Турбинные двигатели, используемые на современных самолетах с турбинным приводом, очень надежны . Двигатели работают эффективно при регулярном проведении плановых проверок и технического обслуживания. Срок службы этих агрегатов может составлять десятки тысяч часов работы. [1] Однако иногда случаются неисправности или отказы двигателей, требующие отключения двигателя в полете. Поскольку многомоторные самолеты спроектированы для полетов с одним неработающим двигателем, а летные экипажи обучены летать с одним неработающим двигателем, отключение двигателя в полете, как правило, не представляет серьезной проблемы безопасности полета.
Федеральное управление гражданской авиации (FAA) заявило, что турбинные двигатели имеют частоту отказов один на 375 000 летных часов, по сравнению с одним на каждые 3200 летных часов для поршневых двигателей самолетов. [2] [ ненадежный источник ]
Из-за «грубого занижения» данных об отключениях поршневых двигателей авиации общего назначения в полете (IFSD) у FAA нет надежных данных и оно оценило частоту «между 1 на 1000 и 1 на 10 000 летных часов». [3] Continental Motors сообщает, что FAA заявляет, что двигатели авиации общего назначения испытывают один отказ или IFSD каждые 10 000 летных часов, и заявляет, что ее двигатели Centurion имеют один отказ на 20 704 летных часа, снизившись до одного на 163 934 летных часа в 2013–2014 годах. [4]
У General Electric GE90 частота отключения в полете (IFSD) составляет один на миллион часов наработки двигателя. [5]
Pratt & Whitney Canada PT6 известен своей надежностью: частота отключения в полете составляла один на 333 333 часа с 1963 по 2016 год, [6] снизившись до одного на 651 126 часов за 12 месяцев в 2016 году. [7]
Аварийная посадка
После остановки двигателя обычно выполняется предупредительная посадка с пожарным и спасательным оборудованием аэропорта , размещенным вблизи взлетно-посадочной полосы. Быстрая посадка является мерой предосторожности против риска отказа другого двигателя позже в полете или того, что отказ двигателя, который уже произошел, мог вызвать или был вызван другим пока неизвестным повреждением или неисправностью систем самолета (например, пожаром или повреждением органов управления полетом самолета), которые могут представлять постоянную опасность для полета. После приземления самолета сотрудники пожарной охраны помогают осмотреть самолет, чтобы убедиться в его безопасности, прежде чем он вырулит на место стоянки.
Винтокрыл
Турбовинтовые самолеты и вертолеты с турбовальными двигателями также оснащены турбинными двигателями и подвержены отказам двигателей по многим причинам, аналогичным причинам реактивных самолетов. В случае отказа двигателя вертолета пилот часто может перейти в режим авторотации , используя неработающий ротор для замедления снижения самолета и обеспечения определенного контроля, что обычно позволяет совершить безопасную аварийную посадку даже без двигателя. [8]
Остановки, не являющиеся отказами двигателя
Большинство отключений в полете безвредны и, скорее всего, останутся незамеченными пассажирами. Например, для экипажа может быть разумным выключить двигатель и выполнить предупредительную посадку в случае предупреждения о низком давлении масла или высокой температуре масла в кабине. Однако пассажиры в реактивном самолете могут быть весьма встревожены другими событиями, связанными с двигателем, такими как помпаж компрессора — неисправность, которая характеризуется громкими ударами и даже пламенем из входного отверстия двигателя и выхлопной трубы. Помпаж компрессора — это нарушение потока воздуха через газотурбинный реактивный двигатель, которое может быть вызвано износом двигателя, боковым ветром над входным отверстием двигателя, накоплением льда вокруг входного отверстия двигателя, попаданием постороннего материала или отказом внутреннего компонента, таким как сломанная лопатка . Хотя эта ситуация может быть тревожной, двигатель может восстановиться без повреждений. [9]
Другие события, которые могут произойти с реактивными двигателями, такие как неисправность управления топливом, могут привести к избытку топлива в камере сгорания двигателя . Это дополнительное топливо может привести к появлению пламени, выходящего из выхлопной трубы двигателя. Как бы тревожно это ни звучало, сам двигатель никогда не горит. [ необходима цитата ]
Кроме того, отказ некоторых компонентов двигателя может привести к выбросу масла в отбираемый воздух , что может вызвать запах или масляный туман в салоне. Это известно как событие с дымом . Опасности событий с дымом являются предметом дебатов 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 вне двигателя, такими как проблемы с топливным насосом или загрязнение топлива. Отказ турбинного двигателя может быть также вызван полностью внешними факторами, такими как вулканический пепел , столкновение с птицами или погодные условия, такие как осадки или обледенение . Погодные риски, такие как эти, иногда можно противодействовать с помощью дополнительного зажигания или противообледенительных систем. [11]
Отказы при взлете
Процедура взлета самолета с турбинным двигателем разработана с учетом того, что отказ двигателя не поставит под угрозу полет. Это делается путем планирования взлета вокруг трех критических скоростей V : V1, VR и V2. V1 — это 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, при которой нос отрывается от взлетно-посадочной полосы, процесс, известный 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 достаточная тормозная дистанция для его прекращения будут доступны в любое время. [ требуется ссылка ]
Отказ во время длительных операций
Чтобы позволить двухмоторным самолетам летать по более длинным маршрутам, которые находятся более чем в часе езды от подходящего запасного аэропорта, используется набор правил, известный как ETOPS (Extended Twin-engine Operational Performance Standards), чтобы гарантировать, что двухтурбинный самолет может безопасно прибыть в запасной аэропорт после отказа или остановки двигателя, а также чтобы свести к минимуму риск отказа. ETOPS включает требования к техническому обслуживанию, такие как частые и тщательно регистрируемые проверки, и эксплуатационные требования, такие как обучение летного состава и процедуры, специфичные для ETOPS. [13]
Отказы двигателя можно классифицировать как «локализованные» и «нелокализованные».
