PW1000G系列發動機渦輪盤問題影響深遠

■ 趙平/江蘇京東貨運航空有限公司

近日普惠PW1000G 系列發動機渦輪盤制造問題引發了全球各國民航監管機構的關注，由于受影響發動機數量眾多，普惠公司面臨著送修周期長和備發保障能力緊缺的壓力，再加上飛機制造商提出的產能提速要求，普惠公司既要保證新機生產線的產能，又要保證受影響發動機的檢修恢復和備發保障，加速拓展GTF MRO 網絡無疑成為了其解決問題的核心焦點。

1 事件概況

近一段時間以來，普惠GTF 發動機因制造缺陷問題引發全球航空業的熱議。

本次事件起源于2020 年3 月越南航空公司的空客A320ceo 發動機故障的調查，在該次事故調查中發現國際航空發動機公司制造的V2500 發動機的第一級高壓渦輪盤在制造中存在缺陷，具體是在制造渦輪盤時受到了金屬粉末的污染。普惠公司的初步分析顯示有一小批V2500 部件在制造過程出現了這種情況。隨后，普惠公司擴大了缺陷原因的分析范圍，研究了同期生產的其他發動機零部件，并將范圍鎖定在2015 年底至2021 年初這段時間生產的零部件，發現更多的零部件存在制造過程受到污染的情況，包括當前GTF 發動機上的一些部件。這一發現促使美國聯邦航空局下發適航指令涵蓋全球近2100 個PW1100G 發動機渦輪盤。

普惠公司對2022 年12 月PW1100G發動機停車的調查促使其進一步擴大了檢查范圍并重新進行了風險分析。在今年7 月的財報電話會議上，雷神技術公司（普惠公司的母公司）透露了普惠公司的調查結果，表示到2023 年9 月底大約有200臺發動機需要盡快完成檢查，到2024 年9 月可能還有1000 臺發動機需要檢查。普惠公司的檢查計劃涵蓋3000 臺發動機，其中約700 臺需要在常規大修之前進行返廠檢查。

GTF（齒輪傳動渦輪風扇）發動機，是2016 年普惠公司推出的革命性發動機，GTF 發動機包括PW1100G-JM、PW1500G、PW1900G 等型號，分別為空客A320neo、空客A220 以及巴航工業E190、E195 飛機提供動力。據普惠公司介紹，GTF 發動機是目前唯一商業運營的齒輪渦輪風扇發動機，由其提供動力的飛機較上一代機型燃油效率提升20%。截至今年6 月，裝備GTF 發動機的A320neo 飛機已執飛超過600 萬個航班、收獲90 多家客戶的超過1 萬份發動機訂單、1600 多架飛機隨60 多家運營商在運營。

2 事件的根本原因

普惠公司的通告表明，渦輪盤在制造中受到了金屬粉末的污染，導致渦輪盤容易破裂。這些受影響渦輪盤的篩選是基于“飛行時間”記錄審查出來的，但通告沒有詳細說明使用的壽命閾值是多少。

雷神技術公司表示，普惠公司在生產過程中使用的傳統檢測方法是無法檢測出這一污染物的，普惠公司甚至不知道在制造過程中是如何受到污染的，這種污染物之前并沒有見過。這一質量問題與制造發動機高壓渦輪盤和高壓壓氣機盤等部件的粉末金屬有關，因此這種污染會導致輪盤發生微小裂紋。隨后，普惠公司改進了受影響零部件的生產工藝，并采用了新的超聲波檢查方法。雷神技術公司還表示，為了糾正這一情況，確保粉末的純度，已經對工藝進行了9次更改，以確保將這一問題徹底解決。

雖然普惠公司要求執行的超聲波檢測并不復雜，但是對于在翼發動機來說，運營商必須把發動機拆下來執行檢查，否則無法完成，而拆裝發動機的過程非常耗時，因此這給全球運營商的運營帶來了很大不便。

