JT8D турбинасы: конструкциясы және қолданылуы

Кіріспе

1963 жылғы турбовентиляторлық қозғалтқыштар отбасысы

түрі= Турбовентилятор
өндіруші = Pratt & Whitney
ұлттық шығу тегі = АҚШ
алғашқы сынақ = 1960
негізгі қолданылуы = Boeing 727 Boeing 737 100/ 200 McDonnell Douglas DC 9 McDonnell Douglas MD 80 Dassault Mercure
саны = 14,750 Pratt & Whitney сондай-ақ FT8 ретінде электр станциясы және кемелерді қозғалту үшін статикалық нұсқаларын сатады. Құрылымы

JT8D – екі шпильді конструкциясы бар алдыңғы турбовентиляторлық қозғалтқыш. Екі коаксиалды орналасқан тәуелсіз айналатын жиынтық бар: төмен қысымды компрессор (LPC) үшін алғашқы алты сатыдан тұратын (яғни айналатын және статорлық қанаттардың алты жұбы, оның ішінде турбовентилятор үшін алғашқы екі саты), екінші (ағын бойынша) турбинамен (үш сатыдан тұрады) қозғалатын; және жоғары қысымды компрессор (HPC) бөлімі үшін екінші айналатын жиынтық, онда жеті саты бар. Жоғары қысымды компрессор бірінші (ағын бойынша) турбинамен қозғалады, ол бір сатылы. Алдыңғы жақтағы айналып өту желдеткішінің екі сатысы бар. Айналып өту желдеткішінің шығару арнасы қозғалтқыштың бүкіл ұзындығы бойымен өтеді, сондықтан желдеткіш ауасы мен шығарынды газдар бір соплодан шыға алады. Бұл конструкция шуды азайтуға мүмкіндік береді, себебі жылдам қозғалатын турбинаның ыстық газдары, қоршаған ортамен әрекеттесуге дейін, әлдеқайда салқын және баяу қозғалатын ауамен (айналып өту желдеткішінен) қоршалған болады. Осылайша, JT8D шу деңгейі бұрынғы турбовентиляторсыз қозғалтқыштардан айтарлықтай төмендеді, бірақ төмен айналып өту қатынасы кейіннен жасалған турбовентиляторлармен салыстырғанда, әлі де жоғары шу деңгейін тудырды. Желдеткіш кіреберісінде мұздануға қарсы ауа түйреуіштері мен кіреберіс қысымын және температурасын сезетін зондтар орналасқан. Температураны және қысымды тексеру үшін қозғалтқыш бойында ұқсас құрылғылар бар. 13-ші (яғни соңғы) компрессор сатысында ауа шығарылып, мұздануға қарсы қолданылады. Мөлшері Қысым қатынасын бақылау сигналы (PRBC) арқылы бақыланады. Компрессордың артқы жағындағы диффузор корпусында 13-ші саты орналасқан. Оның көлденең қимасының ауданының ұлғаюы қысылған ауаның қозғалтқыштың тоғыз жану камерасының біріне кірмес бұрын баяулауына мүмкіндік береді. 13-ші сатыдағы ауаны мұздануға қарсы, отынды мұздандыруға және ұшақ корпусын (кабинаны қысыммен қамтамасыз ету) пайдалануға алу үшін тағы да екі түйреуіш бар. Қысылған ауаның бәрі отынның тұтану нүктесінде жану камераларына кірмейді; кейбіреулері камераны толығымен айналып өтіп, бірінші турбина сатысын салқындатады, ал кейбіреулері жану камерасының периметріне біртіндеп енгізіледі, яғни жанған отын камераның орта сызығына жақын ұсталады. Жану камералары сақина тәрізді орналасқан, барлығы тоғыз. Әрбір камерада үш ауа кіргізу тесігі бар: ең кішісі салқындату үшін, орташасы жану үшін және ең үлкені ауа жамылғысын қалыптастыру үшін. Жаңарту бағдарламалары

