陈光谈航发 由遄达900滑油泄漏造成澳航A380受损的原因分析

  2010 年 11 月 4 日澳航QF32 航班的 A380 客机由新加坡起飞后爬升达到 2134 米高度时,其二发中压涡轮轮盘突然爆裂,断块击穿机匣后,击中飞机多个部位,造成 A380 严重受损事件。

  固定在高/中压涡轮轴承腔毂体上的滑油短管加工成管璧厚薄不均,多次工作后,在管壁最薄处短管疲劳断裂滑油漏出并自燃,是引发此次事件的元凶。 本文详细分析了此次发动机非包容故障产生的原因,故障发生的过程。

  图 1、受损的 2 号发动机(遄达 900)

  2010 年 11 月 4 日澳航的 A380 客机执行伦敦-新加坡-悉尼的 QF32 航班任务,飞机由新加坡起飞时,机上载有 440 名乘客及 26 名机组成员,当飞机以 463 千米/时的速度爬升达到 2134 米高度,飞越印度尼西亚的巴淡岛时,突然出现了爆炸声,1 分钟后,中央电子监视系统(ECAM) 发出了 43 条表明飞机多个系统出现问题的信息,隨后又出现 10 条信息,机组人员随即启动了 ECAM 系统处理程序。 在这个处理过程中,大部分问题无法恢复原功能,飞机处于难以控制的状态。

  原来是 2 号发动机(位于左机翼内侧)中压涡轮盘突然爆破,断块以很大的离心力打穿涡轮机匣与发动机短舱(参见图 1),一块断块穿透左翼前缘,对机翼的前缘结构、前翼梁和上表面造成了损伤。

  

  图 2、A380 飞机受损部位图

  一小块涡轮盘还穿透了左翼与机身之间的整流罩,打到机身结构以及飞机的电缆,电缆受损后进而影响到了液压系统、起落架系统和飞行控制系统。

  残块还击中了左翼下表面,使得 2 号发动机油箱和左翼内部油箱的燃油发生泄漏。

  2 号发动机的吊架、l 号发动机、机身左侧龙骨梁的连接部件和左翼纵墙也受到了损伤,另外飞机机身左侧也发现了残余碎片。 由此造成多处飞机结构以及多个系统受损(参见图 2):绿色液压系统处于压力低和流速慢,黄色液压系统的 4 号发动机油泵发生故障,飞控系统出现故障,飞机缝翼不起作用,副翼只能部分控制,扰流板控制效果减弱,起落架控制和指示系统出现问题,刹车系统出现问题,发动机防冰系统和空气数据传感器出现问题,燃油系统的空中应急放油系统出现故障,飞机重心不合理,自动推力控制和自动着陆系统不起作用,l 号发动机与发电机断开连接,左翼引气系统漏气,1 号和 2 号交流电总线系统相关部件失效等。

  

  图 3、导线朿被打断

  图 3~图 6 示出某些部位受损情况。 由四台发动机启动到 2 发中压涡轮轮盘破裂,断片甩出发动机历时 15 分钟 37 秒。

  

  图 4 、左翼上蒙皮被打穿 2 发后部烧毁

  随后,飞机折返回新加坡樟宜机场,在回程准备降落过程中,机组人员注意到以下问题:只有 3 号发动机的反推力装置可以使用,1 号 4 号发动机只能工作于低工况下,所有前缘缝翼均失去控制,副翼和扰流板的使用也受到了限制,只有主起落架的防滑刹车系统可以控制,机头前机轮转向受到限制。

  

  图 5 左翼内部损坏情况

  ECAM 系统还提示,在前机轮着陆之前,飞机无法实现最大程度的刹车制动,这有可能导致着陆过程中飞机冲出跑道。 由于飞机空中应急放油系统失效,飞机油箱中的油量较多,飞机着陆的总重比规定值高出约 40 吨等。 机组人员用 1、4 号发动机维持飞机的左右推力对称,着陆后只能用 3 号发动机的反推力装置来减小飞机速度。 在机组人员精心操作下,将损坏严重、难于控制的飞机终于在起飞后 109 分钟,在距机场跑道(跑道长 4000 米)尽头 150 米处安全停住,机上包括机组人员共 466 人无 1 人伤亡,创造了航空史上的一个奇迹。

  

  图 6、 受损的发动机传动附件

  此时,左翼油箱仍然向下漏油,而主起落架的温度己升至 9000C 以上,为避免下漏的燃油碰到灼热的起落架引发火灾,地面救火队员应机组人员要求立即向漏油处喷洒了泡沫灭火剂,当飞机上所有乘客下飞机后,1 号发动机继续运转着,机组人员采用各种能想到的方法,仍无法将该发动机停车,后来由消防人员向发动机进口处喷入大量水,也未能使发动机停车,原来遄达 900 发动机有遇大雨时不会使发动机熄火的揩施,最后由消防人员向发动机进口喷泡沫灭火剂才将发动机停车(图 7),此时已是飞机着陆后的 3h,这种长时间内不能将发动机停车的现象,也属罕见。

  

  图 7 消防队员向 1 号发动机喷入大量泡沫灭火剂才使发动机停车

  在遭受此次重大故障后,澳航停飞该公司所有的其余 5 架 A380,直到三周后才恢复飞行。 受损的 A380 在新加坡进行了大修,经过 18 个月耗资 1.39 亿美元,于 2012 年 4 月修好。 由修理时间之长与耗资之大,可以看出该飞机承受了难以置信的严重损坏,也是民航史上少有的飞机严重受损但无人员伤亡的事件。

  2 受损飞机情况

  受损飞机型号为 A380-842,生产序列号为 0014,注册号为 VH-OQA,2008 年出厂,同年 9 月投入运营,己积累工作时数为 8 533.02h、循环数为 1 843,最大起飞总重 569 000kg,出事时的实际起飞总重为 464 040kg,最大着陆重量应为 391 000kg,出事时的实际着陆重量量为 431 712 kg,比规定值高出 40 712kg。

  3 故障发动机情况

  故障发动机为英国罗.罗公司生产的遄达 900 发动机,具体型号为遄达 972-84,序列号 ESN 为 91045,其起飞推力为 341.4kN。 此发动机于 2006 年 6 月出厂,最初装于受损飞机 VH-OQA 的 4 发位置上,于 2008 年 9 月 18 日投入航线运营。 2009 年 9 月,在发动机工作 3 418h 与 416 循环后,发现滑油中出现金属屑末,发动机从飞机上卸下送回工厂检修,返修的发动机于 2010 年 2 月 24 日重新装到 VH-OQA 飞机上,但位置改到 2 发处,直到出此次严重故障时,发动机总共工作了 6 314h、677 循环,也即翻修后发动机工作了 2896h、261 循环。

  4 遄达 900 发动机

  遄达 900 为罗.罗公司遄达系列中第 4 型发动机,由单级风扇、8 级中压压气机、6 级高压压气机、单级高压涡轮、单级中压涡轮与 6 级低压涡轮组成(图 8),发动机涵道比为 8.7-8.5,总压比为 37-39,起飞推力为 334-374kN。

  

  图 8 、遄达 900 发动机


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