CC BY
94УДК 656.7+614.842.6
ПОЖАР В ДВИГАТЕЛЕ САМОЛЕТА. СПОСОБЫ ЕГО ТУШЕНИЯ И
ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
Кострикин Владимир Дмитриевич
кандидат технических наук, профессор, доцент, Почетный работник ВПО РФ, профессор кафедры поискового и аварийно-спасательного обеспечения
полетов и техносферной безопасности, Ульяновский институт гражданской авиации,
г. Ульяновск E-mail: [email protected]
Львова Анастасия Юрьевна
курсант учебной группы АБ-21-1, кафедра обеспечения авиационной безопасности, факультет подготовки авиационных специалистов,
Ульяновский институт гражданской авиации,
г. Ульяновск E-mail: l.soldatoa2012@yandex. ru
Солдатова Елена Вячеславовна
курсант учебной группы АБ-21-1, кафедра обеспечения авиационной безопасности, факультет подготовки авиационных специалистов,
Ульяновский институт гражданской авиации,
г. Ульяновск E-mail: [email protected]
FIRE IN THE AIRCRAFT ENGINE. WAYS TO EXTINGUISH AND
PREVENT IT
Kostrikin Vladimir Dmitrievich
Candidate of Technical Sciences, Professor, Associate Professor, Honorary Worker of the Higher Professional Education of the Russian Federation, Professor of the
Department of Search and Rescue Flight Support and Technosphere Safety,
Ulyanovsk Institute of Civil Aviation,
Ulyanovsk
E-mail: l.soldatoa2012@yandex. ru
Lvova Anastasia Yuryevna
Cadet of the AB-21-1 study group, Department of Aviation Security, Faculty of Aviation Specialists Training, Ulyanovsk Institute of Civil Aviation,
Ulyanovsk
E-mail: l.soldatoa2012@yandex. ru
Soldatova Elena Vyacheslavovna
Cadet of the AB-21-1 study group, Department of Aviation Security, Faculty of Aviation Specialists Training, Ulyanovsk Institute of Civil Aviation,
Ulyanovsk
E-mail: l.soldatoa2012@yandex. ru
Аннотация. В статье рассматривается устройство систем пожаротушения самолетов. Данная система предназначена для обеспечения безопасности полета путем обнаружения и предотвращения возникновения пожара на борту летательного аппарата.
Abstract. The article discusses the design of aircraft fire extinguishing systems. This system is designed to ensure flight safety by detecting and preventing fire on board the aircraft.
Ключевые слова, самолет, авиастроение, пожаротушение, безопасность, противопожарная система.
Keywords: aircraft, aircraft industry, fire fighting, safety, fire fighting system.
Пожар - это одно из самых страшных явлений на воздушном судне. Возникновение пожара создает ужасную обстановку, как по быстроте принятия решения для экипажа, так и по степени опасности. Как правило, один из самых опасных видов пожара в гражданской авиации (ГА) - это пожар в двигателе. Пожар - процесс неконтролируемого горения, возникающий непроизвольно или по злому умыслу, который распространяется и продолжается до тех пор, пока не выгорят все горючие вещества и материалы, доступные на данном объекте, не возникнут условия, приводящие к самотушению пожара, или не будут приняты активные целенаправленные действия к его локализации и тушению [7, с. 25].
Развитие пожара двигателей, а также их систем характеризуется стремительным увеличением температуры (до 1000°С в зоне горения) и скоротечностью. В процессе пожара в подкапотном пространстве могут прогореть противопожарные перегородки и это приведет к распространению пожара. При размещении двигателей на крыльях (Airbus-320, Boeing-737, Sukhoi Superjet 100 и др.) пламя может перейти на топливные баки. При расположении двигателей в хвостовой части (Ту-154, Ту-134, Ил-62 и др.) возгорание может распространяться внутрь фюзеляжа самолета. Пожар в двигателе и подкапотном пространстве может сопровождаться хлопками и выбросом горящего топлива.
Также стоит отметить, такое явление при пожаре двигателей, как помпаж.
