飛機EWIS 連接器－導線斷開故障分析與改進

金星海，阮亞東

（1.中國直升機設計研究所，江西景德鎮，333000；2.中國人民解放軍91548部隊，遼寧葫蘆島，125109）

0 引言

電氣互聯系統（EWIS）是飛機的關鍵系統之一。如同飛機的“血管”，其承擔著向各個用電系統輸送能量以及傳遞控制信號的重要作用[1-3]。隨著飛機逐漸向多電、全電方向發展，電氣互聯系統所占據的地位也愈加關鍵，電氣互聯系統的故障將直接影響飛機系統整體的性能。連接器與導線作為電氣互聯系統中的關鍵組件，其二者之間的連接質量問題會直接影響整個系統的正常運行并給飛機整體的安全性和可靠性帶來嚴重的威脅[4-5]。

本文針對飛機EWIS中常出現的連接器－導線斷開故障，基于故障樹的分析方法[6]，從制造、防護、安裝與固定等方面對可能導致EWIS 組件斷裂的各個因素進行了分析，進而對EWIS 連接器－導線斷開故障的原因進行了定位，最后針對該故障提出了相應的改進措施。上述工作可有效預防和減少電氣互聯系統中連接器與導線斷開故障的發生，為后續飛機EWIS 組件質量與可靠性的提升提供思路。

1 故障定位與機理分析

連接器－導線斷開故障，作為飛機服役過程中常見的EWIS 故障，將會直接影響飛機任務系統的正常運作。例如，直升機尾減速器輸入振動傳感器的尾段線束連接器59T-a（型號：JYD1E0235SN02）的地線和屏蔽引線發生松脫斷開故障（如圖1 所示）將會直接導致尾減振動超限故障。

圖1 連接器－導線斷開現場圖

本文針對上述尾減輸入振動傳感器連接器與導線斷裂問題，從EWIS 組件的制造、防護、安裝與固定等方面進行了故障樹（FTA）分析，建立了如圖2 所示的故障樹。進一步，根據故障樹及故障現場狀態，對故障事件開展逐步排查。

圖2 連接器－導線斷開故障樹

■1.1 底事件C1：固定點在連接器根部壓迫導線

通過對線束現場安裝以及導線斷裂情況（如圖3 所示）發現，在連接器根部綁扎有一條尼龍扎帶。而經過查看三維數模圖4 發現，在連接器59T-a 處并未要求進行系帶綁扎，可見此處實際固定狀情況與設計狀態不符。在連接器根部進行系帶綁扎容易導致導線受到壓迫。因此，不排除固定點在連接器根部壓迫導線造成導線斷裂的情況。

圖3 導線斷開現場情況

圖4 線束三維數模局部圖

■1.2 底事件C2：插拔時拉扯導線

根據現場情況可知，系帶固定在連接器的根部，在進行連接器插拔的過程中容易造成導線拉扯，載荷傳遞至線束的壓接點，由此造成導線在壓接位置處發生斷裂。由此可見，底事件C2 不可排除。

■1.3 底事件C3：壓接工具本身問題

進一步對制作尾減輸入振動傳感器連接器（59T-a）的壓接鉗性能進行了拉脫力實驗驗證。分別選用線規為12#，14#，16#，18#，20#，22#，24#的導線進行拉脫力試驗，每種線規至少重復測試三次以排除試驗的偶然性，所得試驗結果如圖5 所示，由試驗結果可知，12#～24#導線的拉脫力實測值皆大于標準規定的理論值，即可證明所使用的壓接鉗滿足《壓接型電連接器典型工藝規程》（DX/GY49-2019）的要求。因此，可以排除底事件C3 壓接工具本身的問題。

