터빈 엔진 고장

Turbine engine failure
유나이티드 항공 232편에서 고장난 엔진의 손상된 팬 디스크

터빈 엔진 고장은 연료 소진 이외의 오작동으로 터빈 엔진이 예기치 않게 전력 생산을 중단할 때 발생한다. 그것은 종종 항공기에 적용되지만, 발전소에 사용되는 지상 터빈이나 디젤 및 가스 선박과 차량 결합과 같은 다른 터빈 엔진은 고장날 수 있다.

신뢰성.

오늘날의 터빈 동력 항공기에 사용되고 있는 터빈 엔진은 매우 신뢰할 수 있다. 엔진은 정기적인 점검과 유지보수를 통해 효율적으로 작동한다. 이 유닛들은 수천 시간의 운용에 이르는 수명을 가질 수 있다. 그러나 엔진 오작동이나 고장은 비행 중에 엔진을 정지시켜야 하는 경우가 종종 발생한다. 다중 엔진 비행기는 하나의 엔진이 작동하지 않는 상태에서 비행하도록 설계되고, 비행 승무원들은 하나의 엔진이 작동하지 않는 상태에서 비행하도록 훈련되기 때문에, 엔진의 비행 중 정지는 일반적으로 비행 문제의 심각한 안전성에 해당하지 않는다.

연방항공청(FAA)은 터빈 엔진의 고장률이 375,000회당 1회인데 비해 항공기 피스톤 엔진의 고장률은 3,200회당 1회라고 말한 것으로 인용되었다.[1] 비행 중 일반 항공 피스톤 엔진(IFSD)의 "총체적 과소 보고"로 인해 FAA는 신뢰할 수 있는 데이터가 없으며 "비행 시간 1만 시간 당 1"의 비율을 평가했다.[2] 컨티넨탈 모터스는 FAA에 따르면 일반 항공 엔진은 10,000회 비행시간마다 1회 고장 또는 IFSD를 경험하고 있으며, Centurion 엔진은 2013~2014년 비행시간 163,934회당 1회로 낮아진 20,704회 비행시간당 1회 고장 또는 IFSD를 경험하고 있다고 밝혔다.[3]

제너럴 일렉트릭 GE90의 비행 중 정지율(IFSD)은 엔진 비행시간 백만 시간 당 100이다.[4] 프랫 앤 휘트니 캐나다 PT6는 1963년부터 2016년까지 33만3333시간당 [5]1대의 기내 정지율을 기록하며 2016년 12개월 동안 65만126시간당 1대로 낮아진 신뢰성으로 유명하다.[6]

비상착륙

엔진 셧다운 후, 사전 착륙은 보통 활주로 근처에 위치한 공항 화재 및 구조 장비와 함께 수행된다. 신속한 착륙은 비행 중 나중에 또 다른 엔진이 고장나거나 이미 발생한 엔진 고장은 비행에 지속적인 위험을 초래할 수 있는 항공기 시스템의 다른 미지의 손상 또는 오작동(예: 화재 또는 항공기 비행 제어장치의 손상)에 의해 야기되거나 야기되었을 수 있는 위험에 대한 예방책이다.t. 비행기가 착륙하면, 소방당국 직원은 비행기가 주차 위치로 이동하기 전에 안전한지 확인하기 위해 비행기를 점검하는 것을 돕는다.

로터크래프트

터보프롭 추진 항공기와 터빈축 추진 헬리콥터 역시 터빈 엔진에 의해 구동되며 제트 추진 항공기와 유사한 많은 이유로 엔진 고장의 대상이 된다. 헬리콥터의 엔진 고장의 경우, 조종사가 무동력 로터를 사용하여 항공기 하강 속도를 늦추고 제어 수단을 제공함으로써 자동 조종에 들어갈 수 있는 경우가 많으며, 보통 엔진 출력이 없어도 안전한 비상 착륙을 가능하게 한다.[7]

