На Земле насчитывается более 1000 действующих вулканов. Серьёзную опасность для летательных аппаратов представляют облака вулканического пепла, выброшенные в атмосферу. Пепел воздействует на фюзеляж и аэродинамические поверхности самолёта, а также на турбореактивные двигатели. Аккумуляция его частиц на сопловом аппарате может стать причиной отключения двигателя. В условиях глобального роста мировых авиаперевозок уделяется особое внимание безопасности полётов, в том числе оценивается устойчивость работы двигателей при попадании самолётов в облака вулканического пепла. Учёные АО «ОДК-Авиадвигатель» и Пермского Политеха впервые численно оценили объёмы высокотемпературных зон в тракте двигателя, в которых частицы пепла переходят в жидкую фазу и представляют опасность.
В ПНИПУ узнали, как вулканический пепел влияет на на работу авиадвигателя / © Victoria Prymak, Unsplash.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале «Теплофизика и аэромеханика» СО РАН.
Аккумуляция стекловидных отложений пепла на сопловом аппарате приводит к значительному снижению площади проходного сечения, как следствие, к непрекращающимся помпажам компрессора. В конечном итоге за этим следует выключение двигателя в полете, как это произошло 15 декабря 1989 года, когда самолёт Boeing 747 попал в плотное облако пепла вулкана Редаут (Аляска, США) на высоте 7500 м. Экипаж предпринял попытку подняться над облаком вулканического пепла на номинальном режиме. В результате этого произошло выключение всех четырёх двигателей, и только мастерство пилота позволило избежать катастрофы.
«При выполнении полёта в условиях пепловой запылённости воздуха частицы пепла залетают в воздухозаборник двигателя, а затем через компрессор в рабочее пространство камеры сгорания, где они плавятся под влиянием высокой температуры газов (свыше 1400 °C). Попадая на поверхность лопаток соплового аппарата турбины, частицы охлаждаются и кристаллизуются, образуя отложения. Пространство между лопатками уменьшается. Это ведёт к потере газодинамической устойчивости компрессора и выключению двигателя», – поясняет Тарас Абрамчук, заместитель начальника отдела камер сгорания, «ОДК-Авиадвигатель».
Пермские учёные провели численное моделирование теплофизических процессов в камере сгорания на трёх режимах работы перспективного двигателя: крейсерском, номинальном и режиме малого газа при воздействии пепла вулкана Шивелуч Камчатской гряды.
«Мы установили, что объем высокотемпературных зон внутри камеры сгорания применительно к двигателю ПД-14, в котором возможно плавление частиц вулканического пепла, на крейсерском режиме превышает 54 процента, на режиме набора высоты – более 81 процента, а на режиме полётного малого газа – не более 25,3 процента, что подтверждает необходимость снижения режима работы двигателя», – комментирует Диана Попова, инженер АО «ОДК-Авиадвигатель», аспирант кафедры «Авиационные двигатели» Пермского Политеха.
«Полученные результаты полностью подтверждают рекомендации Международной организации гражданской авиации (ИКАО) понизить тягу двигателей до малого газа для уменьшения объёмов зон, где может происходить плавление частиц. Затем покинуть облако пепла, развернув воздушное судно на 180 градусов. Выход на номинальный режим для облёта облака сверху недопустим», – дополняет Алексей Саженков, помощник управляющего директора «ОДК-Авиадвигатель», кандидат технических наук.
Исследование учёных АО «ОДК-Авиадвигатель» и Пермского Политеха помогло оценить зоны плавления частиц вулканического пепла и установить режимы, во время которых существует риск выключения двигателя. Это позволит сделать полёты более безопасными.
Источник: https://naked-science.ru/artic...
В.К. Учитывая всё вышеизложенное, на мой взгляд, при должной конструктивной доработке двигателей и некоторых изменений режимов их работы, можно добиться не только устранения всех неприятностей, но и увеличить тягу двигателей сократив расход топлива.
Оценили 4 человека
3 кармы