圖5 壓接鉗拉脫力測試結果

■1.4 底事件C4：壓接檔位選用不正確

在對導線進行壓接時，若所選用的壓接檔位過大，將會使得壓接深度過大，甚至在導線壓接點處形成損傷，進而影響導線服役過程中的可靠性與安全性。

選取了同批次壓接過的接觸銷進行了截面顯微觀測。其中，壓接點未見破裂，壓接深度未見異常，具體觀測情況如圖6 所示。因此，可排除底事件C4 壓接檔位選用不正確。

圖6 接觸銷壓接坑深度觀測情況

■1.5 底事件D1：熱縮管的熱縮工藝不到位

在線束組件的制造過程中常使用熱縮管以實現連接器與波紋管之間的連接以及對連接部位進行保護的作用。因此，如果熱縮管的熱縮工藝不到位將會影響連接器與波紋管之間的連接質量進而會導致波紋管脫落、導線失去防護。

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首先，對尾減輸入振動傳感器連接器和波紋管的熱縮處理工藝流程如下：

（1）處理前對連接器后部的導線使用自粘膠帶纏繞2-3圈，防止波紋管邊緣對導線磨損。波紋管在模縮套熱縮前，處于松弛狀態；

（2）使用DW 管連接JYD1E0235SN03 連接器尾部與波紋管，波紋管靠近連接器尾部端面，DW 管規格1/2，長度40 ～45mm；覆蓋連接器尾部18～20mm 使用熱風槍加熱，加熱溫度180℃，如圖7 所示。

圖7 連接器和波紋管連接示意圖

圖8 連接器熱縮管防護情況

（3）檢查連接器與波紋管連接是否牢固。

（4）確保線束表面干凈無污染物，絕緣層完好無損。

按照此工藝已完成多架次線束的安裝并已完成了試飛驗證，因此可初步排除熱縮工藝本身存在問題的情況。進一步對現場熱縮管的內徑進行測量，測量結果如表1 所示。根據測量結果和外觀檢查，可判定現場實際情況不存在熱塑管未熱縮到位的問題。綜上，可排除底事件D1 熱縮管熱縮不到位的情況。

表1 熱縮管收縮前后內徑

■1.6 底事件D2：系帶綁扎不合理

通過查看線束設計的三維數模和其他機上安裝狀態，并未在連接器根部綁扎系帶的情況，在連接器根部綁扎系帶，容易造成熱縮管的縮緊部位因受力磨損發生脫落，進而導致導線因失去防護而發生斷裂。因此，不排除系帶綁扎不合理造成導線斷裂。

■1.7 底事件C6：缺少尾部附件

尾附件是電連接器的重要組成部分，在連接器的使用過程中需要用戶單獨對附件進行選擇。附件的主要起到固定并保護導線，防止導線與接觸體端的焊（壓）接處因受力而產生損傷以及提高電磁屏蔽性能（如鈦鎳環）的作用。經現場檢查，發現59T-a 連接器（型號：JYD1E0235SN02）未帶有尾附件。由于缺少固定及保護措施，連接器與導線的焊（壓）接處直接承受載荷，因此不排除底事件C6。

■1.8 底事件D3：修剪余長時未修整齊

（1）放平拉直整理線束，將端頭線束拉直齊平接觸件根部修剪平整；

（2）檢驗導線是否修剪切口齊平，無毛刺；

（3）檢驗導線是否表面干凈無污染，絕緣層完好無損。

相關工藝規程中已對導線修剪質量設置專門檢驗環節。此外，根據現場情況可知尾減輸入振動傳感器連接器只有一根屏蔽扭絞線，接線關系詳情見表2。因此，可以排除導線修剪余長時未修剪整齊的情況。

表2 尾減輸入振動傳感器連接器的接線關系

■1.9 底事件D4：扭絞線剝開后和單芯線長度不一致

根據表2 接線關系可知，尾減輸入振動傳感器連接器有一雙芯屏蔽線和一個屏蔽引線，雙芯屏蔽線為一個整體，因為也存在長度不一致情況。此外屏蔽引線存在回彎，不會存在長度短的情況。因此排除底事件D4。

