Критический двигатель

Критическим двигателем мультигрового самолета с фиксированным крылом является двигатель, который в случае сбоя наиболее отрицательно повлияет на производительность или способности к обработке самолета. На самолете пропеллера существует разница в оставшихся моментах рыскания после отказа левого или правого (подвесного) двигателя, когда все пропеллеры вращаются в том же направлении из-за P-фактора . На турбояжевом и турбовентом двойном самолете обычно не существует разницы между моментами рыскания после сбоя левого или правого двигателя в состоянии без ветра.

Описание

Когда один из двигателей на типичном многопользовательском самолете становится неработающим, существует упорный дисбаланс между оперативными и неработанными сторонами самолета. Этот упорный дисбаланс вызывает несколько негативных последствий в дополнение к потере тяги одного двигателя. Инженер-хвост несет ответственность за определение размера вертикального стабилизатора , который будет соответствовать нормативным требованиям для контроля и производительности самолета после отказа двигателя, таких как те, которые установлены Федеральным авиационным администрацией и Европейским агентством по безопасности авиации . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Экспериментальный тестовый пилот и инженер-тест на полете используют летные испытания, чтобы определить, какой из двигателей является критическим двигателем.

Факторы, влияющие на критичность двигателя

Асимметричный рывок

Когда один двигатель проходит, развивается момент рыскания , который применяет вращательную силу на самолет, который имеет тенденцию поворачивать его к крылу, которое несет двигатель, который не удался. Момент проката может развиться из -за асимметрии подъема в каждом крыле, с большим подъемом, генерируемым крылом с помощью рабочего двигателя. Моменты рыскания и катания применяют силы вращения, которые имеют тенденцию рыцаться и катить самолет к неудачному двигателю. Эта тенденция противодействует использованию пилота управления полетом , которые включают руль и элероны. Из-за P-фактора , по часовой стрелке вращающийся пропеллер на правом крыле обычно развивает свой результирующий вектор тяги на большем боковом расстоянии от центра тяжести самолета, чем вращающийся левый пропеллер по часовой стрелке (рис. 1). Отказ левого двигателя приведет к большему моменту рыскания рабочим правым двигателем, а не наоборот. Поскольку эксплуатационный правый двигатель создает больший момент рыскания, пилот должен будет использовать большие отклонения управления полетом или более высокую скорость, чтобы поддерживать управление самолетом. Таким образом, сбой левого двигателя оказывает большее влияние, чем сбой правого двигателя, а левый двигатель называется критическим двигателем. На самолетах с пропеллерами, которые вращаются против часовой стрелки, например De Havilland Dove , правильный двигатель будет критическим двигателем.

Большинство самолетов, у которых есть противоречивые пропеллеры , не имеют критического двигателя, определяемого приведенным выше механизмом, поскольку два винта создаются, чтобы вращаться внутрь от вершины дуги; Оба двигателя имеют решающее значение. Некоторые самолеты, такие как Lockheed P-38 Lightning , целенаправленно имеют пропеллеры, которые вращаются наружу от верхней части дуги, чтобы уменьшить турбулентность воздуха вниз, известные как промывка, на центральном горизонтальном стабилизаторе, что облегчает стрельбу из оружия с самолеты. Эти двигатели являются решающими, но более критичны, чем пропеллеры, доходящие внутренние. ^{[ 3 ]}

Самолеты с пропеллерами в конфигурации толчка , такой как Cessna 337 , могут иметь критический двигатель, если сбой одного двигателя оказывает большее негативное влияние на управление самолетами или производительность подъема, чем сбой другого двигателя. Отказ критического двигателя в самолете с пропеллерами в конфигурации толчка обычно не генерирует большие моменты рыскания или катания.

Рис. 1. С помощью пропеллеров по часовой стрелке (как видно из пилота), эксплуатационный правый двигатель будет производить более тяжелый рыскание момента в направлении мертвого двигателя, что позволило критически критическому отказа левого двигателя.

Влияние критического двигателя на минимальную скорость управления

Стандарты и сертификаты, в которых указывается на воздушность, требуют, чтобы производитель определил минимальную скорость управления (V _MC ), при которой пилот может сохранить контроль над самолетом после сбоя критического двигателя и опубликовать эту скорость в разделе Руководства по полету самолета на ограничения. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Опубликованные минимальные скорости управления (V _MCS ) самолета измеряются, когда критический двигатель выходит из строя или не работает, поэтому эффект отказа критического двигателя включен в опубликованную V _MC S. Когда любой из других двигателей не работает или не работает, фактический V _MC , который пилот переживает в полете, будет немного ниже, что более безопаснее, но эта разница не задокументирована в руководстве. Критический двигатель является одним из факторов, которые влияют на V _MCS самолета. Опубликованные V _MCS безопасны, независимо от того, какой двигатель не работает или не работает, и пилотам не нужно знать, какой двигатель имеет решающее значение, чтобы безопасно летать. Критический двигатель определяется в авиационных правилах с целью проектирования хвоста и для экспериментальных испытательных пилотов для измерения V _MC S в полете. Другие факторы, такие как угол банка и тяга, оказывают гораздо большее влияние на V _MC S, чем разница критического и некритического двигателя.

