某型飛機(jī)二號油箱回油管嘴裂紋故障分析

許磊,張斌,吳洵敏

（中國人民解放軍駐320廠軍事代表室，江西南昌330024）

某型飛機(jī)二號油箱回油管嘴裂紋故障分析

許磊,張斌,吳洵敏

（中國人民解放軍駐320廠軍事代表室，江西南昌330024）

針對某型飛機(jī)二號油箱回油管嘴裂紋問題，結(jié)合飛機(jī)外場使用情況，從設(shè)計(jì)、制造和裝配工藝等方面闡述和分析了產(chǎn)生裂紋的原因，并提出了解決措施。

回油管嘴；裂紋；解決措施

0 引言

某飛行學(xué)院檢查發(fā)現(xiàn)某型飛機(jī)（使用時(shí)間為681.2小時(shí)）機(jī)身14-16框下方有油跡滲出，進(jìn)一步調(diào)查漏油原因?yàn)槎栜浻拖浠赜凸芘c燃滑油散熱器回油管連接嘴根部出現(xiàn)裂紋，裂紋長約5mm，漏油量約每10秒1滴（如圖1所示）。對該型現(xiàn)役飛機(jī)進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)多架飛機(jī)在相同部位均出現(xiàn)了不同程度的裂紋和漏油現(xiàn)象。

圖1 故障油箱拆卸后回油管根部裂紋

1 結(jié)構(gòu)簡介

二號軟油箱安裝在飛機(jī)14-16框和兩側(cè)進(jìn)氣道之間，油箱上部用尼龍吊繩吊掛在結(jié)構(gòu)上，二號油箱與一號油箱通過上部兩個(gè)、下部一個(gè)油箱襯盤連接在一起。二號油箱上部與通氣管連接，下部與供油管連接，中部后側(cè)面與回油管連接（如圖2所示）。

2 原因分析

2.1 回油管嘴的設(shè)計(jì)狀態(tài)

回油管嘴內(nèi)，外膠層原設(shè)計(jì)采用了耐油性、耐老化性和低溫柔軟性好的橡膠5871B。從管嘴根部到接近管嘴端面之間內(nèi)部采用了單層強(qiáng)度高、耐磨性能好、比重輕、厚度薄的B507膠布作為骨架材料，以提高回油管嘴的抗撕扯力，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為成熟技術(shù)，其他機(jī)型的軟油箱也有采用。

2.2 回油管嘴與金屬回油管的裝配狀態(tài)

回油管與二號油箱軟管的安裝方式及安裝位置如圖3所示。金屬回油管一端插入軟管嘴內(nèi)，另一端通過卡箍固定在機(jī)身結(jié)構(gòu)上。由于軟管的中心與在卡箍的中心不在一個(gè)基準(zhǔn)平面內(nèi)，16框油箱回油管嘴安裝的通孔是φ30mm，回油管的直徑φ20mm，當(dāng)回油管中心與通孔中心重合時(shí)，回油管中心相對于水平基準(zhǔn)面設(shè)計(jì)有一個(gè)大約8°的傾角（如圖4所示）；若飛機(jī)制造過程中存在鉚接、裝配公差積累，回油管裝配時(shí)在通孔上下及左右有5mm的偏差，通過理論計(jì)算，回油管嘴中心相對于水平基準(zhǔn)面有一個(gè)大約5.6°-10.4°范圍的傾角。因此,該裝配傾角是在自由裝配狀態(tài)下就存在的，而非強(qiáng)迫裝配狀態(tài)下產(chǎn)生。

圖2 二號軟油箱在飛機(jī)上安裝位置和結(jié)構(gòu)

圖3 回油管與金屬回油管的安裝方式和位置

圖4 回油管中心相對水平基準(zhǔn)面傾角

2.3 回油管嘴部位裝配應(yīng)力分析

回油管嘴的材料為丁腈橡膠(NBR)復(fù)合材料，丁腈橡膠(NBR)復(fù)合材料在107循環(huán)應(yīng)力作用下的疲勞強(qiáng)度為1.6Mpa-2.8MPa。通過理論計(jì)算，當(dāng)回油管嘴裝配角度為0°時(shí)，回油管嘴根部的應(yīng)力值為0.436MPa；當(dāng)回油管嘴裝配角度超過11°時(shí)，回油管嘴根部的應(yīng)力值為0.6MPa；當(dāng)回油管嘴裝配角度為20°時(shí)，回油管嘴根部的應(yīng)力值為0.6MPa，小于最小疲勞強(qiáng)度值0.758MPa。

2.4 回油管嘴制造質(zhì)量清查和分析

故障油箱經(jīng)解剖后發(fā)現(xiàn)，回油管嘴附件中間無夾布層，不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙。經(jīng)抽查生產(chǎn)的油箱，部分回油管嘴有類似情況。通過追溯檢查發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生此不合格的主要原因是，當(dāng)年回油管嘴制造公司新進(jìn)員工較多，員工培訓(xùn)工作沒有跟上，加上工序過程控制不嚴(yán)，導(dǎo)致了生產(chǎn)的部分回油管嘴附件中間無夾布層等質(zhì)量問題。

