某型教練機(jī)進(jìn)氣道內(nèi)壁口蓋螺釘缺失故障分析及改進(jìn)措施

王 斌，左曉娟，李燦山，王智珠

（航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

飛機(jī)進(jìn)氣道是將外部大氣經(jīng)過整流后向發(fā)動(dòng)機(jī)提供均勻穩(wěn)定氣流的通道，同時(shí)起到對氣流進(jìn)行減速增壓的作用。在飛機(jī)飛行過程中，由于受氣流擾動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲影響，進(jìn)氣道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，若振動(dòng)引起進(jìn)氣道內(nèi)零部件或者連接件的掉落，則可能打傷發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片，損傷發(fā)動(dòng)機(jī)，嚴(yán)重時(shí)可造成發(fā)動(dòng)機(jī)停車。

某型教練機(jī)在使用過程中發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣道內(nèi)壁口蓋一只螺釘缺失，現(xiàn)場通過查找未找到掉落螺釘，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)亦未發(fā)現(xiàn)有損傷，通過對螺釘孔進(jìn)行檢查，孔內(nèi)及邊緣未發(fā)現(xiàn)有變形及損傷等缺陷，無法查清故障原因。為了避免類似問題重復(fù)出現(xiàn)，保障飛機(jī)的使用安全，需對有可能產(chǎn)生的原因進(jìn)行一一排查分析，并對過程中發(fā)現(xiàn)的不合理處提出改進(jìn)措施。

1 故障部位介紹

此故障部位口蓋位于飛機(jī)進(jìn)氣道前段，靠近進(jìn)氣道唇口，口蓋、口框及周圍零部件均采用LY12鋁合金材料，在口蓋內(nèi)側(cè)支撐口框上布置有GB930M5托板螺母，口蓋與口框之間通過HB1-211十字槽120°半沉頭螺釘連接，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)口蓋參與機(jī)體結(jié)構(gòu)整體傳力，結(jié)構(gòu)形式及位置如圖1所示。

進(jìn)氣道受氣流擾動(dòng)及發(fā)動(dòng)機(jī)噪音影響，所處環(huán)境為典型的振動(dòng)環(huán)境?？谏w內(nèi)部壁板為飛機(jī)整體油箱壁板，在油箱裝配和試驗(yàn)時(shí)，需通過此口蓋提供裝配通路，并對油箱壁板進(jìn)行滲油檢查和維護(hù)?？谏w主要用于飛機(jī)生產(chǎn)裝配過程中，在油箱裝配完成后，該口蓋裝配通路不會(huì)再用，油箱密封后幾乎不會(huì)再開啟此口蓋（除大修外）。

圖1 故障部位

2 故障原因分析

因現(xiàn)場未找到丟失螺釘，無法確認(rèn)螺釘缺失前狀態(tài)，故從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及使用的整個(gè)生命周期對故障原因進(jìn)行分析，故障樹分析如圖2所示。

圖2 故障樹分析

2.1 設(shè)計(jì)原因分析

1）結(jié)構(gòu)布局及強(qiáng)度分析

故障區(qū)域口蓋參與整體傳力，口蓋為LY12鋁合金化銑口蓋，連接區(qū)厚度2mm，非連接區(qū)厚度1.5mm，口框?yàn)?.2mm的LY12鋁合金鈑彎件，口蓋與口框之間采用航空橡膠板進(jìn)行密封，托板螺母預(yù)埋在口框上。進(jìn)氣道除了參與總體受載，還承受進(jìn)氣道吸力、壓力載荷，口蓋主要承受進(jìn)氣道吸力。在有框處，框板給口蓋提供支持，為保持口蓋徑向剛度，在口蓋內(nèi)部沒有框板支撐處布置了環(huán)向箍[1]，如圖3所示。

此種口蓋結(jié)構(gòu)形式為一般的飛機(jī)口蓋結(jié)構(gòu)形式，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上普遍采用，且進(jìn)氣道經(jīng)過強(qiáng)度計(jì)算及實(shí)驗(yàn)，滿足飛機(jī)載荷設(shè)計(jì)要求。

