Турбинный двигатель неожиданно перестает вырабатывать мощность из-за неисправности, отличной от израсходования топлива.
Поврежденный диск вентилятора двигателя, катастрофически вышедшего из строя на рейсе 232 United Airlines.
Отказ газотурбинного двигателя происходит, когда газотурбинный двигатель неожиданно перестает вырабатывать мощность из-за неисправности, отличной от исчерпания топлива . Это часто применяется к самолетам , но другие газотурбинные двигатели могут выйти из строя, например, наземные турбины, используемые на электростанциях, или комбинированные дизельные и газовые суда и транспортные средства.
Надежность
Турбинные двигатели, используемые на современных самолетах с газотурбинными двигателями, очень надежны . Двигатели работают эффективно при регулярных плановых проверках и обслуживании. Срок службы этих агрегатов может исчисляться десятками тысяч часов работы. [1] Однако иногда возникают неисправности или отказы двигателя, которые требуют остановки двигателя в полете. Поскольку многомоторные самолеты предназначены для полетов с одним неработающим двигателем, а летные экипажи обучены полетам с одним неработающим двигателем, отключение двигателя в полете обычно не представляет собой серьезной проблемы безопасности полета.
Федеральное управление гражданской авиации (ФАУ) заявило, что частота отказов газотурбинных двигателей составляет один на 375 000 летных часов по сравнению с одним на каждые 3200 летных часов для авиационных поршневых двигателей. [2] [ ненадежный источник ]
Из-за «значительного занижения» данных об отключениях поршневых двигателей авиации общего назначения в полете (IFSD) ФАУ не имеет надежных данных и оценивает этот показатель «от 1 на 1000 до 1 на 10 000 летных часов». . [3] Continental Motors сообщает, что ФАУ заявляет, что в двигателях гражданской авиации происходит один отказ или IFSD каждые 10 000 летных часов, и заявляет, что у ее двигателей Centurion один отказ на 20 704 летных часа, а в 2013–2014 годах их количество снизилось до одного на 163 934 летных часа. [4]
У General Electric GE90 частота остановок двигателя в полете (IFSD) составляет один на миллион летных часов двигателя. [5]
Pratt & Whitney Canada PT6 известен своей надежностью: частота отключений в полете составляла один раз на 333 333 часа с 1963 по 2016 год, [6] снизилась до одного на 651 126 часов за 12 месяцев в 2016 году. [7]
Аварийная посадка
После остановки двигателя предупредительная посадка обычно выполняется с использованием пожарно-спасательного оборудования аэропорта , расположенного рядом с взлетно-посадочной полосой. Оперативная посадка является мерой предосторожности против риска того, что другой двигатель выйдет из строя позже в полете или что уже произошедший отказ двигателя может быть вызван или вызван другим пока неизвестным повреждением или неисправностью систем самолета (например, пожаром или повреждение органов управления полетом воздушного судна), которые могут представлять постоянный риск для полета. После приземления самолета сотрудники пожарной службы помогают осмотреть самолет, чтобы убедиться в его безопасности, прежде чем он вырулит на стоянку.
Винтокрылая машина
Самолеты с турбовинтовыми двигателями и вертолеты с турбовальными двигателями также оснащены газотурбинными двигателями и подвержены отказам двигателей по многим тем же причинам, что и самолеты с реактивными двигателями. В случае отказа двигателя вертолета пилот часто может перейти на авторотацию , используя неприводной винт для замедления снижения самолета и обеспечения определенного контроля, что обычно позволяет выполнить безопасную аварийную посадку даже без мощности двигателя. [8]
Остановки, не являющиеся отказами двигателя
Большинство отключений во время полета безвредны и, скорее всего, останутся незамеченными пассажирами. Например, летному экипажу может быть разумно выключить двигатель и выполнить предупредительную посадку в случае предупреждения о низком давлении масла или высокой температуре масла в кабине. Однако пассажиры самолета с реактивным двигателем могут быть весьма встревожены другими событиями в двигателе, такими как помпаж компрессора — неисправность, типичным примером которой являются громкие удары и даже пламя из воздухозаборника и выхлопной трубы двигателя. Помпаж компрессора — это нарушение потока воздуха через газотурбинный реактивный двигатель, которое может быть вызвано износом двигателя, боковым ветром над входным отверстием двигателя, скоплением льда вокруг входного отверстия двигателя, попаданием посторонних материалов или отказом внутренних компонентов, например сломанный клинок . Хотя эта ситуация может вызывать тревогу, двигатель может восстановиться без повреждений. [9]
