PW1000G系列发动机涡轮盘问题影响深远

■ 赵平/江苏京东货运航空有限公司

近日普惠PW1000G 系列发动机涡轮盘制造问题引发了全球各国民航监管机构的关注，由于受影响发动机数量众多，普惠公司面临着送修周期长和备发保障能力紧缺的压力，再加上飞机制造商提出的产能提速要求，普惠公司既要保证新机生产线的产能，又要保证受影响发动机的检修恢复和备发保障，加速拓展GTF MRO 网络无疑成为了其解决问题的核心焦点。

1 事件概况

近一段时间以来，普惠GTF 发动机因制造缺陷问题引发全球航空业的热议。

本次事件起源于2020 年3 月越南航空公司的空客A320ceo 发动机故障的调查，在该次事故调查中发现国际航空发动机公司制造的V2500 发动机的第一级高压涡轮盘在制造中存在缺陷，具体是在制造涡轮盘时受到了金属粉末的污染。普惠公司的初步分析显示有一小批V2500 部件在制造过程出现了这种情况。随后，普惠公司扩大了缺陷原因的分析范围，研究了同期生产的其他发动机零部件，并将范围锁定在2015 年底至2021 年初这段时间生产的零部件，发现更多的零部件存在制造过程受到污染的情况，包括当前GTF 发动机上的一些部件。这一发现促使美国联邦航空局下发适航指令涵盖全球近2100 个PW1100G 发动机涡轮盘。

普惠公司对2022 年12 月PW1100G发动机停车的调查促使其进一步扩大了检查范围并重新进行了风险分析。在今年7 月的财报电话会议上，雷神技术公司（普惠公司的母公司）透露了普惠公司的调查结果，表示到2023 年9 月底大约有200台发动机需要尽快完成检查，到2024 年9 月可能还有1000 台发动机需要检查。普惠公司的检查计划涵盖3000 台发动机，其中约700 台需要在常规大修之前进行返厂检查。

GTF（齿轮传动涡轮风扇）发动机，是2016 年普惠公司推出的革命性发动机，GTF 发动机包括PW1100G-JM、PW1500G、PW1900G 等型号，分别为空客A320neo、空客A220 以及巴航工业E190、E195 飞机提供动力。据普惠公司介绍，GTF 发动机是目前唯一商业运营的齿轮涡轮风扇发动机，由其提供动力的飞机较上一代机型燃油效率提升20%。截至今年6 月，装备GTF 发动机的A320neo 飞机已执飞超过600 万个航班、收获90 多家客户的超过1 万份发动机订单、1600 多架飞机随60 多家运营商在运营。

2 事件的根本原因

普惠公司的通告表明，涡轮盘在制造中受到了金属粉末的污染，导致涡轮盘容易破裂。这些受影响涡轮盘的筛选是基于“飞行时间”记录审查出来的，但通告没有详细说明使用的寿命阈值是多少。

雷神技术公司表示，普惠公司在生产过程中使用的传统检测方法是无法检测出这一污染物的，普惠公司甚至不知道在制造过程中是如何受到污染的，这种污染物之前并没有见过。这一质量问题与制造发动机高压涡轮盘和高压压气机盘等部件的粉末金属有关，因此这种污染会导致轮盘发生微小裂纹。随后，普惠公司改进了受影响零部件的生产工艺，并采用了新的超声波检查方法。雷神技术公司还表示，为了纠正这一情况，确保粉末的纯度，已经对工艺进行了9次更改，以确保将这一问题彻底解决。

虽然普惠公司要求执行的超声波检测并不复杂，但是对于在翼发动机来说，运营商必须把发动机拆下来执行检查，否则无法完成，而拆装发动机的过程非常耗时，因此这给全球运营商的运营带来了很大不便。

雷神技术公司表示，对故障事件的调查使雷神技术公司明确在部件的设计和制造过程场中加大对于出现裂纹可能性的考量，充分分析调查结果，发现了之前没有预想的情况。 例如，发现裂纹比普惠公司预期的要大，因此普惠公司在工程分析时提高了裂缝增长速度的假设分析。

3 适航当局的要求

8 月4 日，普惠公司向运营商发布了一份“特别指示”通告，建议在9 月15 日之前将受影响的发动机从商业运行中停止下来，并指出约有80 个受影响的涡轮盘没有安装在发动机上。随后8 月22 日，美国联邦航空局（FAA）根据普惠公司服务通告发布适航指令(AD)，按序列号列出了201 台受影响的GTF 系列发动机，并指出这些发动机均安装了至少一个受影响的涡轮盘，要求GTF 发动机的运营商在9 月27 日之前换下受影响发动机并执行第一级高压涡轮盘和第二级高压涡轮盘的检查工作。适航指令中涉及的201 台发动机为2012—2021 年间生产的3000 台发动机中的一部分，在8月4 日发布服务通告时有146 台是在翼状态，其余55 台为备件或正在进行大修或因其他原因未安装。

