如果不是航空航天业在2024年遭遇了如此难以想象的麻烦,涡轮风扇制造商CFM International和普惠公司(Pratt & Whitney)面临的问题肯定会成为头条新闻。
但2024年不寻常,一开始737 Max的门塞爆炸,导致波音的生产陷入动荡。9月,由于机械师罢工,波音停止了在太平洋西北地区的飞机生产。与此同时,长期持续的供应链问题迫使空客今年再次削减了2024年的生产目标。
所有这些噪音占据了新闻,甚至可能掩盖了CFM面临的重大挑战,在更大程度上掩盖了普惠。由于零部件和劳动力短缺,这两家公司今年都在努力提高产量,而且都在努力解决影响其最畅销涡轮风扇的耐用性问题。
总部位于康涅狄格州的普惠还面临着管理大规模召回PW1000G(也被称为齿轮传动涡扇发动机(GTF))的沉重负担。
波罗的海航空公司的22架空客a220飞机中,有11架本月在普惠公司召回该型号的PW1500G涡扇发动机期间被搁置
与此同时,竞争对手仍在将资源转移到开发新技术上,他们说这些新技术将大大提高下一代发动机的燃油效率。
在今年所有有关发动机的新闻中,影响最大的莫过于普惠公司(P&W)的PW1000G召回事件,该事件已迫使全球航空公司停飞数百架飞机,其中大多数是空客(Airbus) a320neo系列飞机。
普惠的母公司RTX去年披露了这一问题,称粉末金属制造过程中的错误导致发动机的金属部件可能存在缺陷,从而降低了发动机的耐用性,更容易发生故障。普惠和美国联邦航空管理局表示,高压涡轮和压缩机盘、压缩机轮毂和空气密封都在受影响的部件之列。普惠和美国联邦航空管理局在2020年的一次发动机故障后意识到了这一风险。
RTX表示,受影响的pw1000g(大多数在役发动机似乎都在召回范围内)需要早期检查和更换零件——每台发动机需要250-300天的时间,从现在到2026年底,平均有350架飞机被停放。
GTF系列包括pw1100g,这是空客为其a320neo系列飞机提供的两种发动机之一,pw1500g为a220提供动力,pw1900g为巴西航空工业公司E-Jet e2提供动力。
RTX拒绝具体说明有多少gtf动力飞机现在停工维修,但Cirium机队数据显示了中断的范围。
Cirium表示,截至10月中旬,全球航空公司的机队中有2167架gtf动力飞机,其中大多数是A320neo的衍生机型。但其中有687架飞机(占机队的32%)处于库存状态,这意味着它们已经30天没有移动过了。其余1480架飞机仍在服役。
自8月份以来,库存飞机的数量增加了687架,当时有647架使用GTF发动机的飞机(当时占机队的30%)被储存起来。
数据提供商指出,需要明确的是,Cirium并没有说明为什么飞机在30天内没有移动,而且一些储存的飞机可能是因为与GTF召回无关的原因而退出服务,例如由于冰雹损坏。
但Cirium认为,大多数储存的gtf动力飞机可能会因召回相关的发动机维护而停产。这是有道理的,因为截至10月中旬,Cirium仅列出了63架配备CFM竞争产品Leap涡扇发动机的飞机,仅占3589架Leap涡扇发动机飞机的1.8%。leap - 1a是a320neo系列飞机的另一种发动机选择,而leap - 1b是737 Max的唯一发动机。
在10月份闲置的687架GTF飞机中,绝大多数(584架)是安装pw1100g的a320neo和a321neo。Cirium表示,这些储存的飞机占全球1658架以gtf发动机为动力的a320neo系列飞机的35%。
Cirium的数据显示,截至10月中旬,全球367架a220飞机中有79架停飞,占机队总数的22%;142架e190 - e2和e195 - e2中有24架停飞,占机队总数的17%。
数据截至10月中旬
所有地区的航空公司都受到影响。
