Российские ученые выяснили, как вулканический пепел влияет на функционирование авиадвигателей.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале «Теплофизика и аэромеханика» СО РАН.

Накопление стекловидных отложений пепла на сопловом аппарате приводит к значительному уменьшению площади проходного сечения, что, в свою очередь, вызывает постоянные помпажи компрессора. В конечном итоге это может привести к отключению двигателя в полете, как это случилось 15 декабря 1989 года, когда самолет Boeing 747 попал в плотное облако пепла вулкана Редаут (Аляска, США) на высоте 7500 м. Экипаж попытался подняться над облаком вулканического пепла на номинальном режиме. В результате все четыре двигателя отключились, и лишь мастерство пилота помогло избежать катастрофы.

«Во время полета в условиях пепловой запыленности воздуха частицы пепла попадают в воздухозаборник двигателя, а затем через компрессор в рабочее пространство камеры сгорания, где они плавятся под воздействием высокой температуры газов (свыше 1400 °C). При попадании на поверхность лопаток соплового аппарата турбины частицы охлаждаются и кристаллизуются, образуя отложения. Это уменьшает пространство между лопатками, что приводит к потере газодинамической устойчивости компрессора и отключению двигателя», – объясняет Тарас Абрамчук, заместитель начальника отдела камер сгорания, «ОДК-Авиадвигатель».

Пермские ученые провели численное моделирование теплофизических процессов в камере сгорания на трех режимах работы перспективного двигателя: крейсерском, номинальном и режиме малого газа при воздействии пепла вулкана Шивелуч Камчатской гряды.

«Мы установили, что объем высокотемпературных зон внутри камеры сгорания для двигателя ПД-14, в котором может происходить плавление частиц вулканического пепла, на крейсерском режиме превышает 54 процента, на режиме набора высоты – более 81 процента, а на режиме полетного малого газа – не более 25,3 процента, что подтверждает необходимость снижения режима работы двигателя», – комментирует Диана Попова, инженер АО «ОДК-Авиадвигатель», аспирант кафедры «Авиационные двигатели» Пермского Политеха.

«Полученные результаты полностью подтверждают рекомендации Международной организации гражданской авиации (ИКАО) по снижению тяги двигателей до малого газа для уменьшения объемов зон, где может происходить плавление частиц. Затем необходимо покинуть облако пепла, развернув воздушное судно на 180 градусов. Выход на номинальный режим для облета облака сверху недопустим», – добавляет Алексей Саженков, помощник управляющего директора «ОДК-Авиадвигатель», кандидат технических наук.

Исследование ученых АО «ОДК-Авиадвигатель» и Пермского Политеха помогло оценить зоны плавления частиц вулканического пепла и определить режимы, при которых существует риск отключения двигателя. Это сделает полеты более безопасными.