Pytanie:
Dlaczego wszystkie silniki są identyczne w typowych samolotach komercyjnych?
WoJ
2018-07-09 17:30:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pochodzę ze świata IT, w którym istnieje nadmiarowość, obejmująca kilka przypadków, między innymi:

  • statystyczna awaria urządzenia (więc używamy ich więcej, oczekując, że zdarzenie jest niezależny)
  • nieuczciwe użycie urządzenia (włamanie się do niego przez lukę w zabezpieczeniach)
  • konkretny kontekst, w którym wyzwalany jest błąd

W Aby uwzględnić dwa ostatnie, redundancja jest czasami (lub zwykle - zależy od krytyczności systemu) wykonywana z różnymi urządzeniami (od różnych dostawców). Tak jest na przykład zazwyczaj w przypadku zapór ogniowych.

Zastanawiałem się, dlaczego tak nie jest w przypadku silników lotniczych?

Byłoby to „ łatwe "z samolotami z czterema silnikami (a więc po dwa każdego rodzaju), jakoś mniej" łatwe "z dwoma silnikami (gdzie różnice między ich reżimami wymagałyby wyrównania - pilot twierdzi, że chce 80% mocy, co w specyficznych warunkach, w jakich się znajdują, czyli 78% dla lewego silnika i 83% dla prawego).

Posiadanie dwóch nadmiarowych silników, które są równie podatne na wpływ, powiedzmy, popiołu, prawdopodobnie nie jest interesujące , w porównaniu z dwoma różnymi, z których każdy miałby swoje mocne i słabe strony (ale różne między nimi)


Uwaga 1: „łatwe” powyżej jest używane tylko jako symbol zastępczy. Zdaję sobie sprawę, że oprogramowanie i sprzęt samolotu są skomplikowane, chciałem głównie podkreślić różnicę między 2 a 4 silnikami. W porównaniu z tym posiadanie dwóch zapór jest prostym zadaniem.

Uwaga 2: może się zdarzyć, że awaria silnika nie jest wielkim problemem, statystycznie mówiąc w porównaniu z innymi problemami (lub sens absolutny), a zatem dodatkowe utrzymanie, kompensacje strukturalne z powodu różnic itp. nie są tego warte. Dziękuję za wskazanie tego, jeśli tak jest

Możliwy duplikat [Dlaczego zamiast tego 747s używa zawodnych, ale tanich silników odrzutowych?] (Https://aviation.stackexchange.com/questions/50847/why-dont-747s-use-unreliable-but-cheap-jet -silniki-zamiast)
to sytuacja KISS.
Możliwy duplikat [Czy wszystkie silniki w samolocie wielosilnikowym są takie same?] (Https://aviation.stackexchange.com/questions/14261/are-all-the-engines-on-a-multi-engine-plane -to samo)
Może zadziałać w samolotach czterosilnikowych, gdzie „wewnętrzne” to silniki X, a „zewnętrzne” to silniki Y. Nie widzę umieszczania różnych silników po obu stronach - nie można zakładać różnych opon po obu stronach samochodu , nie mówiąc już o silnikach w samolocie. Teraz większość samolotów ma 2 silniki ...
AilimiaugyCMT.pescado Tak, możesz
@Fattie Powiedziałbym, że za ten jeden cały KISSATIT ...
W systemach awioniki często stosuje się odmienność. Na przykład układ scalony do konkretnego zastosowania będzie często wytwarzany przez dwóch oddzielnych dostawców w oparciu o ten sam projekt.
Cóż, to byłby dobry początek tworzenia labiryntowego systemu. Jak wspomniano wcześniej, zrobiłbyś tylko nadmiernie skomplikowany i złożony. Dodatkowo podniósłbyś znacznie koszty utrzymania.
Uwaga 2: * może się zdarzyć, że awaria silnika to nic wielkiego * - to prawda w przypadku czterech silników, ale w przypadku dwóch silników tak nie jest: głównym celem jest pozostawienie innych silników, gdy jeden się zepsuł. To znaczy pozostawić jakiekolwiek silniki.
@StianYttervik Musiałem przyjrzeć się zasadzie ** KISSATIT ** - „Keep It Simple Stupid, And Think It Through!” - wymówiono „kiss a tit”. To fajne, ale ma pewną asymetrię płci. KISSAASS byłby bardziej symetryczny. KISSADICK ma również pewną asymetrię płci. Wyobrażam sobie, że wymawiam to na konferencji jako „pocałuj… pierś”.
Nawet w przypadku samolotu dwusilnikowego, jedna awaria silnika po starcie to nic wielkiego. Nie wiem, czy dane dotyczące niezawodności obejmują awarie, które nie są katastrofalne, ale piloci są dobrze wyszkoleni w zakresie procedur wyłączania silników, robią wyłączenia „zapobiegawcze”, a po uporządkowanym wyłączeniu przy braku katastrofalnych uszkodzeń samolot radzi sobie doskonale.
Najprawdopodobniej nie używałbyś różnych marek dysków twardych w konfiguracji RAID.
...Co? Nigdy nie słyszałem, żeby ktokolwiek używał różnych rodzajów sprzętu w celu ograniczenia ryzyka awarii w IT. Nadmiarowość jest prawie zawsze dokładnie taka, jak opisujesz ją dla silników odrzutowych: po prostu ma ich wiele.
@jpmc26 Co zabawne, lotnictwo jest doskonałym przykładem takiej sytuacji w IT: komputery sterujące lotem w niektórych samolotach są celowo wykonywane przez różnych producentów przy użyciu różnych części o tej samej specyfikacji, aby zminimalizować prawdopodobieństwo wystąpienia tego samego problemu ze wszystkimi nadmiarowymi systemy. Wykorzystują potrójną redundancję i system „głosowania”. Jeśli jeden system nie zgadza się z pozostałymi dwoma, jest ignorowany, zakładając, że jest wadliwy.
@jpmc26 jako przykład, przy użyciu dwóch różnych zapór jest normą, im bardziej się wyróżniają, tym lepiej. W przypadku przełączników jest to trudniejsze, ale miałem taką konfigurację w środowisku 5000 użytkowników. Więc teraz masz :)
Nigdy nie widziałem, żeby ktokolwiek martwił się o * sprzętową * różnorodność w IT. Zawsze chodzi o oprogramowanie, ponieważ tam o rzędy wielkości zdarza się więcej błędów. Powodem, dla którego używasz różnych zapór sieciowych, jest to, że zakładasz, że w jego oprogramowaniu jest błąd, a nie dlatego, że zakładasz, że ich chipy sprzętowe (które mają szansę zostać wyprodukowane przez różne fabryki, nawet jeśli są to ten sam produkt), zawiodą. Turbiny są nadal w dużej mierze czysto mechaniczne, a oprogramowanie, które je napędza, ma rzeczywiście wiele nadmiarowości.
@jpmc26 Zdecydowanie widziałem, jak ludzie robią to dla dysków twardych. Mieszanie dysków twardych z różnych partii produkcyjnych (od tego samego producenta) wydawało się bardziej powszechne, ale czasami dotyczyło to zupełnie innych producentów.
Dziesięć odpowiedzi:
vidarlo
2018-07-09 18:58:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Silniki średnio nie zawodzą. A jeśli tak, jest bardzo małe prawdopodobieństwo, że dwa silniki ulegną awarii w tym samym czasie.