雷神技術公司表示，對故障事件的調查使雷神技術公司明確在部件的設計和制造過程場中加大對于出現裂紋可能性的考量，充分分析調查結果，發現了之前沒有預想的情況。 例如，發現裂紋比普惠公司預期的要大，因此普惠公司在工程分析時提高了裂縫增長速度的假設分析。

3 適航當局的要求

8 月4 日，普惠公司向運營商發布了一份“特別指示”通告，建議在9 月15 日之前將受影響的發動機從商業運行中停止下來，并指出約有80 個受影響的渦輪盤沒有安裝在發動機上。隨后8 月22 日，美國聯邦航空局（FAA）根據普惠公司服務通告發布適航指令(AD)，按序列號列出了201 臺受影響的GTF 系列發動機，并指出這些發動機均安裝了至少一個受影響的渦輪盤，要求GTF 發動機的運營商在9 月27 日之前換下受影響發動機并執行第一級高壓渦輪盤和第二級高壓渦輪盤的檢查工作。適航指令中涉及的201 臺發動機為2012—2021 年間生產的3000 臺發動機中的一部分，在8月4 日發布服務通告時有146 臺是在翼狀態，其余55 臺為備件或正在進行大修或因其他原因未安裝。

美國聯邦航空局在8 月22 日發布最新的適航指令時要求立即采用本適航指令，且在采用前不提供公眾評論的機會。通常情況下，美國聯邦航空局會發布擬議規則制定通知 (NPRM)，邀請利益相關方對擬議的變更發表評論，便于美國聯邦航空局和制造商收集意見和執行措施參考。美國聯邦航空局表示存在公共飛行安全風險的情況下，可以在采用該規則之前放棄通知和評論，并指出2022 年12 月事件發生后發現的兩個高壓渦輪盤也存在制造缺陷。這些缺陷直接影響飛行安全。

據估算，檢查一個高壓渦輪盤將需要大約100 個工時，每小時約85 美元人工費用。與此同時，更換這兩個渦輪盤中的任何一個都需要運營商為每臺發動支付171085 美元的工時費，并要求運營商必須在指令生效日期（2023 年8月27 日）后30 天內對受影響的部件執行超聲波檢查。適航指令中詳細說明了空客A320neo 飛機上使用的PW1100G發動機所需檢查的內容。鑒于此部件導致飛行安全問題的緊迫性，要求對于受影響的發動機在2023 年9 月15 日前拆下送修，因為受影響的部件在沒有本AD要求的檢查情況下使用的時間越長，發生輪盤失效的可能性就越高。如果不及時采取措施，可能會導致非包容事件、高能碎片飛出、發動機損壞、飛機損壞。

美國聯邦航空局的適航指令表明，此前未披露的12 月事故是由高壓壓氣機第7 級葉片轉子故障引起的。雖然涉事部件與第一級高壓渦輪盤和第二級高壓渦輪盤不同，但分析故障風險的基本方法是相同的。美國聯邦航空局表示，普惠公司審查了零件記錄并重新評估了他們的工程分析方法，確定了第一級高壓渦輪盤和第二級高壓渦輪盤發生故障的時間比最初設計時設定的時間要早得多。該適航指令沒有指明與12 月24 日事件有關的運營商，但是墨西哥航空當局正在調查當天一架安裝普惠發動機的空客A320neo 飛機發生的故障，調查仍在進行中，目前還沒有公布調查細節。美國聯邦航空局和普惠公司都沒有披露高壓壓氣機第7 級葉片故障的影響范圍和潛在后果。美國聯邦航空局的指令也沒有提供有關該事件或后續工作的其他信息。

普惠公司8 月的公告和FAA 的適航指令都沒有說明空客A220 和巴西航空工業公司E2 飛機是否受影響，但考慮到這些A220 和E2 飛機裝配的PW1000G 系列改進型發動機與PW1100G 的共通性較少，美國雷神技術公司在7 月表示，即使這些機隊可能會受到影響，但依據現有的檢查、利用率和維護間隔，這兩種型號飛機受影響的可能性較小。