Кроме того, выход из строя некоторых компонентов двигателя может привести к выбросу масла в отбираемый воздух , что может вызвать появление запаха или маслянистого тумана в салоне. Это известно как событие дыма . Опасности дымовых явлений являются предметом дискуссий как в авиации, так и в медицине . [10]
Возможные причины
Отказы двигателя могут быть вызваны механическими проблемами в самом двигателе, такими как повреждение частей турбины или утечки масла, а также повреждениями снаружи двигателя, такими как проблемы с топливным насосом или загрязнением топлива. Отказ газотурбинного двигателя также может быть вызван полностью внешними факторами, такими как вулканический пепел , столкновения с птицами или погодные условия, такие как осадки или обледенение . Подобным погодным рискам иногда можно противостоять с помощью дополнительных систем зажигания или противообледенительной системы. [11]
Неудачи во время взлета
Процедура взлета самолета с газотурбинным двигателем разработана таким образом, чтобы отказ двигателя не поставил под угрозу полет. Это достигается путем планирования взлета вокруг трех критических скоростей V : V1, VR и V2. V1 — критическая скорость распознавания отказа двигателя, скорость, при которой взлет может быть продолжен при отказе двигателя, и скорость, при которой тормозной путь больше не гарантируется в случае прерванного взлета . VR — это скорость, с которой нос отрывается от взлетно-посадочной полосы; этот процесс известен как вращение. V2 — это безопасная скорость для одного двигателя, скорость набора высоты с одним двигателем. [12] Использование этих скоростей гарантирует, что либо достаточная тяга для продолжения взлета, либо достаточный тормозной путь для отказа от него всегда будут доступны. [ нужна цитата ]
Сбой при длительных операциях
Чтобы позволить двухмоторным самолетам летать по более длинным маршрутам, протяженностью более часа от подходящего аэропорта отклонения, используется набор правил, известный как ETOPS (расширенные стандарты эксплуатационных характеристик двухдвигательных двигателей), гарантирующих, что самолет с двумя газотурбинными двигателями будет возможность безопасно прибыть в запасной аэропорт после отказа или остановки двигателя, а также минимизировать риск отказа. ETOPS включает в себя требования к техническому обслуживанию, такие как частые и тщательно регистрируемые проверки, и эксплуатационные требования, такие как обучение летного экипажа и специальные процедуры ETOPS. [13]
Отказы двигателя можно классифицировать как «сдерживаемые» и «несдерживаемые».
Ограниченный отказ двигателя – это отказ, при котором все внутренние вращающиеся компоненты остаются внутри корпуса двигателя или встроены в него (включая любую защитную оболочку, являющуюся частью двигателя) или выходят из двигателя через выхлопную трубу [14] или воздухозаборник. [15]
Неконтролируемое событие двигателя происходит, когда отказ двигателя приводит к проникновению фрагментов вращающихся частей двигателя и их выходу через корпус двигателя.
Очень специфическое техническое различие между локализованным и неконтролируемым отказом двигателя вытекает из нормативных требований к проектированию, испытаниям и сертификации авиационных двигателей в соответствии с Частью 33 Федеральных авиационных правил США , которая всегда требовала, чтобы газотурбинные авиационные двигатели проектировались так, чтобы сдерживать повреждения, возникающие в результате из-за разрушения лопастей несущего винта. [15] Согласно Части 33, производители двигателей обязаны проводить испытания на отрыв лопаток , чтобы гарантировать удержание осколков в случае отрыва лопаток. [16] Фрагменты лопастей, вылетающие из впускного или выпускного отверстия, по-прежнему могут представлять опасность для самолета, и это следует учитывать конструкторам самолета. [15] Номинально ограниченный отказ двигателя все равно может привести к вылету деталей двигателя из самолета , пока детали двигателя выходят через существующие отверстия во впускном или выпускном отверстии двигателя и не создают новых отверстий в защитной оболочке корпуса двигателя. Фрагменты лопастей вентилятора, вылетающие через воздухозаборник, также могут привести к тому, что части планера, такие как впускной канал и другие части гондолы двигателя, вылетят из самолета из-за деформации из-за остаточной кинетической энергии фрагмента лопасти вентилятора.