美国联邦航空局在8 月22 日发布最新的适航指令时要求立即采用本适航指令，且在采用前不提供公众评论的机会。通常情况下，美国联邦航空局会发布拟议规则制定通知 (NPRM)，邀请利益相关方对拟议的变更发表评论，便于美国联邦航空局和制造商收集意见和执行措施参考。美国联邦航空局表示存在公共飞行安全风险的情况下，可以在采用该规则之前放弃通知和评论，并指出2022 年12 月事件发生后发现的两个高压涡轮盘也存在制造缺陷。这些缺陷直接影响飞行安全。

据估算，检查一个高压涡轮盘将需要大约100 个工时，每小时约85 美元人工费用。与此同时，更换这两个涡轮盘中的任何一个都需要运营商为每台发动支付171085 美元的工时费，并要求运营商必须在指令生效日期（2023 年8月27 日）后30 天内对受影响的部件执行超声波检查。适航指令中详细说明了空客A320neo 飞机上使用的PW1100G发动机所需检查的内容。鉴于此部件导致飞行安全问题的紧迫性，要求对于受影响的发动机在2023 年9 月15 日前拆下送修，因为受影响的部件在没有本AD要求的检查情况下使用的时间越长，发生轮盘失效的可能性就越高。如果不及时采取措施，可能会导致非包容事件、高能碎片飞出、发动机损坏、飞机损坏。

美国联邦航空局的适航指令表明，此前未披露的12 月事故是由高压压气机第7 级叶片转子故障引起的。虽然涉事部件与第一级高压涡轮盘和第二级高压涡轮盘不同，但分析故障风险的基本方法是相同的。美国联邦航空局表示，普惠公司审查了零件记录并重新评估了他们的工程分析方法，确定了第一级高压涡轮盘和第二级高压涡轮盘发生故障的时间比最初设计时设定的时间要早得多。该适航指令没有指明与12 月24 日事件有关的运营商，但是墨西哥航空当局正在调查当天一架安装普惠发动机的空客A320neo 飞机发生的故障，调查仍在进行中，目前还没有公布调查细节。美国联邦航空局和普惠公司都没有披露高压压气机第7 级叶片故障的影响范围和潜在后果。美国联邦航空局的指令也没有提供有关该事件或后续工作的其他信息。

普惠公司8 月的公告和FAA 的适航指令都没有说明空客A220 和巴西航空工业公司E2 飞机是否受影响，但考虑到这些A220 和E2 飞机装配的PW1000G 系列改进型发动机与PW1100G 的共通性较少，美国雷神技术公司在7 月表示，即使这些机队可能会受到影响，但依据现有的检查、利用率和维护间隔，这两种型号飞机受影响的可能性较小。

在美国联邦航空局采取行动后，欧洲航空安全局(EASA)于8 月23 日也采纳了美国联邦航空局的指令，随后其他国家监管机构也相继跟进。

4 对于运营商造成的影响

据《航空周刊》的一份分析报告称，按照受影响发动机制造并交付给空客的时间推算，在相吻合的时间段内，大约有超过900 架由普惠公司提供动力的空客A320neo 系列飞机投入了运营。到目前为止，印度IndiGo 航空运营着135 架，是迄今为止受影响最大的航空公司，其次是中国国际航空公司、捷蓝航空公司、沃拉瑞斯航空公司、精神航空公司、四川航空公司和汉莎航空公司6 家航空公司。需要特别说明的是，德国汉莎航空是首家引入该发动机系列的航空公司，他们表示正在评估情况。目前美国的精神航空、捷蓝航空和夏威夷航空尚未发表明确的评论和诉求。匈牙利航空公司预估，受该事件的影响，他们在2024年下半年的运力可能会减少10%。

对于中国国内运营商而言，按装备受影响发动机的装机数量由高到低排序，分别是四川航空（54 架）、中国国际航空（49 架）、深圳航空（29 架）、吉祥航空（28 架）、南方航空（24 架）、青岛航空（22 架）、天津航空（13 架）、华夏航空（12 架）、西部航空（6 架）。其中，青岛航空受影响的飞机占其总机队规模的61%，青岛航空将成为上述9家运营商中受影响最大的运营商。

全球前20 位可能受影响的运营商（按照生产时间为2015 年底至2021 年初的装备于A320neo 机队的PW1100 发动机规模排序）

9 月10 日，国航成都飞往新加坡航班在降落前左侧发动机起火，涉事飞机采用的正是普惠PW1100G 发动机。据国航官方通报，关于CA403 航班事件，初步判断系发动机机械故障所引发，目前正在进一步调查。在这样的大背景下，这次事件的调查也引起了全球范围的关注。

