H54-019型接线柄故障分析
施娟 邓德齐 方利
摘 要：针对H54-019型接线柄故障引起的不同故障现象，通过分析故障产生的原因，总结了修理和日常维护检查时的注意事项。
关键词：接线柄;故障;故障原因;解决措施
H54-019型接线柄与电线的连接是采用压接工艺，即用专用压接钳对装有电线的接线柄尾筒处施加一定的压力，使其产生塑性变形从而实现电气与机械连接的一种工艺方法。H54-019型接线柄多用于某型飞机的负线，通过负线螺栓或负线板把接线柄连接到飞机的壳体上。
1典型故障现象
1.1 某型飞机因H54-019型接柄断裂引起的左侧蓄压指示器指示为零故障
1）故障现象
某架大修飞机在进行液压蓄压器氮气压力检查时，按压БК-4转换装置上的按钮，I号压力测量指示器指示的蓄压器氮气压力不稳定，有时不指示。
2）排除过程
根据大修过程中左侧I号压力测量指示器指示不正常的故障现象，先后更换I号压力测量指示器和I液压系统蓄压器压力传感器后，故障现象仍未消失。对相关电路部分进行检测，发现与I液压系统蓄压器压力传感器相连的9-Э24-1连接器的3脚到左外置机匣左侧35～36框间NO.84负线板M9-Э24负线断路。分解9-Э24-1连接器，3脚焊点牢固，无虚焊、假焊现象，进一步查找，发现左外置机匣左侧NO.84负线板处固定后排中间接线柄M9-Э24（型号：H54-019-51-I）根部断裂。
1.2 某型飞机因H54-019型接柄尾附处导线折断引起燃油系统地面加油故障。
1）故障现象
某架飞机在部队“基本加油”方案的基础上，按“全加油”方案加油，结果加不进油。
2）排除过程
根据燃油系统压力加油工作原理和故障现象分析，判断故障可能为燃油操纵盒故障、控制组件БКС-4К故障、电动加油开关故障或其电源线断路、系统线路故障等。首先更换控制组件БКС-4К故障现象仍然存在，将燃油操纵盒选择开关分别置于“满加油”、“开”、“关”位置，测量部件框架РМК-17К的Ш2插头相关线路的电压均符合要求，测量燃油系统自动装置的电源线路和负线均符合要求，测量1号、4号油箱加油开关和4号油箱加油开关插头的2号线与地之间有+27V电压，但是测量1号、4号油箱加油开关的3号线对地电阻为无穷大，分解检查11-Э15-1插头的3孔导线连接良好，进一步检查发现右发34～35框左侧NO.77负线板上的接线柄M11-Э15（型号：H54-019-55-I）尾附处导线折断。
1.3 某型飞机因H54-019型接柄尾附处导线脱落引起的左发电机断恒装电磁铁不工作故障。
1）故障现象
某架飞机在大修工厂进行ГП-21组合传动发电机与发动机断开机构的检查时，打开开关的保护盖后，向上按压开关后，“ЭКРАН”系统通用显示盘不显示“ОТКЛ ЮЧИ ПРИВОД ЛЕВ、ГЕНЕР”（左发动机传动装置故障）的信号。
2）排除过程
根据故障现象，首先对左ГП-21组合传动发电机的断恒装电磁铁进行测量符合要求，检查1号交流接触器盒左发电机故障信号继电器性能工作正常，在测量电缆端插头1-Э11-2的2号与地之间电阻时，出现有时接通有时不接通现象，分解插头1-Э11-2检查2号线连接符合要求，进一步检查发现左发35框右侧85号负线板上的接线柄ЭМ1-Э11（型号：Н54-019-55-Ⅰ）用手轻拉压接导线时，导线从接线柄处脱落。
2综合因素分析
通过上述由于H54-019型接线柄而导致的系统典型故障，H54-019型接线柄的故障模式主要为接线柄断裂、折断和尾筒处导线断裂、脱落等，而接线柄故障产生的原因复杂，总结为飞行过程中环境的变化和飞机大修和日常维护过程中人为因素造成的，主要归结为以下几个方面：
2.1压接过程的影响
1）压接模块的选用
不同电线的截面积与不同规格H54-019型接线柄进行压接时，应选用相对应的压接模块，从而保证电线和接线柄能压接固牢，并能满足其电气性能和机械性能。如选用错误的模块压接，会使电线的性能下降，导致电线从接线柄尾筒处脱落和接线柄断裂故障。压接模块选择过大，模口松，线芯与尾筒处压接不牢固，电线脱落。压接模块选择过小，模口紧，线芯与尾筒处因塑性量大而使线芯压断，不满足机械性能导致电气脱落。
2）剥线工具的影响