The JT8D is an axial flow front turbofan engine incorporating a two spool design. There are two coaxially mounted independent rotating assemblies: one rotating assembly for the low pressure compressor (LPC) which consists of the first six stages (i. e. six pairs of rotating and stator blades, including the first two stages which are for the bypass turbofan), driven by the second (downstream) turbine (which consists of three stages); and a second rotating assembly for the high pressure compressor (HPC) section, which has seven stages. The high pressure compressor is driven by the first (upstream) turbine, which has a single stage. The front mounted bypass fan has two stages. The annular discharge duct for the bypass fan runs along the full length of the engine, so that both the fan air and exhaust gases can exit through the same nozzle. This arrangement allows some noise attenuation, in that the still hot fast moving turbine exhaust is shrouded in much cooler and slower moving air (from the bypass fan) before interacting with ambient air. Thus, the JT8D noise levels were significantly reduced from previous non turbofan engines, although the low bypass ratio meant that, compared to subsequently developed turbofans, high noise levels were still produced. Within the fan inlet case, there are anti icing air bosses and probes to sense the inlet pressure and temperature. Similar units exist throughout the engine to check temperatures and pressures. At the 13th (i. e. the final) compressor stage, air is bled out and used for anti icing. The amount is controlled by the Pressure Ratio Bleed Control sense signal (PRBC). The diffuser case at the aft end of the compressor houses the 13th stage. Its increasing cross sectional area allows the compressed air to slow down before entering one of the engine's nine burner cans. Again, there are two bosses to extract 13th stage air for anti icing, de icing of fuel, and airframe (cabin pressurization) use. Not all the compressed air enters the burner cans at the fuel ignition point; some bypasses the can completely and cools the first turbine stage, and some is gradually introduced into the burner can's perimeter in such a way that the burning fuel is held near the can's centerline. There are nine combustion chambers positioned in a can annular arrangement. Each chamber has three air inlet hole sizes: the smallest is for cooling, the medium is for burning and the largest for forming an air blanket. Update programs

1970-ші жылдардағы экологиялық алаңдаушылықтарға жауап ретінде компания қозғалтқыштың жаңа нұсқасын, JT8D 200 сериясын әзірлеуді бастады. Бұрынғы модельдерге қарағанда тыныш, таза, тиімді, бірақ қуатты болу үшін жасалған 200 сериялы электр станциясы айтарлықтай жоғары айналып өту қатынасымен (1,74-тен 1-ге дейін) қайта құрылды, ол 18,500-ден 21,700 фунт күшін (82-97 кН) итермелеу диапазонын қамтиды және McDonnell Douglas MD 80 сериясын қуаттайды. Бұл өсімге айналып өту желдеткішінің диаметрін ұлғайту және желдеткіштің қысым қатынасын азайту арқылы қол жеткізілді (2,21-ден 1,92 дейін). Сондай-ақ, қозғалтқыштың жалпы қысым аралығы 15,4-тен 21,0-ге дейін арттырылды. 1980 жылы пайдалануға берілгеннен бері 200 сериялы қозғалтқыштардың 2900-ден астамы шығарылды. JT8D 217 және 219 қозғалтқыштары 2001 жылы сынақтан өткізілді және Super 27 қозғалтқыштарын қайта құру бағдарламасының шеңберінде әскери және коммерциялық ұшақтарда ескі TF33 қозғалтқыштарының орнына жарамды деп танылды. Жаңартылған қозғалтқыштар үнсіз жиынтықты қажет етпей, төменгі шулылық стандарттарын (3-ші кезең) ұсынады, қысқа өрістегі өнімділікті арттырады және жоғары және жылдам көтерілу жылдамдықтарын ұсынады, сондай-ақ ұзақ қашықтықта отынды шамамен 10%-ға азайтады. Pratt & Whitney компаниясы Seven Q Seven (SQS) және Omega Air компаниясымен бірлесіп, JT8D 219 ұшағын Boeing 707 ұшақтарына арналған қозғалтқышты қайта қосу үшін жасады. Northrop Grumman 219-ды АҚШ Әскери-әуе күштері флотының біріне 19 бірлескен бақылау нысанасына шабуыл жасау радиолокациялық жүйесі (E 8 Joint STARS) ұшағын қайта қозғалтқышты пайдалануға пайдаланды, бұл JSTARS-ке станцияда көбірек уақыт беруге мүмкіндік береді, себебі қозғалтқыштың отын тиімділігі 17%-ға артты. Алайда, бұл жоспарлар бір конверсиядан кейін тоқтатылды, платформаны зейнеткерлікке шығару туралы шешім қабылданды. НАТО бастапқыда E 3 Sentry AWACS ұшақтарының флотын қайта қозғалтқышпен жабдауды жоспарлаған, алайда бұл да E 3 платформасын зейнеткерлікке шығару және E 7 Wedgetail ұшағына басымдық беру туралы шешім қабылданғаннан кейін тоқтатылды. 219 қозғалтқыш, геометриялық және тепе-теңдік ұқсастығына байланысты, ауыстыратын қозғалтқышқа қарағанда екі есе арзан деп жарнамаланады, сондай-ақ екі таңдаудың да қанатты модификациясының бастапқы құнына байланысты. Жаңартылған 200 сериялы модельдер 1(A/B)/7(A/B)/9(A)/11 5 15(A) 17(A/R/AR) 209 217(A/C) 219 Сертификация 1963 жылдың 1 ақпаны 1971 жылдың 7 сәуірі 1974 жылдың 1 ақпаны 1979 жылдың 22 маусымы 1980 жылдың 31 қазаны 1985 жылдың 22 ақпаны Компрессор 13 сатылы осьтік 14 сатылы осьтік Жану камералары, турбина 9 банкалық сақиналық, 4 сатылы Максималды итеру күші Ұзындығы Ені Құрғақ салмағы LP айналымы 8,600 8,500 8,800 8,800 8,900 7,850 7,770 8,080 8,120 HP айналымы 12,250 12,100 12,250 12,250 12,280 12,150 12,285 12,350 12,350

