11月13日,在俄羅斯新西伯利亞機場,一架安-124運輸機剛剛起飛之後不久就發生了嚴重的事故而不得不迫降,雖然最終有驚無險,迫降成功,也沒有造成人員傷亡,但是如此嚴重的事故也很難讓人相信這架飛機是否還會有重返藍天的那天。
而作為目前世界第二大的運輸機,這款飛機的命運也讓人不禁感嘆曾經的航空大國怎麼會到了這番田地。甚至於有媒體給這場事故冠上了“紅色泰坦隕落”的標題。
↑迫降成功的安-124↑
不過這些國運之類的宏大命題我們先不去過問,只説這次事故本身:到底是什麼引發了這次事故?
是傳説中的“渦輪”嗎?
由於這場事故吸足了人們的眼球,所以很快國內就有相關報道,説這是由於渦輪盤爆裂從而引發的“非包容性事故”,不少航空大V也發聲表明是渦輪盤爆裂,還做了相關知識的科普,但是“非包容性事故”不假,卻不是因為渦輪爆裂。
如下圖所示,先説一下航空發動機最基本的結構。一般我們常見的航空發動機主要是由風扇、低壓壓氣機、高壓壓氣機、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪等部分組成。
↑常見的航空發動機結構↑
風扇、高/低壓壓氣機、高/低壓渦輪這些結構,最常見的構型是葉片+輪盤,也就是在輪盤外安裝上若干葉片,其中,厚重敦實的輪盤負責承載巨大的離心力,而葉片則負責跟氣流發生相互作用,推動發動機運轉,或者壓縮空氣。
↑一體式的壓氣機葉盤結構↑
↑渦輪葉盤結構↑
但是,渦輪和壓氣機雖然在最基本的結構上有相似之處,但是由於氣動功能的不同,我們還是可以看出來葉片上存在有顯著的差異,最直接的:壓氣機葉片一般比較薄,渦輪葉片則比較厚重。所以只要把安-124飛出來的零件照片對比一下上面兩張圖片,就可以發現,跟渦輪葉盤結構還是有很大區別的。
↑安-124故障中飛出的零件↑
另外,對比一下發動機的損傷位置,我們也會發現,一般渦輪包容失效,都是發動機靠後的位置發生損傷,除非引發火災等次生事故,否則對發動機前部影響不大。所以對比一下發動機損傷的狀態和飛出零件的樣貌,就可以知道這次的事故中爆裂的並非是渦輪盤。
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↑渦輪盤包容失效事故↑
↑安-124包容失效事故↑
壓氣機盤也是會爆裂的
剛剛也提到了,壓氣機和渦輪盤的結構基本相似,而且都是要高速轉動的,所以在一定的條件下壓氣機盤當然也會爆裂。
當然了,之所以聽説發動機發生了非包容性事故,各位航空領域的朋友會立刻想到渦輪爆裂,主要是因為渦輪更重、工作温度更高,而且最重要的是,渦輪不是氣動負載端,所以一旦壓氣機或者轉子軸發生問題後,很容易導致渦輪盤超轉、引發渦輪盤爆裂。而從統計學的角度上説,渦輪盤爆裂確實發生的更加頻繁一些。
但是不怕一萬就怕萬一,在一定條件下,壓氣機盤也是會發生爆裂、造成非包容性事故,比如説達美航空公司的1288次航班事故,就是由於壓氣機盤盤心位置加工缺陷產生的裂紋,造成壓氣機盤爆裂飛出。
↑達美航空1288次航班事故↑
↑AN124發動機故障↑
只要對比達美航空1288次事故,還有這次的安-124迫降事故,就會發現,兩者無論是發動機的損傷狀態還是飛出的零部件形狀,都幾乎是一模一樣。
所以,真正對穿安-124的,並非是渦輪盤,而是壓氣機盤。所謂“渦輪盤爆裂導致非包容性事故”的説法,只是誤傳而已。
那麼,為什麼這麼厚重的金屬盤會被撕裂?壓氣機盤包容失效和渦輪盤包容失效有什麼差別?航空發動機設計中是怎麼防止這種故障出現的?這篇文章篇幅太短,我們今後有機會接着聊。