Warum gibt es eine maximale Höhe, um ein Düsentriebwerk neu zu starten?

Grundsätzlich gibt es dem Piloten die Höhe und Fluggeschwindigkeit, bei der die Triebwerke im Flug wieder gezündet werden können. Basierend auf diesen Werten muss der Pilot eine Entscheidung zum Abstieg treffen usw. Ein Strahltriebwerk benötigt (Druck-)Luft, Treibstoff und eine Flammenquelle zum (Wieder-)Starten. Die Luftdichte spielt also eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der maximalen Wiederstarthöhe.

Darüber hinaus spielen noch weitere Faktoren eine Rolle. Im Falle eines nicht unterstützten (z. B. ohne APU) Neustarts der Windmühle muss die Fluggeschwindigkeit ausreichen, um die Trägheit der Komponenten zu überwinden. In einem Zertifizierungsmemorandum zum Wiederzünden von Turbinentriebwerken im Flug sagt die EASA:

.. Da das Kern-Bypass-Verhältnis von Triebwerken weiter zunimmt, sind im Allgemeinen höhere Fluggeschwindigkeiten erforderlich, um einen nicht unterstützten Neustart des Windrads zu ermöglichen. Die Trägheitseffekte aufgrund der erhöhten Größe, Masse und Anzahl der motorgetriebenen Getriebezubehörteile können auch zu erhöhten Rotorwiderstandslasten beitragen, die Startleistung verringern und möglicherweise zu Rotorblockierbedingungen beitragen.

Falls ein Starter verfügbar ist, sinken die erforderlichen Fluggeschwindigkeiten (da die APU selbst normalerweise eine kleine Turbine ist, sind die Höheneffekte nicht so ausgeprägt). Gemäß CFR § 25.903 Motoren :

(2) Für den Neustart von Triebwerken während des Fluges muss ein Höhen- und Fluggeschwindigkeitsbereich eingerichtet werden, und jedes Triebwerk muss eine Neustartfähigkeit innerhalb dieses Bereichs haben.

(3) Bei Flugzeugen mit Turbinentriebwerk, wenn die minimale Windmilling-Drehzahl der Triebwerke nach dem Abschalten aller Triebwerke während des Fluges nicht ausreicht, um die erforderliche elektrische Energie für die Triebwerkszündung bereitzustellen, eine von der motorgetriebenen elektrischen Energieerzeugung unabhängige Energiequelle Es muss ein System vorhanden sein, das die Triebwerkszündung während des Flugs für den Neustart ermöglicht.

Die Motorneustarthüllkurve wird sowohl hinsichtlich der Höhe als auch der Fluggeschwindigkeit festgelegt. Es hängt auch vom Flugzeug ab. Beispielsweise muss in ETOPS-Flugzeugen die APU so ausgelegt sein, dass sie über den gesamten normalen Flugbereich Luftstartfähigkeit hat. Zu diesem Umschlag sagt die EASA:

2 Hüllkurve für Höhe und Fluggeschwindigkeit

2.1 Es sollten ausreichende Flugversuche über den in 2.2 und 2.3 aufgeführten Bereich der Bedingungen durchgeführt werden, um den Hüllkurvenbereich von Höhe und Fluggeschwindigkeit für einen zuverlässigen Triebwerksneustart festzulegen... Die Auswirkung der Triebwerksverschlechterung während des Betriebs sollte berücksichtigt werden.

2.2 Höhe und Konfiguration . Von Meereshöhe bis zur maximal deklarierten Wiederstarthöhe in allen geeigneten Konfigurationen, die wahrscheinlich den Neustart beeinflussen, einschließlich der Notabstiegskonfiguration.

2.3 Fluggeschwindigkeit . Von der minimalen bis zur maximal angegebenen Fluggeschwindigkeit in allen Höhen bis zur maximal angegebenen Motorneustarthöhe. Der Fluggeschwindigkeitsbereich des deklarierten Wiederbefeuerungsbereichs sollte mindestens 30 kt umfassen.

Wie bei den meisten chemischen Prozessen wird die Verbrennung mit höherem Druck einfacher und schneller. Die Kombination aus Geschwindigkeit (die Staudruck liefert) und Höhe (die Atmosphärendruck liefert) muss zu einem ausreichenden Druck in der Brennkammer führen. Das ist der Grund für die abgestufte Höhenbegrenzung. Wenn die Dichte der Grund wäre, müsste die maximale Wiederstarthöhe bei niedrigerer Geschwindigkeit nicht reduziert werden.

Damit die Verbrennung stattfinden kann, müssen zunächst die in den Luftstrom eingespritzten Kraftstofftröpfchen verdampfen. Dies wird durch höhere Temperatur und höheren Druck erleichtert, und je niedriger beide sind, desto mehr Verweilzeit des Brennstoff-Luft-Gemisches in der Brennkammer ist für eine gute Verbrennung erforderlich. Als nächstes fügt das Zündsystem genügend Aktivierungsenergie hinzu, um den Verbrennungsprozess zu starten. Wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch am Zünder ankommt, muss der Kraftstoff ausreichend vermischt und verdampft sein, damit eine Zündung erfolgen kann.

Im Falle der Turbojets, die Sie geflogen sind, wird der Druck über 30.000 ft nicht ausreichen, um den Treibstoff zu entzünden, insbesondere bei dem niedrigen Verdichtungsverhältnis des Anlasser- oder Windmilling-Kompressors.