Устранение вышедших из строя вращающихся частей — это сложный процесс, включающий высокоэнергетическое и высокоскоростное взаимодействие многочисленных локально и удаленных компонентов двигателя (например, вышедшей из строя лопатки, других лопаток, защитной конструкции, соседних корпусов, подшипников, опор подшипников, валов, лопаток, и внешние компоненты). После начала события отказа могут произойти вторичные события случайного характера, ход и окончательный результат которых невозможно точно предсказать. Некоторые из структурных взаимодействий, которые, как было замечено, влияют на защитную оболочку, включают деформацию и/или отклонение лопастей, корпусов, ротора, рамы, впускного отверстия, прокладок корпуса и защитной конструкции. [15]
Неконтролируемые отказы дисков газотурбинного двигателя внутри авиационного двигателя представляют прямую опасность для самолета, его экипажа и пассажиров, поскольку фрагменты высокоэнергетического диска могут проникнуть в кабину или топливные баки, повредить поверхности управления полетом или перервать горючую жидкость или гидравлические линии. [17] Корпуса двигателей не предназначены для размещения вышедших из строя дисков турбины. Вместо этого риск неконтролируемого отказа дисков снижается за счет обозначения дисков как критически важных с точки зрения безопасности частей, определяемых как части двигателя, отказ которых может представлять прямую опасность для самолета. [17]
Известные аварии с неконтролируемым отказом двигателя
На двух рейсах LOT Polish Airlines , оба на Ил-62 , в 1980-х годах произошли катастрофические неконтролируемые отказы двигателей. Первый произошел в 1980 году на рейсе 7 LOT Polish Airlines , когда управление полетом было разрушено, в результате чего погибли все 87 человек, находившихся на борту. В 1987 году на рейсе 5055 LOT Polish Airlines отказ внутреннего левого двигателя (№ 2) повредил внешний левый двигатель (№ 1), что привело к возгоранию и потере управления полетом, что привело к катастрофе, в результате которой погибли все На борту 183 человека. В обоих случаях вал турбины двигателя №2 разрушился из-за производственного брака подшипников двигателей, в которых отсутствовали ролики. [19]
Крушение Ту-154 под Красноярском — крупная авиакатастрофа, произошедшая в воскресенье, 23 декабря 1984 года, в окрестностях Красноярска. Авиалайнер Ту-154Б-2 1-го Красноярского объединенного авиационного соединения (Аэрофлот) выполнял пассажирский рейс Су-3519 по маршруту Красноярск-Иркутск, но при наборе высоты отказал двигатель №3. Экипаж принял решение вернуться в аэропорт вылета, однако при заходе на посадку возник пожар, который разрушил системы управления и в результате самолет рухнул на землю в 3200 метрах от порога взлетно-посадочной полосы аэропорта Емельяново и рухнул. Из 111 человек на борту (104 пассажира и 7 членов экипажа) выжил один. Причиной катастрофы стало разрушение диска первой ступени контура низкого давления двигателя №3, произошедшее из-за наличия усталостных трещин. Трещины возникли из-за производственного дефекта – включения титано-азотного соединения, имеющего более высокую микротвердость, чем исходный материал. Используемые в то время методы изготовления и ремонта дисков, а также средства контроля оказались частично устаревшими, из-за чего не обеспечивали эффективность контроля и обнаружения такого дефекта. Сам дефект возник, вероятно, из-за случайного проглатывания титановой губки или шихты для выплавки слитка детали, обогащенной азотом.
Рейс 28M компании British Airtours : у Боинга 737, летевшего из Манчестера на Корфу в 1985 году, произошел неконтролируемый отказ двигателя и возгорание при взлете. Взлет был прерван, самолет свернул на рулежную дорожку и начал эвакуацию. Пятьдесят пять пассажиров и членов экипажа не смогли спастись и умерли от отравления дымом. Авария привела к серьезным изменениям, направленным на повышение живучести эвакуационного самолета. [21]
Рейс 232 United Airlines : самолет McDonnell Douglas DC-10 , летевший из Денвера в Чикаго в 1989 году. Отказ заднего двигателя General Electric CF6-6 привел к потере всей гидравлики, что вынудило пилотов попытаться приземлиться с использованием дифференциальной тяги . Погибло 111 человек. До этой катастрофы вероятность одновременного выхода из строя всех трех гидравлических систем считалась не более одной на миллиард. Однако статистические модели не учитывали ни положение двигателя номер два, установленного в хвостовой части рядом с гидропроводами, ни результаты разлета осколков во многих направлениях. С тех пор в конструкциях авиационных двигателей основное внимание уделяется предотвращению прокола осколками капота или воздуховодов, все чаще используются высокопрочные композитные материалы для достижения устойчивости к проникновению при сохранении низкого веса. [ нужна цитата ]
Рейс 130 «Байкальских авиалиний» : стартер двигателя № 2 на Ту-154 , следовавший из Иркутска в Домодедово , Москва в 1994 году, не остановился после запуска двигателей и продолжал работать на частоте более 40 000 об/мин с открытыми стравливающими клапанами из двигателей, что вызвало неконтролируемый выход из строя стартера. Оторвавшийся диск турбины повредил топливо- и маслопроводы (что привело к возгоранию) и гидропроводы. Система пожаротушения не смогла остановить пожар, и самолет направился обратно в Иркутск. Однако из-за потери гидравлического давления экипаж потерял управление самолетом, который впоследствии врезался в молочную ферму, в результате чего погибли все 124 человека на борту и один на земле. [22] [23]
ValuJet 597: У самолета DC-9-32, вылетевшего из международного аэропорта Хартсфилд Джексон в Атланте 8 июня 1995 года, произошел неконтролируемый отказ двигателя диска компрессора высокого давления 7-й ступени из-за ненадлежащего осмотра корродированного диска. В результате разрыва топливо для реактивных двигателей попало в кабину и загорелось, а в результате пожара самолет был списан.
