Почему реактивные двигатели иногда выплевывают пламя после проглатывания птиц?

Увидев это видео о возгорании двигателя 757-го из-за птицы , я задаюсь вопросом:

  • Что происходит с двигателем?
  • Почему он периодически извергает огонь?
  • Это какая-то функция безопасности?
Я предполагаю, что это помпаж компрессора , инициированный проглатыванием птицы и связанными с этим повреждениями. Возгорание предположительно произошло из-за избытка несгоревшего топлива из-за того, что пилоты/FADEC не отключили мощность двигателя при взлете. Это больше похоже на режим собственных колебаний, чем на функцию безопасности!
Обратите внимание, что двигатель на самом деле не горит. Пламя находится только на нормальном пути потока и остановится, как только подача топлива будет отключена.
Следует отметить, что вы также можете получить помпаж компрессора, если вы используете чрезмерную обратную тягу для имеющейся у вас скорости движения вперед, особенно когда приближается время капитального ремонта двигателя.
Потому что птицы легко воспламеняются? ;)

Ответы (2)

Как прокомментировал RedGrittyBrick , то, что произошло в этом видео, — это всплеск компрессора . На самом деле это не возгорание двигателя, а временная обратная реакция. Чтобы понять, что происходит, посмотрите на эту схему газотурбинного двигателя:Схема газотурбинного двигателя

Воздух сжимается в передней части двигателя, впрыскивается и воспламеняется топливо, после чего все вытекает из секции турбины и выхлопного сопла. Единственное, что поддерживает сжатие в передней части двигателя, — это вращение лопаток компрессора. Есть много разных вещей, которые могут привести к сбою сжатия. В случае столкновения с птицей эти лезвия могут быть повреждены.

Когда это происходит, в секции сгорания находится сильно сжатый воздух, и уже недостаточно сжатия, чтобы предотвратить его выход из передней части двигателя. Это приводит к тому, что воздух выходит как из передней, так и из задней части двигателя. Нарушение потока воздуха происходит слишком быстро, чтобы системы управления двигателем успели среагировать. Это означает, что двигатель по-прежнему перекачивает достаточное количество топлива для работы двигателя с нормальной тягой, но потока воздуха уже недостаточно, чтобы сжечь все это топливо в секции сгорания. В результате топливо сгорает через турбину и выхлопную часть двигателя, а также за двигателем.

Как только этот сжатый воздух выходит из двигателя, он обычно восстанавливается. Двигатель не горит, поэтому, как только лишнее топливо сгорает, пламя больше не видно. Однако, если проблема все еще присутствует (и ущерб от столкновения с птицей не исчезнет), двигатель будет работать снова и снова, пока его не остановят или не переведут на более низкую и стабильную мощность.

Так что это не столько функция безопасности, сколько физика, и нет реального пожара, представляющего непосредственную опасность для самолета. Система двигателя автоматически выключит двигатель, если обнаружит что-то потенциально очень опасное или что полностью препятствует работе двигателя. Хотя помпаж компрессора может в конечном итоге повредить двигатель, на самом деле это не катастрофа, и пилоты должны оценить ситуацию и при необходимости выключить двигатель. Уменьшения мощности до холостого хода иногда может быть достаточно, чтобы остановить скачки напряжения.

Во время помпажа компрессора пламя ограничивается двигателем. Здесь не должно ничего гореть, кроме топлива, поэтому прекращение подачи топлива остановит огонь. Фактические возгорания двигателя обычно вызваны утечкой легковоспламеняющихся жидкостей в горячие области вокруг двигателя или выходом горячих газов двигателя из секций воздушного потока в окружающие системы. Существуют системы обнаружения, чтобы предупредить пилотов об этой ситуации, а зона двигателя предназначена для сдерживания пожара до тех пор, пока пилоты не смогут использовать системы пожаротушения, чтобы потушить такой пожар или, по крайней мере, вернуть самолет на землю.

Я хотел бы подчеркнуть, что двигатели на самом деле не загораются во время помпажа / остановки компрессора. Когда подача топлива прекращается, двигатель просто гаснет и останавливается, и гашение не требуется.
Кроме того, двигатель на видео действительно демонстрировал колебательный помпаж, попеременно сжимая воздух почти как при нормальной работе, а затем значительно меньше. Поскольку турбина как бы блокирует обратный путь потока, для работы ей требуется минимальная производительность сжатия, а с повреждением эта производительность стала невозможной. Как только компрессор откачивал воздух обратно, этот воздух не выходил достаточно быстро через турбину, а частично возвращался через компрессор. Теперь мощность, необходимая для поддержания вращения компрессора, уменьшилась, поток вернулся к норме, и цикл повторился.
Так как же пилот, не глядя на двигатель, мог бы увидеть сигнал пожара, обнаруживающий помпаж от его приборов, чтобы предпринять корректирующие действия, например, снизить мощность до холостого хода и т. д. Есть ли в авионике сигнализация, предупреждающая о помпаже, или что-то подобное?
@curious_cat Звучит как хороший отдельный вопрос.

Когда газотурбинные двигатели заглатывают птиц или другие предметы, результатом является повреждение посторонними предметами (FOD). Металлические части этих двигателей работают в условиях экстремальных нагрузок, которые почти полностью соответствуют возможностям металлургической технологии. Пламя, которое вы видите, — это обломки объекта, выходящие из двигателя вместе с обломками самого двигателя. Вспомните капитана Салленбергера и чудо на «Гудзоне» или капитана Эла Хейнса и экипажа на UAL 232. Турбины спроектированы таким образом, чтобы через них проходили только две вещи: воздух (разной температуры) и топливо. Все остальное вызывает проблемы вплоть до полного отказа.

Надеюсь это поможет!

УАЛ 232 представлял собой распад диска вентилятора из-за усталости металла, что привело к потере гидравлики и последующей потере управляемости. На эшелоне полета FL370 очень мало птиц, да и вообще не так много.
Я хочу сказать, что все (кроме воздуха или топлива), проходящее через турбину, скорее всего, приведет к повреждению и выходу горящих обломков из двигателя. Кроме того, это может привести к полному саморазрушающему отказу двигателя. Птицы были встречены на некоторых невероятных высотах (не FL370), но пепел и пемза из вулканов повредили окна и двигатели на аналогичных уровнях. Джон
@JonCaples: На самом деле, на эшелоне FL370 встречались птицы . Они были найдены, угадайте что, их засосало в реактивный двигатель.