Nowoczesne silniki odrzutowe są niezwykle niezawodne, a ich awaryjność jest rzędu 0,01 / 1000 godzin. A jeśli zdarzy się awaria, masz nadmiarowość, ponieważ masz dwa (lub więcej) silników. Samolot może utrzymać się w powietrzu i wylądować z jednym silnikiem.

Dodałoby to dużo złożoności i kosztów utrzymania, bez realnych korzyści.

Jeśli awaria ma charakter zewnętrzny, na przykład woda w paliwie, brak paliwa lub połknięcie popiołu, dwa różne silniki raczej nie pomogą, ponieważ wszystkie silniki odrzutowe działają w bardzo podobny sposób. Problem zewnętrzny wpłynąłby po prostu na oba, być może w nieco innym tempie, ale ostatecznie i tak je wyłącza.

A więc zwiększa koszty i zwiększa złożoność, nie zapewniając żadnej rzeczywistej poprawy. Jet liniowce po prostu nie ulegają awarii, ponieważ wszystkie silniki zatrzymują się z powodu problemów wewnętrznych.

Jedynym przypadkiem, w którym mogłoby to pomóc, jest usterka projektowa silnika, np. objawiające się awarią turbiny po x godzinach. Jednak silniki są szeroko testowane przed wprowadzeniem do produkcji seryjnej, co zdarza się bardzo rzadko w samolotach produkcyjnych. Ponadto prawdopodobieństwo wystąpienia tego samego problemu na dwóch silnikach w tak sportowym okresie jak lot, ale wcale nie podczas testów, jest raczej niskie.

Zawodzą - tylko rzadko. Weźmy na przykład niedawną awarię silnika Southwest (kwiecień 2018 r.), Drugą w ciągu dwóch lat (2016 r., A potem 2018 r.), Która skłania do działania „… FAA podejmuje teraz działania. Agencja ogłosiła, że ​​wyda polecenie w ciągu dwóch następnych tygodnie wymagające kontroli ultradźwiękowej niektórych silników CFM56-7B w celu sprawdzenia zmęczenia metalu łopatek wentylatora ”. http://time.com/5244808/southwest-airline-engine-failure-metal-fatigue/
@CrossRoads tak, widzę, że byłem trochę niejasny. Zaktualizowałem go trochę, aby było bardziej przejrzyste, dzięki za opinię :)
Rozumiem, że prawdopodobieństwo niepowodzenia jest bardzo niskie. To dotyczy pierwszego punktu mojego pytania. To nie pomaga, gdy oba silniki zawodzą z tego samego powodu (kiedy o tym myślałem, przyszedł mi do głowy popiół) - czemu można zapobiec, mając różne. Ale rozumiem wszystkie inne ograniczenia.
Popioły prawdopodobnie uderzą w dwa odmienne silniki odrzutowe w dość podobny sposób, poprzez ścieranie i topienie się w szklistą substancję pod wpływem temperatury. Jest to właściwość działania silników, a nie konkretnego silnika.
@WoJ potrzebujesz 2 systemów napędowych działających na zupełnie innych zasadach, aby zapobiec awariom spowodowanym jednoczesnym spożyciem popiołu wulkanicznego. A jeśli zostanie znaleziony system, który jest tak niezawodny i wydajny jak nowoczesne silniki odrzutowe, a jednocześnie nie jest narażony na działanie pyłu wulkanicznego, prawdopodobnie zastąpiłby on wszystkie silniki odrzutowe stosunkowo szybko w nowo zaprojektowanych samolotach.
Podobnie jak w przypadku popiołu, [stado gęsi] (https://en.wikipedia.org/wiki/US_Airways_Flight_1549) nie odczytuje nazwy producenta i numeru modelu na silniku, gdy są wessane, a nawet gdyby tak było wpływają na wszystkie turbofany wystarczająco blisko w ten sam sposób
@WoJ Z poważaniem, jako ktoś, kto pracuje na samolotach z różnymi typami silników w tej samej flocie… OMG!?!?! gdyby w samolotach były zainstalowane wszystkie rzeczy, które świeccy ludzie sugerowali, wszystkie byłyby wykonane z tego samego materiału co czarne skrzynki. Zbiorcze dane o lotach dla linii lotniczej przesyłałyby gigantyczne informacje do twoich serwerów za pośrednictwem wielu sieci szerokopasmowych, wszystkie zasilane przez najnowsze procesory Intela z najnowszą wersją Linuksa, obliczając docelowy N1 w lewym silniku i docelowy EPR po prawej, aby zapobiec sytuacji, która praktycznie nigdy się nie zdarzy.
@Frank: Naprawdę nie rozumiem twojego komentarza. To znaczy, że moje pytanie nie było odpowiednie dla tej strony? czy w ogóle nie pasuje?
@WoJ Nie, po prostu mam na myśli to, że ta strona otrzymuje wiele sugestii od ludzi spoza lotnictwa, jak ulepszyć samoloty, bez zrozumienia, że ​​to, co sugerują, nie jest proste, praktyczne ani nawet wykonalne. Z punktu widzenia konserwacji to, co sugerujesz, prawdopodobnie spowodowałoby więcej problemów niż rozwiązałoby.
@Frank: Rozumiem, dlatego w moim pytaniu umieściłem tak wiele zastrzeżeń. W mojej okolicy pojawia się też wiele pytań - niektóre lepsze, inne gorsze, ale rzadko sugestie. Nie sugerowałem niczego ani nie pytałem „dlaczego nie myśleliście o tym oczywistym rozwiązaniu”.
@WoJ W porządku. Pomyliłem go z inną tego rodzaju nitką. Wkrótce opublikuję odpowiedź z punktu widzenia konserwacji.
Kontrprzykładem jest [British Airways Flight 38] (https://en.wikipedia.org/wiki/British_Airways_Flight_38), który rozbił się z powodu awarii dwóch silników [ściśle mówiąc, awarii zasilania dwupaliwowego] spowodowanej błędem projektowym w 2008 roku.
CrossRoads
2018-07-09 18:03:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Koszty utrzymania to poważna sprawa. Koszty konserwacji wielu typów silników dla floty tego samego samolotu byłyby duże - szkolenia, części itp. Śledzenie pogody na całym świecie Raportowanie & pozwala pilotom unikać popiołu, burz przez większość czasu i innych trudnych do lotu warunków pogodowych i może sprawić, że klienci będą wściekli.

