“FOD” ili oštećenje zrakoplova stranim objektom

1. “FOD” ili oštećenje zrakoplova stranim objektom Doc. Dr.sc. BORIVOJ GALOVIĆ Sveučilište u Zagrebu - Fakultet prometnih znanosti - Zagreb DEFINICIJA “FOD” OPASNOST ZA SIGURNOST LETENJA UVIJETI POD KOJIMA NASTAJE “FOD” PREVENCIJA NASTANKA KATASTROFE U SLUČAJU “FOD” POSLJEDICE PRI NASTANKU UDARA PTICE (specifični FOD) PRIMARNA - UOČLJIVA OŠTEĆENJA SEKUNDARNA - POSLJEDIČNA OŠTEĆENJA PROBLEMATIKA SANACIJE OŠTEĆENJA PRIMIJENJENA ISKUSTVA ZA SANACIJU ZAKLJUČAK

2. Zrakoplovna struktura mora u cilju homologiranja udovoljiti strukturalnoj čvrstoći, istrajnosti, krutosti itd. (Aiframe Structure Integrity Program - FAR/JAR 21; 23; 25; 27; 29); Iskustveno, kolizija i usisavanje stranog objekta u turbo-mlazni motor može biti hazardno, jer je moguća eksplozija, požar, dezintegracija motora, znatno smanjenje snage, zaštopan protok zraka, gašenje motora itd. Iako ostoji više faktora koji utječu na usisavanje stranog objekta, konstrukcija motora je najznačajnija. Tipični strani objekti klasificirani su u dvije grupe (FAR/JAR 21/33): I grupa: jedan slučaj na jednom od motora u jednom letu; Krpa za čišćenje, ručni đepni alat, svornjak ili malnji element zrakoplova, dio gume, dio lopatice ventilatora ili kompresora I ptice do 4 lbs (najveći galebovi, guske, patke..)- Motor ne smije eksplodirati, upaliti se ili dezintegrirati, mora se sigurno gasiti uz znakove povečanih vibracija. II grupa: u pravilu strani objekti su u zraku a mogu utjecati na sve motore u jednom letu (pitanje održanja snage); - srednje ptice do 2 lb (obični galeb, kiša, snijeg, led, tuča u promjeru do 2 inch-a, pijesak, šljunak, te ptice: - male ptice do 4 unce (lastavice) - srednje ptice do 2 lbs (golub, galeb, patke)- Motori moraju imati iste karakteristike kao za grupu I te dodatno moraju održavati min. 75% snage u razumnom periodu (min 5 min.) bez potrebe trenutnog gašenja. Za homologaciju, motor mora proći “ingestion test” Prevencija nastanka nesreće zbog kolizije zrakoplova ili njegovih sustava sa stranim objektom

3. FOD - udarom ptice u zrakoplov • FOD - Foreign Object Damage - oštećenje nastalo stranim objektom na zrakoplovu ili njegovom sustavu. Udar ptice uzrokuje FOD, bilo da udari u trup zrakoplova ili motor. Ako pritom nastane lom nekog elementa, oštećenja koja taj element eventualno uzrokuje ostalim sustavima zrakoplova su sekundarna FOD; • Udar ptice u zrakoplov i FOD može nastati: - u krstarećem letu (na velikim visinama) - u fazi polijetanja ili inicijalnog penjanja (after take-off climb out) • Kolizija ptice i nastanak FOD ugrožava let zrakoplova te je sa stanovišta sigurnosti letenja - INCIDENTNA / EKSIDENTNA situacija; kao takva, sukladno ICAO Annex-u 13 (kao i FAR / JAR zrakoplovnoj regulativi) ispunjava se “Incident/accident report” nadležnoj zrakoplovnoj Upravi. Ta izvješća, podloga su I datoteka koju nadležna zrakoplovna Uprava koristi u cilju iniciranja izmjene postojeće regulative (ili usvojenih predloženih standarda), povećanja nadzora, sankcioniranja itd. Temeljni cilj globalno usvojenih standarda, pa i sprječavanje kolizije zrakoplova sa stranim objektima, je povečanje sigurnosti letenja učeći na greškama - što je eminentno zrakoplovstvu već od samog početka njegovog razvoja.

