Двигатели в среднем не выходят из строя. И если они это сделают, вероятность того, что два двигателя выйдут из строя одновременно, очень мала.

Современные реактивные двигатели чрезвычайно надежны, частота отказов составляет порядка 0,01 на 1000 часов . И если у вас есть отказ, у вас есть избыточность, так как у вас есть два (или более) двигателя. Самолет может оставаться в воздухе и приземляться с одним двигателем.

Это добавило бы много сложности и затрат на обслуживание, но не принесло бы реальных преимуществ.

Если неисправность внешняя, например вода в топливе, нехватка топлива или попадание пепла, два разных двигателя вряд ли помогут, потому что все реактивные двигатели работают очень похожим образом. Внешняя проблема просто повлияет на оба, может быть, с несколько разной скоростью, но в конечном итоге все равно отключит их.

Таким образом, это увеличивает стоимость и сложность, не обеспечивая какого-либо реального улучшения. Реактивные лайнеры просто не разбиваются, потому что все двигатели останавливаются из-за внутренних проблем.

Единственный случай, когда это может помочь, - это конструктивная ошибка двигателя, например, проявляющаяся в поломке турбины через x часов. Но перед запуском в серийное производство двигатели проходят всесторонние испытания, а на серийных самолетах это происходит очень редко. Кроме того, вероятность возникновения одной и той же проблемы на двух двигателях на таком спортивном отрезке времени, как полет, а вовсе не во время испытаний, достаточно мала.

В ИТ больше аппаратного обеспечения означает избыточность , а в авиации — ответственность .

Короткий ответ

• В ИТ наличие избыточности и разнообразия — это низкая стоимость и отсутствие ответственности, но большой выигрыш в надежности обслуживания.

• В авиации избыточность и разнообразие связаны с большими затратами и ответственностью, поскольку надежность обслуживания не повышается.

Длинный ответ

Большая разница в том, что в случае аппаратного сбоя в ИТ вы просто теряете немного мощности. Сервис остается, клиенты даже не замечают, ваша прибыль остается неизменной. В ИТ сбой — это нормально, и он может случиться.

В авиации неудача означает потерю всей службы. Все операции основаны на философии, согласно которой неудача — это не вариант , в том смысле, что мы можем с этим справиться… но это дорого обходится, и мы действительно не хотим этого делать.

Пройдемся по всем последствиям неудачи...

Травма, гибель

• ИТ : выходит из строя блейд-сервер. Ну и что? Никто не ранен, никто не погиб.
• Авиация : Двигатель разваливается. Это . Есть . Не . Хорошо . Терять/ранить коллег и/или клиентов на работе нельзя.

Перебои в обслуживании, потеря дохода

• ИТ : выходит из строя блейд-сервер. Ну и что? Производительность службы немного ухудшилась. Но клиенты не отворачиваются. Вы не теряете доход из-за этого.

• Авиация : двигатель разваливается. Вы сейчас быстро теряете деньги, потому что на данный момент этот самолет является затратой, а не источником дохода.

Ключевое отличие здесь в том, что в ИТ вы теряете только процент услуги. В авиации, как только случается отказ двигателя, вы теряете всю службу. Это означает, что большее количество двигателей является проблемой, потому что они означают больше возможных точек отказа.

Во-первых, рассматриваемый рейс мгновенно отменяется/прерывается, потому что вы не продолжаете лететь как ни в чем не бывало. Вы опускаете самолет на землю и делаете это сейчас . Это означает размещение всех пассажиров, либо размещение их в гостинице, либо перепланирование их на другие рейсы... тарифы, за которые вы должны заплатить.

Второе: сейчас самолет выведен из строя из-за внепланового ремонта. Это большое дело, потому что авиалайнеры зарабатывают весь свой доход во время полета; они ничего не зарабатывают, стоя в ремонтной мастерской. Авиалайнер проводит в воздухе примерно 2/3 своего срока службы. То есть: 16 из 24 часов каждый день, в течение 20-30 лет, авиалайнер должен находиться в воздухе, принося деньги.

