Το φαινόμενο της υπερτάσεως του κινητήρα των αεροσκαφών

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:24

Η υπερχείλιση είναι ένα εξαιρετικά δυσάρεστο φαινόμενο που μπορεί να οδηγήσει σε πλήρη καταστροφή του κινητήρα και θάνατο ανθρώπων. Μπήκε στη ζωή μας μαζί με την εποχή των τζετ αεροσκαφών, που ξεκίνησε τη δεκαετία του 50-60 του περασμένου αιώνα. Τώρα αυτό το φαινόμενο δεν αποτελεί πλέον απολύτως θανατηφόρο κίνδυνο. Χάρη στη συσσωρευμένη εμπειρία και τις τεχνικές λύσεις, μπορεί να αποφευχθεί η αύξηση του κινητήρα του αεροσκάφους σε πολλές περιπτώσεις, αλλά αυτή η παραβίαση συνεχίζει να συμβαίνει σήμερα.

Μηχανές επιβατηγών γραμμών

Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση, τα σύγχρονα επιβατηγά αεροσκάφη αποτελούν μόνο 20-30 τοις εκατό αεριωθούμενα αεροσκάφη. Τόση ώση δίνει το αντιδραστικό εξάρτημα ενός σύγχρονου turboprop κινητήρα. Το υπόλοιπο 70-80 τοις εκατό προκύπτει από την ώθηση της παλιάς καλής προπέλας που περιστρέφεται από τον στρόβιλο. Είναι αλήθεια ότι αυτή η προπέλα είναι εντελώς διαφορετική από τις κλασικές προπέλες αεροσκαφών προηγούμενων γενιών αεροσκαφών. Για να κατανοήσουμε το φαινόμενο της υπερτάσεως του κινητήρα των αεροσκαφών, είναι απαραίτητο να έχουμε τουλάχιστον μια ελάχιστη κατανόηση της δομής ενός σύγχρονου κινητήρα αεροσκαφών. Το διάγραμμα του κινητήρα φαίνεται στην εικόνα.

Η αρχή της λειτουργίας ενός κινητήρα αεροσκάφους

Ένας σύγχρονος κινητήρας, που συνήθως κρέμεται κάτω από το φτερό σε ένα όμορφο φέρινγκ ατράκτου κινητήρα, είναι δομικά ένα σύστημα δύο κυκλωμάτων. Το εξωτερικό κύκλωμα είναι ένας ανεμιστήρας, ο οποίος στην πραγματικότητα λειτουργεί με βάση την αρχή της κλασικής προπέλας του αεροσκάφους και είναι ένας συνδυασμός πολλών λεπίδων, τα οποία είναι τέλεια ορατά από το μπροστινό μέρος κάθε σύγχρονου αεροσκάφους. Το δεύτερο καθήκον αυτού του ανεμιστήρα είναι να παίρνει αέρα για το εσωτερικό κύκλωμα του κινητήρα. Το τελευταίο είναι πολύ πιο περίπλοκο και αντιπροσωπεύει την ακόλουθη αλυσίδα μονάδων που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους: ο ήδη αναφερόμενος ανεμιστήρας αντλεί αέρα στον συμπιεστή, ο οποίος τον συμπιέζει στις απαιτούμενες τιμές και, στη συνέχεια, ο θερμαινόμενος και συμπιεσμένος αέρας εισέρχεται στον θάλαμο καύσης, όπου αναμειγνύεται με αεροπορική κηροζίνη και αναφλέγεται.

Εξερχόμενα αέρια (προϊόντα καύσης) περιστρέφουν τα πτερύγια του στροβίλου, ο οποίος περιστρέφει τον ανεμιστήρα (βρίσκονται στον ίδιο άξονα), μετά τον οποίο τα υπόλοιπα καυσαέρια εκτοξεύονται μέσω του ακροφυσίου και προσθέτουν ώθηση, ενεργώντας η αρχή του τζετ. Εάν αφαιρέσετε το εξωτερικό περίγραμμα, θα έχετε έναν αμιγώς τζετ κινητήρα, και επομένως είναι ένα στροβιλοκινητήρα. Λοιπόν, ή turbofan - όπως σας αρέσει περισσότερο.

Φυσικά, αυτή η περιγραφή της λειτουργίας του κινητήρα είναι εξαιρετικά απλοποιημένη. Ένας κινητήρας αεροσκάφους είναι το πιο περίπλοκο τεχνικό σύστημα. Ενώ υπάρχουν πολλές χώρες στον κόσμο που μπορούν να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν αεροσκάφη, υπάρχουν πολύ λιγότερες χώρες που διαθέτουν την τεχνολογία για το σχεδιασμό και την κατασκευή στροβιλοκινητήρων.

