Was verursachte den Triebwerksausfall von Southwest Airlines Flug WN-3472?

Die derzeit bekannten Details sind, dass es durch das Versagen einer einzelnen Lüfterschaufel aufgrund eines Ermüdungsrisses verursacht wurde. Die Rissstelle war zwischen Schaufelwurzel und -spitze (die Schaufelwurzel blieb in der Scheibe).

Wie die Frage besagt, ereignete sich der Unfall in einer Boeing 737-700 von Southwest Airlines. Der Aviation Herald sagt hier , dass es war:

... den Flug WN-3472 von New Orleans, LA nach Orlando, FL (USA) mit 99 Passagieren und 5 Besatzungsmitgliedern durchführte, [und] als er durch FL310 aus New Orleans, etwa 80 Seemeilen westlich von Pensacola, FL (USA), stieg Der vordere Teil des linken Motors (CFM56) löste sich, Trümmer trafen und durchbohrten die linke Seite des Rumpfes, was zu einem Druckverlust in der Kabine führte. Die Besatzung leitete das Flugzeug für eine sichere Landung auf der Piste 17 nach Pensacola um, das Flugzeug verließ die Piste und rollte mit Rettungsdiensten, die dem Flugzeug folgten, zum Vorfeld. Es gab keine Verletzten, das Flugzeug wurde erheblich beschädigt.

Es heißt auch:

[Am] Ende des 12.09.2016 berichtete das US NTSB, dass sich ein Lüfterblatt während des Unfallfluges von der Lüfterscheibe gelöst hat , die Wurzel des Lüfterblattes in der Lüfternabe verblieb, der Rest des Lüfterblattes jedoch fehlte. Die Bruchfläche der Lüfterschaufel aus Titanlegierung, deren Wurzel mit einer Kupfer-Nickel-Indium-Legierung bedeckt war, zeigte Anzeichen eines Ermüdungsrisses , jedoch wurden bei der ersten metallurgischen Analyse keine Oberflächen- oder Materialanomalien gefunden. Der Motoreinlass trennte sich vom Motor und traf Rumpf, Flügel und Leitwerk, was zu einem 5 x 16 Zoll großen Loch über dem linken Flügel führte.

Ich gehe davon aus, dass dies der Umfang ist, der derzeit öffentlich verfügbar ist, da der Aviation Herald-Bericht aktualisiert worden wäre, wenn weitere Informationen verfügbar gewesen wären. Es ist also nicht öffentlich bekannt, ob es sich bei dem Ermüdungsriss um Ermüdung bei niedrigen oder hohen Zyklen handelte.

Niedrigzyklusermüdung ist Ermüdung, die durch große Änderungen der Spannungsamplitude verursacht wird, wie sie beispielsweise durch eine Änderung der Drehzahl von Leerlauf auf Höchstgeschwindigkeit verursacht werden. Da die Änderung der Spannungsamplitude groß ist, kann es im Vergleich zu HCF in relativ wenigen Zyklen ausfallen. (Aber immer noch vielleicht ~ 10.000). Da es durch Gasbewegungen angetrieben wird, kann die Anzahl der Zyklen gezählt werden. Typischerweise summiert sich ein einzelner Flug, sogar ~10 Stunden, in einem Zivilflugzeug auf weniger als 10 Zyklen.

Hochzyklusermüdung ist eine Ermüdung, die durch sehr kleine Änderungen der Spannungsamplitude verursacht wird, wie z. B. Turbulenzen, die auf eine Laufschaufel wirken, jedes Mal, wenn eine rotierende Laufschaufel hinter einer stationären Leitschaufel vorbeiläuft. Wenn also eine Stufe in einem Kompressor 30 Schaufeln hat, sieht jede Umdrehung 30 Belastungszyklen auf jeder Schaufel in der folgenden Stufe. Somit kann sich die Zahl der HCF-Zyklen sehr schnell anhäufen. Sie können nicht einfach verfolgt werden. Normalerweise erfordern HCF-Ausfälle eine Art Spannungskonzentration, um am Ausfallpunkt zu existieren, wie z. B. eine Materialanomalie, Wartungsschäden oder eine Kerbe durch FOD (z. B. Beschädigung durch Fremdkörper durch einen aufgenommenen Stein von einer Landebahn). HCF-Ausfälle können 100.000 Zyklen erfordern, um akkumuliert zu werden, aber wenn Sie 30 pro Umdrehung erhalten und die Welle im Reiseflug 7.000 U / min macht, sammeln sich diese sehr schnell an. Die Initiierung bis zum Scheitern kann nur ein paar Flüge dauern.

Da auf der Bruchfläche der Blatthälfte, die sie haben, keine Materialanomalien gefunden wurden (das äußere Teil wurde nicht geborgen), deutet dies darauf hin, dass die Ursache des Ermüdungsrisses wahrscheinlich kein Herstellungsproblem und daher ein flottenweites Problem ist.

Es handelt sich wahrscheinlich um ein HCF-Versagen, da die Rissstelle nicht in der Schaufelwurzel zu liegen scheint. Normalerweise befinden sich die schwächsten Punkte aufgrund von LCF in der Blattwurzel oder der Tannenbaumbasis, und es hört sich so an, als wäre es höher als das ausgefallen.

Was ist mit dem Cowling-Fehler?

Wenn das Lüfterblatt ausfällt, ist es ziemlich heftig. Hier ist ein Video eines Blade-Off-Tests , der für die Zertifizierung durchgeführt wurde. Zum Zeitpunkt des Ausfalls treten sehr hohe Vibrationen auf, und während des Windmühlenbetriebs des Triebwerks vor der Landung treten hohe Vibrationen auf. Das Versagen der Lüfterflügel sollte nicht zum Versagen der Motorhaube führen, da der ganze Sinn des Tests darin besteht, zu zeigen, dass das Versagen eingedämmt ist . Das heißt, es wird kein Teil mit hoher Energie freigesetzt, das das Flugzeug beschädigen könnte. Dass die Verkleidung abfällt, passt nicht wirklich zu dieser Philosophie. Aber ein solches energetisches Versagen hat eindeutig ein zufälliges Element.

Der jüngste Ausfall eines Lüfterblatts war meines Erachtens ein AirAsia X A330-300 vor der Westküste Australiens am 25. Juni 2017. Es verlor fast das gesamte Blatt, aber die Motorhaube blieb sehr unbeschädigt, wie auf dem Bild unter dem Link zu sehen ist.

Der Triebwerksausfall der A380 Air France , der im September 2017 auftrat, hatte ähnliche Schäden an dem fraglichen Flugzeug, aber der Vorfall mit Air France war kein Lüfterblattausfall. Die danach erlassene Lufttüchtigkeitsrichtlinie besagt, dass der Vorfall durch den Ausfall eines Fan -Hubs verursacht wurde . Es ist also kein relevanter Vergleich.

Einige Flugzeuge haben Strukturfehler der Bläserhaube erlitten, ohne dass dies durch ein Versagen der Bläserblätter verursacht wurde. Z.B. Diese Egypt Air A330-200 und diese China Eastern A330-200 haben beide einen Teil ihrer Motorhaube verloren. Aber diese Fehler sind ein Loch, das in die Seite der Motorhaube gesprengt wurde, und nicht der Verlust des gesamten Kanals vor dem Lüfter. Diese wurden durch einen strukturellen Defekt im Verbundkanal verursacht.