Warum spucken Strahltriebwerke manchmal Flammen aus, nachdem sie Vögel verschluckt haben?

Nachdem ich dieses Video gesehen habe, in dem der Motor einer 757 wegen eines Vogels Feuer fing , frage ich mich:

  • Was passiert mit dem Motor?
  • Warum erschöpft es regelmäßig Feuer?
  • Ist das irgendein Sicherheitsfeature?
Ich schätze, das ist ein Kompressorstoßzyklus , der durch die Aufnahme des Vogels und den damit verbundenen Schaden ausgelöst wird. Das Feuer ist vermutlich auf einen Überschuss an unverbranntem Treibstoff zurückzuführen, da die Piloten/FADEC die Motorleistung beim Start nicht abschalten. Es sieht eher nach einem natürlichen Schwingungsmodus als nach einem Sicherheitsmerkmal aus!
Beachten Sie, dass der Motor nicht wirklich brennt. Die Flamme befindet sich nur im normalen Strömungsweg und stoppt, sobald die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird.
Beachten Sie, dass Sie auch einen Kompressorstoß bekommen können, wenn Sie für die vorhandene Vorwärtsgeschwindigkeit einen übermäßigen Rückwärtsschub verwenden, und insbesondere, wenn sich der Motor der Überholung nähert.
Weil Vögel brennbar sind? ;)

Antworten (2)

Wie RedGrittyBrick kommentiert hat , ist das, was in diesem Video passiert ist, ein Kompressorstoß . Dies ist nicht wirklich ein Motorbrand, sondern eine vorübergehende Fehlzündung. Um zu verstehen, was passiert, sehen Sie sich dieses Diagramm eines Turbinentriebwerks an:Diagramm des Turbinentriebwerks

Die Luft wird vor dem Motor komprimiert, Kraftstoff wird eingespritzt und gezündet, und dann strömt alles aus dem Turbinenabschnitt und der Abgasdüse. Das einzige, was die Verdichtung an der Vorderseite des Motors unterstützt, ist die Rotation der Verdichterschaufeln. Es gibt viele verschiedene Dinge, die dazu führen können, dass die Komprimierung fehlschlägt. Bei Vogelschlag können diese Messer beschädigt werden.

Wenn das passiert, befindet sich im Verbrennungsabschnitt stark komprimierte Luft, und es gibt nicht mehr genug Kompression, um zu verhindern, dass sie an der Vorderseite des Motors austritt. Dadurch tritt die Luft sowohl vorne als auch hinten aus dem Motor aus. Die Unterbrechung des Luftstroms geschieht zu schnell, als dass die Motorsteuerungssysteme reagieren könnten. Dies bedeutet, dass der Motor immer noch genug Kraftstoff pumpt, um den Motor mit normalem Schub zu betreiben, aber es gibt nicht mehr genug Luftstrom, um den gesamten Kraftstoff im Verbrennungsabschnitt zu verbrennen. Das Ergebnis ist, dass der Kraftstoff durch die Turbine und den Abgasabschnitt des Motors und hinter dem Motor verbrennt.

Sobald diese komprimierte Luft den Motor verlassen hat, wird sie sich im Allgemeinen erholen. Der Motor brennt nicht, sodass die Flammen nicht mehr sichtbar sind, sobald der überschüssige Kraftstoff verbrennt. Wenn das Problem jedoch weiterhin besteht (und der Schaden durch einen Vogelschlag nicht verschwinden würde), springt der Motor immer wieder an, bis er abgeschaltet oder auf eine niedrigere, stabilere Leistungseinstellung eingestellt wird.

Dies ist also weniger ein Sicherheitsmerkmal als die Physik, und es gibt kein wirkliches Feuer, das das Flugzeug unmittelbar gefährdet. Das Motorsystem schaltet den Motor automatisch ab, wenn es erkennt, dass etwas möglicherweise sehr Gefährliches vorliegt oder den Motor vollständig am Laufen hindert. Während Kompressorstöße das Triebwerk schließlich beschädigen können, handelt es sich nicht wirklich um ein katastrophales Ereignis, und es liegt an den Piloten, die Situation einzuschätzen und das Triebwerk gegebenenfalls abzuschalten. Das Reduzieren der Leistung auf Leerlauf kann manchmal ausreichen, um die Überspannungen zu stoppen.

