)現有損傷，通過對螺釘孔進行檢查，孔內及邊緣未發(fā)現有變形及損傷等缺陷，無法查清故障原因。為了避免類似問題重復出現，保障飛機的使用安全，需對有可能產生的原因進行一一排查分析，并對過程中發(fā)現的不合理處提出改進措施。

1 故障部位介紹

此故障部位口蓋位于飛機進氣道前段，靠近進氣道唇口，口蓋、口框及周圍零部件均采用LY12鋁合金材料，在口蓋內側支撐口框上布置有GB930M5托板螺母，口蓋與口框之間通過HB1-211十字槽120°半沉頭螺釘連接，結構強度設計口蓋參與機體結構整體傳力，結構形式及位置如圖1所示。

進氣道受氣流擾動及發(fā)動機噪音影響，所處環(huán)境為典型的振動環(huán)境。口蓋內部壁板為飛機整體油箱壁板，在油箱裝配和試驗時，需通過此口蓋提供裝配通路，并對油箱壁板進行滲油檢查和維護。口蓋主要用于飛機生產裝配過程中，在油箱裝配完成后，該口蓋裝配通路不會再用，油箱密封后幾乎不會再開啟此口蓋（除大修外）。

圖1 故障部位

2 故障原因分析

因現場未找到丟失螺釘，無法確認螺釘缺失前狀態(tài)，故從設計、生產及使用的整個生命周期對故障原因進行分析，故障樹分析如圖2所示。

圖2 故障樹分析

2.1 設計原因分析

1）結構布局及強度分析

故障區(qū)域口蓋參與整體傳力，口蓋為LY12鋁合金化銑口蓋，連接區(qū)厚度2mm，非連接區(qū)厚度1.5mm，口框為1.2mm的LY12鋁合金鈑彎件，口蓋與口框之間采用航空橡膠板進行密封，托板螺母預埋在口框上。進氣道除了參與總體受載，還承受進氣道吸力、壓力載荷，口蓋主要承受進氣道吸力。在有框處，框板給口蓋提供支持，為保持口蓋徑向剛度，在口蓋內部沒有框板支撐處布置了環(huán)向箍[1]，如圖3所示。

此種口蓋結構形式為一般的飛機口蓋結構形式，在飛機結構上普遍采用，且進氣道經過強度計算及實驗，滿足飛機載荷設計要求。

2）防松方式可靠性分析

（1）口蓋連接選用的托板螺母為GB930 M5雙耳托板自鎖螺母，螺母本身具有自鎖功能；

圖3 結構形式

（2）為防止螺釘從托板螺母中松脫掉落，要求螺釘螺紋出牙長度大于2個螺距[2]。經過對連接區(qū)夾層厚度進行檢查，所有螺釘均滿足要求；

（3）為防止螺釘錯裝，口蓋連接螺釘采用了防差錯設計，單個口蓋上所有螺釘均為同一牌號[3]；

（4）為了進一步提高進氣道口蓋螺釘的防松可靠性，進氣道內壁口蓋安裝時要求對螺釘涂環(huán)氧樹脂膠保險，通過螺釘和托板螺母間的環(huán)氧樹脂膠固化，將螺釘和托板螺母膠接為一個整體，作為備份防松方法，可提高進氣道口蓋螺釘的防松可靠性。

