材料疲勞!故障原因初步確定
5月3日,NTSB公布了WN1380事故的調查最新情況,我們一起來看看,有什麼新的發現。
——報告原文翻譯——
2018年4月17日美國東部時間11:03,西南航空公司的WN1380航班、註冊號為N772SW的一架波音737-700飛機,在爬升通過FL320時遇到了左側發動機故障(型號CFM56-7B),發動機進氣口和整流罩丟失。發動機進氣口和整流罩的碎片撞擊機翼和機身,造成一個客艙窗戶丟失後飛機快速釋壓。 機組執行緊急下降,並備降到賓夕法尼亞州費城國際機場(KPHL)。在機上144名乘客和5名機組人員中,有1名旅客死亡,另有8名旅客受輕傷。飛機嚴重受損。 WN1380航班屬於國內定期客運航班,計劃從紐約拉瓜迪亞機場(KLGA)飛往德克薩斯州達拉斯的達拉斯國際機場(KDAL)。
NTSB成立了一個快速響應小組(go-team),小組成員包括:主要調查部門的調查負責人、和發電廠,結構,生存因素和運營專家組成的團隊。NTSB主席羅伯特·森沃爾特也與快速響應小組同行。氣象、維修記錄、空中交通管制、飛行記錄器和材料專家也支持了調查。
調查對象包括美國聯邦航空管理局(FAA)、西南航空公司、GE航空、波音公司、飛機工程師聯盟協會、西南航空公司飛行員協會、本地運輸工會、以及UTC宇航系統公司。 CFM-56發動機是GE航空和賽峰飛機發動機公司的聯合產品,因此法國航空安全和分析局局長委派了由賽峰集團和歐洲航空安全局的技術顧問配合調查。
對飛機的初步檢查顯示,大部分進氣道罩丟失,包括整個外筒、後隔板和防護環前方的內筒。進氣道罩防護環完好無損,但上面留有很多撞擊痕迹。
圖中英文部件翻譯
Engine Control Unit Cooling Tube-發動機控制組件冷卻導管
CTAI Duct Thermal Shield-發動機防冰管道熱防護罩
Inner Barrel Splice Plates-內套筒拼接板
Containment Shield-包容環罩
Inner Barrel Backskin-內套筒隔墊
第13號風扇葉片從葉片根部分離,燕尾榫仍然留在風扇盤上沒有分離。
檢查13號風扇葉片發現,燕尾部分在前緣附近的凸面處開始存在金屬疲勞跡象。
在發動機風扇葉片和出口導向葉片之間位置找到了兩片第13號風扇葉片的碎片。一片是與葉盤上留下的燕尾榫相匹配的葉片翼型根部的一部分,大約12英寸寬,重約6.825磅。另一片被確定為葉片翼型的另一部分,寬約2英寸,發生扭曲,重約0.650磅。
發動機其它的風扇葉片都存在後緣部分硬物撞擊損傷、後緣撕裂和缺失的情況。一部分葉片還存在前緣尖端捲曲或變形的情況。
現場發動機檢查完成後,將剩餘的風扇葉片從風扇盤上取下,進行CFM公司SB72-1033號服務通告規定的超聲波檢查。其餘葉片上未發現裂紋。
NTSB材料實驗室進一步檢查了第13號風機葉片。
下圖詳細示出了葉片的局部細節。疲勞斷裂特徵從凸側的多個起點發出並且集中在燕尾的前緣面後部的大約0.568英寸處,同時也是根端面外側0.610英寸處。
裂紋起源區位於燕尾接觸面塗層的外側,塗層的視覺條件看起來均勻,沒有剝落或剝離的跡象。
疲勞區域在燕尾榫上延伸至0.483英寸深,並且在凸面處的長度為2.232英寸。
在疲勞區域內觀察到六條裂紋阻止線(不包括疲勞邊界)。 用掃描電子顯微鏡進一步檢查斷口表面,觀察到代表低循環疲勞(low-cycle fatigue)裂紋發展的條紋。
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圖中英文部件翻譯
Origin area-(裂紋)起源區域
Leading edge-前緣
Trailing edge-後緣
Concave side-凹面
Convex side-凸面
自安裝工作以來,事故中的發動機風扇葉片累計發動機循環超過32000次。 維修記錄顯示,事故發動機風扇葉片已根據波音737NG飛機維護手冊的要求進行了定期潤滑。
根據維修記錄,事故發動機的風扇葉片在2012年11月進行過一次大修(overhaul),當時採用視覺和熒光滲透檢查進行了檢查。大修之後到事故發生前,葉片又經過了10712個發動機循環。2016年8月27日發生的佛羅里達彭薩科拉的美西南另一起B737事故中,風扇葉片斷裂,此後渦流檢查(eddy current inspections)被要求納入檢修工藝要求。
在大修之後,事故發動機風扇葉片燕尾榫已潤滑過6次。在每次對風扇葉片潤滑時,均按要求對風扇葉片燕尾榫進行了目視檢查。
