До появления первых реактивных лайнеров все авиалайнеры использовали поршневые (поршневые) двигатели, которые были поразительно склонны к отказам в полете, до такой степени, что отказ двигателя в полете был повседневным ожидаемым явлением. Цитирую Википедию :
Отказы двигателей считались довольно обычным явлением на авиалайнерах с поршневыми двигателями в 1940-х годах, поэтому экипаж решил продолжить полет в Даллас, и капитан Клод объявил пассажирам, что по прибытии они пересядут на другой самолет.
Напротив, отказы современных турбовентиляторных двигателей в полете настолько редки, что большинство пилотов за всю свою карьеру ни разу не столкнулись с ними. Даже в 1950-х годах реактивные двигатели были более надежными, чем поршневые двигатели, что было одной из причин, по которой они быстро заняли центральное место в дальних операциях. Для ближнемагистральных полетов на малых высотах, где реактивные двигатели неэффективны по сравнению с пропеллерами, авиалайнеры по-прежнему отказываются от поршневых двигателей, массово переходя на турбовинтовые, несмотря на то, что поршневые двигатели имеют лучшую топливную экономичность, чем турбовинтовые . И все это несмотря на то, что газотурбинные двигатели создают гораздо большие тепловые и механические нагрузки на свои компоненты, чем любой поршневой двигатель.
В настоящее время поршневые двигатели обычно используются только на очень маленьких самолетах авиации общего назначения... и они не менее надежны, чем турбовинтовые и реактивные двигатели на более крупных самолетах.
Что такого особенного в поршневых двигателях, что делает их такими ненадежными на больших самолетах и чрезвычайно надежными на маленьких самолетах?
Это утверждение не совсем верно. В то время двигатель R2800 считался достаточно надежным по сравнению с R3350 и R4360. Эти двигатели представляли собой эволюционный тупик большой поршневой мощности, где стремление к большей мощности начало делать двигатели менее надежными, чем их предшественники с меньшей мощностью.
Частично это была простая статистика, согласно которой вероятность отказа машины зависит от количества содержащихся в ней деталей. Грубо говоря, это означает, что удвоение количества поршней удваивает вероятность того, что что-то пойдет не так с одним из них в двигателе. Также обратите внимание, что эти дополнительные поршни не обеспечивают избыточность в том смысле, что неисправный поршень заполнит масляную систему сломанным металлом, что вскоре приведет к выходу из строя других поршней или запуску двигателя.
Турбинные силовые установки обеспечивают большее время безотказной работы и более длительный межремонтный период, чем поршневые двигатели, которые они заменили, а также большую мощность при меньшем весе двигателя. Эти атрибуты компенсируют более высокие затраты на замену и более высокий расход топлива в приложениях, где для обеспечения жизнеспособной бизнес-модели требовались время безотказной работы и мощность.
Чувствительные к стоимости, маломощные приложения по-прежнему используют поршни с точкой останова около ~ 300 л.с. Отчасти это связано с тем, что по мере уменьшения выходной мощности турбины обычно страдает их эффективность, а их производственные затраты падают недостаточно быстро, чтобы конкурировать с поршнями на арене мощностью 250 л.с.
Вы частично отвечаете на свой вопрос
поршневые авиалайнеры в 1940-е гг.
по сравнению с
отказы в полете современных ТРДД
Проще говоря, за последние 75 лет мы многое узнали о производстве и строительстве, а также о том, как проверять, выявлять и предотвращать усталость. Это знание помогло поршневым двигателям так же, как и реактивным двигателям. Как отмечали другие, в поршневом двигателе гораздо больше движущихся частей, и все они должны работать синхронно, чтобы все работало.
Поскольку поршневые двигатели больше не используются на больших самолетах, лучшим аналогом являются те, которые все еще летают на самолетах АОН. Анализ FAA за двадцать лет между 1984 и 1904 годами показывает, что только 26% аварий были механическими, и только 11% из них были отказами поршневого двигателя. Другими словами, авиационные поршневые двигатели на самом деле довольно надежны при правильном использовании. В других отчетах о тенденциях отмечается, что неисправность часто связана с неправильным использованием системы управления двигателем . В 40-х годах не было FADEC, возможно, даже не было ограничителей оборотов, рабочие параметры основывались на данных десятилетий, а не почти века.
