Los motores no fallan, en promedio. Y si lo hacen, es muy baja la probabilidad de que dos motores fallen al mismo tiempo.

Los motores a reacción modernos son extremadamente fiables, con tasas de fallo del orden de 0,01/1000 horas . Y si tiene una falla, tiene redundancia, ya que tiene dos (o más) motores. Un avión puede permanecer en el aire y aterrizar con un solo motor.

Agregaría mucha complejidad y costos de mantenimiento, sin beneficios reales.

Si la falla es externa, como agua en el combustible, falta de combustible o ingestión de cenizas, es poco probable que dos motores diferentes ayuden, porque todos los motores a reacción funcionan de manera muy similar. El problema externo simplemente afectaría a ambos, tal vez a un ritmo ligeramente diferente, pero finalmente los cerraría de todos modos.

Por lo tanto, agrega costo y complejidad, sin proporcionar ninguna mejora real. Los transatlánticos simplemente no se estrellan porque todos los motores se detienen debido a problemas internos.

El único caso en el que ayudaría es si hay una falla de diseño en el motor, por ejemplo, que se manifieste en la rotura de la turbina después de x horas. Pero los motores se prueban exhaustivamente antes de ponerlos en producción en serie, y esto ocurre muy raramente en los aviones de producción. Además, la probabilidad de que ocurra el mismo problema en dos motores en un lapso de tiempo tan deportivo como un vuelo, pero no en absoluto durante la prueba, es una probabilidad bastante baja.

En TI más hardware es redundancia , pero en aviación una responsabilidad

Respuesta corta

• En TI, tener redundancia y diversidad es de bajo costo y sin responsabilidad, pero grandes ganancias en la confiabilidad del servicio.

• En la aviación, la redundancia y la diversidad son de alto costo y una responsabilidad, ya que no aumentan la confiabilidad del servicio.

la respuesta larga

La gran diferencia es que, en caso de una falla de hardware en TI, solo se pierde un poco de capacidad. El servicio se mantiene activo, los clientes ni siquiera lo notan, sus ingresos permanecen intactos. En TI, una falla está bien y se permite que suceda.

En aviación, fallar significa perder todo el servicio. Todas las operaciones se centran en la filosofía de que fallar no es una opción , en el sentido de que podemos enfrentarlo... pero cuesta mucho y realmente no queremos hacerlo.

Repasemos todas las consecuencias de un fracaso...

Lesiones, pérdida de la vida.

• TI : un servidor blade deja de funcionar. ¿Y qué? Nadie resulta herido, nadie muere.
• Aviación : Un motor se desmorona. eso _ es . no _ bueno _ No debe ocurrir perder/lesionar a colegas y/o clientes en el trabajo.

Interrupción del servicio, pérdida de ingresos

• TI : un servidor blade deja de funcionar. ¿Y qué? El rendimiento del servicio se degrada ligeramente. Pero los clientes no son rechazados. No pierde ingresos por ello.

• Aviación : un motor se desmorona. Ahora está perdiendo dinero rápidamente, porque a partir de ese momento ese avión es un costo, no una fuente de ingresos.

La diferencia clave aquí es que en TI solo está perdiendo un porcentaje del servicio. En aviación, en cuanto ocurre una falla en el motor, pierdes todo el servicio. Esto significa que más motores son una responsabilidad, porque significan más posibles puntos de falla.

Primero el vuelo en cuestión se cancela/interrumpe instantáneamente, porque no sigues volando como si nada. Está colocando el avión en el suelo y lo está haciendo ahora . Esto significa acomodar a todos los pasajeros, ya sea hospedarlos en un hotel o reprogramarlos en otros vuelos... tarifas por las que tiene que pagar la cuenta.

Segundo: la aeronave ahora está fuera de servicio por reparaciones no programadas. Este es un gran problema porque los aviones obtienen todos sus ingresos mientras vuelan; no ganan nada mientras están parados en un taller de reparaciones. Un avión pasa alrededor de 2/3 de su vida útil en el aire. Es decir: 16 de las 24 horas todos los días, durante 20-30 años, se supone que un avión de pasajeros está en el aire ganando dinero.

