当时,一架装有与图 154所用发动机基本相同发动机的伊尔 62客机在华沙起飞时,突然发生了低压涡轮轴折断故障使低压涡轮转子进入飞转状态,低压涡轮转子四分五裂,其飞出的碎片打坏飞机结构,结果造成了波兰航空史上最大的空难———机上183人员全部死亡的灾难性事故。

另外,普惠公司的JT8D小涵道比涡扇发动机,由于4号与5号轴承滑油腔着火造成低压涡轮轴或联轴器折断的重大故障,在1969年~1990年间共出现过28起(参见“JT8D发动机4、5号轴承滑油腔着火造成涡轮轴或联轴器折断故障”)。

对于这种一般不易出现,但可能偶然会出现,而出现后又会带来严重后果的故障,除了要采取一些必要措施防止它出现外,还应采取必要的安全设计,避免出现这类故障后造成灾难性的事故。在上面所举的例子中,就应在设计中采取防止低压涡轮转子在断轴后进入飞转的措施,这就是安全设计。

我国曾在20世纪70年代将涡桨6发动机改型成火车的动力涡动6发动机,在一次牵引多节货车的试验运行中,由于供给减速箱的滑油供油中断,造成齿轮咬死,将动力涡轮轴扭断。由于在动力涡轮中未采用防飞转的安全设计,燃油继续供向燃烧室,使动力涡轮飞转,导致涡轮盘破裂,叶片及轮盘碎片打穿机匣及机罩,并击穿置于机罩上方的滑油箱,滑油下流,引发机组起火燃烧,整个燃机毁于一旦,此惨痛教训说明采用安全设计的必要性。

图3、 PW2037低压涡轮结构图

现在绝大多数涡扇发动机中,均采用了防止低压涡轮转子在断轴后进入飞转的安全设计。常用的有两种方法。其一是断轴后,立即将进入发动机燃烧室的燃油全部放掉,形成不了高温燃气,因此低压涡轮转子不会飞转,这是从根本上来解决的措施。

其二是机械刹车防止转子飞转,它是将转子工作叶片与静子叶片的相对位置设计成:当断轴后转子在燃气轴向力作用下向后轴向移动,两种叶片相互卡咬,起到刹车作用,例如PW2037发动机即采用这种措施,如图3所示。

对于紧急放油措施,在现有发动机中有两种方法:在JT15D发动机中如图4所示,是在低压涡轮后轴的后端设有一顶块,在后轴承机匣内相应位置处设有一摇臂,摇臂一端用钢索与设在燃油总管的紧急放油活门相连,另一端与转子上的顶块保持一定间隙。正常情况下,顶块与摇臂绝对不会相碰,但一旦低压涡轮轴突然折断时,转子在燃气作用下快速向后移动,顶块顶到摇臂上,钢索将放油活门急速拉下,高压燃油被快速放掉。

图4、 JT15D防低压转子飞转装置