設備艙16框多處電纜斷路問題分析與改進

摘要：針對某型飛機的設備艙16框多處電纜斷線故障，通過故障現象分析故障發生的原因，采取外觀觀察、體視檢查、微觀觀察、能譜分析以及模擬斷裂形貌實驗等失效分析手段，確定發生故障的根本原因，細化了線束檢查、修理方法，完善線束防護措施，消除了質量隱患，提高了電纜修理能力。

關鍵詞：電纜；斷線；能譜分析；模擬斷裂形貌實驗

Abstract：Foratypeofaircraftequipmentcabin16boxmorecablebreakfault，analyzethecauseofthefault，takeappearanceobservation，visualinspection，microscopicobservation，spectrumanalysisandsimulationfracturemorphologyexperimentfailureanalysismeans，determinetherootcauseoffailure，refinetheharnessinspection，repairmethod，perfecttheharnessprotectionmeasures，eliminatethequalityhiddentrouble，improvethecablerepairability.

Keywords：cable;cablebreaking;energyspectrumanalysis;simulatedfracturemorphologyexperiment

1故障現象

某型飛機檢查發現，位于設備艙16-17框左側202-H77插頭的50號導線在距離插頭端約90mm處斷線，見圖1。

2故障分析

2.1機理分析

202-H77電纜線束主要分布于設備艙、掛點。202-H77插頭安裝完成后在設備艙16-17框左側電纜處呈現弓形狀態，沿16框橫梁處開始，線束用剛性卡箍固定且在卡箍內無相對位移。以往故障均存在于16-17框左側，線束可拆卸、自由端部位。

202-H77插頭的50號導線在距插頭端約90mm處斷線，斷線處在屏蔽層收口處熱縮管與標號熱縮管之間（見圖1），斷線處線芯參差不齊，且202-H77對接后50號導線位于線束內側（見圖2）。

202-H77插座端50號接觸偶202-H77插頭端50號接觸偶202-H77對接后50號線走向

202-H77插頭為2PMДТ45КПН50Ш8В1В焊接連接器，50號為兩根截面積0.35mm2的俄制屏蔽線導線焊接在一個接觸偶中，修理時要求分解插頭尾附，去除外防護層（從尾附至第一個卡箍處），對導線裸線絕緣層進行檢查，檢查結果符合要求（即導線裸線絕緣層應無老化、變形、開裂、發白；線束外屏蔽套應無嚴重斷絲、深度劃傷、銹蝕，輕度斷絲、露銅發黑允許修復后使用），再恢復202-H77插頭的安裝。

2.2故障樹分析

針對202-H77插頭斷線問題，繪制故障樹（見圖3）。

（1）空間狹小，電纜受附件、型材等硬性擠壓。（2）設備艙16-18框需要安裝的附件較多，由于16框處空間狹小，安裝過程、調試、維護過程中都會對該束電纜造成不同程度的刮碰或擠壓。（3）屏蔽層收口處熱縮管與標號熱縮管距離較近且較硬，導線相對較軟，軟硬之間沒有良好的過渡，薄弱點受力集中。（4）50號導線位于線束彎曲半徑中的最內徑，即彎曲半徑小，導致導線受拉力。（5）故障飛機使用時間長，導線可能老化，絕緣層開裂。

2.3失效導線實驗分析

2.3.1外觀觀察

將損傷導線做失效分析，斷點處被剝出約5mm的線芯進行搭接（見圖4），破壞了原機故障狀態，現對屏蔽層以及導線線絲橫截面狀態進行分析。

2.3.2體視檢查

使用體視顯微鏡對斷線進行檢查，部分線絲在斷裂處存在頸縮，還存在壓痕及彎折損傷。對屏蔽套進行檢查，屏蔽層斷裂處參差不齊，線絲表面存在刮痕及折痕，局部可見斷絲及磨痕。

2.3.3微觀檢查

使用場發射掃描電子顯微鏡對清洗后的斷線進行觀察，見圖7所示。（a）為斷線形貌，對所有斷絲斷面觀察后發現，線絲斷面大部分磨損；（b）中局部可見韌窩形貌特征；（c）中可見旋轉韌窩形貌；（d）為斷絲斷面磨損形貌，其線絲側面存在彎折后的開裂；（e）為斷絲表面彎折處開裂，開裂已至線芯；（f）中可見斷絲頭部存在明顯頸縮現象。