Скрытый отказ двигателя – это отказ, при котором все внутренние вращающиеся компоненты остаются внутри или встроены в корпус двигателя (включая любую защитную оболочку, являющуюся частью двигателя) или выходят из двигателя через выхлопную трубу [14] или воздухозаборник. [15]
Нелокализованное событие в двигателе происходит, когда отказ двигателя приводит к проникновению фрагментов вращающихся деталей двигателя и их выходу через корпус двигателя.
Очень специфическое техническое различие между локализованным и не локализованным отказом двигателя вытекает из нормативных требований к проектированию, испытаниям и сертификации авиационных двигателей в соответствии с Частью 33 Федеральных авиационных правил США , которые всегда требовали, чтобы турбинные авиационные двигатели были спроектированы так, чтобы локализовать повреждения, возникающие в результате поломки лопасти ротора. [15] В соответствии с Частью 33 производители двигателей обязаны проводить испытания на отрыв лопасти , чтобы гарантировать локализацию осколков в случае отделения лопасти. [16] Фрагменты лопасти, выходящие из впускного или выпускного отверстия, по-прежнему могут представлять опасность для самолета, и это должно учитываться конструкторами самолетов. [15] Номинально локализованный отказ двигателя все еще может привести к отрыву деталей двигателя от самолета, если детали двигателя выходят через существующие отверстия во впускном или выпускном отверстии двигателя и не создают новых отверстий в защитной оболочке корпуса двигателя. Фрагменты лопасти вентилятора, выходящие через впускное отверстие, также могут привести к отрыву деталей планера, таких как воздухозаборник и другие части гондолы двигателя, от самолета из-за деформации от остаточной кинетической энергии фрагмента лопасти вентилятора.
Удержание отказавших вращающихся частей представляет собой сложный процесс, который включает в себя высокоэнергетические, высокоскоростные взаимодействия многочисленных локально и удаленно расположенных компонентов двигателя (например, неисправная лопатка, другие лопатки, структура сдерживания, соседние корпуса, подшипники, опоры подшипников, валы, лопатки и внешние установленные 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 сдерживание, - это деформация и/или отклонение лопаток, корпусов, ротора, рамы, впускного отверстия, накладок на корпус и структуры сдерживания. [15]
Неконтролируемые отказы дисков турбинных двигателей в двигателе самолета представляют прямую опасность для самолета, его экипажа и пассажиров, поскольку высокоэнергетические фрагменты дисков могут проникнуть в салон или топливные баки, повредить поверхности управления полетом или разорвать легковоспламеняющиеся жидкости или гидравлические линии. [17] Корпуса двигателей не предназначены для размещения неисправных дисков турбин. Вместо этого риск неконтролируемого отказа дисков снижается путем обозначения дисков как критически важных для безопасности деталей, определяемых как части двигателя, отказ которых, вероятно, представляет прямую опасность для самолета. [17]
Известные аварии, связанные с неконтролируемым отказом двигателя
Два рейса LOT Polish Airlines , оба Ил-62 , потерпели катастрофические неконтролируемые отказы двигателей в 1980-х годах. Первый случай произошел в 1980 году на рейсе 7 LOT Polish Airlines , где были разрушены элементы управления полетом, в результате чего погибли все 87 человек на борту. В 1987 году на рейсе 5055 LOT Polish Airlines отказ внутреннего левого двигателя самолета (№ 2) повредил внешний левый двигатель (№ 1), в результате чего оба загорелись и потеряли элементы управления полетом, что привело к катастрофе, в которой погибли все 183 человека на борту. В обоих случаях вал турбины двигателя № 2 разрушился из-за производственных дефектов подшипников двигателей, в которых отсутствовали ролики. [19]
Катастрофа 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 отряда (Аэрофлот) выполнял пассажирский рейс SU-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 уничтожил системы управления и в результате самолет рухнул на землю в 3200 метрах от торца взлетно-посадочной полосы аэропорта Емельяново и разрушился. Из 111 человек, находившихся 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. Причиной возникновения трещин стал производственный дефект – включение в состав титано-азотного соединения, имеющего более высокую микротвердость, чем исходный материал. Применяемые в то время методы изготовления и ремонта дисков, а также средства контроля оказались частично устаревшими, поэтому не обеспечивали эффективности контроля и обнаружения такого дефекта. Сам дефект возник, вероятно, из-за случайного попадания внутрь титановой губки или шихты для выплавки слитка заготовки, обогащенной азотом.
