航发巨头罗罗面临挑战：遄达1000发动机故障事件分析

近期，FAA和EASA下调了配装遄达1000发动机的波音787飞机的双发延程飞行时间，并要求大规模检修该型发动机，全球范围内的遄达1000发动机出现大面积停飞和被迫返厂检查维修的情况，使得此前本就遭受该型发动机故障频发困扰的制造商罗罗公司压力倍增。

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018年4月，美国联邦航空局（FAA）和欧洲航空安全局（EASA）都发布了紧急适航指令，下调了配装遄达1000发动机的波音787飞机双发延程飞行 （ETOPS）时间，并要求大规模检查和返修该型发动机，这一事件使得遄达1000发动机重新成为全球民航业的热点。

图片来源：News in Flight

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遄达1000发动机的发展历程

遄达1000发动机是英国罗罗公司为波音787客机研制的大涵道比涡扇发动机，是其遄达家族的新系列型号，也是目前该公司的拳头产品。

遄达1000发动机是在遄达系列发动机基础上的衍生型，继承了三转子的设计方案，并结合一些公司最新发展且经过验证的先进技术。

该发动机的基本构型是：高压部件采用6级高压压气机+燃烧室+单级高压涡轮；中压部件采用8级中压压气机+单级中压涡轮；低压部件采用单级风扇+6级低压涡轮组成。涵道比为10.4~11，起飞推力为283.6~340kN。

遄达1000发动机继承了遄达900发动机的诸多技术并加以改进，如高压压气机、燃烧室和涡轮等均由遄达900发动机缩比设计，继续采用公司的第三代新型弯曲前缘后掠式钛合金风扇叶片，风扇直径2.84米，风扇叶片数由遄达900的24片减少到20片，转速降低10%，发动机噪声更低。为了满足波音787更高的电力需求，该型发动机引入了多电发动机的设计理念，如首次采用了中压转子驱动附件传动机匣的新型设计，同时具备起动、发电两种功能，这些设计使得发动机不再只是简单通过引气驱动飞机附件系统，而是可以输出更多的电力，这些都支撑了波音787作为世界上第一款民用多电飞机的需求。

从发展历程来看，遄达1000发动机自2004年开始设计，同年被波音选定为波音787客机的两型可选动力之一（另一型为GEnx发动机），2006年2月开始首台发动机台架试车。2007年8月，遄达1000发动机取得了EASA和FAA的适航许可证。2009年12月，配装遄达1000发动机的波音787客机成功首飞。2011年10月，日本全日空航空公司配装遄达1000的波音787完成了首次商业运营。

经过数年的发展，遄达1000发动机共发展出四个系列，分别是A、B、C系列，以及最新研制的遄达1000 TEN。A系列是最初用于取证的型号，取证后不再生产，B系列是标准生产型，C系列是在B系列上基础上改进了风扇和高压压气机设计，2012年配装波音787-9首飞，是目前遄达1000发动机中交付数量最多的系列。

Trent 1000 TEN

图片来源：American Machinist

2012年范堡罗航展期间，针对波音将发展的波音787-10型号，罗罗公司宣布研发遄达1000 TEN发动机，该发动机与早期型号相比，70%~75%的零件都经过全新设计，并吸收了罗罗在遄达XWB发动机和Advance 3技术验证机上的许多新技术，推力和效率均有所提高。与B系列相比，遄达1000 TEN的耗油率降低3%，推力提高1%~2%，噪声可降低50%。2014年，该型发动机首次试车，2017年取得了EASA的适航认证，并配装在波音787-10客机上完成首飞；同年11月，罗罗公司宣布遄达1000 TEN发动机正式投入商业运营。

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遄达1000系列故障频发

服役8年以来，遄达1000发动机机队数量不断扩大。截至2018年4月，波音公司共交付波音787系列678架，其中261架选用了遄达1000发动机；发动机运营时间累计已经超过250万飞行小时，飞行里程超过12亿千米。但自2016年起，遄达1000发动机开始故障频发，问题主要集中在中压涡轮和压气机叶片上，其中部分故障达到了严重级别，这给罗罗公司的发动机市场前景蒙上了一层阴影。

