设备舱16框多处电缆断路问题分析与改进

摘要：针对某型飞机的设备舱16框多处电缆断线故障，通过故障现象分析故障发生的原因，采取外观观察、体视检查、微观观察、能谱分析以及模拟断裂形貌实验等失效分析手段，确定发生故障的根本原因，细化了线束检查、修理方法，完善线束防护措施，消除了质量隐患，提高了电缆修理能力。

关键词：电缆；断线；能谱分析；模拟断裂形貌实验

Abstract：Foratypeofaircraftequipmentcabin16boxmorecablebreakfault，analyzethecauseofthefault，takeappearanceobservation，visualinspection，microscopicobservation，spectrumanalysisandsimulationfracturemorphologyexperimentfailureanalysismeans，determinetherootcauseoffailure，refinetheharnessinspection，repairmethod，perfecttheharnessprotectionmeasures，eliminatethequalityhiddentrouble，improvethecablerepairability.

Keywords：cable;cablebreaking;energyspectrumanalysis;simulatedfracturemorphologyexperiment

1故障现象

某型飞机检查发现，位于设备舱16-17框左侧202-H77插头的50号导线在距离插头端约90mm处断线，见图1。

2故障分析

2.1机理分析

202-H77电缆线束主要分布于设备舱、挂点。202-H77插头安装完成后在设备舱16-17框左侧电缆处呈现弓形状态，沿16框横梁处开始，线束用刚性卡箍固定且在卡箍内无相对位移。以往故障均存在于16-17框左侧，线束可拆卸、自由端部位。

202-H77插头的50号导线在距插头端约90mm处断线，断线处在屏蔽层收口处热缩管与标号热缩管之间（见图1），断线处线芯参差不齐，且202-H77对接后50号导线位于线束内侧（见图2）。

202-H77插座端50号接触偶202-H77插头端50号接触偶202-H77对接后50号线走向

202-H77插头为2PMДТ45КПН50Ш8В1В焊接连接器，50号为两根截面积0.35mm2的俄制屏蔽线导线焊接在一个接触偶中，修理时要求分解插头尾附，去除外防护层（从尾附至第一个卡箍处），对导线裸线绝缘层进行检查，检查结果符合要求（即导线裸线绝缘层应无老化、变形、开裂、发白；线束外屏蔽套应无严重断丝、深度划伤、锈蚀，轻度断丝、露铜发黑允许修复后使用），再恢复202-H77插头的安装。

2.2故障树分析

针对202-H77插头断线问题，绘制故障树（见图3）。

（1）空间狭小，电缆受附件、型材等硬性挤压。（2）设备舱16-18框需要安装的附件较多，由于16框处空间狭小，安装过程、调试、维护过程中都会对该束电缆造成不同程度的刮碰或挤压。（3）屏蔽层收口处热缩管与标号热缩管距离较近且较硬，导线相对较软，软硬之间没有良好的过渡，薄弱点受力集中。（4）50号导线位于线束弯曲半径中的最内径，即弯曲半径小，导致导线受拉力。（5）故障飞机使用时间长，导线可能老化，绝缘层开裂。

2.3失效导线实验分析

2.3.1外观观察

将损伤导线做失效分析，断点处被剥出约5mm的线芯进行搭接（见图4），破坏了原机故障状态，现对屏蔽层以及导线线丝横截面状态进行分析。

2.3.2体视检查

使用体视显微镜对断线进行检查，部分线丝在断裂处存在颈缩，还存在压痕及弯折损伤。对屏蔽套进行检查，屏蔽层断裂处参差不齐，线丝表面存在刮痕及折痕，局部可见断丝及磨痕。

2.3.3微观检查

使用场发射扫描电子显微镜对清洗后的断线进行观察，见图7所示。（a）为断线形貌，对所有断丝断面观察后发现，线丝断面大部分磨损；（b）中局部可见韧窝形貌特征；（c）中可见旋转韧窝形貌；（d）为断丝断面磨损形貌，其线丝侧面存在弯折后的开裂；（e）为断丝表面弯折处开裂，开裂已至线芯；（f）中可见断丝头部存在明显颈缩现象。

