Отказ турбинного двигателя - Turbine engine failure

Поврежденный диск вентилятора двигателя, который катастрофически вышел из строя Рейс 232 United Airlines

А отказ газотурбинного двигателя происходит, когда газотурбинный двигатель неожиданно перестает производить мощность из-за неисправности, отличной от истощение топлива. Часто применяется для самолет, но другие газотурбинные двигатели могут выйти из строя, например, наземные турбины, используемые на электростанциях или комбинированный дизель и газ суда и транспортные средства.

Надежность

Турбинные двигатели, используемые в современных самолетах с турбинными двигателями, очень надежный. Двигатели работают эффективно, регулярно проводятся плановые проверки и техническое обслуживание. Срок службы этих устройств может составлять тысячи часов. Однако иногда возникают сбои или отказы двигателя, которые требуют остановки двигателя в полете. Поскольку многомоторные самолеты спроектированы для полета 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.

В Федеральная авиационная администрация (FAA) было процитировано, поскольку турбинные двигатели имеют интенсивность отказов один на 375 000 летных часов, по сравнению с одним каждые 3200 летных часов для поршневых двигателей самолетов.[1]Из-за «существенного занижения сведений» об отключениях поршневых двигателей авиации общего назначения в полете (IFSD), FAA не располагает надежными данными и оценивает показатель «от 1 на 1000 до 1 на 10 000 летных часов».[2]Континентал Моторс сообщает, что Федеральное управление гражданской авиации заявляет, что в двигателях авиации общего назначения происходит отказ одного двигателя или неисправности IFSD каждые 10 000 летных часов, и заявляет Центурион двигатели составляет один на 20,7 тыс. летных часов, снижаясь до одного на 164 тыс. летных часов в 2013–2014 годах.[3]

В General Electric GE90 имеет коэффициент остановки в полете (IFSD) один на миллион летных часов двигателя.[4]В Пратт энд Уитни Канада PT6 известен своей надежностью: с 1963 по 2016 год частота остановов в полете составляла один на 333 тысячи часов,[5] снижение до одного на 651 тысячу часов за 12 месяцев 2016 года.[6]

Аварийная посадка

После остановки двигателя аварийная посадка обычно выполняется с аэропортом. пожарно-спасательное оборудование расположен рядом с взлетно-посадочной полосой. Оперативная посадка является мерой предосторожности против риска того, что другой двигатель выйдет из строя позже в полете или что отказ двигателя, который уже произошел, мог быть вызван или был вызван другим, еще неизвестным повреждением или неисправностью систем самолета (например, пожаром или неисправностью). повреждение органов управления полетом воздушного судна), которые могут представлять постоянный риск для полета. Как только самолет приземлится, сотрудники пожарной части помогают осмотреть самолет, чтобы убедиться, что он безопасен, прежде чем он Таксис в положение парковки.

Винтокрыл

Турбовинтовой -силовые самолеты и турбовальный -приведенный вертолеты также питаются от турбинные двигатели и подвержены отказам двигателя по многим причинам, аналогичным причинам реактивного самолета. В случае отказа двигателя вертолета пилот часто может войти в Автоматический поворот с использованием несущего винта для замедления снижения самолета и обеспечения некоторой управляемости, обычно позволяющей выполнить безопасную аварийную посадку даже без включения двигателя.[7]

Отключения, не являющиеся отказами двигателя

Большинство отключений в полете безвредны и, вероятно, останутся незамеченными пассажирами. Например, может быть разумным экипаж самолета выключить двигатель и выполнить предупредительную посадку в случае низкого давление масла или предупреждение о высокой температуре масла в кабине. Однако пассажиры в реактивный самолет могут сильно встревожиться другими событиями двигателя, такими как помпаж компрессора - неисправность, которая проявляется в виде громких ударов и даже пламени из впускного отверстия двигателя и выхлопной трубы. Помпаж компрессора - это нарушение воздушного потока через газотурбинный реактивный двигатель, которое может быть вызвано износом двигателя, боковым ветром на входе в двигатель, скоплением льда вокруг входа двигателя, попаданием посторонних материалов или неисправностью внутренних компонентов, таких как сломанный лезвие. Хотя эта ситуация может вызывать тревогу, двигатель может восстановиться без повреждений.[8]