En tercer lugar, puede apostar su parte inferior a que alguien tenía el teléfono encendido, a pesar de que le dijo que lo apagara, y filmó todo lo que sucedió. Luego llaman a su tabloide y envían un correo electrónico con el enlace a su clip de YouTube de lo que sucede. El logotipo de su aerolínea está ahora en todas las noticias de la noche, su fracaso se publica en todo el país y en todo el mundo. Esto significa pérdida de confianza del cliente, lo que significa más pérdida de ingresos.

Reemplazo del hardware roto

• TI : el costo del hardware averiado y las horas de mano de obra necesarias para reemplazarlo rara vez superan los 10 000 USD. Ahora bien, esto sucede mucho más a menudo que una falla en el motor de un avión, pero en general, este es un costo muy pequeño.
• Aviación : el costo de un motor está en el rango de 5 000 000 USD y más. Un Rolls Royce Trent 1000 nuevo cuesta 15 000 000 USD. Agregue a eso cientos de horas de mano de obra para sacar el motor de reemplazo del almacenamiento, enviarlo a la ubicación del ave herida, quitar el motor averiado, inspeccionar la aeronave en busca de daños y certificar que está en condiciones de volar, colocar el nuevo motor, obtener la aeronave vuelve a estar en servicio.

Mantenimiento

Otros ya han pasado por esto, así que solo lo mencionaré brevemente: los costos de mantenimiento se cuentan por unidad en la aviación. El doble de motores = el doble de costes de mantenimiento. Tal no es el caso en TI.

Además, y este es el quid de su pregunta, usted pregunta por qué en la aviación se busca lo común en lugar de la diversidad . Esto se debe a que, en la aviación, el conocimiento y la experiencia de un sistema son mercancías. Duplica la cantidad de tipos de sistemas (como diferentes motores) y duplicas la cantidad de personas que necesitas contratar, junto con el doble de experiencia que necesitas acumular.

Además, la infraestructura de soporte necesaria para manejar un tipo de sistema es diferente del siguiente. Nuevamente: multiplica el costo de mantenimiento por cada tipo de sistema que agregue a su organización.

Conclusión

La única razón por la que los aviones comerciales no han llegado a usar un solo motor por avión es por razones de seguridad... ya que lo único más inaceptable que tener un motor apagado en pleno vuelo es que todos los motores se apaguen.

En TI, tener redundancia es de bajo costo y sin responsabilidad, pero ofrece grandes ganancias en la confiabilidad del servicio. En la aviación, la redundancia es un alto costo y una responsabilidad, ya que no aumenta la disponibilidad del servicio. Lo mismo ocurre con la diversidad: no se obtienen beneficios de ella.

Entonces, en conclusión: el fracaso no es una opción. Podemos manejarlo pero, a diferencia de TI, cualquier falla de este tipo es un evento costoso y muy disruptivo. Simplemente no queremos tener que lidiar con eso. Dado que más hardware y diversidad de hardware aumenta tanto el riesgo de falla como los costos de mantenimiento y soporte, no hay nada que ganar con la diversidad y las redundancias redundantes.

Los costos de mantenimiento son un gran problema. Los costos de mantenimiento en varios tipos de motores para una flota del mismo avión serían un gran problema: capacitación, repuestos, etc. El seguimiento y los informes meteorológicos en todo el mundo permiten a los pilotos evitar cenizas, tormentas eléctricas la mayor parte del tiempo y otras condiciones meteorológicas severas que dificultan el vuelo. y puede dejar a los clientes desconcertados.

No creo que tener un motor que sea fuerte en una cosa y débil en otra en comparación con el otro motor termine siendo el escenario más eficiente en combustible, y las aerolíneas se preocupan por la eficiencia de combustible. Cualquier cosa que aumente los costos no funcionará, por así decirlo, a menos que las agencias de supervisión del gobierno lo conviertan en un requisito obligatorio.

Una cosa que aún no se ha abordado es el modo de falla de los sistemas informáticos frente a los sistemas mecánicos.

En los sistemas informáticos, la redundancia puede no ser suficiente si los modos de falla no son independientes entre sí; es decir, si hay un defecto de diseño . Si ambos sistemas contienen exactamente el mismo error y realizan exactamente los mismos cálculos, ambas computadoras tendrán el mismo error. La solución es tener dos computadoras programadas independientemente trabajando en hardware diferente. Esto se hace en aviación para las computadoras de vuelo más críticas.

