Почему в двигателях Airbus A330 не была предусмотрена система остановки вентиляторов?

Почему Airbus A330 не был спроектирован так, чтобы его вентиляторы останавливались (каким-то «ручным тормозом»)?

Чтобы уточнить, я конкретно говорю о самолете, который летел рейсом D7237 Air Asia.

Во время полета самолет пострадал от отрыва лопастей вентилятора, в результате чего двигатель вышел из равновесия.

Это стало результатом инцидента , самолет смог продолжить полет более полутора часов с «умеренными» вибрациями и смог благополучно приземлиться (где пассажиры были вознаграждены ваучером на 20 долларов).

Насколько я понимаю, двигатель был немедленно остановлен, и что причиной вибраций было свободное вращение лопастей вентилятора, когда самолет очень быстро двигался по воздуху (аналогично очень сильному дуновению в выключенный бытовой вентилятор).

Но мне кажется, что всей ситуации можно было бы избежать, если бы был просто какой-то «тормоз» или «блокировка», не позволяющая лопастям вентилятора свободно вращаться на ветру.

Я чувствую, что не существовало бы другого сценария, при котором самолет мог бы испытывать более сильные и длительные вибрации, чем ветряная мельница, и сам случай ветряной мельницы можно было бы предотвратить, если бы был просто способ заблокировать свободное движение лопастей вентилятора.

Причина, по которой я говорю, в частности, A330, заключается в том, что я не знаю об особенностях любого другого реактивного лайнера, хотя я знаю, что некоторые пропеллерные двигатели могут наклонять свои лопасти параллельно направлению воздушного потока, чтобы предотвратить это.

Вес, дополнительное обслуживание, низкая вероятность фактического использования такой системы... существует длинный список причин, по которым такая система не была реализована.
Как видите, ветряная мельница не повлияла на общую безопасность полета. Зачем добавлять вес и стоимость к тому, что не нужно?
@GdD Я бы предположил, что самолет был построен в соответствии со спецификацией, чтобы противостоять ветряным мельницам. Вопрос, который я задаю, заключается в том, почему он был построен так, чтобы противостоять ветряным мельницам (убедившись, что каждое соединение достаточно прочно и прочно и т. д.), а не «простой» механизм для остановки движения лопастей вентилятора. Я говорю это, исходя из предположения, что самые сильные вибрации, которые самолет может получить в любом «инциденте», будут от ветряной мельницы (я могу ошибаться).
юмористическая альтернативная интерпретация названия при чтении его в списке горячих вопросов сети: «Почему Airbus A330 не был разработан, чтобы останавливать людей, которым он действительно нравится?»
Вы также должны были бы учитывать поломку устройства блокировки/блокировки, что было бы плохо, если бы это произошло в полете.
Вы, вероятно, в значительной степени недооцениваете то, что потребуется, чтобы «остановить» вентиляторы, но помимо этого, величина сопротивления, вызванная «остановленным» вентилятором, намного больше, чем у вентилятора, который вращается. Сценарий по умолчанию для полетов ETOPS после отказа двигателя заключается в том, что отказавший двигатель будет продолжать работать ветряком, и для того, чтобы убедиться, что это произойдет, проделана большая работа по проектированию двигателя. Тем не менее, был по крайней мере один инцидент с 747-м, когда отказавший двигатель действительно остановил ветряную мельницу, но потеря одного двигателя из четырех менее проблематична, чем потеря одного из двух.
Был печально известный инцидент с грузовым самолетом 747, летевшим с Дальнего Востока в Великобританию (IIRC), когда отказ двигателя вызвал вибрацию, которая раздражала экипаж. Поэтому они совершили незапланированную посадку где-то в странах третьего мира и сами устранили проблему, закрепив лопасти вентилятора стропами, удерживающими груз (!!!). топлива достаточно для завершения полета, поэтому они решили сделать еще одну незапланированную остановку в Германии для дозаправки. Немецкая наземная команда взглянула на паутину и конфисковала самолет...
@alephzero у тебя есть отсылка к этой истории?
@Ksery: Возможно, потому, что сила, необходимая для сопротивления вибрации от двигателя ветряной мельницы, также полезна для сопротивления вибрации от других причин, таких как турбулентность, которые встречаются гораздо чаще. Принимая во внимание, что антиветровое устройство полезно только в редких случаях.
@Thomas: немецкий здесь; Я не могу дать ссылку на это, но, по крайней мере, часть Германии из того, что сказал alephzero, звучит правдоподобно. Никто не позволил бы этой птице взлететь здесь, и я действительно рассмеялся, прочитав это «^.^
@alephzero - Думаю, я нашел эту историю (с картинками) в Snopes , но они дискредитировали ее как городскую легенду. Их история немного отличается тем, что это китайская пассажирская авиакомпания, летевшая коммерческим рейсом, но у нее достаточно общего (поврежденные лопасти были пристегнуты ремнями безопасности, а рейс остановился во Франкфурте для дозаправки из-за повышенного расхода топлива, где он был заземлен), чтобы заставить меня думать, что это та же история.
Разве заблокированные лопасти не являются огромным воздушным тормозом? Кроме того, представьте крутящий момент на оси, где, вероятно, должен быть тормоз.

