普惠颓了,波音背锅?

本文来自微信民众号:瞭望智库(ID:zhczyj),作者:崔赫翾(瞭望智库观察员),头图来自:视觉中国

当地时间2月20日,美国团结航空公司一架波音客机从科罗拉多州首府丹佛市国际机场腾飞后,引擎泛起故障,在空中爆炸燃烧,导致不少飞机碎片从空中掉落。随后,客机紧要返航并在机场平安下降,所幸没有造成人员伤亡。

统一天,一架波音747-400货机从荷兰马斯特里赫特腾飞后,发念头也发生爆炸,碎片从空中掉落,造成地面一名晚年妇女头部受轻伤,尚有一名儿童在捡拾地面碎屑时被烧伤。受损掉落的发念头涡轮叶片还砸中了地面数辆汽车。这架货机原计划飞往纽约,事故发生后改变门路下降在比利时。

引擎,出了什么问题?

1. 全停

统一天里,两架波音飞机失事,都是引擎着火后解体,都涉及普惠公司生产的引擎——前者为PW4056,后者为PW4077,均属于PW4000的子型号。

【注:PW4000是一系列发念头的总名称,详细发念头型号则在PW(示意普惠公司研制的发念头)之后用4位数字示意,其中第1位数字“4”,示意普惠公司民用大推力系列发念头;第2位数字示意所装飞机的公司代号,0示意波音公司,1示意空中客车公司,4示意麦道公司;第3、4位数字示意推力级,即该2位数乘以1000即为该发念头以磅为单元的推力值。】

实在,此次事故并非孤例。

2018年,美联航一架波音777飞机在靠近目的地檀香山时,右引擎的风扇叶片发生故障。部件高速运转导致引擎庞大的机械系统泛起一连串故障,不到一秒右引擎的整流罩就脱落了,两个风扇叶片断裂,碎片飞出引擎,在机身上造成了两处刺穿,幸亏飞机在剩余引擎的动力下平安着陆。

2020年12月,在飞往东京的航班上,日本航空(JAL)一架波音777客机因左发念头故障紧要下降在那霸机场。在腾飞35分钟左右,飞机左侧发念头发生伟大噪音,发念头冒出火焰,发念头包皮部门丢失,机组人员决定在19000英尺处住手爬升,返航后乐成迫降。

波音的引擎事故接连发生,不少网友最先“恐飞”

实在,我们不用过于忧郁。

一是普惠PW4000引擎的安装率不高。

波音虽然向全球客户交付了1600多架777型飞机,包罗约莫200架货机。其中,只有174架安装了普惠的引擎,最近的一架照样在2013年交付给韩国航空公司韩亚航空的。其余飞机配备了通用以及罗尔斯-罗伊斯公司制造的引擎。

二是引擎事故发生后,各方反映迅速。

当地时间21日晚,波音公司在网站宣布声明指出:“现在,美国国家运输平安委员会(NTSB)正在继续观察,我们建议(各航空公司)暂停装有普惠公司PW4000-112发念头的波音777客机的航行,包罗69架在役和59架在库的。”现在,美联航是美国唯一运营相关777飞机的航司,其他运营的航空公司在日本和韩国。

统一天,日本河山交通省也要求装有同系列发念头的13架日本航空(JAL)和19架全日空航空(ANA)的客机停飞。不外,这些飞机的航行在疫情时代已经大幅削减。日航还称,将于2022年3月退役这些飞机。大韩航空共拥有16架装载普惠PW4000发念头的波音777飞机,此前有6架正常执飞,现在已所有停飞。

我国海内航司已经没有上述机型,最后一架777-200客机于2018年退役。现在,海内运营的777客机均为777-300ER,使用的是通用GE90-115B引擎。

2. 从军用到民航

作为全球主要航空发念头制造商之一,现在犹如“过街老鼠”一样平常人人避之不及,普惠公司怎么了?

在涉足民用航空前,普惠靠军用引擎成名。

普惠颓了,波音背锅?