电线的绝缘层剥离应使用专用的剥线工具（如剥线钳），保证电线的切割面相对于电线的纵轴线应是90°+ -10°，绝缘层剥离后，线芯表面无断丝、划痕和损伤现象，采用不正确的剥线工具致使线芯表面有损伤或断丝而进行压接，导致压接后电线从接线柄尾筒处脱落故障。
3）剥线长度的影响
H54-019型接线柄与电线的压接过程分为两部分，第一部分是电线线芯与接线柄尾筒L1的压接，第二部分是电线的绝缘层与尾筒L2的压接（见图1）。剥线的长度决定压痕点的位置，剥线长度过短，第一部分的压点可能压在绝缘层上，线芯与尾筒处因塑性量大导致线芯压断，使线芯脱落故障。剥线长度过长，第二部分的压接点可能压接线芯上，而绝缘层未起到缩紧保护作用，线芯裸露在尾筒端，飞行时的振动、单根电线受力装配、空气氧化线芯等因素的影响导致线芯从尾筒端折断。
2.2接线柄压接区域保护不当
电线与接线柄压接后，如直接在压接点处吹缩标签热缩管，而不对其进行保护而直接安装接线柄，由于热缩管长时间受温湿度聚变的环境影响，其材质发生了变化，柔韧性和强度下降，变硬，在电线与标签热缩管处因安装过程中电线的余量预留调整及安装后松紧度的检查等因素的影响，使电线在标签热缩管处因受不同的剪切力导致电线绝缘层磨损或折斷。
2.3接线柄在不分解状态下修理电缆
飞机大修或维护时，H54-019型接线柄在不从飞机壳体上分解的状态下进行电线的修理，更换电线外表保护的防护层、检查电线等工作。尤其是在更换防护层时，电线需要在拉直的状态下进行，因电线和接线柄的固定面不在同一平面，如电线拉扯时相对接线柄的固定面角度过大，会带动接线柱（或固定螺栓）根部的接线柄处于弯曲受力状态，从而导致接线柄根部断裂。
2.4电线受力安装
电缆敷设时，如卡箍和负线接线柄之间的电线因预留较短或余量较多用绑线绑扎而导致电线过紧存在受力安装现象时（见图2），飞行振动过程产生的力对过紧接线柄根部产生剪切力，从而导致接线柄根部断裂。
2.5接线柄安装后检查方法不当
在电缆敷设工序时，将接线柄通过负线螺栓或负线板把接线柄连接到飞机的壳体后，需对固定负线接线柄螺母的拧紧度进行检查。如果通过用手按住接线柄尾筒处“上下”晃动检查接线柄安装的松紧度，会造也接线柄根部受力弯曲出现疲劳现象，长时间飞行振动造成接线柄在疲劳处断裂故障（图3）。为了验证接线柄的抗疲劳程度，选取3个相同规格的新接线柄，在常温下进行30°弯曲试验，接线柄分别弯曲15、12、13次，均在疲劳区域出现断裂现象。通过弯曲试验结果，松紧度的检查方式不正确导致的接线柄抗疲劳性下降。
2.6飞行振动和温度的影响
由于Н54-019型接线柄接触面直接和飞机机体紧密相连，飞机在空中长时间的飞行和频繁的振动将会带动接线柄的振动，从而导致接线柄尾筒端头处内部电线的磨损或断线。飞机在起飞和降落过程中较大的温差变化易造成接线柄材质的变化，尤其处于高温区域的接线柄，受温度变化影响大，材质也有明显的改变，接线柄变硬变脆，容易在固定圈部分断裂。
2.7接触电阻的影响
Н54-019型接线柄的接触电阻过大导致接地不良和断路故障，对机上设备的稳定性和可靠性产生影响，甚至出现高频电信号互相干扰的情况。Н54-019型接线柄的接触电阻Rj由两部分构成：收缩电阻Ra和表面膜电阻Rb。
Rj=RaRj=Ra+Rb
收缩电阻是当电流流经接触区域时，从原来截面积较大的导体突然流入截面积较小的接触点，电流产生了巨大的收缩现象，此种现象所呈现的附加电阻成为收缩电阻。表面膜电阻则是工作中接触处受到环境影响，氧化产生锈蚀，进而形成一层导电性较差的氧化膜，氧化膜具有的电阻就是膜电阻。而影响接触电阻在主要因素有以下几个方面：
1）材料性质
Н54-019型接线柄材料是M1M的铜板按ГОСТ495-77进行加工，表面采用镀锡、镀银或镀镍处理方式。接线柄的材料性质直接影響到接触电阻的大小，与接触电阻Rj相关的因素有电阻率ρ、接触硬度H和接触压力F，而它们之间的关系为：
ε为小于1的常数，a为微小接触面的半径。