Рейс 28M авиакомпании British Airtours : Boeing 737, летевший из Манчестера в Корфу в 1985 году, потерпел неконтролируемый отказ двигателя и пожар на взлете. Взлет был прерван, самолет повернул на рулежную дорожку и начал эвакуацию. Пятьдесят пять пассажиров и членов экипажа не смогли выбраться и погибли от отравления дымом. Авария привела к серьезным изменениям, направленным на повышение выживаемости при эвакуации с самолетов. [21]
Рейс 232 авиакомпании United Airlines : McDonnell Douglas DC-10, летевший из Денвера в Чикаго в 1989 году. Отказ заднего двигателя General Electric CF6 -6 привел к потере всей гидравлики, вынудив пилотов попытаться совершить посадку с использованием дифференциальной тяги . Было 111 погибших. До этой катастрофы вероятность одновременного отказа всех трех гидравлических систем считалась низкой — один на миллиард. Однако статистические модели не учитывали положение двигателя номер два, установленного в хвосте рядом с гидравлическими линиями, а также результаты разлета осколков во многих направлениях. С тех пор конструкции авиационных двигателей были сосредоточены на том, чтобы не допустить прокалывания осколками капота или воздуховодов, все чаще используя высокопрочные композитные материалы для достижения стойкости к проникновению при сохранении низкого веса. [ необходима цитата ]
Рейс 130 авиакомпании Baikal Airlines : стартер двигателя № 2 на самолете Ту-154, следовавшем из Иркутска в Домодедово , Москва в 1994 году, не остановился после запуска двигателя и продолжал работать на скорости более 40 000 об/мин с открытыми клапанами перепуска воздуха из двигателей, что привело к неконтролируемому отказу стартера. Отделившийся диск турбины повредил топливопроводы и маслопроводы (что вызвало пожар) и гидравлические линии. Система пожаротушения не смогла остановить пожар, и самолет отклонился от курса и вернулся 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: DC-9-32 , взлетевший из международного аэропорта Хартсфилд-Джексон в Атланте 8 июня 1995 года, потерпел неконтролируемый отказ двигателя диска компрессора высокого давления 7-й ступени из-за ненадлежащего осмотра корродированного диска. В результате разрыва в салон попало реактивное топливо, которое загорелось, а пожар стал причиной списания самолета.
Рейс TAM 9755 : самолет Fokker 100 , вылетавший из международного аэропорта Ресифи/Гуарарапис-Жилберто Фрейре в международный аэропорт Сан-Паулу/Гуарульюс 15 сентября 2001 года, потерпел неконтролируемый отказ двигателя (Rolls-Royce RB.183 Tay), в результате которого осколки двигателя разбили три окна салона, что привело к декомпрессии и частичному вытягиванию пассажира из самолета. Другой пассажир удерживал пассажира, пока самолет не приземлился, но пассажир, выброшенный из окна, погиб.
Рейс Qantas 32 : у 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 отказ был вызван несоосностью расточки в заглушке маслопровода, что привело к усталостному разрушению. Это, в свою очередь, привело к утечке масла, за которой последовало возгорание масла в двигателе. Возгорание привело к отсоединению диска турбины промежуточного давления (IPT). Однако самолет благополучно приземлился. Это привело к приостановке полетов всего парка самолетов Qantas A380. [25]
Рейс British Airways 2276 : Boeing 777-200ER, летевший из Лас-Вегаса в Лондон в 2015 году, потерпел неконтролируемый отказ двигателя № 1 GE90 во время взлета, что привело к большому пожару на его левом борту. Самолет успешно прервал взлет, и самолет был эвакуирован без жертв. [26]
Рейс 383 American Airlines : Boeing 767-300ER, летевший из Чикаго в Майами в 2016 году, потерпел неконтролируемый отказ двигателя № 2 (General Electric CF6) во время взлета, что привело к сильному пожару, который уничтожил внешнее правое крыло. Самолет прервал взлет и был эвакуирован с 21 легкими травмами, но без смертельных случаев. [27]
Рейс 66 авиакомпании 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 в 2017 году у него произошел катастрофический отказ двигателя (General Electric / Pratt & Whitney Engine Alliance GP7000). Экипаж спустился с самолета и направился в Гуз-Бей , Канада, для безопасной посадки примерно через два часа. [28]
Ссылки
^ «Каков срок службы двигателя самолета?». 13 января 2023 г.