Nie sądzę, aby posiadanie silnika, który byłby mocny z jednej strony, a słaby w innej w porównaniu z innym silnikiem, okazałby się najbardziej ekonomicznym scenariuszem, a linie lotnicze stawiają na oszczędność paliwa. Wszystko, co podnosi koszty, nie będzie latać, jak to było, chyba że rządowe agencje nadzorujące uczynią to obowiązkowym wymogiem.

Nie wiedząc, zgaduję, że przypisanie winy jest również czynnikiem: jeśli masz 2 silniki od 2 różnych dostawców i w jakiś sposób współdziałają (pomyśl o oscylacjach lub podobnych), kto jest wtedy winny? Każdy dostawca będzie próbował zrzucić winę na drugiego dostawcę: „Nasz silnik jest w porządku. To z powodu drugiego silnika”.
Może to nawet powodować problemy, jeśli te same ekipy konserwacyjne są certyfikowane dla obu klas silników (w imię wydajności), ponieważ przestrzeganie podobnych, ale nie identycznych procedur może powodować błędy (takie rzeczy, jak niewłaściwe momenty obrotowe, które nie są od razu oczywiste)
MichaelK
2018-07-10 11:41:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W IT więcej sprzętu oznacza nadmiarowość , ale w lotnictwie odpowiedzialność

Krótka odpowiedź

  • W IT posiadanie nadmiarowości i różnorodności to niski koszt i brak odpowiedzialności, ale znaczny wzrost niezawodności usług.

  • W lotnictwie redundancja i różnorodność to wysoki koszt i odpowiedzialność, ponieważ nie zwiększa niezawodności usługi.

Długa odpowiedź

Duża różnica polega na tym, że w przypadku awarii sprzętu w IT, po prostu tracisz trochę pojemności. Usługa działa, klienci nawet tego nie zauważają, a Twoje przychody pozostają nienaruszone. W IT awaria jest w porządku i może się zdarzyć.

W lotnictwie awaria oznacza utratę całej usługi. Wszystkie operacje koncentrują się na filozofii, że porażka nie wchodzi w grę , w tym sensie: możemy sobie z tym poradzić ... ale to dużo kosztuje i naprawdę nie chcemy tego robić.

Przeanalizujmy wszystkie konsekwencje niepowodzenia ...

Uraz, utrata życia

  • IT : a serwer blade ulega awarii. Więc co? Nikt nie jest ranny, nikt nie umiera.
  • Lotnictwo : silnik rozpada się na kawałki. To. jest. Nie. Dobrze. Utrata / zranienie współpracowników i / lub klientów w pracy nie może mieć miejsca.

Zakłócenia w świadczeniu usług, utrata dochodów

  • IT : serwer blade przestaje działać. Więc co? Wydajność usługi jest nieco obniżona. Ale klienci nie są odrzucani. Nie tracisz przez to przychodów.

  • Lotnictwo : silnik się rozpada. Teraz szybko tracisz pieniądze, ponieważ od tego momentu samolot jest kosztem, a nie źródłem przychodów.

Kluczowa różnica polega na tym, że w IT jesteś tylko utrata procentu usługi. W lotnictwie natychmiastowa awaria silnika oznacza utratę całej usługi . Oznacza to, że więcej silników jest odpowiedzialnością, ponieważ oznacza więcej możliwych punktów awarii.

Najpierw dany lot jest natychmiast odwoływany / przerywany, ponieważ nie lecisz dalej, jakby nic się nie stało. Stawiasz drona na ziemi i robisz to teraz . Oznacza to umieszczenie wszystkich pasażerów, przyjęcie ich w hotelu lub zmianę harmonogramu na inne loty ... taryfy, za które musisz zapłacić.

Po drugie: samolot nie ma teraz prowizji za nieplanowane remont. To wielka sprawa, ponieważ samoloty zarabiają cały swój dochód podczas lotu; nic nie zarabiają, stojąc w warsztacie. Samolot pasażerski spędza około 2/3 swojej żywotności w powietrzu. To znaczy: 16 z 24 godzin każdego dnia, przez 20-30 lat, samolot pasażerski ma być w powietrzu i zarabiać pieniądze.

Po trzecie, możesz się założyć, że ktoś podniósł telefon - mimo że kazałeś mu go wyłączyć - i sfilmował całą sprawę. Następnie dzwonią do swojego tabloidu i wysyłają e-mailem, korzystając z linku do klipu na YouTube, na którym to się dzieje. Logo Twojej linii lotniczej jest teraz we wszystkich wieczornych wiadomościach, awaria jest publikowana w kraju i na całym świecie. Oznacza to utratę zaufania klientów, co oznacza większą utratę przychodów.

