某型教练机发动机空中停车故障分析及改进方法

梁云瑞，李文钦

（海装驻南昌地区军事代表室 ，江西 南昌，330024）

0 引言

某型教练机飞行过程中发生右发空中停车、单发着陆的飞行事故。技术人员和发动机专家共同对该起飞行事故进行了反复测试检查，发现导致发动机空中停车的原因是右发动机电缆导线接触不良，导致ECU误工作发出防喘指令，造成发动机反复节油，转速持续降低至停车。

1 事故背景及原因分析

某日，某部队的一架教练机在空中发生喘振，经多次消喘后，右发空中停车、单发着陆。

事故发生后技术人员与发动机专家共同对该起飞行事故征候进行了联合检查。

1.1 事故定位

通过现场检查、飞参判读和综合分析等手段，对相关线路进行测量检查，在检查高压压气机后压力传感器B通道回路电阻时，当晃动发动机主电缆插头X5，发现回路电阻值有较大跳变，其余电缆检查未见异常。分解发动机主电缆插头X5，发现KX25-T(X5)插头25孔线芯几乎断裂。修复X5插头，测量良好，进行地面试车检查验证，未出现异常。

经判断，造成该故障的原因是，发动机高压压气机后压力传感器到ECU之间的X5转接插头KX25-T（X5）中的25号插针与导线虚接，造成电路电阻偶尔瞬时增大，电压突降，导致ECU采集的高压压气机后压力突降，ECU发出喘振虚警信号，右发在多次消喘后，发动机供油量降为81千克/每小时，低于慢车转速需油量（200千克/小时），发动机转速逐步下降至停车。

1.2 事故原因分析

为进一步分析KX25-T(X5)插头25孔线芯断裂的故障产生机理，找到发生该问题的根本原因，对各个环节可能造成线芯断裂的原因进行逐一排查。大致原因可分为：

1）加工原因；

2）敷设整理原因；

3）使用维护原因；

4）使用环境原因。

1.2.1 加工原因

①原材料使用及实物是否符合图样

按设计图样（见图1）所示，右发动机电缆KX25-T(X5)插头型号为983-6K-20-41-S6，所使用导线为QLA11121-24-RG/W双绞屏蔽导线 （线规为AWG24，0.24mm2），插头接触偶规格为 20号。

AO指令中使用导线及插头均符合设计图样，现场电缆实物也符合设计及指令要求，故该因素可排除。

图1 KX25-T插头接线图

但是按照GJB 1014.2-1990要求[1]，电线最小规格-飞机上关键位置允许使用的最小规格电线为0.3mm2,严禁使用小于0.3mm2的电缆，该线规格小于0.3mm2，可能成为事故隐患。

②剥线过程

按 Q/5A1610-2000《电缆线束制造规范》[2]、HPGT_07_0001《电缆制造通用作业指导书》、NYS1020《导线线芯剥制》要求，小于 0.3mm2（AWG24）号及以下的导线剥线须采用热剥加工方法，并且对于剥线质量须进行检查，满足以下要求：线芯平直不松散；线芯不断股，不划伤；允许断股划伤的应满足要求；线芯长度满足连接要求；绝缘层被切割的断面平整；绝缘层不被剥线钳压伤或明显变形。剥电线绝缘层时，弄散的线芯应重新绞合，线芯股不得错位；电线的线芯和屏蔽线芯线的线芯剥出后1小时内应完成压接连接或焊接连接的蘸锡。

经查，该电缆剥线加工严格按照上述标准规范要求执行，未见剥线损伤，故该因素可排除。

③压接钳选择及压接过程

KX25-T(X5)为压接型插头，按Q/5A1610-2000（电缆线束制造规范）、NYS1040（J599型插头型压接及装配工艺说明书）、HPGT_07_0001（电缆制造通用作业指导书）要求，须使用专用压接工具完成压接过程，并对压接质量进行检查。依据压接标准，该插头为20号接触偶，使用工具为M22520/1-01压接钳及M22520/1-04定位器，如图2所示，按压接操作要求，该20号接触偶 （适配AWG24），选择红色色标定位芯，压接档位选择为1档，压接完毕后压接件须进行以下检查：外观检查——线芯全部装入压接筒中，并从观察孔中能目视到线芯；压接筒色环应清晰，允许局部脱落，但不应影响对色环的识别；压接筒与导线匹配性检查——每个压接筒只允许压接单根导线，接触偶规格、压接筒内径与导线线规三者应符合设计工艺文件要求；压接裂纹检查——用5倍放大镜检查压接件，不应有压接产生的裂纹、压穿；压痕位置和线芯裸露长度检查——压痕边缘距压接筒边缘距离为1.0-1.5mm，导线线芯裸露长度0-0.8mm，导线绝缘层严禁伸入压接筒中。