In response to environmental concerns that began in the 1970s, the company began developing a new version of the engine, the JT8D 200 series. Designed to be quieter, cleaner, more efficient, yet more powerful than earlier models, the 200 Series power plant was re engineered with a significantly higher bypass ratio (1.74 to 1) covering the 18,500 to 21,700 pound force (82 to 97 kN) thrust range and powering the McDonnell Douglas MD 80 series. This increase was achieved by increasing bypass fan diameter from to and reducing fan pressure ratio (from 2.21 to 1.92). Overall engine pressure ratio was also increased from 15.4 to 21.0. Since entering service in 1980, more than 2,900 of the 200 series engines have been produced. The JT8D 217 and 219 engine(s) were tested in 2001 and were deemed suitable replacements for the old TF33 engines on military and commercial aircraft as part of the Super 27 re engining program. The updated engines offer reduced (Stage 3) noise compliance standards without the need for hush kits, enhanced short field performance, and steeper and faster climb rates with roughly a 10% reduction in fuel burn for extended range. Pratt & Whitney, in a joint venture with Seven Q Seven (SQS) and Omega Air, developed the JT8D 219 as a re engine powerplant for Boeing 707 based aircraft. Northrop Grumman used the 219 to re engine one of the United States Air Force's fleet of 19 Joint Surveillance Target Attack Radar System (E 8 Joint STARS) aircraft, which would allow the JSTARS more time on station due to the engine's 17% greater fuel efficiency. However these plans were cancelled after the single conversion when the decision was taken to retire the platform. NATO originally planned to re engine their fleet of E 3 Sentry AWACS aircraft, however again this was cancelled after the decision was taken to retire the E 3 platform in preference for the E 7 Wedgetail. The 219 is publicized as being half the cost of the competing 707 re engine powerplant, the CFM International CFM56, for reasons of geometrical and balance similarity to the engine it is replacing and the associated relative up front wing modification costs of the two choices. Updated 200 series Model 1(A/B)/7(A/B)/9(A)/11 5 15(A) 17(A/R/AR) 209 217(A/C) 219 Certification Feb 1, 1963 Apr 7, 1971 Feb 1, 1974 Jun 22, 1979 Oct 31, 1980 Feb 22, 1985 Compressor axial 13 stage axial 14 stage Combustors, turbine 9 can annular, 4 stage Maximum Thrust Length Width Dry Weight LP rpm 8,600 8,500 8,800 8,800 8,900 7,850 7,770 8,080 8,120 HP rpm 12,250 12,100 12,250 12,250 12,280 12,150 12,285 12,350 12,350

Өндіріс

14 000-нан астам JT8D қозғалтқышы өндірілді, олардың жалпы жұмыс істеген уақыты жарты миллиард сағаттан асып, 350-ден астам оператор пайдаланды, бұл оны ең көп таралған төмен айналымды турбовентиляторлық қозғалтқышқа айналдырды. 1985 жылы жаппай өндіріс тоқтатылды, бірақ 2011 жылы әскери авиация үшін ауыстыруға арналған қозғалтқыштар дайындалды. JT8D қозғалтқышымен жабдықталған әуе компаниялары 2020 жылға дейін пайдаланылды, одан кейін Delta Air Lines COVID-19 пандемиясының салдарынан MD-88 паркін мерзімінен бұрын тоқтатты.