엔진 고장이 아닌 셧다운

대부분의 기내 셧다운은 무해하며 승객들이 눈치채지 못하게 될 가능성이 있다. 예를 들어, 조종석에 오일 압력이 낮거나 오일 온도 높음 경고가 발생할 경우 승무원이 엔진을 끄고 사전 착륙을 수행하는 것이 신중할 수 있다. 그러나 제트 동력 항공기의 승객들은 압축기 서지 같은 다른 엔진 사건에 상당히 경각심을 가질 수 있다. 즉, 엔진의 입구 및 테일파이프에서 나오는 큰 앞머리와 심지어 화염에 의해 특징지어지는 오작동이다. 압축기 서지란 엔진의 열화, 엔진의 입구 위의 옆바람, 엔진 입구 주위의 얼음 축적, 이물질 섭취, 또는 블레이드 파손과 같은 내부 구성품 고장으로 인해 발생할 수 있는 가스터빈 제트 엔진을 통한 공기 흐름을 방해하는 것이다. 이 상황이 경각심을 불러일으킬 수 있지만, 엔진은 손상 없이 회복될 수 있다.[8]

연료 제어 결함과 같이 제트 엔진에 발생할 수 있는 다른 이벤트는 엔진의 가연체에 과도한 연료를 발생시킬 수 있다. 이 추가 연료로 인해 엔진의 배기 파이프에서 불꽃이 연장될 수 있다. 이런 일이 일어날지 모르는 만큼, 엔진 자체에 실제로 불이 붙는 것은 결코 아니다.[citation needed]

또한 엔진의 특정 구성부품이 고장나면 오일이 블리딩 공기로 방출되어 실내에서 냄새나 기름기 있는 연무를 유발할 수 있다. 이것은 흄 이벤트로 알려져 있다. 흄 사건의 위험성은 항공과 의학 모두에서 논쟁의 대상이다.[9]

가능한 원인

엔진 고장은 터빈 부분 손상이나 오일 누출과 같은 엔진 자체의 기계적 문제와 연료 펌프 문제 또는 연료 오염과 같은 엔진 외부의 손상 때문에 발생할 수 있다. 터빈 엔진 고장은 화산재, 새의 충돌 또는 강수나 얼음과 같은 기상 조건과 같은 완전히 외부적인 요인에 의해서도 발생할 수 있다. 이와 같은 기상 위험은 보조 점화 시스템이나 결빙 방지 시스템의 사용을 통해 상쇄될 수 있다.[10]

이륙 중 실패

터빈으로 움직이는 항공기의 이륙 절차는 엔진 고장이 비행을 위험하게 하지 않도록 보장하는 것을 중심으로 설계된다. 이는 V1, VR, V2의 세 가지 임계 속도를 중심으로 이륙을 계획함으로써 이루어진다. V1은 임계 엔진 고장 인식 속도, 엔진 고장으로 이륙을 계속할 수 있는 속도, 이륙 거부 시 정지 거리가 더 이상 보장되지 않는 속도다. VR은 활주로에서 코를 들어올리는 속도, 즉 회전이라고 알려진 과정이다. V2는 단일 엔진 안전 속도, 단일 엔진 상승 속도다.[11] 이 속도를 사용하면 이륙을 계속하기에 충분한 추력 또는 이륙을 거부하기에 충분한 정지 거리가 항상 제공될 수 있다.[citation needed]

확장 작업 중 오류 발생

주요기사: ETOPS

트윈엔진 항공기가 적절한 전환 공항에서 1시간 이상 더 긴 항로를 비행할 수 있도록 하기 위해, 엔진 고장 또는 정지 후 트윈 터빈 엔진 동력 항공기가 전환 공항에 안전하게 도착할 수 있도록 하기 위해 ETOPS(Extended Twin-Engine Operational Performance Standards)라고 알려진 일련의 규칙을 사용한다. 실패의 위험을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라. ETOPS는 빈번하고 꼼꼼하게 기록되는 검사 및 비행 승무원 교육, ETOPS 고유 절차 등 운용 요건과 같은 유지보수 요건을 포함한다.[12]

포함 및 포함되지 않은 고장

델타항공 1288편의 엔진은 1996년 치명적인 무포함식 압축기 로터 고장을 겪은 후 만들어졌다.

엔진 고장은 "포함" 또는 "포함되지 않음"으로 분류할 수 있다.

