某型飞机电连接器绝缘体断裂故障分析及预防措施

刘长萍 刘建波 侯占国 李玉晓

摘要：对某型飞机JY系列电连接器多次发生绝缘体断裂的故障进行了深入分析，找出了故障发生的原因，针对故障原因提出预防和改进措施，有效降低了电连接器绝缘体断裂的故障发生率，保证了飞机电缆的修理质量。

关键词：电连接器;绝缘体;断裂;分析

1 故障现象

某型飞机在部队使用过程中，多次发生电连接器绝缘体断裂故障。例如，因防滑刹车控制盒插座（JY2749系列）绝缘体断裂（见图1），造成刹车信号异常，导致飞机右侧主机轮爆胎质量事故;因灯光告警计算机上的插座（JY2749系列）绝缘体断裂，发生“设备舱热”虚警故障。由于该类故障比较隐蔽，不易被定位，给飞机的安全造成了很大的隐患。

2 原因分析

2.1 故障件结构分析

该故障件采用的电连接器是JY I系列产品（结构见图2），该类电连接器符合GJB599A（MIL-DTL-38999K）I系列技术要求。

该类电连接器有“座（孔）+头（针）”或“座（针）+头（孔）”两种连接形式，由于“座（孔）+头（针）”为有源端连接方式，不适于在飞机成附件产品上使用，因此飞机成附件产品上普遍采用的是“座（针）+头（孔）”的匹配方式。

故障电连接器所使用的绝缘体为装孔绝缘体，电连接器内的绝缘体材料为热固性塑料，是接触偶的装配载体，起到接触偶间以及接触偶与壳体间的绝缘作用。该类电连接器的绝缘体较长，如果电连接器在使用过程中因插头/座未完全分离并侧向移动（非正常分离）时，易使绝缘体外圆与插头壳体接触，产生应力。

由于该系列电连接器的结构具有防斜插功能，但不具备防斜拔功能，当侧向受力值大于绝缘体本身承载能力时，绝缘体会发生崩角（杠杆原理使接触点受力过大）或整体断裂（绝缘体根部台阶过渡处应力集中）。

2.2 故障受力分析

通过对故障件的结构进行分析，可知电连接器绝缘体是因外力造成的断裂。

按照该绝缘体的实物及图纸规定的尺寸进行三维模拟，如图3所示。通过ANSYS软件对绝缘体三维模型按照故障机理进行受力分析，以大径端外圆定位，受力端为小径端头部，模拟施加力为50kg，如图4所示。

因受力分析软件目前只能分析金属件，非金属件的受力分析受组织均匀性影响，一直是力学界分析的难点，因此实际分析时以金属材料代替，这种替代不影响受力区域分析，目的是查找是否存在受力薄弱处。具体受力分析结果见图5。

由图5可知，绝缘体在定位槽底部尖端处存在应力集中点，受力水平最大，是结构的受力薄弱处，并可判定在绝缘体受力破坏过程中应力集中点首先发生破坏而产生裂纹（破坏起始源），裂纹产生后会迅速扩展，使绝缘体整体破坏。经排查，确认绝缘体结构在受力状态下存在一定的薄弱点，此薄弱点与故障件裂纹位置基本吻合，均处于绝缘体定位台阶附近。由此确定绝缘体的断裂原因是由于绝缘体的前端受力过大造成的。

2.3 故障原因分析

在对故障件的结构和受力进行分析后发现，造成绝缘体断裂的原因是分解、对接插头/座时，在插头/座未完全轴向分离或对接时便侧向移动，使绝缘体端部承受异常的径向外力，当受力超过了绝缘体的载荷能力后导致其断裂。

由于JY2749系列电连接器属“座配孔”型结构产品，该结构特点的电连接器对拔卸操作要求较高，如果电缆的分解、修理、装配人员对该类电连接器的结构掌握不全、操作方法不熟练、操作培训不充足时，容易造成操作人员拔卸电连接器时操作不当。

由于电连接在飞机上的安装位置不同，存在诸如操作空间狭小、安装现场视线受阻、插头接线后后端较重等缺陷，无法保证插头/座的正常连接和分离，而使电连接器的绝缘体端部承受较大的载荷。当受力超过了绝缘体的承载能力后，导致绝缘体断裂。

3 预防措施

针对上述故障原因，从电缆分解、修理、装配等方面对相关人员进行了培训，并制定了如下预防措施。

1）分解、装配电缆插头/座后，应目视（或放大镜）检查插头/座绝缘体有无裂纹、掉块、损坏及断裂等现象。用手指轻轻按压摇晃插头/座绝缘体，确定绝缘体无断裂现象。禁止蛮干或用蛮力分解整个插头/座，避免由于方法不当损坏机件及电缆插头/座。

2）为避免电连接器插针/孑L端部（焊点或压接点）受力，分解、装配时应用手握电连接器前螺帽，禁止握电连接器后附件及电缆。

3）分解、装配电缆插头/座后，应对电缆插头/座进行防护，且轻拿轻放，禁止用硬物碰撞电缆插头/座或产品。

4）修理插孔的插头/座后，用手指轻轻按压摇晃绝缘体，检查应无断裂现象。

5）严禁在电缆修理或清洗过程中用外力敲打、碰撞电缆插头/座。

6）修理插头时目视检查所有插头/座内绝缘体应无裂纹、掉块、损坏及断裂等情况;将插头/座朝下轻轻摇晃，检查绝缘体应无断裂脱出的情况。

7）插头/座对接时，先判明电缆插头/座的宽槽对应位置，再把插头上引导段插入插座内并对正，待五键位正确定位后，再顺时针旋转连接螺帽，三钉迅速进入三曲线槽内，再旋转120。左右，当听到“咔哒”响声时，表明插头、插座已被锁紧。严禁晃动插头后附件插拔插头。

采取以上措施后，保证了飞机电缆的修理、装配质量，有效满足了作训要求。

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