Ответы (3)

Сложность и вес, то, что больше всего ненавидят авиакомпании.

Делалось ли это раньше? Ага. Вариант Convair B-36 Peacemaker мог остановить ветряную мельницу, когда реактивные двигатели не были нужны (у этого варианта было 6 поршневых двигателей и 4 реактивных двигателя).

введите описание изображения здесь
( Источник )

Металлические лепестки, заполняющие воздухозаборник, препятствовали вращению форсунок на ветру, когда B-36 длительно летел с выключенными форсунками. Лепестки убирались, позволяя реактивным двигателям зажигаться для дополнительной тяги во время взлета и рывков на высокой скорости. Подкос удерживает гондолу от раскачивания из стороны в сторону.

Масштабирование этого для двигателей большого диаметра для очень редкого отказа двигателя не является экономически эффективным. Вместо этого самолеты могут выжить и тщательно тестируются на вибрацию и флаттер .

Насколько редко очень редко?

К 1970-м годам передовые технологии подготовили почву для двухмоторных самолетов с турбинными двигателями, позволяющих безопасно превышать 60-минутное эксплуатационное ограничение [вдали от ближайшего аэропорта]. Результатом стал ETOPS, который начался в 1985 году со 120-минутным разрешением на отклонение и требованием к средней частоте останова двигателя в полете (IFSD) всего 0,05 на 1000 моточасов. С 180-минутным авторитетом ETOPS, который последовал в 1988 году, был установлен еще более строгий целевой показатель надежности, составляющий всего 0,02 IFSD на 1000 моточасов ( Boeing , 2003).

Я пытаюсь понять, куда втягиваются эти лепестки. Они как-то поднимаются внутри этого конуса? Не похоже, что они подходят
@TomMcW - вот 😉
Прохладный. Спасибо. Гениально, что ли
@ ymb1 Ставки IFSD, которые вы цитируете, вводят в заблуждение. Большинство IFSD вообще не приводят к каким-либо значительным уровням вибрации. Требования сертификации летной годности для типа инцидента в сценарии OP «чрезвычайно редки», что означает демонстрацию целевого уровня надежности 0,000001 на 1000 моточасов. (Можно спорить о том, насколько исторически точны некоторые из «демонстраций», но это другой вопрос).
B36 был спроектирован так , чтобы летать с выключенными исправными двигателями, вероятно, при каждом полете. Это сценарий, отличный от незапланированных отказов двигателя . Другие самолеты использовали другие стратегии - например, самолет Nimrod SAR был спроектирован так, чтобы простаивать с выключенными двумя из четырех двигателей и работать ветряными мельницами, и между парами двигателей была общая масляная система, чтобы гарантировать, что двигатели ветряных мельниц были должным образом смазаны, и их собственная масляная система не остыла до -80С, когда вы хотели перезапустить все двигатели после 8 или 10 часов слоняния на большой высоте
@alephzero - а) они не могут вводить в заблуждение, если разделение лопастей встречается реже, б) праздношатание с ветряной мельницей не связано.
6 поршневых двигателей и 4 реактивных двигателя? Это много двигателей!

Исходя из общих инженерных принципов, существует множество причин, по которым такое запорное устройство может быть в лучшем случае бесполезным, а в худшем — опасным:

  • Это будет еще одна система, добавляющая веса и сложности.
  • Это заняло бы дополнительное пространство, которого нет в наличии, и создание этого пространства повлияло бы на аэродинамику и вес.
  • Это была бы еще одна система для проверки и обслуживания.
  • Если он выходит из строя, происходит ли это таким образом, что работающий двигатель останавливается, что создает опасную ситуацию, или он выходит из строя таким образом, что это не лучше, чем его полное отсутствие?
  • Он надежнее реактивного двигателя?
  • Бывают ситуации, когда желательна ветряная мельница, превращающая включение тормоза в еще одну вещь, которую пилоты должны решить. Стоит ли это познавательной нагрузки на пилотов?

Отказы двигателей любого рода случаются редко, и, как и в случае с этим инцидентом, часто вполне живучи. Иметь устройство блокировки турбины не стоит затрат на проектирование, стоимость материалов, стоимость веса, затраты на техническое обслуживание или затраты на обучение.

В этом случае единственное, чего мог бы добиться тормоз, — это снижение вибрации. Если бы один из двух двигателей вышел из строя, пилоты все равно вывели бы самолет на раннюю посадку, а не продолжили бы полет к запланированному пункту назначения.

