Недостаточность газотурбинного двигателя имеет место, когда газотурбинный двигатель неожиданно перестает вырабатывать энергию из - за неисправности, кроме топлива истощения. Это часто применимо к самолетам, но могут выйти из строя другие газотурбинные двигатели, такие как наземные турбины, используемые на электростанциях, или комбинированные дизельные и газовые суда и транспортные средства.
Турбинные двигатели, используемые в современных самолетах с турбинными двигателями, очень надежны. Двигатели работают эффективно благодаря регулярным плановым проверкам и техническому обслуживанию. Срок службы этих устройств может составлять тысячи часов. Однако иногда возникают сбои или отказы двигателя, которые требуют остановки двигателя в полете. Поскольку многомоторные самолеты предназначены для полетов с одним неработающим двигателем, а летные экипажи обучены летать с одним неработающим двигателем, отключение двигателя в полете обычно не представляет серьезной проблемы безопасности полета.
Федеральное управление авиации (FAA) цитирует как о том, турбинные двигатели имеют интенсивность отказов одного за 375000 летных часов, по сравнению с одной каждые 3200 часов полета для авиационных поршневых двигателей. Из-за «существенного занижения данных» об отключениях поршневых двигателей авиации общего назначения в полете (IFSD), FAA не располагает надежными данными и оценивает показатель «от 1 на 1000 до 1 на 10 000 летных часов». Continental Motors сообщает, что FAA заявляет, что у двигателей авиации общего назначения возникает один отказ или IFSD каждые 10 000 летных часов, и заявляет, что его двигатели Centurion - один на 20 704 летных часа, снижаясь до одного на 163 934 летных часа в 2013–2014 годах.
General Electric GE90 имеет в полете скорость отключения (IFSD) в один на миллион двигателей летных часов. Pratt amp; Whitney Canada PT6 известен своей надежности с частотой останова в полете один за 333333 часов с 1963 по 2016, снижение до одного в 651126 часов в течение 12 месяцев в 2016 году.
После остановки двигателя предупредительная посадка обычно выполняется с пожарным и аварийно-спасательным оборудованием аэропорта, размещенным рядом с взлетно-посадочной полосой. Оперативная посадка является мерой предосторожности против риска того, что другой двигатель выйдет из строя позже в полете или что отказ двигателя, который уже произошел, мог быть вызван или был вызван другим, еще неизвестным повреждением или неисправностью систем самолета (например, пожаром или неисправностью). повреждение органов управления полетом воздушного судна), которые могут представлять постоянный риск для полета. Как только самолет приземляется, сотрудники пожарной службы помогают осмотреть самолет, чтобы убедиться, что он безопасен, прежде чем он рулит на место стоянки.
Турбовинтовой Приведены самолеты и турбовальные Приведено вертолеты также питание от газотурбинных двигателей и могут быть отказами двигателя для многих тем же причин, реактивных самолетов. В случае отказа двигателя вертолета пилот часто может войти в режим авторотации, используя не приводимый в действие ротор, чтобы замедлить снижение самолета и обеспечить некоторую управляемость, что обычно позволяет выполнить безопасную аварийную посадку даже без мощности двигателя.
Большинство отключений в полете безвредны и, вероятно, останутся незамеченными пассажирами. Например, для летного экипажа может быть благоразумным выключить двигатель и выполнить предупредительную посадку в случае предупреждения о низком давлении масла или высокой температуре масла в кабине экипажа. Однако пассажиры самолета с реактивным двигателем могут быть весьма встревожены другими событиями в двигателе, такими как помпаж компрессора - неисправность, которая проявляется в виде громких ударов и даже пламени из впускного отверстия двигателя и выхлопной трубы. Помпаж компрессора - это нарушение воздушного потока через газотурбинный реактивный двигатель, которое может быть вызвано износом двигателя, боковым ветром на входе в двигатель, скоплением льда вокруг входа двигателя, попаданием посторонних материалов или неисправностью внутренних компонентов, например сломанное лезвие. Хотя эта ситуация может вызывать тревогу, двигатель может восстановиться без повреждений.
Другие события, которые могут произойти с реактивными двигателями, такие как неисправность управления подачей топлива, могут привести к избыточному топливу в камере сгорания двигателя. Это дополнительное топливо может привести к выходу пламени из выхлопной трубы двигателя. Как бы тревожно это ни выглядело, двигатель никогда не горит.
Кроме того, отказ некоторых компонентов двигателя может привести к выбросу масла в отбираемый воздух, что может вызвать запах или масляный туман в кабине. Это явление известно как перегар. Опасность появления дыма является предметом споров как в авиации, так и в медицине.