抗日战争时代,停放在云南驿机场的 “驼峰航线” 运输机。

1940年,面临战争的威胁,美国总统罗斯福在普惠公司抛出了一枚重磅炸弹。他要求美国各大飞机制造商全力举行生产,要到达年产5万架飞机的能力。作为飞机心脏的发念头自然是重中之重。

1942年,道格拉斯飞机公司的工人在装配C-47B时安装普惠R1830-90发念头。这款运输机厥后成为援助中国“驼峰航线”的专用型号。

整个二战时代,普惠及授权协作工厂共生产了363619台发念头,总功率6.038亿马力,为70余款飞机提供动力。

1952年4月15日,装有8台J57发念头的波音B-52轰炸机原型机乐成升空。J57发念头可以算是里程碑式的产物,其性能优越,美军大量采购用来装备其战斗机,今后B-52的改型更是钟爱它:从第1架B-52A型到第11架B-52B型机,均搭载带有喷水加力的普·惠J57-P-1W型发念头;后续的B-52B则最先换装J57-P-19W型发念头;B-52C则换装了J57-P-29W;B-52G和B-52F型机搭载了J57-P-43W型涡喷发念头。

美国军方的鼎力支持让普惠一跃成为那时最乐成的发念头制造商之一。

在军用发念头界喜气洋洋,1954年普惠最先试水民用航空发念头。J57的民用型JT3逐步成为波音707以及道格拉斯的DC-8选装的发念头。

1960年,普惠瞄准宽体客机这一市场,率先生长推力为191~236千牛的高涵道比涡扇发念头JT9D。波音由这款发念头与惠普再续前缘。

(注:早在1929年,波音、普惠、汉密尔顿、西科斯基和其他公司团结建立了团结航行器与运输公司。1934年,这个公司因美国反托拉斯法拆分为波音、团结手艺和美联航三家。普惠归属于拆分后的团结手艺公司。)

JT9D另有另一重身份——PW4000发念头的前身。相对于老发念头,新发念头旨在取代该公司原用于B767-200、-300、-300ER,A310-200、-300,A300-600,B747-200B、-300等客机上的JT9D-7R4发念头,在安装尺寸稳定的情形下,推力大增,降低油耗,并知足未来宽体客机的需要。

在那时,PW4000有许多改善:

*零件数削减54%

PW4000共有约25000个零件,比JT9D-7R4削减一半,其中叶片削减23%,安装边削减20%,导管和支架削减30%,紧固件削减2600个。零件尺寸无缝替换JT9D-7R4发念头,维修用度也削减25%以上。

*油耗至少降低7%

为了改善压气机和涡轮叶片的气动性能,压气机中接纳了可控扩散叶型;接纳单晶质料,改善涡轮叶片的冷却,降低冷却空气消耗量;增强发念头机匣刚性,接纳自动间隙控制手艺和高压压气机“热控”转子系统等。

不外在研发的历程中,普惠并没有贸然缔造,而是采取了一条低风险的衍生生长途径,即在那时发念头1000万航行小时的履历基础上举行低风险的改善,以便获得推力局限从22240daN到44480daN的一系列高可靠性、大推力发念头。

实现推力增进所举行的主要的发念头改动是:加大风扇直径以提高发念头涵道等到空气流量;增添低压压气机级数以提高总压比与进入核心机的空气流量;响应地增添低压涡轮的级数以驱动大直径风扇及增多级数的低压压气机。

1986年PW4000的部门子型号取得美国联邦航空管理局(FAA)揭晓的适航证。

PW4000应用普遍,它的3个子型号分别为:

*PW4000-94

风扇直径94英尺,推力介于52000-62000磅,用于A310-300、A300-600,波音747-400、767-200/300,KC-46A和MD-11;

*PW4000-100

风扇直径100英尺,推力介于52000-62000磅,用于空客A330;

*PW4000-112

此系列中的最新型号,风扇直径112英尺,推力介于86760-99040磅,即此次泛起平安问题的普惠PW4000-112引擎,仅用于波音777型系列飞机。

在已往30年中,仅PW4000-94发念头就有全球70多家客户。此款发念头已交付了2500多台,总计到达1.35亿航行小时。

3. 普惠,颓了?