图2压接钳

经查，该电缆压接工具M22520/1-01在定检有效期内，压接件外观符合压接要求，经样件拉脱力检查，力值超出标准要求的最小拉脱力值（38N）,且故障件（25号针）表现为线芯断裂而不是脱出，说明压接力过程受控，质量符合要求，故该因素可排除。

④接触偶装配

按照HPGT_07_0001《电缆制造通用作业指导书》要求，将接触偶装入和取出插头时应使用图3所示专用取送工具，以确保接触偶装配到位，无缩针退孔现象。

图3接触偶装配工具

经查，现场制作时均严格按上述要求进行装配，未发现有缩针退孔现象，故障件（25号针）也无该现象，故可排除该因素。

⑤尾夹填充装配存在问题

按Q/5A1610-2000《电缆线束制造规范》，插头接线装配完毕后，如线束在插头尾夹内松动，须用毛毡（或橡皮）在尾夹内填充，以增加线束直径，使尾夹压板能牢固固定线束避免松动，其主要作用是使振动产生的应力转移在尾夹压板处，而不是集中在导线根部，避免造成断线或松脱。

经查，现场加工的压板式尾夹的插头均按上述要求使用航空橡胶板进行了填充处理，压板能压紧导线，故该因素可排除。

1.2.2 敷设整理原因

①电缆敷设整理及插头对接

对于电缆的机上敷设整理，操作时会严格遵守工艺说明书NYS1026（电缆安装工艺说明书）中对电缆的外观检查、敷设次序、防护层的制作、整理固定等过程的规范要求。

电缆敷设完成后，会按《综合告警系统通电检查规范》进行综合告警系统通电检查，通电时会通过多功能显示器查看综合告警自检时上报的故障清单。若电缆敷设整理时操作不当，造成KX25-T（X5）插头的25孔线芯断裂，必然会在多功能显示器上显示告警信号，但实际并未出现发动机相关告警信号，且试飞站也多次开车或飞行均未出现故障，故该因素可排除。

由于右发动机电缆KX25-T（X5）插头位于右发动机右上方，空间狭小，操作人员只能盲插对接插头，对接难度较大，可能会由于对接时电缆拉扯造成插头内线芯受拉应力疲劳受损而导致断裂。故该因素可能是导致右发动机电缆KX25-T（X5）插头的25孔线芯断裂原因。

②电缆走向

经过对电缆走向检查，发动机舱电缆敷设的走向完全符合数模图；可排除敷设走向错误导致电缆变短的因素。

按《电气设备安装规范》第3.9.4要求，电缆弯曲半径应满足：

1）电缆、线束弯曲半径要求

电缆、线束敷设不应急剧弯曲，电缆弯曲半径应符合表1要求：

表1 电缆、线束弯曲半径要求

2）单根电线弯曲半径要求

单根电线的弯曲半径应满足表2要求：

表2单根电线的弯曲半径要求

3）在弯曲半径处，允许将圆截面线束变成扁平截面，扁平截面的宽度不应超出线束圆截面直径的2倍。

4）对电连接器所用的电缆在电缆束中调转方向时，该电缆的最小弯曲半径应为其外径的3倍，在调转处应提供支承。

5）除图上有特殊注明外，同轴电缆的最小弯曲半径应该不小于电缆直径的6倍。

经现场查看飞机，由于右发动机电缆长度偏长，存在来回折绕情况。初步测量判断，右发动机电缆转弯半径存在不满足《电气设备安装规范》第3.9.4要求的情况。该线恰好在转弯时最外侧位置，故该因素可能是导致右发动机电缆KX25-T（X5）插头的25孔线芯断裂原因。