Рейс 9755 TAM : у самолета Fokker 100 , вылетавшего из международного аэропорта Ресифи/Гуарарапис-Жильберто Фрейре в международный аэропорт Сан-Паулу/Гуарульюс 15 сентября 2001 г., произошел неконтролируемый отказ двигателя (Rolls-Royce RB.183 Tay), в результате которого разбились фрагменты двигателя. три окна кабины, что привело к декомпрессии и частичному вытягиванию пассажира из самолета. Другой пассажир удерживал пассажира до тех пор, пока самолет не приземлился, но пассажир, выброшенный из окна, погиб.
Рейс 32 Qantas : у самолета Airbus A380 , летевшего из лондонского аэропорта Хитроу в Сидней (через Сингапур) в 2010 году произошел неконтролируемый отказ двигателя Rolls-Royce Trent 900 . Было установлено, что поломка была вызвана несоосным расточенным отверстием в отрезке нефтяной трубы, что привело к усталостному разрушению. Это, в свою очередь, привело к утечке масла и последующему возгоранию масла в двигателе. Пожар привел к выбросу диска турбины среднего давления (IPT). Однако самолет благополучно приземлился. Это привело к остановке всего парка самолетов Qantas A380. [25]
Рейс 2276 British Airways : у самолета Boeing 777-200ER , летевшего из Лас-Вегаса в Лондон в 2015 году, во время взлета произошел неконтролируемый отказ двигателя №1 GE90 , что привело к сильному пожару на левом борту. Самолет успешно прервал взлет, и самолет был эвакуирован без человеческих жертв. [26]
Рейс 383 American Airlines : у Боинга 767-300ER , летевшего из Чикаго в Майами в 2016 году, во время взлета произошел неконтролируемый отказ двигателя № 2 (General Electric CF6), что привело к сильному пожару, разрушившему внешнее правое крыло. Самолет прервал взлет и был эвакуирован с 21 легким ранением, но без погибших. [27]
Рейс 66 Air France : самолет Airbus A380 , регистрационный номер F-HPJE, выполнявший рейс из Парижа, Франция, в Лос-Анджелес, США, находился в пути примерно в 200 морских милях (230 миль; 370 км) к юго-востоку от Нуука, Гренландия, когда он пострадал. катастрофический отказ двигателя в 2017 году (General Electric/Pratt & Whitney Engine Alliance GP7000). Экипаж спустился с самолета и примерно через два часа направился в Гуз-Бэй , Канада, для благополучной посадки. [28]
Рекомендации
^ «Каков срок службы двигателя самолета?» 13 января 2023 г.
^ Стивен Э. Скейтс (сентябрь 2007 г.). «Аэрофотоснимок: летающие доллары и смысл». Журнал «Профессиональный геодезист» .
^ «Отказ поршневого двигателя самолета: анализ отказа в сложной инженерной системе» (PDF) . Австралийское бюро транспортной безопасности. 2007.
^ «Continental: 4 миллиона часов налета дизельного двигателя» (пресс-релиз). Континентал Моторс. 10 апреля 2014 г.
^ «Рекордный год для самого большого и самого мощного реактивного двигателя в мире» (пресс-релиз). ДжиЭвиэйшн. 19 января 2012 г.
^ "Дискуссия с президентом Pratt & Whitney Canada Джоном Саабасом" . ЭйрИнсайт. 9 июня 2016 года. Архивировано из оригинала 17 августа 2016 года . Проверено 23 мая 2019 г.
↑ Майк Гержаникс (6 июня 2016 г.). «Летные испытания: впереди модернизированный Pilatus PC-12». рейсглобальный.
