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摘要：对DA42NG飞机一起外接电源正极接线柱断裂故障进行失效分析，结合同类飞机外接电源部件结构设计与使用情况，对外接电源接线柱的安装方式提出改进建议。
关键词：DA42NG；外接电源；接线柱；断裂
Keywords：DA42NG；external power；socket pin；fracture
1 故障描述
一架DA42NG在执行航后检查时，发现有金属块掉落，经检查是外接电源正极接线柱断裂。之后的6个月内又发生了两起类似事件，由于接线柱是在飞机飞行过程中掉落的，因此无法找到掉落的故障件。
经调查，该外接电源正极接线柱为原厂安装件，截止接线柱断裂时，该飞机共飞行一百多小时，外接电源插头的插拔次数不足10次。飞机维护手册中对此外接电源接线柱也没有维护要求。
2 故障分析
2.1 断面形貌分析
外接电源插口位于机头部位正下方，接线柱方向垂直向下，外接电源接线柱故障件宏观外貌如图1所示。接线柱在第一级螺纹处断开，接线柱下部掉落，上部螺纹端与螺帽连接良好，防松标记完好，见图2。
外接电源接线柱结构如图3所示，接线柱螺纹端从下往上穿过机身安装孔，靠接线柱的凸台限位，用一套垫片和螺帽拧紧固定，上方用另一套螺帽和垫片夹紧接线片。
在光学显微镜下获取断面宏观形貌（见图4），可见接线柱左下角区域已氧化发黑，表明该处裂纹已存在较长时间。结合裂纹扩展区的弧线式形态，可以判断弧线的圆心位置即左下角区域应为初始裂纹源区，断裂方向是从左下角的裂纹源区经过扩展区至上方的瞬断区。断裂处为第一级螺纹起始处，该处横截面积开始发生变化，是容易出现应力集中的部位，因此裂纹源产生的原因应为该部位产生了较为严重的应力集中。
2.2 数据测量及插拔试验
在现场进行数据测量并对外接电源进行插拔试验。外接电源插头从下往上插入插口，靠摩擦力锁定，如图5所示。外接电源插口长度和宽度均较外接电源插头长3mm左右，虽然正极接线柱的直径略宽于插孔直径0.3mm，但由于正极插孔内部四周为弹性金属片结构（以保证接触良好），故实际插拔时不存在卡滞现象，因此整个插拔试验过程较为轻松、顺畅和准确，所以正常的插拔幾乎不会对接线柱施加水平方向的力，因此可以排除机务人员操作导致断裂的可能性。
为了进行对比，在学院的172R飞机上也进行了同样的测量和试验。
172R飞机外接电源插口尺寸与DA42NG飞机接近，其接线柱略粗0.3mm，金属材质的插口和橡胶包裹的插头之间摩擦力较大，且外接电源插口位较高且平行于地面（如图6所示），导致插拔动作相对费力，实际操作中甚至需要摇晃插头以便插拔，所以172R飞机的接线柱常常会受到侧向力的作用。但到目前为止，172R飞机在学院超过10年（一百多万小时）的使用时间里并没有出现接线柱断裂的情况。
2.3 外接电源接线柱的设计对比
相比于DA42NG飞机接线柱构造，172R飞机外接电源接线柱在凸台处进行了延展，并加了一个垫圈，这样的设计降低了接线柱在受到侧向力时的应力集中。DA42NG飞机却没有进行优化设计来降低受到切应力时的应力集中，如图7所示。
2.4 安装程序分析
基于对厂家在现场更换接线柱的观察，发现厂家在安装接线柱时先给螺纹涂抹锁固胶，然后用胶皮包裹接线柱以防止其被钳子划伤，用钳子夹住接线柱下方末端，再用扳手带紧上部螺帽，对力矩并无要求，而维修人员却会使用较大的力量拧紧螺帽以防松脱。因此，该接线柱（中空设计）在安装时很可能会因钳子夹的过紧以及受到较大的扭矩而造成损伤。
3 结论
外接电源接线柱因结构简单，没有进行有利于安装的设计，这就要求安装人员需要注意正确安装的方法，避免对接线柱本身造成损伤。同时，工作程序中也缺乏拧紧螺帽的力矩要求，导致安装人员对安装接线柱缺乏技术标准，造成安装人员为了避免螺帽松脱，很可能将螺帽拧紧至远超出实际需要的力矩值。
在完成故障分析之后，将分析报告发送至厂家，厂家经过分析和试验后认可了此结论，为此增加了外接电源接线柱螺帽拧紧力矩标准，有效地保证了飞机的安全性。
4 思考
飞行学院是国内生产的DA42NG飞机的第一个客户，厂家的生产经验不足，制造水平和飞机可靠性相比原厂的确存在差距。因此，来自客户的故障信息反馈显得尤为重要。产品的可靠性最终反映在产品的故障率上，通过客户对故障信息的详细反馈，厂家可以迅速积累故障经验，及时改进生产工艺，提高产品可靠性。同时，新飞机对客户来说也是全新的，厂家对客户的疑问及时进行专业解答以及分享一些技术数据，促进了客户对飞机结构及系统的深入理解，有利于完善飞机维护标准，直接提高了飞机运行的安全性。因此，飞机生产厂家与飞机运行发展保持长期紧密的合作关系、开放信任的有效沟通尤为重要，这些举措将提升生产厂家的工艺水平，提高运行单位的维护标准，相辅相成，相互促进，最终提高了飞机的可靠性，保障了飞机的安全运行。