NTSB材料組正在估算第13號風扇葉片疲勞裂紋萌生和擴展時的發動機循環數,以評估用於檢測這些裂紋的檢測方法是否有效。
2018年4月20日,CFM公司發布了服務通告SB72-1033,適用於CFM56-7B系列發動機,建議對CFM56-7B發動機上的所有發動機循環數超過20000的風扇葉片進行超聲波檢查,隨後每隔不超過3000個發動機循環再進行檢查。
2018年4月20日,FAA根據CFM發布的服務通告,發布了緊急適航指令(EAD)2018-09-15。緊急適航指令要求對發動機循環為30000或以上的CFM56-7B發動機風扇葉片進行超聲波檢查。如果發現裂紋跡象,受影響的風扇葉片必須更換,否則不得飛行。同一天,EASA也發布了緊急適航指令EAD 2018-0093E(取代EASA AD 2018-0071),要求執行同樣的超聲波風扇葉片檢查。
事故飛機機身的左側機翼前緣、機身左側和左側水平安定面存在明顯撞擊損傷痕迹。
與第14排窗口相鄰的一個大型鑿形撞擊標記(形狀與風扇罩和鎖定機構的恢復部分一致)
窗戶完全丟失。客艙內部沒有發現任何窗戶、飛機結構、或者發動機材料。
WN1380航班上一共有3名乘務員,另有一名西南航空的員工正在駕駛艙內。
訪談中,乘務員和員工報告說他們聽到一聲巨響並感受到飛機振動。客艙氧氣面罩自動釋放。乘務員拿著攜帶型氧氣瓶,開始巡視機艙,讓乘客平靜下來,並幫助乘客帶好氧氣面罩。當乘務員走到客艙中部時,他們發現第14排的女性乘客一部分身子已經在窗外。乘務員最終在兩名男乘客的幫助下把這名女乘客拉回到客艙里。
在訪談中,機組人員表示從拉瓜迪亞機場起飛和初始爬升是正常的,沒有跡象表明飛機有任何問題。副駕駛是主飛飛行員(PF),機長是監視飛行員(PM)。他們報告說座艙壓力突然變化,飛機出現偏轉,駕駛艙警告響起,出現「灰色煙霧」。
機組戴上氧氣面罩,副駕駛員控制飛機開始下降。
飛行數據記錄器數據顯示,左側發動機參數全部同時下降,振動增加,並且在5秒內座艙高度警告響起。數據還顯示,在機組控制住飛機橫滾之前,飛機左轉了約40度。
機組人員報告說,飛機在餘下的飛行過程中出現了操作困難。機長接管了飛行操縱,副駕駛開始執行快速檢查單。機長向管制員申請備降,她首先要求最近的機場,但很快就決定了備降費城。管制員立即為機組提供了雷達引導,飛向備降機場。
機組人員報告說,由於環境聲音很吵、注意力分散以及戴著氧氣面罩,導致機組初期的通信很困難。在飛機飛行高度降低後,通信改善了。
機長最初計劃採取長五邊進近來確保他們完成所有檢查單,但當他們得知乘客受傷時,她決定縮短進近並快速落地。
一個駕駛艙語音記錄器(CVR)小組召開了會議,並完成了整個事件的語音文本草稿。CVR文本記錄將在公眾介面開放時發布。
——e點評——
1、故障原因已經查明——發動機風扇葉片材料疲勞。相比恐慌,我們更應該相信整個航空體系的風險控制經驗和能力。FAA和EASA都已發布緊急適航指令,各航空公司應該也已經在落實中。我們也將繼續關注調查的進展。
2、我們再次看到一個熟悉的身影——NTSB。面對這樣罕見的事故,美國公眾沒有表現出對航空業的恐慌。NTSB、以及其他民航部門過往的專業表現,讓航空成為最安全的出行方式,沒有之一,贏得了公眾的信賴。
每次事故,NTSB的專業調查和及時的信息公布,讓公眾更安心而不是相反。公眾能夠理解,對任何機器,故障都是一種概率,「萬無一失」只是一種美好願望。公眾也能夠理解,事故原因的水落石出,需要時間,甚至很長時間。
公眾這樣的理性氛圍,對於安全管理者是有利的。他們不必急於拿出結論、處罰一批人來平息「沸騰的民怨」,能夠讓事故詳盡的調查為未來的安全發揮更重要的作用。
相比之下,我們需要思考的地方有很多,很多...
NTSB、go-team是個什麼部門,怎麼運作?
參見前文《《Sully》觀影指南之4——「反派」NTSB是個什麼組織》
3、緊急釋壓科目值得探討總結,包括可能同時發生的伴生故障。模擬機無法完全模擬故障的全部特徵,比如快速釋壓時出現的「灰色煙霧」、巨大的風噪、耳膜和胸口對壓力快速變化的感受,等等。
關於釋壓的更多知識和探討,參見前文
3、客艙機組——乘務員,絕對不是簡簡單單長得美美帥帥的小姐姐小哥哥,他們的職業技能、以及專業表現,可以在關鍵時候幫助到各位旅客朋友。雷雨季節已經到了,預計延誤將會高發。旅客朋友們,請配合他們的工作,不要讓他們在不必要的事情上虛耗精力。
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WN1380事故更多信息見前文


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