Popol, popol, ste silní!: Je nebezpečné lietať? Po sopke

Dýchanie motora za horúca Aby motor udržal spaľovanie, potrebuje palivo a vzduch v pomere asi 1:14. Všimnite si, že ide skôr o hmotnostný ako objemový pomer. Čím viac prachu je vo vzduchu, tým menej priestoru zostáva pre kyslík. Pri určitej koncentrácii je kvalita zmesi nad prijateľnými limitmi a spaľovanie sa zastaví

V čase písania tohto textu je počet letov zrušených v dôsledku sopečnej erupcie na Islande takmer 100 000. Straty európskych leteckých spoločností sa odhadujú na 1, 7 miliardy dolárov, najmenej päť stredných dopravcov sa vyrovnáva na pokraji bankrotu.

Hneď ako Eurocontrol (Európska organizácia pre bezpečnosť letovej prevádzky) znovu otvorila oblohu v Európe, letecké spoločnosti, ministri dopravy európskych vlád a nakoniec stovky tisícov cestujúcich vrátane tých, ktorí uviazli týždeň mimo domova, ostreľovali úradníkov hnev. Nebeskí funkcionári boli obvinení zo zaistenia a túžby zakryť si svoj vlastný chrbát v rozpore so záujmami miliónov občanov.

V prvých dňoch „vzduchovej blokády“ vzlietli lietadlá KLM, British Airways, Lufthansa a Air Berlin bez cestujúcich. Na palube boli vyšší úradníci spoločností a piloti nehlásili žiadne odchýlky od bežných režimov. Airbus uskutočnil sériu A340 a A380 v Európe sériu skúšobných letov, počas ktorých posádka a inžinieri starostlivo monitorovali správanie lietadla a motorových systémov a nezistili žiadne odchýlky (ani po letovej prehliadke ich nezistili). V reakcii na Eurocontrol však zaznelo iba jedno znenie: „Nevieme, ako sopečný prach ovplyvní lietadlo.“

Existuje však opačný názor. V čase písania tohto textu sa opäť dostal do Európy nový oblak sopečného popola. Tentoraz letiská zostávajú otvorené. Medzitým stále platí znenie „nevieme“. Eurocontrol sa chválil výsledkami práce nezávislých leteckých laboratórií a letecké spoločnosti začínajú so zlovestným znením: „Nezaznamenali sa žiadne odchýlky od normy.“ Ani jeden pilot sa v týchto dňoch nedohodol podrobne vysvetliť, ako rozšíriteľný môže byť pojem „normálny letový režim“. Ak si myslíte, že tlačové služby leteckých dopravcov, potom každý pilot civilného letectva súčasne odletel k oblohe, aby odstránil následky dopravnej krízy bez odpočinku a spánku.

V súčasnosti museli redaktori cestovať do zahraničia. Báli sme sa lietať. Výrobcovia leteckých motorov pridali palivo do ohňa, čo ohrozilo dopravcov pri ukončení záruky. Rozhodli sme sa zistiť, čo presne hrozí, že sa dopravné lietadlo dostane do oblaku sopečného prachu, a obrátili sme sa na Štátny výskumný ústav leteckých systémov (GosNIIAS) a NPO Saturn (výrobca motora).

Dýchajte hlbšie!

Najbežnejšia fóbia je spojená s možnou poruchou motora spojenou so vstupom sopečného prachu. Príkladom takejto poruchy je letecká nehoda, ku ktorej došlo na KLM867 v roku 1989. Po prejdení oblakom prachu 300 km od miesta erupcie sopky Redout posádka nahlásila zlyhanie všetkých štyroch motorov. Podobne sa vyvinuli udalosti letu British Airways9, počas ktorého lietadlo spadlo do oblaku popola indonézskej sopky Galunggung. V obidvoch prípadoch boli motory schopné opustiť popol po reštartovaní.

V mnohých zdrojoch existuje verzia, ktorá sopečný popol, čo sú mikroskopické kúsky sopečného skla, sa topil v spaľovacej komore motora a tvoril viskóznu hmotu, ktorá upchávala prívodné kanály paliva. Toto je bežná mylná predstava.