例如,爱琴海航空(Aegean Airlines)和捷蓝航空(JetBlue Airways)在10月中旬分别减少了8架a320neo系列飞机,全日空航空(All Nippon Airways)有12架停飞,汉莎航空(Lufthansa)有11架停飞。精神航空公司有22架飞机闲置,土耳其航空公司有21架飞机停放。
Cirium显示,捷蓝航空(JetBlue)有5架a220飞机,波罗的海航空(Air Baltic)、加拿大航空(Air Canada)、法国航空(Air France)、达美航空(Delta Air Lines)和埃及航空(EgyptAir)各有8到11架a220飞机停飞。
召回事件对航空公司和空客产生了更广泛的影响。今年,由于许多飞机无法使用,捷蓝航空(JetBlue)和精灵航空(Spirit)都透露,计划推迟从空中客车(Airbus)交付配备发动机的新型a320neo系列飞机,并抑制增长计划。这些举措是两家航空公司重组努力的一部分,以应对低成本航空公司座位供应过剩等因素。但GTF问题发挥了作用。
捷蓝航空首席财务官厄休拉?赫尔利(Ursula Hurley)今年7月表示:“由于发动机可用性问题,我们无法继续接收昂贵的新飞机。”
今年9月,空客首席执行官纪尧姆·福里(Guillaume Faury)表示,发动机和其他部件(包括客舱部件)的短缺,将使该制造商难以实现2024年的交付目标。
“普拉特真的处于一个困难的地方,在一个困难的时期,在他们的历史上。但是他们正在做他们说过要做的事情。”“我们已经同意大幅减少将提供给空客的发动机数量,以便更好地支持(在役)机队。”
此前,空客在6月份将其2024年的交付目标从此前的800架下调至770架。
达美航空本月有11架a220飞机库存
同样是在9月份,RTX首席执行官克里斯托弗?卡利奥表示,GTF的召回符合公司的预期,并指出普利已经完成了6000次检查,调查结果“与我们的预期一致”。
他补充称,维修车间的产能和零部件(尤其是铸造和锻造金属零部件)的供应,是限制召回相关工作步伐的主要因素。他表示:“我们将继续通过材料流进行斗争。”
RTX可能会在10月22日披露更多细节,当时它计划发布第三季度财务业绩。
普惠一直在处理GTF召回问题,因为它试图增加GTF的产量。它不得不在新旧发电厂之间平衡分配稀缺的发动机部件。
与此同时,该公司正在努力推出其GTF优势,这是一款更新的PW1100G改型,据称将产生4%的推力,效率提高1%。P&W表示,预计Advantage将于今年投入使用。
“我们现在正在进行开发和认证过程,”卡利奥在9月份表示。“我们真的非常专注于引擎的耐久性。我们已经从之前的GTF迭代中吸取了教训。”
普惠表示,与PW1100G相比,即将推出的GTF Advantage发动机的推力将提高4%,燃油效率将提高1%
2024年上半年,普惠公司的大型商用发动机(包括gtf)出货量为468台,高于去年同期的358台。
虽然没有受到大规模召回的影响,但竞争对手CFM也面临着自己的生产问题和耐久性问题。CFM由通用电气航空航天和赛峰飞机发动机共同拥有。
“我们的新发动机产量令人失望,”通用电气首席执行官拉里·卡尔普在7月23日公司第二季度收益电话会议上告诉投资者。“我们正在取得一些进展,但还不足以满足需求。总的来说,我们还没有达到理想的状态。”
CFM在今年上半年交付了664架leap,比2023年同期的785架减少了15%。卡尔普说,精密金属零件供应有限等因素一直在阻碍生产。
最近,CFM面临着一个新的难题,波音机械师工会在9月13日罢工,迫使波音停止在太平洋西北地区生产737、767和777飞机。波音公司继续在其位于北卡罗来纳州的无工会工厂生产787飞机。
作为回应,波音要求供应商停止向其太平洋西北地区的组装地点运送零部件。目前尚不清楚罢工究竟对CFM、通用电气和赛峰集团的生产产生了怎样的影响。
