Українські вчені дослідили, як вулканічний попіл впливає на роботу авіаційних двигунів.

Результати дослідження опубліковані у науковому журналі «Теплофізика та аеромеханіка» СО РАН.

Накопичення скловидних відкладень попелу на сопловому апараті призводить до значного зменшення площі перетину, що, в свою чергу, викликає постійні помпи компресора. Врешті-решт це призводить до вимкнення двигуна під час польоту, як це сталося 15 грудня 1989 року, коли літак Boeing 747 потрапив у щільне хмара попелу вулкана Редаут (Аляска, США) на висоті 7500 м. Екіпаж спробував піднятися над хмарою вулканічного попелу в номінальному режимі. В результаті цього вимкнулися всі чотири двигуни, і лише майстерність пілота дозволила уникнути катастрофи.

«Під час виконання польоту в умовах попелу в повітрі частинки попелу потрапляють у повітрозабірник двигуна, а потім через компресор у робочий простір камери згоряння, де вони плавляться під впливом високої температури газів (понад 1400 °C). Потрапляючи на поверхню лопатей соплового апарату турбіни, частинки охолоджуються та кристалізуються, утворюючи відкладення. Простір між лопатями зменшується. Це призводить до втрати газодинамічної стійкості компресора та вимкнення двигуна», – пояснює Тарас Абрамчук, заступник начальника відділу камер згоряння, «ОДК-Авіадвигатель».

Пермські вчені провели чисельне моделювання теплофізичних процесів у камері згоряння на трьох режимах роботи перспективного двигуна: крейсерському, номінальному та режимі малого газу під впливом попелу вулкана Шивелуч Камчатської гряди.

«Ми встановили, що обсяг високотемпературних зон всередині камери згоряння стосовно двигуна ПД-14, в якому можливе плавлення частинок вулканічного попелу, на крейсерському режимі перевищує 54 відсотки, на режимі набору висоти – понад 81 відсоток, а на режимі польотного малого газу – не більше 25,3 відсотка, що підтверджує необхідність зниження режиму роботи двигуна», – коментує Діана Попова, інженер АО «ОДК-Авіадвигатель», аспірант кафедри «Авиаційні двигуни» Пермського Політеху.

«Отримані результати повністю підтверджують рекомендації Міжнародної організації цивільної авіації (ІКАО) знизити тягу двигунів до малого газу для зменшення обсягів зон, де може відбуватися плавлення частинок. Потім покинути хмару попелу, розвернувши повітряне судно на 180 градусів. Вихід на номінальний режим для обльоту хмари зверху недопустимий», – додає Олексій Саженков, помічник управляючого директора «ОДК-Авіадвигатель», кандидат технічних наук.

Дослідження вчених АО «ОДК-Авіадвигатель» та Пермського Політеху допомогло оцінити зони плавлення частинок вулканічного попелу та встановити режими, під час яких існує ризик вимкнення двигуна. Це дозволить зробити польоти більш безпечними.