  • 포함된 엔진 고장은 모든 내부 회전 구성부품이 엔진 케이스 안에 있거나 내장되어 있거나(엔진의 일부인 격납 래핑 포함) 테일 파이프 [13]또는 공기 흡입구를 통해 엔진에서 빠져나오는 것을 말한다.[14]
  • 엔진 고장이 엔진 케이스를 관통하고 빠져나가는 회전하는 엔진 부품의 파편을 야기할 때 일체형 엔진 이벤트가 발생한다.

포함 엔진과 비포함 엔진 고장 사이의 매우 구체적인 기술적 구분은 미국 연방 항공 규정 제33부에 따른 항공기 엔진의 설계, 시험 및 인증에 대한 규제 요건에서 비롯된다. 이 규정에서는 항상 터빈 항공기 엔진은 로터 블래프로 인한 손상을 포함하도록 설계되어야 한다.실패에 [14]익숙해지다 파트 33에 따라 엔진 제조업체는 블레이드 분리가 발생할 경우 파편 격납을 보장하기 위해 블레이드 오프 테스트를 수행해야 한다.[15] 흡입구 또는 배기구를 빠져나가는 블레이드 파편은 여전히 항공기에 위험을 줄 수 있으며, 항공기 설계자는 이를 고려해야 한다.[14] 명목상 포함된 엔진 고장은 엔진 흡입구 또는 배출구의 기존 개구부를 통해 엔진 부품이 빠져나가는 한 여전히 항공기를 출발시킬 수 있으며 엔진 케이스 격납장치에 새로운 개구부를 만들지 않는다는 점에 유의하십시오. 입구를 통해 출발하는 팬 블레이드 파편도 팬 블레이드 파편의 잔류 운동에너지로 인한 변형 때문에 입구 덕트와 엔진 나셀의 다른 부분과 같은 기체 파편이 항공기를 이탈할 수 있다.

고장난 회전 부품의 격납은 수많은 로컬 및 원격에 위치한 엔진 구성 요소(예: 고장난 블레이드, 다른 블레이드, 격납 구조, 인접 케이스, 베어링 지지대, 축대, 베인 및 외부 장착 부품)의 고속 에너지 상호작용을 수반하는 복잡한 과정이다. 고장 사건이 일단 시작되면, 항로와 최종 결론을 정확하게 예측할 수 없는 무작위 성격의 2차 사건이 발생할 수 있다. 격납에 영향을 미치는 것으로 관찰된 구조적 상호작용 중 일부는 블레이드, 케이스, 로터, 프레임, 입구, 케이싱 고무 스트립 및 격납 구조물의 변형 및/또는 편향이다.[14]

항공기 엔진 내부의 일체형 터빈 엔진 디스크 고장은 고에너지 디스크 파편이 객실이나 연료 탱크를 관통하거나, 비행 제어 표면을 손상시키거나, 가연성 액체나 유압 라인을 절단할 수 있기 때문에 비행기와 승무원 및 탑승자에게 직접적인 위험을 야기한다.[16] 엔진 케이스는 고장난 터빈 디스크를 포함하도록 설계되지 않았다. 대신, 고장이 항공기에 직접적인 위험을 나타낼 가능성이 있는 엔진 부품으로 정의되는 안전 중요 부품으로 디스크를 지정함으로써 디스크 미포함 고장의 위험을 완화한다.[16]

