Причины попадания посторонних предметов в двигатель

Повреждение посторонними предметами является причиной, по которой 40% двигателей от общего числа досрочно снимаются с эксплуатации [2]. При этом стоимость ремонта одного двигателя по данным компании Боинг может превысить 20% его покупной стоимости [16].

Кроме того, помимо восстановительных работ возникают дополнительные затраты связанные с задержкой и отменой рейсов, сменой самолетов и перемещением легкого состава, выплатой компенсаций и т.п. В результате, по данным той же компании Боинг, аэрокосмическая промышленность США теряет четыре миллиарда долларов ежегодно [15].

Причины, вызывающие попадания ПП, можно условно разделить на две основные группы: эксплуатационные и конструктивные.

К эксплуатационным причинам можно отнести все случаи попадания в двигатель птиц, снега, града, а также нарушения правил эксплуатации летательного аппарата. К последним можно отнести: разрушение бетонного покрытия взлетно-посадочной полосы (ВПП), нерегулярная уборка территории, неправильное техническое обслуживание, невнимательность обслуживающего персонала, оставляющего крепеж или инструмент в двигателе или рядом с ним, выезд за ВПП, намерзание льда на воздухозаборнике или обшивке ЛА. Согласно статистике [7] наибольший процент попадания ПП (от 70 до 90%) происходит с ВПП.

К конструктивным причинам можно отнести: расположение двигателя на ЛА, способствующее попадания ПП, конструкция входного устройства, не предусматривающая эффективный «сброс» посторонних предметов (ПП) в наружный контур в двухконтурных двигателях.

Попадания ПП является результатом заброса предметов колесами шасси, вихревым шнуром, образующимся во время работы двигателя, реверсивной струей, реактивными струями взлетающих и рулящих самолетов.

На рисунке 7.1 показан типичный вихревой шнур перед воздухозаборником двигателя.

Рисунок 7.1 - Вихревой шнур перед воздухозаборником двигателя

Однако не любой вихревой жгут опасен в плане попадания посторонних предметов в двигатель. Для этого он должен обладать достаточной силой (интенсивностью). А она определяется скоростью воздушного потока в приземном слое под воздухозаборником. Точнее ее горизонтальной составляющей. Она определяется по формуле:

Здесь G_max – максимальный расход воздуха в воздухозаборник, Н₀ – расстояние от поверхности аэродромного покрытия до оси воздухозаборника.

Экспериментальным путем (в ЛИИ им. Громова) установлены интервалы значений V_max. Если эта величина меньше 1 м/с, то вихри обычно отсутствуют или их образование неинтенсивно.

 При V_max больше 1 м/с, но меньше 1,5 м/с уже возможно образование вихрей и подброс посторонних предметов практически до уровня воздухозаборника. А если V_max уже больше 1,5 м/с, то идет интенсивное вихреобразование со всеми, как говорится, вытекающими последствиями.

Рисунок 7. 2 – Значение параметра защищенности от вихрового шнура компоновочной схемой самолета

По этому принципу существует даже деление самолетов на «вихревые» и «невихревые». Такую характеристику можно проследить на графике. Это зависимость Vmax от величины Н_отн. Н_отн – относительная высота воздухозаборников над ВПП (отношение высоты воздухозаборников Н₀ к их диаметру D, H₀ /D).

То есть самолеты с низким расположением двигателей (чаще всего это низкопланы), которые являются очень выгодными по многим аспектам эксплуатации, безопасности, шумности, аэродинамики и др. и приобретают в мире все большую популярность, являются как раз самолетами «вихревыми».