Что послужило причиной отказа двигателя рейса WN-3472 Southwest Airlines?

В настоящее время известны подробности о том, что это было вызвано выходом из строя одной лопасти вентилятора из-за усталостной трещины. Трещина располагалась между корнем и вершиной лопатки (корень лопатки остался в диске).

Как говорится в вопросе, авария произошла с Боингом 737-700 Southwest Airlines. В «Авиационном вестнике» говорится , что это было:

... выполнял рейс WN-3472 из Нового Орлеана, штат Луизиана, в Орландо, штат Флорида (США) с 99 пассажирами и 5 членами экипажа, [и] поднимался по FL310 из Нового Орлеана, примерно в 80 морских милях к западу от Пенсаколы, штат Флорида (США), когда передняя часть левого двигателя (CFM56) отделилась, обломки ударились и пробили левую сторону фюзеляжа, что привело к падению давления в кабине. Экипаж направил самолет в Пенсаколу для безопасной посадки на взлетно-посадочную полосу 17, самолет освободил взлетно-посадочную полосу и вырулил на перрон, а аварийно-спасательные службы следовали за самолетом. Пострадавших нет, самолет получил существенные повреждения.

Там также говорится:

[В] конце 12 сентября 2016 года NTSB США сообщил, что одна лопасть вентилятора отделилась от диска вентилятора во время аварийного полета , корень лопасти вентилятора остался во втулке вентилятора, однако остальная часть лопасти вентилятора отсутствовала. Поверхность излома лопасти вентилятора из титанового сплава, корень которой покрыт сплавом меди, никеля и индия, показала признаки усталостной трещины , однако во время первоначального металлургического анализа не было обнаружено никаких аномалий поверхности или материала. Воздухозаборник отделился от двигателя и задел фюзеляж, крыло и оперение, в результате чего над левым крылом образовалась дыра размером 5x16 дюймов.

Я ожидаю, что на данный момент это общедоступная информация, потому что отчет Aviation Herald был бы обновлен, если бы была доступна дополнительная информация. Таким образом, публично неизвестно, была ли усталостная трещина усталостной усталостью с малым циклом или усталостью с большим циклом.

Малоцикловая усталость — это усталость, вызванная большими изменениями амплитуды напряжения, например, вызванными изменением оборотов от холостого хода до максимальной скорости. Поскольку изменение амплитуды напряжения велико, он может выйти из строя за относительно небольшое количество циклов по сравнению с HCF. (Но все же, может быть, ~ 10 000). Поскольку он приводится в движение дроссельной заслонкой, количество циклов можно подсчитать. Обычно за один полет, даже ~10 часов, на гражданском самолете накапливается менее 10 циклов.

Многоцикловая усталость — это усталость, вызванная очень небольшими изменениями амплитуды напряжения, такими как турбулентность, действующая на лопасть, каждый раз, когда вращающаяся лопасть проходит за неподвижной лопастью. Следовательно, если ступень компрессора имеет 30 лопастей, каждый оборот приводит к 30 циклам напряжения на каждой лопасти следующей ступени. Таким образом, количество циклов HCF может накапливаться очень быстро. Их нелегко отследить. Обычно для отказов HCF требуется некоторая концентрация напряжения в точке отказа, например, аномалия материала, повреждение при техническом обслуживании или повреждение от FOD (например, повреждение посторонним предметом из-за проглоченного камня с взлетно-посадочной полосы). Отказы HCF могут потребовать накопления 100 000 циклов, но если вы получаете 30 за каждый оборот, а вал делает 7000 об / мин в крейсерском режиме, они накапливаются очень быстро. Приобщение к отказу может быть всего за несколько полетов.

Поскольку на поверхности излома половины лопасти, которая у них есть, не было обнаружено аномалий материала (внешняя часть не была восстановлена), это указывает на то, что причина усталостной трещины вряд ли связана с производственной проблемой и, следовательно, проблемой всего парка.

Вероятно, это отказ HCF, так как место трещины, похоже, не в корне лопатки. Обычно самые слабые места из-за LCF находятся в корне лезвия или в основании ели, и похоже, что он вышел из строя выше этого.

А как насчет отказа капота?

Когда лопасти вентилятора выходят из строя, это довольно сильно. Вот видео испытания отвала, проведенного для сертификации. Существует очень высокая вибрация в момент отказа и высокая вибрация при работе двигателя перед посадкой. Отказы лопастей вентилятора не должны приводить к отказу кожуха, потому что весь смысл испытания состоит в том, чтобы продемонстрировать локализацию отказа . Это означает, что ни одна часть не высвобождается с высокой энергией, которая может повредить самолет. Падение капота не совсем соответствует этой философии. Но, очевидно, в таком энергичном провале есть элемент случайности.

Самым недавним отказом лопасти вентилятора, на мой взгляд, был самолет AirAsia X A330-300 у западного побережья Австралии 25 июня 2017 года. Он потерял почти всю лопасть, но капот остался очень неповрежденным, как показано на картинке по ссылке.

Отказ двигателя A380 Air France , произошедший в сентябре 2017 года, привел к аналогичным повреждениям рассматриваемого самолета, но инцидент с Air France не был связан с отказом лопастей вентилятора. В Директиве о летной годности , изданной после этого, говорится, что инцидент был вызван отказом ступицы вентилятора . Так что это не корректное сравнение.

У некоторых самолетов возникли конструктивные неисправности кожуха вентилятора, не вызванные поломкой лопастей вентилятора. Например. Этот Egypt Air A330-200 и этот China Eastern A330-200 потеряли часть капота. Но эти неисправности связаны с пробитой дырой в боковой части капота, а не с потерей всего воздуховода перед вентилятором. Они были вызваны структурным дефектом композитного воздуховода.