ИННОВАЦИИ: Пепел и авиация
Огромные тучи пепла, образующиеся во время извержений вулканов, поднимаются даже на высоту полета современных самолетов. Как выяснилось, этот пепел может представлять собой серьезную угрозу для воздушного транспорта.
В мире существует около 700 активных вулканов, из которых ежегодно извергаются в среднем 55 - 60. В результате 8 - 10 из этих извержений в атмосфере образуют тучи пепла. До недавних пор эта проблема была изучена плохо. Ученые знали, что вулканическое стекло, из которого в основном и состоит пепел, плавится при 1100 - 1200 градусах. А температура разогретых поверхностей турбин в самолетах, как правило, ниже. Поэтому вулканы не считали особой угрозой для авиации.
Основательно исследовать этот вопрос все-таки пришлось после происшествия, случившегося 12 лет назад. Во время извержения вулкана Ридаут, расположенного на Аляске, пассажирский Boeing 747 попал в облако пепла, в результате чего у него остановились все четыре двигателя. К счастью, экипаж сумел вновь запустить двигатели, и самолет благополучно приземлился в аэропорту Анкориджа. Расследование установило, что двигатели заглохли через минуту после того, как самолет вошел в тучу пепла, где преобладали частицы размером 10 - 100 мкм. И хотя температура разогретых поверхностей турбин составляла лишь 930 градусов, пепел расплавился, облепил лопатки и застопорил турбину. Тщательный анализ показал, что такие происшествия случались несколько десятков раз.
Ученые из Института вулканической геологии и геохимии ДВО РАН (Петропавловск-Камчатский) и Института геологии и геохронологии РАН (Санкт-Петербург), изучавшие пепел вулканов, решили оценить степень их опасности для авиации. Оказалось, что наиболее опасны те вулканы, которые выбрасывают пепел с максимальным содержанием мелких, 10 - 30 мкм, частиц. К их числу относятся пять вулканов, расположенных в районе Камчатки и Северных Курил. Дело в том, что чем мельче частицы, тем ниже температура, при которой они начинают плавиться и слипаться. Как показали результаты исследования, плавление может начинаться уже при 670 - 800 градусах, а эта температура очень близка к температуре рабочей поверхности лопаток турбин в двигателях самолетов - для Ту-154 и Ил-86 это 650 - 700 градусов и более 1000 градусов для Boeing.
Кроме того, тонкий пепел поднимается выше и перемещается на большие расстояния от центра извержения. Здесь кроется такая опасность: чем дальше облако пепла от вулкана, тем с большей вероятностью пилот не распознает его и примет за обычное, дождевое. Риск катастрофы можно уменьшить, если перевести двигатели в другой режим работы и сильно понизить их температуру - при достаточно быстром охлаждении рабочей поверхности турбин налипшая на лопатки корка из расплавленных частиц может отвалиться. Именно так произошло в случае с Boeing 747 - спустя некоторое время экипажу удалось вновь запустить остановившиеся двигатели самолета.