随着LEAP-1A发动机加入机队的数量越来越大,发动机气路方面的故障也越来越多。自2019年开始,发动机气路感压管断裂的事件也时有发生,有些可能是管路质量问题,但经过多个案例分析发现,更多的是装配方面的问题。下面结合自己的观察与思考,对发动机感压管路进行研究。不妥之处,敬请指出。
研究发现,如上图所示管路断裂的概率较高。我称之为“准7字型”感压管,因为管路形状抽象为一个倒下的“7”字型。这个件号管路的特点是左右端不一样:左端螺帽和管子方向垂直,且管子可以使用工具固定;右端螺帽和管子的方向平行,且管子无法使用工具固定。
(1)管路断裂的两端在管路方向上有一定的距离;
(2)管路断裂的两端在管路垂直方向上有一定的位移;
(3)按照目前的断裂缺口,无法吻合,管路存在转动的可能;
以上只是目视检查的表征现象,究其原因,我们先从安装程序说起。
AMM30-21-11-400-801-A~Installation of the Nacelle Anti-Ice (NAI) Pressure Sensors and Sense Lines给出了防冰感压管路的安装程序。上图中的管路在AMM中项目号为item54.从AMM中摘除有关item54的安装步骤如下:
简述下安装过程就是:先把54左端安装到53上并按要求磅力矩;然后,将54的右端安装到51上并按要求磅力矩。这看起来似乎没有什么问题。
但是,我们的实际情况是:item54这个管子断裂了,我们需要更换这根管子。通常的做法:用手将两端分别拧上螺纹直到用手拧不动,然后使用扳手紧固,最后按照要求磅力矩。这看起来似乎也没有问题。
接下来,我们从受力进行分析:
当item54管子左端与53相连接时,随着磅力的增大,喇叭口与螺帽的摩擦会产生一个使喇叭口转动的转矩。由于转动力矩的存在,管子上会产生一个阻碍喇叭口转动的力,方向沿着喇叭口做切线,正好与管子垂直,也就是管子上产生了一个剪切力。
根据公式:“力矩=力*力臂”,当磅完力矩后,力矩一定,力臂越短,受力越大,所以在管子最左端与接头焊接的地方,剪力最大。(继续向左的话,接头厚度增加,承受力增加)
当item54管子右端与51相连接时,随着磅力的增大,喇叭口与螺帽的摩擦同样会产生一个使喇叭口转动的转矩。由于转动力矩的存在,管子上会产生一个阻碍喇叭口转动的力,方向沿着喇叭口做切线,这时,力臂的方向是使管子扭曲,也就是管子上产生了一个扭转力。
当管路右侧磅力矩完毕后,施加在管子上的扭转力也就确定,这个力均匀分布在两端固定的管子段。
所以,按照AMM程序完成安装后,管子上承受剪切力和扭转力,受力最大的位置在管子左端与接头焊接处。
可能会根据不同维修人员的经验和施工工艺以及对目的理解的程度不同,管路上应力的大小会有不同。但是应力集中的存在是不可避免的。施工工艺有偏差,管子断裂是必然的,只是时间问题。
经过多番考虑,我们发现:AMM30-21-11-400-801-A~Installation of the Nacelle Anti-Ice (NAI) Pressure Sensors and Sense Lines虽然给出了这根管子的两头安装方式及力矩,但是程序是在一定的条件下给出的,并不是针对这一根管路更换的详细程序。我们不能机械地生搬硬套程序。首先我们要理解程序。通读程序,我们发现这是针对上图中所有管路的安装程序,从上头开始,逐渐地,一步步地向下头安装。并且程序中多次提到:“使管子上获得一个最小可能的力”(上图绿框内容,不止一次提及)。这句话就是我们的宗旨。我们安装item54如何能够在标准施工的基础上使管子获得最小可能的力呢?
明白了安装过程“使管子上获得一个最小可能的力”这个宗旨后,我们便考虑如何减小这个力。
再次研究管子,我们发现左右端并不一样:左端螺帽和管子方向垂直,且管子可以使用工具固定;右端螺帽和管子的方向平行,且管子无法使用工具固定。
如果我们先紧固左端,由于管子可以固定,我们一个扳手固定管子一个扳手拧紧螺帽(手册未提及,不太正常。),按标准施工,磅力完成后管子左端不会有转矩产生;当我们紧固右侧时,随着力矩的增大,管子上会产生一个扭转力。
如果我们先紧固右端,这时,我们用手或工具握住管子或者向右端螺帽相反的方向施加一个提前量,使得当右侧螺帽磅力矩完成后,松开手或工具,左侧螺帽正好对准喇叭口,这就是一种理想的状态了。然后按照两个扳手施工工艺紧固左侧螺帽,并完成了安装。保证了管子上力尽可能的小。
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