Разберу каждый аспект.
Кислород. На 12 км атмосфера не заканчивается. Состав воздуха тот же (21% кислорода), просто давление ниже. Плотность воздуха на эшелоне FL400 (12 200 м) примерно 0.30 кг/м3 против 1.225 кг/м3 на уровне моря. Кислорода в 4 раза меньше на единицу объема.
Но двигатель летит со скоростью 850-900 км/ч. Перед компрессором стоит воздухозаборник, который набегающий поток воздуха уже частично сжимает (ram compression). Дальше компрессор (8-16 ступеней) сжимает воздух еще в 30-50 раз. На выходе из компрессора давление и температура воздуха выше, чем на земле. В камеру сгорания попадает горячий, плотный, богатый кислородом воздух. Двигателю хватает.
Холод. Двигатель не замерзает потому что внутри него огонь. Температура в камере сгорания 1400-1700 градусов Цельсия. Компрессор нагревает воздух до 400-600 градусов еще до камеры сгорания (адиабатическое сжатие). Холод снаружи это скорее плюс, охлаждает корпус и турбину.
Замерзание топлива. Вот это реальная проблема. Авиационный керосин Jet A-1 начинает кристаллизоваться при -47 градусах. На 12 км температура может опускаться до -56. Поэтому:
- В топливе есть присадки-антиобледенители
- Топливо проходит через теплообменник, где нагревается маслом из масляной системы двигателя
- Пилоты следят за температурой топлива по приборам
- При критическом охлаждении снижаются или меняют эшелон
Глохнут ли? Да, бывает. Причины:
- Попадание в облако вулканического пепла (BA рейс 9, 1982, все 4 двигателя заглохли над Индонезией)
- Обледенение воздухозаборников (при определенных условиях)
- Отказ топливной системы
- Помпаж компрессора (срыв потока на лопатках)
Но двигатели можно перезапустить в воздухе. Для этого есть специальная процедура windmill restart, когда набегающий поток раскручивает вентилятор.
Про рейс BA 9 не слышала, сейчас загуглю. Спасибо за такой подробный разбор!