某型飛機二號油箱回油管嘴裂紋故障分析

許磊,張斌,吳洵敏

（中國人民解放軍駐320廠軍事代表室，江西南昌330024）

某型飛機二號油箱回油管嘴裂紋故障分析

許磊,張斌,吳洵敏

（中國人民解放軍駐320廠軍事代表室，江西南昌330024）

針對某型飛機二號油箱回油管嘴裂紋問題，結合飛機外場使用情況，從設計、制造和裝配工藝等方面闡述和分析了產生裂紋的原因，并提出了解決措施。

回油管嘴；裂紋；解決措施

0 引言

某飛行學院檢查發現某型飛機（使用時間為681.2小時）機身14-16框下方有油跡滲出，進一步調查漏油原因為二號軟油箱回油管與燃滑油散熱器回油管連接嘴根部出現裂紋，裂紋長約5mm，漏油量約每10秒1滴（如圖1所示）。對該型現役飛機進行普查，發現多架飛機在相同部位均出現了不同程度的裂紋和漏油現象。

圖1 故障油箱拆卸后回油管根部裂紋

1 結構簡介

二號軟油箱安裝在飛機14-16框和兩側進氣道之間，油箱上部用尼龍吊繩吊掛在結構上，二號油箱與一號油箱通過上部兩個、下部一個油箱襯盤連接在一起。二號油箱上部與通氣管連接，下部與供油管連接，中部后側面與回油管連接（如圖2所示）。

2 原因分析

2.1 回油管嘴的設計狀態

回油管嘴內，外膠層原設計采用了耐油性、耐老化性和低溫柔軟性好的橡膠5871B。從管嘴根部到接近管嘴端面之間內部采用了單層強度高、耐磨性能好、比重輕、厚度薄的B507膠布作為骨架材料，以提高回油管嘴的抗撕扯力，這種結構設計為成熟技術，其他機型的軟油箱也有采用。

2.2 回油管嘴與金屬回油管的裝配狀態

回油管與二號油箱軟管的安裝方式及安裝位置如圖3所示。金屬回油管一端插入軟管嘴內，另一端通過卡箍固定在機身結構上。由于軟管的中心與在卡箍的中心不在一個基準平面內，16框油箱回油管嘴安裝的通孔是φ30mm，回油管的直徑φ20mm，當回油管中心與通孔中心重合時，回油管中心相對于水平基準面設計有一個大約8°的傾角（如圖4所示）；若飛機制造過程中存在鉚接、裝配公差積累，回油管裝配時在通孔上下及左右有5mm的偏差，通過理論計算，回油管嘴中心相對于水平基準面有一個大約5.6°-10.4°范圍的傾角。因此,該裝配傾角是在自由裝配狀態下就存在的，而非強迫裝配狀態下產生。

圖2 二號軟油箱在飛機上安裝位置和結構

圖3 回油管與金屬回油管的安裝方式和位置

圖4 回油管中心相對水平基準面傾角

2.3 回油管嘴部位裝配應力分析

回油管嘴的材料為丁腈橡膠(NBR)復合材料，丁腈橡膠(NBR)復合材料在107循環應力作用下的疲勞強度為1.6Mpa-2.8MPa。通過理論計算，當回油管嘴裝配角度為0°時，回油管嘴根部的應力值為0.436MPa；當回油管嘴裝配角度超過11°時，回油管嘴根部的應力值為0.6MPa；當回油管嘴裝配角度為20°時，回油管嘴根部的應力值為0.6MPa，小于最小疲勞強度值0.758MPa。

2.4 回油管嘴制造質量清查和分析

故障油箱經解剖后發現，回油管嘴附件中間無夾布層，不符合產品設計圖紙。經抽查生產的油箱，部分回油管嘴有類似情況。通過追溯檢查發現，產生此不合格的主要原因是，當年回油管嘴制造公司新進員工較多，員工培訓工作沒有跟上，加上工序過程控制不嚴，導致了生產的部分回油管嘴附件中間無夾布層等質量問題。

