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风扇叶片甩脱全面停飞,B-1B 轰炸机在海湾战争中怯阵 2017-07-04 14:39:19

       1991年1月17日,海湾战争爆发时,在美国空军服役共有97架B1轰炸机。这些飞机却因F101发动机故障全部趴窝,影响了正常的飞行。

       1990年10月初,一架B-1B轰炸机刚飞到1800m高度时,1号发动机突然起火,飞机紧急着陆。检查发现发动机第1级风扇转子的一片叶片断裂,造成锁住所有叶片的卡环损坏,导致这—级全部叶片从轮盘上甩出,使发动机失火。

       为研究这一故障原因及处理意见,空军当局下令B-1B轰炸机在10月5日至17日期间停飞待处理。

       刚刚结束“禁闭”期恢复飞行后,又有一架飞机在着陆后立即复飞的训练中,地面人员发现飞机的3号发动机失火,立即命令飞机紧急着陆,经检查又是第1级风扇叶片锁叶片的卡环损坏,使8片叶片甩离轮盘,造成风扇部件严重损坏,并引起发动机失火。

       因此,美国战略空军司令部再次下令,驻扎在4个空军基地的97架B 1B再次停飞到1991年2月5日。此时海湾战争爆发,这一故障致使B-1B轰炸机未能参战。

       经过对故障的认真分析和试验研究,发现原设计的锁住叶片的卡环强度不够,是这两次事件的肇事原因。据统计,自1986年6月29日第1架B-1B加入美国空军服役到1990年底,发动机累计工作时间超过10万小时,曾出现6次叶片甩离事件。

       由于发动机风扇叶片工作一段时间后,叶片被吸入的细小沙石冲刷磨蚀,叶型略有变化因而改变了叶片的自然振动频率,在97%的风扇最大转速下叶片出现共振,振动应力很大。

       如果叶片存在一些缺陷,例如被外来沙石打出的小凹坑、锈蚀及加工中不注意留下来的某些划伤等,就会使叶片折断,转子上只要有1片叶片断裂,转子的平衡就被破坏,风扇转子就会产生高频振动,导致卡环断裂,造成更多的叶片从轮盘上甩出,结果引起发动机着火。

       首先改进卡环的设计。将原来由不锈钢材料制造的厚度为1.6 mm的卡环,改用镍基合金制造,厚度加大到3.68mm。卡环厚度加大后,强度提高约2.5倍。 更换材料使它的疲劳强度与耐腐性能均得到提高。新的卡环于1991年2月开始在飞机上换装,每天换装20台发动机(即5架飞机),到8月底B-1B全部换装完毕。

       为解决叶片断裂问题,发动机生产厂家 GE公司还对风扇转子做了改进设计。 在风扇叶片根部加装减振块,以降低风扇叶片的振动应力(可降低1/3),计划在两年内可以达到使用状态。在未采用减振块之前,飞机每次飞行后,地勤人员需要爬进进气道,目视检查每个风扇叶片是否被外物打伤,另外还要定期用涡流裂纹检测仪检查所有叶片。

       20世纪90年代后期,GE公司还采用激光冲击强化LSP 对风扇叶片进行强化处理,以提高叶片的疲劳强度。

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