作为新一代单通道商用飞机使用最多的发动机型号之一，普惠公司的齿轮传动涡扇（GTF）系列发动机目前已累计飞行超过300万h，然而近两年来频频出现的粉末金属污染问题却为其口碑和市场前景蒙上了一层阴霾。

普惠公司的GTF系列发动机因粉末金属污染问题导致非计划内拆机检查，受影响的型号包括PW1100G、PW1500G、PW1700G和PW1900G。预计将有1200架飞机停飞，对航空公司造成了巨大影响。

GTF发动机的粉末金属污染问题

粉末金属污染始末

普惠公司GTF发动机粉末金属污染问题源于2020年对空客A320ceo发动机的故障调查，被调查对象为V2500发动机。随着调查范围扩大，普惠公司研究了同期生产的其他发动机零件，发现GTF发动机的一些零件也受到影响。粉末污染的根本原因是，2015年普惠公司的一家供应商提供了带有细微污染物的镍粉，普惠公司在2015年11月1日—2021年9月1日期间使用受污染粉末制造了高压压气机（HPC）和高压涡轮（HPT），这些零件因粉末金属的污染，容易产生微小裂纹。具体受影响的零件是高压压气机第7和第8级整体叶盘，以及高压涡轮第1级和第2级涡轮盘，均为限寿件，受影响的GTF发动机为PW1000G系列，包括为空客A320neo提供动力的PW1100G、为空客A220提供动力的PW1500G和为E190-E2提供动力的PW1700G和PW1900G。但是由于空客A320neo机队的规模较大，大部分故障发生在该机队。该问题在2024—2025年内导致上千架飞机停飞进行检查。

2023年9月，普惠公司启动了GTF发动机的检查计划，对3000多个零件进行特定角度的超声检查，并缩短这些零件的使用周期。目前，普惠公司加快了零件更换的进度，正在用新的零件替换被发现含有污染金属的零件，并预计在2025年年底前完成所有受影响零件的更换。

配装GTF发动机的飞机停飞达到峰值

2024年4月初，大约有670架装有PW1000G系列发动机的飞机停飞，停飞的部分原因是等待发动机检查。其中一些飞机正在进行耐久性升级，之后再进行粉末金属部件检查，还有一些飞机因运营商相关原因已停飞近1年。在停飞的670架飞机中，约有320架已经停飞至少90天。另有300架停飞30～90天，停飞至少30天的飞机包括530架空客A320neo系列飞机、70架A220飞机和17架巴西航空工业公司（巴航工业）E190飞机。

检查计划的制订导致了数百台的计划外返厂维修和备件短缺，使得自2023年9月因检查而拆下的发动机仍然无法使用。虽然飞机停飞的高峰数量仍然不稳定，但预计到2026年（届时预计将完成大部分检查），每天平均停飞数量仍然可能保持在350架左右。

FAA介入，受影响范围扩大

受污染的粉末金属制成的锻造零件是检查任务的重心，需要根据发动机的使用循环进行强制性检查。由于缺乏可用的车间容量、备件，而且发动机拆卸和检查过程耗费人力，加上返厂维修的时间，普惠公司预计单台GTF发动机的周转时间约为300天，而典型窄体发动机周转时间约为60天。随着零件生产的增加，周转时间应该会减少。

2023年，普惠公司已经为解决PW1100G的粉末污染问题制订了一份单独的计划，每2800～3800个飞行循环检查受影响发动机的盘，并且每5000～7000个循环更换零件。

2024年8月，美国联邦航空局（FAA）针对普惠公司PW1500G和PW1900G发动机的零件制定了检查规定草案，针对的是分别配装空客A220飞机的PW1500G发动机和巴航工业E-Jet E2飞机的PW1900G发动机的第7级高压压气机。具体检查要求为，当发动机运行达到10000个循环时，需进行特别检查。对于已经达到此阈值的发动机（约有10架受影响的飞机，全部为空客A220），必须在后续的100个循环周期内完成检查。这种检查要求并非紧急事项，而是被纳入了例行检查清单中。此前，需要检查的清单已经包括PW1000G系列发动机的第1级和第2级高压涡轮盘，以及第7级和第8级高压压气机整体叶盘。