在被要求置评时,通用电气仅表示:“我们致力于支持我们的客户,并继续生产零部件和发动机,以满足行业需求。”这家发动机制造商还计划于10月22日公布其第三季度财务业绩,这意味着更多细节可能即将公布。
通用电气一直在努力解决自身的耐用性问题,包括涉及Leap高压涡轮叶片和燃料喷嘴的问题。在中东等尘土飞扬的地区运行的Leap发动机尤其容易受到影响。
今年3月,通用电气高管坚称他们正在解决这些问题,说工程师们已经完成了对燃油喷嘴的修复。“改变的是增加了一个反向排气系统,在发动机关闭后提供冷却空气,从而减轻喷嘴中未燃烧燃料的结焦,”该公司表示。
通用电气补充说,它打算今年推出改进的Leap高压涡轮叶片,并指出原来的叶片在受到灰尘影响时会产生“皱纹”。
CFM正在为其Leap涡轮风扇引入耐久性改进
通用电气和CFM的合作伙伴赛峰集团(Safran)今年还在回应一起备受关注的案件,该案涉及英国零部件供应商AOG Technics近年来销售未经批准的发动机零部件。CFM受到的影响尤其严重,该公司报告称,数十架cfm56的零部件可能携带了伪造的文件。
作为回应,通用电气在今年2月成立了航空供应链诚信联盟(Aviation Supply Chain Integrity Coalition),要求该联盟找出防止假零件进入发动机的方法。成员包括空中客车公司、美国航空公司、波音公司、达美航空公司、赛峰集团、维修公司标准ero和联合航空公司。
去年10月,该组织发布了一份报告,呼吁航空公司和维修店只向经认证的供应商采购发动机部件。它还敦促工业界建立一个实体来监督供应商,建立一个合格供应商的数据库,并更多地使用数字文件记录。
“我们呼吁采取的行动是工业界现在可以采取的自愿行动。他们补充了监管机构的任何努力,”联盟联合主席、前美国国家运输安全委员会主席罗伯特·萨姆沃特在10月份表示。
最重要的是,普惠和CFM正展开一场竞争,为空客和波音预计将在未来十年推出的窄体客机开发效率更高的涡扇发动机。这些飞机制造商表示,他们希望下一代窄体飞机的效率比现在的机型提高25%左右,尽管发动机不需要提供所有的改进。
普惠公司正在通过承诺改进的第二代GTF来应对挑战。该公司首席可持续发展官Graham Webb今年早些时候表示,改进措施可能包括更好地优化低压和高压线轴之间的工作量,增加齿轮传动比,更宽的风扇,以及使用更轻、更耐热的材料,如陶瓷基复合材料。他说,这些变化可以使飞机的效率提高20%,而增加混合动力组件可能会再提高5%。
普惠公司正与柯林斯航空公司(也是RTX的子公司)合作开发混合动力技术,并计划使用改装的De Havilland Canada Dash 8-100涡轮螺旋桨飞机对混合动力推进系统进行飞行测试。
CFM表示,其开式转子发动机的效率将比Leap涡轮风扇发动机高出20%
CFM则另起炉灶,在其“可持续发动机的革命性创新”项目下,将注意力转向开发一种全新的开式转子发动机。
开放式转子没有短舱和其他周围结构,如围堵环,允许更大的风扇,而不会受到这些结构带来的阻力损失,从而提高了效率。
但挑战必须克服。开式转子的噪音天生就比涡轮风扇大,工程师们必须找到办法,确保在发动机故障的情况下,发动机部件不会损坏关键结构。空客和波音是否会在设计上碰碰运气还有待商榷。
但通用电气坚称,它的开放式转子是赢家。同行赛峰集团已经开始风洞测试一款开放式风扇,其规模只有最终设想发动机的五分之一。两家公司还在开发一种“紧凑型核心”,比目前的设计燃烧温度更高、压力更高,并正在研究混合动力系统。
通用电气和赛峰集团的目标是在十年中期开始对他们的开式旋翼演示机进行地面测试,并打算在十年的后半段开始使用A380进行飞行测试。
通用电气工程副总裁穆罕默德?阿里(Mohamed Ali)今年早些时候表示:“我们与合作伙伴赛峰集团(Safran)……决定划清界限。”“我们设定了一个雄心勃勃的目标。”