Wymiana zepsutego sprzętu

  • IT : koszt zepsutego sprzętu i roboczogodziny potrzebne do jego wymiany rzadko przekraczają 10 000 USD. Przyznajemy, że zdarza się to dużo częściej niż awaria silnika samolotu, ale generalnie jest to bardzo mały koszt.
  • Lotnictwo : Koszt silnika waha się w granicach 5 000 000 USD i więcej. Nowy Rolls Royce Trent 1000 kosztuje 15 000 000 USD. Dodaj do tego setki roboczogodzin, aby wyjąć silnik zastępczy z magazynu, przetransportuj go na miejsce zranionego ptaka, usuń zepsuty silnik, sprawdź samolot pod kątem uszkodzeń i poświadcz, że jest wystarczający do lotu, włóż nowy silnik, załóż samolot z powrotem do służby.

Konserwacja

Inni już przez to przeszli, więc wspomnę tylko krótko: w lotnictwie koszty utrzymania są liczone na jednostkę . Dwa razy więcej silników = dwa razy wyższe koszty utrzymania. Tak nie jest w IT.

Ponadto - i to jest sedno twojego pytania - pytasz, dlaczego w lotnictwie stawia się na podobieństwo zamiast różnorodności . Dzieje się tak, ponieważ w lotnictwie wiedza i doświadczenie systemu są towarami. Podwoj liczbę typów systemów (takich jak różne silniki), a podwoisz liczbę pracowników, których musisz zatrudnić, a także podwoisz ilość zdobytego doświadczenia.

Również infrastruktura pomocnicza potrzebna do radzenia sobie z jednym typem systemu różni się od drugiego. Ponownie: mnożymy koszty utrzymania każdego typu systemu, który dodajesz do swojej organizacji.

Podsumowanie

Jedynym powodem, dla którego samoloty nie zdecydowały się na używanie tylko jednego silnika na samolot, jest względy bezpieczeństwa ... ponieważ jedyną rzeczą bardziej niedopuszczalną niż wyłączenie jednego silnika w trakcie lotu jest wyłączenie wszystkich silników.

W IT posiadanie nadmiarowości jest niskie i nie odpowiedzialności, ale zapewnia wysoki wzrost niezawodności usług. W lotnictwie zwolnienie jest dużym kosztem i zobowiązaniem, ponieważ nie zwiększa dostępności usługi. To samo dotyczy różnorodności: nie ma z niej żadnych korzyści.

Podsumowując: porażka nie wchodzi w grę. Możemy sobie z tym poradzić, ale - w przeciwieństwie do IT - każda taka awaria jest kosztownym i bardzo uciążliwym wydarzeniem. Po prostu nie chcemy mieć z tym do czynienia. Ponieważ większa ilość sprzętu i różnorodność sprzętu zwiększa zarówno ryzyko awarii, jak i koszty jego utrzymania i wsparcia, nie ma nic do zyskania na różnorodności i nadmiarowościach.

Bardzo ładna odpowiedź.
„W lotnictwie awaria oznacza utratę całej usługi”. Na szczęście to nieprawda. Wyobraź sobie utratę całej hydrauliki z powodu awarii jednego systemu. Albo cały ciąg z powodu awarii jednego silnika. Albo cała komunikacja z powodu awarii radia. Albo sterowanie samolotem z powodu awarii jednego komputera pokładowego. W lotnictwie _bardzo szeroko_ stosowana jest redundancja, a prawo wymaga, aby wiele głównych systemów w samolotach pasażerskich było zbędnych. Zdarzają się awarie. Po prostu to robią. Chociaż staramy się je zminimalizować, intensywnie korzystamy z nadmiarowości, aby złagodzić ich skutki.
Jeśli chodzi o awarie silników, zdarzają się one dość często. W przypadku dużych linii lotniczych jest to stosunkowo rutynowe wydarzenie (choć na szczęście nie tak rutynowe, jak 40-60 lat temu). Ta możliwość niepowodzenia jest dokładnie tym, dlaczego samoloty są projektowane tak, aby mogły kontynuować start i wznoszenie z awarią silnika i dlatego samoloty latające na duże odległości od potencjalnych lotnisk dywersyjnych musiały w przeszłości mieć 3 lub więcej silników. Na szczęście w dzisiejszych czasach niezawodność poprawiła się do tego stopnia, że ​​wystarczy 2, jeśli zostaną podjęte surowe środki ostrożności.
Nie słyszysz o większości awarii silników samolotów pasażerskich, chyba że śledzisz źródła wiadomości lotniczych, właśnie dlatego, że są one stosunkowo częste. Zdecydowana większość z nich przebiega bez zdarzeń, co skutkuje zmianą kierunku i opóźnieniem, ale nie powoduje żadnych innych uszkodzeń samolotu lub ludzi w środku, dzięki redundantom zaprojektowanym w nowoczesnych samolotach. Najczęściej słyszy się tylko o tych, w których zawiodły również nadmiarowości - tj. Niepowodzenia bez ograniczeń lub awarie wielu silników.
@reirab * „Na szczęście to nieprawda.” * Tak, to prawda. Ten ** lot ** został odwołany. Ci klienci nie dostają tego, za co zapłacili. Usługa, o którą prosili, ma poważną przerwę. Jeśli chodzi o możliwość ** przetrwania ** zakłócenia, na koniec piszę specjalny komentarz na ten temat: to ma pierwszeństwo przed wszystkim innym, co nie jest sprzeczne. Konieczność wzięcia tego pod uwagę jest jednak ** niedogodnością **. Nic, co tu skomentowałeś, nie jest sprzeczne z tym, co napisałem: że awaria silnika jest ** poważną awarią ** i - chociaż można ją przeżyć (w większości przypadków) - cholernie niewygodną.
„Ci klienci nie dostają tego, za co zapłacili” W większości przypadków tak. Tylko nie w tym konkretnym samolocie. Ponieważ główne linie lotnicze mają jeszcze jeden poziom nadmiarowości: więcej samolotów. Nawet jeśli mówimy tylko o tym konkretnym samolocie, jest mnóstwo awarii, które nie skutkują utratą obsługi tego samolotu. W końcu nie chcesz, aby Twój warty wiele milionów dolarów płatowiec leżał dłużej niż to konieczne. Główne systemy, takie jak silniki, z pewnością uziemią samolot, ale wiele innych systemów może nie działać dokładnie z powodu nadmiarowości w lotnictwie.
@reirab * "Główne systemy, takie jak silniki" * ... o to właśnie chodziło w pierwotnym pytaniu. Przeczytaj ponownie nagłówek. Więc spierasz się o rzeczy, które są ** poza zakresem **.
@MichaelK Aby być może bardziej zrozumiałym, to szerokie wyobrażenie Twojej odpowiedzi o redundancji jako bezużytecznej w lotnictwie wywołało moje zastrzeżenia. Konkretny typ redundancji sugerowany przez PO nie byłby przydatny, ale ogólnie nadmiarowość z pewnością jest, zarówno w odniesieniu do silników, jak i wielu innych systemów. Powodem, dla którego OP sugerował określony typ redundancji nie byłby użyteczny, jest to, że nie rozwiązuje on typowego trybu awarii, a nie dlatego, że nadmiarowość jako całość nie jest korzystna.
@reirab Moja odpowiedź zawsze odnosi się do ** silników **.
Pozwól nam [kontynuować tę dyskusję na czacie] (https://chat.stackexchange.com/rooms/80022/discussion-between-michaelk-and-reirab).
Sanchises
2018-07-10 15:18:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jedną z rzeczy, na które jeszcze nie poradzono, jest tryb awarii systemów komputerowych w porównaniu z systemami mechanicznymi.