4. OKOLNOSTI POD KOJIMA NASTAJE “FOD” • Od ukupne letne envelope, zrakoplov je svega cca 3-5% leta u II režimu (uz fiksnu snagu motora, reagira suprotno zadanim komandama); to je upravo i najkritičniji dio leta (polijetanje i slijetanje); • Iako ima izvješća o nastalom FOD (udarom ptice) I na visinama od 30 000 ft najveći broj FOD-a nastaje u fazi polijetanja ili slijetanja - unutar AIRPORT TRAFFIC AREA; • Zrakoplov leti: - u konfiguraciji s povečanim aerodinamičkim otporom (zakrilca i stajni trapovi izvučeni); - pod većim napadnim kutevima ili u tranziciji; - brzine leta su 20 ili 30% veće od minimalne; - u polijetanju režim rada motora je na max. TO power (najveći obrtaji, maks. radna temperatura turbine, maks. okretni moment na osovini, maks. RPM); - u slijetanju u režimu “stand by” za TOGA; NAJKRITIČNIJI MOMEMT ZA USIS PTICE

5. Kolizija trupa aviona s pticom rezultira FOD-om, no lako je uočljiv i relativno se lagano sanira; nema naknadnih posljedičnih oštećenja; Kolizija motora s pticom može rezultirati uisavanjem ili ne; Turbo-fan (ventilatorski) motor s relativno velikim mimoprolaznim omjerom (by-pass) u najvećem broju slučajeva centrifugalnom silom izbacuje ostatke pokraj motora, no dolazi i do usisavanja; konstruktivno, ako je motor homologiran (sukladno FAR/JAR standardima) FOD neće rezultirati katastrofom - no nastaje incidentni slučaj s relativno velikim materijalnim posljedicama - ŠTETA. FOD može biti primarnog karaktera ili sekundarnog s naknadnim posljedicama. PRIMARNA OŠTEĆENJA: - relativno su lako uočljiva, defektacija upučuje na konačnu sanaciju (oštećenja ventilatorskih lopatica, lopatica kompresora ili turbine); - ukoliko dođe do jakog primarnog oštećenja, metalni dio ventilatorske ili kompresorske lopatice može uzrokovati velika oštećenja u turbinskom (toplom) dijelu motora; SEKUNDARNA POSLJEDIČNA OŠTEĆENJA: - teško su uočljiva, nepristupačna, a suštinski nastaju zbog začepljivanja kavitacija i otvora za hlađenje “toplih” elemenata motora; mogućnost začepljenja se pretpostavlja tražeći tragove usisavanja ostataka ptice u “core” motora. Posljedice udara ptice u avion

6. Primjer jakog “primarnog” oštećenja udarom ptice u motor, prisutna na perifernom dijelu (veći broj ventilatorskih lopatica jako oštećen, a jedna lopatica ima diskontinuitet - frakturu; Defektacija ukazuje na potrebnu demontažu motora, rastavljanje u radioni i popravak, iako motor ima svega 100 sati nakon generalne obnove…...

7. UVEĆANA FOTOGRAFIJA JAKO OŠTEĆENIH LOPATICA VENTILATORA S PRIKAZOM PUKNUTE LOPATICE BR 18 NA PERIFERNOM DIJELU; NA ODSTOJNICIMA (SHROUD) LOPATICA UOČLJIVI SU OSTATCI PTICE KOJA JE PROUZROČILA FOD

8. UVEČANO, FOTOGRAFIJA PRIKAZUJE OĐTEĆENJE NA ODSTOJNIKU VENTILATORSKE LOPATICE, TE TRAGOVE KRVI I OSTATAKA PERJA OD PTICE KOJA JE UZROKOVALA FOD; OVO SU INAČE TIPIČNI ZNAKOVI FOD OD UDARA PTICE KOJA NALAZIMO NA VENTILATORSKIM LOPATICAMA