Апаттар

1969 жылғы 18 қаңтарда United Airlines 266 рейсі ұшып шыққаннан кейін он минут өткен соң, пилоттар кабинасы 1-ші қозғалтқыштан өрт туралы ескерту алды және сол қозғалтқыштың қуатын өшірді. Бір минуттан кейін UA266 рейсі толыққанды электр қуатын жоғалтып, ұшу аспаптары істен шықты. Ұшып шыққаннан кейін 13 минут өткен соң, ұшақ Тынық мұхитына құлап, жағалаудан 12 шақырым қашықтықта қалды. Апатта 32 жолаушы мен 6 экипаж мүшесі, барлығы 38 адам қаза тапты. 1977 жылғы 4 сәуірде Southern Airways 242 рейсінің DC-9 ұшағының екі қозғалтқышы да істен шықты. Себебі, ұшқыштар борттағы радарды дұрыс оқымағаннан кейін қатты дауылға тап болды. Ұшу барысында қатты жаңбыр мен қар жауды. ҰҚКБ (NTSB) «қуаттың жоғалтылуына үлкен мөлшерде су мен қардың қозғалтқышқа түсуі себеп болды, ал газ тұтқасының қозғалысы қозғалтқыш компрессорларында күшті тоқтау мен зақымдануға әкелді» деген қорытындыға келді. Апат салдарынан ұшақтағы 63 адам мен жердегі тоғыз адам қаза тапты. 1985 жылғы 22 тамызда British Airtours 28M рейсі Манчестер әуежайынан ұшып кеткен кезде бір қозғалтқышы істен шығып, өрт кабинаға тарады. Нәтижесінде Boeing 737 236 Advanced ұшағында 55 адам қаза тапты. 1985 жылғы 6 қыркүйекте Midwest Express Flight 105 рейсі Милуоки Митчелл халықаралық әуежайынан (бұрын Билли Митчелл алаңы деп аталған) ұшып шыққаннан кейін 9-шы және 10-шы сатыдағы компрессор аралықтарының жарылуы орын алды. Ұшақ қозғалтқышының істен шығуына байланысты жылдамдығы күрт төмендеді және жылдамдықты жоғалту жағдайына түсті. Ұшақ оңға 90 градусқа бұрылып, ұшу-қону жолағының оңтүстігіне құлады. Апатта барлығы 31 адам (жолаушылар мен экипаж) қаза тапты. 1991 жылғы 3 мамырда Ryan Airlines рейсінде 9-шы сатыдағы компрессор дискісінің жарылуы Брэдли халықаралық әуежайындағы ұшу-қону жолағында жанар май құбырларын және фюзеляжды зақымдады, содан кейін өрт шығып, ұшақ толығымен жойылды. Қаза болғандар туралы хабарлама жоқ. 1991 жылғы 27 желтоқсанда Scandinavian Airlines 751 рейсінің MD-81 ұшағы ұшу кезінде қанаттың мұзын жұтып алды, бұл қозғалтқышты зақымдап, екі қозғалтқыштың да қуатын толығымен жоғалтты. Ұшақ орманды алқапта апатқа ұшырады, бірақ қаза болғандар жоқ. 1996 жылғы 6 шілдеде Delta Air Lines 1288 рейсінің MD-88 ұшағы Пенсакола, Флорида, АҚШ қаласында ұшу алдында қозғалтқышы жарылып, екі адам қаза тапты. 2003 жылғы 6 наурызда Air Algérie компаниясының 737-200 ұшағы сол жақ қозғалтқыштың желдеткіш жапырақтарының сынуына байланысты күшін кенеттен жоғалтып апатқа ұшырады. Капитан бірінші офицердің бақылауын алғанда, жағдайды бағалаған жоқ және дайындықтан өткен жоқ. Апатта барлығы алты экипаж мүшесі мен 97 жолаушының 96-сы қаза тапты. 2008 жылғы 15 сәуірде Hewa Bora Airways компаниясының DC-9-51 ұшағы Гома қаласынан ұшып кеткен кезде қозғалтқышы өртеніп, 40 адам қаза тапты. 2019 жылғы 10 шілдеде Delta Air Lines компаниясының McDonnell Douglas MD-88 ұшағы қозғалтқышы істен шыққаннан кейін қауіпсіз жерге қонды. 2021 жылғы 2 шілдеде Transair Flight 810 рейсінің Boeing 737-200 жүк ұшағы Гонолулудан Мауи аралына бағытталғанда бір қозғалтқышы істен шықты. Экипаж Гонолулудың Дэниел К. Инуи халықаралық әуежайына қайтуға тырысты, бірақ ұшақтың екінші қозғалтқышы қызып кетті, нәтижесінде экипаж ұшақты Оаху аралының оңтүстік жағалауына суға қондыруға мәжбүр болды. Екі ұшқыш та АҚШ жағалау күзетінің күшімен құтқарылды. 2021 жылғы 19 қазанда жеке меншік MD-87 ұшағы ұшу кезінде сол жақ қозғалтқыштан түтін шыққандығы тіркелді. Кейін ұшақ ұшу-қону жолағының шетінен шығып, шөп өсірілген жерге құлап, өртеніп кетті. Өрт салдарынан MD-87 ұшағы толығымен жойылды. J. Alan Kent Development LLC компаниясына тиесілі жеке меншік ұшақ N987AK McDonnell Douglas MD-87 спорт жанкүйерлерін Бостонға ALCS Чемпионатының бейсбол ойындарына алып баратын чартерлік рейс орындады. Апатта тек бір адам жеңіл жарақат алды, қаза болғандар жоқ. Апатқа қатысты тергеу әлі де жүргізілуде.