W systemach komputerowych nadmiarowość może nie wystarczyć, jeśli tryby awarii nie są niezależne od wzajemnie; to znaczy jeśli występuje błąd projektowy . Jeśli oba systemy zawierają dokładnie ten sam błąd i wykonują dokładnie te same obliczenia, na obu komputerach wystąpi ten sam błąd. Rozwiązaniem jest posiadanie dwóch niezależnie zaprogramowanych komputerów pracujących na różnym sprzęcie. Odbywa się to w lotnictwie dla najbardziej krytycznych komputerów pokładowych.

Prawdopodobieństwo, że systemy mechaniczne są dokładnie takie same w dwóch komponentach, jest znacznie mniejsze. Chociaż wada projektowa może prowadzić do ostatecznej awarii komponentu, jest mało prawdopodobne, aby zdarzyło się to w wielu komponentach jednocześnie. Większość ekstremalnych warunków jest rozpatrywana podczas wstępnych testów, więc większość „niezauważonych” problemów to stopniowe awarie, takie jak zmęczenie. Ponieważ zmęczenie polega na przypadkowych defektach materiału, jest bardzo mało prawdopodobne, że dwa systemy ulegną awarii w tym samym czasie.

Aby dać trochę wyobrażenie o tym, jak mało prawdopodobnym jest zapobieżenie awarii podwójnego silnika przez różne silniki , możesz sprawdzić na Wikipedii Listę lotów, które wymagały szybowania, co, jak sądzę, jest rozsądną kompilacją awarii dwóch silników. Zdecydowana większość jest spowodowana wyczerpaniem paliwa, wyłączeniem niewłaściwego silnika lub ekstremalnymi warunkami, które spowodowałyby wyłączenie dowolnego silnika. Chociaż nie ma go na tej liście, myślę, że jedynym wypadkiem, o którym mogę pomyśleć, który przyniósłby korzyści z dwóch różnych silników, jest British Airways Flight 38, który rozbił się przed pasem startowym z powodu podobnie zatkanego ciepła paliwa / oleju wymienniki.

+1 To jest powód. Nie jest to kwestia IT kontra lotnictwo, ale raczej projekt oprogramowania kontra konstrukcja mechaniczna. Prawdopodobne tryby awarii są różne, dlatego rozwiązania są różne. Projektowanie oprogramowania tak naprawdę nie ma świetnego odpowiednika zmęczenia mechanicznego. Oprogramowanie nie psuje się z wiekiem. Albo działa z podanym zestawem parametrów, albo nie.
@reirab - nie zgadzam się z tobą w jednym punkcie: oprogramowanie rzeczywiście gnije - zapytaj dowolnego programistę. Może się zdarzyć, że istniejące błędy są powoli wykrywane w czasie, ale gnije! ;)
Dave
2018-07-09 22:56:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

@CrossRoads ładnie porusza kwestie związane z konserwacją

Poza tym utrzymanie silników na niezmienionym poziomie znacznie upraszcza obsługę i zapobiega potencjalnym błędom użytkownika. Należy pamiętać, że wiele popularnych płatowców ma starzejące się konstrukcje (> 20 lat) i generalnie pochodzi z czasów, gdy mentalność komputerowa nie była taka, jaka jest obecnie. FADEC znacznie uprościł sterowanie silnikiem w samolocie i potencjalnie umożliwiłby Twoją sytuację. Ale w czasach wcześniejszych istnieje wiele parametrów, które różniłyby się między silnikami, pilot byłby zatem odpowiedzialny za znajomość podwójnej liczby krytycznych liczb tylko po to, aby latać samolotem. Na przykład

  • Spalanie paliwa: Nawet podobne silniki w tym samym płatowcu będą miały różne spalanie paliwa. Jest to ważne dla planowania podróży, wydajności i obliczania rezerw. Ogólnie w samolocie wielosilnikowym można przyjąć pewne założenia, że ​​wszystkie silniki są takie same.

  • Parametry ciągu: w czasach tłoków było to ciśnienie w kolektorze w dyszach N1, N1 i EGT. Jeśli masz jeden typ silnika, powinieneś zobaczyć prawie takie same liczby na panelu dla danego ustawienia mocy. Jeśli wprowadzisz sytuację, w której silniki są różne, musisz znać wszystkie kombinacje dla każdego niezależnego silnika. Szybkie skanowanie paneli również spowodowałoby wiele zamieszania.