Другие события, которые могут произойти с реактивными двигателями, такие как неисправность управления подачей топлива, могут привести к избыточному топливу в двигателе. камера сгорания. Это дополнительное топливо может привести к выходу пламени из выхлопной трубы двигателя. Как бы тревожно это ни выглядело, двигатель никогда не горит.[нужна цитата ]

Кроме того, выход из строя некоторых компонентов двигателя может привести к попаданию масла в стравить воздух которые могут вызвать запах или масляный туман в салоне. Это известно как событие дыма. Опасность появления дыма является предметом споров как в авиации, так и в лекарство.[9]

Возможные причины

Неисправности двигателя могут быть вызваны механическими проблемами в самом двигателе, такими как повреждение частей турбины или утечки масла, а также повреждение вне двигателя, например, проблемы с топливным насосом или загрязнение топлива. Выход из строя газотурбинного двигателя также может быть вызван полностью внешними факторами, такими как вулканический пепел, удары птиц или погодные условия, такие как осадки или же обледенение. Подобным погодным рискам иногда можно противостоять за счет использования дополнительных систем зажигания или защиты от обледенения.[10]

Сбои при взлете

Процедура взлета самолета с турбинным двигателем разработана таким образом, чтобы отказ двигателя не поставил под угрозу полет. Это делается путем планирования взлета около трех критических V скорости, V1, VR и V2. V1 - критическая скорость распознавания отказа двигателя, скорость, с которой можно продолжить взлет при отказе двигателя, и скорость, при которой тормозной путь больше не гарантируется в случае сбоя. прерванный взлет. VR - это скорость, с которой нос отрывается от взлетно-посадочной полосы, процесс, известный как вращение. V2 - это безопасная скорость для одного двигателя, скорость набора высоты для одного двигателя.[11] Использование этих скоростей гарантирует, что либо тяга, достаточная для продолжения взлета, либо достаточный тормозной путь для отказа от нее будут доступны в любое время.[нужна цитата ]

Отказ при длительных операциях

Основная статья: ETOPS

Чтобы двухмоторные воздушные суда могли летать по более длинным маршрутам, которые находятся на расстоянии более часа от подходящего аэропорта для отклонения, используется набор правил, известных как ETOPS (расширенные стандарты эксплуатационных характеристик двухмоторных двигателей), чтобы гарантировать, что воздушное судно с двухтурбинным двигателем будет работать возможность безопасно прибыть в запасной аэропорт после отказа или остановки двигателя, а также 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 экипажа и процедуры, специфичные для ETOPS.[12]

Сдержанные и неограниченные сбои

Двигатель Рейс 1288 авиакомпании Delta Air Lines после того, как в 1996 году он испытал катастрофический отказ ротора без изолированного компрессора.

Неисправности двигателя могут быть описаны как «сдерживаемые» или «неограниченные».

  • Локальный отказ двигателя - это отказ, при котором компоненты могут разделиться внутри двигателя, но либо остаться в корпусах двигателя, либо выйти из двигателя через выхлопную трубу.[13]
  • Событие неконтролируемого двигателя происходит, когда в результате отказа двигателя фрагменты вращающихся частей двигателя проникают и выходят через корпус двигателя. Неудержимые отказы дисков газотурбинного двигателя в авиационном двигателе представляют прямую опасность для самолета и его пассажиров, поскольку фрагменты диска с высокой энергией могут проникнуть в кабину или топливные баки, повредить поверхности управления полетом или перерезать горючие жидкости или гидравлические трубопроводы.[14]

Корпуса двигателей не предназначены для размещения вышедших из строя дисков турбины. Вместо этого риск выхода из строя неизолированного диска снижается за счет обозначения дисков как критически важных для безопасности частей, определяемых как части двигателя, отказ которых может представлять прямую опасность для самолета.[14] FAA требует от производителей двигателей лезвие тесты чтобы гарантировать удержание шрапнели в случае отслаивания лезвия.[15]