눈에 띄는 비포함 엔진 고장 사고

  • 내셔널 에어라인 27편: 1973년 마이애미에서 샌프란시스코로 날아온 맥도넬 더글러스 DC-10 여객기는 제너럴 일렉트릭 CF6-6의 과속 고장으로 1명의 사망자가 발생했다.[17]
  • 두 대의 LOT 폴란드 항공편, 둘 다 일류신 일-62s는 1980년대에 치명적인 무포장 엔진 고장을 겪었다. 첫 번째는 1980년 LOT 폴란드 항공 7편에서 비행 통제가 파괴되어 탑승 중인 87명이 모두 사망했다. 1987년 LOT 폴란드 항공 5055편에서는 항공기 내측 좌측(#2) 엔진이 손상되어 외측 좌측(#1) 엔진에 모두 불이 붙고 조종장치가 상실되어 결국 추락으로 이어져 탑승자 183명 전원이 사망했다. 두 경우 모두 엔진 #2의 터빈 샤프트가 엔진 베어링의 생산 결함으로 분해되었는데, 롤러가 누락되었다.[18]
  • Krasnoyarsk 근처에서 일어난 Tu-154 추락은 1984년 12월 23일 일요일 Krasnoyarsk 근처에서 발생한 주요 항공기 추락이었다. 제1 크라스노야르스크 연합 항공부대(에로플로트)의 Tu-154B-2 여객기는 크라스노야르스크-이르쿠츠크 노선에서 여객기 SU-3519를 수행했으나, 상승 도중 3번 엔진에 고장이 났다. 승무원들은 출발 공항으로 돌아가기로 했으나 착륙 접근 중 화재가 발생해 관제시스템이 파괴됐고 그 결과 여객기는 예멜야노보 공항 활주로 문턱에서 3200m 떨어진 지상으로 추락해 쓰러졌다. 탑승자 111명(승객 104명, 승무원 7명) 중 1명은 생존했다. 이번 참사의 원인은 피로 균열로 인해 발생한 엔진 3번 저압회로 1단계의 원반 파괴였다. 이 균열은 제조상의 결함 때문에 발생했는데, 이는 원래 재료보다 미세 경도가 높은 티타늄-질소 화합물이 포함된 것이다. 그 당시 디스크의 제조·보수에 사용된 방법뿐 아니라 제어수단이 부분적으로 구식인 것으로 밝혀져 이러한 결함의 제어·검출의 실효성을 담보하지 못한 것이다. 결함 자체는 아마도 티타늄 스펀지를 실수로 섭취했거나 질소가 농축된 조각의 잉곳 용해로 인한 전하 때문일 것이다.
  • 카메룬 항공 786편: 1984년 카메룬 두알라와 가루아 사이를 비행하던 보잉 737기가 프랫 앤 휘트니 JT8D-15 엔진의 고장을 일으켰다. 두 사람이 죽었다.[19]
  • 영국항공 28M편: 1985년 맨체스터에서 코르푸로 비행하던 보잉 737기가 엔진 고장과 이륙 중 화재가 발생했다. 이륙이 중단되고 비행기가 유도로로 방향을 틀어 대피하기 시작했다. 승객과 승무원 55명이 미처 빠져나오지 못하고 연기 흡입으로 숨졌다. 이번 사고로 항공기 대피의 생존성을 높이기 위한 큰 변화가 일어났다.[20]
  • 유나이티드 항공 232편: 1989년 덴버에서 시카고로 가는 맥도넬 더글러스 DC-10편. 리어 제너럴 일렉트릭 CF6-6 엔진의 고장으로 모든 유압 장치가 상실되어 조종사들이 차동 추력을 이용해 착륙을 시도할 수밖에 없었다. 사망자는 111명이었다. 이 충돌 이전에, 세 유압 시스템의 동시 고장 확률은 10억분의 1로 낮게 간주되었다. 그러나 통계적 모델은 수압선에 가까운 꼬리에 장착된 2번 엔진의 위치나 여러 방향으로 방출된 파편들의 결과를 설명하지 않았다. 이후 항공기 엔진 설계는 파편이 카울링이나 덕트공사에 구멍이 나지 않도록 하는 데 초점을 맞췄으며, 중량을 낮게 유지하면서 침투저항을 달성하기 위해 고강도 복합재료를 점점 더 활용하고 있다.[citation needed]