Während eines Kompressorstoßes werden die Flammen innerhalb des Motors eingeschlossen. Hier sollte außer Brennstoff nichts zu brennen sein, also stoppt das Abschalten des Brennstoffs das Feuer. Tatsächliche Triebwerksbrände werden im Allgemeinen durch brennbare Flüssigkeiten verursacht, die in heiße Bereiche um das Triebwerk herum austreten, oder durch die heißen Triebwerksgase, die aus den Luftströmungsabschnitten in umgebende Systeme entweichen. Es gibt Detektionssysteme, um die Piloten vor dieser Situation zu warnen, und der Triebwerksbereich ist darauf ausgelegt, ein Feuer einzudämmen, bis die Piloten die Feuerlöschsysteme verwenden können, um ein solches Feuer zu löschen oder zumindest das Flugzeug wieder auf den Boden zu bringen.

Ich möchte betonen, dass die Motoren während des Pumpens / Abwürgens des Kompressors nicht wirklich brennen. Wenn der Kraftstoff abgestellt wird, zündet der Motor einfach und stoppt, und es ist kein Löschen erforderlich.
Außerdem zeigte der Motor im Video einen oszillierenden Stoß, der abwechselnd Luft fast wie im normalen Betrieb und dann viel weniger komprimierte. Da die Turbine den Strömungsweg nach hinten blockiert, benötigt sie eine minimale Kompressionsleistung, um zu arbeiten, und mit dem Schaden war diese Leistung nicht mehr möglich. Sobald der Kompressor Luft zurückpumpte, würde diese Luft nicht schnell genug durch die Turbine austreten, sondern teilweise durch den Kompressor zurückströmen. Jetzt verringerte sich die Kraft, um den Kompressor am Laufen zu halten, der Fluss wurde wieder normal und der Zyklus wiederholte sich.
Wie würde also ein Pilot, der nicht auf das Triebwerk schaut, um den Feuerstoß von seinen Instrumenten zu erkennen, um Korrekturmaßnahmen zu ergreifen, z. B. die Leistung auf Leerlauf reduzieren usw. Gibt es einen Überspannungswarnalarm oder ähnliches in der Avionik?
@curious_cat Das klingt nach einer guten separaten Frage.

Wenn Turbinentriebwerke Vögel oder andere Objekte aufnehmen, ist das Ergebnis ein Fremdkörperschaden (FOD). Die Metallteile dieser Motoren arbeiten unter extremer Belastung, die sehr nahe an den absoluten Grenzen dessen liegt, was metallurgische Technologie produzieren kann. Die Flammen, die Sie sehen, sind Teile des Objekts, die aus dem Motor kommen, zusammen mit Teilen des Motors. Denken Sie an Capt. Sullenberger und das Wunder auf der Hudson oder an Capt. Al Haynes und die Besatzung mit UAL 232. Turbinen sind so konstruiert, dass nur zwei Dinge durch sie strömen: Luft (mit unterschiedlichen Temperaturen) und Kraftstoff. Alles andere führt zu Problemen bis hin zum Totalausfall.

Hoffe das hilft!

UAL 232 war ein Lüfterscheibenzerfall aufgrund von Metallermüdung, was zu einem Verlust der Hydraulik und einem anschließenden Verlust der Steuerbarkeit führte. Auf FL370 gibt es nur sehr wenige Vögel und auch sonst nicht wirklich viele.
Mein Punkt ist, dass alles (außer Luft oder Kraftstoff), das durch eine Turbine strömt, höchstwahrscheinlich Schäden und brennende Trümmer verursacht, die den Motor verlassen. Außerdem kann es dazu führen, dass der Motor auf völlig selbstzerstörerische Weise ausfällt. Vögel wurden in einigen unglaublichen Höhen (nicht FL370) angetroffen, aber Asche und Bimsstein von Vulkanen haben Fenster und Motoren in ähnlichen Höhen beschädigt. Jon
@JonCaples: Tatsächlich wurden Vögel bei FL370 angetroffen . Sie wurden gefunden, indem sie – raten Sie mal – in ein Düsentriebwerk gesaugt wurden.