2.2 生產原因分析

通過對生產過程分析，造成螺釘缺失的可能原因有：

1）漏裝

螺釘在初始生產裝配階段未安裝，或因排故等原因打開口蓋，對螺釘拆除后，螺釘未按要求復原。

2）錯裝

螺釘直徑不滿足設計要求，如螺釘直徑小，由于螺釘安裝時螺釘均涂環(huán)氧膠，安裝時靠膠的擠壓擰緊，錯裝不易發(fā)現；

螺釘長度不滿足設計要求，若螺釘長度偏短，裝配時是否出牙不易發(fā)現，螺母無法起到自動鎖緊功能。

3）防松措施實施不到位

螺母自鎖能力不滿足要求：GB930托板螺母通過擠壓螺紋部分變形起到自鎖功能，多次拆裝后螺母的擠壓變形恢復，自鎖能力下降。

漏涂膠或涂膠量過少：未按設計要求涂環(huán)氧樹脂膠防松或涂膠量過少，導致螺釘在振動環(huán)境下的防松可靠性降低。

涂膠不規(guī)范：在涂膠前未按要求對托板螺母、螺釘及相關零件進行清洗。

3 可能故障原因分析

通過對故障部位裝配流程及要求進行分析檢查，未發(fā)現漏裝、錯裝問題，通過對檢驗報告檢查，亦未發(fā)現有漏裝、錯裝的故障出現。對現有已裝配好的飛機進行排查，未發(fā)現螺釘漏裝、錯裝及漏涂膠問題。同時，對故障螺釘孔進行檢查發(fā)現，故障螺釘劃窩處還殘存部分環(huán)氧樹脂膠，也進一步排除了螺釘漏裝、漏涂膠情況。

通過對設計要求及工藝操作要求進行分析檢查，設計及操作要求中均未明確螺釘安裝涂膠量，相關螺釘安裝工藝說明書及涂膠作業(yè)指導書中，也沒有明確的涂膠量要求，所以在螺釘安裝過程中，不可避免會出現涂膠量較少的問題，導致螺釘防松能力降低。

因故障部位所需安裝螺釘數量較多，且每只螺釘、托板螺母及相關區(qū)域在安裝前均需進行嚴格清洗，要求較高，可能出現涂膠前涂膠部位清洗不干凈的情況，從而導致膠液粘附能力下降、涂膠防松能力降低。

自鎖托板螺母是通過擠壓螺紋部分至變形達到自鎖的目的，故隨著拆卸次數的增加，螺紋部分原擠壓變形逐步恢復，其自鎖能力也就逐步下降。設計、工藝均未規(guī)定螺釘拆卸次數或要求盡量少拆，因此，實際裝配過程中可能因多次拆卸引起托板螺母自鎖能力下降。

4 試驗驗證

為了驗證涂膠量與螺釘防松效果的關系，進行如下驗證試驗。

制作了3組試片，3組試片的連接件、材料厚度、所涂環(huán)氧樹脂膠均與進氣道內口蓋要求一致，僅螺釘涂膠量不同，具體如下：

第1組螺釘未涂環(huán)氧樹脂膠；

第2組螺釘僅蘸少量環(huán)氧樹脂膠，膠量僅覆蓋螺釘螺紋的一半；

第3組螺釘螺紋部分全部蘸滿環(huán)氧樹脂膠，螺釘擰入后膠液溢出，并擦干溢出的膠液。

裝配完成后，待環(huán)氧樹脂膠干燥以后拆除螺釘。其中，第1組未涂膠的螺釘可手動拆除；第2組涂膠少的手動拆除困難，需用普通風扳機拆除；第3組涂膠多的手動無法拆除，需用強力風扳機拆除。

根據拆除螺釘的困難程度，通過此試驗能夠看出同等條件下，涂膠量大小直接影響螺釘的防松能力。

5 改進措施

加強質量控制，防止螺釘牌號、直徑或長度裝錯，防止螺釘漏裝；

完善涂膠要求，裝配過程中明確要求涂膠量應保證螺釘擰緊后，應有環(huán)氧樹脂膠溢出，并清除溢出的多余膠液。涂膠裝配放在飛機交付之前即口蓋不會再開啟時進行，減少對托板螺母自鎖能力的破壞；

規(guī)范涂膠過程，涂膠前保證托板螺母、螺釘及相關零件的清潔，施工時應保證在膠的活性期內進行；

調整口蓋裝配順序，減少口蓋裝配次數，減少對托板螺母自鎖能力的破壞；

裝配完成后，交付飛機前，對進氣道內口蓋螺釘噴涂初始位置標識，在飛機維護規(guī)程中要求，飛行前后需對進氣道內壁螺釘進行目視檢查，螺釘是否有松動情況，若有松動需按要求進行排故。

6 結論

某型教練機前進氣道口蓋采用自鎖托板螺母+涂環(huán)氧樹脂膠的防松方式可行，可滿足飛機使用要求。但在螺釘安裝時，存在環(huán)氧樹脂涂膠量不足、過程控制不規(guī)范及托板螺母多次使用等因素，極大的影響螺釘的防松效果，導致飛機在使用過程中螺釘松動，甚至脫落。為了避免故障再次出現，故在完善設計要求的同時，應加強工藝過程管控。