飞机EWIS 连接器－导线断开故障分析与改进

金星海，阮亚东

（1.中国直升机设计研究所，江西景德镇，333000；2.中国人民解放军91548部队，辽宁葫芦岛，125109）

0 引言

电气互联系统（EWIS）是飞机的关键系统之一。如同飞机的“血管”，其承担着向各个用电系统输送能量以及传递控制信号的重要作用[1-3]。随着飞机逐渐向多电、全电方向发展，电气互联系统所占据的地位也愈加关键，电气互联系统的故障将直接影响飞机系统整体的性能。连接器与导线作为电气互联系统中的关键组件，其二者之间的连接质量问题会直接影响整个系统的正常运行并给飞机整体的安全性和可靠性带来严重的威胁[4-5]。

本文针对飞机EWIS中常出现的连接器－导线断开故障，基于故障树的分析方法[6]，从制造、防护、安装与固定等方面对可能导致EWIS 组件断裂的各个因素进行了分析，进而对EWIS 连接器－导线断开故障的原因进行了定位，最后针对该故障提出了相应的改进措施。上述工作可有效预防和减少电气互联系统中连接器与导线断开故障的发生，为后续飞机EWIS 组件质量与可靠性的提升提供思路。

1 故障定位与机理分析

连接器－导线断开故障，作为飞机服役过程中常见的EWIS 故障，将会直接影响飞机任务系统的正常运作。例如，直升机尾减速器输入振动传感器的尾段线束连接器59T-a（型号：JYD1E0235SN02）的地线和屏蔽引线发生松脱断开故障（如图1 所示）将会直接导致尾减振动超限故障。

图1 连接器－导线断开现场图

本文针对上述尾减输入振动传感器连接器与导线断裂问题，从EWIS 组件的制造、防护、安装与固定等方面进行了故障树（FTA）分析，建立了如图2 所示的故障树。进一步，根据故障树及故障现场状态，对故障事件开展逐步排查。

图2 连接器－导线断开故障树

■1.1 底事件C1：固定点在连接器根部压迫导线

通过对线束现场安装以及导线断裂情况（如图3 所示）发现，在连接器根部绑扎有一条尼龙扎带。而经过查看三维数模图4 发现，在连接器59T-a 处并未要求进行系带绑扎，可见此处实际固定状情况与设计状态不符。在连接器根部进行系带绑扎容易导致导线受到压迫。因此，不排除固定点在连接器根部压迫导线造成导线断裂的情况。

图3 导线断开现场情况

图4 线束三维数模局部图

■1.2 底事件C2：插拔时拉扯导线

根据现场情况可知，系带固定在连接器的根部，在进行连接器插拔的过程中容易造成导线拉扯，载荷传递至线束的压接点，由此造成导线在压接位置处发生断裂。由此可见，底事件C2 不可排除。

■1.3 底事件C3：压接工具本身问题

进一步对制作尾减输入振动传感器连接器（59T-a）的压接钳性能进行了拉脱力实验验证。分别选用线规为12#，14#，16#，18#，20#，22#，24#的导线进行拉脱力试验，每种线规至少重复测试三次以排除试验的偶然性，所得试验结果如图5 所示，由试验结果可知，12#～24#导线的拉脱力实测值皆大于标准规定的理论值，即可证明所使用的压接钳满足《压接型电连接器典型工艺规程》（DX/GY49-2019）的要求。因此，可以排除底事件C3 压接工具本身的问题。

图5 压接钳拉脱力测试结果

■1.4 底事件C4：压接档位选用不正确

在对导线进行压接时，若所选用的压接档位过大，将会使得压接深度过大，甚至在导线压接点处形成损伤，进而影响导线服役过程中的可靠性与安全性。

选取了同批次压接过的接触销进行了截面显微观测。其中，压接点未见破裂，压接深度未见异常，具体观测情况如图6 所示。因此，可排除底事件C4 压接档位选用不正确。

图6 接触销压接坑深度观测情况

■1.5 底事件D1：热缩管的热缩工艺不到位

在线束组件的制造过程中常使用热缩管以实现连接器与波纹管之间的连接以及对连接部位进行保护的作用。因此，如果热缩管的热缩工艺不到位将会影响连接器与波纹管之间的连接质量进而会导致波纹管脱落、导线失去防护。

