Warum kommt es immer noch zu unkontrollierten Triebwerksausfällen?

Eine der absoluten Anforderungen an die Installation eines Flugzeugturbinentriebwerks (normalerweise eine Art Turbofan oder Turboprop) besteht darin, dass im Falle eines zerstörerischen Ausfalls des Triebwerks die Triebwerksverkleidung in der Lage sein muss, alle dabei freigesetzten Fragmente aufzunehmen .

Nein, gibt es nicht . Die Anforderung ist, dass die Triebwerksverkleidung in der Lage sein muss, Fragmente aufzunehmen, die im Falle eines Ausfalls eines einzelnen Blatts freigesetzt werden.

Wenn nur ein Blatt ausfällt, bricht es oft weiter stromabwärts, aber solange es sich nur um Blätter handelt, die sich lösen, sollte das Gehäuse in der Lage sein, sie zu stoppen, und das tut es im Allgemeinen auch.

Wenn jedoch die Scheibe, die die Blätter selbst hält, bricht, ist die Energie viel höher und die Motorhaube kann das nicht aufhalten. Es ist nicht wirklich möglich, es stark genug zu machen, um dies einzudämmen, da es zu schwer für den Flug wäre, also ist es keine Voraussetzung.

In allen¹ jüngsten Fällen von unkontrollierten Triebwerksausfällen brach die gesamte Scheibe und hinterließ das Triebwerk in mehreren großen Teilen.

¹ Der Southwest-Flug 1380, B737 bei Philadelphia am 17.04.2018 ist eine Art Ausnahme. Es handelte sich lediglich um einen Blattbruch, der aber auch zunächst eingedämmt wurde . Die ausgefallene Klinge wurde tatsächlich von der Motorhaube gestoppt. Dann kam es jedoch zu einem sekundären Ausfall der Einlassverkleidung selbst, weit vor dem Lüfter, und das war die Ursache für weitere Schäden und Verletzungen.

Es wurde darauf hingewiesen, dass ein einzelnes Blatt eingeschlossen sein kann, aber das Versagen einer ganzen Stufe ist ein Ereignis mit extrem hoher Energie. Die Hochgeschwindigkeitsspule eines Turbinentriebwerks dreht sich mit Zehntausenden von U/min. Die Energie in diesem System ist zu hoch, um sie wirtschaftlich einzudämmen.

Aber man kann nicht einfach Motoren explodieren lassen und nichts dagegen unternehmen. Wie bei jedem Sicherheitsproblem kommt es auf eine Verhandlung zwischen dem Hersteller und den Aufsichtsbehörden an. Wenn der Fehler nicht eingedämmt werden kann, müssen Sie das Risiko auf andere Weise mindern.

Hersteller prüfen, wie wahrscheinlich ein Ausfall auftritt, und tun ihr Bestes, um kritische Systeme zu schützen, indem sie sie entweder an einen anderen Ort verlegen oder lokale Bereiche abschirmen. Die FAA hat AC 20-128 veröffentlicht , um dies anzugehen. Es ist besonders wichtig, dass das andere Triebwerk eines zweimotorigen Flugzeugs sowie die Hydrauliksysteme und kritische Strukturen geschützt werden.

Unkontrollierte Ausfälle werden von Ermittlern immer noch ziemlich ernst genommen und sie arbeiten daran, Antworten zu finden, damit zukünftige Vorkommnisse verhindert werden können.

Um es absolut unmöglich zu machen, würde es bedeuten, ein so dickes und schweres Triebwerksgehäuse zu schaffen, dass es sinnlos wäre, das Triebwerk überhaupt zu haben, da es kaum oder gar nicht in der Lage wäre, das Triebwerksgehäuse anzuheben, geschweige denn das gesamte Flugzeug.

