CASE 42 ヘリコプターのテールブームアタッチメントの破損

CASE 42 ヘリコプターのテールブームアタッチメントの破損（Failure of Tail Boom Attachments in a Helicopter）

 

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“Failure Analysis of Engineering Structures: Methodology and Case Histories”からの事例です（CASE 42）。

要約

ヘリコプターが墜落しました。 残骸からは、テールブームアタッチメントの特定のコンポーネントが破損しているのが発見されました。 これらについて破面検査を行いました。 破損の原因は曲げと過負荷と考えられます。

背景

ヘリコプターの墜落後、破損していたテールブームアタッチメントの特定のコンポーネントが回収されました (Fig.CH42.1)。 また、Fig.CH42.2 に示す、断線したテールローターピッチ制御ケーブルも回収されました。

一般的な外観上の特徴についての視覚的検査

左側と右側の両方に、テールブームヨークを取り付けるための穴のある、両側の厚さ6 mmのガセット プレートに溶接された管状構造のクラスター（集合体）がありました。両側で、テールブームヨークの取り付け付近と溶接部に近いガセットプレートで破損が発生していました（Fig.CH42.3、Fig.CH42.4）。 ボルトは割ピンでロックされていて損傷していませんでした。ヨーク内のガセットプレートの左側の部分は元の位置にしっかりと保持されていたが、右側のガセットプレートの部分は上から見て時計回りに回転していました。

チューブクラスター（集合体）に関連して破損したガセットプレートをさらに検査すると、下向きの曲げ力によって破損が発生したことが示されました。2つの一致する部品を結合すると、曲げの特徴がはっきりと見えました。

切断されたテールローターピッチ制御ケーブルをFig.CH42.5 に示します。ストランド（撚線）にはくびれ（ネッキング；necking）が見られ、延性破壊を示しています。

 

 

試験手順と結果

走査型電子顕微鏡によるマクロ観察

ガセットプレートとヨーク付近のハット部の破面をSEMで観察しました。フラクトグラフィをFig.CH42.6～Fig.CH42.8に示します。 左側のガセットプレートの破面には劈開が認められ（Fig.CH42.6）、右側にはディンプル状の破断が観察されました（Fig.CH42.7）。 これは右側が、左側と比較して、硬度が低く延性が優れていることにも相当します。下部ヨーク付近のハット部の破面は延性せん断のみを示しています（Fig.CH42.8）。調査したどの領域にも遅れ破壊の兆候はありませんでした。制御ケーブルのストランド（撚線）の破断は、引張過負荷に典型的な等軸ディンプルを示しました（Fig.CH42.9）。

議論

ガセットプレートの破面検査により、破損の原因がテールブームの下向きの曲げ/張力過負荷によるものであることが分かりました。左側のガセットプレートが元の位置にあり、右側のガセットプレートが回転していたという事実は、左側のプレートが最初に破損し、その後、わずかに回転した後に右側のプレートが破損したことを示しています。 この時点で、縦通材が最終的に破断する前に底板がねじれ、テールブームが分離しました。

結論

ガセットプレートは、張力による曲げや過負荷により破損しました。 ケーブルも引張過負荷により断線しました。

Fig.CH42.1 テールブームの故障したコンポーネント

Fig.CH42.2 スナップされたテールローターピッチ制御ケーブル

Fig.CH42.3 ガセットプレートの破面、右側

Fig.CH42.4 ガセットプレートの破面、左側

Fig.CH42.5 テールローターピッチ制御ケーブルの断線

Fig.CH42.6 破損したガセットプレートの SEM 破面観察、左側

Fig.CH42.7 破損したガセットプレートの SEM 破面観察、右側

Fig.CH42.8 ハット部の SEM フラクトグラフィ

Fig.CH42.9 切断されたストランドの SEM フラクトグラフィ

 

 

 

元文献
“Failure Analysis of Engineering Structures: Methodology and Case Histories” 2005

引用図表：出典は全て” Failure Analysis of Engineering Structures: Methodology and Case Histories：2005”
Fig.CH42.1 テールブームの故障したコンポーネント
Fig.CH42.2 スナップされたテールローターピッチ制御ケーブル
Fig.CH42.3 ガセットプレートの破面、右側
Fig.CH42.4 ガセットプレートの破面、左側
Fig.CH42.5 テールローターピッチ制御ケーブルの断線
Fig.CH42.6 破損したガセットプレートの SEM 破面観察、左側
Fig.CH42.7 破損したガセットプレートの SEM 破面観察、右側
Fig.CH42.8 ハット部の SEM フラクトグラフィ
Fig.CH42.9 切断されたストランドの SEM フラクトグラフィ

 

ORG:2023/05/29