2023 年以来，全球多家航空公司订购普惠公司GTF 发动机为动力的A320neo 系列飞机。例如，6 月，美联航选择GTF 发动机为动力的70 架空客A321neo 和50 架 空 客A321XLR 订单，首架飞机预计今年交付。南美航空选择订购GTF 发动机为动力的146 架A320neo 飞机，墨西哥航空公司选择订购GTF 发动机为动力的64 架A321neo 飞机。

根据目前普惠公司的发动机产能分析，最近几年的产能可能会向GTF 发动机倾斜，主要是为了尽快缓解全球范围内PW1100G 发动机的大修压力。疫情后全球供应链重建还没完善，加上当下全球存在的航空业人力短缺，依照现在PW1100G 发动机的产能很难实现短期内的显著提升，因此很大可能会出现最近选择签署GTF 发动机的订单因为预期无法准时交付而发生变更。

5 事件影响范围深远

到目前为止，唯一受影响的在役机型是安装了PW1100G 发动机的空客A320neo 飞机。普惠公司和美国联邦航空局还列出了3 台受影响的PW1400 的发动机，装备于俄罗斯飞机制造商伊尔库特公司制造的MC-21 飞机，但这些飞机现在并没有执行飞行航班。尽管普惠公司尚未公布受影响客户的名单，但据《航空周刊》的分析报告显示，超过900 架由普惠公司提供动力的A320neo飞机的生产时间与可疑发动机的交付时间段吻合。

据普惠公司预计，在2024年上半年，将会出现650 架空客A320neo 因为没有适航的发动机而停场，到2026 年，因为发动机问题导致的停场飞机平均数量将达到350 架。普惠公司的母公司雷神技术公司在9 月11 日做出了具体的“机队管理计划”。根据计划，在未来两年内，普惠公司将需要完成600 ～700 台发动机的返厂维修，此外还要对500 台左右的发动机完成常规大修。

雷神技术公司表示，绝大多数的非计划换发将在2024 年初完成。其中包括必须在今年9 月底前拆下送修的137台发动机，这些受影响的发动机送厂拆解后主要检查第一级高压涡轮盘和第二级高压涡轮盘是否存在裂纹。普惠预计需要耗费250 ～300 天的时间完成每台发动机的检测和修理工作。鉴于发动机问题将会给个别的运营商造成巨大的影响，普惠公司正在与运营商一起制定支持计划。

国内受影响的运营商情况

普惠公司制定了机队管理计划，机队管理计划减少了出现早期换发的数量，压缩了换发时间窗口，并得到了监管机构的授权。机队管理计划以确保机队的持续安全运行为目标，同时降低此次事件对于运营商正常运行的影响。基于普惠公司的一份服务通告，美国联邦航空局适航指令标记了189 个发动机，要求在每7 ～10 年进行一次例行的寿命检查。该通告列出了近2100 个受影响的PW1100G 发动机轮盘件的序列号，机队管理计划要求针对相关高压涡轮和高压压气机部件，根据实际使用情况和发动机推力值，将检查间隔设定在2800 ～3800 循环，将部件寿命设定在5000 ～7000 循环。

根据《航空周刊》跟踪飞机利用率数据，空客A320neo 飞机的利用率一般是每月飞行200 ～250 个循环。依这个利用率推算，最大推力下的发动机大约每年都需要执行一次检查，且发动机送修周转时间接近10 个月，因此受影响的运营商肯定要求尽快执行发动机的永久性修复以终止对于发动机的周期性检查。

针对以PW1500G 为动力的空客A220 和以PW1900G 为动力的巴西航空工业公司E-Jet E2 机队将受到多大程度的影响，普惠公司还没有给出定论。普惠公司仍在分析潜在风险和研究相应的解决方案。同时，普惠公司也相信，与空客A320neo 运营商将面临的问题相比，空客A220 和巴航工业E2 机队的运营商受到影响的概率要小很多。

《航空周刊》机队数据库显示，在受污染的涡轮盘制造过程中，大约生产了260 架PW1500G 为动力的空客A220飞机和以PW1900 为动力的E2 飞机，以及450 架V2500 动力的空客A320ceo系列飞机。普惠公司表示经过多次协商和修订已经制定了一个有效的计划解决PW1100G 发动机的问题，并相信V2500的检查方案也能够覆盖潜在风险。