在美國聯邦航空局采取行動后，歐洲航空安全局(EASA)于8 月23 日也采納了美國聯邦航空局的指令，隨后其他國家監管機構也相繼跟進。

4 對于運營商造成的影響

據《航空周刊》的一份分析報告稱，按照受影響發動機制造并交付給空客的時間推算，在相吻合的時間段內，大約有超過900 架由普惠公司提供動力的空客A320neo 系列飛機投入了運營。到目前為止，印度IndiGo 航空運營著135 架，是迄今為止受影響最大的航空公司，其次是中國國際航空公司、捷藍航空公司、沃拉瑞斯航空公司、精神航空公司、四川航空公司和漢莎航空公司6 家航空公司。需要特別說明的是，德國漢莎航空是首家引入該發動機系列的航空公司，他們表示正在評估情況。目前美國的精神航空、捷藍航空和夏威夷航空尚未發表明確的評論和訴求。匈牙利航空公司預估，受該事件的影響，他們在2024年下半年的運力可能會減少10%。

對于中國國內運營商而言，按裝備受影響發動機的裝機數量由高到低排序，分別是四川航空（54 架）、中國國際航空（49 架）、深圳航空（29 架）、吉祥航空（28 架）、南方航空（24 架）、青島航空（22 架）、天津航空（13 架）、華夏航空（12 架）、西部航空（6 架）。其中，青島航空受影響的飛機占其總機隊規模的61%，青島航空將成為上述9家運營商中受影響最大的運營商。

全球前20 位可能受影響的運營商（按照生產時間為2015 年底至2021 年初的裝備于A320neo 機隊的PW1100 發動機規模排序）

9 月10 日，國航成都飛往新加坡航班在降落前左側發動機起火，涉事飛機采用的正是普惠PW1100G 發動機。據國航官方通報，關于CA403 航班事件，初步判斷系發動機機械故障所引發，目前正在進一步調查。在這樣的大背景下，這次事件的調查也引起了全球范圍的關注。

2023 年以來，全球多家航空公司訂購普惠公司GTF 發動機為動力的A320neo 系列飛機。例如，6 月，美聯航選擇GTF 發動機為動力的70 架空客A321neo 和50 架 空 客A321XLR 訂單，首架飛機預計今年交付。南美航空選擇訂購GTF 發動機為動力的146 架A320neo 飛機，墨西哥航空公司選擇訂購GTF 發動機為動力的64 架A321neo 飛機。

根據目前普惠公司的發動機產能分析，最近幾年的產能可能會向GTF 發動機傾斜，主要是為了盡快緩解全球范圍內PW1100G 發動機的大修壓力。疫情后全球供應鏈重建還沒完善，加上當下全球存在的航空業人力短缺，依照現在PW1100G 發動機的產能很難實現短期內的顯著提升，因此很大可能會出現最近選擇簽署GTF 發動機的訂單因為預期無法準時交付而發生變更。

5 事件影響范圍深遠

到目前為止，唯一受影響的在役機型是安裝了PW1100G 發動機的空客A320neo 飛機。普惠公司和美國聯邦航空局還列出了3 臺受影響的PW1400 的發動機，裝備于俄羅斯飛機制造商伊爾庫特公司制造的MC-21 飛機，但這些飛機現在并沒有執行飛行航班。盡管普惠公司尚未公布受影響客戶的名單，但據《航空周刊》的分析報告顯示，超過900 架由普惠公司提供動力的A320neo飛機的生產時間與可疑發動機的交付時間段吻合。

據普惠公司預計，在2024年上半年，將會出現650 架空客A320neo 因為沒有適航的發動機而停場，到2026 年，因為發動機問題導致的停場飛機平均數量將達到350 架。普惠公司的母公司雷神技術公司在9 月11 日做出了具體的“機隊管理計劃”。根據計劃，在未來兩年內，普惠公司將需要完成600 ～700 臺發動機的返廠維修，此外還要對500 臺左右的發動機完成常規大修。

