Турбина с набегающим потоком воздуха

Малый источник питания, установленный на самолете

Турбина с набегающим потоком воздуха на истребителе-бомбардировщике Republic F-105 Thunderchief

Турбина с приводом от напорного воздуха ( RAT ) — это небольшая ветровая турбина , которая подключена к гидравлическому насосу или электрическому генератору , установленному на самолете и используемому в качестве источника энергии. RAT вырабатывает энергию из воздушного потока за счет давления напорного воздуха , обусловленного скоростью самолета. На некоторых самолетах ее можно назвать генератором с приводом от воздуха ( ADG ). ^[1]

Операция

Современные самолеты обычно используют RAT только в экстренных случаях. ^[2] В случае потери как основного, так и вспомогательного источника питания RAT будет питать жизненно важные системы (управление полетом, связанную гидравлику, а также критически важные для полета приборы). ^[3] Некоторые RAT вырабатывают только гидравлическую энергию, которая, в свою очередь, используется для питания электрогенераторов.

В некоторых ранних самолетах (включая дирижабли) небольшие RAT были постоянно установлены и приводили в действие небольшой электрический генератор или топливный насос . Некоторые воздушные винты с постоянной скоростью , такие как винты двигателей Argus As 410 , используемых в Focke-Wulf Fw 189 , использовали турбину воздушного винта на коке для питания автономного регулятора шага, контролирующего эту постоянную скорость.

Современные самолеты генерируют мощность в основных двигателях или дополнительном газотурбинном двигателе, сжигающем топливо, называемом вспомогательной силовой установкой , которая часто устанавливается в задней части фюзеляжа или в нише основного колеса. RAT генерирует мощность из воздушного потока за счет скорости самолета. Если скорость самолета низкая, RAT будет вырабатывать меньше мощности. В нормальных условиях RAT убирается в фюзеляж (или крыло) и раскрывается вручную или автоматически после полной потери мощности. В период между потерей мощности и раскрытием RAT используются батареи.

Военное использование

RAT широко распространены в военных самолетах, которые должны быть способны выдерживать внезапную и полную потерю питания.

Они также питают системы, установленные в контейнерах, такие как пушка M61A1 Vulcan . Некоторые ядерные боеприпасы свободного падения, такие как британские Yellow Sun и Red Beard , использовали RAT для питания радарных высотомеров и пусковых цепей; они были более надежной альтернативой батареям.

Военные самолеты с турбинами, работающими на набегающем потоке воздуха

• 
  Convair F-102 Delta Dagger . Желтый круг обозначает турбину с пятью лопастями.
• 
  Турбина с набегающим потоком воздуха в истребителе-бомбардировщике Lockheed F-104 Starfighter
• 
  Двигатель Argus As 410 и турбина с набегающим потоком воздуха, используемые для питания привода винта изменяемого шага, который виден перед двигателем и позади турбины с набегающим потоком воздуха.
• 
  Ракетный самолет Messerschmitt Me 163B Komet с установленной на носу турбиной набегающего потока воздуха в качестве единственного источника электроэнергии.

Крепление крыла

Мощная электроника, такая как система глушения AN/ALQ-99, может питаться от RAT в стандартном режиме. Это позволяет устанавливать их на стандартной точке подвески , не требуя источника питания, специфичного для контейнера. На Boeing EA-18G Growler можно установить до пяти систем AN/ALQ-99 со встроенными турбинами набегающего потока воздуха , по две под каждым крылом и одну под фюзеляжем самолета . Каждая AN/ALQ-99 содержит два передатчика, каждый со своей собственной направленной антенной. Они используются эскадрильей электронных атак 134 (VAQ-134). Они не убираются, оставаясь развернутыми непрерывно во время полета. ^{[4] [5]}

Самолет Growler с турбинами набегающего потока воздуха, установленными под крыльями и корпусом

• 
  Самолет EA-18G Growler, несущий под каждым крылом внешний топливный бак, систему AN/ALQ-99 с турбиной с набегающим потоком воздуха, контейнер для постановки помех и противорадиолокационную ракету AGM-88C HARM , с дополнительной системой AN/ALQ-99, установленной по центру под фюзеляжем самолета.
• 
  Самолет ВМС США EA-18G Growler из Electronic Attack Squadron 129 (VAQ-129) с аналогичным оборудованием. Вращающиеся лопасти турбин набегающего воздуха выглядят размытыми.

Интервью с министром обороны США

• 
  В качестве фона для интервью Кристианы Аманпур с министром обороны Марком Эспером была выбрана система постановки помех AN/ALQ-99, установленная на крыле и работающая от турбины с набегающим потоком воздуха .
• 
  Обрезанный вид турбины с набегающим потоком воздуха. Турбина имеет четыре лопасти, которые непрерывно вращаются, обеспечивая работу системы глушения во время полета самолета.

Гражданское использование

Турбина с набегающим потоком воздуха на самолете бизнес-класса Dassault Falcon 7X

Многие современные типы коммерческих авиалайнеров, начиная с Vickers VC10 1960-х годов, ^[6] оснащены RAT. Турбина набегающего потока воздуха, приводящая в действие электрический генератор, была выбрана для VC10 из-за использования в ней « упакованных » гидравлических средств управления полетом, а не централизованной гидравлической системы. Каждый из отдельных агрегатов VC10 имел электрическое питание, поэтому аварийное резервирование для VC10 полагалось на счетверенные генераторы и резервный генератор RAT в то время, когда большинство RAT приводили в действие гидравлические насосы. ^[7]

Турбина с приводом от набегающего потока воздуха на Airbus A320

Airbus A380 имеет самый большой RAT в мире диаметром 1,63 метра (64 дюйма), но более распространены около 80 сантиметров (31 дюйм). Типичный большой RAT на коммерческом самолете может быть способен производитьОт 5 до 70 кВт , в зависимости от генератора. Меньшие модели с низкой скоростью полета могут генерировать всего 400 Вт.

RAT на Airbus A350 (видно в левом нижнем углу фюзеляжа)

RAT также использовались для питания центробежных насосов для создания давления в системах распыления на самолетах, которые используются в качестве опылителей для доставки жидких агентов на пахотные земли. Основной причиной выбора RAT является безопасность; использование RAT в Соединенных Штатах позволяет оставить сертифицированный FAA двигатель и системы питания на самолете без изменений. Нет необходимости использовать коробку отбора мощности двигателя для привода насоса, поскольку насос можно разместить низко или ниже внешней части планера, что значительно упрощает сантехнические работы. Будучи самой низкой точкой в ​​сантехнике, он будет иметь гравитационную подачу из баков для распыления и никогда не будет нуждаться в заливке. В случае отказа насоса, который может привести к заклиниванию, это никак не повлияет на летные возможности самолета или его систем, за исключением того факта, что системы распыления не будут работать.

Гражданские инциденты, связанные с развертыванием RAT

Следующие авиационные инциденты были связаны с использованием турбины с приводом от набегающего потока воздуха:

• 1974: Рейс 910 British Airways ^{[8] [9]}
• 1983: Рейс 143 авиакомпании Air Canada, также известный как инцидент с планером Гимли
• 1996: Угон самолета Ethiopian Airlines Flight 961
• 2000: Рейс 3378 авиакомпании Hapag-Lloyd
• 2001: Рейс 236 авиакомпании Air Transat , также известный как инцидент с планером на Азорских островах
• 2004: рейс 3701 авиакомпании Pinnacle Airlines
• 2009: рейс 1549 авиакомпании US Airways ^[10]
• 2010: Cathay Pacific, рейс 780
• 2016: Рейс 361 авиакомпании Air Canada ^[11]
• 2018: SmartLynx Эстония Рейс 9001 ^[12]
• 2020: рейс 8303 Пакистанских международных авиалиний
• 2022: Рейс 1325 авиакомпании LATAM Paraguay ^{[ необходима ссылка ]}
• 2024: Рейс 105 авиакомпании Virgin Atlantic ^[13]

Ссылки

1. «Директивы летной годности; Самолеты Bombardier Model CL-600-2B19 (Региональные реактивные самолеты серии 100 и 440)». Федеральное управление гражданской авиации (FAA). 2009.
2. Стив Гинтер (2003). Истребители ВМС США номер шестьдесят четыре North American A-5A, RA-5C Vigilante — ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ: ТУРБИНА НАБИВНОГО ВОЗДУХА . Стив Гинтер. стр. 27. ISBN 0-942612-64-7.
3. "Справочник технического специалиста по техническому обслуживанию самолетов FAA - Планер. Глава 12 Гидравлические и пневматические системы питания. Турбина с приводом от набегающего потока воздуха (RAT)" (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации (FAA). 2012. стр. 35.
4. "ALQ-99 Tactical Jamming System". ВМС США . 16 сентября 2021 г. Получено 30 июля 2021 г.
5. Джон Пайк (11 декабря 1999 г.). "AN/ALQ-99 Tactical Jamming System (TJS)". Федерация американских ученых (FAS) . Получено 30 июля 2023 г.
6. "Vicker VC10". Flight International : 728–742. 10 мая 1962 г.
7. "Системы управления полетом". Flight International : 485. 26 сентября 1968 г.
8. Рантер, Харро. "Инцидент Vickers VC-10-1151 G-ASGL, 04 декабря 1974 г.". Aviation-safety.net . Получено 04.11.2022 .
9. "Инциденты и несчастные случаи". www.vc10.net . Получено 2022-11-04 .
10. Бейкер, Эл; Уолд, Мэтью Л. (18.01.2009). «Следователи предлагают подробности нескольких минут полета». The New York Times . ISSN  0362-4331 . Получено 28.10.2022 .
11. Рантер, Харро. «Инцидент с Embraer ERJ-190AR (ERJ-190-100 IGW) C-FHOS, 25 мая 2016 г.». Aviation-safety.net . Проверено 4 ноября 2022 г.
12. Рантер, Харро. "ASN Авария самолета Airbus A320-214 ES-SAN Таллинн-Леннарт Мери Аэропорт (TLL)". Aviation-safety.net . Получено 2022-11-04 .
13. #Аварийнаяпосадка в самом загруженном аэропорту Великобритании Хитроу — Virgin 787 VS105 сбрасывает топливо и запускает RAT!, получено 30.01.2024

Внешние ссылки

• Emirates A380 с активной турбиной набегающего потока воздуха приземлился в Гамбурге Финкенвердер на YouTube
• Обзор использования турбины с приводом от набегающего потока воздуха в самолетах / Труды конференции AIP > Том 1831, выпуск 1 (2017) doi:10.1063/1.4981189
• Аварийные самолетные RAT – IEEE