Помпаж - это режим работы авиационного ТРДД, нарушение газодинамичной стабильности его функционирования, сопровождаемый хлопками в воздухозаборнике из-за противотока газов, задымлением выхлопа двигателя, резким падением тяги и мощной вибрацией, которая способна разрушить двигатель. Помпаж появляется в процессе неустойчивого прохождения воздуха через лопатки компрессора, из-за чего внутри двигателя возникают завихрения воздушных масс, весьма нежелательные для стандартной работы аппарата [1, с. 65].
Причины для дестабилизации потока воздуха могут быть разные. В
основном, выделяют следующие факторы:
- попадание в двигатель посторонних предметов (птиц, частиц бетона от ВПП);
- сильные порывы бокового ветра;
- критическое давление;
- вывод самолета за предельные углы атаки;
- повреждение лопаток турбины.
Вследствие этого изменится режим работы двигателя, произойдет:
- понижение тяги;
- разрушение системы конструкции;
- резкое повышение температуры;
- возникновение пожара.
Для гражданской авиации частыми причинами возникновения помпажа являются попадание птиц и посторонних предметов в двигатель ВС, а также ухудшение метеорологических условий. Как правило, столкновения самолета с птицами происходят при взлете и посадке ВС на малой высоте, а именно на высоте до 300 метров осуществляется 75% всех столкновений, тогда как на высоте от 300 до 1500 метров - 20% и только 5% - на высоте больше 1,5 км. В соответствии с правилами безопасности, двигатель способен выдерживать попадание птицы весом до 3.5 килограмм, без значительных повреждений его работы. При проникновения маленькой птицы - двигатель просто «перемалывает» ее, лишь в некоторых случаях получая небольшие повреждения лопастей. Стоит учесть, что воздушное судно на взлете развивает скорость порядка 270 км/ч, и на такой скорости столкновение с крупной птицей или стаей пернатых неизбежно приводит к серьезным повреждениям или отказу двигателей, вследствие чего возникнет пожар [6, с. 45].
Частота столкновений птиц с воздушными судами (ВС) представлена на рисунке 1. Наименьшее количество столкновений было в период пандемии (коронавирусных ограничений). А наибольшее количество столкновений ВС с птицами - в 2019 году, в том же году произошло авиационное происшествие, а
именно приземление самолета «Уральских авиалиний» на кукурузное поле под Жуковским. Воздушное судно после взлёта, успев набрать высоту лишь 200 метров, потерпело авиационное происшествие, в двигатель попали птицы, и самолет начал отказывать. Пока командир воздушного судна связывался с диспетчерской вышкой и запрашивал возврат на посадку - птицы попали и во второй двигатель. Поэтому вернуться на аэродром стало невозможно. Небольшая высота мешала постепенно планировать, снижая скорость и высматривая лучший вариант для посадки. Времени для принятия решения было очень мало [3, с. 20].
Главная опасность заключалась в том, что самолет был с полными баками. Каждая неровность при не сброшенной скорости на месте приземления, повреждение, пробой, искра от трения - и лайнер загорится. За считанные секунды, пилоты пришли к выводу, что единственный шанс для них -приземляться на поле с высокой кукурузой. Несмотря на нарушения инструкций, они сумели посадить самолет, а главное, спасти всех пассажиров.
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Рис. 1. Статистика столкновения с птицами за 2010-2020 гг.
К сожалению, такие случаи есть, и они могут привести к плачевному исходу событий. Даже когда эти происшествия безопасны для людей, они вызывают огромные финансовые потери. Замена лопастей, простой самолетов, слив топлива при аварийной посадке - десятки тысяч долларов - цена за одного
воробья, попавшего в турбину. В таких случаях многое будет зависеть от высоты полета и мастерства пилотов. Очень важно, летному экипажу за максимально короткое время принять единственное и верное решение [4, с. 69].
Как правило, при возникновении пожара на воздушном судне, необходимо летному экипажу приступать к экстренному снижению и одновременно применять все доступные средства для ликвидации пожара, а также включать сигнал бедствия и при наличии ответчика вторичной локации устанавливать на нем код 7700. В зависимости от обстановки по решению командира воздушного судна (КВС) летный экипаж продолжает полет до ближайшего аэродрома либо производит посадку вне аэродрома.