使用场发射扫描电子显微镜对清洗后的线套进行观察，见图8所示。（a）为线套整体形貌，对线套所有断丝进行观察后发现，断丝断面大部分磨损，一部分断丝呈现韧窝形貌特征，见（b）；（c）显示断面磨损形貌；（d）中可见断裂部位发生明显颈缩；（e）为线丝表面折痕形貌，线丝存在多次弯折；（f）为在线丝弯折外侧出现的裂痕。

2.3.4能谱分析

对断线及线套断面进行能谱分析，检查断面污染情况及材料成分，结果见图9所示。（a）线芯断面成分，应为纯铜丝；（b）为线芯表面成分，表面为Ni层；（c）屏蔽层断面成分，为纯铜丝；（d）为屏蔽层表面成分，表面为Ni层。综上所述，线芯为纯铜丝，表面为镍层；线套线丝与线芯成分一致。

2.3.5模拟断裂形貌实验

对新线进行剪断、磨断、拉断及折断试验，结果见图10所示。（a）、（b）为剪断线丝断面形貌，平整光滑，一端为韧窝形貌；（c）、（d）为磨断线丝断面形貌，线丝侧向磨损严重，无明显微观特征；（e）、（f）为拉断线丝断面形貌，线丝断头存在明显颈缩，断面呈现韧窝形貌；（g）、（h）、（i）为折断电线线丝断面形貌，断裂位置沿折痕，微观呈现韧窝形貌，断面靠近折痕区韧窝形貌不明显，个别线丝断面出现旋转韧窝形貌，见（i）；（j）为线套折断形貌，与线芯断面形貌类似。

3故障原因

综合故障树及导线失效分析试验结果，导线断线原因定位如下：

（1）由于该电缆线束周围无部附件、型材等挤压，所以可以排除导线机械性损伤断裂。

（2）该号线断裂形貌特征接近于模拟试验中的弯折断裂及拉断形貌，推测50号线受弯折并且受拉力导致断线。

（3）屏蔽层收口处热缩管与标号热缩管距离较近且较硬，导线相对较软，软硬之间没有良好的过渡，薄弱点受力集中导致断线。

（4）50号线位于弓形线束外侧，弯曲半径小，当线被刮碰时会出现弯折，同时线被挤压时会受力断线。

（5）观察失效导线表面，无老化、腐蚀现象，导线、屏蔽层都为铜镀镍成分，与导线老化无关。

综上所述，主要原因为50号导线可能由于断点两侧热缩管较硬，导线受力点集中存在损伤点，电缆线束屡次受扭力、拉扯、振动，导致损伤逐步扩展，最终过载导致断线。

4措施总结

4.1细化线束检查、修理方法

分解插头的尾附，去除电缆外防护层，焊下插头中所有导线，将原机导线上的屏蔽层收口处热缩管、屏引线收口处热缩管机标志热缩管全部去除。增加DR-25-TW或TMS型号的屏引线收口处热缩管、屏蔽层收口处热缩管并写有标识，其中屏引线收口处热缩管距离焊点长度为45～150mm，两个热缩管间长度不小于25mm，再重新焊接每根导线并恢复电缆安装。

4.2完善线束防护措施

从插头至线束方向将裸线缠绕自粘带至全部覆盖屏引线收口处热缩管，长度45～150mm，自粘带单层缠绕时每层应有带宽1/3～1/2的叠盖；线束外缝人造革至尾附压线片下；压线片内使用自粘带缠绕线束使其充满压线片，在自粘带外缠绕一层氟化布；尾附吹缩热缩管，热缩管长度40～50mm。

参考文献：

［1］张栋，钟培道，陶春虎，等.失效分析［M］.北京：国防工业出版社，2004.

［2］H.E茹网夫斯基.航空技术装备外场修理［M］.汪文举，译.北京：国防工业出版社，2002.

作者简介：郑卉婷（1993—），女，汉族，辽宁鞍山人，本科，电缆修理制造技术工程师，主要从事电气、航电、军械等系统电缆研究相关工作。