Хотя этот рейс не находился под юрисдикцией США, двигатели Rolls Royce Trent 700, используемые на самолете, по-прежнему должны соответствовать правилам FAA, хотя бы по той причине, что самолеты A330 летают в Соединенных Штатах. В частности, часть 33 14 CFR озаглавлена ​​«Стандарты летной годности: авиационные двигатели» и гласит следующее в §33.74 «Продолжение ротации» :

Если какая-либо из основных систем вращения двигателя продолжает вращаться после остановки двигателя по какой-либо причине в полете и если не предусмотрены средства для предотвращения этого продолжения вращения, то любое продолжающееся вращение в течение максимального периода полета и в полете условия, которые ожидаются при неработающем двигателе, не могут привести к каким-либо условиям, описанным в §33.75(g)(2)(i)–(vi) этой части.

Пункты, описанные в §33.75(g)(2)(i)–(vi) :

i) отсутствие локализации высокоэнергетического мусора;

ii) концентрация токсичных продуктов в отбираемом от двигателя воздухе, предназначенном для салона, достаточна для того, чтобы вывести из строя экипаж или пассажиров;

(iii) Значительная тяга в направлении, противоположном заданному пилотом;

iv) неконтролируемый огонь;

(v) Отказ системы крепления двигателя, приводящий к непреднамеренному отделению двигателя;

(vi) Разблокировка гребного винта двигателем, если применимо;

Поскольку я не могу найти документацию, показывающую, что у Trent 700 есть устройство блокировки ротора, он должен быть разработан с учетом этих правил. Вибрация не входит в число опасных условий. Это правда, что вибрация может быть опасной, но это больше касается работающего двигателя, а системы контроля вибрации существуют для остановки неисправного двигателя.

Другие регулирующие органы, несомненно, имеют аналогичные требования. Я выбрал FAA, так как с ним я лучше всего знаком.

«Есть ситуации, когда ветряная мельница желательна», какие это могут быть условия?
@Ksery Windmilling - это один из способов перезапустить отказавший двигатель в полете, если у вас нет стравливаемого воздуха.
@Ksery При определенных обстоятельствах можно запустить ветряную мельницу с остановленным газотурбинным двигателем, аналогично запуску автомобиля с толчка. В обсуждаемом случае вы не можете и не хотите этого делать, но в экстренных ситуациях, когда не видно, что двигатель поврежден, можно попробовать. См. Часто ли перезапуск ветряной мельницы работает для двигателей авиалайнеров?
"Значительная тяга в направлении, противоположном заданному пилотом"; Правильно ли я понимаю, что двигатель может создавать тягу спереди?
@Ksery Для самолета, а не спереди, нет. Реверсоры тяги отводят газы сзади. Для винтового самолета некоторые пропеллеры имеют лопасти с переменным шагом, которые можно вращать для создания обратной тяги.

Да, пропеллеры могут флюгировать, что необходимо для обеспечения тяги в широком диапазоне скоростей полета. У винтов с фиксированными лопастями была проблема либо с обеспечением хорошей взлетной тяги, либо с ограничением максимальной скорости самолета. Винты с изменяемым шагом были изобретены до Второй мировой войны и широко применялись из-за ограничений винтов с фиксированными лопастями.

Турбовентиляторы имеют диск вентилятора внутри кожуха, который замедляет скорость воздуха до того, как он попадет на лопасти вентилятора. Эта установка может быть оптимизирована для крейсерских условий и по-прежнему обеспечивает хорошую взлетную тягу. Сердечник реактивного двигателя напрямую обеспечивает часть взлетной тяги. Вентилятор имеет фиксированный шаг, потому что это может быть механизм переменного шага или тормоз, если уж на то пошло, что увеличивает стоимость и сложность. Эти двигатели установлены на большинстве современных авиалайнеров, в том числе на А330.

Однако чем больше вентилятор в двухконтурном ТРДД, тем он более эффективен, и вентилятор с большим фиксированным шагом начинает иметь те же проблемы, что и винт с фиксированным шагом. Поэтому сейчас разрабатываются турбовентиляторные двигатели с изменяемым шагом байпаса, например, Rolls Royce Ultrafan .

введите описание изображения здесь

Вентилятор с переменным шагом на самом деле не новая идея, Turbomeca разработала Astafan в 1960-х годах.

Ветровость любого вентилятора, с переменным шагом или нет, сама по себе неплоха:

  • Двигатель ветряка можно перезапустить, приоритет 1 в неповрежденном двигателе.
  • Двигатели ветряных мельниц имеют меньшее лобовое сопротивление, чем невращающиеся двигатели, и меньшую асимметричную тягу оставшихся двигателей, которую необходимо отрегулировать.

Если можно продемонстрировать, что ветряной двигатель со сломанной лопастью вентилятора вызывает лишь легкий дискомфорт и не вызывает дальнейших катастроф, и что это случается очень редко, то не существует реальной проблемы, требующей решения.

В ответах на эти вопросы есть несколько интересных фактов о фиксированных воздушных винтах на высокой скорости . stackexchange.com/questions/38429/…
Почему в двигателях Airbus A330 не была предусмотрена система остановки вентиляторов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v