В-третьих, вы можете поспорить, что кто-то включил свой телефон — даже несмотря на то, что вы сказали им выключить его — и заснял все происходящее. Затем они звонят в свой таблоид и отправляют по электронной почте ссылку на свой клип на YouTube о том, что это происходит. Логотип вашей авиакомпании теперь во всех вечерних новостях, о вашем провале сообщают по всей стране и по всему миру. Это означает потерю доверия клиентов, что означает большую потерю дохода.

Замена вышедшего из строя оборудования

• ИТ : стоимость сломанного оборудования и человеко-часов, необходимых для его замены, редко превышает 10 000 долларов США. Конечно, это случается намного чаще, чем отказ двигателя самолета, но в целом это очень небольшие затраты.
• Авиация : Стоимость двигателя от 5 000 000 долларов США и выше. Новый Rolls Royce Trent 1000 стоит 15 000 000 долларов США. Добавьте к этому сотни человеко-часов, чтобы достать запасной двигатель со склада, доставить его к месту нахождения раненой птицы, снять сломанный двигатель, осмотреть самолет на наличие повреждений и удостовериться, что он годен для полета, установить новый двигатель, получить самолет снова в строю.

Обслуживание

Другие уже прошли через это, поэтому я просто упомяну об этом вкратце: затраты на техническое обслуживание в авиации считаются на единицу . В два раза больше двигателей = в два раза больше затрат на техническое обслуживание. В ИТ такого нет.

Кроме того — и в этом суть вашего вопроса — вы спрашиваете, почему в авиации стремятся к общности , а не к разнообразию . Это связано с тем, что в авиации знания и опыт работы с системой являются товаром. Удвойте количество типов систем (например, разных движков), и вы удвоите количество людей, которых вам нужно нанять, а также удвоите количество опыта, которое вам нужно накопить.

Кроме того, инфраструктура поддержки, необходимая для работы с одним типом системы, отличается от другого. Опять же: вы умножаете стоимость обслуживания для каждого типа системы, которую вы добавляете в свою организацию.

Заключение

Единственная причина, по которой авиалайнеры не используют только один двигатель на самолете, - это соображения безопасности ... поскольку единственная вещь, более неприемлемая, чем отказ одного двигателя в середине полета, - это отказ всех двигателей.

В ИТ наличие избыточности не требует больших затрат и не несет никакой ответственности, но дает значительный выигрыш в надежности обслуживания. В авиации избыточность связана с большими затратами и ответственностью за отсутствие увеличения доступности услуги. То же самое и с разнообразием: от него нет никакой выгоды.

Итак, в заключение: неудача не вариант. Мы можем справиться с этим, но — в отличие от ИТ — любой такой сбой является дорогостоящим и очень разрушительным событием. Мы просто не хотим иметь с этим дело. Поскольку большее количество аппаратного обеспечения и разнообразие аппаратного обеспечения увеличивают как риск сбоя, так и затраты на его обслуживание и поддержку, от разнообразия и избыточной избыточности ничего не выиграешь.

Затраты на техническое обслуживание имеют большое значение. Затраты на техническое обслуживание нескольких типов двигателей для парка одного и того же самолета будут иметь большое значение — обучение, запасные части и т. д. Отслеживание погоды и отчетность по всему миру позволяют пилотам избегать пепла, гроз и других суровых погодных условий, которые тяжелы для полета. в и может оставить клиентов гремели.

Я не думаю, что двигатель, который был бы силен в одном и слаб в другом по сравнению с другим двигателем, оказался бы наиболее экономичным сценарием, а авиалинии все заботятся об эффективности использования топлива. Все, что увеличивает затраты, не полетит, так сказать, если государственные надзорные органы не сделают это обязательным требованием.

Одна вещь, которая еще не рассмотрена, — это режим отказа компьютерных систем по сравнению с механическими системами.

В компьютерных системах избыточности может быть недостаточно, если режимы отказа не являются независимыми друг от друга; то есть, если есть недостаток конструкции . Если обе системы содержат одну и ту же ошибку и выполняют одни и те же вычисления, на обоих компьютерах будет одна и та же ошибка. Решение состоит в том, чтобы иметь два независимо запрограммированных компьютера, работающих на разных аппаратных средствах. Это делается в авиации для наиболее важных бортовых компьютеров.