Es müssen also Kompromisse eingegangen werden, und das bedeutet, Dinge zu entwerfen, bei denen die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Blatt bei hoher Geschwindigkeit löst, so weit wie möglich minimiert wird, es sei denn, es treten auch andere katastrophale Ereignisse ein, die das Flugzeug ohnehin zum Absturz bringen würden.

Das ist beim Ingenieurwesen immer so. Die perfekte Lösung für eine Reihe von Anforderungen führt tendenziell zu etwas, das in der Realität gelinde gesagt unpraktisch ist. Daher müssen Sie etwas gegen etwas anderes eintauschen und eine funktionierende Lösung finden, die die Arbeit innerhalb der beschriebenen Parameter erledigt und erledigt die bestmögliche Lösung überall sonst innerhalb des Budgets (sei es Energie, Kosten, Größe, Risiko oder normalerweise eine Kombination davon).

Deshalb sind moderne Kernkraftwerke so groß und haben massiv dicke Betonkuppeln über den Reaktoren. Das gilt nicht für ein Szenario, das wahrscheinlich im wirklichen Leben eintritt, sondern für die äußerst geringe Chance, dass ein großer Asteroid auf die Kuppel fällt oder jemand ein großes Flugzeug mit hoher Geschwindigkeit hineinfliegt.

Für diese Dinge sind das Gewicht und bis zu einem gewissen Grad die Kosten nicht wirklich ein Faktor bei der Bestimmung, was gebaut werden kann, also gehen sie aufs Ganze und können den Risikofaktor auf etwa 0 senken.

Dies ist in einem Flugzeug, in dem Sie sowohl durch Gewicht als auch durch Größe und zu einem großen Teil auch durch die Kosten stark eingeschränkt sind, nicht möglich (machen Sie es zu teuer und Sie haben kein wettbewerbsfähiges Produkt mehr), und das, bevor Sie überhaupt über die Materialien nachdenken, was bedeutet dass Sie innerhalb der Größen- und Gewichtsbeschränkungen unabhängig von den Kosten nicht mehr als eine bestimmte Stärke erreichen können.

Alle vorhandenen Antworten sind sehr gut, aber lassen Sie mich versuchen, eine abstraktere Frage zu beantworten: Warum passieren Unfälle? Zum Beispiel

• Es ist eine Anforderung, dass Brücken nicht einstürzen, und Bauingenieure wissen, wie man Brücken baut, die nicht einstürzen, aber gelegentlich stürzen Brücken ein.
• Es ist eine Anforderung, dass Autos Unfällen standhalten können, und die Autohersteller wissen, wie man Autos sicherer macht, aber gelegentlich sterben Menschen bei Autounfällen.
• Es ist eine Voraussetzung, dass Lebensmittel sicher sind, und wir wissen, wie man Lebensmittel kocht, um Bakterien abzutöten, aber manche Menschen bekommen immer noch Lebensmittelvergiftungen.

Die Antwort auf all diese Fragen ist im Grunde dieselbe wie die Antwort auf Ihre Frage. Es gibt ein inhärentes Risiko in allem. Risiken können gemindert werden, aber zu einem Preis. Je mehr Sie das Risiko reduzieren wollen, desto teurer wird es. Das Risiko auf absolut Null zu senken, hätte im Wesentlichen unendliche Kosten. In jeder gegebenen Situation hat irgendwann jemand (entweder ein einzelner Verbraucher oder eine staatliche Aufsichtsbehörde oder einfach die Gesellschaft im Allgemeinen) entschieden, dass eine weitere Reduzierung des Risikos die höheren Kosten nicht wert ist. Die Kosten-Nutzen-Abwägung ist vielleicht nicht bewusst erfolgt, aber definitiv erfolgt.