这几年,普惠略显颓势

1)市场占有率

早在2014年,空客A330一直承担着与波音767、波音777和2011年最新入市的波音787竞争的义务。面临波音777和波音787的攻势,现有装老发念头的空客A330ceo很难继续保持热销的势头。随着空客公司由生产A330系列机转型到生产只配备罗罗遄达7000发念头的330neo上,普惠公司PW4000逐步失去了民机市场。

2018年全球商用航空发念头存量市场规模是52107台,较2016年的48609台新增3498台。民用航空发念头市场主要由GE、RR、PW及其主导或合资建立的CFM国际、IAE公司垄断。这五家公司合计占有了该市场的份额高达96.26%,其中,CFM国际22934台、GE公司11718台、IAE公司6118台、罗罗公司5920台和普惠公司3466台。

然则,普惠公司产物数目却由2016年的3919台降至3466台,市占率由2016年的8.06%降至2018年的6.65%。

2)盈利

由于大多数新飞机的销售都是亏损的,维修用于为首批777飞机提供动力的PW4000系列发念头成为最赚钱的营业之一,构成了普惠等飞机发念头制造商的利润基石。

但从1986年首台发念头投入运营至今已有30多年,该型发念头机龄均已进入晚年,装配了PW4000-112型发念头的波音777-200/-300的机队数目正在大幅削减,预计未来十年内将由150架削减至40架。对20家提供PW4000发念头维修服务供应商的观察显示,PW4000发念头的维修营业均在逐年下降,其中31%的企业的这部门营业处于低迷状态。

2018年,PW4000发念头维修服务的主要供应商调整了其整体营业流程,详细包罗将原来提供PW4000发念头大修事情的两个车间合并为一个车间。

3)质量问题

历久的使用让发念头的机械部件受到频频的应力,随着时间的推移可能泛起细小裂纹,以是FAA要求举行定期检查。普惠公司开发了一种热声成像检测方式,用于检测PW4000空心风扇叶片的内部外面。

美国国家运输平安委员2020年揭晓的最终观察讲述称:2010年3月和2015年7月的检查纪录显示,在裂纹发生的统一位置有热指示;在2015年7月的检查中,风扇叶片断裂的纪录上标注着“油漆”——检查员以为只是油漆出了问题。

讲述还指出,这与检查员没有足够的履历有关,这类检查只需要接受40小时的在职培训就可以上岗,而相比之下,其他常见检查,好比电涡流检查,需要40小时的课堂培训和1200小时的实践履历。

2018年,美联航一架波音777发生引擎故障后,美国羁系机构曾下令加强对风扇叶片的检查。普惠重新检查了共计9600个风扇叶片,没有发现平安隐患。

2020年12月,日本航空公司的一架波音777飞机的左侧引擎在腾飞后泛起故障,日本运输平安委员会(JTSB)经观察发现了两处发念头扇叶受损,其中一片存在由金属疲劳发生的裂痕。

(注:金属疲劳是指质料、零构件在循环应力或循环应变作用下,在一处或几处逐渐发生局部永久性累积损伤,经一定循环次数后发生裂纹或突然发生完全断裂的历程。)

本月20日,美联航波音777飞机发生发念头风扇叶片脱落的事故。开端检查显示,造成这一事故的缘故原由也是金属疲劳——一条随着时间的推移逐渐扩大的裂痕,最终导致了故障。

4. 单发失效,还能飞

若是只是空中单发失效,并不代表一定会造成严重的结果。单发失效后航行员必须操作飞机的操作面发生一个力矩来抵消单发带来的不对称,才气保持飞机的平衡使之不在空中打转。

(注:空中单发失效,指双发或多发客机在航行时有一台发念头发生故障,这时航行员会有一整套应对措施,并在地面管制的辅助下尽快着陆。)

2月20日,事故发生时,当地住民听到了伟大的爆炸声,随后机身碎片“如雨点般”撒落在丹佛市郊区的足球场、庭院中,并险些击中一座民宅。一位住民称当残骸坠落时,他和孩子们在一个屋檐下逃避,飞机仍“险些不受滋扰地继续航行”。