Es mucho menos probable que los sistemas mecánicos sean exactamente iguales en dos componentes. Si bien una falla de diseño puede provocar una falla eventual de un componente, es poco probable que esto suceda en varios componentes al mismo tiempo. La mayoría de las condiciones extremas se abordan durante la prueba inicial, por lo que la mayoría de los problemas 'desapercibidos' son fallas graduales como la fatiga. Dado que la fatiga se basa en defectos aleatorios en el material, es muy poco probable que dos sistemas fallen al mismo tiempo.

Para dar una idea de cuán poco probable podría prevenirse una falla de doble motor con diferentes motores, puede consultar la Lista de vuelos de aerolíneas que requerían planeo de Wikipedia , que supongo que es una compilación razonable de fallas de doble motor. La gran mayoría se debe al agotamiento del combustible, al apagado del motor equivocado o a condiciones extremas que habrían inutilizado cualquier motor. Si bien no está incluido en esta lista, creo que el único accidente en el que puedo pensar que se habría beneficiado de dos motores diferentes es el vuelo 38 de British Airways, que se estrelló cerca de la pista debido a intercambiadores de calor de combustible/aceite obstruidos de manera similar.

@CrossRoads aborda muy bien las implicaciones de mantenimiento

Más allá de eso, mantener los motores iguales simplifica enormemente la operación y evita posibles errores del usuario. Tenga en cuenta que muchos de los fuselajes comunes que existen tienen un diseño antiguo (más de 20 años) y generalmente provienen de una época en la que la mentalidad sobre las computadoras no era la que es hoy. FADEC ha hecho que el control de motores en aviones sea mucho más simple y potencialmente haría posible su situación. Pero en un tiempo anterior a eso, hay muchos parámetros que varían entre los motores, un piloto sería responsable de saber el doble de números críticos solo para volar el avión. Por ejemplo

• Consumo de combustible: incluso motores similares en la misma estructura del avión tendrán diferentes consumos de combustible. Esto es importante para la planificación de viajes, la eficiencia y los cálculos de reserva. En general, en un avión multimotor, puede hacer ciertas suposiciones acerca de que todos los motores son iguales.

• Parámetros de empuje: en los días del pistón, esta era la presión del colector en los chorros N1, N1 y EGT . Si tiene un tipo de motor, debería ver prácticamente los mismos números en el panel para una configuración de potencia determinada. Si presenta una situación en la que los motores son diferentes, necesitará conocer todas las combinaciones para cada motor independiente. El escaneo rápido del panel también generaría mucha confusión.

• Parámetros operativos del motor: no todos los motores tienen los mismos parámetros operativos, por lo que ahora crea una situación en la que debe conocer los parámetros de ambos motores y, esencialmente, el conjunto resultante de parámetros operativos que le permitirán hacer algo. Digamos que el motor 1 tiene un límite de empuje máximo de 5 minutos y el motor dos tiene un límite de empuje máximo de 4 minutos y 30 segundos, ahora solo puede hacer ascensos de empuje máximo durante 4 minutos y 30 segundos debido al número más bajo. También puede tener diferentes procedimientos de emergencia que empeorarían aún más las situaciones de alto estrés.

• Conexiones: también te encuentras (en algún nivel) con un problema de conexión simple. Diferentes motores pueden requerir diferentes montajes físicos, así como diferentes montajes eléctricos/de control, lo que significa que necesitará una combinación confusa de componentes.

El fracaso es un gran problema, pero simplemente se maneja de manera diferente a como lo describe. En la aviación, la idea es mitigar la falla del motor con solo tener un segundo motor. No hay realmente un beneficio adicional (en la práctica) al mezclar los tipos de motores en un avión. Ignorando las situaciones en las que los motores fallaron por razones externas (agotamiento del combustible, nube de cenizas volcánicas, etc.), en los incidentes de fallas de motores más recientes, solo hemos visto fallar un solo motor , aunque ambos son del mismo tipo .

