遄達1000中壓渦輪工作葉片腐蝕斷裂，致多架波音787停飛

陳光/文

2016年日本全日空（ANA）航空公司的B787遭受了3次遄達1000中壓渦輪工作葉片腐蝕斷裂的重大故障，分別是二月一架由東京飛往吉隆坡、三月一架由河內飛往東京的國際航班及八月一架由東京飛往福崗的國內航班，三次事件中飛機均安全著陸無人員傷亡。全日空是B787的首家用戶，共擁有50架B787，所用發動機均為羅羅公司的遄達1000發動機。

在三次事件後，羅·羅稱由於中壓渦輪工作葉片的塗層早於預定的壽命而脫落掉塊，使工作葉片直接與高溫燃氣接觸，遭受到硫的腐蝕而斷裂。為此，羅羅公司更改了設計，計劃用三年時間對ANA的50架B787的100台發動機的中壓渦輪工作葉片更換新設計的葉片，新設計的葉片己於2016年?完成。

在這三次事件後，由於要更換葉片使飛機停飛，造成全日空取消了300多個航班，為此羅羅公司僅為前面9個取消的航班就向ANA支付了53萬美元補償金。當時英國證劵公司Liberum分析師就表示羅·羅公司不太可能在遄達1000發動機上掙到錢，特別是ANA的B787遄達1000的故障事件，更是使得這一「錢景」越發渺茫。

羅·羅公司在全日空事件後，並未發覺事態的嚴重性，曾有人提出全日空出現的問題會不會在其它公司的飛機中出現，羅·羅公司發言人稱，「出現的問題只限於全日空機群中的一小部分，我們正緊密地與全日空合作解決這些問題不會對航班造成更大衝擊」。

但事與願違，隨後，多家航空公司用遄達1000為動力的B787接連不斷地出現中壓渦輪工作葉片腐蝕斷裂的事件。更為嚴重的是，由於羅·羅缺少中、低壓渦輪工作葉片備件，不能及時為故障發動機提供更換葉片，也沒有足夠數量的備用發動機為受影響的飛機拆換髮動機。航空公司的B787遄達1000發動機只要出現類似故障，飛機只能扒地停飛，有的公司只能抽調其它型飛機來完成B787原定的航班任務。

就在ANA出事的幾周後，英國維珍大西洋航空公司的B787出現了類似事件，使該公司取消了一百多個航班。

ANA事件後的一年即2017年下半年，像多米諾效應一樣，連續不斷地多家航空公司先後出現了受遄達1000發動機的影響而停飛B787的事件。當時全球有213架裝遄達1000發動機的B787，其中101架為亞太地區用戶所擁有。

先是7月泰航停飛了6架機群中的4架B787。泰航的6架B787平均使用壽命僅2.6年。泰航停飛B787後，星空聯盟與羅·羅就停飛造成損失的賠償開展了會談。

到了年?，數以萬計的旅客在聖誕節與新年間的出行由於多家航空公司取消由B787執行的航班而受到影響。

英航取消了在聖誕節與新年中由倫敦飛往卡達的多哈、美國的聖菏西與阿聯酋的迪拜的多個航班。

12月6、7日兩天內，紐西蘭航空公司的兩架B787由於遄達1000發動機出現嚴重故障均返回奧克蘭機場，並造成大量航班取消。

6日一架由奧克蘭飛往布宜諾斯艾利斯的B787起飛後駕駛員感到一台發動機工作不正常，在發動機未停車下返回奧克蘭，無人員傷亡。隨後，該飛機還繼續執行航班任務。

7日晨，另一架B787執行由奧克蘭飛往日本的NZ99航班，機上載有268名乘客與14名機組人員，起飛不久後，乘客突然感到飛機大振，並伴有大的碰撞聲，瞬間電力中斷，一台發動機停車，飛機用一台發動機返回奧克蘭機場，無人員傷亡。但對故障發動機檢查後，發現低壓渦輪末級工作葉片全部被打壞，情景令人見而生畏，見圖9與圖10。由於羅羅提供不了備用發動機來更換受損嚴重的發動機，此飛機只能扒地取消它的所有航班，這是紐西蘭航空公司B787機隊首次由於發動機問題而取消航班的。

圖9、低壓渦輪工作葉片受損情況

分析圖9、10的照片，末級低壓渦輪葉片是由於前方甩出的碎片打傷的，否則不會是全部葉片的損傷基本一致即既有打傷也有燒蝕。顯然這是由於中壓渦輪中某一兩片葉片腐蝕斷裂，斷片在往後流出的過程中，流過1-5級葉片時，不斷打壞這5級的葉片，而這些被打壞的斷片，又打傷後面的葉片，使得隨級增加損傷越來越大，最後流進末級時，打壞更嚴重。好在葉片斷片質量輕，承受的離心力小，所以沒有造成非包容的嚴重故障。