由此得知每个导电斑点表现的收缩电阻与电阻率ρ成正比，而接触面上的导电斑点个数与材料的接触硬度H有关，即相同压力F，接触硬度越小的金属其接触面越大。机上Н54-019型接线柄使用的铜材质具有良好的导电和导热性，强度硬度和熔点都较高，在正常工作环境下，其接触良好，但若在高温且镀层受损的情况下，铜易被氧化生成Cu2O，此物质导电性较差，并且随着温度的升高，时间的增加，氧化层深度厚度不断增加，接触电阻也成倍增加。
2）接触形式
接触形式可分为点、线、面三种，由收缩电阻：
当材料的电阻率ρ一定的情况下，接触点数n越大，收缩电阻Ra越小，因此可以得到点、线、面三种接触形式收缩电阻依次减小。接触形式与表面膜电阻的关系与每个接触斑点上的压力F1有关，若外加总压力为F，总接触斑点个数为n，则每个接触斑点上的压力为
F1=F/n
由此可得点接触下，单个接触点上压力最大，更易破坏表面膜，减少表面膜电阻。最终的作用结果，主要与外加压力大小有关。实验证明，压力小时，点接触形式接触电阻较小，压力稍大时，面接触形式接触电阻较小，当压力大到一定程度时，三种形式接触电阻基本相同。
3）接触压力
接触压力也对接触电阻的影响力最大，当增大接触压力F时，接触处材质受到超过弹性形变的力，进而产生塑性变形，增大了接触面积，由
Ra减小，同时增大接触压力，破坏了表面膜，使膜电阻减小，进而使得整体接触电阻减小。
4）腐蚀产生的影响
H54-019接线柄在长期工作中可能受到腐蚀的影响。目前机上可能存在的是化学腐蚀，虽然接线片不与周围金属发生化学作用，但在长期工作中，其周围的氧气会不断侵入，形成金属氧化物，而这层物质会随着周围温度的升高，氧分子活性的增强而逐渐变厚，腐蚀也更加深入，使得接触面积减小，接触电阻增大。
5）接触面表面光洁度
表面光洁度也会影响接触电阻的大小，因为表面的平整度会影响接触点数的多少，但也并不一定越光滑越好，光滑的接触面可能接触电阻较稳定，但也可能比粗加工的接触电阻要偏大，因此要根据实际情况选择加工方式得到需求的接触电阻。
3 解决措施及维护建议
3.1加强压接过程的控制。
1）选择带有调整线芯长度的剥线工具，避免因剥线过程中划伤线芯和线芯过长而引起的质量隐患。
2）规范压接钳的管理，使压接钳配备履历本，记录不同接线柄与电线压接的适配模块.
3）同时需对压接人员进行压接技能的培训。
3.2加强Н54-019型接线柄的防护
Н54-019型接线柄与电线压接后，在压接区域和接线柄与电线过渡区域内缠绕厚度为（0.05～0.15）㎜聚乙稀薄膜（或氟化带），再用热风枪对标签热缩管进行吹缩。标签热缩管吹缩后，使标签热缩管覆盖区域内完全填充满聚乙稀薄膜或氟化带，通过缠绕保护的方式填充热缩管与电线之间的间隙，从而达到增强压接区域内电线的强度和韧性（见图4）。
3.3 明确电缆修理和敷设方法，避免电线受力装配。
修理时，将接线柄从固定的负线螺栓或负线板上分解下来，使其处于完全不受力的状态下，进行电线的检查和外表防护层的保护。敷设时，在安装电缆负线线束前，把线束按敷设的方向捋顺好，将其固定卡箍内，此时固定卡箍的螺钉只拧两扣，使卡箍和线束均处于活动状态，然后将负线接线柄按要求进行紧固，在紧固的过程中调整线束，使电线有一定的弯曲度和并满足下垂量，同时又处于不受力状态下将卡箍拧紧。
3.4 规范接线柄安装后松紧度的检查方法。
Н54-019型接线柄安装完毕后，用手按住接线柄尾筒处左右轻晃动接线柄检查其安装松紧度，不应有松动现象。
3.5 控制接触电阻
在维护和修理中，应做到如下几点减小接线柄安装后的接触电阻：1）安装接线柄对其接触面进行适当的打磨，使其完全通过面接触的形式安装;2）打磨后，及时安装，并保证接触面的光洁度清洁度，防止其发生化学反应锈蚀;3）对安装后的接线柄进行接触电阻的检测，保证其符合表1规定。
3.6规范接线柄安装后松紧度的检查方法。
Н54-019型接线柄安装完毕后，用手按住接线柄尾筒处左右轻晃动接线柄检查其安装松紧度，不应有松动现象。
3.7 加强外表检查。
另修理和维护过程中，应检查接线柄的表面镀层应光滑、无突起和分层，表面如有氧化、锈蚀、裂纹、锐边和毛刺、固定圈磨损严重等故障现象时，接线柄应换新。
作者简介：
施娟，工程师，主要从事飞机电缆修理技术研究。
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