FWIW, algunos gemelos de pistón resuelven el problema de la rotación contraria al tener motores que realmente giran (en el cigüeñal) en direcciones opuestas. Si bien casi siempre tienen el mismo diseño de motor con levas y cigüeñales hechos para girar en la dirección opuesta, son, estrictamente hablando, motores diferentes.

En el mundo de TI, el hardware redundante generalmente está en espera para usarse como conmutación por error. Esta comparación no vuela [sic] cuando se trata de aviones.

• Los motores de un avión están en uso continuo todo el tiempo, por lo que no hay redundancia. Un avión no puede despegar con un solo motor.
• Como dijiste, deseas un rendimiento similar entre los motores izquierdo y derecho, lo que debería compensarse todo el tiempo si los motores fueran de un tipo diferente de un proveedor diferente.
• En realidad, tiene el doble de riesgo de tener un avión en tierra debido a problemas imprevistos con un determinado tipo de motor (piense en las directivas de aeronavegabilidad )
• También está el problema de mantenimiento que destacó CrossRoads. Necesitará piezas de repuesto y técnicos capacitados para ambos tipos de motores, lo que será mucho más complicado y costoso.

Esta respuesta es desde una perspectiva de mantenimiento:

El mantenimiento de aeronaves parece tan fácil hasta que el avión está lleno de pasajeros y/o carga, hay un remolcador enganchado, está lloviendo o nevando y todos te miran a TI para que hagas algo rápido para que el avión salga a tiempo. ¿Por qué es esto relevante?

Imagina que tienes dos motores diferentes instalados en un avión. El equipo informa por radio que el motor derecho tiene un problema, pero la transmisión estaba un poco confusa. Su líder/capataz lo despacha y le informa que el motor correcto tiene algún problema. Llegas al avión y la tripulación dice: "Sí, mi widget del motor izquierdo no funciona". Tú dices: “Ah. ESTÁ BIEN. Me dijeron que era el motor correcto”. El equipo dice: "No, dije en la radio que el motor izquierdo estaba defectuoso, el motor derecho NO TENÍA el problema". OK.... No hay tiempo que perder en una pequeña falta de comunicación, baja a mirar el motor izquierdo. Lo abre y, basándose en una solución de problemas preliminar, decide que el "Interruptor de widgets" es malo. No existe tal parte, pero la llamaremos así.

Usted, con prisa, llama a su líder/capataz y le dice: “Oiga, jefe... Envíeme un interruptor de widget. Ah, por cierto”, y en ese momento alguien de la rampa se mete en tu conversación pensando que es la persona más importante del mundo y pregunta: “¿Se va a ir el avión?”. Respondes, y luego el piloto está parado sobre tu hombro queriendo saber qué crees que es. Usted explica todo esto y luego se dedica a quitar la pieza vieja mientras su líder (que todavía piensa que es para el motor correcto) le pide uno.

Aparece la parte nueva, tal como se eliminó la anterior. Para todos los efectos, ambas partes parecen idénticas, pero una es capaz de soportar presiones internas mucho más altas que la otra. Lo sacas de la caja y arrojas el nuevo. Todo se ve bien y entra muy bien.

Subes corriendo las escaleras para hacer un funcionamiento rápido del motor y asegurarte de que todo funcione. Eso es todo lo que el manual dice que hacer de todos modos. Enciende el motor, pero debido a que hay dos tipos de motores diferentes instalados, existen diferentes límites de EGT, límites de presión de aceite y límites de flujo de combustible. También hay diferentes límites de "widget". Con las prisas, no se da cuenta de que los límites de sus widgets son diferentes a los del motor opuesto. Son, después de todo, solo unas pocas unidades de detección de widgets diferentes entre sí.

Decides que es bueno y firmas el libro de registro. Usted sale del avión, regresa a la tienda y comienza el proceso de iniciar su papeleo. A medida que procesa la pieza, observa que los números de pieza no coinciden. Justo en ese momento escucha el rugido de su avión sobre su cabeza al despegar. Tienes esa sensación de hundimiento en el estómago. Después de 5 a 10 minutos, llega otra llamada por radio. El avión que acabas de "arreglar" está dando la vuelta con un motor apagado.