Počas letu motor nasáva vzduch obrovskou rýchlosťou: spotreba vzduchu je od 40 do 100 kg za sekundu. Aby palivo vstúpilo do spaľovacej komory, musí byť tlak v dýzach ešte väčší ako tlak vzduchu, ktorý vytvára kompresor. Ďalej sú dýzy umiestnené pozdĺž prúdu vzduchu a nie proti nemu. Podľa Romana Lyubimova, vedúceho skúšobne v NPO Saturn, nemôže sopečný popol za takýchto podmienok vstúpiť do palivového potrubia v pevnej alebo tekutej forme.

Výpadok plameňa (zastavenie spaľovania v spaľovacej komore), ktorý hlásili posádky nešťastných letov KLM a British Airways, pripisuje Roman kvalite zmesi vzduch-palivo (pozri bočný panel). To je možné iba pri veľmi vysokej koncentrácii popola vo vzduchu - napríklad 300 km od erupčnej sopky, ako je to v prípade KLM 867. Erupcia bola pre pilotov úplným prekvapením. Ak prítomnosť prachu vo vzduchu nie je pre posádku prekvapením, nedôjde ani k náhlemu vypnutiu motora. Spaľovacia komora moderného leteckého motora obsahuje najmenej 12 dýz. Prerušenie plameňa na jednom alebo viacerých z nich nemá nepriaznivé následky. Vypínanie časti trysiek sa používa v bežných letových režimoch, aby sa ušetrilo palivo a znížili emisie škodlivých emisií do atmosféry. Na druhej strane zlyhanie časti trysiek dá pilotovi výstražný signál o potrebe opustiť nebezpečnú zónu.

Turbopeskostruyka

Sopečný prach je silný abrazívny materiál. Aký vplyv majú mikroskopické sklenené častice na súčasti motora otáčajúce sa rýchlosťou nad 6000 ot / min, keď sa s nimi zrážajú rýchlosťou 800 km / h? Presná odpoveď na túto otázku nie je známa, pretože príslušné skúšky nie sú zahrnuté v programe certifikácie motorov pre lietadlá civilného letectva, a preto sa nevykonávajú. Niektoré motory s plynovou turbínou pre vrtuľníky, ktoré majú pracovať v zložitých klimatických podmienkach, prechádzajú podobnými skúškami.

Najbližšie podmienky sú modelované počas skúšok odlievania krupobitia. „Pri zrážke s ventilátorom sa väčšina krupobníkov hodí zo stredu prúdu na perifériu a prechádza pozdĺž vonkajšieho okruhu bez toho, aby spadla do vysokotlakovej časti, “ hovorí Roman Lyubimov. „Toto je základný princíp pri navrhovaní motorov civilného letectva.“

Tvrdosť krupobitia nie je porovnateľná s tvrdosťou povrchu rotujúcich častí motora. Pri prechode cez oblak krupobitia musí motor úplne zachovať svoje vlastnosti. Po takomto lete je však motor nevyhnutne vytriedený: energia krupobitia s hmotnosťou 1 g je dostatočne veľká na to, aby pri zrážke spôsobila ohyby alebo škrabance na okrajoch ventilátora. Ľahko suspendovaný sopečný prach samozrejme nemôže také poškodenie spôsobiť.

Pokiaľ ide o kovy, je obvyklé hovoriť o čistote povrchu. Tento parameter zohľadňuje výšku a počet hrčiek na povrchu dielca. V prúdovom motore je pre lopatky kompresora najdôležitejšia čistota povrchu. Jeho čepele prelamované sú obklopené vzduchom pri najvyšších otáčkach a účinnosť motora a ťah priamo závisia od ich plynulosti. Listy kompresora sú potiahnuté materiálom odolným voči erózii a brúseným. Vďaka konštrukcii ventilátora obchádza väčšina sopečného prachu kompresor. Dlhodobá prevádzka v prašných podmienkach však môže nepriaznivo ovplyvniť čistotu povrchu lopatiek a výkon motora. Je to čiastočne kvôli možnému zlyhaniu výrobcov zo záruky.