Механические системы с гораздо меньшей вероятностью будут одинаковыми для двух компонентов. Хотя недостаток конструкции может привести к конечному отказу компонента, маловероятно, что это произойдет одновременно с несколькими компонентами. Большинство экстремальных условий рассматриваются во время начального тестирования, поэтому большинство «незамеченных» проблем — это постепенные отказы, такие как усталость. Поскольку усталость зависит от случайных дефектов в материале, крайне маловероятно, что две системы откажут в одно и то же время.

Чтобы дать некоторое представление о том, насколько маловероятно, что двойной отказ двигателя может быть предотвращен разными двигателями, вы можете проверить список рейсов авиакомпаний, требующих планирования , в Википедии, который, я полагаю, является разумной подборкой отказов двух двигателей. Подавляющее большинство из них связано с исчерпанием топлива, остановкой не того двигателя или экстремальными условиями, которые вывели бы из строя любой двигатель. Хотя это и не включено в этот список, я думаю, что единственная авария, о которой я могу думать, которая могла бы выиграть от двух разных двигателей, - это рейс 38 British Airways , который разбился недалеко от взлетно-посадочной полосы из-за аналогичного засорения топливно-масляных теплообменников.

@CrossRoads хорошо затрагивает вопросы содержания

Кроме того, одинаковые двигатели значительно упрощают работу и предотвращают возможные ошибки пользователя. Имейте в виду, что многие из распространенных планеров имеют устаревшую конструкцию (старше 20 лет) и, как правило, родом из тех времен, когда отношение к компьютерам было не таким, как сегодня. FADEC значительно упростил управление двигателем на самолете и потенциально сделает вашу ситуацию возможной. Но в то время, когда было много параметров, которые варьировались бы между двигателями, пилот, таким образом, должен был бы знать двойное количество критических чисел только для того, чтобы управлять самолетом. Например

• Расход топлива: даже у одинаковых двигателей на одном и том же планере будет разный расход топлива. Это важно для планирования поездки, расчета эффективности и резерва. Как правило, в многомоторном самолете вы можете сделать определенные предположения о том, что все двигатели одинаковы.

• Тяговые параметры: В поршневые дни это было избыточное давление в форсунках N1, N1 и EGT . Если у вас один тип двигателя, вы должны увидеть практически одинаковые цифры на панели для данной настройки мощности. Если вы представите ситуацию, когда двигатели разные, вам нужно будет знать все комбинации для каждого независимого двигателя. Быстрое сканирование панели также может привести к путанице.

• Рабочие параметры двигателя: не все двигатели имеют одинаковые рабочие параметры, поэтому теперь вы создаете ситуацию, когда вы должны знать параметры обоих двигателей и, по сути, результирующий набор рабочих параметров, который позволит вам что-то сделать. Допустим, двигатель 1 имеет ограничение максимальной тяги на 5 минут, а двигатель два имеет ограничение максимальной тяги на 4 минуты 30 секунд, теперь вы можете выполнять набор высоты с максимальной тягой только в течение 4 минут 30 секунд из-за меньшего числа. У вас также могут быть разные аварийные процедуры, которые могут еще больше усугубить ситуацию с высоким уровнем стресса.

• Соединения: вы также сталкиваетесь (на каком-то уровне) с простой проблемой соединения. Для разных двигателей могут потребоваться разные физические крепления, а также разные электрические/системные крепления, а это означает, что вам понадобится какое-то запутанное сочетание компонентов.

Неудача — это большое дело, но к ней просто относятся не так, как вы описываете. В авиации идея состоит в том, чтобы смягчить отказ двигателя, просто установив второй двигатель. На самом деле нет никакой дополнительной выгоды (на практике) от смешивания типов двигателей на самолете. Игнорируя ситуации, когда двигатели отказали по внешним причинам (кончилось топливо, облако вулканического пепла и т. д.), в более поздних случаях отказа двигателей мы видели отказ только одного двигателя , хотя оба они одного типа .

