Autofeather в авіаційних двигунах: усе, що вам потрібно знати

Фото: Джуліан Герцог | Petebutt | Wikimedia Commons | Простий політ

• Autofeather — це важлива функція безпеки, яка автоматично реагує на поломку двигуна під час зльоту або набору висоти.
• Autofeather зменшує опір несправних двигунів, дозволяючи літальному апарату продовжувати політ без зупинки.
• Збій системи автоматичного оперення на рейсі 235 TransAsia Airways у поєднанні з помилкою пілота призвели до трагедії.

Похмурого ранку в лютому 2015 року рейс 235 TransAsia Airways вилетів з аеропорту Тайбей Соншань і прямував до Кінмен, Тайвань. За кілька секунд у 10-місячного ATR 72-600 виникли проблеми, пілоти повідомили про несправність двигуна номер 2.

Після підйому на висоту 1630 футів двигун №1, який все ще працював нормально, був помилково заглушений. Літак втратив висоту, різко нахилився ліворуч і зачепив таксі, що їхало на захід по віадуку Хуандун, потім сам віадук, перш ніж врізатися в річку Кілун. З 58 пасажирів і членів екіпажу на борту вижили лише 15.

Аварія привернула міжнародний резонанс, насамперед через драматичні відеореєстратори з автомобілів на віадуку, які показали останні моменти польоту. Але слідчі та авіаційні експерти швидко зосередили увагу на несправності в системі автоматичного оперення (AFU) двигуна номер 2, яка спровокувала ланцюг подій. Але що таке autofeather, як він працює, чому він важливий і як він був причетний до цього інциденту?

Що таке авторозтушовування?

Щоб зрозуміти автоматичне розтушовування, нам спочатку потрібно зрозуміти, що таке розтушовування. Більшість турбогвинтових і поршневих літаків мають гвинти зі змінним кроком, де лопаті можна обертати навколо своєї поздовжньої осі для зміни кроку лопатей. Мета полягає в тому, щоб підтримувати оптимальний кут атаки для лопатей, забезпечуючи максимальну ефективність двигуна залежно від швидкості або висоти.

Фреска — це коли лопаті гвинта зі змінним кроком повертаються на 90 градусів навколо своєї поздовжньої осі, щоб вони були паралельні потоку повітря. На зображенні вище пропелер підвісного двигуна оперений, а внутрішнього – ні. Це означає, що оперений пропелер більше не створює майже ніякого опору. Це критично важливо, якщо двигун виходить з ладу або вимикається, оскільки це дозволяє літальному апарату продовжувати політ із тягою іншого двигуна без опору двигуна, що впливає, щоб літак зупинився.

Autofeather – це автоматизація цієї функції. Коли літальний апарат виявляє, що потужність двигуна недостатня для створення тяги, пропелер автоматично переходить у режим оперення, щоб зменшити опір. Autofeather існує вже деякий час, оскільки вперше його було запущено у виробництво на пасажирському літаку Martin 4-0-4, коли він був представлений у 1951 році.

Як працює автоматичне розтушовування?

Давайте використаємо приклад De Havilland Canada Dash 8 , широко поширеного комерційного турбогвинтового двигуна, який використовує автоматичне оперення. Самою системою автоматичного оперення керує блок електронного керування гвинтом літака (PEC). PEC отримує дані від датчиків крутного моменту в авіаційних двигунах і використовує цю інформацію, щоб прийняти рішення про те, коли автоматично накрутити гвинт.

Під час підготовки до зльоту пілоти вмикають автоматичне оперення, і коли важелі силового керування літака натискаються для зльоту та коли крутний момент двигуна збільшується на 50%, система автоматичного оперення автоматично вмикається. Після активації автоматичне розкачування спрацьовує, лише якщо датчики крутного моменту виявляють, що потужність одного двигуна падає нижче 25% крутного моменту, а інший залишається вище 50%. У цьому випадку автоматичне розвішування визначає, що двигун з крутним моментом менше 25% вийшов з ладу, і починає розвішувати пропелер.

Чому авторозтушовка важлива?

Autofeather є критично важливою функцією безпеки, яка усуває несправність двигуна під час зльоту або початкового набору висоти. Коли це відбувається, пілот раптово отримує значне робоче навантаження та невелику висоту для роботи, і ризик того, що несправний двигун створить достатній опір, щоб зупинити літак, є високим. Функція Autofeather дозволяє літальному апарату автоматично зменшувати цей ризик — часто за допомогою синхронізованого налаштування працездатного двигуна — щоб пілот міг зосередитися на необхідних контрольних списках і діях, щоб безпечно повернутися на поле.

Autofeather також важливий для виробника літака, щоб досягти меншої опублікованої мінімальної керованої швидкості (часто називається VMC), що дозволяє знизити швидкості та підвищити ефективність для зльоту та набору висоти. Без автоматичного оперення VMC визначається гвинтом непрацюючого двигуна, який створює набагато більший опір і вимагає більшої швидкості повітря (вищий VMC), щоб зберегти контроль. Дійсно, непрацююча система автоматичного оперення є заземленням для більшості літаків, таких як ATR-72 та De Havilland Dash 8s , тому що без неї літак не може працювати за опублікованою VMC.

Чи вплинуло автоперо на рейс 235?

Трагічна іронія рейсу 235 полягає в тому, що збій системи автоматичного оперення на ATR 72-600 запустив ланцюг подій, які призвели до аварії. Глибоко всередині двигуна номер 2 було порушено пайку кількох датчиків крутного моменту в AFU. Це порушило сигнал від датчиків крутного моменту, змусивши AFU визначити, що двигун номер 2 втратив потужність (хоча, насправді, він функціонував правильно). У результаті він почав працювати без керування, в результаті чого двигун більше не забезпечував жодної тяги.

Одного лише цього мало бути достатньо, щоб збити літак, оскільки ATR 72-600 розроблений таким чином, щоб він міг літати з одним двигуном. Але через плутанину, оскільки пілоти вважали, що у них загорівся двигун, вони заглушили не той двигун (неушкоджений двигун номер 1). Лише за кілька секунд, незважаючи на наявність двох справних двигунів, літак було перетворено на планер, який увійшов у зрив із недостатньою висотою для відновлення.

Хоча рейс 235 є рідкісним прикладом відмови автоматичного оперення, що призвело до трагедії, є багато тисяч прикладів, коли автоматичне оперення принесло значну користь пілотам, які зазнали збою двигуна. Будучи автоматизованою технологією, яка дозволяє пілотам подолати проблему та пов’язаний з нею ризик зупинки та падіння, autofeather, ймовірно, врятувала сотні життів.