Неисправности двигателя могут быть вызваны механическими проблемами в самом двигателе, такими как повреждение частей турбины или утечки масла, а также повреждение вне двигателя, такое как проблемы с топливным насосом или загрязнение топлива. Отказ газотурбинного двигателя также может быть вызван полностью внешними факторами, такими как вулканический пепел, удары птиц или погодные условия, такие как осадки или обледенение. Подобным погодным рискам иногда можно противодействовать за счет использования дополнительных систем зажигания или защиты от обледенения.
Процедура взлета самолета с турбинным двигателем разработана таким образом, чтобы отказ двигателя не поставил под угрозу полет. Это делается путем планирования взлета с учетом трех критических скоростей V : V1, VR и V2. V1 - критическая скорость распознавания отказа двигателя, скорость, с которой взлет может быть продолжен при отказе двигателя, и скорость, при которой тормозной путь больше не гарантируется в случае прерванного взлета. VR - это скорость, с которой нос отрывается от взлетно-посадочной полосы, процесс, известный как вращение. V2 - это безопасная скорость для одного двигателя, скорость набора высоты для одного двигателя. Использование этих скоростей гарантирует, что либо тяга, достаточная для продолжения взлета, либо достаточный тормозной путь для отказа от нее будут доступны в любое время.
Чтобы двухмоторные воздушные суда могли летать по более длинным маршрутам, которые находятся более чем в часе езды от подходящего аэропорта для переадресации, используется набор правил, известный как ETOPS (расширенные стандарты эксплуатационных характеристик с двумя двигателями), чтобы гарантировать, что воздушное судно с двухтурбинным двигателем будет работать. возможность безопасно прибыть в запасной аэропорт после отказа или остановки двигателя, а также минимизировать риск отказа. ETOPS включает требования к техническому обслуживанию, такие как частые и тщательно регистрируемые проверки, и эксплуатационные требования, такие как обучение летного экипажа и процедуры, специфичные для ETOPS.
Отказы двигателя можно классифицировать как «локализованные» или «неограниченные».
Очень конкретное техническое различие между ограниченным и неизолированным отказом двигателя вытекает из нормативных требований к проектированию, испытаниям и сертификации авиационных двигателей в соответствии с Частью 33 Федеральных авиационных правил США, которая всегда требовала, чтобы газотурбинные двигатели самолетов были сконструированы таким образом, чтобы предотвратить повреждение в результате от выхода из строя лопасти ротора. Согласно Части 33, производители двигателей должны проводить испытания лопастей на отключение, чтобы гарантировать локализацию осколков, если происходит разделение лопастей. Осколки лопастей, выходящие из воздухозаборника или выхлопа, могут по-прежнему представлять опасность для самолета, и это следует учитывать конструкторам самолета. Обратите внимание, что номинально ограниченный отказ двигателя все еще может привести к вылету деталей двигателя из самолета, если детали двигателя выходят через существующие отверстия во впускном или выпускном отверстии двигателя и не создают новых отверстий в защитной оболочке корпуса двигателя. Фрагменты лопастей вентилятора, вылетающие через входное отверстие, могут также вызывать вылет таких частей планера, как воздухозаборник и другие части гондолы двигателя, из-за деформации остаточной кинетической энергии фрагмента лопатки вентилятора.
Локализация вышедших из строя вращающихся частей - сложный процесс, который включает в себя высокоэнергетические и высокоскоростные взаимодействия множества локально и удаленно расположенных компонентов двигателя (например, отказавшая лопасть, другие лопатки, защитная конструкция, соседние корпуса, подшипники, опоры подшипников, валы, лопатки, и внешние компоненты). Как только событие отказа начинается, могут возникать вторичные события случайного характера, ход и окончательный вывод которых невозможно точно предсказать. Некоторые из структурных взаимодействий, которые, по наблюдениям, влияют на защитную оболочку, включают деформацию и / или отклонение лопастей, корпусов, ротора, рамы, впускного отверстия, полос трения обсадной колонны и конструкции защитной оболочки.
Неудержимые отказы дисков газотурбинного двигателя в авиационном двигателе представляют прямую опасность для самолета, его экипажа и пассажиров, поскольку фрагменты диска с высокой энергией могут проникнуть в кабину или топливные баки, повредить поверхности управления полетом или перерезать горючие жидкости или гидравлические трубопроводы. Корпуса двигателей не предназначены для размещения вышедших из строя дисков турбины. Вместо этого риск выхода из строя неизолированного диска снижается за счет обозначения дисков как критически важных для безопасности частей, определяемых как части двигателя, отказ которых может представлять прямую опасность для самолета.