■1.10 機理分析

綜上所述，導致本次尾減輸入振動傳感器連接器導線斷裂情況的主要原因為：在連接器根部不合理地綁扎系帶導致固定點在連接器根部壓迫導線以及熱縮管易脫開，加之缺少連接器尾部附件的防護。通過現場情況可知，在尾減振動傳感器連接器根部綁扎有系帶將連接器根部固定，一方面這種固定方式，會導致內部導線以及熱縮管縮緊部位受到壓迫作用，另一方面這種固定方式僅僅能固定波紋管和導線并未固定連接器，因此插拔運動以及振動過程中更容易使得導線無法釋放內部應力進而發生斷裂。當熱縮管、波紋管和連接器已經脫開時，導線失去物理防護的作用，加之缺少尾部附件對壓接點處所起到的保護作用，連接器與導線之間僅僅靠壓接件相連接，因此導線在振動或插拔過程中很容易在壓接部位形成損傷斷裂。

2 問題復現

為驗證連接器沒有尾部附件且根部綁扎系帶、熱縮管脫開未及時處理是否會造成尾減輸入振動傳感器連接器導線斷裂故障，根據機上實際狀態進行了模擬實驗驗證。模擬驗證件制作情況如表3 所示。

表3 模擬試驗和機上情況對照表

模擬驗證件制作完成后，將其固定在樣板臺上，在其根部綁扎尼龍系帶（如圖9 所示），并與傳感器插座進行對接插拔操作。在插拔12 次后出現熱縮管松脫情況，在插拔30 次后出現導線斷裂情況，如圖10 所示。

圖9 還原機上現場實際狀態

圖10 插拔30 次后的狀態

根據上述模擬實驗的結果可以看出，連接器沒有尾部附件、在連接器根部綁扎系帶后會進行插拔容易造成熱縮管松脫，進而導致導線斷裂的情況。由于機上還會存在振動情況，實際使用過程中造成導線斷裂的插拔次數甚至更少。

3 糾正與改進

針對現場出現的導線斷開故障，開展如下操作進行處理：首先，將接觸銷從連接器中取出，然后拉直導線齊平修剪。重新壓接接觸銷，送銷子后進行導通、絕緣測試。最后，修剪合適長度的熱縮管（DW-1/2-0），熱縮至連接器和波紋管連接處，并將之前綁扎的系帶取消。維修后進行導通絕緣測試，再進行通電檢查。對于其他小批量已交付產品以及處于研制階段產品的處理方案如下：

（1）對原來生產線束組件時所使用的工藝規程以及物料清單進行修訂。對于尾減輸入振動傳感器連接器59T-a（型號：JYD1E0235SN03） 的 部 分 增 加 使 用JYCWFE02VF01型尾部附件的內容，且對相應的加工工藝做詳細要求。

（2）對于已交付產品進行檢查，主要內容包括：檢查尾減輸入振動傳感器連接器型號（59T-a）型號（JYD1E0235SN03、尾部附件JYCWFE02VF01）是否正確；導線防護是否存在不良現象如：熱縮管存在松動情況，在連接器根部綁扎系帶等。確保已交付的產品中尾減輸入振動傳感器連接器（59T-a）包裹緊密、無松脫，沒有固定方案不合適的情況存在。

（3）對于處于研制階段的產品，對其設計圖紙和生產記錄進行核查。對于同樣僅使用了JYD1E0235SN03 型連接器而沒有尾部附件的產品，發出設計更改。更改后的狀態如圖11 所示。

圖11 連接器JYDE0235SN03 和尾附件JYCWFE02VF01 安裝圖

4 結論

本文針對飛機EWIS 中常見的連接器－導線斷開故障，基于故障樹的分析方法，對可能導致連接器－導線斷裂的各個因素展開了分析，對該故障的原因進行了定位，即在連接器根部不合理地綁扎系帶導致固定點在連接器根部壓迫導線以及熱縮管易脫開，加之缺少連接器尾部附件對連接部位的防護。最后，對處于各個階段的產品提出了相應的改進措施，為后續飛機EWIS 組件質量與可靠性的提升提供了思路，進而在一定程度上避免此類故障的發生。連接器與導線作為電氣互聯系統中的關鍵組件，其二者之間的連接質量問題會直接影響整個系統的正常運行甚至會給飛機整體的安全性和可靠性帶來嚴重的威脅。因此，需落實完善相關工藝規程以及在EWIS 組件的生產、運輸、貯存以及使用等各環節的管理制度，增強相關工作人員的質量意識，嚴把產品的質量關。