Как индукционный лед образуется в реактивных двигателях и влияет на них?

Недавно кто-то говорил со мной о возможности индукционного обледенения двигателя:

Он сказал мне, что из-за условий вокруг лопаток вентилятора и компрессора (в основном из-за давления и температуры) при определенных внешних условиях может образовываться некоторое количество льда, который может разрушить двигатель из-за проглатывания или срыва пограничного слоя.

Мой вопрос: Это действительно возможно? Если да, может ли кто-нибудь объяснить мне, как это работает?

Я не нахожу подходящего объяснения в Google.

Я поднял этот вопрос после этой гипотезы:

Обледенение внутри реактивных двигателей может представлять опасность на больших высотах во время сильных гроз, когда влага превращается в крошечные кристаллы льда, которые могут быть засосаны внутрь двигателя. Если лед тает, а затем снова намерзает на металлических поверхностях, скапливающийся лед может либо разбиться на куски, которые повредят лопатки турбины, либо растаять и залить систему зажигания.

источник

Ответы (2)

Индукционный лед может быть проблемой для реактивных двигателей. Другие ответы объяснили, как образуется лед. Воздух расширяется и охлаждается на впуске перед поступлением в двигатель. Первые ступени компрессора еще недостаточно сжимают воздух, чтобы нагреть его настолько, чтобы предотвратить образование льда. Настройки низкой мощности также могут облегчить образование льда. Определенные атмосферные условия повышают вероятность образования льда.

FAA выпустило AC 20-147 , который «предоставляет руководство и приемлемые методы, но не единственные методы демонстрации соответствия применимым требованиям системы впуска двигателя к обледенению и попаданию льда в двигатель». Здесь описываются различные типы обледенения и его влияние на двигатели. В нем также описывается, как следует проверять двигатели, чтобы они соответствовали правилам для этих условий. Лед может образовываться в разных местах:

  • Сами лопасти вентилятора или компрессора
  • Лопасти
  • Датчики
  • Отводящие протоки

Этот лед может вызвать различные проблемы:

  • Лед может оторваться и повредить компоненты двигателя ниже по потоку.
  • Лед снизит эффективность лопастей, из-за чего двигателю будет сложнее сжимать воздух.
  • Лед может препятствовать потоку воздуха в двигателе.
  • Лед может блокировать датчики, не позволяя системе управления правильно контролировать двигатель, что может привести к потере мощности или нестабильности.

Одной из форм глазури, которая в последнее время стала проблемой, является глазурь из кристаллов льда. Это вызвано наличием мелких кристаллов льда в верхних слоях атмосферы, особенно над конвективными облаками. FAA недавно выпустило AD (Директиву о летной годности) по этому поводу .

Этот тип обледенения не отображается на радаре из-за его низкой отражательной способности, и ни бортовой ледоискатель, ни визуальная индикация достоверно не указывают на наличие условий обледенения. Поэтому он часто остается незамеченным летным экипажем. Полет в этих условиях может привести к скоплению кристаллов льда в основном тракте газового потока двигателя.

Были предыдущие события с двигателями GE CF6-80 (используемые на 747, 767, A310, A330 и других), которые изучало FAA.

В событиях, предшествовавших этим предыдущим AD, лед отслаивался во время переходных процессов дроссельной заслонки и на этапе снижения полета, что вызывало временную потерю тяги.

Однако были более серьезные инциденты с более новыми двигателями GEnx на самолетах 747-8 и 787 .

Однако новые события, вызвавшие этот AD, произошли во время крейсерского этапа полета и вызвали необратимое повреждение (выше ограничений, установленных руководством по техническому обслуживанию) компрессора двигателя. Данные показывают, что во всех случаях потери тяги кристаллы льда попадали и собирались на начальных ступенях компрессора. Данные о температуре двигателя указывают на то, что небольшие наросты льда прошли через сердцевину двигателя.

Производители двигателей работают над решением проблем с затронутым в настоящее время самолетом, а тем временем летным экипажам рекомендуется избегать погодных условий, при которых могут образовываться кристаллы льда.

Более конкретно, AD включает в себя немедленные меры по смягчению последствий для пострадавшего воздушного судна, которые запрещают полет в пределах 50 морских миль от желтых и красных радиолокационных отражений, которые отображаются ниже траектории полета воздушного судна во время полетов на высоте 30 000 футов или выше, при приближении или в условиях IMC или видимой влажности. .

Примечание. Компания Boeing также опубликовала обновленный бюллетень «Руководство по эксплуатации летных экипажей» с конкретными процедурами для летных экипажей.

Ничто не противоречит приятному техническому ответу Джона Стори, но я думаю, что это гораздо лучший вариант со ссылками на рекламные объявления, указывающие на потенциальные проблемы из-за обледенения двигателей.
Большая часть этого относится к проблемам проглатывания ранее существовавшего внешнего льда, что на самом деле не было вопросом ... это не относится к тому, как лед образуется в двигателе, или к уровню риска, присущего этому. . Есть большая разница между двигателем, потребляющим 10 кг мельчайших кристаллов льда в секунду, и мельчайшими частицами, которые будут создаваться при изменении давления вентилятора.

Согласно главе 10 AC 00-6A FAA :

Компрессор в реактивном двигателе создает частичный вакуум на впуске. Адиабатическое расширение в частичном вакууме охлаждает воздух. Лед образуется, когда температура падает ниже точки замерзания и имеется достаточно влаги для сублимации ... Потенциал индукционного обледенения сильно различается для разных самолетов и возникает в широком диапазоне метеорологических условий. Это прежде всего инженерная и эксплуатационная проблема, а не метеорологическая.