Почему до сих пор происходят неконтролируемые отказы двигателей?

Одним из абсолютных требований к установке авиационного газотурбинного двигателя (обычно турбовентиляторного или турбовинтового) является то, что в случае разрушительного отказа двигателя капот двигателя должен быть в состоянии удерживать все осколки, высвобождающиеся в процессе. .

Нет, нет . Требование состоит в том, чтобы капот двигателя мог удерживать осколки, вылетающие в случае выхода из строя одной лопасти .

Если выходит из строя только одна лопасть, она часто ломается дальше по течению, но пока это просто лопасти, обсадная труба должна быть в состоянии остановить их, что обычно и происходит.

Однако, если диск, удерживающий лопасти, сломается, энергия будет намного выше, и капот не сможет этого остановить. На самом деле невозможно сделать его достаточно прочным, чтобы вместить это, так как он будет слишком тяжелым для полета, поэтому это не является обязательным требованием.

Все¹ недавние случаи неконтролируемого отказа двигателя заключались в том, что весь диск ломался, и двигатель оставался на нескольких больших кусках.

¹ Рейс Southwest 1380, B737 около Филадельфии 17 апреля 2018 г. является своего рода исключением. Это был всего лишь отказ лезвия, но он изначально был локализован . Вышедший из строя клинок был фактически остановлен кожухом. Однако затем произошел вторичный отказ самого кожуха воздухозаборника, намного впереди вентилятора, что привело к дальнейшему повреждению и травмам.

Было указано, что одиночный клинок может быть сдержан, но отказ всей ступени - это событие с чрезвычайно высокой энергией. Высокоскоростная катушка газотурбинного двигателя вращается со скоростью 10 тысяч оборотов в минуту. Энергия в этой системе слишком высока, чтобы экономно ее сдерживать.

Но вы не можете просто взрывать двигатели и ничего с этим не делать. Как и в любом вопросе безопасности, все сводится к переговорам между производителем и регулирующими органами. Если сбой не может быть локализован, вы должны снизить риск каким-либо другим способом.

Производители анализируют, как может произойти сбой, и делают все возможное для защиты критически важных систем, либо направляя их в другое место, либо защищая локальные области. FAA опубликовало AC 20-128 , чтобы решить эту проблему. Особенно важно, чтобы другой двигатель двухмоторного самолета был защищен, а также гидравлические системы и важные конструкции.

Исследователи по-прежнему довольно серьезно относятся к неконтролируемым сбоям и работают над поиском ответов, чтобы можно было предотвратить повторения в будущем.

Сделать это абсолютно невозможным означало бы создать кожух двигателя настолько толстым и тяжелым, что в первую очередь было бы бессмысленно иметь двигатель, поскольку он едва ли мог бы поднять кожух двигателя, не говоря уже о целом самолете.

Таким образом, необходимо идти на компромиссы, а это означает проектирование таких вещей, при которых вероятность отрыва лопасти на высокой скорости сводится к минимуму, если только не происходят другие катастрофические события, которые в любом случае могут привести к падению самолета.

В инженерии всегда так. Идеальное решение для одного набора требований, как правило, приводит к чему-то, что, по меньшей мере, непрактично в реальности, поэтому вам нужно обменять что-то на что-то другое и найти работающее решение, которое выполняет работу в рамках описанных параметров и является наилучшее возможное решение во всем остальном в пределах бюджета (будь то энергия, стоимость, размер, риск или, как правило, их комбинация).

Вот почему современные атомные электростанции такие большие и имеют массивные бетонные купола над реакторами. Это не для любого сценария, который может произойти в реальной жизни, а для крайне маловероятной вероятности того, что большой астероид упадет на купол, или кто-то врежет в него большой самолет на высокой скорости.

Для этих вещей вес и, в некоторой степени, стоимость на самом деле не являются фактором, определяющим, что можно построить, поэтому они делают все возможное и могут снизить фактор риска примерно до 0.

Невозможно сделать это в самолете, где вы жестко ограничены как по весу, так и по размеру, а также в значительной степени по стоимости (сделайте это слишком дорого, и у вас больше не будет конкурентоспособного продукта), и это еще до рассмотрения материалов, которые означают что в рамках ограничений по размеру и весу вы не можете получить больше, чем определенная сила, независимо от стоимости.

