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飞行过程中甩出风扇盘,残余应力竟如此可怕!

发布时间:2021/04/01

说起飞机失事,历史上可真不少。作为飞机制造巨头,罗·罗公司也很难逃过飞行事故。今天要提到的两起事故,还要追溯到几十年前。

 

1972年底和1973年初,两架L-1011飞机先后发生RB211发动机风扇盘甩离机体的严重故障,一时引起业界哗然。

 

事故追溯

L-1011“三星”大型宽体客机于1972年4月正式投入使用,其装载了3台RB211-22B三转子涡轮风扇发动机,是世界上首批3中宽体客机中最晚投入使用的。

 

罗·罗公司于1972年11月底公布了 RB211-22B飞行半年后的使用性能。在使用中的12架 L-1011客机上,发动机工作总时数为27000h,完成了8500次飞行循环,提前更换率为0.67次/1000EFH。

 

由于发动机提前换发率大大低于罗·罗公司原来保证使用一年后的1.1次/1000EFH,该公司对 RB211-22B的工作可靠性极为乐观。美国联邦民用航空局(FAA)基于上述事实,同意对 RB211-22B改为“视情”维护。

但在正式投入使用后不久,在美国的两条航线上相隔不到两周的时间,连续发生了两起发动机风扇盘甩离机体的严重事故,这两起事故分别是:

 

1972 年12 月28 日,一架东方航空公司的 L-1011 从纽约起飞后,第3 号发动机(已工作250循环)的风扇盘损坏并甩离机体,坠入大西洋中;

 

1973年1月10日,一架环球航空公司的 L 1011又发生了类似的事故,即第1号发动机(已工作200循环)的风扇盘损坏并打坏了机体的某些构件,坠入荒野。

 

幸运的是,在两起故障中,飞机均安全迫降着陆,未造成人身伤亡事故。

 

事故原因检测

在第一起事故发生后,罗·罗公司侥幸的认为可能是某一批(共6件)风扇盘的问题导致的事故,但紧接着属于第二批的风扇盘也发生了事故,使罗·罗公司的侥幸心理彻底破灭,这两起事故也对罗·罗公司造成了严重的打击。

为了获得原始故障零件作为事故分析的根据,罗·罗公司租用了带有金属探测仪的直升机在第2起出事的航线上进行了细致的搜索,但由于气候不佳,没有找到残骸。此外,检查了发生事故的发动机残余部分,并未发现风扇叶片折断或因吸入飞鸟导致零件损坏的痕迹。因此,有关方面认为,事故的原因是风扇轮盘的问题。

 

根据对更换下来的轮盘进行旋转试验的结果以及对有裂纹的轮盘的分析研究,认为轮盘损坏是由于下列两个原因造成的:其一是原材料的质量问题。根据统计,每根可制作两个轮盘的钛合金坯料,上半部与下半部的质量不一样:用上半部坯料(称为 A组)制作的轮盘质量较差,而下半部(称为B组)的质量较好;其二是加工中的残余应力在热处理后未能全部消除,从而降低了轮盘使用中的强度。

 

残余应力为罪魁祸首之一

 

看到这里,不得不提一下上述两个原因中其二:残余应力。

 

飞机发动机风扇叶片从毛坯到成品需要经过多种加工工艺,在制造的过程中将受到来自各种工艺因素的作用于影响。当某一项工艺结束后,构件所受到的影响因素不能随着工艺结束而消失,仍会有部分作用残留在构件内,这种残留的作用于影响力就叫做残余应力。

 

残余应力在构件里的存在就像是一座沉睡在海底的火山,表面看上去风平浪静,可一旦爆发就会造成严重后果。目前常见的影响有由于残余应力导致的构件变形、开裂、应力腐蚀等,造成的直接经济损失也是数以亿计。

 

那么该如何应对残余应力?目前的方法其实有很多,首先就是残余应力检测。在构件经过加工后,可以通过盲孔法(对构件有损伤)、磁测法及X射线衍射法对构件进行残余应力测量,从而得知构件各位置残余应力分布是否均匀并。紧接着,对残余应力过高的的部位进行时效处理,从而降低或均化构件内部的残余应力。

 

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