Почему двигатели самолетов не глохнут во время дождя?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | 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.
Копилка находок
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

Гравитационные линзы – новый способ поиска братьев по разуму?

В бескрайних просторах космоса, где звезды мерцают, как россыпь бриллиантов на черном бархате, человечество издавна ищет ответ на извечный вопрос: одиноки ли мы во Вселенной? Радиотелескопы...

«Квантовый ковер»: как физики связывают свет и материю в единое целое

Мир квантовой физики — это царство таинственных явлений, где частицы ведут себя как волны, а объекты могут находиться в нескольких местах одновременно. Именно здесь, на границе...

Обзор Creative Zen Hybrid Pro: складная гарнитура с интеллектуальным шумоподавлением и рекордной автономностью

Компания Creative продолжает радовать качественной акустикой. В этот раз разговор пойдет о полноразмерной гарнитуре Zen Hybrid Pro. Модель обладает складной конструкцией и удобным механическим...

Планковские реликвии: охота на призраков Большого Взрыва

В бескрайних просторах космоса, где царит вечная ночь, скрывается одна из самых загадочных тайн Вселенной — тёмная материя. Невидимая и неуловимая, она составляет львиную долю материи во...

Какие изменения в ноутбуках ожидают нас в ближайшие годы?

Сравнение нынешних ноутбуков с теми, что были доступны 10 лет назад, позволяет явно увидеть огромный прогресс технологий за это время. Мы видим, что современные ноутбуки стали гораздо продвинутее:...

Как правильно проезжать «вафельницу», чтобы не получить штраф

На дорогах всё чаще встречается желтая дорожная разметка в виде сетки, которую в простонародье называют «вафельница». Где она находится, как правильно её проезжать и какие штрафы грозят за...