涉及發動機為PW1100G,故障為高壓渦輪的材料缺陷導致,影響約5-6%的運力
PW1100G的結構
PW1000G架構包括一個風扇(從飛機前方可以看到),然後是一個減速齒輪箱,允許低壓壓縮機比風扇運行得更快,兩個低壓壓縮機級,8個高壓壓縮機級,2個高壓渦輪機(HPT,保持高壓壓縮機運行)和3個低壓渦輪機,保持低壓壓縮機和風扇運行。葉片盤數量的列表稱為“級數”,對於PW1000G系列發動機,為:
1-G-3-8-2-3,“G”是指連接風扇(1個葉片盤)和低壓壓縮機(3個葉片盤)的齒輪系統。
![](https://bookmark.tw/wp-content/uploads/2023/09/HPT為1-G-3-8-2-3中的2-1024x626.png)
HPT为1-G-3-8-2-3中的2。
![](https://bookmark.tw/wp-content/uploads/2023/09/1-G-3-8-2-3.png)
故障會導致渦輪盤破裂,FAA適航指令中表示:如果不解決這種情況,可能會導致非包容故障、高能碎片釋放、發動機損壞、飛機損壞和飛機損失。
PW1100G的有關問題
HPT破裂
普惠GTF發動機存在的缺陷最早在7月時就已被披露。RTX公司當時表示,GTF發動機高壓渦輪部件所使用的粉末冶金材料被檢測出微觀汙染物,可能會造成部件加速磨損,作為發動機的核心部件,高壓渦輪部件存在汙染物可能導致發動機的某些部件破裂。報道稱,有質量缺陷的GTF發動機於2015年至2021年間製造。
2020年3月18日,越南航空公司的1架空客A321在起飛時1臺發動機的第一級高壓渦輪盤失效,高能量的碎片穿透包容環,導致輪胎爆裂,所幸沒有乘客或機組人員受傷。
發動機3號軸承碳封嚴磨損
根據《PW1100發動機3號軸承碳封嚴磨損分析及監控方法》[4]作者:王海臣 黃瑩
來源:《航空維修與工程》2020年第11期
PW1100發動機3號軸承碳封嚴最初採用分離式(lift-off)碳封嚴,在發動機運轉時,利用壓縮空氣克服彈簧力吹起碳封嚴,使其懸浮在碳封嚴平板表面,無接觸即不會產生磨損。但這種設計的薄弱點是無法持續保持壓縮空氣的壓力,碳封嚴也就無法穩定地懸浮,導致其不斷與碳封嚴平板磨擦而最終失效,該設計宣告失敗。
![](https://bookmark.tw/wp-content/uploads/2023/09/PW1100發動機3號軸承碳封.png)
2017年12月,普惠公司發布服務通告PW1000G-C-72-00-0087-00A- 930A-D,將3號軸碳封嚴改為固定的乾式碳封嚴,這種設計不再依賴壓縮空氣壓力,較為穩定。目前,世界機隊近乎所有PW1100發動機均為乾式碳封嚴,大部分運行穩定,但有一部分發動機的乾式碳封嚴存在早期(3000飛行小時內)快速磨損問題,且有一定數量的乾式碳封嚴磨損發動機未被ODM(滑油碎屑監控)系統捕捉到,有可能發生滑油洩漏進入氣流通道後汙染客艙空氣甚至導致客艙油煙的嚴重不安全事件。
乾式碳封嚴主要由封嚴平板、碳段、碳封嚴載體三部分構成,如圖1、圖2所示,碳封嚴平板與碳段出現相對旋轉時就產生磨損。碳封嚴平板的成分為金屬,硬度較大,碳段的成分為碳,硬度較小,二者接觸時碳段優先被磨掉。
當碳段被完全磨損掉後,碳封嚴平板與碳封嚴載體產生旋轉接觸磨損且均為金屬成分,金屬碎屑流入滑油系統可迅速被ODM系統和磁堵捕捉到,當大於一定數量時則產生滑油碎屑探測警告,通過檢查磁堵、化驗金屬屑成分,可最終確認碳封嚴磨損。
![](https://bookmark.tw/wp-content/uploads/2023/09/3號軸承前後碳封嚴結構圖.png)
但從世界機隊的運行情況來看,有一部分發動機乾式碳封嚴磨損後未被ODM系統捕捉到,這種現象是由於個體差異造成的。碳封嚴平板外徑小於碳封嚴載體,如圖3所示,在碳段被完全磨損掉後,碳封嚴平板未與碳封嚴載體接觸,而是直接嵌入到碳封嚴載體內,最終導致滑油洩漏出軸承腔,造成嚴重的客艙油煙事件。
![](https://bookmark.tw/wp-content/uploads/2023/09/3起典型案例的滑油濾壓差數據.png)
2023年9月10日,CA403(成都-新加坡)落地前發現機艙內有煙霧宣佈緊急狀態並優先落地,緊急落地後發現左發核心機內著火。
隨後,9月11日國航CA403(A321neo,註冊號 B305H,成都-新加坡,發動機型號為pw1100G),在新加坡落地後發現機械故障(據傳右發漏滑油,暫不確認具體故障類別),返程航班CA404取消。
9月12日中午, B305H估計修好了,從新加坡起飛返回國內,航班號為CA404D。
PW1100G故障對航司的影響
1.中國受影響的A320neo系列飛機為237架
美國RTX(雷神技術)公司當地時間9月11日宣佈,旗下的普惠公司將在未來三年召回600-700台用於A320neo系列客機的GTF齒輪傳動渦扇發動機(PW1100G)並對其進行品質檢查。
截至8月末,國內民航客運機隊中共有A320系列飛機1870架,其中搭載PW1100G發動機的飛機為237架,涉及9家中國航司。
對國內整體影響不大
237架飛機,每架飛機按每日運行4班計算,影響948個航班。
8月初(旺季)國內日均航班量15623架次,影響到的航班占比6%。
其中國慶期間預計影響運力6%,今年其餘時間為航班淡季,預計實際影響不大。
對個別航空公司影響較大
按搭載涉事發動機的飛機數量由高到低排名,分別是四川航空(54架)、中國國際航空(49架)、深圳航空(29架)、吉祥航空(28架)、南方航空(24架)、青島航空(22架)、天津航空(13架)、華夏航空(12架)、西部航空(6架)。
其中,青島航空運營的搭載涉事發動機的飛機占其總機隊規模的61%。若全部召回,青島航空將成為上述9家航司中受影響最大的航司。
2.A320neo受影響時間可能持續半年
根據吉祥航空的投資者關係活動記錄表
公司4架A320NEO停飛,占92架運力的4.3%(9月4日數據[9])。
全球發動機市場資源非常緊張、沒有更多的備用發動機可投入使用,所以只能輪流維修。
一台發動機大概3個月左右可以維修完畢出廠,過年前可以恢復75%的運力。
公司未來準備引進的320NEO系列飛機也還是用這個型號的發動機(預計會延遲交付)。
3.對其他機型的影響
PW的分析還發現,在A220和巴西航空工業公司E190上分別發現了少量PW220G和PW2G發動機的渦輪盤也有缺陷。美國聯邦航空局在一月要求更換它們,美國機隊中,多達8台發動機需要更換渦輪盤。[10]
4.對其他公司的影響
本次品質缺陷涉及到相對新一代的機型。國外部分航空公司主要使用老舊機型,該故障對此類航空公司影響相對有限。