Известные аварии с неконтролируемым отказом двигателя

  • Рейс 27 национальных авиалиний: а Макдоннелл Дуглас DC-10 при перелете из Майами в Сан-Франциско в 1973 году произошел сбой превышения скорости General Electric CF6 -6, в результате один погиб.[16]
  • Два LOT Polish Airlines рейсы, оба Ильюшин Ил-62с, претерпела катастрофические неограниченные отказы двигателей в 1980-х годах. Первый был в 1980 г. LOT Polish Airlines, рейс 7 где были уничтожены органы управления полетом, погибли все 87 человек на борту. В 1987 г. Рейс 5055 авиакомпании LOT Polish Airlines, внутренний левый (№2) двигатель самолета повредил внешний левый (№1) двигатель, что привело к возгоранию и потере управления полетом, что в конечном итоге привело к аварии, в результате которой погибли все 183 человека на борту. В обоих случаях вал турбины в двигателе №2 разрушился из-за производственных дефектов подшипников двигателей, в которых отсутствовали ролики.[17]
  • В Крушение Ту-154 под Красноярском Крупная авиакатастрофа произошла в воскресенье, 23 декабря 1984 г., в окрестностях Красноярска. Лайнер Ту-154Б-2 1-го Красноярского объединенного авиационного соединения (Аэрофлот) выполнил пассажирский рейс СУ-3519 по маршруту Красноярск-Иркутск, но при наборе высоты вышел из строя двигатель № 3. Экипаж решил вернуться в аэропорт вылета, но при заходе на посадку возник пожар, в результате которого были разрушены системы управления, в результате чего самолет упал 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, которое произошло из-за наличия усталостных трещин. Трещины возникли из-за производственного брака - включения титано-азотного соединения, которое имеет более высокую микротвердость, чем исходный материал. Применявшиеся в то время методы изготовления и ремонта дисков, а также средства контроля оказались частично устаревшими, поэтому они не обеспечивали эффективность контроля и обнаружения такого дефекта. Сам дефект возник, вероятно, из-за случайного заглатывания титановой губки или шихты для плавки слитка детали, обогащенной азотом.
  • Рейс 786 Cameroon Airlines: а Боинг 737 во время полета между Дуалой и Гаруа, Камерун, в 1984 г. Пратт и Уитни JT8D -15 двигатель. Два человека погибли.[18]
  • Рейс 28M компании British Airtours: у Boeing 737, летевшего из Манчестера на Корфу в 1985 году, произошел неконтролируемый отказ двигателя и пожар при взлете. Взлет был прерван, самолет свернул на рулежную дорожку и начал эвакуацию. Пятьдесят пять пассажиров и экипаж не смогли спастись и умерли от отравления дымом. Авария привела к серьезным изменениям, направленным на повышение живучести эвакуируемых самолетов.[19]
  • Рейс 232 United Airlines: а Макдоннелл Дуглас DC-10 летел из Денвера в Чикаго в 1989 году. Провал тыла. General Electric CF6 -6 приводил к потере всей гидравлики, вынуждая пилотов совершать посадку с использованием дифференциальная тяга. 111 погибших. До крушения United 232 вероятность одновременного отказа всех трех гидравлических систем считалась низкой - один на миллиард. Тем не менее статистические модели Используемые для получения этой цифры не учитывали ни тот факт, что двигатель номер два был установлен в хвостовой части, близко ко всем гидравлическим линиям, ни возможность того, что отказ двигателя приведет к выбросу множества осколков во многих направлениях. С тех пор более современные конструкции авиационных двигателей были сосредоточены на предотвращении проникновения шрапнели в капот или воздуховодов, и все чаще используются высокопрочные композитные материалы для достижения необходимого сопротивления проникновению при сохранении небольшого веса.[нужна цитата ]
