波音787在高空飞行中，冰晶在GEnx发动机内结冰致推力损失

原创 陈光 航空之家

陈光/文

GE公司于2013年底宣布，GEnx当年发生过9次在高空中吸入冰晶引起推力损失的事件，所有这些事件均发生在热带及亚热带的高度为12000米左右的高空中，空气洁净且无云，也不在雷暴区内，不仅飞行员看不出大气中有冰晶存在，气象雷达也不能测出。

高空中的冰晶大小与面粉相当，通常在强烈的对流雷暴区附近形成，強烈的对流雷暴区面积相当大，直径约为645km，邻近雷暴区的上空，有时大气温度会突然上升，这会使空气变潮，潮湿空气中的水在被零下30-40度的空气作用下，形成微小的冰粒，这种小的冰粒即是冰晶。而且冰晶会从主风暴区漂移到56km以外。

图12、冰晶在高压压气机静子叶片上融化后结成的冰层

通常，飞机穿过雷雨区时，雨水撞击到温度较低的飞机表面上，立即在飞机表面上结冰，可是冰晶在发动机内部结冰的过程，与其不同。当冰晶吸入发动机核心机后，撞击到温度较高的高压压气机后几级静子叶片时，冰晶被融化，被融化后的水分被随后流入的冷空气作用下，在静子叶片周边结成冰层，如图12所示。

静子叶片结冰后，一则堵塞了气流通道，影响压气机及发动机的正常工作，推力会短时下降，约20秒后推力恢复到原值，有时还会引起发动机喘振；另外，冰块从叶片上脱落后，会对其后的工作叶片、燃烧室甚至涡轮叶片造成二次损伤。

图13、高压压气机后几级叶片被冰块打伤的情况

2013年7月31日，俄罗斯空桥货运公司的一架747-8HVF（装4台GEnx）货机执行莫斯科-香港-芝加哥任务途经成都附近上空约12000m高度飞行时，在黑夜中为避开雷暴区而绕行，却误入看不出的且气象雷达也未发现的含有冰晶的空域，空气温度在86sec内上升20℃成为-34℃，飞机在这一“高温区”穿越约20min后，由于发动机吸入冰晶，冰晶在发动机核心机中结冰，引起2号发动机喘振停车，但随后自动重新起动，推力恢复到原值；

1号发动机转速下降70%且未恢复到原值。飞机到香港降落后，对4台发动机进行分解检查，发现1、2与4号发动机高压压气机8、9级中均有多片叶片被冰块打坏，见图13。这是一次比较典型的高空吸入冰晶造成发动机出现损伤的事件。

这种发动机在高空吸入冰晶后在发动机内部结冰，造成发动机推力下降甚至使某些零件受损的故障，实属罕见。GE公司随后对发动机某些部件及软件做了适应性的更改，再未发生类似的故障。

风扇叶片结冰冰块脱落造成空中停车

2016年1月29日，日本航空公司的一架787在降落时，当高度降到6080m时（此高度易于结冰），突然2号发动机停车，经检查分析，飞机穿过此高度时，风扇叶片结冰，当积累在叶片上的冰块较厚而脱落时，造成风扇转子不平衡，由于叶尖与机匣间采用了较小的间隙，使叶尖与机匣内的耐磨层相碰蹭，引起极大的振动，使发动机多处受损，且导致发动机停车。而另一台发动机中，叶尖与机匣间留有较大间隙，虽然叶片也结冰，且冰块脱落也引起风扇转子不平衡，但并未造成叶尖碰磨耐磨层，发动机虽有些小损伤，但并未引起发动机空中停车。

原来GEnx在原设计中，风扇叶尖与机匣间采用了较大的间隙，但在为提高性能的升级版中却釆取了减小该间隙的设计，在日本航空的这次事件中，787的1号发动机是原型机，2号发动机是性能提高的升级版。如果1号机也用了升级版，其后果则不堪设想了。

因此美国FAA于事发后的2016年3月颁布了紧急适航指令，要求GE公司对性能升级版的发动机尽快采取措施，加大风扇叶尖间隙。3月11日，GE公司发布了1份服务通报，宣称将采取用专用磨具，在停在地面的飞机上磨削风扇机匣内与风扇叶尖对应的耐磨层材料，磨掉2.54毫米的方法来增加叶尖间隙。

原标题：《波音787在高空飞行中，冰晶在GEnx发动机内结冰致推力损失》

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