從ANA的損傷起的各航空公司遄達1000遭受的中壓渦輪工作葉片腐蝕斷裂的故障，其渦輪內部的損傷情況應基本與此相同，這也說明羅·羅沒有這麼多（包括中壓、低壓1至6級共7級）備用葉片供各航空公司更換葉片，只得將飛機停飛。

遄達1000中壓渦輪工作葉片腐蝕斷裂的故障，造成多家航空公司的B787飛機大面積停飛的嚴重事件，在世界民用航空史上也屬罕見的。

羅·羅公司的三轉子大涵道比渦扇發動機的第一個型號RB211-22B於1972年4月裝在L1011三發客機投入使用後，在-22B的基礎上發展了多個衍生改進型，在1998年投入使用RB211-524G/H-T推力比-22B的高40%，耗油率則降低了15%，隨後發展了遄達系列發動機，有遄達700、800、900、500到1000。

圖10、低壓渦輪工作葉片受損情況

從RB211-22B到遄達1000，發動機基本結構型式基本未變，只是風扇直徑、中壓壓氣機級數（RB211系列中為7級，遄達系列中為8級）與低壓渦輪級數不同，但是不斷引進先進技術包括氣動、結構、材料、塗層、控制與製造等，使得發動機循環參數（涵道比、總壓比）與性能（推力、耗油率、排放與可靠性）大大提高。只是到了遄達系列的最後型號遄達XWB才脫穎而出，其基本結構才有大的改動。

遄達1000是遄達系列較新的衍生改進型，不僅繼承了其前各型號的優點，而且加入了21世紀新發展的許多新技術，按道理講，它應該是一型性能先進、工作可靠與壽命長的發動機，但是事與願違，在投入使用前、後發生了那麼多的嚴重故障，不僅使羅羅的信譽受到打擊，而且經濟損失巨大，還對B787安全飛行帶來極大的隱患。從事航空發動機工作的我們，應從中吸取其經驗教訓。

歸納起來，遄達1000發生的這些故障中，有的是設計不夠嚴謹，例如低壓轉子剛性轉子連軸器大螺母擰緊力設計值不恰當，造成發動機內滑油失火、中壓渦輪輪盤破裂擊穿機匣竄出發動機；中壓壓氣機1級葉片榫根前端應力設計值過大等。

有的是釆用的新工藝新塗層沒有經過嚴酷的試驗考核而帶來的，例如中壓渦輪工作葉片塗層過早脫落，造成葉片葉身與高溫燃氣接觸而腐斷裂的重大故障；中傳動機匣中的錐型齒輪採用了原想改善工作條件的化學腐蝕工藝造成齒輪失效的故障等。

新工藝、新材料與新凃層的釆用應特別注意，因為航空發動機工作條件太惡劣而多變，在一般設備上能用，並不表明在航空發動機上能安全長期使用。

例如，GE公司關於3D列印技術加工零件的研究工作己進行多年，而且還投資建廠生產，最近宣傳廣泛的是它的ATP（先進渦輪螺旋槳發動機）中，三分之一的零組件是用3D列印技術生產的。但是在大涵道比渦輪風扇發動機中，卻非常嚴謹，只是在LEAP發動機上，燃油噴嘴採用了3D列印技術生產（據說還是經過FAA審定同意）；目前正在試飛並將於2020年投入使用的GE9X中，也只是燃油噴嘴與低壓渦輪工作葉片是採用3D列印技術生產的。

至於用於渦輪葉片上的隔熱塗層，更要認真對待。早在上世紀80年代，普惠公司的PW2037（用於B757）發動機高壓渦輪葉片採用了性能比較好的塗層，但在使用一段時間後，發現凃層過早脫落，於是普惠不得改用原來的凃層，為用戶免費更換葉片。遄達1000中壓渦輪葉片斷裂引起多架B787大面積停飛就是塗層脫落引起的。

隔熱塗層一方面要能耐高溫，與基體材料（葉片）有牢靠的粘合性，另方面膨脹係數還要與基體材的膨脹係數基本一致，如果膨脹係數相差較大，每一次工作就會在塗層與基體材料間產生剪切力，多次工作後會使塗層疲勞斷裂、掉塊。往往設計人員對膨脹係數的影響不太注意，造成凃層過早損壞。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！