Por que existe uma altitude máxima para reiniciar um motor a jato?

Basicamente, ele dá ao piloto a altitude e a velocidade no qual os motores podem ser relighted durante o vôo. Com base nesses valores, o piloto tem que tomar uma decisão para descer, etc. Um motor a jato requer ar (comprimido), combustível e uma fonte de chama para (re) partida. Portanto, a densidade do ar desempenha um papel importante na determinação da altitude máxima de reinicialização.

Além disso, existem outros fatores em jogo também. No caso de não-assistida (sem APU, por exemplo), a partida do aerogerador deve ser suficiente para superar a inércia dos componentes. Em memorando de certificação em Reactivação do motor da turbina em voo , diz a EASA,

.. as core - bypass ratio of engines continues to increase, higher airspeeds are generally required to enable unassisted windmill restarting. The inertial effects because of the increased size, mass, and number of engine driven gearbox accessories may also contribute to increased rotor drag loads, decrease starting performance, and possibly contribute to rotor-lock conditions.

No caso de uma partida disponível, as velocidades requeridas diminuem (como a própria APU é geralmente uma pequena turbina, os efeitos de altitude não são tão pronunciados). De acordo com CFR § 25.903 motores :

(2) An altitude and airspeed envelope must be established for in-flight engine restarting, and each engine must have a restart capability within that envelope.

(3) For turbine engine powered airplanes, if the minimum windmilling speed of the engines, following the inflight shutdown of all engines, is insufficient to provide the necessary electrical power for engine ignition, a power source independent of the engine-driven electrical power generating system must be provided to permit inflight engine ignition for restarting.

O envelope de reinicialização do motor é decidido em termos de altitude e velocidade no ar. Também depende de aeronaves. Por exemplo, em aeronaves ETOPS, a APU deve ser projetada para ter capacidade de partida a ar em todo o envelope de voo normal. Em relação a este envelope, a EASA diz:

2 Envelope of Altitude and Airspeed

2.1 Sufficient flight tests should be made over the range of conditions detailed in 2.2 and 2.3, to establish the envelope of altitude and airspeed for reliable engine restarts... The effect of engine deterioration in service should be taken into account.

2.2 Altitude and Configuration. From sea-level to the maximum declared restarting altitude in all appropriate configurations likely to affect restarting, including the emergency descent configuration.

2.3 Airspeed. From the minimum to the maximum declared airspeed at all altitudes up to the maximum declared engine restarting altitude. The airspeed range of the declared relight envelope should cover at least 30 kt.

Como a maioria dos processos químicos, a combustão se torna mais fácil e rápida com maior pressão. A combinação de velocidade (que fornece pressão de aríete) e altitude (que fornece pressão atmosférica) deve resultar em pressão suficiente na câmara de combustão. Essa é a razão para o limite de altitude escalonado. Se a densidade fosse o motivo, não haveria necessidade de reduzir a altitude máxima de reinicialização em velocidade menor.

Para que a combustão ocorra, primeiro as gotículas de combustível injetadas na corrente de ar precisam evaporar. Isso é facilitado pela maior temperatura e pressão, e quanto mais baixo ambos, mais tempo de residência da mistura ar-combustível no combustor é necessário para uma boa combustão. Em seguida, o sistema de ignição adicionará energia de ativação suficiente para iniciar o processo de combustão. Quando a mistura ar-combustível chega ao ignitor, o combustível deve ter sido suficientemente misturado e evaporado para que ocorra a ignição.

No caso dos turbojatos que você voou, a pressão acima de 30.000 pés não será suficiente para acender o combustível, especialmente na baixa taxa de compressão do compressor acionado pelo motor de partida ou moedor.