6 普惠公司的产能分配尤为关键

空客公司正在加大空客A320neo 的产能，空客表示普惠GTF 的问题预计不会影响空客2023 年的交付量并表示2024 年空客的产能也会按照计划提升。

普惠公司没有计划将交付给空客的发动机产能转移到备用发动机供应上，而是希望通过提高PW1100G 发动机的产能以解决市场上备用发动机紧缺的问题。普惠公司不想因为满足运营商对于备发的强烈需求而影响到飞机制造商的生产计划，同样，也不想因为为了满足发动机修理厂零部件的强烈需求而影响到飞机制造商的生产计划。

显而易见的是，尽管全球航空业的供应链在加速重建，如果空客没有计划降低交付目标的话，这样就不可能从空客A320neo 生产线上释放出更多的发动机到备用发动机市场中，也就不能缓解后续在全球范围内出现的A320neo 停场压力，这样运营商可以运营的A320neo数量就会减少，如果运营商想保持运力只能通过采购或租赁飞机的方式，因此PW1100G 租赁市场上可用的发动机会极度紧俏。

同时，适航指令要求的定期检查也可能会加剧飞机制造商与发动机维修商之间的矛盾，因为普惠公司要保障空客A320neo 的生产线需求就不可能将更多的航材调配到发动机修理厂的生产线上。而运营商这边又迫切需要所修发动机尽快出厂，以作为备用发动机安装到飞机，缓解停场压力，结束适航指令要求的重复检查工作。但发动机修理商却因为无法从普惠公司获得更多零部件配额而无法提高生产线的生产率，无法缩短发动机的送修周转时间，无法帮助运营商从适航指令要求的重复检查中解脱出来。因此，普惠公司的产能分配就显得尤为关键。

7 GTF MRO 网络的拓展将成为焦点

面对如此大范围质量缺陷给全球机队造成的影响，目前普惠公司正在寻求其发动机大修网络的支持，希望发挥GTF 发动机大修网络的功能，加快受影响的发动机的送修工作。

在高压涡轮盘问题被解决之前，普惠公司正在努力增加GTF 系列发动机的大修能力，以补偿发动机的耐久性问题。截至今年4 月，普惠公司表示已在全球建立了12 家GTF MRO 网络修理厂成员，并计划到2025 年再增加7 家。加快拓展新建修理厂，目的是帮助降低这次发动机事件的影响。

目前，普惠GTF 发动机的全球MRO 网络覆盖美国、日本、新加坡、德国、中国等多个国家。其中，中国有两家MRO 具备GTF 系列发动机的维修和大修资质，分别为北京飞机维修工程有限公司和珠海摩天宇航空发动机维修有限公司。

虽然普惠GTF 发动机MRO 分布广泛且数量超过10 家，但是由于每家MRO 具备好几种型号发动机的修理资质，并且送修的周转周期都不短。雷神技术公司表示，目前PW1100G 发动机从拆下送修到重新装回飞机预计需要250 ～300 天，预计在2024—2026 年，平均每年有350 架飞机因为该型号的发动机问题会处于停场状态，2024 年上半年将是飞机停场高峰期。

雷神技术公司在4 月的财报电话会议上表示，MRO 网络拓展方面也遇到了零部件供给不足和劳动力短缺的问题，这些不利因素导致MRO 的产能还无法达到普惠公司和客户期望的水平。当前能做的最有意义的事情是，继续按照计划进行备用发动机的生产并尽可能地提高产量，同时推动MRO 产能，努力缩短发动机送修周转时间。

8 造成的经济损失巨大

此次发动机问题，不仅给运营商带来了检修发动机造成的直接经济损失和人力消耗，而且还因为发动机问题造成了飞机停场导致运力减少的间接经济损失。此外，还给飞机制造商、发动机制造商和零部件制造商带来了巨大的经济损失。

据雷神技术公司估计，应对这一问题的成本将远高于预期值，普惠公司及其GTF 系列发动机项目合作伙伴预计将花费高达60 亿～70 亿美元。这些费用包括执行检查的人工费用和客户赔偿，其中30 亿～35 亿美元由雷神技术公司承担，其余部分将由GTF 系列发动机的合作伙伴共同分担。客户赔偿将占到总成本的80%，其余为人工费用和航材费用。

雷神科技的本季度计提金额为30 亿美元。雷神技术公司还将2025 年的自由现金流目标从90 亿美元降低到约75 亿美元。项目合作伙伴MTU Aero Engines表示可能需要承担10 亿欧元的额外成本，但现在估算还为时尚早，同时也无法确定今年的财务目标将受到何种影响。

此次事件导致了9 月雷神科技的股价一度下跌至两年低点。雷神科技的股价下跌了7.88%，跌至76.90 美元。这一事件也牵连到了日本的三家航空零部件制造商，导致其股价纷纷下跌。据报道，这三家公司预计也将因此支付约1880 亿日元(合94 亿元人民币)用于应对这一问题。