... настолько ненадежны на больших самолетах, но чрезвычайно надежны на малых самолетах?
Поршневые двигатели на малых самолетах отнюдь не новы. Lycoming в Archer, на котором я летаю, почти такой же, каким он был, когда он вышел в 1955 году. Он надежен, потому что наша обработка, литье, производство и связанные с этим функции лучше, чем в 1955 году. Многие люди летают вокруг с полными мониторами двигателя , что намного больше, чем единственный датчик температуры, который изначально был у планера. Можно было бы утверждать, что дополнительные 50 лет разработки больших поршневых двигателей сделали бы их такими же надежными, как и их аналоги GA.
Турбины тоже не лишены недостатков.
Еще одна вещь, которую следует учитывать, это то, что многие слухи (или то, что осталось от той эпохи) о больших поршневых многоцелевых самолетах имеют тяжелые военные корни. Обслуживание двигателя в полевых условиях было хорошим, но не отличным, и при интенсивном ежедневном использовании боевой стрельбы и не всегда «по правилам» операции учитываются для надежной работы. Это привело к большому количеству историй о неисправных двигателях, планировании домой (или в поле) и т. д. Это помогло подпитывать рынок двойников в течение длительного времени и помогло создать представление о том, что большие поршневые двигатели ненадежны.
Этот ответ не должен быть сложным. Поршневые двигатели имеют гораздо больше деталей, и они возвратно-поступательные. Это гораздо более сложные машины, чем ТРДД. Это ответ.
Турбовентиляторы - довольно простые машины. Да, деталей много, но многие из них статичны или мало двигаются. Их разработка и конструкция сложны, но эксплуатация их относительно проста, а потому более надежна.
Например; 18-цилиндровый радиальный двигатель требует примерно 54 000 воспламенений в минуту полета. Турбовентилятору требуется только одно воспламенение за весь полет, и это происходит на земле.
Точно так же для того же радиального клапана требуется два срабатывания клапана на одно событие зажигания. Это 108 000 срабатываний клапана в минуту или около 19,4 миллиона срабатываний клапана на двигатель за 3 часа полета.
Это означает, что у Douglas DC-7 будет 78 миллионов срабатываний клапанов за 3 часа полета и 39 миллионов воспламенений . Раньше системы зажигания были в основном механическими, с множеством движущихся частей. (Электронное зажигание и зажигание без распределителя сильно изменили ситуацию в современных поршневых двигателях.)
Прибавьте к этому тот факт, что у них были такие устройства, как турбокомпаунд, который можно представить как привод турбовала, помогающий вращать коленчатый вал. У каждого двигателя DC-7 их было по три. Между прочим, они вызывали проблемы с надежностью, потому что повышали температуру выхлопных газов и, как известно, вызывали отказы выпускных клапанов.
Пример 3-часового полета DC-7 со скоростью 350 миль в час: из Денвера в Сан-Франциско
Ссылка: математика и знание двигателя
Wright R-3350 на DC-7 настроен на соотношение сторон 16:7 или примерно 2,29:1. Используйте 2600 об/мин винта, чтобы получить 6000 об/мин двигателя.
Хотя это не относится к надежности, работа поршневых двигателей с достаточной мощностью как на больших, так и на малых высотах требует использования нагнетателей (которые увеличивают массу, снижают эффективность, требуют дополнительных компонентов, ...).
Также не имеет строгого отношения к надежности:
Хьюз HK-1 «Еловый гусь». Восемь Р-4360, что в сумме составляет 448 свечей зажигания на один самолет.
Avro Lancaster (4 двигателя по 12 цилиндров, по две свечи на цилиндр). ... и менять их одно удовольствие. Имейте в виду, что это не так плохо, как проверка и переустановка зазоров клапанов, да ладно, сколько, 48 X 4 = 192 чертовых штук....
помощник пилота
Джон К.
джеймскф
перицинтион
Мазура
Питер Кемпф
кузнец37