^ Стивен Э. Скейтс (сентябрь 2007 г.). «Воздушная перспектива: летающие доллары и смысл». Журнал Professional Surveyor .
^ "Отказ поршневого двигателя самолета: анализ отказа в сложной инженерной системе" (PDF) . Австралийское бюро безопасности на транспорте. 2007.
^ "Continental: 4 миллиона часов налета дизельных двигателей" (пресс-релиз). Continental Motors. 10 апреля 2014 г.
^ «Рекордный год для самого большого и мощного в мире реактивного двигателя» (пресс-релиз). GE Aviation. 19 января 2012 г.
^ «Дискуссия с президентом Pratt & Whitney Canada Джоном Саабасом». AirInsight. 9 июня 2016 г. Архивировано из оригинала 17 августа 2016 г. Получено 23 мая 2019 г.
↑ Майк Герзаникс (6 июня 2016 г.). «Летные испытания: модернизированный Pilatus PC-12 вырывается вперед». flightglobal.
^ Rotorcraft Flying Handbook (PDF) . Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия: Федеральное управление гражданской авиации США . 2000. стр. 30. ISBN1-56027-404-2. FAA-8083-21. вертолет может быть безопасно посажен в случае отказа двигателя
^ "Основное знакомство летных экипажей с эксплуатацией и неисправностями турбовентиляторных двигателей самолетов". Федеральное управление гражданской авиации . Архивировано из оригинала (DOC) 22 апреля 2023 г. Получено 4 января 2024 г.
^ Нассоер, Сара (30 июля 2009 г.). «В воздухе: новые опасения по поводу «выхлопов» в самолетах» . The Wall Street Journal . Получено 4 января 2024 г.
^ "Технический отчет о безопасности полетов самолетов, связанных с силовой установкой и ВСУ" (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации . Получено 31 декабря 2012 г.
^ "Руководство по аэронавигационной информации". Transport Canada . Получено 29 декабря 2012 г.
^ "ETOPS, EROPS и запасные точки на маршруте" (PDF) . Компания Boeing . Получено 31 декабря 2012 г. .
^ "Неконтролируемый отказ двигателя - SKYbrary Aviation Safety". www.skybrary.aero . Получено 5 мая 2018 г.
^ abcd "FAA Advisory Circular AC 33-5: Удержание/долговечность лопаток ротора турбинного двигателя" (PDF) . www.faa.gov . Получено 10 декабря 2020 г. .
^ Испытания на удержание лопаток 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 выпустить срочные рекомендации по безопасности для FAA". ntsb.gov . Получено 27 мая 2010 г.В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
^ "Отчет об авиационном происшествии: National Airlines, Incorporated, DC-10-10, N60NA, около Альбукерке, Нью-Мексико, 3 ноября 1973 г." (PDF) . Национальный совет по безопасности на транспорте. 15 января 1975 г. . Получено 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. "ASN Авария самолета Boeing 737-2H7C TJ-CBD Аэропорт Дуала (DLA)". Aviation-safety.net . Получено 18 апреля 2018 г. .
^ "Уроки пожара на взлетно-посадочной полосе в Манчестере". 23 августа 2010 г. Получено 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 от Houston Chronicle". 11 мая 2009 г. Архивировано из оригинала 11 мая 2009 г. Получено 18 апреля 2018 г.
^ "Qantas grounds A380s after scare". BBC News . 4 ноября 2010 г. Получено 18 апреля 2018 г.
↑ Фиппс, Клэр (9 сентября 2015 г.). «Самолет British Airways загорелся в аэропорту Лас-Вегаса № BA2276». The Guardian . Получено 18 апреля 2018 г.
^ Шапиро, Эмили (28 октября 2016 г.). «20 пострадавших после возгорания самолета American Airlines в аэропорту О'Хара в Чикаго». ABC News . Получено 29 октября 2016 г.
↑ Брайан, Виктория; Добузинскис, Алекс (30 сентября 2017 г.). «Рейс Air France с поврежденным двигателем совершил аварийную посадку в Канаде». Reuters . Получено 18 апреля 2018 г.
В данной статье содержится текст из публикации Национального совета по безопасности на транспорте США , которую можно найти здесь [1]. Как работа федерального правительства США, источник находится в общественном достоянии и может свободно адаптироваться в соответствии с разделом 17 Кодекса США; главой 1; §105 (см. Wikipedia:Public Domain ).
В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .