Пепел, пепел, вие сте силни !: Опасно ли е да летите? След вълната на вулкана

Горещо дишане на двигателя За да поддържа изгарянето, двигателят се нуждае от гориво и въздух в съотношение около 1:14. Обърнете внимание, че това е съотношение маса, а не обем. Колкото повече прах има във въздуха, толкова по-малко пространство остава за кислорода. При определена концентрация качеството на сместа е извън допустимите граници и горенето спира

Към момента на писането на този брой броят на полетите, отменени поради изригването на вулкан в Исландия, е близо 100 000. Загубите на европейските авиокомпании се оценяват на 1, 7 милиарда долара, поне пет средни превозвачи се балансират на ръба на фалита.

Веднага след като Евроконтрол (Европейската организация за безопасност на въздушното движение) отново отвори небето над Европа, служителите бяха бомбардирани от гняв от авиокомпании, европейски министри на транспорта и накрая стотици хиляди пътници, включително тези, които бяха заседнали за една седмица далеч от дома. Небесните функционери бяха обвинени в презастраховане и желанието да покрият собствения си тил в противоречие с интересите на милиони граждани.

В първите дни на „въздушната блокада“ самолети на KLM, British Airways, Lufthansa, Air Berlin излитаха без пътници. На борда бяха висши служители на компаниите, а пилотите не отчитаха никакви отклонения от редовните режими. Airbus извърши поредица от тестови полети над Европа със своите A340 и A380, по време на които екипажът и инженерите внимателно наблюдаваха поведението на самолетите и двигателните системи и не откриха никакви отклонения (след полетната инспекция също не ги откриха). Но в отговор на Евроконтрол прозвуча само една формулировка: „Не знаем как вулканичният прах ще се отрази на самолета“.

Но има противоположна гледна точка. Отново, по времето на това писане, нов облак от вулканична пепел се приближи до Европа. Този път летищата остават отворени. Междувременно формулировката „ние не знаем“ все още е валидна. Евроконтрол не се похвали с резултатите от работата на независими летателни лаборатории, а авиокомпаниите слизат с аварийна формулировка: "Не са забелязани отклонения от нормата." Днес нито един пилот не се съгласи да обясни подробно колко разширяващо се може понятието „нормален полетен режим“. Ако вярвате на пресслужбите на превозвачите, тогава всеки пилот на гражданска авиация едновременно излетя до небето, за да премахне последиците от транспортната криза без почивка и сън.

Тези дни редакцията трябваше да пътува в чужбина. И ние се уплашихме да летим. Производителите на самолетни двигатели добавиха гориво към огъня, което заплаши превозвачите с прекратяването на гаранцията. Решихме да разберем какво точно заплашва самолетът да попадне в облак от вулканичен прах и се обърнахме към Държавния изследователски институт по авиационни системи (GosNIIAS) и NPO Saturn (производител на двигатели).

Дишайте по-дълбоко!

Най-често срещаната фобия е свързана с възможна повреда на двигателя, свързана с навлизането на вулканичен прах. Пример за такъв провал е летателната катастрофа, станала на KLM867 през 1989 година. След преминаване през облак прах на 300 км от мястото на изригване на вулкана Редут, екипажът съобщи за повредата и на четирите двигателя. По подобен начин се развиха събитията от полета на British Airways9, по време на който самолетът падна в облака на пепелта на индонезийския вулкан Galunggung. И в двата случая двигателите са успели да се рестартират след излизане от окачването на пепелта.

В многобройни източници има версия, че вулканичната пепел, която представлява микроскопични парчета от вулканично стъкло, се стопи в горивната камера на двигателя и образува вискозна маса, която запушва каналите за подаване на гориво. Това е често срещано погрешно схващане.

По време на полет двигателят засмуква въздух с огромна скорост: консумацията на въздух е от 40 до 100 кг в секунда. За да може горивото да влезе в горивната камера, налягането в дюзите трябва да бъде дори по-голямо от налягането на въздуха, създадено от компресора. Освен това дюзите са разположени по протежение на въздушния поток, а не срещу него. Според Роман Любимов, ръководител на тестовия цех в NPO Сатурн, при такива условия вулканичната пепел не може да влезе в горивната линия нито в твърда, нито в течна форма.

Изгарянето на пламъка (спиране на горенето в горивната камера), за което съобщават екипажите на злополучните полети KLM и British Airways, се приписва от Роман на качеството на въздушно-горивната смес (виж страничната лента). Това е възможно само при много висока концентрация на пепел във въздуха - например на 300 км от изригващ вулкан, какъвто е случаят с KLM 867. Тогава изригването беше пълна изненада за пилотите. Ако присъствието на прах във въздуха не е изненада за екипажа, внезапно изключване на двигателя също няма да се случи. Горивната камера на модерен самолетен двигател съдържа най-малко 12 дюзи. Прекъсването на пламъка върху един или повече от тях не води до негативни последици. Изключването на част от дюзите се използва в нормални полетни режими, за да се спести гориво и да се намалят емисиите на вредни емисии в атмосферата. От друга страна, повредата на част от дюзите ще даде на пилота алармен сигнал за необходимостта да напусне опасната зона.

Turbopeskostruyka

Вулканичният прах е силен абразив. Какъв ефект имат микроскопичните стъклени частици върху части на двигателя, въртящи се със скорост над 6000 об / мин, когато се сблъскват с тях със скорост 800 км / ч? Точният отговор на този въпрос е неизвестен, тъй като съответните тестове не са включени в програмата за сертифициране на двигатели за самолети за гражданска авиация и следователно не се провеждат. Някои газови турбинни двигатели за хеликоптери, които трябва да работят в трудни климатични условия, преминават през подобни тестове.

Най-близките условия се моделират по време на тестовете за леене на градушка. „При сблъсък с вентилатор повечето градушки се хвърлят от центъра на потока към периферията и преминават по външната верига, без да попадат в частта с високо налягане“, казва Роман Любимов. „Това е основен принцип при проектирането на двигатели на гражданската авиация.“

Твърдостта на градушките не е сравнима с твърдостта на повърхността на въртящи се части на двигателя. Моторът трябва да запази напълно своите характеристики при преминаване през облак от градушка. Въпреки това, след такъв полет, двигателят задължително се подрежда: енергията на 1 g градушка е достатъчно голяма, за да доведе до сблъсквания или изкълчвания по краищата на вентилатора при сблъсък. Разбира се, лекият окачен вулканичен прах не е в състояние да причини такива щети.

Що се отнася до металите, обичайно е да се говори за чистота на повърхността. Този параметър взема предвид височината и броя на неравностите по повърхността на частта. В турбореактивния двигател чистотата на повърхността е най-важна за лопатките на компресора. Неговите ажурни остриета са заобиколени от въздух с най-висока скорост, а ефективността и тягата на двигателя директно зависят от тяхната гладкост. Лопатките на компресора са покрити с устойчив на ерозия материал и шлифован. Поради дизайна на вентилатора, по-голямата част от вулканичния прах заобикаля компресора. Независимо от това, дългосрочната работа в прашни условия може да повлияе неблагоприятно върху чистотата на повърхността на лопатките и работата на двигателя. Отчасти това се дължи на евентуалното неизпълнение на гаранциите от производителите.

За турбина чистотата на повърхността не е толкова важна, колкото топлинната устойчивост - в края на краищата тя трябва да работи буквално в горивната камера. Отлята е от огнеупорна сплав и дори не е полирана, така че абразивът не се страхува от нея. Освен това е малко вероятно пепелните частици да преодолеят горивната камера, без да се стопят. Вътре в турбината обаче има въздуховоди за охлаждане. Именно те разтопеното стъкло може да се запуши, нарушавайки циркулацията на въздуха и охлаждането. Това може да доведе до прегряване, преждевременно износване и дори разрушаване на монтажа.

Повишаване на температурата обаче не става моментално. Екипажът ще получи аларма много преди да се случи непоправимото. В резултат на това според Роман Любимов при летене в непрекъснат облак прах вероятността от проблеми с навигацията е многократно по-висока от вероятността за повреда на двигателя.

Пет крачки на север

От контакт с многобройни частици пепел, смесени с водна пара с висока скорост, самолетът придобива електрически заряд. Екипажът и пътниците на самолета, които случайно прелетяха през прашен облак, наблюдаваха ярко сияние на прозорците, фюзелажа, крилата. Според Олег Титков, старши изследовател в GosNIIAS, при продължително излагане статичното електричество може да доведе до унищожаване на някои части, като антени на радиоприемници. Преминаването на заредена равнина може да причини светкавица. По-вероятно е обаче намесата да възникне в бордовите електрически мрежи.

Всеки двигател на модерен лайнер има собствен генератор и вградена мрежа. Мощен индустриален компютър, инсталиран директно вътре в двигателя, контролира автоматизацията на двигателя, включително регулира качеството на сместа въздух-гориво. Той е този, който намалява подаването на гориво, докато се изкачвате (колкото по-висок, толкова по-разреден въздух) или ако вместо част от въздуха двигателят поглъща прах.

Вулканичната пепел няма да може да организира токов удар за двигателя: бордовите електрически мрежи са твърде добре екранирани. Но статичното електричество е напълно способно да създава смущения в радиоприемниците до пълното прекратяване на комуникацията. Това означава, че преминавайки през облак пепел, самолетът вероятно ще загуби основната част от навигационните системи.

За да определи текущата позиция в космоса, навигационната система FMS (Flight Management System) използва няколко източника наведнъж. Най-точният от тях е GPS. Следващият по точност е сигналът за заземяване на VOR-DME, който ви позволява да определите посоката и в зависимост от дизайна, разстоянието до дадена точка на земята. Всенасочените маяци на NDB са още по-малко точни. И накрая, инерционните навигационни системи (ANN) имат най-малка точност. Те представляват набор от жироскопи и акселерометри. Грешката по време на дълъг полет чрез инерционна навигационна система може да достигне няколкостотин метра.

Както можете да видите, по време на бунт на статично електричество, пилотите ще могат да се движат в космоса само от ANN. Освен това метеорологичният радар може да стане жертва на такса. Така че ще трябва да разчитате да попаднете в опасни гръмотевични бури, разчитайки на собственото си орлово око. За щастие, тестовите полети показаха, че прозрачността на прозорците на кабината не страда от абразивните ефекти на вулканичната пепел.

Вулканичната пепел не може да осакати самолет. Той извежда само на преден план човешкия фактор. Ако вярвате в професионализма на командира на екипажа, не се колебайте. Лично ние ще направим точно това.

Статията е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 6, юни 2010 г.).

Препоръчано

Мадагаскарски копър: най-мистериозното животно
2019
Изчакайте: Тест на Mercedes-Benz S 400 d
2019
Как да разберем принципа на несигурността на Хайзенберг?
2019