Laut CDC sterben beispielsweise in den USA jedes Jahr etwa 3000 Menschen an Lebensmittelvergiftungen. Angesichts der Tatsache, dass die US-Bevölkerung etwa 300 Millionen beträgt, besteht eine Wahrscheinlichkeit von 1 zu 100.000, dieses Jahr an einer Lebensmittelvergiftung zu sterben. Wenn ich Ihnen sagen würde, dass ich Ihre Wahrscheinlichkeit, an einer Lebensmittelvergiftung zu sterben, auf 1 zu 1.000.000 reduzieren könnte, Sie aber 50 Dollar für einen Hamburger aus Ihrem Lieblings-Fast-Food-Lokal zahlen müssten, statt 5 Dollar , würden Sie es tun? Wahrscheinlich nicht. Das Risiko ist schon sehr gering, und Sie geben die 45 $ lieber für etwas anderes aus. Sie kaufen also den 5 -Dollar- Hamburger und gehen Ihr Risiko ein.

Die Kosten-Nutzen-Kompromisse ändern sich oft im Laufe der Zeit. Wenn neue Technologien entwickelt werden, die es ermöglichen, Risiken für weniger Geld zu reduzieren, sinkt das Risiko. Wenn die Öffentlichkeit ein geringeres Risiko verlangt und bereit ist, dafür mehr Geld zu zahlen (z. B. 50 Dollar Hamburger), dann sinkt das Risiko.

Nachdem ich jahrelang in einer Triebwerksüberholungswerkstatt für eine Fluggesellschaft gearbeitet habe, werde ich meine 2 Cent hinzufügen.

Erstens ist "Cowling" die falsche Nomenklatur. Eine "Haube" bezieht sich auf die Abdeckung oder Umrandung eines am Rumpf montierten Motors, obwohl "Haube" üblicherweise verwendet wird, um sich auf jede Motorabdeckung zu beziehen.

Die Verkleidung oder Gondel soll nichts enthalten, sie dient der Aerodynamik und könnte möglicherweise Vögel und ähnliche eingespritzte Trümmer enthalten, die nicht durch das Kerntriebwerk gehen.

Es ist das "Core Engine Case", das so konstruiert ist, dass es unter den meisten Bedingungen die meisten abgehenden Teile enthält. Beachten Sie, dass ich "die meisten" gesagt habe, NICHT "alle". Das ist Schwermetall wie der Motorblock eines Autos, aber aus verschiedenen Metallen. Im Allgemeinen sind es die Verdichter-/Turbinenschaufeln, die ausfallen, und zwar in erster Linie durch aufgenommene Trümmer (und Ermüdung) und nach vorne gebrochene Schaufeln, die sich nach hinten durch den Kern bewegen und mehr Schaufeln herausnehmen. Denk darüber nach. Der Motor bewegt LUFT, und dabei bewegt sich die LUFT durch rotierende Schaufelblätter und nicht viel mehr. Diese Schaufeln und Scheiben, die sich mit über 30.000 U/min drehen, können beschädigt werden, brechen explosionsartig auseinander und müssen bei zerstörenden Tests im Kerngehäuse eingeschlossen werden.

Das vorderste Blatt oder Lüfterblatt ist wirklich wie eine Propeller mit Luftkanälen. Sollten die Teile, die ihn halten, oder die Welle, die ihn mit einem Turbinenblatt verbindet, ausfallen, kann / WIRD der Lüfter die Klimaanlage verlassen wie eine Kreissäge, die den gesamten Einlassabschnitt vor dem Blatt abnimmt und alles durchschneidet, was es berührt.

Beide Fehler werden explosionsartig auftreten und viele kleine und große Teile mit enormer Kraft in ALLE Richtungen wie eine Bombe zerstreuen. Nichts, was Menschen bauen, kann gegen die Kräfte der Natur jederzeit perfekt sein.

Ich habe gesehen, wie Klimaanlagen mit nichts als einer leeren Gondel zurückkehrten, wo ein Motor war, als die Klimaanlage abfuhr. Die Klimaanlage hatte überall Löcher im Rumpf, in den Flügeln usw. Das gesamte Kerntriebwerk verließ die Flugzeugzelle und hinterließ eine hohle Gondel!