  • Рейс 130 Байкальских авиалиний: стартер двигателя №2 на Ту-154 направляясь от Иркутск к Домодедово, Москва в 1994 году, не остановился после запуска двигателя и продолжал работать со скоростью более 40 000 об / мин с открытыми выпускными клапанами двигателей, что привело к неконтролируемому отказу стартера. Отколовшийся диск турбины повредил магистрали подачи топлива и масла (что привело к возгоранию) и гидравлические магистрали. Система пожаротушения не смогла остановить пожар, и самолет 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 находившихся на борту и один лежавший на земле.[20][21]
  • Рейс 1288 авиакомпании Delta Air Lines: а Макдоннелл Дуглас MD-88 при перелете из Пенсаколы, Флорида, в Атланту в 1996 году, на одной из ступиц ротора компрессора сломалась Пратт и Уитни JT8D -219 двигателей. Двое погибли.[22]
  • Рейс 32 авиакомпании Qantas: an Airbus A380 при перелете из лондонского аэропорта Хитроу в Сидней (через Сингапур) в 2010 г. Роллс-Ройс Трент 900 двигатель. Было установлено, что отказ был вызван смещением расточки внутри укороченной масляной трубы, что привело к усталостному разрушению. Это, в свою очередь, привело к утечке масла с последующим возгоранием масла в двигателе. Пожар привел к выпуску диска турбины промежуточного давления (IPT). Однако самолет благополучно приземлился. Это привело к остановке всего парка самолетов Qantas A380.[23]
  • Рейс 2276 British Airways: а Боинг 777-200ER при перелете из Лас-Вегаса в Лондон в 2015 году произошел неконтролируемый отказ двигателя на своем №1. GE90 двигатель во время взлета, что привело к сильному пожару на его левом борту. Самолет успешно прервал взлет, и самолет был эвакуирован без жертв.[24]
  • Рейс 3472 Southwest Airlines: а Боинг 737-700 Во время полета из Нового Орлеана в Орландо в 2016 году произошел неконтролируемый отказ двигателя своего двигателя №1 во время набора высоты, что привело к проколу левой стороны фюзеляжа, что привело к потере давления в кабине и повреждению крыла и оперения. Самолет направился в международный аэропорт Пенсакола во Флориде для безопасной посадки на взлетно-посадочной полосе 17 примерно через 20 минут без дальнейших инцидентов. Травм нет.[25]
  • Рейс 383 American Airlines: а Боинг 767-300ER Во время полета из Чикаго в Майами в 2016 году во время взлета произошел неконтролируемый отказ двигателя двигателя №2, что привело к сильному пожару, разрушившему правое внешнее крыло. Самолет прервал взлет и был эвакуирован с 21 ранением легкой степени тяжести, без погибших.[26]
  • Рейс 66 авиакомпании Air France: an Airbus A380 F-HPJE, выполнявший рейс из Парижа, Франция, в Лос-Анджелес, США, находился на 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. экипаж спустился с самолета и направился в Гуз-Бэй, Канада, для безопасной посадки примерно через два часа.[27]