FWIW некоторые поршневые близнецы решают проблему встречного вращения, имея двигатели, которые фактически вращаются (на кривошипе) в противоположных направлениях. Хотя они почти всегда имеют одинаковую конструкцию двигателя с кулачками и кривошипами, вращающимися в противоположном направлении, строго говоря, это разные двигатели.

В мире ИТ резервное оборудование обычно находится в режиме ожидания для использования в качестве аварийного переключения. Это сравнение не работает [так в оригинале], когда речь идет о самолетах.

• Двигатели в самолете постоянно используются, поэтому дублирования нет. Самолет не может взлететь только с одним двигателем.
• Как вы заявили, вам нужна одинаковая производительность между левым и правым двигателями, которую нужно было бы постоянно компенсировать, если бы двигатели были другого типа от другого поставщика.
• На самом деле у вас двойной риск того, что самолет остановится из-за непредвиденных проблем с определенным типом двигателя (подумайте о директивах по летной годности ) .
• Существует также проблема технического обслуживания, которую выделил CrossRoads. Вам потребуются запасные части и обученный технический персонал для обоих типов двигателей, что будет намного сложнее и дороже.

Этот ответ с точки зрения обслуживания:

Техническое обслуживание самолета кажется таким простым, пока самолет не загружен пассажирами и/или грузом, не подключен буксир, идет дождь или снег, и все смотрят на ВАС, чтобы сделать что-то быстро, чтобы вывезти самолет вовремя. Почему это актуально?

Представьте, что у вас на самолете установлены два разных двигателя. Экипаж сообщает по радио, что проблема с правым двигателем, но передача была искажена. Ваш руководитель/бригадир отправляет вас и сообщает, что с правильным двигателем что-то не так. Вы подходите к самолету, и экипаж говорит: «Да, у меня не работает виджет левого двигателя». Вы скажете: «Ах. ХОРОШО. Мне сказали, что это правильный двигатель». Экипаж говорит: «Нет, я заявил по радио, что левый двигатель неисправен, с правым двигателем проблем НЕТ». Хорошо.... Не теряя времени на легкое недопонимание, вы идете вниз, чтобы посмотреть на левый двигатель. Вы открываете его и, основываясь на предварительном устранении неполадок, решаете, что «переключатель виджетов» неисправен. Такой части не существует, но мы будем называть ее так.

Вы, торопясь, звоните своему руководителю/прорабу и говорите: «Эй, босс… Пришлите мне переключатель виджета. Да, кстати», и как раз в этот момент кто-то с трапа вмешивается в ваш разговор, думая, что он самый важный человек в мире, и спрашивает: «Самолет собирается улететь?» Вы отвечаете, а затем пилот стоит у вас за плечом, желая узнать, что вы об этом думаете. Вы объясняете все это, а затем занимаетесь своими делами, снимая старую деталь, в то время как ваш ведущий (кто все еще думает, что это для нужного двигателя, заказывает ее для вас).

Новая часть появляется так же, как вы удалили старую. Во всех смыслах обе части выглядят одинаково, но одна из них способна выдерживать гораздо более высокие внутренние нагрузки, чем другая. Вы вытаскиваете его из коробки и вставляете новый. Все выглядит хорошо и отлично входит.

Вы бежите наверх, чтобы быстро запустить двигатель, чтобы убедиться, что все работает. Это все, что инструкция говорит делать в любом случае. Вы запускаете двигатель, но, поскольку установлены два разных типа двигателей, существуют разные пределы EGT, ограничения давления масла и ограничения расхода топлива. Существуют также различные лимиты «виджетов». В спешке вы не замечаете, что ограничения вашего виджета отличаются от ограничений противоположного движка. В конце концов, это всего лишь несколько блоков обнаружения виджетов, отличающихся друг от друга.