Все существующие ответы очень хороши, но позвольте мне попытаться ответить на более абстрактный вопрос: почему случаются несчастные случаи? Например

• Это требование, чтобы мосты не падали, и инженеры-строители знают, как делать мосты, которые не падают, но иногда мосты рушатся.
• Это требование, чтобы автомобили могли выдерживать аварии, и автомобильные компании знают, как сделать автомобили более безопасными, но иногда в автокатастрофах гибнут люди.
• Это требование, чтобы пища была безопасной, и мы знаем, как готовить пищу, чтобы убить бактерии, но некоторые люди все еще получают пищевые отравления.

Ответ на все это в основном такой же, как и ответ на ваш вопрос. Во всем есть неотъемлемый риск. Риски можно снизить, но за это придется заплатить. Чем больше вы хотите снизить риск, тем дороже это становится. Сведение риска к абсолютному нулю обошлось бы практически в бесконечные затраты. В любой конкретной ситуации в какой-то момент кто-то (либо отдельный потребитель, либо государственный регулирующий орган, либо просто общество в целом) решил, что дальнейшее снижение риска не стоит повышенных затрат. Компромисс затрат и выгод, возможно, не был сделан сознательно, но он определенно был сделан.

Например, по данным CDC, ежегодно в США от пищевых отравлений умирает около 3000 человек. Учитывая, что население США составляет около 300 миллионов человек, вероятность умереть от пищевого отравления в этом году составляет 1 к 100 000. Если бы я сказал вам, что могу уменьшить ваш шанс умереть от пищевого отравления до 1 на 1 000 000, но за гамбургер из вашего любимого фаст-фуда вам придется платить 50 долларов вместо 5 долларов , вы бы это сделали? Возможно нет. Риск уже очень низкий, и вы лучше потратите эти 45 долларов на что-то другое. Итак, вы покупаете гамбургер за 5 долларов и рискуете.

Соотношение затрат и выгод часто меняется со временем. Если появляются новые технологии, позволяющие снизить риски за меньшие деньги, риск снижается. Если общественность требует меньшего риска и готова платить за это больше денег (например, гамбургеры по 50 долларов), тогда риск снижается.

Проработав много лет в мастерской по ремонту двигателей в авиакомпании, я добавлю свои 2 цента.

Во-первых, «капот» — это неправильная номенклатура. «Капот» применяется к крышке или окантовке двигателя, установленного на фюзеляже, хотя «капот» обычно используется для обозначения любой крышки двигателя.

Капот или гондола не предназначены для чего-либо, они предназначены для аэродинамики и могут содержать, возможно, птиц и подобные обломки *, не проходящие через основной двигатель "...... возможно.

Это «корпус основного двигателя», который предназначен для размещения большинства вылетающих деталей в большинстве условий. Обратите внимание, я сказал «большинство», а НЕ «все». Это тяжелый металл, похожий на «блок» двигателя автомобиля, но из других металлов. Как правило, это лопасти компрессора/турбины, которые выходят из строя, в первую очередь из-за проглоченного мусора (и усталости), и сломанных лопастей, движущихся вперед через активную зону, что выводит из строя больше лопастей. Подумай об этом. Двигатель приводит в движение ВОЗДУХ, и при этом ВОЗДУХ движется через вращающиеся диски лопастей и ничего более. Именно эти лопасти и диски, вращающиеся со скоростью более 30 000 об/мин, могут быть повреждены, взрывоопасно разваливаются и должны быть в основном помещены в корпус активной зоны при разрушающих испытаниях.

Самая передняя лопасть или лопасть вентилятора действительно похожа на воздуховодную опору. Если детали, удерживающие его, или вал, соединяющий его с лопастями турбины, выйдут из строя, вентилятор может / БУДЕТ покинуть кондиционер, как циркулярная пила, снимая всю впускную секцию перед лопастью и разрезая все, с чем он соприкасается.

Любой сбой произойдет со взрывом, разбрасывая множество мелких и крупных осколков с огромной силой во ВСЕХ направлениях, как бомба. Ничто из того, что строит человек, не может постоянно противостоять силам природы.

Я видел, как кондиционер возвращался ни с чем, кроме пустой гондолы, где был двигатель, когда самолет улетал. У самолета были отверстия по всему фюзеляжу, крыльям и т. д. Весь основной двигатель отделился от планера, оставив полую гондолу!