18 January 1969United Airlines Flight 266 – ten minutes after takeoff, the cockpit received a warning from Engine 1 of an engine fire and cut off power to that engine. A minute later, Flight UA266 suffered a total loss of electrical power, which disabled the aircraft's flight instruments. At 13 minutes after take off, the plane crashed into the Pacific Ocean, just 12 miles off the coast, killing all 38 people aboard the aircraft, which consisted of 32 passengers and six crew members. 4 April 1977Southern Airways Flight 242 – both engines on the DC 9 failed when the pilots flew into a severe thunderstorm after misreading their onboard radar. The flight encountered severe rain and hail. The NTSB concluded that the "loss of thrust was caused by the ingestion of massive amounts of water and hail which in combination with thrust lever movement induced severe stalling in and major damage to the engine compressors". Some 63 people on board and nine on the ground died as a result of the accident. 22 August 1985British Airtours Flight 28M – an engine failed during take off from Manchester Airport and a fire spread into the cabin, resulting in 55 fatalities aboard the Boeing 737 236 Advanced. 6 September 1985Midwest Express Flight 105 – the NTSB concluded that an unconfined failure of the 9th 10th stage compressor spacer occurred immediately after takeoff from Milwaukee Mitchell International Airport (then called Billy Mitchell Field). The plane was observed to have slowed significantly as a result of the engine loss and experienced an accelerated stall condition. The plane rolled to the right 90 degrees and crashed just south of the runway, resulting in 31 fatalities (all passengers and crew) aboard the McDonnell Douglas DC 9 aircraft. 3 May 1991Ryan Airlines – unconfined failure of 9th stage compressor disc penetrated fuel lines and fuselage on the tarmac at Bradley International Airport causing fire and complete loss of aircraft. No fatalities reported. 27 December 1991Scandinavian Airlines Flight 751 – the engines on an MD 81 ingested wing ice during takeoff causing engine damage that led to a total loss of thrust on both engines. The aircraft crashed in a forest clearing with no fatalities. 6 July 1996An engine explosion happened on an MD 88, Delta Air Lines Flight 1288, just prior to take off at Pensacola, Florida, USA, with two fatalities. 6 March 2003A 737 200 operated by Air Algérie crashed due to sudden loss of thrust as a result of the left engine's fan blades fracturing and the captain taking controls off of the first officer without assessing or mentally preparing for the situation. All six crew and 96 of the 97 passengers were killed. 15 April 2008A DC 9 51 operated by Hewa Bora Airways crashed and burned at Goma following an engine fire, with 40 fatalities. 10 July 2019A McDonnell Douglas MD 88 operated by Delta landed safely after an engine failure. 2 July 2021 Transair Flight 810 – one engine on the Boeing 737 200 cargo aircraft failed en route from Honolulu to the neighboring Hawaiian island of Maui. The crew attempted to turn back to Honolulu's Daniel K. Inouye International Airport, but the plane's second engine overheated, forcing the two pilots on board to ditch the airplane about off the southern coast of Oahu. Both pilots were rescued by the United States Coast Guard. 19 October 2021A privately owned MD 87 was recorded on its takeoff roll just after throttling up a "puff of smoke" was observed from the left engine nacelle. Subsequently the aircraft rolled off the end of the runway into a grass field and caught fire. The MD 87 was almost completely destroyed by the resulting fire. The privately owned jet, N987AK McDonnell Douglas MD 87, owned by J. Alan Kent Development LLC, was operating a charter flight carrying sports fans to Boston for the ALCS Championship Baseball Games. Only 1 minor injury and no fatalities occurred in this incident. It is still under active investigation.