Параллельно, выполняя вышеуказанные инструкции, необходимо приступить к немедленной ликвидации пожара, применить все имеющиеся средства пожаротушения; выполнять действия согласно требований руководства по летной эксплуатации (РЛЭ); приступить к экстренному снижению (при полете на большой высоте) или с набором высоты (при полете вблизи земли) с одновременным включением сигнала бедствия с одновременным докладом органу организации воздушного движения (ОВД).
На всех этапах полета в перечень необходимых действий экипажа входят:
• выключение двигателя установкой ручки управления двигателем (РУД) в положение «Стоп»;
• закрытие пожарного крана (в целях прекращения подачи топлива в двигатель);
• прекращение отбора воздуха в систему кондиционирования (прекращение поступления дыма в салон и в кабину экипажа).
При пожаре силовых установок (двигателей) на аэродроме по прибытию пожарной службы к самолету с горящими двигателями следует оценить ситуацию и рационально разместить пожарные автомобили на определенные позиции, учитывая метеорологические условия. Также нужно отключить силовые установки, т. к. струя выхлопных газов представляет значительную угрозу и препятствует действиям аварийно-спасательной команды.
Стоит отметить, что не всегда пилоты могут следовать по определенной инструкции, порою бывает сложно строго следовать инструкции, которая может быть несовершенна в тех или иных ситуациях. Согласно статье 59 Воздушного кодекса Российской Федерации (ВК РФ), командир пилотируемого воздушного судна и другие члены экипажа пилотируемого воздушного судна, если пилотируемое воздушное судно терпит или потерпело бедствие, обязаны принять все возможные меры по сохранению жизни и здоровья, находящихся на борту пилотируемого воздушного судна людей, а также по обеспечению сохранности пилотируемого воздушного судна и находящегося на нем имущества [2, с. 83].
Очевидно, что для полной ликвидации пожара, необходимо тщательно изучить средства пожаротушения самолета. Средства пожаротушения, входящие в систему, делятся на стационарные баллоны и переносные огнетушители. Разряд стационарных огнетушителей осуществляется автоматически или вручную, разряд переносных огнетушителей - только вручную.
Рассмотрим принципиальную схему системы пожаротушения самолета Суперджет, представленную на рисунке 2.
ВЕНТИЛЯТОРА
Рис. 2. Принципиальная схема системы пожаротушения самолета Суперджет
Система пожаротушения двигателей специализирована для тушения пожара в отсеках силовых установок. Система срабатывает в случае обнаружения пожара сигнализацией в отсеках двигателей или перегрева. Данная уникальная система содержит две главных функции - это устранение распространения пожара и его ликвидация с использованием спецтехники, представленные на рисунке 3.
СИГНАЛИЗАТОР ДАВЛЕНИЯ
БАЛЛОН
ПИРОГО ЛОВКА ПИРОПАТРОН
Рис. 3. Огнетушитель двигателя самолета Суперджет
Система включает в свой состав две равноценные очереди стационарных огнетушителей. Баллоны оборудованы отдельными пиротехническими устройствами для подсистем левого и правого двигателей, позволяющими использовать запас огнегасящего состава для любой из подсистем.
Управление системой осуществляется из кабины экипажа с пультов пожарной защиты двигателей через компьютер пожарной защиты. Пожаротушение активируется только, если отжата кнопка-сигнализатор «FIRE PUSH» на пульте пожарной защиты соответствующего двигателя. При тушении пожара огнегасящий состав поступает от баллонов по трубопроводам и распыляется в зоне пожара: отсеке вентилятора или отсеке двигателя. Через 30 секунд после разряда баллона первой очереди, если сигнал о пожаре в отсеке
двигателя все еще присутствует, пилот должен активировать разряд баллона второй очереди.
Каждый огнетушитель оснащен:
- баллоном объёмом 8783 см3, содержащим огнегасящий состав Halon 1301 массой 4,21±0,045 кг под давлением 56 атм (825 psi);
- двумя пироголовками для разряда огнетушителя;
- предохранительным устройством, которое сбрасывает давление в огнетушителе при его росте;
- сигнализатором давления, срабатывание которого указывает на отсутствие состава в емкости.