普惠公司的主要应对措施

提高产量应对挑战

根据普惠公司的供应链交付周期分析，2021年11月之前生产的有疑似粉末金属污染问题的零件，直到2023年年底仍在普惠装配线上流入新发动机。2024年7月左右才开始生产新的全寿命零件，无法在几年内提供足够多的全寿命零件来满足大修需求。

为最大限度地减少飞机停飞时间，普惠公司正在努力提高和增加生产线产能，各车间也在探索缩短检修时间的方法。提高产能的关键是结构铸件和等温锻造件供应问题稳步改善。锻造件的供应正在快速增长，等温锻造件产量同比增长近100%，同时公司将继续提高检查和机械加工的效率。

普惠公司2024年上半年交付了468台大型发动机，与2023年的332台相比增加了136台，产量提升41%。其中大部分交付都是GTF发动机，为部分空客A320neo和所有空客A220、巴航工业E-Jet E2飞机提供动力。普惠公司认为PW1000G系列发动机的生产和现役机队零件检查的加速，使公司能够满足新飞机的需求，并缩短接受强制检修的发动机的周转时间。

扩大MRO网络

由于GTF系列发动机多年来的耐久性问题，即使在粉末金属污染问题出现之前，普惠公司不断扩大的授权维护、修理和大修（MRO）网络就已经面临着相当大的困难。针对粉末金属污染问题，普惠公司的目标是进行大范围大修，确保发动机在接受提前检查后尽可能长时间地继续飞行，这就需要用解决粉末金属污染问题后生产的部件更换涡轮和压气机盘。根据普惠公司修订后的检查间隔，许多没有更换新盘就离开车间的发动机需要每隔1年左右进行一次后续检查。

普惠公司在生产新的压气机和涡轮盘时，将生产融入了MRO网络，以在大修时便于安装。同时，普惠公司及其MRO供应商正在评估每台发动机的状态，以确定分配新部件的最佳方式，以减少后续检查的需要，并缩短维护时间间隔。随着新的全寿命零件的持续生产，在MRO期间获得全寿命盘的发动机数量将逐年增加。此外，MRO系统中的其他调整正在实施，以减少对客户的干扰。

普惠公司在全球已有13个GTF发动机MRO中心，2023年以来普惠公司扩建了4家、新增了3家MRO中心，MRO规模在4年内翻了一番多。其中，哥伦布发动机中心获得了2.06亿美元的投资，用于扩建7500m2厂房和购买新机床、设备，计划2028年年底扩建完成，届时该中心将具备每年大修400台GTF发动机的能力。达美航空公司改建了GTF发动机维修工厂，主要用于测试和维修PW1500G和PW1100G两型发动机。该工厂2023年维修GTF系列发动机70～80台，并计划到2027年提升到400台/年的最大维修能力。同时，西棕榈滩发动机中心获普惠公司2000万美元的投资，扩建工程将使产能提高40%，将增加加工、测试、清洁和仓储等领域的关键设备，预计将于2025年下半年完工。预计到2025年，普惠公司将有19家GTF发动机MRO中心上线。

补偿航空公司经济损失

德国汉莎航空公司、夏威夷航空公司、精灵航空公司、墨西哥沃拉里斯航空公司、荷兰皇家城市短途航空公司、印度Go First公司和美国捷蓝航空公司等都受到了不同程度的冲击，其中Go First公司因GTF发动机缺陷问题起诉了普惠公司。

为了弥补受粉末金属污染影响的航空公司，普惠公司已经与土耳其航空公司、靛蓝航空公司和阿斯塔纳航空公司就补偿工作达成协议，具体金额并未透露。其中，土耳其航空公司预计，2024—2025年公司将被迫停飞40～45架空客A320neo系列客机，以进行发动机检查。靛蓝航空公司有30多架飞机受到粉末金属缺陷的影响。阿斯塔纳航空公司在2024年全年需要拆除34台PW1100G发动机。此外，塞浦路斯航空公司已经放弃了购买6架空客A220飞机的计划。