Φαινόμενο κύματος

Η ίδια η λέξη pompage προέρχεται από τα γαλλικά και σημαίνει «άντληση», «άντληση». Η ουσία του είναι παραβίαση της κανονικής ροής αέρα στον κινητήρα. Οι διαμήκεις ταλαντώσεις του συμβαίνουν κατά μήκος ολόκληρης της διαδρομής του αέρα, προκαλώντας ανισορροπία στην αναλογία αέρα και καυσίμου στον θάλαμο καύσης. Εάν η ανισορροπία είναι υπέρ του καυσίμου, το υπερεμπλουτισμένο μείγμα εκρήγνυται· εάν η ανισορροπία είναι υπέρ του αέρα, η καύση σταματά.

Εξωτερικά, το κύμα του κινητήρα του αεροσκάφους μοιάζει με μια αλυσίδα εκρήξεων, που συνοδεύεται από ισχυρούς κραδασμούς και την εκτόξευση φλόγας από το ακροφύσιο. Η αλληλουχία των γεγονότων σε αυτή τη διαδικασία μπορεί να φανταστεί ως εξής: έλλειψη αέρα, περίσσεια καυσίμου στον θάλαμο καύσης, έκρηξη στο θάλαμο καύσης, απότομη επιτάχυνση του στροβίλου, απότομο άλμα στην ταχύτητα του ανεμιστήρα, περίσσεια αέρας, διακοπή της καύσης, μείωση ταχύτητας, πάλι έλλειψη αέρα. Ο κύκλος έχει ολοκληρωθεί.

Εάν όλα αυτά τα γεγονότα επαναλαμβάνονται επανειλημμένα, οι κραδασμοί και τα τοπικά εκρηκτικά φαινόμενα μπορεί να οδηγήσουν σε πολύ θλιβερές συνέπειες, συμπεριλαμβανομένης της συντριβής αεροπλάνου.

Λόγοι

Οι λόγοι για την απότομη αύξηση του κινητήρα του αεροσκάφους μπορεί να είναι διαφορετικοί. Η πιο συνηθισμένη είναι η ζημιά στα πτερύγια του στροβίλου λόγω φθοράς ή εισόδου ξένου αντικειμένου στην εισαγωγή αέρα. Για παράδειγμα, ένα πουλί ή μια πέτρα από τον διάδρομο. Μπορεί επίσης να προκληθεί από σφάλματα πληρώματος, υπερβολικό ανεφοδιασμό κατά την εκκίνηση, λειτουργία κινητήρα σε ακραία όρια και ατμοσφαιρικά φαινόμενα όπως ανεμοστρόβιλοι ή υπερβολικήχαμηλή πίεση σε ζεστό καιρό.

Πώς να αποτρέψετε και να εξαλείψετε το κύμα

Οι σύγχρονοι κινητήρες έχουν αισθητήρες εγκατεστημένους σε όλους τους αεραγωγούς. Με βάση τις μετρήσεις των αισθητήρων, ο ενσωματωμένος αυτοματισμός κάνει αμέσως αλλαγές στη λειτουργία παροχής καυσίμου και στις παραμέτρους του συμπιεστή. Στον ίδιο τον κινητήρα, αντί για έναν, χρησιμοποιούνται δύο ή και τρεις άξονες για τη διασφάλιση της σταθερής λειτουργίας του σε περίπτωση φαινομένων υπερτάσεων, αποσυνδέοντας την απευθείας σύνδεση μεταξύ του ανεμιστήρα και της τουρμπίνας.

Το κύμα στροβίλου, εάν συμβεί σε οριζόντια πτήση, εξαλείφεται απλώς με το προσωρινό σβήσιμο του κινητήρα ή τη μείωση της ταχύτητάς του, μετά το οποίο είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί η λεγόμενη «ψυχρή εκκένωση», δηλαδή διώξτε την περίσσεια καυσίμου από το θάλαμο καύσης με μια εισερχόμενη ροή αέρα.

Το πιο επικίνδυνο πράγμα είναι το κύμα κατά την απογείωση, όταν ξεπεραστεί το σημείο απόφασης. Ωστόσο, τα σύγχρονα αεροσκάφη μπορούν να συνεχίσουν να απογειώνονται ακόμη και με έναν κινητήρα που έχει αποτύχει.