La investigación se concluye con usted como único propietario de la culpa porque no comprobó que estaba poniendo la parte correcta. Tal vez eso sea cierto, pero cuando todos los agujeros en el queso suizo se alinean, esto es exactamente lo que sucede. El mal tiempo, las transmisiones de radio confusas, las interrupciones, todo el mundo cree en un entorno de cabina estéril, pero nadie parece creer en un entorno de mantenimiento estéril, la confusión de la intercambiabilidad de las piezas, etc. Todo juega en su contra.

El término técnico para este problema es falla de modo común , y es un enfoque central del diseño de aeronaves modernas. Cuando la seguridad está garantizada por el uso de redundancia, las fallas de modo común son una amenaza para la efectividad de esa redundancia, por lo que se eliminan o mitigan en todo momento.

Cuando se trata de motores, las fallas de modo común prácticamente siempre se originan fuera del propio motor.

Todos los motores acoplados a la misma aeronave generalmente volarán a través de los mismos peligros ambientales (cenizas, vida silvestre) al mismo tiempo y, como resultado, están sujetos a los mismos modos de falla. El uso de diferentes tipos de motores solo mejoraría la seguridad si se demostrara que uno de esos tipos es menos susceptible a esos modos de falla que el otro, pero en ese caso, ¿por qué no hacerlos todos de ese tipo en primer lugar?

Todos los motores son alimentados por el mismo conjunto de tanques de combustible, por lo que si todos se secan (lo que generalmente se debe a un error del piloto en lugar de una falla mecánica), todos se apagarán casi al mismo tiempo, a menos que los motores sean muy diferentes . como para requerir diferentes tipos de combustible. Dicho esto, en la práctica, los dos lados de la aeronave operan sistemas de combustible independientes en circunstancias normales, por lo que una fuga que pasa desapercibida por un tiempo solo tiene la posibilidad de drenar la mitad de los tanques de combustible y desactivar la mitad de los motores. Este es el tipo de mitigación que generalmente se aplica a las fallas de modo común.

Sin embargo, han existido aviones con motores diferentes.

El ejemplo más obvio y famoso serían las últimas versiones del Convair B-36 Peacemaker, que tenía seis hélices "empujadoras" y cuatro turborreactores, con la esperanza de obtener los beneficios de rendimiento de ambos tipos en lugar de la confiabilidad:

Comenzando con el B-36D, Convair agregó un par de motores a reacción General Electric J47-19 suspendidos cerca del final de cada ala; estos también se adaptaron a todos los B-36B existentes. [...] Los jet pods mejoraron enormemente el rendimiento de despegue y la velocidad de carrera sobre el objetivo. En un vuelo de crucero normal, los motores a reacción se apagaron para conservar combustible. Cuando se apagaron los motores a reacción, las persianas cerraron la parte delantera de las cápsulas para reducir la resistencia y evitar la ingestión de arena y suciedad.

Cuando se produjeron incendios en los motores radiales del B-36, algunas tripulaciones cambiaron con humor el eslogan de la aeronave de "seis girando, cuatro ardiendo" a "dos girando, dos ardiendo, dos humeando, dos asfixiándose y dos más desaparecidos". Este problema se vio exacerbado por la configuración del empujador de las hélices, que aumentó la formación de hielo en el carburador. [...] Tres incendios de motor de esta naturaleza llevaron a la primera pérdida de un arma nuclear estadounidense cuando un B-36 se estrelló en febrero de 1950.

Como experimento, se reemplazó un par de motores turborreactores originales de un avión de pasajeros VC-10 en el servicio militar por un solo turboventilador mucho más grande. El objeto del ejercicio era ayudar con el programa de prueba de vuelo del nuevo motor. Según se informa, el VC-10 voló bien en esta configuración, pero posteriormente se descubrió que había sufrido una distorsión severa del fuselaje debido a las cargas de empuje asimétricas y se retiró del servicio de inmediato.

