Fenomén prepätia leteckých motorov

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Prepätie je mimoriadne nepríjemný jav, ktorý môže viesť k úplnému zničeniu motora a smrti ľudí. Do našich životov vstúpil spolu s érou prúdových lietadiel, ktorá sa začala v 50-60-tych rokoch minulého storočia. Teraz už tento jav nepredstavuje absolútne smrteľné nebezpečenstvo. Vďaka nahromadeným skúsenostiam a technickým riešeniam je možné v mnohých prípadoch predísť prepätiu leteckého motora, ale toto porušenie sa vyskytuje aj dnes.

Motory osobných parníkov

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, moderné osobné parníky tvoria iba 20-30 percent prúdové lietadlá. Toľko ťah dáva reaktívna zložka moderného turbovrtuľového motora. Zvyšných 70-80 percent sa získava z ťahu starej dobrej vrtule, ktorú otáča turbína. Pravda, táto vrtuľa je úplne iná ako klasické letecké vrtule predchádzajúcich generácií lietadiel. Pre pochopenie fenoménu prepätia leteckých motorov je potrebné aspoň minimálne pochopiť štruktúru moderného leteckého motora. Schéma motora je znázornená na obrázku.

Princíp činnosti leteckého motora

Moderný motor, ktorý zvyčajne visí pod krídlom v krásnej kapotáži motorovej gondoly, je konštrukčne dvojokruhový. Vonkajší okruh je ventilátor, ktorý vlastne funguje na princípe klasickej leteckej vrtule a je kombináciou mnohých lopatiek, ktoré sú z prednej časti každého moderného lietadla výborne viditeľné. Druhou úlohou tohto ventilátora je nasávať vzduch pre vnútorný okruh motora. Ten druhý je oveľa komplikovanejší a predstavuje nasledovný reťazec vzájomne na seba pôsobiacich celkov: už spomínaný ventilátor pumpuje vzduch do kompresora, ktorý ho stlačí na požadované hodnoty, následne ohriaty a stlačený vzduch vstupuje do spaľovacej komory, kde sa zmiešava s leteckým petrolejom a zapáli sa.

Odchádzajúce plyny (splodiny horenia) roztáčajú lopatky turbíny, čím sa otáča ventilátor (sú na rovnakom hriadeli), načo sú zvyšné výfukové plyny vyvrhované cez trysku a pridávajú ťah pôsobiaci na prúdový princíp. Ak odstránite vonkajší obrys, získate čisto prúdový motor, a teda ide o turbovrtuľový. No, alebo turbofan - ako sa vám páči viac.

Tento popis činnosti motora je samozrejme mimoriadne zjednodušený. Letecký motor je najzložitejší technický systém. Zatiaľ čo na svete je veľa krajín, ktoré dokážu navrhnúť a vyrobiť lietadlá, je oveľa menej krajín, ktoré majú technológiu na navrhovanie a výrobu turbovrtuľových motorov.

fenomén nárastu

Slovo pompage pochádza z francúzštiny a znamená "pumpovanie", "pumpovanie". Jeho podstata je v rozpore s normálnym prúdením vzduchu v motore. Jeho pozdĺžne kmity sa vyskytujú pozdĺž celej dráhy vzduchu, čo spôsobuje nerovnováhu pomeru vzduchu a paliva v spaľovacej komore. Ak je nerovnováha v prospech paliva, nadmerne obohatená zmes exploduje, ak je nerovnováha v prospech vzduchu, spaľovanie sa zastaví.

Navonok vzplanutie leteckého motora vyzerá ako reťaz výbuchov sprevádzaných silnými vibráciami a vystreľovaním plameňa z dýzy. Postupnosť dejov v tomto procese si možno predstaviť nasledovne: nedostatok vzduchu, nadbytok paliva v spaľovacej komore, výbuch v spaľovacej komore, prudké zrýchlenie turbíny, prudký skok otáčok ventilátora, prebytok vzduchu, zastavenie horenia, pokles otáčok, opäť nedostatok vzduchu. Cyklus je dokončený.

Ak sa všetky tieto udalosti opakujú opakovane, vibrácie a lokálne výbušné javy môžu viesť k veľmi smutným následkom, vrátane havárie prúdového lietadla.

Reasons

Príčiny nárastu leteckého motora môžu byť rôzne. Najčastejšie ide o poškodenie lopatiek turbíny opotrebovaním alebo vniknutím cudzieho predmetu do prívodu vzduchu. Napríklad vták alebo kameň z dráhy. Príčinou môžu byť aj chyby posádky, pretankovanie pri štartovaní, chod motora na extrémne limity a atmosférické javy, ako sú víchrice alebo nadmernénízky tlak v horúcom počasí.

Ako predchádzať a eliminovať prepätie

Moderné motory majú v dýchacích cestách nainštalované senzory. Na základe údajov zo snímačov vstavaná automatika okamžite zmení režim dodávky paliva a parametre kompresora. V samotnom motore sú namiesto jedného použité dva alebo dokonca tri hriadele, ktoré zabezpečujú jeho stabilnú prevádzku v prípade rázových javov, odpájajúce priame spojenie medzi ventilátorom a turbínou.

Prepätie turbíny, ak sa vyskytne vo vodorovnom lete, je eliminované jednoduchým dočasným vypnutím motora alebo znížením jeho otáčok, po ktorom je možné vykonať takzvané „studené čistenie“, teda napr. vyfúknite prebytočné palivo zo spaľovacej komory prúdom vzduchu.

Najnebezpečnejšia vec je prudký nárast pri vzlete, keď prejde bod rozhodnutia. Moderné dopravné lietadlá sú však schopné pokračovať v štarte aj s jedným zlyhaným motorom.