Вы решаете, что это хорошо, и подписываете бортовой журнал. Вы покидаете самолет, возвращаетесь в магазин и начинаете процесс оформления документов. Когда вы обрабатываете деталь, вы замечаете, что номера деталей не совпадают. Именно тогда вы слышите рев вашего реактивного самолета над головой при взлете. Вы чувствуете, что тонущий чувство в вашем желудке. Через 5-10 минут по рации поступает еще один звонок. Самолет, который вы только что «починили», разворачивается с одним выключенным двигателем.

Расследование завершено с вами как с единственным виновником вины, потому что вы не проверили, правильно ли вы надели деталь. Может быть, это и правда, но когда все дырки в швейцарском сыре совпадают, именно это и происходит. Плохая погода, искаженные радиопередачи, перебои, все верят в стерильную среду в кабине, но никто, похоже, не верит в стерильную среду обслуживания, путаница взаимозаменяемости деталей и т. д. Все это играет против вас.

Технический термин для этой проблемы — отказ по синфазному сигналу , и он находится в центре внимания современного проектирования самолетов. Там, где безопасность обеспечивается за счет использования резервирования, отказы общего режима представляют угрозу для эффективности этого резервирования, поэтому они устраняются или смягчаются на каждом шагу.

Когда дело доходит до двигателей, отказы по общей причине практически всегда возникают вне самого двигателя.

Все двигатели, прикрепленные к одному и тому же самолету, как правило, одновременно сталкиваются с одними и теми же опасностями окружающей среды (пепел, дикая природа) и в результате подвержены одним и тем же видам отказов. Использование различных типов двигателей повысит безопасность только в том случае, если будет показано, что один из этих типов менее подвержен этим режимам отказа, чем другой, но в таком случае, почему бы не сделать их все в первую очередь одного типа?

Все двигатели питаются от одного и того же набора топливных баков, поэтому, если все они работают всухую (что обычно происходит из-за ошибки пилота, а не из-за механической неисправности), все они сгорают почти одновременно - если только двигатели не настолько разные . так как требуют различных видов топлива. При этом на практике две стороны самолета при нормальных обстоятельствах используют независимые топливные системы, так что утечка, которая какое-то время остается незамеченной, имеет шанс слить только половину топливных баков и вывести из строя половину двигателей. Это тип смягчения обычно применяется к отказам общего режима.

Однако существовали самолеты с разными двигателями.

Наиболее очевидным и известным примером могут быть поздние версии Convair B-36 Peacemaker, имевшие шесть «толкающих» винтов и четыре турбореактивных двигателя, в надежде получить преимущества в производительности обоих типов, а не в надежности:

Начиная с B-36D, Convair добавила пару реактивных двигателей General Electric J47-19, подвешенных к концу каждого крыла; они также были модернизированы для всех существующих B-36B. [...] Реактивные стручки значительно улучшили взлетные характеристики и скорость рывка над целью. В обычном крейсерском полете реактивные двигатели выключались для экономии топлива. Когда реактивные двигатели выключались, жалюзи закрывали переднюю часть гондол, чтобы уменьшить сопротивление и предотвратить попадание песка и грязи.

Когда произошло возгорание двигателей радиальных двигателей B-36, некоторые экипажи с юмором изменили лозунг самолета с «шесть поворотов, четыре горения» на «два поворота, два горения, два дымящихся, два задыхающихся и еще два пропавших без вести». Эта проблема усугублялась толкающей конфигурацией гребных винтов, что увеличивало обледенение карбюратора. [...] Три возгорания двигателей такого рода привели к первой потере американского ядерного оружия, когда в феврале 1950 года разбился B-36.

В качестве эксперимента на авиалайнере VC-10, находящемся на военной службе, одна пара оригинальных турбореактивных двигателей была заменена одним турбовентиляторным двигателем гораздо большего размера. Цель учений заключалась в оказании помощи в программе летных испытаний нового двигателя. Сообщается, что VC-10 хорошо летал в этой конфигурации, но впоследствии было обнаружено, что планер сильно деформировался из-за асимметричной тяговой нагрузки, и был немедленно выведен из эксплуатации.