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首先，对尾减输入振动传感器连接器和波纹管的热缩处理工艺流程如下：

（1）处理前对连接器后部的导线使用自粘胶带缠绕2-3圈，防止波纹管边缘对导线磨损。波纹管在模缩套热缩前，处于松弛状态；

（2）使用DW 管连接JYD1E0235SN03 连接器尾部与波纹管，波纹管靠近连接器尾部端面，DW 管规格1/2，长度40 ～45mm；覆盖连接器尾部18～20mm 使用热风枪加热，加热温度180℃，如图7 所示。

图7 连接器和波纹管连接示意图

图8 连接器热缩管防护情况

（3）检查连接器与波纹管连接是否牢固。

（4）确保线束表面干净无污染物，绝缘层完好无损。

按照此工艺已完成多架次线束的安装并已完成了试飞验证，因此可初步排除热缩工艺本身存在问题的情况。进一步对现场热缩管的内径进行测量，测量结果如表1 所示。根据测量结果和外观检查，可判定现场实际情况不存在热塑管未热缩到位的问题。综上，可排除底事件D1 热缩管热缩不到位的情况。

表1 热缩管收缩前后内径

■1.6 底事件D2：系带绑扎不合理

通过查看线束设计的三维数模和其他机上安装状态，并未在连接器根部绑扎系带的情况，在连接器根部绑扎系带，容易造成热缩管的缩紧部位因受力磨损发生脱落，进而导致导线因失去防护而发生断裂。因此，不排除系带绑扎不合理造成导线断裂。

■1.7 底事件C6：缺少尾部附件

尾附件是电连接器的重要组成部分，在连接器的使用过程中需要用户单独对附件进行选择。附件的主要起到固定并保护导线，防止导线与接触体端的焊（压）接处因受力而产生损伤以及提高电磁屏蔽性能（如钛镍环）的作用。经现场检查，发现59T-a 连接器（型号：JYD1E0235SN02）未带有尾附件。由于缺少固定及保护措施，连接器与导线的焊（压）接处直接承受载荷，因此不排除底事件C6。

■1.8 底事件D3：修剪余长时未修整齐

（1）放平拉直整理线束，将端头线束拉直齐平接触件根部修剪平整；

（2）检验导线是否修剪切口齐平，无毛刺；

（3）检验导线是否表面干净无污染，绝缘层完好无损。

相关工艺规程中已对导线修剪质量设置专门检验环节。此外，根据现场情况可知尾减输入振动传感器连接器只有一根屏蔽扭绞线，接线关系详情见表2。因此，可以排除导线修剪余长时未修剪整齐的情况。

表2 尾减输入振动传感器连接器的接线关系

■1.9 底事件D4：扭绞线剥开后和单芯线长度不一致

根据表2 接线关系可知，尾减输入振动传感器连接器有一双芯屏蔽线和一个屏蔽引线，双芯屏蔽线为一个整体，因为也存在长度不一致情况。此外屏蔽引线存在回弯，不会存在长度短的情况。因此排除底事件D4。