雷神技術公司表示，絕大多數的非計劃換發將在2024 年初完成。其中包括必須在今年9 月底前拆下送修的137臺發動機，這些受影響的發動機送廠拆解后主要檢查第一級高壓渦輪盤和第二級高壓渦輪盤是否存在裂紋。普惠預計需要耗費250 ～300 天的時間完成每臺發動機的檢測和修理工作。鑒于發動機問題將會給個別的運營商造成巨大的影響，普惠公司正在與運營商一起制定支持計劃。

國內受影響的運營商情況

普惠公司制定了機隊管理計劃，機隊管理計劃減少了出現早期換發的數量，壓縮了換發時間窗口，并得到了監管機構的授權。機隊管理計劃以確保機隊的持續安全運行為目標，同時降低此次事件對于運營商正常運行的影響。基于普惠公司的一份服務通告，美國聯邦航空局適航指令標記了189 個發動機，要求在每7 ～10 年進行一次例行的壽命檢查。該通告列出了近2100 個受影響的PW1100G 發動機輪盤件的序列號，機隊管理計劃要求針對相關高壓渦輪和高壓壓氣機部件，根據實際使用情況和發動機推力值，將檢查間隔設定在2800 ～3800 循環，將部件壽命設定在5000 ～7000 循環。

根據《航空周刊》跟蹤飛機利用率數據，空客A320neo 飛機的利用率一般是每月飛行200 ～250 個循環。依這個利用率推算，最大推力下的發動機大約每年都需要執行一次檢查，且發動機送修周轉時間接近10 個月，因此受影響的運營商肯定要求盡快執行發動機的永久性修復以終止對于發動機的周期性檢查。

針對以PW1500G 為動力的空客A220 和以PW1900G 為動力的巴西航空工業公司E-Jet E2 機隊將受到多大程度的影響，普惠公司還沒有給出定論。普惠公司仍在分析潛在風險和研究相應的解決方案。同時，普惠公司也相信，與空客A320neo 運營商將面臨的問題相比，空客A220 和巴航工業E2 機隊的運營商受到影響的概率要小很多。

《航空周刊》機隊數據庫顯示，在受污染的渦輪盤制造過程中，大約生產了260 架PW1500G 為動力的空客A220飛機和以PW1900 為動力的E2 飛機，以及450 架V2500 動力的空客A320ceo系列飛機。普惠公司表示經過多次協商和修訂已經制定了一個有效的計劃解決PW1100G 發動機的問題，并相信V2500的檢查方案也能夠覆蓋潛在風險。

6 普惠公司的產能分配尤為關鍵

空客公司正在加大空客A320neo 的產能，空客表示普惠GTF 的問題預計不會影響空客2023 年的交付量并表示2024 年空客的產能也會按照計劃提升。

普惠公司沒有計劃將交付給空客的發動機產能轉移到備用發動機供應上，而是希望通過提高PW1100G 發動機的產能以解決市場上備用發動機緊缺的問題。普惠公司不想因為滿足運營商對于備發的強烈需求而影響到飛機制造商的生產計劃，同樣，也不想因為為了滿足發動機修理廠零部件的強烈需求而影響到飛機制造商的生產計劃。

顯而易見的是，盡管全球航空業的供應鏈在加速重建，如果空客沒有計劃降低交付目標的話，這樣就不可能從空客A320neo 生產線上釋放出更多的發動機到備用發動機市場中，也就不能緩解后續在全球范圍內出現的A320neo 停場壓力，這樣運營商可以運營的A320neo數量就會減少，如果運營商想保持運力只能通過采購或租賃飛機的方式，因此PW1100G 租賃市場上可用的發動機會極度緊俏。