2）防松方式可靠性分析

（1）口蓋連接選用的托板螺母為GB930 M5雙耳托板自鎖螺母，螺母本身具有自鎖功能；

圖3 結(jié)構(gòu)形式

（2）為防止螺釘從托板螺母中松脫掉落，要求螺釘螺紋出牙長度大于2個(gè)螺距[2]。經(jīng)過對連接區(qū)夾層厚度進(jìn)行檢查，所有螺釘均滿足要求；

（3）為防止螺釘錯(cuò)裝，口蓋連接螺釘采用了防差錯(cuò)設(shè)計(jì)，單個(gè)口蓋上所有螺釘均為同一牌號[3]；

（4）為了進(jìn)一步提高進(jìn)氣道口蓋螺釘?shù)姆浪煽煽啃?，進(jìn)氣道內(nèi)壁口蓋安裝時(shí)要求對螺釘涂環(huán)氧樹脂膠保險(xiǎn)，通過螺釘和托板螺母間的環(huán)氧樹脂膠固化，將螺釘和托板螺母膠接為一個(gè)整體，作為備份防松方法，可提高進(jìn)氣道口蓋螺釘?shù)姆浪煽煽啃浴?/p>

2.2 生產(chǎn)原因分析

通過對生產(chǎn)過程分析，造成螺釘缺失的可能原因有：

1）漏裝

螺釘在初始生產(chǎn)裝配階段未安裝，或因排故等原因打開口蓋，對螺釘拆除后，螺釘未按要求復(fù)原。

2）錯(cuò)裝

螺釘直徑不滿足設(shè)計(jì)要求，如螺釘直徑小，由于螺釘安裝時(shí)螺釘均涂環(huán)氧膠，安裝時(shí)靠膠的擠壓擰緊，錯(cuò)裝不易發(fā)現(xiàn)；

螺釘長度不滿足設(shè)計(jì)要求，若螺釘長度偏短，裝配時(shí)是否出牙不易發(fā)現(xiàn)，螺母無法起到自動(dòng)鎖緊功能。

3）防松措施實(shí)施不到位

螺母自鎖能力不滿足要求：GB930托板螺母通過擠壓螺紋部分變形起到自鎖功能，多次拆裝后螺母的擠壓變形恢復(fù)，自鎖能力下降。

漏涂膠或涂膠量過少：未按設(shè)計(jì)要求涂環(huán)氧樹脂膠防松或涂膠量過少，導(dǎo)致螺釘在振動(dòng)環(huán)境下的防松可靠性降低。

涂膠不規(guī)范：在涂膠前未按要求對托板螺母、螺釘及相關(guān)零件進(jìn)行清洗。

3 可能故障原因分析

通過對故障部位裝配流程及要求進(jìn)行分析檢查，未發(fā)現(xiàn)漏裝、錯(cuò)裝問題，通過對檢驗(yàn)報(bào)告檢查，亦未發(fā)現(xiàn)有漏裝、錯(cuò)裝的故障出現(xiàn)。對現(xiàn)有已裝配好的飛機(jī)進(jìn)行排查，未發(fā)現(xiàn)螺釘漏裝、錯(cuò)裝及漏涂膠問題。同時(shí)，對故障螺釘孔進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，故障螺釘劃窩處還殘存部分環(huán)氧樹脂膠，也進(jìn)一步排除了螺釘漏裝、漏涂膠情況。

通過對設(shè)計(jì)要求及工藝操作要求進(jìn)行分析檢查，設(shè)計(jì)及操作要求中均未明確螺釘安裝涂膠量，相關(guān)螺釘安裝工藝說明書及涂膠作業(yè)指導(dǎo)書中，也沒有明確的涂膠量要求，所以在螺釘安裝過程中，不可避免會(huì)出現(xiàn)涂膠量較少的問題，導(dǎo)致螺釘防松能力降低。

