Почему двигатели самолетов не глохнут во время дождя?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

Вода не поддерживает горение - это всем известный факт. Однако перед двигателями самолетов вы никогда не увидите какой-либо фильтр, который бы препятствовал попаданию воды внутрь, так почему же они не глохнут во время дождя?

Если двигатель автомобиля защищает от дождевой воды специальная конструкция воздухозаборника, то установить нечто подобное перед авиационным двигателем не представляется возможным. Более того, даже поставить сетки для защиты от птиц перед двигателями невозможно в силу некоторых причин (ссылку на соответствующий материал см. в конце статьи).

Типичный реактивный двигатель пропускает сквозь себя до 1000 кубических метров воздуха каждую секунду. Согласно приблизительным подсчетам, во время дождя в 1 м³ воздуха в среднем содержится чуть менее 1 см³ воды, что не так много, как может показаться оказавшемуся под ливнем человеку. Но это объясняется тем, что капли воды падают на землю со скоростью 9 м/с, то есть во время дождя каждую секунду на квадратный метр земли падает вода, содержащаяся в 9 м³ воздуха над ней.

Тестирование на устойчивость к воде двигателя General Electric GE9X, который будет устанавливаться на самолеты семейства Boeing 777X 

Из расчетов выше следует, что в двигатель авиалайнера, оказавшегося под дождем, каждую секунду поступает ~ 1 литр воды. Этот объем не способен нанести никакого вреда, так как во время обязательных испытаний двигателей проверяется их способность "переваривать" до 4.5 тонн воды в в минуту, или 75 литров в секунду. Во время этого теста двигатель не должен повреждаться или прекращать работу, но как это возможно?

Во-первых, далеко не весь поток воздуха, захватываемый лопастями турбовентиляторного двигателя, направляется в камеры сгорания. Типичная степень двухконтурности в случае пассажирских авиалайнеров составляет 10 к 1. Это означает, что 10/11, или 91% поступающего в двигатель воздуха направляется не в камеры сгорания, а в сквозной внешний контур, который используется для увеличения общей тяги двигателя.

При этом во время дождя вентилятор выступает в роли большой центрифуги. И так как вода тяжелее воздуха, то под действием центробежной силы она направляется преимущественно во внешний контур, где никакого сгорания не происходит.

Во-вторых, перед тем, как попасть в камеру сгорания авиационного двигателя, воздух (вместе с незначительным количеством оставшейся воды) проходит через компрессор. Там при возрастающем давлении воздух нагревается до температур около 260°C. Испарение воды в этом процессе не способно повлечь столь существенное охлаждение, которое бы препятствовало дальнейшей работе двигателя.

В некоторых случаях охлаждение водой может быть даже полезным, поэтому оно использовалось в том числе и в гражданской авиации. Например, ранние версии Boeing 707 и 747 оснащались двигателями Pratt & Whitney, в которых применялся впрыск воды. Дополнительное охлаждение позволяло двигателям развивать бóльшую тягу, что было необходимо во время взлета. Позднее, по мере роста мощности авиационных двигателей, от впрыска воды отказались за ненадобностью.

Boeing KC-135 во время взлета с использованием системы впрыска воды

Если вода в случае дождя не создаёт угрозы для самолёта, то ситуация сильно меняется, когда вода замерзает, превращаясь в град. Он способен не только повредить фюзеляж и стекла в кабине пилотов, но и полностью вывести двигатели из строя. К счастью, это явление довольно редкое, и пилоты (почти всегда) успешно его избегают, пользуясь данными метеорологических радаров.

О том, почему невозможно установить сетку для защиты двигателей от птиц - см. тут.

6 комментариев

53464175670@odnoklassniki
75 литров в минуту. Такой максимальный расход воды предусмотрен при использовании системы SPRINT (увеличение мощности в результате охлаждения воздуха на входе в компрессор). Температура воздуха за КВД при полной нагрузке — 530° С.
CtrlDruid
Температура воздуха за КВД при полной нагрузке — 530° С.

Цифра в 260° (по другим данным — 300°), указанная в статье, достигается еще в КНД. Смею предположить, что вода испаряется ещё там.
75 литров в минуту. Такой максимальный расход воды предусмотрен при использовании системы SPRINT (увеличение мощности в результате охлаждения воздуха на входе в компрессор)

Это ровно в 60 раз меньше, чем во время стресс-тестов, интересное дополнение, спасибо.
a
Жаль, фотки тут не выложить. Вид в двигатель сзади из той маленькой трубы :)

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор наушников Letshuoer Ember: планарный звук флагманского уровня

Среди флагманских решений компании Letshuoer уже была сложная гибридная конструкция в Cadenza 12 и многодрайверная арматура в чуть более доступных Mystic 8, однако довести до того же уровня...

Сможем ли мы узнать форму Вселенной и почему она, вероятно, не бесконечна?

Предлагаю эксперимент, который невозможно осуществить технически, но легко провести мысленно. Вы садитесь в космический корабль, выбираете любой вектор движения и включаете двигатели на полную...

Гравитационная вмятина Земли: почему самая глубокая аномалия планеты скрыта в Антарктиде

В общепринятых геодезических моделях самая глубокая гравитационная впадина планеты расположена в Индийском океане. Это так называемый «Индийский геоидный минимум». Только вот новое исследование,...

Как приготовить сухарики дома как магазинные: «Вкус сыра» — просто, быстро и вкусно

Если вы уже действительно устали покупать сухари в магазине: то они оказываются слишком жёсткими, что их невозможно нормально разгрызть, то, наоборот, чересчур мягкими и совсем не хрустящими. Одни...

Скроллинг без остановки: почему невозможно оторваться от Reels и Shorts и как они влияют на внимание, сон и психику

Короткие видео давно вышли за рамки простого развлечения. TikTok, Reels и YouTube Shorts превратились в ежедневный ритуал для миллионов. Люди открывают приложение на пару минут и поднимают голову...