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走近西南航空引擎事故——那片“闖禍”的發動機葉片

黃沁/國際航空

“前天, 西南航空波音737客機WN1380航班發動機爆炸事故引發了廣泛討論和關注。

至於罪魁禍首, 現有線索仿佛指向了飛機左側發動機中, 那片失蹤的風扇葉片。 ”

失蹤的風扇葉片

前天, 西南航空波音737客機WN1380航班發動機爆炸事故引發了廣泛討論和關注。

根據新聞, 飛機處於32,500英尺高空時, 左側發動機突然發生爆炸, 爆炸的殘片(不是脫落風扇葉片)擊中了一扇舷窗, 來自萬米高空的氣流瞬間把一名乘客幾乎吸出窗外, 造成一人死亡7人受傷。

事故飛機受損部位

這起迫降事件被定性為發動機故障。 運輸安全委員會的初步調查顯示, 事故飛機的引擎有“金屬疲勞”(metal fatigue)跡象。 根據業內人士分析, 該航班發動機故障的原因是風扇葉片脫落, 在極高的轉速下形成一個高速彈片, 最終摧毀左側發動機, 引發爆炸。

清晰可見缺失的發動機風扇葉片

航空事故歷史中, 發動機葉片損壞而引發的飛機事故還真不少見。

2014年, 我國南航CZ3739航班飛機引擎空中著火, 事後調查顯示發生故障的發動機進口處, 壓氣機風扇的葉片有斷裂。 據推測, 有可能是葉片斷掉後進入發動機內, 損傷發動機進氣流場, 導致後者發生“畸變”, 進而形成“喘振”。 所幸的是這次事故沒有造成人員傷亡。

南航發動機故障現場圖

而1996年, 美國達美航空1288航班就沒這麼幸運了。 當時, 一號(左側)引擎前壓縮機前葉片槳轂飛出, 引擎碎片造成在一號引擎附近的後機身和內部的巨大破壞:在左側機身蒙皮記錄下16處洞, 貫穿和撕裂破壞;在第37排座椅附近發現幾個大洞;在右側機身位於37排座位稍前記錄下7個碎片出口。 這些碎片造成兩名乘客遇難, 還有兩名受重傷。

達美航空1288航班發動機事故

“生病”的風扇葉片

那麼, 為什麼發動機風扇葉片會斷裂呢?它有那麼脆弱嗎?答案是:如果“生病”了,

它就真的很脆弱。

發動機是飛機的心臟, 一旦發動機出現故障, 飛機就如同突發心臟病(往詳情參考:當人類飛行史上最重要的發明出現問題的時候)。 而風扇葉片, 則是發動機重要組成部分。 一般而言, 正常的風扇葉片是很堅固的, 可以承受幾公斤鳥撞不壞, 但一旦“生病”出現了裂紋, 就很容易“闖禍”。 據不完全統計, 我國空軍現役飛行的發動機事故中, 80%都跟發動機葉片斷裂失效有關。 這麼嬌貴的部分一旦發生斷裂失效, 往往會對發動機乃至整個飛機造成致命打擊。

對於發動機葉片來說, 任何一種結構及安裝形式, 都有其局限性, 擁有自身的弱點和薄弱環節。 理論上, 每種渦輪葉片斷裂的故障:疲勞、超應力、蠕變、腐蝕、磨損等, 都會釀成致命事故。

對此,飛機發動機的製造商們當然不會袖手旁觀。為了檢驗發動機外殼的堅固程度,為了防止脫落的異物(如斷裂的葉片、誤入的飛鳥等等)捲入發動機後,發動機爆炸的殘片飛出整流罩砸向機身,對飛機造成二次損害,風扇機匣包容性試驗(簡稱“包容試驗”)應運而生。

空客A380飛機的羅羅公司遄達900發動機進行破壞性測試。模擬高速運轉的風扇葉片被吸進發動機,評估其對發動機的損傷。測試結果表明,沒有零部件或殘骸從發動機的整流罩穿出去,不會對飛機機翼等造成嚴重傷害

每架生產出來的發動機要“畢業”出廠,都必須經過包容試驗的檢驗,不然拿不到“畢業證”。在試驗中,研究風扇葉片的飛斷方法非常關鍵。為了類比葉片飛脫的狀態,目前採用的“搞破壞”方式有兩種——預製裂紋法和預埋炸藥法:

預製裂紋法原理

預埋炸藥法原理

那要是飛行途中,受損的發動機“沒包住”,還是有殘片飛出擊破客艙,而你又好巧不巧地剛好坐在了發動機附近的座位上,怎麼辦?保命的方法只有一個,系!好!安!全!帶!

本次西南航空的悲劇在於女乘客被吸出機窗破口,但如果她系好安全帶,悲劇可能避免。我們可以看下1988年阿羅哈航空243號班機在飛行途中發生爆炸性失壓(explosive decompression)事故。當時,一大塊機艙天花板被撕裂而脫離機體,除了一名機組人員不幸被吸出機艙外死亡,其餘系好安全帶的65名機組人員和乘客都穩穩地坐(bǎng)在了座位上。這架飛機在不可思議的狀態下飛行,而且極富戲劇性成功著陸,後來被拍攝為電影《九霄驚魂》。

都會釀成致命事故。

對此,飛機發動機的製造商們當然不會袖手旁觀。為了檢驗發動機外殼的堅固程度,為了防止脫落的異物(如斷裂的葉片、誤入的飛鳥等等)捲入發動機後,發動機爆炸的殘片飛出整流罩砸向機身,對飛機造成二次損害,風扇機匣包容性試驗(簡稱“包容試驗”)應運而生。

空客A380飛機的羅羅公司遄達900發動機進行破壞性測試。模擬高速運轉的風扇葉片被吸進發動機,評估其對發動機的損傷。測試結果表明,沒有零部件或殘骸從發動機的整流罩穿出去,不會對飛機機翼等造成嚴重傷害

每架生產出來的發動機要“畢業”出廠,都必須經過包容試驗的檢驗,不然拿不到“畢業證”。在試驗中,研究風扇葉片的飛斷方法非常關鍵。為了類比葉片飛脫的狀態,目前採用的“搞破壞”方式有兩種——預製裂紋法和預埋炸藥法:

預製裂紋法原理

預埋炸藥法原理

那要是飛行途中,受損的發動機“沒包住”,還是有殘片飛出擊破客艙,而你又好巧不巧地剛好坐在了發動機附近的座位上,怎麼辦?保命的方法只有一個,系!好!安!全!帶!

本次西南航空的悲劇在於女乘客被吸出機窗破口,但如果她系好安全帶,悲劇可能避免。我們可以看下1988年阿羅哈航空243號班機在飛行途中發生爆炸性失壓(explosive decompression)事故。當時,一大塊機艙天花板被撕裂而脫離機體,除了一名機組人員不幸被吸出機艙外死亡,其餘系好安全帶的65名機組人員和乘客都穩穩地坐(bǎng)在了座位上。這架飛機在不可思議的狀態下飛行,而且極富戲劇性成功著陸,後來被拍攝為電影《九霄驚魂》。

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