Em outra pergunta existe uma excelente resposta para como a expansão térmica é tratada em um motor a jato. É um fato comprovado que os motores a jato podem suportar oscilações rápidas de temperatura. Você observou quão rápido um medidor ITT sobe ao ligar um motor? Minha resposta se concentrará no efeito da chuva em um motor a jato.
A primeira coisa a entender é que os motores a jato consomem muito ar. É por isso que eles podem lidar com chuvas bizarramente pesadas ou até mesmo com a água na pista caindo no motor dos pneus (este jato de água tem o nome divertido de "cauda de galo"). O Airbus 320, por exemplo, passa por 27 mil litros de ar a cada segundo durante a decolagem. 2 Isso significa que, mesmo durante testes rigorosos de certificação da FAA, a concentração de água ingerida nunca chega a mais de 20 g de água por metro cúbico de ar. Ver FAA Parte 33.78 Apêndice B
Para que você entenda por que a água tem pouco efeito de resfriamento, tenho que descrever o que acontece quando um motor leva água, desde que você conheça as partes básicas de um motor a jato. A mistura de ar / água entra no compressor, e as pás do ventilador neste compressor estão girando rápido o suficiente para pegar muita água e, como uma centrífuga, essa água é girada em direção às paredes. Isso ajuda a impedir que a água entre no caminho de combustão em um motor de bypass, mas não impede que a água siga o caminho do gás, especialmente em um motor sem desvio ao redor do caminho do gás.
O motor deve agora ajustar para a água extra no ar, e motores são muito bons em ajustes para esses tipos de mudanças nas condições . Se houver mais de um rotor de compressor independente, por exemplo, as velocidades do rotor serão alteradas para manter o ar fluindo suavemente e garantir uma queda de pressão correta em todo o compressor, chamada "rematching do compressor". O motor também aumentará o combustível para a ração de ar para compensar a água. Esses dois processos evaporam a água extra através do aquecimento termodinâmico, não através da transferência de calor. Em essência, os primeiros estágios do motor estão fornecendo energia extra para evaporar a água, portanto, pouco resfriamento diferencial ocorre, mesmo que a quantidade de chuva seja rápida.
Uma coisa a notar aqui é que o motor realmente roda mais quente que o normal em vez de mais frio do que o normal durante esses eventos, devido às razões mencionadas acima, bem como o impulso extra fornecido pela injeção de água.
Todas as alterações de parâmetro mencionadas acima reduzem as margens de saída de chama do motor e do compressor. Na prática, um motor deve sair ou purgar antes que a água possa causar uma mudança térmica grande o suficiente para causar danos ao motor. Se você pensar sobre isso, a quantidade de mudança de temperatura necessária para causar uma deformação problemática de um motor deve ser muito maior do que a quantidade necessária para fazer com que o motor pare de funcionar.
Portanto, estabelecemos que os motores a jato bom em expandir e contratar devido a mudanças térmicas . Nós também estabelecemos que falando relativamente, na verdade não estamos falando de uma tonelada de água aqui, apenas alguns gramas por metro cúbico de ar, o que levaria uma pequena porcentagem da potência do motor para evaporar (~ 1% pelos meus cálculos ). A maior parte da água extra é evaporada não pelo resfriamento das peças do motor, mas fazendo com que os estágios iniciais do motor funcionem com mais força. Por fim, as margens reduzidas causadas pela ingestão de água significam que você vai pular ou sair da chama antes de começar a entortar as peças do motor. Estes princípios devem ser aplicados independentemente de a ingestão de água começar em questão de segundos ou aumentar em alguns minutos.
Em conclusão, em "Investigação da perda de potência do motor e instabilidade em tempo inclemente", (pdf) A FAA observou que "os motores normalmente não são danificados durante um embate de chuva strong. Geralmente, a situação mais grave é a explosão de vários motores ou surtos com um desligamento do motor iniciado por piloto subsequente". O relatório então observou que os dois incidentes em que ocorreram danos ao motor causados pela chuva foram eventos de temperatura excessiva, e não de refrigeração diferencial. Portanto, sua maior preocupação ao voar através de chuvas de tempestades do século não deve ser se o seu motor vai se esquivar da chuva esfriando as coisas.