Что такое помпаж двигателя самолета

Если коротко, помпаж (pompage —фр.) двигателя — это нарушение правильного течения воздушного потока через турбину турбореактивного двигателя. По различным причинам поток меняет своё направление, встречные потоки создают в двигателе турбулентные завихрения, давление на входе становится равным или даже превышает давление на выходе. Проявляется он сильной вибрацией, хлопками, появлением дыма и падением тяги.

Специалисты различают три вида нарушения воздушного потока в турбореактивном двигателе:

• Вращающийся срыв — выражается в образовании «срывных зон», вращающихся с меньшей угловой скоростью, относительно ротора. Приводит к снижению напора и сильной вибрации лопаток.
• Внезапное уменьшение напора и расхода воздуха — приводит к «зависанию двигателя»: расход топлива больше, температура растёт, а тяга не увеличивается.
• Собственно помпаж двигателя — продольные колебания потока во всём воздушном тракте двигателя.

Впервые этот термин стал применяться в 1946 году.

Возможные последствия

Вибрация, возникающая при помпаже, способна разрушить двигатель. Кроме того, при возникновении помпажа в двигателе стремительно поднимается температура, на сотни градусов в секунду, поэтому, если не принимаются срочные меры, может произойти возгорание двигателя.

Очень опасно возникновение помпажа на земле, во время разбега самолёта перед взлётом.

Бывают ситуации, когда скорость ещё недостаточна для отрыва, но уже слишком велика, чтобы самолёт успел остановиться в пределах полосы. Катастрофа в этом случае практически неизбежна.

Причины

Чтобы понять из-за чего возникает помпаж, нужно разобраться, как устроен турбореактивный двигатель. Ну, хотя бы в общих чертах.

Устройство турбореактивного двигателя

Двигатель подвешен под крылом самолёта или прикрепляется к фюзеляжу. Состоит он из трёх частей — компрессора, камеры сгорания и турбины.

https://pp.vk.me/c636331/v636331966/29f62/AlTU8RumFtY.jpg

Работает он приблизительно так:

1. Компрессор через воздухозаборники всасывает воздух и под давлением подаёт его дальше, в камеру сгорания.
2. В камеру сгорания через форсунки впрыскивается авиационный керосин, смешиваясь с воздухом в пропорции 1:14, и смесь эта здесь горит
3. Продукты сгорания через турбину выбрасываются наружу, образуя реактивную струю, которая и двигает самолёт вперёд, как это и описал в своё время К.Э.Циолковский.

Из-за чего возникает помпаж

Причин возникновения помпажа может быть несколько:

• работа двигателя с запредельной нагрузкой, например, при выполнении сложных элементов пилотажа;
• ошибки экипажа;
• разрушение лопаток турбины вследствие выработки ресурса;
• попадание в двигатель постороннего предмета, птицы, например;
• чрезмерно низкое давление воздуха при взлёте в очень жаркую погоду;
• некоторые атмосферные вихри:
• на военных самолётах причиной помпажа может быть попадание в воздухозаборник поровых газов от выстрелов или пуска ракет.

Например, при попадании в двигатель птицы, события развиваются следующим образом:

1. попавшая птица на некоторое время парализует работу компрессора, и воздух перестаёт поступать в камеру сгорания;
2. соотношение керосина и кислорода в рабочей смеси нарушается и горение прекращается;
3. керосин продолжает поступать и накапливается в камере сгорания;
4. возобновляется работа компрессора, и из-за повышенного содержания керосина в рабочей смеси в камере сгорания происходит взрыв, хотя и не настолько сильный, чтобы разрушить двигатель;
5. поток раскалённых газов сильно раскручивает турбину, это влечёт за собой усиленный приток воздуха в камеру сгорания;
6. соотношение керосина и кислорода рабочей смеси снова нарушается и горение прекращается опять;
7. в камере сгорания накапливается керосин…

Если не принять меры, процесс принимает циклический характер, что выглядит как череда непрерывных взрывов, и может привести к повреждению жизненно важных узлов и магистралей.

Не всегда причины, вызывающие помпаж можно предвидеть, поэтому особую важность имеют меры по предотвращению этого опасного явления и борьбе с ним.

Предупреждение

Чтобы не допустить помпажа, в современных двигателях предусмотрено несколько, обычно три, независимых валов турбины. Поэтому при выходе одного вала из строя, остальные в состоянии обеспечить устойчивую работу двигателя. Компрессоры также имеют конструктивные особенности, позволяющие контролировать направление и давление создаваемого потока.

Антипомпажная автоматика без участия экипажа предотвращает возникновение помпажа, выявляя с помощью датчиков, установленных на всём протяжении воздушного тракта, помпажные явления и мгновенно реагируя изменением подачи топлива и настроек компрессора.

Устранение во время полёта

При возникновении помпажа летчик немедленно уменьшает тягу в двигателе или даже на время глушит его. При падении давления, создаваемого компрессором, помпаж пропадает сам собой, нормальная работа двигателя восстанавливается. Современные двигатели оснащены противопожарной автоматикой, которая при пожаре в двигателе прекращает подачу топлива и устраняет возгорание.

Самолёт снижается для набора скорости и производится «холодная продувка двигателя», во время которой он освобождается от паров топлива. Затем подача топлива возобновляется, либо самолёт продолжает полёт на оставшихся в строю двигателях.

Помпаж двигателя может представлять серьёзную угрозу во время полёта, но оснащение современных самолётов средствами контроля и диагностики работы двигателя и наличие дублирующих систем позволяют свести риск к минимуму и сделать полёты безопасными.