2016年8月，日本全日空航空公司检查发现，部分遄达1000-C发动机涡轮叶片在达到预期寿命前就出现了腐蚀和裂纹，直接导致公司多架波音787飞机停飞，此后，维珍航空波音787的发动机也出现同样问题。检查发现，这是由于中压涡轮叶片涂层过早脱落，导致叶片非正常腐蚀而最终出现裂纹。为此，罗罗公司制定了涡轮叶片更换计划。但同年11月，遄达1000发动机又发生压气机叶片损坏的故障。

自日本全日空航空的机队故障起，罗罗公司就已经开始处理遄达1000-C发动机的相关问题，包括在解决长时间运行下，涡轮叶片腐蚀、中压压气机密封性能衰退、第1级和第2级转子叶片损伤等问题。

2017年以来，遄达1000发动机的上述故障问题仍未得到有效解决，连续不断地发生多家航空公司受该型发动机影响而停飞波音787的事件。2017年12月，新西兰航空公司一架波音787客机在执飞东京航线途中，又发生涡轮叶片非包容性失效的重大事故，导致发动机空中停车。

2018年3月，遄达1000发动机的压气机叶片上又发现新的裂纹信息。鉴于事件的严重程度，2018年4月，EASA和FAA都发布了安全警报和适航指令，要求检查所有200~1000次飞行循环的遄达1000-C发动机。截至目前来看，发生故障的均是遄达1000-C系列发动机，遄达1000-B和遄达1000 TEN未受到影响。同时指令还要求拥有并运行该型号客机的航空公司应减少飞行时间、加大检查力度和频次、出台安全应对措施等，这使得遄达1000发动机的故障事件再次升级。

图片来源：The Times

FAA指出，罗罗公司已经确定，在一定温度和高度条件下，发动机持续大推力运行时，中压压气机的第2级叶片受到气流影响会产生共振，由此产生的叶片振动可能会导致叶片产生累积疲劳损伤，进而发生故障并导致发动机停车。

鉴于即使一台发动机空中停车，另一台仍在工作的发动机可能会在最大持续推力下运行很长时间，因此中压压气机的第2级叶片仍有很大几率发生共振，FAA推断这将极大增加发动机发生故障的可能。因此，FAA将配装遄达1000发动机的波音787飞机双发延程飞行（ETOPS）时间由330分钟下调至140分钟，并要求装配遄达1000的飞机每循环飞行（起飞和着陆）300次就进行检查（此前为2000次）。

图片来源：MRO Network

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事件造成的影响和应对措施

2018年4月新适航指令发布后，全球范围内的遄达1000发动机出现大面积停飞和被迫返厂检查维修的情况，受影响的机队涉及近200架波音787飞机的约380台发动机。据不完全统计，全日空航空公司64架波音787飞机中的31架将受到影响，新西兰航空公司11架波音787-9飞机机队中，有9台发动机受到新ETOPS限制，致使其必须用波音777飞机代替执飞部分航线。此外，新加坡Scoot公司、英国航空公司、维珍航空公司等航空公司都受到不同程度的影响，除了执行对发动机的严格检查外，只能租用其他机型执飞相关航线。据最新报道，在所有被检查的遄达1000发动机中，有30%的已经发现问题并返厂检修，数量约为50台。

这一事件使得罗罗公司压力倍增。由于出现大批量的返厂检修，罗罗公司需要耗费大量的人力物力，此外还需要针对这一问题进行改进性设计，罗罗公司很可能会因此延迟交付遄达1000发动机。这将会影响波音公司的飞机交付，波音公司已经向罗罗公司派驻高管，协助解决这一问题。

罗罗公司计划通过两项措施来解决此项发动机故障：首先是更改叶片设计，研发新的叶片从根本上解决共振问题；其次是更改控制系统，使用可以预防共振条件发生的数字化控制软件。研发新叶片需要的周期较长，预计将于2019年初才能完成，因此软件系统升级成为近期优先考虑的途径。此前罗罗公司称，已经制定了改进计划，并将于2018年6月开始测试，但截至目前，尚未有消息透露已经开始试验，预计这一计划也将推迟。

相对于一直表现较为稳定的GEnx发动机，遄达1000-C发动机的故障频发，而且问题久拖未决，这可能会严重影响航空公司和波音公司对罗罗公司的信心，使其丢失不少波音787客机发动机的市场份额。但是也应看到，已经服役的航空发动机发生故障也是常有之事，只要罗罗公司改进到位，相信遄达1000发动机仍将是波音787客机发动机市场的有力竞争者。

李东海/ 国际航空