El de Havilland Hornet, esencialmente un derivado de caza pesado del bombardero ligero Mosquito más conocido, estaba equipado con un par de motores Rolls-Royce Merlin, pero con dos números Mark diferentes (130, 131). En casi todos los aspectos, estos motores eran idénticos, excepto por la caja de cambios de transmisión final; uno de estos invirtió la dirección de avance hacia la hélice, mientras que el otro no. Esto hizo que el avión fuera igualmente fácil de girar hacia cualquier lado (mucho más importante en un caza que en un bombardero), y también lo hizo más indulgente para volar en una situación con el motor fuera.

Podría decirse que las aeronaves en configuración push-pull, como el Cessna Skymaster, podrían describirse como poseedoras de esta propiedad. Aunque ambos motores son nominalmente similares, sus montajes son lo suficientemente diferentes como para inducir diferentes modos de falla en diferentes circunstancias adversas. No obstante, las tasas de fallas individuales por motor serán comparables con las de las aeronaves monomotor y bimotor convencionales, y cualquier falla de motor se tratará como una emergencia que requiere un regreso expedito a tierra firme.

Todos los aviones comerciales tienen al menos dos tipos de motores. Esto es cierto incluso para aviones de un solo motor.

El primer tipo de motor es, por supuesto, cualquiera que use el avión. El segundo motor es la gravedad.

Como parte de las pruebas de aeronavegabilidad, todos los aviones comerciales deben ser aerodinámicamente estables. Para que un avión sea aerodinámicamente estable debe tener la propiedad de tener un margen estático positivo. El margen estático es una medida aerodinámica de la estabilidad de un avión.

En términos sencillos, el margen estático a menudo se denomina "puede deslizarse". Los aviones que no pueden planear simplemente no son lo suficientemente estables para ser controlados por un humano. Tenga en cuenta que los aviones que no pueden planear pueden ser controlados por computadoras. De hecho, muchos aviones de combate modernos están diseñados deliberadamente para ser inestables (no pueden deslizarse) con el fin de mejorar el rendimiento del combate aéreo.

Debido a esto, no se gana nada usando diferentes motores en un avión y se incurre en desventajas significativas en términos de ingeniería, mantenimiento, arrastre y administración de combustible.

Nota: para obtener una referencia sobre qué tan lejos pueden deslizarse los aviones comerciales, busque en Google "Gimli glider". Un avión de pasajeros típico es casi tan eficiente como un planeador o planeador especialmente diseñado.

También tenga en cuenta: usé la palabra "avión" en lugar de "avión" porque esto no se aplica a helicópteros o (en un futuro cercano) multirotores. Para los helicópteros existe un razonamiento similar debido a la autorrotación. Para los multirotores, la mayoría de los diseños no pueden sobrevivir a la pérdida de potencia total, por lo que simplemente caerán como una roca. Algunos diseños se basan en el paso colectivo del helicóptero, por lo que también pueden hacer autorrotación.

Este principio de seguridad mediante el uso de diferentes diseños para el mismo objetivo se usa en aviones reales, pero no para los motores.

Para algunos de los sistemas más críticos de un avión (como, por ejemplo, todo lo relacionado con hacer que los flaps se muevan cuando el piloto así lo decida), suele haber un sistema completamente electrónico complementado con un respaldo mecánico. La redundancia es solo una de las múltiples formas disponibles para que los fabricantes de aviones y sistemas demuestren que su avión es seguro para las autoridades de certificación. Las normas que se utilizan actualmente en la mayor parte del mundo definen con bastante precisión lo que se espera cuando dos sistemas son redundantes. Una de esas expectativas es que los dos sistemas provengan de dos compañías diferentes y que los ingenieros no se hayan reunido para almorzar (estoy parafraseando). El punto es que los modos comunes de falla causados ​​por defectos de diseño se evitan al garantizar que la ingeniería de los dos sistemas se haya realizado de forma independiente.

La seguridad tiene que ver con las compensaciones y la experiencia (y, a veces, las tradiciones de la autoridad...). No es que muchas compañías fabriquen motores a reacción... Puedo suponer que los problemas del motor casi siempre ocurren debido al medio ambiente (y, por lo tanto, afectarían a todos los motores de la misma manera) y no a una falla en la forma en que se fabricó el motor. Los motores se prueban con un rigor increíble. Teniendo en cuenta todo esto y los problemas logísticos/de pilotaje que traería el uso de motores diferentes, no tiene mucho sentido no usar los mismos motores.