影响分析

普惠公司销售与营业利润下滑

受GTF发动机耐久性问题的影响，多家航空公司已经放弃购买GTF发动机，2023年，普惠公司的销售额下滑11%，至182亿美元，低于2022年的205亿美元。而且，由于计划外返厂维修和对受影响航空公司的赔偿等原因，普惠公司的营业利润从2022年的+10亿美元下滑至2024年的-14.5亿美元。另据分析，其母公司雷神技术公司至少要在2030年才能从普惠公司获得收益。

航空公司寻求破局方法

受GTF发动机的影响，一些航空公司已经放弃购买配装GTF发动机的飞机，而已经使用GTF发动机的航空公司在寻找方法度过发动机等待检查与飞机禁飞的难关，以保证公司有足够的运力。这导致了对备用发动机的旺盛需求，甚至有多家航空公司竞购同1台备用发动机。需求中甚至包括上一代发动机，如CFM56发动机，航空公司预期的租用时间为2～5年。

MTU公司受影响严重

受PW1100G发动机中粉末金属污染相关的问题的影响，2023年MTU公司于经营90年后首次亏损。MTU公司正在德国汉诺威、中国珠海和波兰热舒夫扩大MRO产能，以应对GTF发动机修理工作的激增。

持续开展GTF发动机升级

虽然普惠公司因粉末金属污染问题在短期内受到了巨大冲击，但该型发动机的耐久性问题却是必须解决的长远问题。为了解决GTF发动机的耐久性问题，提高发动机的可靠性，普惠公司仍然在努力对发动机进行升级。

推出改进型的GTF发动机

普惠公司正在推进向新型GTF发动机过渡的工作。目前受影响的GTF发动机为C批次标准型，而普惠公司及其合作伙伴正在向D批次过渡。为此，航空公司及相关运营商担心在未来1年内需要符合C批次标准的备件时，将没有足够的备件，并质疑普惠公司是否会采取相应的应对措施。

PW1100G发动机的D批次标准侧重于热端耐久性的改进，已于2020年年底开始推出。但设计改进在1个关键领域存在不足：燃烧室耐久性。尽管与之前的标准相比，修改后的燃烧室冷却孔模式和尺寸有助于延长1倍的在翼时间，但燃烧室内衬热障涂层过早侵蚀的问题仍在继续。

因此，普惠公司正在进行另外两个阶段的升级：第一阶段计划于2025年推出，包括升级叶片涂层、改善热端冷却和升级空气密封；第二阶段计划于2025年以后推出，将对叶型涂层和热端耐久性进行新增的一系列改进。普惠公司还将对PW1500G和PW1900G发动机的滑油系统进行分阶段改进，以解决这些机型特有的耐久性问题。

开展GTF发动机升级换代

普惠公司在2024年的范堡罗航空展上表示，将推出第二代GTF发动机，使燃油消耗比第一代节省约25%，具体时间将根据飞机制造商的要求来推进。

第二代GTF发动机的改进计划包括优化发动机低压和高压轴之间的工作负荷、引入新的更轻更耐热的材料（如陶瓷基复合材料）以及增加齿轮比。目前齿轮比约为3∶1，但下一代将提高至4∶1及更高。风扇直径将从PW1100G发动机的205.74cm增加到215.9~228.6cm，发动机涵道比和总增压比也将增大。

同时，普惠公司打算通过欧盟清洁航空计划的混合电推进的可持续喷水涡扇（SWITCH）项目验证PW1100G发动机的混合电推进架构。通过在高压和低压轴上增加发电机，还可再实现5%的燃油效率提升。柯林斯宇航公司和普惠公司目前已完成SWITCH项目混合电推进元素的初步设计审查（PDR），其中还包括电机控制器、高压线路和电池。

结束语

普惠公司GTF发动机的粉末金属污染问题已对航空业造成了深远影响，尽管普惠公司积极采取提高产量、扩大MRO网络、补偿航空公司等措施应对，但解决该问题仍任重道远。后续推进的发动机升级计划承载着改善发动机性能、挽回市场信心的重任，具体效果尚待验证。

（张岩，中国航发动力股份有限公司，工程师，主要从事航空发动机科技情报研究工作）