  • 바이칼 항공 130편: 1994년 이르쿠츠크에서 모스크바 도메도보로 향하는 Tu-154의 엔진 2번 시동이 엔진 시동 후 정지하지 못하고 엔진에서 나오는 개방 블리딩 밸브로 4만 rpm 이상의 속도로 계속 운항해 시동기 불포함 고장이 발생했다. 분리된 터빈 디스크는 연료 및 오일 공급 라인(화재를 야기함)과 유압 라인을 손상시켰다. 화재진압장치는 화재를 막지 못했고, 비행기는 이르쿠츠크 쪽으로 방향을 틀었다. 그러나, 유압이 떨어져 승무원들은 비행기의 통제력을 잃었고, 그 후 낙농장으로 추락하여 기내에 있던 124명과 지상에 있던 1명이 모두 사망했다.[21][22]
  • 1995년 6월 8일, ValueJet 597편과 같이 서비스를 하던 DC-9-32편이 부식된 디스크의 부적절한 검사로 인해 7단 고압 압축기 디스크의 "무포함 엔진 고장"을 겪었고, 그 결과 파열로 인해 제트 연료가 실내로 유입되어 점화되면서 화재가 발생하여 제트기가 결손되었다.
  • 델타 항공 1288편: 1996년 플로리다 펜사콜라에서 애틀랜타로 가던 맥도넬 더글러스 MD-88이 프랫 앤 휘트니 JT8D-219 엔진에서 컴프레서 로터 허브 고장에 균열이 생겼다. 두 명이 죽었다.[23]
  • TAM 9755편: 2001년 9월 15일 상파울루/과룰호스 국제공항으로 레시페/과라라페스-길베르토 프리레 국제공항을 출발하는 포커 100편은 엔진의 파편이 객실 유리창 3개를 산산조각 내고 감압과 승객을 비행기에서 일부 끌어내리는 무첨단의 엔진 고장을 겪었다. 다른 승객은 비행기가 착륙할 때까지 승객을 붙잡고 있었지만 창밖으로 날아온 승객은 숨졌다.
  • 콴타스 항공 32편: 2010년 런던 히드로에서 시드니(싱가포르를 경유)로 비행하던 에어버스 A380이 롤스로이스 트렌트 900 엔진에서 일체형 고장을 일으켰다. 고장은 단부유관 내 카운터 보어가 잘못 정렬돼 피로골절로 이어졌기 때문인 것으로 드러났다. 이는 차례로 오일 누출로 이어 엔진에서 오일 화재가 발생했다. 화재로 인해 중압 터빈(IPT) 디스크가 나왔다. 그러나 비행기는 무사히 착륙했다. 이로 인해 콴타스 A380 전함대의 지상화가 이루어졌다.[24]
  • 브리티시 에어웨이즈 2276편: 2015년 미국 라스베이거스에서 런던으로 향하던 보잉 777-200ER 여객기가 이륙 중 GE90 1위 엔진에서 무포함 엔진 고장을 일으켜 좌현 쪽에 큰 화재가 발생했다. 이 항공기는 이륙을 성공적으로 중단했고 사망자는 발생하지 않은 채 대피했다.[25]
  • 사우스웨스트 에어라인 3472편: 2016년 뉴올리언스에서 올랜도까지 비행하던 보잉 737-700 여객기가 상승 중 #1 엔진에 무포함식 엔진 고장으로 기체 좌측에 구멍이 생겨 기내 압력이 떨어지고 날개와 기체가 파손됐다. 이 항공기는 20여 분 뒤 17번 활주로에 안전하게 착륙하기 위해 플로리다주 펜사콜라 국제공항으로 우회했다. 부상자는 없었다.[26]
  • 아메리칸 에어라인 383편: 2016년 시카고에서 마이애미까지 비행하던 보잉 767-300ER가 이륙 중 #2 엔진에 무포함식 엔진 고장으로 인해 대형 화재가 발생하여 오른쪽 외측 날개가 부서졌다. 이 항공기는 이륙을 중단하고 21명의 경상을 입었지만 사망자는 없었다.[27]
  • 에어프랑스 66편: 에어버스 A380, 등록 F-HPJE가 프랑스 파리에서 미국 로스앤젤레스까지 운항하던 중 2017년 치명적인 엔진 고장을 일으켰을 때 그린란드 누크 남동쪽 약 200해리(230mi; 370km)를 항해하고 있었다. 승무원들은 약 2시간 후 안전하게 착륙하기 위해 항공기를 내려 캐나다 구스베이로 우회했다.[28]