3 原因定位

通過普查及分析，該型飛機(jī)二號軟油箱回油管嘴根部裂紋問題的原因是：回油管嘴根部存在制造缺陷，使得其根部的疲勞強(qiáng)度下降；同時(shí)，回油管嘴安裝角度等綜合因素加速裂紋的擴(kuò)展，最后形成疲勞裂紋。回油管嘴裝配角度-根部應(yīng)力曲線見圖5。

圖5 回油管嘴裝配角度-根部應(yīng)力曲線

4 解決措施

4.1 優(yōu)化回油管嘴結(jié)構(gòu)安裝工藝

為了使二號軟油箱回油管嘴根部受力環(huán)境更加良好，工廠開展回油管嘴結(jié)構(gòu)安裝工藝優(yōu)化工作，對與回油管嘴對接的導(dǎo)管進(jìn)行重新取樣，實(shí)樣導(dǎo)管在飛機(jī)上試裝后，經(jīng)設(shè)計(jì)、工藝、檢驗(yàn)和軍代表共同檢查確認(rèn)導(dǎo)管重新取樣，能夠滿足回油管嘴與飛機(jī)水平面平行（即導(dǎo)管根部與框板軸線垂直）的要求，消除了裝配后產(chǎn)生的夾角。按新實(shí)樣導(dǎo)管生產(chǎn)3架份產(chǎn)品，對產(chǎn)品進(jìn)行裝機(jī)鑒定，待問題歸零后發(fā)出相關(guān)的外場改裝技術(shù)通報(bào)。

4.2 加強(qiáng)回油管嘴制造過程質(zhì)量控制

回油管中間無夾布層缺陷是造成油箱回油管根部裂紋、滲油的主要原因之一。這一缺陷的產(chǎn)生與回油管附件制造過程質(zhì)量控制不嚴(yán)有很大關(guān)系，為防止問題的再次發(fā)生，保證產(chǎn)品質(zhì)量，將該油箱回油管附件從一般件改為重要件進(jìn)行控制，同時(shí)作為固定項(xiàng)目提交軍檢，加大過程質(zhì)量控制力度，確?；赜凸茏熘圃旆蠄D樣要求。

4.3 研究并確定油箱油管嘴修補(bǔ)工藝

為盡快恢復(fù)油箱良好狀態(tài)，保證外場的正常訓(xùn)練飛行，對有裂紋的油箱回油管嘴進(jìn)行修補(bǔ)。編制了回油管嘴修補(bǔ)工藝方案，研制了修理專用設(shè)備和模具，并進(jìn)行了大量的修補(bǔ)試驗(yàn)。同時(shí)，對由外場返回的回油管裂紋故障油箱也進(jìn)行了回油管嘴實(shí)物修補(bǔ)，修補(bǔ)后按油箱出廠要求進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.4 對外場飛機(jī)二號油箱的監(jiān)控使用

1）在飛行前檢查二號油箱回油管嘴處有無滲油跡象，如一旦發(fā)現(xiàn)滲油，停止使用并通知工廠立即予以更換。

2）鑒于油箱回油管嘴修復(fù)需要一段時(shí)間，明確了油箱監(jiān)控使用要求，并通告各使用單位，具體要點(diǎn)是：

（1）回油管嘴根部開裂且已經(jīng)滲油的二號油箱，不能使用；

（2）回油管嘴根部開裂大于圓周50%以上的油箱，不能使用；

（3）回油管嘴根部開裂大于圓周30%的油箱，在每次飛行后檢查一次。

5 結(jié)語

油箱回油管嘴裂紋導(dǎo)致漏油對飛行安全造成嚴(yán)重影響，本文從回油管嘴的設(shè)計(jì)、回油管嘴與金屬回油管的裝配及其應(yīng)力情況、回油管嘴制造質(zhì)量等方面深入分析了產(chǎn)生裂紋的原因，同時(shí)提出了解決措施，優(yōu)化了回油管嘴結(jié)構(gòu)安裝工藝，加強(qiáng)了制造過程質(zhì)量控制，研究并確定了油箱油管嘴修補(bǔ)工藝，對外場飛機(jī)二號油箱進(jìn)行監(jiān)控使用，有效保證了外場飛機(jī)的飛行安全。

[1]吳復(fù)興.航空制造工程手冊之飛機(jī)結(jié)構(gòu)工藝

性指南分冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，1998.

[2]陳嵩祿.飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，2006.

>>>作者簡介

許磊，男，1981年10月出生，2009年畢業(yè)于空軍工程大學(xué)，工程師，現(xiàn)從事裝備質(zhì)量管理工作。

Analysis on Crack at Return Nipple of NO.2 Fuel Tank

Xu Lei,Zhang Bin,Wu Xunmin
(Military Representative Office of PLA in Factory 320,Nanchang,Jiangxi,330024)

For the crack at the return nipple of No.2 tank of a certain aircraft,combining the A/C operation in the airfield,this paper expounds and analyzes the cause of cracking from the design,manufacturing and assembling process and proposes solving measures.

return nipple;crack;solving measures

2015-12-20）