一起DA42NG飛機外接電源接線柱斷裂故障分析

羅博

摘要：對DA42NG飛機一起外接電源正極接線柱斷裂故障進行失效分析，結(jié)合同類飛機外接電源部件結(jié)構(gòu)設(shè)計與使用情況，對外接電源接線柱的安裝方式提出改進建議。

關(guān)鍵詞：DA42NG；外接電源；接線柱；斷裂

Keywords：DA42NG；external power；socket pin；fracture

1 故障描述

一架DA42NG在執(zhí)行航后檢查時，發(fā)現(xiàn)有金屬塊掉落，經(jīng)檢查是外接電源正極接線柱斷裂。之后的6個月內(nèi)又發(fā)生了兩起類似事件，由于接線柱是在飛機飛行過程中掉落的，因此無法找到掉落的故障件。

經(jīng)調(diào)查，該外接電源正極接線柱為原廠安裝件，截止接線柱斷裂時，該飛機共飛行一百多小時，外接電源插頭的插拔次數(shù)不足10次。飛機維護手冊中對此外接電源接線柱也沒有維護要求。

2 故障分析

2.1 斷面形貌分析

外接電源插口位于機頭部位正下方，接線柱方向垂直向下，外接電源接線柱故障件宏觀外貌如圖1所示。接線柱在第一級螺紋處斷開，接線柱下部掉落，上部螺紋端與螺帽連接良好，防松標(biāo)記完好，見圖2。

外接電源接線柱結(jié)構(gòu)如圖3所示，接線柱螺紋端從下往上穿過機身安裝孔，靠接線柱的凸臺限位，用一套墊片和螺帽擰緊固定，上方用另一套螺帽和墊片夾緊接線片。

在光學(xué)顯微鏡下獲取斷面宏觀形貌（見圖4），可見接線柱左下角區(qū)域已氧化發(fā)黑，表明該處裂紋已存在較長時間。結(jié)合裂紋擴展區(qū)的弧線式形態(tài)，可以判斷弧線的圓心位置即左下角區(qū)域應(yīng)為初始裂紋源區(qū)，斷裂方向是從左下角的裂紋源區(qū)經(jīng)過擴展區(qū)至上方的瞬斷區(qū)。斷裂處為第一級螺紋起始處，該處橫截面積開始發(fā)生變化，是容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的部位，因此裂紋源產(chǎn)生的原因應(yīng)為該部位產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的應(yīng)力集中。

2.2 數(shù)據(jù)測量及插拔試驗

在現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)測量并對外接電源進行插拔試驗。外接電源插頭從下往上插入插口，靠摩擦力鎖定，如圖5所示。外接電源插口長度和寬度均較外接電源插頭長3mm左右，雖然正極接線柱的直徑略寬于插孔直徑0.3mm，但由于正極插孔內(nèi)部四周為彈性金屬片結(jié)構(gòu)（以保證接觸良好），故實際插拔時不存在卡滯現(xiàn)象，因此整個插拔試驗過程較為輕松、順暢和準(zhǔn)確，所以正常的插拔幾乎不會對接線柱施加水平方向的力，因此可以排除機務(wù)人員操作導(dǎo)致斷裂的可能性。

為了進行對比，在學(xué)院的172R飛機上也進行了同樣的測量和試驗。

172R飛機外接電源插口尺寸與DA42NG飛機接近，其接線柱略粗0.3mm，金屬材質(zhì)的插口和橡膠包裹的插頭之間摩擦力較大，且外接電源插口位較高且平行于地面（如圖6所示），導(dǎo)致插拔動作相對費力，實際操作中甚至需要搖晃插頭以便插拔，所以172R飛機的接線柱常常會受到側(cè)向力的作用。但到目前為止，172R飛機在學(xué)院超過10年（一百多萬小時）的使用時間里并沒有出現(xiàn)接線柱斷裂的情況。

2.3 外接電源接線柱的設(shè)計對比

相比于DA42NG飛機接線柱構(gòu)造，172R飛機外接電源接線柱在凸臺處進行了延展，并加了一個墊圈，這樣的設(shè)計降低了接線柱在受到側(cè)向力時的應(yīng)力集中。DA42NG飛機卻沒有進行優(yōu)化設(shè)計來降低受到切應(yīng)力時的應(yīng)力集中，如圖7所示。

2.4 安裝程序分析

基于對廠家在現(xiàn)場更換接線柱的觀察，發(fā)現(xiàn)廠家在安裝接線柱時先給螺紋涂抹鎖固膠，然后用膠皮包裹接線柱以防止其被鉗子劃傷，用鉗子夾住接線柱下方末端，再用扳手帶緊上部螺帽，對力矩并無要求，而維修人員卻會使用較大的力量擰緊螺帽以防松脫。因此，該接線柱（中空設(shè)計）在安裝時很可能會因鉗子夾的過緊以及受到較大的扭矩而造成損傷。

3 結(jié)論

外接電源接線柱因結(jié)構(gòu)簡單，沒有進行有利于安裝的設(shè)計，這就要求安裝人員需要注意正確安裝的方法，避免對接線柱本身造成損傷。同時，工作程序中也缺乏擰緊螺帽的力矩要求，導(dǎo)致安裝人員對安裝接線柱缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，造成安裝人員為了避免螺帽松脫，很可能將螺帽擰緊至遠超出實際需要的力矩值。

在完成故障分析之后，將分析報告發(fā)送至廠家，廠家經(jīng)過分析和試驗后認(rèn)可了此結(jié)論，為此增加了外接電源接線柱螺帽擰緊力矩標(biāo)準(zhǔn)，有效地保證了飛機的安全性。

4 思考

飛行學(xué)院是國內(nèi)生產(chǎn)的DA42NG飛機的第一個客戶，廠家的生產(chǎn)經(jīng)驗不足，制造水平和飛機可靠性相比原廠的確存在差距。因此，來自客戶的故障信息反饋顯得尤為重要。產(chǎn)品的可靠性最終反映在產(chǎn)品的故障率上，通過客戶對故障信息的詳細反饋，廠家可以迅速積累故障經(jīng)驗，及時改進生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品可靠性。同時，新飛機對客戶來說也是全新的，廠家對客戶的疑問及時進行專業(yè)解答以及分享一些技術(shù)數(shù)據(jù)，促進了客戶對飛機結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的深入理解，有利于完善飛機維護標(biāo)準(zhǔn)，直接提高了飛機運行的安全性。因此，飛機生產(chǎn)廠家與飛機運行發(fā)展保持長期緊密的合作關(guān)系、開放信任的有效溝通尤為重要，這些舉措將提升生產(chǎn)廠家的工藝水平，提高運行單位的維護標(biāo)準(zhǔn)，相輔相成，相互促進，最終提高了飛機的可靠性，保障了飛機的安全運行。