참조

  1. ^ Steven E. Scates (September 2007). "Aerial Perspective: Flying Dollars and Sense". Professional Surveyor Magazine.
  2. ^ "Aircraft ReciprocatingEngine Failure: An Analysis of Failure in a Complex Engineered System" (PDF). Australian Transport Safety Bureau. 2007.
  3. ^ "Continental: 4 Million Diesel Flight Hours" (Press release). Continental Motors. 10 April 2014.
  4. ^ "Record Year for the World's Largest, Most Powerful Jet Engine" (Press release). GE Aviation. 19 January 2012.
  5. ^ "A Discussion with Pratt & Whitney Canada President John Saabas". AirInsight. 9 June 2016.
  6. ^ Mike Gerzanics (6 June 2016). "Flight test : Upgraded Pilatus PC-12 powers ahead". flightglobal.
  7. ^ Rotorcraft Flying Handbook (PDF). U.S. Government Printing Office, Washington D.C.: U.S. Federal Aviation Administration. 2000. p. 30. ISBN 1-56027-404-2. FAA-8083-21. a helicopter can be landed safely in the event of an engine failure
  8. ^ https://www.faa.gov/aircraft/air_cert/design_approvals/engine_prop/media/engine_malf_famil.doc
  9. ^ Sarah Nassauer (30 July 2009). "Up in the Air: New Worries About 'Fume Events' on Planes". The Wall Street Journal. Retrieved 29 December 2012.
  10. ^ "Technical Report on Propulsion System and APU-Related Aircraft Safety Hazards" (PDF). Federal Aviation Administration. Retrieved 31 December 2012.
  11. ^ "Aeronatutical Information Manual". Transport Canada. Retrieved 29 December 2012.
  12. ^ "ETOPS, EROPS and Enroute Alternates" (PDF). The Boeing Company. Retrieved 31 December 2012.
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  16. ^ Jump up to: a b "Four Recent Uncontained Engine Failure Events Prompt NTSB to Issue Urgent Safety Recommendations to FAA". ntsb.gov. Retrieved 27 May 2010. Public Domain 이 글은 공개 도메인에 있는 이 출처의 텍스트를 통합한다..
  17. ^ "Aircraft Accident Report: National Airlines, Incorporated, DC-10-10, N60NA, near Albuquerque, New Mexico, November 3, 1973" (PDF). National Transportation Safety Board. 15 January 1975. Retrieved 3 October 2018.
  18. ^ Antoni Milkiewicz (October 1991). "Jeszcze o Lesie Kabackim" [More on the Kabacky Forest]. Aero : Technika Lotnicza (in Polish). Warsaw: Oficyna Wydawnicza Simp-Simpress: 12–14. ISSN 0867-6720.
  19. ^ Ranter, Harro. "ASN Aircraft accident Boeing 737-2H7C TJ-CBD Douala Airport (DLA)". aviation-safety.net. Retrieved 18 April 2018.
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  22. ^ "Катастрофа Ту-154М а/к 'Байкал' в районе Иркутска (борт RA-85656), 03 января 1994 года. // AirDisaster.ru - авиационные происшествия, инциденты и авиакатастрофы в СССР и России - факты, история, статистика". www.airdisaster.ru. Retrieved 18 April 2018.
  23. ^ "Chron.com - News, search and shopping from the Houston Chronicle". 11 May 2009. Archived from the original on 11 May 2009. Retrieved 18 April 2018.
  24. ^ "Qantas grounds A380s after scare". BBC News. 4 November 2010. Retrieved 18 April 2018.
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  26. ^ "DCA16FA217". Ntsb.gov. 27 August 2016. Retrieved 18 April 2018.
  27. ^ Shapiro, Emily (28 October 2016). "20 Injured After American Airlines Plane Catches Fire at Chicago's O'Hare Airport". ABC News. Retrieved 29 October 2016.
  28. ^ Editorial, Reuters (30 September 2017). "Air France flight with engine damage makes emergency landing in Canada". Reuters. Retrieved 18 April 2018.
이 글에는 [1] 여기에서 찾을 수 있는 미국 국가교통안전위원회(National Transport Safety Board)의 간행물 텍스트가 수록되어 있다. [1] 미국 연방정부의 저작물로서 해당 소스는 공공영역에 있으며 USC Title 17; 제1장; 제105장(Wipedia:공용 도메인).