  • Parametry pracy silnika: Nie wszystkie silniki mają takie same parametry pracy, więc teraz tworzysz sytuację, w której musisz znać parametry obu silników i zasadniczo wynikowy zestaw parametrów operacyjnych, które pozwoli ci coś zrobić. Powiedzmy, że silnik nr 1 ma 5-minutowy maksymalny limit ciągu, a drugi silnik ma 4-minutowe 30-sekundowe ograniczenie maksymalnego ciągu. Teraz można wykonywać maksymalne wzniesienia ciągu tylko przez 4 minuty i 30 sekund ze względu na niższą wartość. Możesz również mieć różne procedury awaryjne, które jeszcze bardziej pogarszają sytuacje dużego stresu.

  • Połączenia: napotykasz również (na pewnym poziomie) prosty problem z połączeniem. Różne silniki mogą wymagać różnych fizycznych mocowań, a także różnych mocowań elektrycznych / sterujących, co oznacza, że ​​będziesz potrzebować trochę mylącej kombinacji komponentów.


Porażka to poważna sprawa, ale po prostu traktuje się ją inaczej niż opisujesz. W lotnictwie chodzi o to, aby złagodzić awarię silnika, mając po prostu drugi silnik. Tak naprawdę nie ma dodatkowej korzyści (w praktyce) z mieszania typów silników w samolocie. Ignorując sytuacje, w których silniki uległy awarii z przyczyn zewnętrznych (wyczerpanie się paliwa, chmura pyłu wulkanicznego itp.) W bardziej niedawnych awariach silnika, widzieliśmy tylko jedną awarię silnika, mimo że oba są tego samego typu.


FWIW kilka bliźniaczych tłoków rozwiązuje problem przeciwbieżnych obrotów, mając silniki, które faktycznie się obracają (na korbie ) w przeciwnych kierunkach. Chociaż prawie zawsze mają tę samą konstrukcję silnika, z krzywkami i korbami wykonanymi w celu obracania się w przeciwnym kierunku, są, ściśle mówiąc, różnymi silnikami.

Jednak często dopuszcza się mieszanie silnika, co powoduje zauważalne zmiany w spalaniu paliwa, odchyleniu przepustnicy i parametrach ciągu. Na przykład możesz wymieszać CFM56 SAC / DAC na A320. DC-9 / MD-80 umożliwił mieszanie ocen JT8D i wariantów A / C.
Czy „N1, N1 i EGT” powinno być „N1, N2 i EGT” w podpunkcie dotyczącym parametrów ciągu?
MadMarky
2018-07-09 18:28:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W świecie IT nadmiarowy sprzęt jest zwykle w stanie gotowości, aby można go było wykorzystać do przełączania awaryjnego. To porównanie nie sprawdza się [sic], jeśli chodzi o samoloty.

  • Silniki w samolocie są cały czas w użyciu, więc nie ma tam redundancji. Samolot nie może wystartować z jednym silnikiem.
  • Tak jak powiedziałeś, chcesz podobnej wydajności między lewym i prawym silnikiem, co wymagałoby ciągłej kompensacji, gdyby silniki były innego typu od innego dostawcy.
  • W rzeczywistości istnieje podwójne ryzyko posiadania uziemionego samolotu z powodu nieprzewidzianych problemów z określonym typem silnika (pomyśl o dyrektywach zdatności do lotu).
  • Istnieje również problem z konserwacją, który zwrócił uwagę CrossRoads. Będziesz potrzebował części zamiennych i wyszkolonych techników do obu typów silników, co będzie znacznie bardziej skomplikowane i kosztowne.
I jeszcze jedna kwestia: kto mówi, że są identyczne :) Podczas gdy wiele części tak jest, wiele samolotów ma niewielkie różnice między silnikami, głównie związane z montażem oraz lokalizacją rur dolotowych i wydechowych oraz zaworów.
Samolot nie może wystartować z jednym silnikiem? : / ...
@Cloud dobrze technicznie niektórzy z nich [prawdopodobnie mogliby] (https://en.wikipedia.org/wiki/Air_France_Flight_66#Recovery_and_repair), ale powiedzmy, że jest to mało praktyczne ;-)
„Samolot nie może wystartować z jednym silnikiem”. Tak, może. W rzeczywistości jest to wymóg certyfikacji dla wszystkich nowoczesnych samolotów dwusilnikowych. Jeśli nie może tego zrobić, nie możesz latać nim w rozkładowej usłudze pasażerskiej. W przeciwnym razie rutynowe uderzenia ptaków byłyby śmiertelne (nie tylko dla ptaka). Masz jednak rację, że samoloty nie mają silników awaryjnych. Działają z (znacznie) zmniejszonymi osiągami podczas lotu z uszkodzonym silnikiem, ale nadal są wystarczające, aby ukończyć rozbieg i latać.
Frank
2018-07-12 01:57:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Odpowiedź jest z punktu widzenia konserwacji:

Konserwacja samolotu wydaje się tak łatwa, dopóki samolot nie zostanie załadowany pasażerami i / lub ładunkiem, jest podłączony holownik, pada deszcz lub śnieg i wszyscy patrzy na CIEBIE, aby zrobić coś szybko, aby samolot wyleciał na czas. Dlaczego jest to istotne?

Wyobraź sobie, że masz dwa różne silniki zainstalowane w samolocie. Załoga melduje przez radio, że problem dotyczy właściwego silnika, ale skrzynia biegów była trochę zniekształcona. Twój kierownik / brygadzista wysyła Cię i informuje, że coś jest nie tak z właściwym silnikiem. Wsiadasz do samolotu, a załoga mówi: „Tak, mój lewy widżet silnika nie działa”. Mówisz: „Ach. OK. Powiedziano mi, że to właściwy silnik ”. Załoga mówi: „Nie, powiedziałem w radiu, że lewy silnik jest zły, prawy NIE ma problemu”. OK… Nie ma czasu do stracenia na drobny błąd w komunikacji, schodzisz na dół, aby spojrzeć na lewy silnik. Otwierasz go i na podstawie wstępnych rozwiązań rozwiązywania problemów stwierdzasz, że „Przełącznik widżetu” jest zły. Nie ma takiej części, ale tak to nazwiemy.

