对穿安-124的到底是什么?

11月13日,在俄罗斯新西伯利亚机场,一架安-124运输机刚刚起飞之后不久就发生了严重的事故而不得不迫降,虽然最终有惊无险,迫降成功,也没有造成人员伤亡,但是如此严重的事故也很难让人相信这架飞机是否还会有重返蓝天的那天。
而作为目前世界第二大的运输机,这款飞机的命运也让人不禁感叹曾经的航空大国怎么会到了这番田地。甚至于有媒体给这场事故冠上了“红色泰坦陨落”的标题。
↑迫降成功的安-124↑
不过这些国运之类的宏大命题我们先不去过问,只说这次事故本身:到底是什么引发了这次事故?
是传说中的“涡轮”吗?
由于这场事故吸足了人们的眼球,所以很快国内就有相关报道,说这是由于涡轮盘爆裂从而引发的“非包容性事故”,不少航空大V也发声表明是涡轮盘爆裂,还做了相关知识的科普,但是“非包容性事故”不假,却不是因为涡轮爆裂。
如下图所示,先说一下航空发动机最基本的结构。一般我们常见的航空发动机主要是由风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮等部分组成。
↑常见的航空发动机结构↑
风扇、高/低压压气机、高/低压涡轮这些结构,最常见的构型是叶片+轮盘,也就是在轮盘外安装上若干叶片,其中,厚重敦实的轮盘负责承载巨大的离心力,而叶片则负责跟气流发生相互作用,推动发动机运转,或者压缩空气。
↑一体式的压气机叶盘结构↑
↑涡轮叶盘结构↑
但是,涡轮和压气机虽然在最基本的结构上有相似之处,但是由于气动功能的不同,我们还是可以看出来叶片上存在有显著的差异,最直接的:压气机叶片一般比较薄,涡轮叶片则比较厚重。所以只要把安-124飞出来的零件照片对比一下上面两张图片,就可以发现,跟涡轮叶盘结构还是有很大区别的。
↑安-124故障中飞出的零件↑
另外,对比一下发动机的损伤位置,我们也会发现,一般涡轮包容失效,都是发动机靠后的位置发生损伤,除非引发火灾等次生事故,否则对发动机前部影响不大。所以对比一下发动机损伤的状态和飞出零件的样貌,就可以知道这次的事故中爆裂的并非是涡轮盘。
↑涡轮盘包容失效事故↑
↑安-124包容失效事故↑
压气机盘也是会爆裂的
刚刚也提到了,压气机和涡轮盘的结构基本相似,而且都是要高速转动的,所以在一定的条件下压气机盘当然也会爆裂。
当然了,之所以听说发动机发生了非包容性事故,各位航空领域的朋友会立刻想到涡轮爆裂,主要是因为涡轮更重、工作温度更高,而且最重要的是,涡轮不是气动负载端,所以一旦压气机或者转子轴发生问题后,很容易导致涡轮盘超转、引发涡轮盘爆裂。而从统计学的角度上说,涡轮盘爆裂确实发生的更加频繁一些。
但是不怕一万就怕万一,在一定条件下,压气机盘也是会发生爆裂、造成非包容性事故,比如说达美航空公司的1288次航班事故,就是由于压气机盘盘心位置加工缺陷产生的裂纹,造成压气机盘爆裂飞出。
↑达美航空1288次航班事故↑
↑AN124发动机故障↑
只要对比达美航空1288次事故,还有这次的安-124迫降事故,就会发现,两者无论是发动机的损伤状态还是飞出的零部件形状,都几乎是一模一样。
所以,真正对穿安-124的,并非是涡轮盘,而是压气机盘。所谓“涡轮盘爆裂导致非包容性事故”的说法,只是误传而已。
那么,为什么这么厚重的金属盘会被撕裂?压气机盘包容失效和涡轮盘包容失效有什么差别?航空发动机设计中是怎么防止这种故障出现的?这篇文章篇幅太短,我们今后有机会接着聊。
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