Рекомендации

  1. ^ Стивен Э. Скейтс (сентябрь 2007 г.). "Воздушная перспектива: летающие доллары и смысл". Профессиональный Сюрвейер Журнал.
  2. ^ «Отказ поршневого двигателя самолета: анализ отказов в сложной инженерной системе» (PDF). Австралийское бюро транспортной безопасности. 2007 г.
  3. ^ «Континентальный: 4 миллиона летных часов на дизельном топливе» (Пресс-релиз). Континентал Моторс. 10 апреля 2014 г.
  4. ^ «Рекордный год для самого большого и мощного реактивного двигателя в мире» (Пресс-релиз). GE Aviation. 19 января 2012 г.
  5. ^ "Дискуссия с президентом Pratt & Whitney Canada Джоном Саабасом". AirInsight. 9 июня 2016.
  6. ^ Майк Герзаникс (6 июня 2016 г.). «Летные испытания: обновленный Pilatus PC-12 - впереди». Flightglobal.
  7. ^ Справочник по полетам на винтокрыле (PDF). Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия: США Федеральная авиационная администрация. 2000. с. 30. ISBN  1-56027-404-2. FAA-8083-21. вертолет может безопасно приземлиться в случае отказа двигателя
  8. ^ https://www.faa.gov/aircraft/air_cert/design_approvals/engine_prop/media/engine_malf_famil.doc
  9. ^ Сара Нассауэр (30 июля 2009 г.). «В воздухе: новые опасения по поводу« событий дыма »в самолетах». Журнал "Уолл Стрит. Получено 29 декабря 2012.
  10. ^ «Технический отчет по силовой установке и угрозам безопасности самолета, связанным с ВСУ» (PDF). Федеральная авиационная администрация. Получено 31 декабря 2012.
  11. ^ «Руководство по аэронатической информации». Транспорт Канады. Получено 29 декабря 2012.
  12. ^ "ETOPS, EROPS и альтернативные маршруты" (PDF). Компания Боинг. Получено 31 декабря 2012.
  13. ^ «Неконтролируемый отказ двигателя - авиационная безопасность SKYbrary». www.skybrary.aero. Получено 5 мая 2018.
  14. ^ а б «Четыре недавних неконтролируемых отказа двигателя побудили NTSB выдать FAA срочные рекомендации по безопасности». ntsb.gov. Получено 27 мая 2010. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  15. ^ Проверка удержания лопастей и дисбаланса ротора. В архиве 12 июня 2011 г. Wayback Machine, 14 Свода федеральных правил 33.94, 1984
  16. ^ «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 г.. Получено 3 октября 2018.
  17. ^ Антони Милкевич (октябрь 1991 г.). "Jeszcze o Lesie Kabackim" [Подробнее о Кабацком лесу]. Аэро: техника лотница (по польски). Варшава: Oficyna Wydawnicza Simp-Simpress: 12–14. ISSN  0867-6720.
  18. ^ Рантер, Харро. "Авиационная катастрофа ASN Boeing 737-2H7C TJ-CBD в аэропорту Дуала (DLA)". Aviation-safety.net. Получено 18 апреля 2018.
  19. ^ «Уроки пожара на взлетно-посадочной полосе Манчестера». 23 августа 2010 г.. Получено 5 июля 2018.
  20. ^ «АСН Авиационная катастрофа Туполев 154М RA-85656 Мамоны». Aviation-safety.net. 3 января 1994 г.. Получено 18 апреля 2018.
  21. ^ «Катастрофа Ту-154М а / к 'Байкал' в районе Иркутска (борт RA-85656), 03 января 1994 года. // AirDisaster.ru - авиационные происшествия, инциденты и авиакатастрофы в СССР и России - факты, история, статистика». www.airdisaster.ru. Получено 18 апреля 2018.
  22. ^ "Chron.com - Новости, поиск и покупки из Houston Chronicle". 11 мая 2009 г. Архивировано с оригинал 11 мая 2009 г.. Получено 18 апреля 2018.
  23. ^ "Qantas основывает A380 после паники". 4 ноября 2010 г.. Получено 18 апреля 2018 - через www.bbc.com.
  24. ^ Фиппс, Клэр (9 сентября 2015 г.). «Самолет British Airways загорелся в аэропорту Лас-Вегаса № BA2276». хранитель. Получено 18 апреля 2018.
  25. ^ "DCA16FA217". Ntsb.gov. 27 августа 2016 г.. Получено 18 апреля 2018.
  26. ^ Шапиро, Эмили (28 октября 2016 г.). «20 раненых после пожара самолета American Airlines в аэропорту О'Хара в Чикаго». ABC News. Получено 29 октября 2016.
  27. ^ Редакция, Reuters. «Рейс Air France с повреждением двигателя совершил аварийную посадку в Канаде». Получено 18 апреля 2018.
Эта статья содержит текст из публикации США. Национальный совет по безопасности на транспорте. который можно найти здесь [1] Поскольку это произведение федерального правительства США, источник находится в открытом доступе и может быть свободно адаптирован в соответствии с разделом 17 USC; Глава 1; §105 (см. Википедия: общественное достояние).