Разряжаются огнетушители при срабатывании пироголовок. Система пожаротушения в отсеках двигателей построена на принципах торможения и прекращения процесса горения за счёт создания в подкапотных пространствах огнегасящей концентрации состава разрядом одной из очередей пожаротушения [5, с. 74].
Таким образом, данная проблема очень актуальна в сфере авиации, поэтому инженеры-конструкторы продолжают работу над предотвращением пожара в двигателях.
В настоящее время определены основные направления защиты двигателя:
- предотвращение попадания посторонних предметов или птиц в воздухозаборник (применение на колесах шасси щитков; отработка методики взлета; струйная защита от образования вихря; совершенствование покрытий аэродромов и качества ухода за ними);
- создание «самозащищенных» двигателей, приспособленных к сохранению работоспособности в условиях попадания на вход посторонних предметов (методики расчета полей скоростей, индуцируемых воздухозаборником двигателя; математических моделей движения посторонних предметов или птиц вне воздухозаборника и в его канале с учетом динамического взаимодействия с элементами ВС и силовой установки);
- очистка воздуха на входе в двигатель от посторонних предметов
(использованием искривлений воздухоподводящих каналов для организации инерционной очистки воздуха путем установки в местах поворота потока окон-ловушек; применением роторных систем защиты, в которых очистка воздуха от посторонних предметов осуществляется специальной ступенью, установленной перед входом в двигатель);
- отпугивание птиц при помощи оборудования и специальных средств (внедрение электронных радиосистем по имитации звуков или частот);
- отслеживание птиц персоналом аэропорта (определение орнитологической обстановки в районе аэродрома с помощью радиолокационного оборудования).
Таким образом, пожар силовых установок в гражданской авиации - это процесс интенсивного горения, причиняющий огромный материальный ущерб авиакомпании, вред жизни и здоровью людей. Пожар в отсеках двигателя в процессе полета предотвратить сложно, исход многих событий зависит от мастерства летного экипажа и способов его ликвидации и тушения. Мы рассмотрели статистику возникновения и распространения пожара в отсеках двигателей, изучили систему пожаротушения, методы его предотвращения. К сожалению, не все эти способы срабатывают безупречно в нештатных ситуациях. Инженеры-конструкторы продолжают интенсивно изучать данную деятельность и выявлять новые инновационные способы их тушения и предотвращения. Нами были выявлены наиболее действующие направления защиты двигателей воздушных судов гражданской авиации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александров В.Г. Авиационный технический справочник: эксплуатация, обслуживание, ремонт и надежность / В.Г. Александров, А.В. Майоров, Н.П. Потюков. - Изд. 5-е, перераб. и доп. - М.: Транспорт, 2017. - 432 с.
2. «Воздушный кодекс Российской Федерации» от 19.03.1997 N 60-ФЗ (ред. от 14.03.2022) (с изм. и доп., вступ. в силу с 01.09.2022). - Глава VIII
«Статья 59. Действия экипажа пилотируемого воздушного судна в случае бедствия?» - Режим доступа:
https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_13744/?ysclid=lbmcwpjdhs39 1929385.
3. Противопожарная защита и тушение пожаров на транспорте / В.В. Теребнев, Н.С. Артемьев, А.И. Думилин. - Кн. 6. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2016. - 404 с.
4. Шитов В.В. Птицы в авиации: агрессоры или жертвы? // Гражданская авиация. - 2019. - № 4 (812). - 39 с.
5. Крылова Г.С. Предотвращение и локализация пожаров воздушных судов. - М.: Транспорт, 2014. - 77 с.
6. Рыжов С.К. Столкновения с птицами. Актуальные аспекты // Труды общества независимых расследователей авиационных происшествий. - 2018. -Вып. № 25. - 636 с.
7. Теория горения и взрыва: учебное пособие / сост.: В.Д. Кострикин, Д.З. Измайлова. - Ульяновск: УИ ГА, 2021. - 155 с.
