F135 엔진, 지상 내구 시험 중 팬이 '폭발'

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프랫 앤 휘트니는 12월 플로리다에서 F135 엔진 지상 테스트 중 3단계 유닛의 첫번째  단계에서 개발된 팬의 사고 원인을 조사중입니다.

팬의 균열은 12월 23일 프랫 앤 휘트니의 웨스트팜 비치 공장의 FX648 지상 엔진을 통한 가속 임무 테스트(AMT) 중, 수명주기 77%에서 발생했다고 보그단 중장이 밝혔습니다. Aviation Week의 버지니아 주 알링턴에서 있었던 국방기술 및 소요 컨퍼런스에서 이 문제를 논의하면서 보그단은 프랫 앤 휘트니가 "팬의 저 사이클 스트레스 피로를 과소평가했을 수 있다"고, 그가 테스트 중의 '폭발'을 전하는 와중에 말했습니다.

"우리의 조사가 진행중이나, 우리는 이 사고가 비행 안전성과 운용전력에 대한 단기적 충격을 주지는 않을 것이라고 결론내렸다" 프랫은 성명서에서 전했습니다. 프랫은 가동중인 모든 엔진의 구동 사이클 모니터링을 지속할 것이며, 저사이클 피로에 상태에 대한 안전 이슈는 없다는데  자신감을 비쳤습니다.

테스트 중인 가장 긴 시간 구동한 엔진은 구동시간 2200시간을 기록 중이며, 테스트 엔진으로서 약 9년째입니다. 시간의 측면에서, 프랫은 FX648이 F-35의 비행에 사용되고 있는 어떤 엔진보다 4배 이상의 시간 구동했으며 어떤 운용에 들어간 F135 엔진보다 10배가 넘는다 전했습니다.

사고는 기존 모드에서 엔진을 가동하는 F135의 3단계 팬 중 첫번째 단계에서 일어났으며, 엔진의 차가운 부분에 '꽤 좋은 데미지를 입혔고' 뜨거운 부분이나 리프트 팬에는 영향을 주지 않았다고 보그단은 밝혔습니다. F-35 엔진의 모든 기종에 들어가며 가변 형상 인렛 가이드 베인의 후방에 위치한 이 유닛은 저압 컴프레서와 종래의 팬의 역할이 결합된 것입니다. 이 스테이지는 일체형 블레이드 로터(IBR)로 구성되어 있으며, 그것 중 첫번째는 중공(속이 빈) 티타늄으로 만들어지며 두번째 및 세번째 단계는 고체형 티타늄으로 만들어집니다. 

프랫은 조사에 있어 고려되고 있는 잠재적인 플러터나 다른 요인이 특별히 존재하는가에 대한 언급은 피했으나, "우리는 다양한 요인을 검토중이며 구역의 스트레스나 AMT 테스트의 가혹함도 포함된다"고 첨언했습니다.

보그단은 중공 IBR에 대한 제조 및 비용 문제는 이미 실패가 있었을 때 프랫에게 팬을 재설계하게 했다고 말했습니다. 12월의 실패에 따른 교훈이 바탕된 교정은 재설계를 포함하며, 첫번째 IBR에 중공 티타늄이 아닌 채워진 티타늄을 사용하는 것을 말합니다. 재설계는 엔진 총중량에 약 6파운드를 더할 것으로 예상되나, 제조에 있어서는 크게 쉬워질 것으로 보입니다. 그 변화는 중량 감소를 위해 중공 유닛으로 바꾸었던 IBR에 대한 두번째 재설계에서 잘 드러납니다.

프랫은 계획된 수정이 이미 진행중임을 확인하며 밝혔습니다. "사고에 우선해서, 프랫 앤 휘트니는 IBR을 비용 감소를 위해 재설계를 시작했다. 우리는 이 변화들을 F-35 전력 운용에 최저한의 영향을 주며 해낼 수 있다고 믿는다. 우리는 고체 IBR 설계의 문제를 해결할 것으로 확신한다"고 밝혔습니다.

비록 F135가 엔진이 2003년 말 테스트가 시작된 이래 몇 번의 개발 문제에 마주했으나, 팬에 대해 보고된 사고는 거의 보고되지 않았습니다. 2009년 9월 F135의 내구도 시험 중 첫번째 및 두번째 단계에 데미지를 가한 문제는 인렛 안에서의 부서진 투관이 들어가는바람에 일어난 공력 장애로 추적되었습니다.

 팬 사고에 관한 소식은 약 1년 후 에드워드 공군기지의 시험 항공기의 3번째 단계 저압 터빈 블레이드에서 균열이 발견되어서 F-35 JSF의 임시적인 접지를 했을 때 나왔었다고 합니다.