■1.10 机理分析

综上所述，导致本次尾减输入振动传感器连接器导线断裂情况的主要原因为：在连接器根部不合理地绑扎系带导致固定点在连接器根部压迫导线以及热缩管易脱开，加之缺少连接器尾部附件的防护。通过现场情况可知，在尾减振动传感器连接器根部绑扎有系带将连接器根部固定，一方面这种固定方式，会导致内部导线以及热缩管缩紧部位受到压迫作用，另一方面这种固定方式仅仅能固定波纹管和导线并未固定连接器，因此插拔运动以及振动过程中更容易使得导线无法释放内部应力进而发生断裂。当热缩管、波纹管和连接器已经脱开时，导线失去物理防护的作用，加之缺少尾部附件对压接点处所起到的保护作用，连接器与导线之间仅仅靠压接件相连接，因此导线在振动或插拔过程中很容易在压接部位形成损伤断裂。

2 问题复现

为验证连接器没有尾部附件且根部绑扎系带、热缩管脱开未及时处理是否会造成尾减输入振动传感器连接器导线断裂故障，根据机上实际状态进行了模拟实验验证。模拟验证件制作情况如表3 所示。

表3 模拟试验和机上情况对照表

模拟验证件制作完成后，将其固定在样板台上，在其根部绑扎尼龙系带（如图9 所示），并与传感器插座进行对接插拔操作。在插拔12 次后出现热缩管松脱情况，在插拔30 次后出现导线断裂情况，如图10 所示。

图9 还原机上现场实际状态

图10 插拔30 次后的状态

根据上述模拟实验的结果可以看出，连接器没有尾部附件、在连接器根部绑扎系带后会进行插拔容易造成热缩管松脱，进而导致导线断裂的情况。由于机上还会存在振动情况，实际使用过程中造成导线断裂的插拔次数甚至更少。

3 纠正与改进

针对现场出现的导线断开故障，开展如下操作进行处理：首先，将接触销从连接器中取出，然后拉直导线齐平修剪。重新压接接触销，送销子后进行导通、绝缘测试。最后，修剪合适长度的热缩管（DW-1/2-0），热缩至连接器和波纹管连接处，并将之前绑扎的系带取消。维修后进行导通绝缘测试，再进行通电检查。对于其他小批量已交付产品以及处于研制阶段产品的处理方案如下：

（1）对原来生产线束组件时所使用的工艺规程以及物料清单进行修订。对于尾减输入振动传感器连接器59T-a（型号：JYD1E0235SN03） 的 部 分 增 加 使 用JYCWFE02VF01型尾部附件的内容，且对相应的加工工艺做详细要求。

（2）对于已交付产品进行检查，主要内容包括：检查尾减输入振动传感器连接器型号（59T-a）型号（JYD1E0235SN03、尾部附件JYCWFE02VF01）是否正确；导线防护是否存在不良现象如：热缩管存在松动情况，在连接器根部绑扎系带等。确保已交付的产品中尾减输入振动传感器连接器（59T-a）包裹紧密、无松脱，没有固定方案不合适的情况存在。

（3）对于处于研制阶段的产品，对其设计图纸和生产记录进行核查。对于同样仅使用了JYD1E0235SN03 型连接器而没有尾部附件的产品，发出设计更改。更改后的状态如图11 所示。

图11 连接器JYDE0235SN03 和尾附件JYCWFE02VF01 安装图

4 结论

本文针对飞机EWIS 中常见的连接器－导线断开故障，基于故障树的分析方法，对可能导致连接器－导线断裂的各个因素展开了分析，对该故障的原因进行了定位，即在连接器根部不合理地绑扎系带导致固定点在连接器根部压迫导线以及热缩管易脱开，加之缺少连接器尾部附件对连接部位的防护。最后，对处于各个阶段的产品提出了相应的改进措施，为后续飞机EWIS 组件质量与可靠性的提升提供了思路，进而在一定程度上避免此类故障的发生。连接器与导线作为电气互联系统中的关键组件，其二者之间的连接质量问题会直接影响整个系统的正常运行甚至会给飞机整体的安全性和可靠性带来严重的威胁。因此，需落实完善相关工艺规程以及在EWIS 组件的生产、运输、贮存以及使用等各环节的管理制度，增强相关工作人员的质量意识，严把产品的质量关。