Spiesząc się, zadzwoń do swojego kierownika / brygadzisty i powiedz: „Hej szefie… Wyślij mi przełącznik widgetu. Aha, tak przy okazji ”i właśnie wtedy ktoś z rampy wtrąca się do Twojej rozmowy myśląc, że jest najważniejszą osobą na świecie i pyta:„ Czy samolot odleci? ” Odpowiadasz, a wtedy pilot staje nad Twoim ramieniem, chcąc wiedzieć, co myślisz. Wyjaśniasz to wszystko, a następnie zajmujesz się usuwaniem starej części, podczas gdy Twój kierownik (który nadal uważa, że ​​to dla właściwego silnika, dostanie dla Ciebie zamówienie).

Pojawia się nowa część, tak jak usunięto starą. Pod każdym względem obie części wyglądają identycznie, ale jedna jest w stanie wewnętrznie wytrzymać znacznie wyższe ciśnienie niż druga. Wyciągasz go z pudełka i wrzucasz nowy. Wszystko wygląda dobrze i świetnie pasuje.

Wbiegasz na górę, żeby szybko uruchomić silnik i upewnić się, że wszystko działa. I tak to wszystko, co mówi instrukcja. Odpalasz silnik, ale ponieważ są zainstalowane dwa różne typy silników, są różne limity EGT, limity ciśnienia oleju i ograniczenia przepływu paliwa. Istnieją również różne ograniczenia dotyczące „widgetów”. W pośpiechu nie zauważysz, że ograniczenia twoich widżetów są inne niż w przeciwnym silniku. W końcu to tylko kilka jednostek wykrywania widgetów różniących się od siebie.

Uznajesz, że to jest dobre i wypisujesz się z dziennika. Wychodzisz z samolotu, wracasz do sklepu i zaczynasz pracę nad papierkową robotą. Podczas przetwarzania części zauważasz, że numery części nie są zgodne. Właśnie wtedy słyszysz ryk swojego odrzutowca podczas startu. Masz uczucie zapadania się w żołądku. Po 5-10 minutach przez radio przychodzi kolejna rozmowa. Samolot, który właśnie „naprawiłeś”, obraca się z jednym wyłączonym silnikiem.

Dochodzenie kończy się na Tobie jako wyłącznym właścicielu winy, ponieważ nie sprawdziłeś, że wkładasz właściwą część. Może to prawda, ale kiedy wszystkie dziury w szwajcarskim serze się pokrywają, tak właśnie się dzieje. Zła pogoda, zniekształcone transmisje radiowe, przerwy, wszyscy wierzą w sterylne środowisko w kokpicie, ale nikt nie wydaje się wierzyć w sterylne środowisko konserwacji, zamieszanie w wymienne części itp. Wszystko to gra przeciwko tobie.

Chromatix
2018-07-11 12:45:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Terminem technicznym określającym ten problem jest awaria w trybie wspólnym i jest to centralny punkt zainteresowania współczesnego projektowania samolotów. Tam, gdzie bezpieczeństwo jest zapewnione przez użycie redundancji, awarie trybu wspólnego stanowią zagrożenie dla skuteczności tej redundancji, więc są eliminowane lub ograniczane na każdym kroku.

W przypadku silników awarie trybu wspólnego praktycznie zawsze pochodzą z spoza samego silnika.

Wszystkie silniki podłączone do tego samego samolotu będą generalnie latać przez te same zagrożenia środowiskowe (popiół, zwierzęta) w tym samym czasie i są odpowiedzialne w wyniku tych samych trybów awarii. Korzystanie z różnych typów silników zwiększyłoby bezpieczeństwo tylko wtedy, gdyby jeden z tych typów okazał się mniej podatny na te tryby awarii niż inny - ale w takim przypadku dlaczego nie uczynić ich wszystkich tego typu w pierwszej kolejności?

Wszystkie silniki są zasilane przez ten sam zestaw zbiorników paliwa, więc jeśli wszystkie pracują na sucho (co zwykle jest spowodowane błędem pilota, a nie awarią mechaniczną), wszystkie zapalą się prawie w tym samym czasie - chyba że silniki są tak różne, że wymagają różnych rodzajów paliwa. Mając to na uwadze, w praktyce obie strony samolotu działają w normalnych warunkach niezależnie od systemów paliwowych, więc przeciek, który przez chwilę pozostaje niezauważony, ma tylko szansę opróżnić połowę zbiorników paliwa i wyłączyć połowę silników. Jest to typ łagodzenia zwykle stosowany w przypadku awarii w trybie wspólnym.

Samoloty istniały jednak z odmiennymi silnikami.

Najbardziej oczywisty i znany przykład byłyby późnymi wersjami Convair B-36 Peacemaker, który miał sześć śmigieł „pchających” i cztery turboodrzutowe, mając nadzieję na uzyskanie korzyści z obu typów, a nie niezawodności:

Począwszy od B-36D, Convair dodał parę silników odrzutowych General Electric J47-19 zawieszonych na końcu każdego skrzydła; zostały one również zmodernizowane we wszystkich istniejących B-36B. [...] Kapsuły odrzutowe znacznie poprawiły osiągi startowe i prędkość lotu nad celem. Podczas normalnego lotu silniki odrzutowe były wyłączane, aby oszczędzać paliwo. Kiedy silniki odrzutowe zostały wyłączone, żaluzje zamknęły przód kapsuły, aby zmniejszyć opór i zapobiec wchłanianiu piasku i brudu.

Gdy w silnikach promieniowych B-36 doszło do pożarów silników, niektóre załogi zabawnie zmienił slogan samolotu z „sześć obrotów, cztery spalenia” na „dwa obroty, dwa spalenia, dwa dymienia, dwa zakrztuszenia się i jeszcze dwa niewyjaśnione”. Problem ten został zaostrzony przez konfigurację popychaczy śmigieł, która zwiększała oblodzenie gaźnika. [...] Trzy pożary silników tego rodzaju doprowadziły do ​​pierwszej utraty amerykańskiej broni jądrowej, kiedy B-36 rozbił się w lutym 1950 r.