Airbus A400M имеет нетипичный дизайн, потому что у него есть противоречивые пропеллеры на обоих крыльях. Пропеллеры на крыле вращаются в противоположных направлениях друг к другу: пропеллеры вращаются с вершины дуги вниз друг к другу. Если оба двигателя на крыле действуют, то смещение вектора тяги с увеличением угла атаки всегда направлено на другой двигатель на одном крыле. Эффект заключается в том, что результирующий вектор тяги обоих двигателей на одном крыле не смещается, поскольку угол атаки самолета увеличивается до тех пор, пока оба двигателя работают. Всего нет общего P-фактора, и сбой ни подвесного двигателя (т. Е. Двигатели 1 или 4) не приведет к различию в величине оставшихся моментов, ощущающих упор с увеличением угла атаки, только в направлении слева или вправо. Минимальная скорость управления во время взлета ( V _MC ) и во время полета ( V _MCA ) после сбоя любого из сторонних двигателей будет одинаковым, если только системы повышения, которые могут потребоваться для управления самолетом только на одном из внешних двигателей Полем Оба подвесных двигателя были бы критическими.

Если подвесной двигатель выходит из строя, например, двигатель 1, как показано на рисунке 2, момент направления вектора оставшегося тяги на этом крыле перемещается из -за двигателей между двигателями за пределы оставшегося внутреннего двигателя. Сам вектор составляет 50% от противоположного вектора тяги. Результирующий момент, который в этом случае гораздо меньше, чем для обычного вращения пропеллера. Максимальный момент рыскания руля, чтобы противодействовать асимметрическому тяге, может быть меньше, и, следовательно, размер вертикального хвоста может быть меньше. Система перья крупных 8-легочных, 17,5-футовых (5,33 м) пропеллеров диаметром должна быть автоматической, очень быстрой и без сбоев, чтобы обеспечить наименьшее возможное сопротивление пропеллера после неисправности движущей системы. Если нет, то сбой системы перья внешнего двигателя увеличивает сопротивление пропеллера, что, в свою очередь, значительно увеличивает момент, когда укрепится, тем самым увеличивая фактическую V _{MC (A)} . Управляющая мощность, генерируемая небольшим вертикальным хвостом и рулем, низкая из -за небольшой конструкции. Только быстрое сокращение тяги противоположного двигателя или повышенная воздушная скорость может восстановить необходимую мощность управления для поддержания прямого полета после сбоя системы перья. Проектирование и утверждение системы перья для этого самолета является сложной задачей для инженеров -дизайнеров и сертификационных органов.

На самолетах с очень мощными двигателями проблема асимметричной тяги решается путем применения компенсации автоматической асимметрии тяги, но это имеет последствия для производительности взлета.

Устранение

Рутан -бумеранг представляет собой асимметричный самолет, разработанный с двигателями с немного разными мощными выходами для производства самолета, который устраняет опасность асимметричной тяги в случае сбоя любого из двух его двигателей. ^{[ Цитация необходима ]}

Ссылки

^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Федеральная авиационная администрация, США. «Федеральные авиационные правила (далеко)» . Раздел 14, часть 23 и часть 25, § 149 . Архивировано из оригинала 2012-09-22 . Получено 28 октября 2013 года .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Европейское агентство авиационной безопасности. «Спецификации сертификации (CS)» . CS-23 и CS-25, § 149 . Получено 28 октября 2013 года .
^ Гаррисон, Питер (февраль 2005 г.). «Фактор р, крутящий момент и критический двигатель» . Летающий 132 (2): 99. ISSN 0015-4806 .

Внешние ссылки

Онлайн-тренер по двигателю в Университете Северной Дакоты

[FAR23-1] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Федеральная авиационная администрация, США. «Федеральные авиационные правила (далеко)» . Раздел 14, часть 23 и часть 25, § 149 . Архивировано из оригинала 2012-09-22 . Получено 28 октября 2013 года .

[CS23-2] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Европейское агентство авиационной безопасности. «Спецификации сертификации (CS)» . CS-23 и CS-25, § 149 . Получено 28 октября 2013 года .

[3] Гаррисон, Питер (февраль 2005 г.). «Фактор р, крутящий момент и критический двигатель» . Летающий 132 (2): 99. ISSN 0015-4806 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]