关键词：DA42NG；外接电源；接线柱；断裂
Keywords：DA42NG；external power；socket pin；fracture
1 故障描述
一架DA42NG在执行航后检查时，发现有金属块掉落，经检查是外接电源正极接线柱断裂。之后的6个月内又发生了两起类似事件，由于接线柱是在飞机飞行过程中掉落的，因此无法找到掉落的故障件。
经调查，该外接电源正极接线柱为原厂安装件，截止接线柱断裂时，该飞机共飞行一百多小时，外接电源插头的插拔次数不足10次。飞机维护手册中对此外接电源接线柱也没有维护要求。
2 故障分析
2.1 断面形貌分析
外接电源插口位于机头部位正下方，接线柱方向垂直向下，外接电源接线柱故障件宏观外貌如图1所示。接线柱在第一级螺纹处断开，接线柱下部掉落，上部螺纹端与螺帽连接良好，防松标记完好，见图2。
外接电源接线柱结构如图3所示，接线柱螺纹端从下往上穿过机身安装孔，靠接线柱的凸台限位，用一套垫片和螺帽拧紧固定，上方用另一套螺帽和垫片夹紧接线片。
在光学显微镜下获取断面宏观形貌（见图4），可见接线柱左下角区域已氧化发黑，表明该处裂纹已存在较长时间。结合裂纹扩展区的弧线式形态，可以判断弧线的圆心位置即左下角区域应为初始裂纹源区，断裂方向是从左下角的裂纹源区经过扩展区至上方的瞬断区。断裂处为第一级螺纹起始处，该处横截面积开始发生变化，是容易出现应力集中的部位，因此裂纹源产生的原因应为该部位产生了较为严重的应力集中。
2.2 数据测量及插拔试验
在现场进行数据测量并对外接电源进行插拔试验。外接电源插头从下往上插入插口，靠摩擦力锁定，如图5所示。外接电源插口长度和宽度均较外接电源插头长3mm左右，虽然正极接线柱的直径略宽于插孔直径0.3mm，但由于正极插孔内部四周为弹性金属片结构（以保证接触良好），故实际插拔时不存在卡滞现象，因此整个插拔试验过程较为轻松、顺畅和准确，所以正常的插拔幾乎不会对接线柱施加水平方向的力，因此可以排除机务人员操作导致断裂的可能性。
为了进行对比，在学院的172R飞机上也进行了同样的测量和试验。
172R飞机外接电源插口尺寸与DA42NG飞机接近，其接线柱略粗0.3mm，金属材质的插口和橡胶包裹的插头之间摩擦力较大，且外接电源插口位较高且平行于地面（如图6所示），导致插拔动作相对费力，实际操作中甚至需要摇晃插头以便插拔，所以172R飞机的接线柱常常会受到侧向力的作用。但到目前为止，172R飞机在学院超过10年（一百多万小时）的使用时间里并没有出现接线柱断裂的情况。
2.3 外接电源接线柱的设计对比
相比于DA42NG飞机接线柱构造，172R飞机外接电源接线柱在凸台处进行了延展，并加了一个垫圈，这样的设计降低了接线柱在受到侧向力时的应力集中。DA42NG飞机却没有进行优化设计来降低受到切应力时的应力集中，如图7所示。
2.4 安装程序分析
基于对厂家在现场更换接线柱的观察，发现厂家在安装接线柱时先给螺纹涂抹锁固胶，然后用胶皮包裹接线柱以防止其被钳子划伤，用钳子夹住接线柱下方末端，再用扳手带紧上部螺帽，对力矩并无要求，而维修人员却会使用较大的力量拧紧螺帽以防松脱。因此，该接线柱（中空设计）在安装时很可能会因钳子夹的过紧以及受到较大的扭矩而造成损伤。
3 结论
外接电源接线柱因结构简单，没有进行有利于安装的设计，这就要求安装人员需要注意正确安装的方法，避免对接线柱本身造成损伤。同时，工作程序中也缺乏拧紧螺帽的力矩要求，导致安装人员对安装接线柱缺乏技术标准，造成安装人员为了避免螺帽松脱，很可能将螺帽拧紧至远超出实际需要的力矩值。
在完成故障分析之后，将分析报告发送至厂家，厂家经过分析和试验后认可了此结论，为此增加了外接电源接线柱螺帽拧紧力矩标准，有效地保证了飞机的安全性。
4 思考
飞行学院是国内生产的DA42NG飞机的第一个客户，厂家的生产经验不足，制造水平和飞机可靠性相比原厂的确存在差距。因此，来自客户的故障信息反馈显得尤为重要。产品的可靠性最终反映在产品的故障率上，通过客户对故障信息的详细反馈，厂家可以迅速积累故障经验，及时改进生产工艺，提高产品可靠性。同时，新飞机对客户来说也是全新的，厂家对客户的疑问及时进行专业解答以及分享一些技术数据，促进了客户对飞机结构及系统的深入理解，有利于完善飞机维护标准，直接提高了飞机运行的安全性。因此，飞机生产厂家与飞机运行发展保持长期紧密的合作关系、开放信任的有效沟通尤为重要，这些举措将提升生产厂家的工艺水平，提高运行单位的维护标准，相辅相成，相互促进，最终提高了飞机的可靠性，保障了飞机的安全运行。