¿Los motores a reacción están diseñados de manera que una explosión resulte en el menor daño posible?

La mayor parte de la energía (cinética) está en el ventilador y las palas y el disco de la turbina. El motor está encerrado en una cámara de contención cuyo propósito es proteger el resto del avión de la metralla en caso de falla de un disco de ventilador o una aspa de ventilador. Aquí hay un video de una prueba donde se simula una falla en las aspas del ventilador:

Desafortunadamente, el disco y las palas de la turbina tienen demasiada energía para ser contenibles de manera realista. (En otras palabras: el blindaje requerido sería demasiado grueso y pesado).

Las fallas del motor en las que escombros o metralla pueden salir de la cámara de contención se denominan fallas del motor no contenidas y son muy raras, pero aun así suceden.

Dado que es imposible contener el fallo de un álabe o un disco de turbina, los riesgos se mitigan de diferentes maneras, por ejemplo, mediante la realización de inspecciones periódicas muy detalladas y tolerancias extremadamente estrictas.

El lugar principal en el que los fabricantes de motores se centrarán en minimizar el daño es el ventilador grande en la parte delantera de un motor turboventilador. La Circular de Asesoramiento de la FAA 33-5 analiza las regulaciones que cubren esto. El fabricante debe demostrar que se puede contener con éxito la hoja en el peor de los casos que gira a las RPM más altas. Solo 15 segundos después del evento, el operador puede ajustar los controles del motor. El motor y la estructura relacionada también deben poder soportar el desequilibrio resultante durante el resto del vuelo, especialmente para la certificación ETOPS. Si bien el motor de molino de viento producirá resistencia, la aeronave seguirá siendo controlable.

Sin embargo, una falla en el motor es un evento extremadamente dinámico, que disipa grandes cantidades de energía. Depende del fabricante de la aeronave asegurarse de que los motores no representen una amenaza para la seguridad del vuelo en caso de una falla no contenida del motor. La Circular de Asesoramiento 20-128A de la FAA analiza algunos de los métodos para minimizar los peligros de una falla no contenida del motor en el avión. A continuación se muestra una figura de este documento que muestra las ubicaciones típicas de los sistemas en el fuselaje.

Cada sistema crítico tendrá redundancia y se enrutará de tal manera que los desechos de una falla del motor no puedan dañar suficientes sistemas para evitar la seguridad del vuelo. A continuación, se muestra un motor montado en la cola, trazando rutas de escombros versus ubicaciones de sistemas.

La FAA también publicó un informe sobre el análisis de desechos no contenidos de motores grandes . Este informe está repleto de estadísticas y fotos de los daños causados ​​por fallos de motor descontrolados. El análisis considera el tamaño de los escombros involucrados, la velocidad a la que impacta en otra estructura y los ángulos relativos entre los escombros y la superficie de impacto.

Uno de los sistemas más críticos para proteger en un avión bimotor es el motor restante. Es posible que se requiera protección para evitar que los desechos de un motor crucen y dañen partes críticas del otro motor. Los fabricantes también han buscado patentes sobre formas de inclinar los motores para mantenerlos alejados de los caminos de escombros de los demás.

Las nuevas tecnologías, como los ventiladores de rotor abierto, presentan desafíos adicionales para proteger la aeronave de una falla de pala, ya que no hay una caja de ventilador para contenerlos.

Es posible que un motor a reacción no contenga una explosión grave (por el motivo que sea), pero hay varias cosas obligatorias que se implementan para ayudar a proteger la estructura del avión.

• Los motores generalmente se montan de tal manera que se cortan limpiamente y se separan del fuselaje.
• Hay algunos CA como este y este que analizan cómo tratar y cumplir con varias normas de seguridad relacionadas con fallas de palas no confinadas y fallas de rotores no confinados, así como esta sobre carga de pilones.
• Los jets generalmente se fabrican con un estándar muy alto para evitar que ocurran problemas en primer lugar, lo que en cierto modo es una consideración de seguridad.

Los capós se pueden diseñar para contener las fallas de los ventiladores, pero si el núcleo se rompe, sale una metralla de bastante alta velocidad que nada menos que una placa de armadura de un cuarto de pulgada se detendrá.

La principal característica de diseño que normalmente ve para mitigar el riesgo de explosión es la colocación de tendidos de cable y tendidos hidráulicos, donde hay tendidos redundantes, espaciados en el fuselaje para reducir el riesgo de que la metralla saque todos los tendidos de cable de una explosión (como sucedió con ese DC-10 hace tantos años, porque se vieron obligados a correr justo al lado del motor de cola para llegar a la aleta). También puede ver placas de blindaje colocadas estratégicamente ubicadas entre un tramo de cable y el disco de la turbina, donde un solo tramo es fundamental para la seguridad.

Más allá de eso, el control del riesgo se trata principalmente del mantenimiento y la inspección de los componentes, al igual que con cosas como la estructura primaria. Cuando la turbina explota, generalmente se debe a algún defecto de fabricación microscópico en el disco que pasó desapercibido y cae en la categoría de cosas aleatorias. Como me gusta decir, es un mundo peligroso para todos menos para las rocas.