因故障部位所需安裝螺釘數(shù)量較多，且每只螺釘、托板螺母及相關(guān)區(qū)域在安裝前均需進(jìn)行嚴(yán)格清洗，要求較高，可能出現(xiàn)涂膠前涂膠部位清洗不干凈的情況，從而導(dǎo)致膠液粘附能力下降、涂膠防松能力降低。

自鎖托板螺母是通過擠壓螺紋部分至變形達(dá)到自鎖的目的，故隨著拆卸次數(shù)的增加，螺紋部分原擠壓變形逐步恢復(fù)，其自鎖能力也就逐步下降。設(shè)計(jì)、工藝均未規(guī)定螺釘拆卸次數(shù)或要求盡量少拆，因此，實(shí)際裝配過程中可能因多次拆卸引起托板螺母自鎖能力下降。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證涂膠量與螺釘防松效果的關(guān)系，進(jìn)行如下驗(yàn)證試驗(yàn)。

制作了3組試片，3組試片的連接件、材料厚度、所涂環(huán)氧樹脂膠均與進(jìn)氣道內(nèi)口蓋要求一致，僅螺釘涂膠量不同，具體如下：

第1組螺釘未涂環(huán)氧樹脂膠；

第2組螺釘僅蘸少量環(huán)氧樹脂膠，膠量僅覆蓋螺釘螺紋的一半；

第3組螺釘螺紋部分全部蘸滿環(huán)氧樹脂膠，螺釘擰入后膠液溢出，并擦干溢出的膠液。

裝配完成后，待環(huán)氧樹脂膠干燥以后拆除螺釘。其中，第1組未涂膠的螺釘可手動(dòng)拆除；第2組涂膠少的手動(dòng)拆除困難，需用普通風(fēng)扳機(jī)拆除；第3組涂膠多的手動(dòng)無法拆除，需用強(qiáng)力風(fēng)扳機(jī)拆除。

根據(jù)拆除螺釘?shù)睦щy程度，通過此試驗(yàn)?zāi)軌蚩闯鐾葪l件下，涂膠量大小直接影響螺釘?shù)姆浪赡芰Α?/p>

5 改進(jìn)措施

加強(qiáng)質(zhì)量控制，防止螺釘牌號、直徑或長度裝錯(cuò)，防止螺釘漏裝；

完善涂膠要求，裝配過程中明確要求涂膠量應(yīng)保證螺釘擰緊后，應(yīng)有環(huán)氧樹脂膠溢出，并清除溢出的多余膠液。涂膠裝配放在飛機(jī)交付之前即口蓋不會(huì)再開啟時(shí)進(jìn)行，減少對托板螺母自鎖能力的破壞；

規(guī)范涂膠過程，涂膠前保證托板螺母、螺釘及相關(guān)零件的清潔，施工時(shí)應(yīng)保證在膠的活性期內(nèi)進(jìn)行；

調(diào)整口蓋裝配順序，減少口蓋裝配次數(shù)，減少對托板螺母自鎖能力的破壞；

裝配完成后，交付飛機(jī)前，對進(jìn)氣道內(nèi)口蓋螺釘噴涂初始位置標(biāo)識，在飛機(jī)維護(hù)規(guī)程中要求，飛行前后需對進(jìn)氣道內(nèi)壁螺釘進(jìn)行目視檢查，螺釘是否有松動(dòng)情況，若有松動(dòng)需按要求進(jìn)行排故。

6 結(jié)論

某型教練機(jī)前進(jìn)氣道口蓋采用自鎖托板螺母+涂環(huán)氧樹脂膠的防松方式可行，可滿足飛機(jī)使用要求。但在螺釘安裝時(shí)，存在環(huán)氧樹脂涂膠量不足、過程控制不規(guī)范及托板螺母多次使用等因素，極大的影響螺釘?shù)姆浪尚Ч?，?dǎo)致飛機(jī)在使用過程中螺釘松動(dòng)，甚至脫落。為了避免故障再次出現(xiàn)，故在完善設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)工藝過程管控。