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聚焦罗·罗遄达1000发动机:齿轮箱故障使全日空停飞五架波音B787

时间:2018-05-14 20:33来源:中国航空网 作者:中国航空

遄达 1000 是罗罗公司为波音 787 “梦幻”客机研制的高涵道比(11)与高总压比(51)、低油耗与低污染及低噪声的新一代发动机。

为了满足 21 世纪“绿色航空”的要求, 遄达 1000 是罗罗公司遄达系列发动机中较新型号,它不仅继承并发展了遄达系列发动机的设计,采用了其研制与使用中的经验与教训,而且还采用了最新发展的一些先进技术,使得遄达 1000 不仅性能达到较高的水平,而且研制周期短。

 


2004年4月6日,波音公司宣布B787选用了GE公司的GEnx与罗罗公司的遄达1000作为其动力后,遄达1000开始了研制工作,首台遄达1000于2006年2月14日进行了地面台架试车,2007年6月18日完成了飞行台(B747-200攺装)的飞行试验,2007年8月7日(按欧洲习惯此日期简写为7-8-7)取得美国FAA与欧洲航空安全局EASA的联合适航证。

2011年10月26日日本全日空ANA的B787(装遄达1000发动机)进行了首次商业飞行,到2017年7月共有550架B787在航线上营运,其中213架使用遄达1000发动机。

遄达 1000 如图 1 所示,由单级风扇、8 级中压压气机、 6 级高压压气机、单级高压涡轮、单级中压涡轮与 6 级低压涡轮组成。为满足三型 B787 的推力要求,并考虑飞机今后发展的需要,发动机设计推力范围为 236kN ( 53000lbf ) ~370kN ( 70000lbf)。

 


图1、遄达1000发动机

遄达1000虽如上所述发展基础好,是沿用了遄达系列型号衍生发展而来的,而且又釆用了许多21世紀发展的新技术,但是在取得适航证之前及使用中,却发生了多起严重故障,令人难以置信。

中压转子连轴器失效造成中压涡轮盘非包容故障

在遄达1000还未交付使用前的2010年8月2日,遄达1000在罗罗的室内58号试车台试车時,由于发动机内部滑油燃烧,造成中压涡轮轮盘非包容的严重故障,轮盘断块击穿机匣,打坏了台架的一些设备。

由于出了这次重大故障,使B787的交付時间己一再延误后的情况下,再一次后延。3个多月后,同样由于发动机内部滑油燃烧造成中压涡轮轮盘非包容故障,在A380的遄达900上发生了,当时飞机共载有466人由新加坡飞往悉尼,破裂的多个轮盘断块击穿机匣,打坏了飞机许多构件、管道与导线,在驾驶员的精心操作下,才使得这架损坏得惨不忍睹的飞机安全着陆,谱写了一曲英雄赞歌,这就是航空史上有名的QF32航班事件。

遄达1000是在遄达900的基础上衍生发展的,同一公司研制的兄弟两型发动机,基本上在同一时间内,发生了同样的严重故障,这在航空史上也属罕见。

事后罗罗公司发表声明宣称,两起故障后果虽然相同,但起因不同:遄达900是由于一个滑油短管制造不佳造成管壁厚度不均,最薄处仅0.35mm(设计值为0.91mm),工作一段時间后疲劳断裂,滑油由裂缝处喷出,在高温气体的影响下自燃,燃烧的高温火焰使中压涡轮盘后的承力环与中压涡轮轴连接处失去强度而断开(参见图2),中压涡轮与中压压气机断开,中压涡轮在高温燃气的作用下,转速迅速上升达到飞转,轮盘在极大的转速下破裂,断块则在极大的离心力作用下击穿机匣甩离发动机。

对于遄达1000的事件,罗罗开始并未作更多的说明,由于它还未投入航线使用,因而适航部门并未介入对此事件的调查。

 


图2、遄达900、遄达1000高、中压涡轮间承力框架结构

可是,恰巧在此时,美国FAA正准备批准EASA的一个有关用于A380的遄达900中压转子刚性连轴器的适航指令,该指令中指出,在分解遄达900时,发现多台发动机中压转子刚性连轴器(中压涡轮轴与中压压气机后轴连接处)的套齿端面,磨损量超出规定值。

罗罗公司才承认遄达1000的事件,也是由于刚性连轴器套齿端面磨损量过大,引发滑油自燃造成的。

刚性连轴器套齿端面在工作中磨损量过大后,会使中压涡轮转子后移,由图可见,移动量大时,会使轴承腔两端封严箆齿的转子、静子间错开,使两端篦齿封严均失效,造成高温气体由前箆齿处窜入轴承腔。

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