^ Справочник по полетам на винтокрылых машинах (PDF) . Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия: Федеральное управление гражданской авиации США . 2000. с. 30. ISBN1-56027-404-2. ФАА-8083-21. вертолет можно безопасно приземлить в случае отказа двигателя
^ «Основное ознакомление летных экипажей с работой и неисправностями турбовентиляторных двигателей самолетов» . Федеральная авиационная администрация . Архивировано из оригинала (DOC) 22 апреля 2023 года . Проверено 4 января 2024 г.
↑ Нассауэр, Сара (30 июля 2009 г.). «В воздухе: новые опасения по поводу «загара» в самолетах» . Журнал "Уолл Стрит . Проверено 4 января 2024 г.
^ «Технический отчет о двигательной установке и угрозах безопасности самолета, связанных с ВСУ» (PDF) . Федеральная авиационная администрация . Проверено 31 декабря 2012 г.
^ "Руководство по аэронавигационной информации" . Транспорт Канады . Проверено 29 декабря 2012 г.
^ «ETOPS, EROPS и альтернативные маршруты» (PDF) . Компания Боинг . Проверено 31 декабря 2012 г.
^ «Неконтролируемый отказ двигателя - Авиационная безопасность SKYbrary» . www.skybrary.aero . Проверено 5 мая 2018 г.
^ abcd «Рекомендательный циркуляр FAA AC 33-5: Сохранение/долговечность лопаток ротора турбинного двигателя» (PDF) . www.faa.gov . Проверено 10 декабря 2020 г.
^ Испытания на удержание лопастей и дисбаланс ротора. Архивировано 12 июня 2011 г. в Wayback Machine , 14 CFR 33.94, 1984 г.
^ ab «Четыре недавних случая неконтролируемого отказа двигателя побудили NTSB выдать срочные рекомендации по безопасности FAA». ntsb.gov . Проверено 27 мая 2010 г.В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .
^ «Отчет об авиационном происшествии: National Airlines, Incorporated, DC-10-10, N60NA, недалеко от Альбукерке, Нью-Мексико, 3 ноября 1973 г.» (PDF) . Национальный совет по безопасности на транспорте. 15 января 1975 года . Проверено 3 октября 2018 г.
^ Антони Милькевич (октябрь 1991 г.). «Jeszcze o Lesie Kabackim» [Ещё о Кабацком лесу]. Аэро: Technika Lotnicza (на польском языке). Варшава: Oficyna Wydawnicza Simp-Simpress: 12–14. ISSN 0867-6720.
^ Рантер, Харро. «Авиакатастрофа ASN Boeing 737-2H7C TJ-CBD в аэропорту Дуала (DLA)» . Aviation-safety.net . Проверено 18 апреля 2018 г.
^ «Уроки пожара на взлетно-посадочной полосе в Манчестере». 23 августа 2010 года . Проверено 5 июля 2018 г.
^ "АСН Авиакатастрофа Ту-154М RA-85656 Мамоны" . Aviation-safety.net. 3 января 1994 года . Проверено 18 апреля 2018 г.
^ "Катастрофа Ту-154М а/к 'Байкал' в районе Иркутска (борт RA-85656), 03 января 1994 года. // AirDisaster.ru - авиационные происшествия, происшествия и авиакатастрофы в СССР и России - факты, история, статистика" . www.airdisaster.ru . Проверено 18 апреля 2018 г.
^ "Chron.com - Новости, поиск и покупки из Houston Chronicle" . 11 мая 2009 года. Архивировано из оригинала 11 мая 2009 года . Проверено 18 апреля 2018 г.
^ «Qantas останавливает полеты A380 после паники» . Новости BBC . 4 ноября 2010 г. Проверено 18 апреля 2018 г.
↑ Фиппс, Клэр (9 сентября 2015 г.). «Самолет British Airways загорелся в аэропорту Лас-Вегаса № BA2276» . хранитель . Проверено 18 апреля 2018 г.
↑ Шапиро, Эмили (28 октября 2016 г.). «20 человек получили ранения после того, как самолет American Airlines загорелся в аэропорту О'Хара в Чикаго». Новости АВС . Проверено 29 октября 2016 г.
^ Брайан, Виктория; Добузинскис, Алекс (30 сентября 2017 г.). «Рейс Air France с поврежденным двигателем совершил вынужденную посадку в Канаде». Рейтер . Проверено 18 апреля 2018 г.
Эта статья содержит текст из публикации Национального совета по безопасности на транспорте США . который можно найти здесь [1] Поскольку источник является произведением федерального правительства США, он находится в общественном достоянии и может быть свободно адаптирован в соответствии с разделом 17 USC; Глава 1; §105 (см. Википедия:Общественное достояние ).
В данную статью включен текст из этого источника, находящегося в свободном доступе .