在历史上有多起单发失效最终导致空难的事故,但也有许多单发失效最终拯救回来的案例。其中最著名的是澳洲航空32号班机。

2010年11月4日上午,一架A380客机在印尼巴淡岛上空发生引擎爆炸事故,爆炸发生后,机身碎片刺穿了部门机翼,破坏了燃油系统,造成漏油,其中一套液压系统失效,防锁死刹车系统损坏,1号与4号引擎进入“degraded”(降级)模式,而襟翼以及1号引擎的控制系统也毁损。但凭借着机组人员的配合,机长的镇定处置,最后乐成迫降新加坡樟宜机场,无人伤亡。

2017年6月,中国东方航空从悉尼飞往上海的MU736航班,在腾飞约一个小时后左侧发念头发生非包容性失效,碎片击穿发念头外壳,损坏严重,机组迅速处置实时返航,最终飞机平安落地,游客平安。

在单发失效的情形下飞机平安着陆,这种状态是有时的吗?

固然不是。

首先,一样平常的商业客机都市有多个发念头。现代干线飞机机队主要是由双引擎(大多数飞机,如波音737、空客A320等等)、三引擎(如MD11)及四引擎(如波音747、空客A380等)的飞机组成,

在发生相同推力的前提下两台发念头低功率事情所消耗的油量,远小于一台发念头高功率事情。除了以上经济性的思量,每台发念头在全功率事情的时刻都能知足飞机的腾飞、巡航和下降要求,这样安装了两台发念头就可以有一定的容灾特征。

其次,ETOPS是国际民航管理机构专门为了保证双发飞机平安航行,而提出的一项稀奇的要求。

(注:ETOPS为Extended-range Operations的缩写,指延程运行。)

其目的就是保证飞机在跨洋航行时,在确定的航线上,在标准大气条件下,一台发念头不事情时,仍能以巡航速度在划定时间内飞抵最近的备降机场。

世界上第一个ETOPS认证是120分钟。这意味着,该双引擎客机的航线上任何一点都可以在单发失效的时刻,在不跨越120分钟内到最近的机场举行紧要着陆。而且,航路计划的历程中,飞机航行的不完全是直线,往往是沿着距离备降机场直线距离120分钟内的路径不停调整航向航行。

若是客机在“ETOPS 120分钟”规则下运行一年无故障,就允许进一步升级为“ETOPS 180分钟”。PW4000就是ETOPS-180认证的发念头之一。现在空客的A350客机的ETOPS认证高达370分钟,也就是说A350即便在一个发念头坏了的情形下,依然能够靠另一个发念头最长航行6小时。

最后,发念头失效作为航行中威胁平安的头等大事,其处置一直是航行员训练中必不可少的科目。航行员每半年的模拟机复训中,都市有种种情形下发念头失效的演练。在模拟机上,不管是新来公司的年轻副驾驶,照样白发苍苍的航行教员,都市严酷根据划定程序和动作要领一丝不苟地训练发念头失效时的处置程序,而且接受极其严酷的检查,只有检查及格后才气去执行航班义务。

波音公司今年1月27日宣布的2020年整年财报显示,受到全球新冠肺炎疫情和737MAX机型停飞等因素影响,公司整年亏损跨越119亿美元,现在深陷普惠发念头泥潭,未来之路或许加倍艰难。

参考资料:

1. 一天两起爆炸!波音又失事丨央视财经,2021-2-22

2. 波音建议停飞安装PW4000发念头的777飞机,共128架丨汹涌新闻,2021-2-22

3. 波音777的动力之源普惠PW4000发念头设计特点丨陈光 北航教授

4. 普惠的名誉与梦想丨《大飞机》,2015-05-13

5. PW4000发念头维修市场即将进入衰退期丨《航空维修与工程》,2018-05-07

6. 美国家运输平安委员会:波音777发念头故障诱因系金属疲劳丨浙江新闻客户端,2021-02-23

7. 波音777遭日本停飞 但波音公司面临的不只是飞机问题丨第一财经,2021-2-22

8. A330neo换发背后:市场竞争的需要丨《中国航空报》,2018-01-09

9. 2020年中国航空发念头产业款式、市场生长现状及未来生长趋势剖析丨2020-4-21

10. 解读飞机“单发”丨民航资源网,2011-08-26

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