同時，適航指令要求的定期檢查也可能會加劇飛機制造商與發動機維修商之間的矛盾，因為普惠公司要保障空客A320neo 的生產線需求就不可能將更多的航材調配到發動機修理廠的生產線上。而運營商這邊又迫切需要所修發動機盡快出廠，以作為備用發動機安裝到飛機，緩解停場壓力，結束適航指令要求的重復檢查工作。但發動機修理商卻因為無法從普惠公司獲得更多零部件配額而無法提高生產線的生產率，無法縮短發動機的送修周轉時間，無法幫助運營商從適航指令要求的重復檢查中解脫出來。因此，普惠公司的產能分配就顯得尤為關鍵。

7 GTF MRO 網絡的拓展將成為焦點

面對如此大范圍質量缺陷給全球機隊造成的影響，目前普惠公司正在尋求其發動機大修網絡的支持，希望發揮GTF 發動機大修網絡的功能，加快受影響的發動機的送修工作。

在高壓渦輪盤問題被解決之前，普惠公司正在努力增加GTF 系列發動機的大修能力，以補償發動機的耐久性問題。截至今年4 月，普惠公司表示已在全球建立了12 家GTF MRO 網絡修理廠成員，并計劃到2025 年再增加7 家。加快拓展新建修理廠，目的是幫助降低這次發動機事件的影響。

目前，普惠GTF 發動機的全球MRO 網絡覆蓋美國、日本、新加坡、德國、中國等多個國家。其中，中國有兩家MRO 具備GTF 系列發動機的維修和大修資質，分別為北京飛機維修工程有限公司和珠海摩天宇航空發動機維修有限公司。

雖然普惠GTF 發動機MRO 分布廣泛且數量超過10 家，但是由于每家MRO 具備好幾種型號發動機的修理資質，并且送修的周轉周期都不短。雷神技術公司表示，目前PW1100G 發動機從拆下送修到重新裝回飛機預計需要250 ～300 天，預計在2024—2026 年，平均每年有350 架飛機因為該型號的發動機問題會處于停場狀態，2024 年上半年將是飛機停場高峰期。

雷神技術公司在4 月的財報電話會議上表示，MRO 網絡拓展方面也遇到了零部件供給不足和勞動力短缺的問題，這些不利因素導致MRO 的產能還無法達到普惠公司和客戶期望的水平。當前能做的最有意義的事情是，繼續按照計劃進行備用發動機的生產并盡可能地提高產量，同時推動MRO 產能，努力縮短發動機送修周轉時間。

8 造成的經濟損失巨大

此次發動機問題，不僅給運營商帶來了檢修發動機造成的直接經濟損失和人力消耗，而且還因為發動機問題造成了飛機停場導致運力減少的間接經濟損失。此外，還給飛機制造商、發動機制造商和零部件制造商帶來了巨大的經濟損失。

據雷神技術公司估計，應對這一問題的成本將遠高于預期值，普惠公司及其GTF 系列發動機項目合作伙伴預計將花費高達60 億～70 億美元。這些費用包括執行檢查的人工費用和客戶賠償，其中30 億～35 億美元由雷神技術公司承擔，其余部分將由GTF 系列發動機的合作伙伴共同分擔。客戶賠償將占到總成本的80%，其余為人工費用和航材費用。

雷神科技的本季度計提金額為30 億美元。雷神技術公司還將2025 年的自由現金流目標從90 億美元降低到約75 億美元。項目合作伙伴MTU Aero Engines表示可能需要承擔10 億歐元的額外成本，但現在估算還為時尚早，同時也無法確定今年的財務目標將受到何種影響。

此次事件導致了9 月雷神科技的股價一度下跌至兩年低點。雷神科技的股價下跌了7.88%，跌至76.90 美元。這一事件也牽連到了日本的三家航空零部件制造商，導致其股價紛紛下跌。據報道，這三家公司預計也將因此支付約1880 億日元(合94 億元人民幣)用于應對這一問題。