Proč jsou ptáci nebezpeční pro letadla?

Лед, птицы и пепел: как испытывают двигатели для самолетов

Bezpečnost letu závisí na spolehlivém provozu leteckých motorů za všech povětrnostních podmínek. Proto před instalací motoru do letadla je vážně testován na pevnost. Kromě kontroly základních vlastností, životnosti a spolehlivosti je elektrárna naplněna vodou, pokryta kusy ledu, stříleny na mršiny ptáků a dokonce zasypávány sopečným popelem. Přečtěte si o některých mimořádných testech, které motory podstupují, než zaujmou své místo na křídle letadla.

Křest ledem

Jedním z problémů, který často vede k nehodám letadel, je námraza jejich prvků během letu. Podle světových statistik je příčinou asi 40 % leteckých neštěstí souvisejících s klimatem námraza. Dochází k němu, když letadlo vystoupá do výšky až 5000 m a vstoupí do studeného mraku s vysokou vlhkostí. I při nízké teplotě kolem -40°C se takový mrak může skládat z kapiček kapaliny, které během minuty dokážou pokrýt povrch letadla ledovou krustou o tloušťce 1 až 6 mm.

Pro motor s plynovou turbínou číhá hlavní nebezpečí v ledových plátech, které vyrostly na sání vzduchu elektrárny. Pokud systém ochrany proti námraze z nějakého důvodu selže, nahromadění ledu je stále větší a větší. Po dosažení kritické hmotnosti se odlomí a vstoupí do motoru, což může vést k poškození jeho lopatek a vypnutí. Navíc ventilátor a samotné lopatky jsou náchylné k námraze. Led, který se na nich tvoří, může zhoršit výkon motoru a narušit let.

Teplota vzduchu v různých výškách letu velmi kolísá, takže letadlo se může dostat do podmínek námrazy i při teplotách nad nulou na zemi. A přestože existují účinné varovné systémy pro drak letadla o problému s námrazou, piloti často zjistí námrazu motoru pouze nepřímými příznaky a už může být pozdě. Hlavním řešením pro konstruktéry leteckých motorů je proto vytvoření elektráren, které jsou odolné vůči námrazovým procesům.

Foto: CIAM

Parametry, které musí pohonný systém letadla splňovat, jsou popsány v části 33 Leteckých pravidel Ruské federace. Testy námrazy motoru se provádějí ve speciální instalaci vybavené mrazicím boxem a systémem pro přimíchávání vodního aerosolu do proudu vzduchu přiváděného do motoru. Jedná se o nákladný a poměrně pracný proces, během kterého specialisté kontrolují všechny provozní parametry instalace a poté zkoumají poškození motoru.

ČTĚTE VÍCE

Co dát králíkovi do klece?

V Rusku takové testy provádí Výzkumné a testovací centrum Ústředního institutu strojírenství leteckých motorů pojmenované po P.I. Baranová (CIAM). Stánky ústavu umožňují certifikační klimatické zkoušky. Nejnovější ruský letecký motor PD-14 zde byl tedy v roce 2018 testován klasickou námrazou a ledem a potvrdil jeho shodu s požadavky ruských leteckých předpisů.

Jedním z nových požadavků na motory je testování ledových krystalů. Při kolizi s ohřátými částmi v kompresoru motoru se na ně takové krystaly přilepí a tvoří ledové nánosy. Potíž spočívá v tom, že krystaly pronikají hluboko do motoru, hromadí se a slepují na prvcích motoru, které nemají speciální ochranu proti námraze, a po odlomení nános ledu poškozuje prvky motoru. V roce 2020 vyvinuli specialisté CIAM a UEC-Aviadvigatel metodu pro potvrzení výkonu motoru při vystavení podmínkám krystalické námrazy. V roce 2021 byla metodika testována při testování motoru PD-14 na otevřené zkušebně PJSC UEC-Saturn v Poluevu a v roce 2022 bude proveden certifikační test.

Testovací jízda na odolnost drůbeže

Srážka letadla s ptáky je velmi nepříjemný incident, který se však nestává velmi zřídka. Pták se může dostat do motoru a vyřadit jej, ale pro moderní letadlo to není kritické – může létat, přistávat a dokonce i vzlétnout s jedním motorem. Ptáci však často létají v hejnech, a proto mohou být všechny motory poškozeny najednou, což opakovaně vedlo k vážným nehodám. Kromě poškození samotné elektrárny může srážka s ptákem vést k poškození motorových částí trupu letadla, požáru nebo dokonce rozbití gondoly.

Testování leteckých motorů na odolnost proti ptákům je povinným certifikačním požadavkem, který je rovněž stanoven v leteckých pravidlech. Testy se provádějí na stojanu pomocí speciální pistole. V tomto případě je motor uveden do provozního režimu, obvykle vzletového, kdy je setkání s ptáky nejnebezpečnější. Na motor je vystřelena ptačí mršina. Čím větší je průměr motoru, tím větší a těžší by měl být pták.

Podle norem jsou testy s velkými ptáky považovány za úspěšné, pokud je poškození motoru lokalizováno. Motory také „spouštějí“ malí ptáci a simulují hejno ptáků. Motor PD-14 pro dopravní letadlo MS-21 úspěšně prošel podobnou „zkouškou“ v roce 2018.

ČTĚTE VÍCE

Kolik stojí Diskus?

Testování motoru na odolnost proti ptactvu není podle testerů nejpříjemnější částí testu, protože se k němu používají opravdoví ptáci. Podle ruských požadavků musí být naživu půl hodiny před testováním. Etická dilemata se v tomto případě řeší neustálým připomínáním si, že to vše se děje pro bezpečnost a zachování lidských životů.

Turbína proti sopce

Dostat letadlo do oblaku sopečného popela není běžné, ale přesto se v letecké praxi vyskytuje. Podle statistik se civilní letadla dostávají do oblastí kontaminovaných sopečným popelem v průměru několikrát ročně. V některých z těchto případů byla pozorována porucha motoru, která mohla vést ke katastrofám.

Studium vlivu sopečného popela na letecký provoz zesílilo po roce 2010, kdy Evropu zahalily mraky způsobené erupcí sopky Eyjafjallajökull. Poté byly zrušeny desetitisíce letů, společnosti utrpěly mnohamilionové ztráty a po incidentu se začaly bouřlivě diskutovat o skutečném nebezpečí sopečného popela pro letectví. Podle evropských norem musí všechny nové motory od roku 2015 projít testem sopečného popela.

PD-14 v termotlakové komoře Vědeckého testovacího centra CIAM

Ve velkých koncentracích představuje sopečný popel suspendovaný ve vzduchu nebezpečí pro provoz leteckého motoru. Sopečný popel je drcené magma, skládající se z drobných částeček tvrdé horniny, minerálů a skla. Jakmile je popel uvnitř, naráží na části motoru a vlivem vysokých teplot se spojuje a ulpívá na stěnách a částech, čímž narušuje chod turbín. To omezuje proudění vzduchu a může vést ke ztrátě výkonu motoru. Popel je navíc abrazivní a může poškodit povrchy letadel.

Letos v létě byl plynový generátor motoru PD-14 testován proti působení sopečného popela. „Srdce“ motoru bylo hodinu vystaveno agresivnímu prostředí, ale jeho vlastnosti zůstaly prakticky nezměněny. Popel z kamčatské sopky Shiveluch byl použit jako „dráždidlo“. Je pozoruhodné, že takové certifikační testy byly provedeny poprvé ve světě a v Rusku.