使用場發射掃描電子顯微鏡對清洗后的線套進行觀察，見圖8所示。（a）為線套整體形貌，對線套所有斷絲進行觀察后發現，斷絲斷面大部分磨損，一部分斷絲呈現韌窩形貌特征，見（b）；（c）顯示斷面磨損形貌；（d）中可見斷裂部位發生明顯頸縮；（e）為線絲表面折痕形貌，線絲存在多次彎折；（f）為在線絲彎折外側出現的裂痕。

2.3.4能譜分析

對斷線及線套斷面進行能譜分析，檢查斷面污染情況及材料成分，結果見圖9所示。（a）線芯斷面成分，應為純銅絲；（b）為線芯表面成分，表面為Ni層；（c）屏蔽層斷面成分，為純銅絲；（d）為屏蔽層表面成分，表面為Ni層。綜上所述，線芯為純銅絲，表面為鎳層；線套線絲與線芯成分一致。

2.3.5模擬斷裂形貌實驗

對新線進行剪斷、磨斷、拉斷及折斷試驗，結果見圖10所示。（a）、（b）為剪斷線絲斷面形貌，平整光滑，一端為韌窩形貌；（c）、（d）為磨斷線絲斷面形貌，線絲側向磨損嚴重，無明顯微觀特征；（e）、（f）為拉斷線絲斷面形貌，線絲斷頭存在明顯頸縮，斷面呈現韌窩形貌；（g）、（h）、（i）為折斷電線線絲斷面形貌，斷裂位置沿折痕，微觀呈現韌窩形貌，斷面靠近折痕區韌窩形貌不明顯，個別線絲斷面出現旋轉韌窩形貌，見（i）；（j）為線套折斷形貌，與線芯斷面形貌類似。

3故障原因

綜合故障樹及導線失效分析試驗結果，導線斷線原因定位如下：

（1）由于該電纜線束周圍無部附件、型材等擠壓，所以可以排除導線機械性損傷斷裂。

（2）該號線斷裂形貌特征接近于模擬試驗中的彎折斷裂及拉斷形貌，推測50號線受彎折并且受拉力導致斷線。

（3）屏蔽層收口處熱縮管與標號熱縮管距離較近且較硬，導線相對較軟，軟硬之間沒有良好的過渡，薄弱點受力集中導致斷線。

（4）50號線位于弓形線束外側，彎曲半徑小，當線被刮碰時會出現彎折，同時線被擠壓時會受力斷線。

（5）觀察失效導線表面，無老化、腐蝕現象，導線、屏蔽層都為銅鍍鎳成分，與導線老化無關。

綜上所述，主要原因為50號導線可能由于斷點兩側熱縮管較硬，導線受力點集中存在損傷點，電纜線束屢次受扭力、拉扯、振動，導致損傷逐步擴展，最終過載導致斷線。

4措施總結

4.1細化線束檢查、修理方法

分解插頭的尾附，去除電纜外防護層，焊下插頭中所有導線，將原機導線上的屏蔽層收口處熱縮管、屏引線收口處熱縮管機標志熱縮管全部去除。增加DR-25-TW或TMS型號的屏引線收口處熱縮管、屏蔽層收口處熱縮管并寫有標識，其中屏引線收口處熱縮管距離焊點長度為45～150mm，兩個熱縮管間長度不小于25mm，再重新焊接每根導線并恢復電纜安裝。

4.2完善線束防護措施

從插頭至線束方向將裸線纏繞自粘帶至全部覆蓋屏引線收口處熱縮管，長度45～150mm，自粘帶單層纏繞時每層應有帶寬1/3～1/2的疊蓋；線束外縫人造革至尾附壓線片下；壓線片內使用自粘帶纏繞線束使其充滿壓線片，在自粘帶外纏繞一層氟化布；尾附吹縮熱縮管，熱縮管長度40～50mm。

參考文獻：

［1］張棟，鐘培道，陶春虎，等.失效分析［M］.北京：國防工業出版社，2004.

［2］H.E茹網夫斯基.航空技術裝備外場修理［M］.汪文舉，譯.北京：國防工業出版社，2002.

作者簡介：鄭卉婷（1993—），女，漢族，遼寧鞍山人，本科，電纜修理制造技術工程師，主要從事電氣、航電、軍械等系統電纜研究相關工作。