De Havilland Hornet, по сути производный тяжелого истребителя от более известного легкого бомбардировщика Mosquito, был оснащен парой двигателей Rolls-Royce Merlin, но с двумя разными номерами Mark (130, 131). Почти во всех отношениях эти двигатели были идентичны, за исключением коробки передач главной передачи; один из них изменил направление привода винта, а другой - нет. Это сделало самолет одинаково легко поворачиваемым в любую сторону (что гораздо важнее для истребителя, чем для бомбардировщика), а также сделало его более щадящим для полета в ситуации с выключенным двигателем.

Возможно, самолеты в двухтактной конфигурации, такие как Cessna Skymaster, могут быть описаны как обладающие этим свойством. Хотя оба двигателя номинально одинаковы, их крепления достаточно различны, чтобы вызвать разные виды отказов при разных неблагоприятных обстоятельствах. Тем не менее, частота отказов отдельных двигателей будет сопоставима с обычными одно- и двухдвигательными самолетами, и любой отказ двигателя будет рассматриваться как аварийная ситуация, требующая скорейшего возвращения на твердую землю.

Все коммерческие самолеты имеют как минимум два типа двигателей. Это верно даже для одномоторных самолетов.

Первый тип двигателя, конечно же, тот, который используется в самолете. Второй двигатель гравитационный.

В рамках прохождения испытаний на летную годность все коммерческие самолеты должны быть аэродинамически устойчивыми. Чтобы самолет был аэродинамически устойчивым, он должен обладать свойством иметь положительный статический запас. Статический запас является одним из аэродинамических показателей устойчивости самолета.

С точки зрения непрофессионала, статический запас часто называют «может скользить». Самолет, который не может планировать, просто недостаточно стабилен, чтобы им мог управлять человек. Обратите внимание, что самолеты, которые не могут планировать, могут управляться компьютерами. На самом деле, многие современные реактивные истребители намеренно спроектированы так, чтобы быть неустойчивыми (не могут планировать), чтобы улучшить боевые характеристики на местности.

Из-за этого нет никакой выгоды от использования разных двигателей на самолете, но при этом возникают значительные недостатки с точки зрения проектирования, обслуживания, сопротивления и управления подачей топлива.

Примечание: чтобы узнать, как далеко могут планировать коммерческие авиалайнеры, погуглите «Gimli glider». Типичный авиалайнер почти так же эффективен, как специально разработанный планер или планер.

Также обратите внимание: я использовал слово «самолет» вместо «самолет», потому что это не относится к вертолетам или (в ближайшем будущем) мультироторам. Для вертолетов аналогичное рассуждение из-за авторотации. Для мультикоптеров большинство конструкций не могут выдержать полной потери мощности, поэтому просто упадут, как камень. Некоторые конструкции основаны на общем шаге вертолета, поэтому они также могут выполнять авторотацию.

Этот принцип безопасности за счет использования разных конструкций для одной и той же цели действительно используется в реальных самолетах, но не в двигателях.

Для некоторых из наиболее важных систем в самолете (например, все, что связано с движением закрылков по решению пилота), часто используется полностью электронная система, дополненная механическим резервом. Резервирование — это лишь один из множества способов, доступных производителям самолетов и систем, чтобы доказать органам сертификации, что их самолет безопасен. Нормы, используемые в настоящее время в большинстве стран мира, на самом деле довольно точно определяют, что ожидается, когда две системы дублируют друг друга. Одно из таких ожиданий состоит в том, что две системы поставляются двумя разными компаниями и что инженеры не встречались за обедом (я перефразирую). Дело в том, что распространенных видов отказов, вызванных дефектами конструкции, можно избежать, обеспечив независимое проектирование двух систем.

Безопасность зависит от компромиссов и опыта (а иногда и от авторитетных традиций...). Не так много компаний производят реактивные двигатели ... Я могу предположить, что проблемы с двигателем почти всегда возникают из-за окружающей среды (и, таким образом, влияют на все двигатели одинаково), а не из-за того, как двигатель был сделан. Двигатели испытываются с невероятной строгостью. Учитывая все это, а также проблемы с логистикой/пилотированием, которые могут возникнуть при использовании разнородных двигателей, нет особого смысла не использовать одни и те же двигатели.