9. OSTATCI PTICE UŠLI SU U “CORE” MOTORA, A NA ULJNOM HLADNJAKU IMA PERJA, KOJE JE ZNATNO ZAČEPILO HLADNJAK

10. ULASKOM U “CORE” MOTORA OSTATCI PTICE NAĐENI SU I NA LOPATICAMA 2. STUPNJA KOMPRESORA NISKOG TLAKA

11. NA STATORSKIM LOPATICAMA 2. STUPNJA KOMPRESORA NISKOG TLAKA ZADRŽALA SU SE PERA USISANE PTICE

12. NA 4. STUPNJU VISOKO-TLAČNOG KOMPRESORA IMA TRAGOVA OŠTEĆENJA UDAROM

13. TIPIČNO SEKUNDARNO OŠTEĆENJE NASTALO ZBOG ZAČEPLJENJA UNUTARNJIH KAVITACIJA ZA HLAĐENJE TURBINSKE LOPATICE • Posljedica usisavanja ostataka ptice je začepljenje vodova za hlađenje turbinskih lopatica; začepljenje je uzrokovalo degradaciju termalnog zaštitnog sloja, počela je oksidacija i pregorijevanje napadne ivice turbinske lopatice visokog tlaka; degradacija zaštitnog termalnog sloja uočava se kao plavkasto izbjeljivanje.

14. Kao što plavkasto izbjeljivanje ukazuje na degradaciju termalnog zaštitnog sloja na lopatici turbine, tako je uočljiv I na mlaznicama visokotlačne turbine (statorskim skretnicama); uočava se znatno nagorjela napadna ivica na mjestu gdje je degradacija uznapredovala.

15. Ako dođe do oštećenja usisnika motora (zaštitnog abrazivnog sloja od silikonske gume) moguće je začepljenje rupica za hlađenje s vanjske strane na lopaticama visokotlačne turbine

16. Na mlaznici (skretnici) visokotlačne turbine uočava se degradacija termičkog zaštitnog sloja (izbjeljivanje) te depozit silikonske gume (iz niskotlačnog dijela kompresora)

17. Nagorjele izlazne ivice lopatica niskotlačnog turbinskog vijenca (72 kom); nije bilo evidencije niti tragova neobičnih termalnih poremećaja uzrokovanih gorivnom mlaznicom, te je pregorijevanje isključivo uzrokovano lošim hlađenjem (sve unutarnje kavitacije bile su oštećene intergranularnim napadima - nema unutarnjeg zaštitnog sloja)

18. Ostatci ptičje kosti - začepljuje uvod hlađenja na mlaznici visokotlačne turbine (36 parova)

19. Začepljenja vodova za hlađenje s ostatcima usisane ptice na mlaznicama visokotlačne turbine posljedično uzrokuje pregrijavanje - pojavu plavkastog izbljedjelog termičkog zaštitnog sloja.

20. SANACIJA ŠTETE NASTALE UDAROM I USISAVANJEM PTICE U MOTOR - FOD • Dijelovi zrakoplovnog turbo-ventilatorskog motora (lopatice i mlaznice) načinjene su od kompozitnih materijala s visoko-sofisticiranom tehnologijom obrade i keramičkim ili nikl termičkim zaštitnim slojem; lopatice ventilatora i kompresora (od titana ili nikla) u najvećem dijelu slučajeva mogu se popraviti, no turbinski elementi ako se istroše, pregore itd. nemaju vrijednost niti kao otpadni materijal (preskupa reciklaža); Kako jedna turbinska lopatica košta nekoliko tisuća DM, a HPT mlaznica čak 34 000 DM - štete su očigledne. • Bez točne defektacije (zbog sumnje da je ptica ušla u “core” motora) - temeljeno na pretpostavci, preskupo je motor demontirati, transportirati i rastaviti da bi otklonili sumnju - tehnološki proces rada (uz ostale troškove) u radioni košta gotovo 1/3 cijene obnove; • U praksi pojedinih operatera (LH) osiguravatelj i osiguranik u cilju ekonomičnijeg poslovanja sporazumno uz monitoring rada motora, sekundarna posljedična oštećenja od usisavanja ptice, rješavaju naknadnom procjenom štete temeljem izvješća istrage i nalaza ovlaštene radione (LHT). • ZAKLJUČNO : Kako najveći broj FOD u RH nastaje u “AIRPORT TRAFFIC AREA” -neophodna je suradnja “kritičnih aerodroma” i nadležne zrakoplovne Uprave (a preko nje i lokalne samouprave) kako bi se ptice maknule i preselile iz navedenog područja - prvenstveno u interesu SIGURNOSTI ZRAČNOG PROMETA te sekundarno zbog umanjenja velike materijalne štete.