3 原因定位

通過普查及分析，該型飛機二號軟油箱回油管嘴根部裂紋問題的原因是：回油管嘴根部存在制造缺陷，使得其根部的疲勞強度下降；同時，回油管嘴安裝角度等綜合因素加速裂紋的擴展，最后形成疲勞裂紋。回油管嘴裝配角度-根部應力曲線見圖5。

圖5 回油管嘴裝配角度-根部應力曲線

4 解決措施

4.1 優化回油管嘴結構安裝工藝

為了使二號軟油箱回油管嘴根部受力環境更加良好，工廠開展回油管嘴結構安裝工藝優化工作，對與回油管嘴對接的導管進行重新取樣，實樣導管在飛機上試裝后，經設計、工藝、檢驗和軍代表共同檢查確認導管重新取樣，能夠滿足回油管嘴與飛機水平面平行（即導管根部與框板軸線垂直）的要求，消除了裝配后產生的夾角。按新實樣導管生產3架份產品，對產品進行裝機鑒定，待問題歸零后發出相關的外場改裝技術通報。

4.2 加強回油管嘴制造過程質量控制

回油管中間無夾布層缺陷是造成油箱回油管根部裂紋、滲油的主要原因之一。這一缺陷的產生與回油管附件制造過程質量控制不嚴有很大關系，為防止問題的再次發生，保證產品質量，將該油箱回油管附件從一般件改為重要件進行控制，同時作為固定項目提交軍檢，加大過程質量控制力度，確保回油管嘴制造符合圖樣要求。

4.3 研究并確定油箱油管嘴修補工藝

為盡快恢復油箱良好狀態，保證外場的正常訓練飛行，對有裂紋的油箱回油管嘴進行修補。編制了回油管嘴修補工藝方案，研制了修理專用設備和模具，并進行了大量的修補試驗。同時，對由外場返回的回油管裂紋故障油箱也進行了回油管嘴實物修補，修補后按油箱出廠要求進行了相關試驗，試驗結果滿足標準要求。

4.4 對外場飛機二號油箱的監控使用

1）在飛行前檢查二號油箱回油管嘴處有無滲油跡象，如一旦發現滲油，停止使用并通知工廠立即予以更換。

2）鑒于油箱回油管嘴修復需要一段時間，明確了油箱監控使用要求，并通告各使用單位，具體要點是：

（1）回油管嘴根部開裂且已經滲油的二號油箱，不能使用；

（2）回油管嘴根部開裂大于圓周50%以上的油箱，不能使用；

（3）回油管嘴根部開裂大于圓周30%的油箱，在每次飛行后檢查一次。

5 結語

油箱回油管嘴裂紋導致漏油對飛行安全造成嚴重影響，本文從回油管嘴的設計、回油管嘴與金屬回油管的裝配及其應力情況、回油管嘴制造質量等方面深入分析了產生裂紋的原因，同時提出了解決措施，優化了回油管嘴結構安裝工藝，加強了制造過程質量控制，研究并確定了油箱油管嘴修補工藝，對外場飛機二號油箱進行監控使用，有效保證了外場飛機的飛行安全。

[1]吳復興.航空制造工程手冊之飛機結構工藝

性指南分冊[M].北京：航空工業出版社，1998.

[2]陳嵩祿.飛機設計手冊[M].北京：航空工業出版社，2006.

>>>作者簡介

許磊，男，1981年10月出生，2009年畢業于空軍工程大學，工程師，現從事裝備質量管理工作。

Analysis on Crack at Return Nipple of NO.2 Fuel Tank

Xu Lei,Zhang Bin,Wu Xunmin
(Military Representative Office of PLA in Factory 320,Nanchang,Jiangxi,330024)

For the crack at the return nipple of No.2 tank of a certain aircraft,combining the A/C operation in the airfield,this paper expounds and analyzes the cause of cracking from the design,manufacturing and assembling process and proposes solving measures.

return nipple;crack;solving measures

2015-12-20）