普惠PW1000G齿轮传动涡轮风扇发动机的重大故障

原创 陈光 航空之家

陈光/文

在大涵道比涡扇发动机中，在风扇转子与由低压压气机及低压涡轮组成的低压转子间，装上一套减速装置，使风扇工作于低的转速，而低压压气机及低压涡轮工作于高的转速下，也即两者均处于最佳转速下工作，可提高发动机效率以及减少发动机的总级数等优点，这就是“齿轮传动涡轮风扇发动机”GTF（图14）。

图14、齿轮传动涡轮风扇发动机GTF

美国普惠公司于2007年启动了齿轮传动涡轮风扇发动机项目，2007年7月，日本三菱重工宣布启动70座～90座级的三菱支线飞机MRJ，并宣布选择普惠的GTF作为唯一动力装置，发动机的推力为66.5～75.7，计划2014年投入使用。由于有了用户，普惠公司加紧了GTF的研制工作，并宣称GTF是“改变游戏规则”的发动机。2008年7月普惠公司宣布，将GTF发动机正式命名为“洁静动力”PW1000G型发动机。

随后，巴西庞巴迪公司正式宣布启动了100～149座级的C系列C110和C130型飞机研发计划，该飞机也采用PW1000G作动力，发动机推力为93.5～102.4kN。2009年，俄罗斯伊尔库特飞机制造公司宣布选用PW1000G系列发动机作为其新型的伊尔MC-21飞机的动力装置，发动机推力为110-150kN。2011年，空客公司宣布PW1000G系列发动机将作为其新型飞机A320neo系列飞机的备选发动机，其推力也为110-150kN。

PW1000G在投入运营前、后却出现了一些造成飞机大面积停飞的故障，原来认为会出问题的大功率、高转速的减速器，却在使用中表现良好。

1.CS100客机用的PW1500G低压涡轮1级轮盘爆裂非包容故障

庞巴迪C系列的CS100所用的PW1500G在2013年取得适航证后，于2014年5月29日装在CS100左翼下进行地面检验性试车中，1级低压涡轮轮盘爆裂甩出发动机，造成一起严重的非包容故障。

经过分析，这次重大故障是由于试车中操作不当以及设计上存在重大缺陷造成的。在普惠公司对PW1500G的试车指南中规定，停车前必须在高压转子转速低于70%下至少运转10min，以冷却发动机；需停车8h以后才能再次起动发动机，避免某些零件温度过高。但是庞巴迪的试车人员未遵守这个规定，多次在大转速下直接停车，且经常多次重复开车，其结果使滑油导管上的封严圈在高温作用下失效，漏出的滑油在高温下自燃，最终造成低压涡轮1级盘爆破。

在PW1000G系列发动机中，高压涡轮后轴承与低压涡轮前轴承支承在高、低压涡轮间承力框架内的轴承座中，参见图15，供入高压滑油的导管插到轴承座中的油孔中，滑油导管端头装有特氟龙封严圈。由于操作人员未按要求而反复开车、停车，使轴承座的温度大增，造成特氟龙封严圈失效，滑油向外泄漏。

图15、轴承座温度过高使封严圈失效滑油外喷自燃

不断向外泄漏出的滑油在高温作用下自燃，所产生的连续不断的燃烧火焰，通过对1级低压涡轮轮盘吹冷却空气的孔吹向轮盘的轮毂，结果在轮盘上烧出一个整环的缺口，其外缘部分，在离心力作用下爆裂，其断片击穿机匣甩出发动机，打伤飞机多处结构，而盘心部分则像面包圈式地套在低压涡轮轴上。这种故障模式，在过去的几十年中还从未出现过。

由于这次1级低压涡轮轮盘爆裂故障，使C系列飞机2014年投入使用的计划告吹，延期至2016年7月才投入使用。

原标题：《普惠PW1000G齿轮传动涡轮风扇发动机的重大故障 陈光谈航发305》

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