Pre turbínu nie je čistota povrchu taká dôležitá ako tepelná odolnosť - koniec koncov musí fungovať doslova v spaľovacej komore. Je odlievaný zo žiaruvzdornej zliatiny a nie je ani leštený, takže sa brúsny materiál z toho nebojí. Okrem toho je nepravdepodobné, že by častice popola prekonali spaľovaciu komoru bez toho, aby sa roztavili. Vo vnútri turbíny sa však nachádzajú kanály na chladenie vzduchu. Práve tieto môžu roztavené sklo upchávať, narušovať cirkuláciu vzduchu a chladiť. To môže viesť k prehriatiu, predčasnému opotrebeniu alebo dokonca k zničeniu zostavy.

K zvýšeniu teploty však nedochádza okamžite. Posádka dostane poplach dlho predtým, ako sa stane nenapraviteľný. V dôsledku toho je podľa Romana Lyubimova pravdepodobnosť problémov s navigáciou pri lietaní v súvislom oblaku prachu mnohonásobne väčšia ako pravdepodobnosť poruchy motora.

Päť krokov na sever

Pri kontakte s mnohými časticami popola zmiešanými s vodnými parami pri vysokej rýchlosti získava lietadlo elektrický náboj. Posádka a cestujúci lietadla, ktorí náhodou preleteli v prašnom oblaku, pozorovali na oknách, trupe a krídlach jasnú žiaru. Podľa Olega Titkova, vedúceho výskumníka v GosNIIAS, môže statická elektrina pri dlhodobej expozícii viesť k zničeniu niektorých častí, ako sú antény rádiových prijímačov. Prechádzanie nabitým lietadlom môže spôsobiť blesk. V palubných elektrických sieťach je však pravdepodobnejšie rušenie.

Každý motor modernej vložky má svoj vlastný generátor a zabudovanú sieť. Výkonný priemyselný počítač inštalovaný priamo vo vnútri gondoly riadi automatizáciu motora vrátane regulácie kvality zmesi vzduchu a paliva. Je to on, kto pri stúpaní znižuje dodávku paliva (čím vyšší, tým zriedkavejší vzduch), alebo ak namiesto časti vzduchu motor prehltne prach.

Sopečný popol nebude schopný zabezpečiť elektrický šok pre motor: palubné elektrické siete sú príliš dobre tienené. Statická elektrina je však celkom schopná vytvárať rušenie v rádiových prijímačoch až do úplného zastavenia komunikácie. To znamená, že lietadlo, ktoré prechádza oblakom popola, pravdepodobne stratí hlavnú časť navigačných systémov.

Na určenie aktuálnej polohy vo vesmíre používa navigačný systém FMS (Flight Management System) niekoľko zdrojov naraz. Najpresnejšou z nich je GPS. Ďalšou presnosťou je signál pozemného majáka VOR-DME, ktorý vám umožňuje určiť smer a, v závislosti od projektu, vzdialenosť k danému bodu na zemi. Všesmerové majáky NDB sú ešte menej presné. Nakoniec, inerciálne navigačné systémy (ANNs) majú najmenšiu presnosť. Sú to gyroskopy a akcelerometre. Chyba počas dlhého letu pomocou zotrvačného navigačného systému môže dosiahnuť niekoľko stoviek metrov.

Ako vidíte, počas nepokojov statickej elektriny budú môcť piloti navigovať vo vesmíre iba v prípade ANN. Okrem toho sa meteorologický radar môže stať obeťou náboja. Takže sa budete musieť spoliehať na nebezpečné búrky a spoliehať sa na svoje vlastné orlové oko. Našťastie skúšobné lety preukázali, že priehľadnosť okien kabíny netrpia abrazívnymi účinkami sopečného popola.

Sopečný popol nemôže ochromiť lietadlo. Dáva do popredia ľudský faktor. Ak veríte v profesionalitu veliteľa posádky, neváhajte nastúpiť na palubu. Osobne to urobíme.

Článok bol publikovaný v časopise Popular Mechanics (č. 6, jún 2010).

Odporúčaná

Rusko modernizuje Urán-9
2019
Prvá sekunda vesmíru: chronológia úplného začiatku
2019
Ako vytvoriť búrkové zápasy vlastnými rukami?
2019