W ramach eksperymentu VC-10 W samolocie w służbie wojskowej jedna para swoich oryginalnych silników turboodrzutowych została zastąpiona jednym, znacznie większym turbowentylatorem. Celem ćwiczenia była pomoc w programie prób w locie nowego silnika. Podobno VC-10 leciał dobrze w tej konfiguracji, ale później stwierdzono, że doznał poważnego zniekształcenia płatowca z powodu asymetrycznego obciążenia ciągu i został natychmiast wycofany ze służby.

De Havilland Hornet, zasadniczo ciężka pochodna lepiej znanego lekkiego bombowca Mosquito, była wyposażona w parę silników Rolls-Royce Merlin - ale z dwoma różnymi numerami Mark (130, 131). Prawie pod każdym względem silniki te były identyczne, z wyjątkiem przekładni głównej; jeden z nich zmienił kierunek napędu na śmigło, a drugi nie. Dzięki temu samolot był równie łatwy do odwrócenia w obie strony (o wiele ważniejszy w myśliwcu niż bombowcu), a także łatwiej było latać w sytuacji, gdy silnik nie działał.

Prawdopodobnie samoloty w konfiguracji przeciwsobnej, takie jak Cessna Skymaster, można opisać jako posiadające tę właściwość. Chociaż oba silniki są nominalnie podobne, ich mocowania są na tyle różne, że powodują różne tryby awarii w różnych niekorzystnych warunkach. Niemniej jednak wskaźniki awaryjności poszczególnych silników będą porównywalne z konwencjonalnymi jedno- i dwusilnikowymi samolotami, a każda awaria silnika będzie traktowana jako sytuacja awaryjna wymagająca szybkiego powrotu na twarde podłoże.

Przykładem zwycięzcy prawdopodobnie byłby [Rutan's Boomerang] (https://en.wikipedia.org/wiki/Rutan_Boomerang) :)
@Zeus Boomerang używa dwóch * bardzo podobnych * silników, więc w kontekście tego pytania jest to tylko rozszerzenie koncepcji push-pull.
slebetman
2018-07-11 10:11:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wszystkie samoloty komercyjne mają co najmniej dwa typy silników. Dzieje się tak nawet w przypadku samolotów jednosilnikowych.

Pierwszy typ silnika jest oczywiście taki, jakiego używa samolot. Drugim silnikiem jest grawitacja.

W ramach przechodzenia testów zdatności do lotu wszystkie samoloty komercyjne muszą być stabilne aerodynamicznie. Aby samolot był stabilny aerodynamicznie, musi mieć właściwość dodatniego marginesu statycznego. Margines statyczny jest jedną z aerodynamicznych miar stabilności samolotu.

W języku laików, statyczny margines jest często nazywany „może ślizgać się”. Samoloty, które nie mogą szybować, po prostu nie są wystarczająco stabilne, aby mógł nimi sterować człowiek. Zwróć uwagę, że samoloty, które nie mogą szybować, mogą być sterowane przez komputery. W rzeczywistości wiele nowoczesnych myśliwców odrzutowych jest celowo projektowanych tak, aby były niestabilne (nie mogły szybować), aby poprawić wydajność w walce na danym obszarze.

Z tego powodu nie ma nic do zyskania, używając różnych silników w samolocie. ponosząc jednocześnie znaczące niedogodności w zakresie inżynierii, konserwacji, oporu i zarządzania paliwem.

Uwaga: aby uzyskać informacje na temat tego, jak daleko mogą szybować komercyjne samoloty, wyszukaj w Google „Gimli glider”. Typowy samolot pasażerski jest prawie tak samo wydajny, jak specjalnie zaprojektowany szybowiec lub szybowiec.

Uwaga: użyłem słowa „samolot” zamiast „samolot”, ponieważ nie dotyczy to helikopterów lub (w bliskiej odległości przyszłość) wielowirnikowce. W przypadku helikopterów istnieje podobne rozumowanie wynikające z autorotacji. W przypadku silników wielowirnikowych większość projektów nie może przetrwać całkowitej utraty mocy, więc po prostu spadnie jak skała. Niektóre projekty są oparte na zbiorczym pochyleniu helikoptera, więc mogą również wykonywać autorotację

Na 200 stóp po starcie twój drugi typ silnika jest naprawdę zamontowany w niewłaściwy sposób. To właściwie nie odpowiada na pytanie.
Kafein
2018-07-11 19:44:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ta zasada bezpieczeństwa poprzez używanie różnych projektów do tego samego celu jest faktycznie stosowana w prawdziwych samolotach, ale nie w silnikach.

W przypadku niektórych najbardziej krytycznych systemów w samolocie (jak na przykład wszystko zaangażowany w wprawianie klap w ruch, gdy pilot tak zdecyduje), często występuje w pełni elektroniczny system uzupełniony o mechaniczną rezerwę awaryjną. Nadmiarowość to tylko jeden z wielu sposobów, w jaki producenci samolotów i systemów mogą udowodnić organom certyfikującym, że ich samolot jest bezpieczny. Normy stosowane obecnie w większości krajów na świecie w rzeczywistości dość dokładnie definiują, czego się oczekuje, gdy dwa systemy są nadmiarowe. Jednym z takich oczekiwań jest to, że oba systemy pochodzą z dwóch różnych firm i że inżynierowie nie spotkali się na lunchu (parafrazuję). Chodzi o to, że unika się typowych przyczyn awarii spowodowanych wadami projektowymi, zapewniając, że inżynieria tych dwóch systemów została wykonana niezależnie.

Bezpieczeństwo polega na kompromisach i doświadczeniu (a czasami tradycjach władz ...). Nie tak wiele firm produkuje silniki odrzutowe ... Domyślam się, że problemy z silnikiem prawie zawsze są spowodowane środowiskiem (a zatem wpływają na wszystkie silniki w ten sam sposób), a nie usterką w sposobie wykonania silnika. Silniki są testowane z niesamowitą surowością. Biorąc pod uwagę to wszystko oraz problemy logistyczne / pilotażowe, które przyniosłoby użycie różnych silników, nie ma sensu używać innych silników.

Wiele awarii silnika jest spowodowanych defektami występującymi podczas produkcji (takie jak niedoskonałości łopatek wentylatora) lub niewłaściwymi procedurami konserwacji (które są bardzo specyficzne dla typu silnika).


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 4.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...