1.2.3 使用维护原因

在飞机生产过程中，由于发动机的拆装、换装以及飞机改装等情况的出现，造成飞机与发动机对接的插头可能存在多次插拔。飞机此处空间狭小，工人插拔插头无法用力，操作不方便，在实际插头插拔时，存在采用抓住尾部电缆晃动的方法进行插头的插拔，此种方法一定程度上影响接触偶处接线质量。但考虑到电缆尾部附件中有填充物，可有效防止后部电缆的晃动带动插头内部电缆晃动。同时，针对此种情况也做了相应试验，经过上百次晃动后，检查端接质量无明显变化，所以该因素导致断线的可能性较小。但是，此种插拔方法欠妥，应进行相应改进和规范。

1.2.4 使用环境原因

①高温区域：发动机电缆安装在高温区，但已采取包隔热布后再缠石棉带的有效防护措施，故该因素可排除。

②振动区域：发动机电缆安装在高振区，由于发动机开车或飞行时，发动机舱振动较大，可能会造成KX25-T（X5）插头的线芯上下振动而疲劳断裂。故该因素可能是导致右发动机电缆KX25-T（X5）插头的25孔线芯断裂原因。

1.3 分析汇总

通过对可能造成断线的所有原因进行详细的分析，得出导致右发动机KX25-T(X5)插头25孔线芯断裂故障的可能因素有以下几点：

①断裂位置所选用的导线型号为QLA11121-24-RG/W，该导线规格不符合国军标文件GJB 1014.2-1990中对导线线径的要求，容易造成断裂。

②右发动机电缆长度偏长，存在来回折绕情况，电缆转弯半径过小导致右发动机电缆KX25-T（X5）插头的25孔线芯承受拉力过大，从而断裂。

③右发动机电缆KX25-T（X5）插头位于右发动机右上方，插头安装板上固定的插头相对密集，加之空间狭小，操作人员只能盲插对接插头，换装发动机、维护和增加屏蔽等改装会反复插拔KX25-T（X5）插头，可能会造成插头内线芯受拉应力疲劳受损而导致断裂。

④发动机电缆安装在高振区，由于发动机开车或飞行时，发动机舱振动较大，可能会造成KX25-T（X5）插头的线芯上下振动而疲劳断裂。

2 测试实验

通过以上原因的分析以及现有的条件，对部分内容进行实验测试。

2.1 插拔弯折测试

使用与KX25-T（X5）插头相同型号的插头，制作一根0.5米长的试验电缆，在地面发动机上进行插拔及反复弯折试验。弯折500次以后，分解该插头，插头内线芯完好。将插头内25孔上的线芯从接触偶根部剪断，使25孔上的导线比其他孔导线短，重新压接接触偶，并装入插头。再一次进行试验，反复弯折100次后，再次分解插头，线芯依然完好，未出现导线断裂现象，证明由人为敷设拔插过程中导致线芯断裂的可能性较小。

2.2 导线承受拉力测试

选取4种典型的带弓形压板的尾附件J1784/38-09J、J1784/38-11J、J1784/38-17J、J1784/38-21J 和 1种弯式无压板的尾附件J1784/16-13J44S，采用24号导线根据适配插头制作不同直径的线束，尾夹用橡胶板进行填充，并用拉力计进行拉拽，检查其紧固程度，试验结果见表3，使用的试验器材：管型测力计KL-50型，最大量程：500N。

表3尾附件装配试验结果

可以得出直径较大的线束可以承受更大的拉力，加套热缩管后可以有效增加导线的耐力性。由于没有机上电缆实际受力的数据可供对比，无法进行比较，表3中所测的数据可以作为其它方面的参考。

3 改进措施

①对发动机电缆长度及固定点进行优化，避免线束在敷设中出现弯折半径过小的情况；②考虑在发动机等关键部位使用粗一号的导线；③飞机在改装时尽量避免在关键部位的操作；④在振动频繁的部位，增加插头与固定点的防振措施。

4 结论

在对故障部位进行全面具体的分析后，基本可以判断导致线芯断裂的原因。同时在同批次飞机相同部位进行检查，并未发现有类似异常，此次线芯断裂为偶发性故障，但也要引起足够的重视，在可能出现疏漏的环节提高质量意识和采取更严格的检测措施，杜绝此类事故再次发生。