DUGATTYÚS REPÜLŐGÉPMOTOROK JEGESEDÉSE A porlasztó és a szívócsatorna jegesedés veszélyei

1. DUGATTYÚS REPÜLŐGÉPMOTOROK JEGESEDÉSEA porlasztó és a szívócsatorna jegesedés veszélyei KBSZ SZAKMAI NAPOK - REPÜLÉS Budapest, 2009.03.26. Ifj. Badovszky György repülőmérnök főigazgató-helyettes

2. ESEMÉNY NO.1 Esemény: 2001 április 28. 1730 UTC-kor Nayland Airfild-en (Suffolk, United Kingdom) a G-AVPN lj. Piper PA-28-180 típusú légijármű, két tapasztalt pilótával a fedélzetén a megközelítés végső fázisában, leszálló konfiguráció-ban hajtómű teljesítményvesztést szenvedett, melynek következtében megsüllyedt és a jobb szárnyával fáknak ütközött. A szárny levált a törzsről, majd a repülőgép jobb oldalával földet ért. A két pilóta súlyosan megsérült. Tüzelőanyag csap jobb tartályra volt állítva, amelyben 8 US gallon tüzelőanyag volt. Időjárás: D-DNy instabil áramlás, szél 250O/25 kt, szakadozott felhő 2500-3000 ft, záporral. Hőmérséklet 10OC, harmatpont 6OC, páratartalom 76%. A záporeső sávjaiban a lokális páratartalom magasabb lehetett.

3. (A kép csak illusztráció)

4. ESEMÉNY NO.2 Esemény: 1996 augusztus 14. 1715 UTC-kor Killary Harbour-ban (UK) a G-CLYV lj. Robinson R22 típusú helikopter 2 fővel a egy fjord felett repülve beavatkozás nélkül balra kezdett fordulni (yaw). A pilóta ellenőrizte a paramétereket, de mindent rendben talált. 3-4 perc múlva az eset megismétlődött. A pilóta leszállási helyet kezdett keresni, de a jelenség megszűnt, így folytatta a repülést. Röviddel ezután a jelenség megint megismétlődött, a motor durrogni, akadozni kezdett. 800 ft magasságon a hajtómű elkezdte a tejesítményét elveszteni. A szárazföld nem volt alkalmas kényszerleszállásra, ezért a pilóta a vízreszállás mellett döntött egy kishajó közelében. A két fő a helikopterből sérülések nélkül kimenekült, a légijármű a vízbe süllyedt. Időjárás: Felhőalap 2200 ft-en. Hőmérséklet 800 ft-en 15OC, harmatpont 11OC, páratartalom kb. 70%.

5. (A kép csak illusztráció)

6. ESEMÉNY NO.3 Esemény: 2002 szeptember 28. 1340 UTC-kor Chenies-ben (UK) a G-MASS lj. Cessna 152 típusú légijármű, egy oktatóval és egy növendékkel a fedélzetén felszállt. Ezután először 1000 ft-ig, majd 1900 ft-ig emelkedtek. Itt az oktató 1800 f/p-re csökkentette a fordulatot és bekapcsolta a porlasztófűtést. Később észlelte, hogy magasan repülnek ezért utasította a növendéket a süllyedésre. A növendék csökkentette a fordulatszámot 1700 f/p-re. Rövidesen a hajtómű teljesítménye lecsökkent, a fordulat 1000-1100-ig esett és gázadásra is csak 50-100 fordulatot nőtt. Az oktató átvette a vezetést és terepre kényszerleszállást hajtott végre, melynek során a repülőgép sérült. Személyi sérülés nem történt. Időjárás: Válozó szél 3-5 kt (felszíni), 10 kt (2000 ft). Felhőalap 3000-3500 ft -en. Hőmérséklet 18OC, harmatpont 11OC, páratartalom 64%. 6

7. (A kép csak illusztráció)

8. ESEMÉNY NO.4 Esemény: 2007 június 21. 11.50 LT-kor Gryder-Teague (USA) repülőtéren a N8691T lj. Cessna 182C típusú repülőgép lezuhant és megsemmisült. A fedélzeten tartózkodó két fő életét vesztette. Időjárás: CAVOK. Szél 30O/4 kts. Hőmérséklet 27OC, harmatpont 7OC, páratartalom kb. 28%. 8

10. MI A KÖZÖS ? A PORLASZTÓ, VAGY A SZÍVÓCSATORNA JEGESEDÉS !!! 10

11. POTENCIÁLIS GYILKOS !! A porlasztó és szívócsatorna jegesedés (általában, de nem egészen pontosan „csak” porlasztó jegesedésnek hívjuk) – INDUCTION SYSTEM ICING –számos, köztük sok halálos balesetet okoz szerte az egész világon, főleg a GA VFR és IFR repülések során. „CARBURATOR ICING IS A POTENTIAL KILLER IN VFR AND IFR OPERATIONS” (John Chesterfield, former head of training for the RAAF) AAIB (UK) adat 1085 január – 2000 december közötti porlasztó jegesedés miatt bekövetkezett esetek: 185 Bejelentett 110 Baleset (Accident) 67 Légijármű jelentősen sérült/megsemmisült 46 fő Súlyos sérült 16 fő Életét vesztette És ez csak az Egyesült Királyságban !! 11

12. VESZÉLYES !! VIGYÁZAT !! Bekövetkezhet magas külső hőmérséklet esetén is (forró nyári napon)! Ha a pilóta nem teszi meg a szükséges lépéseket, akár a motor leállásához is vezethet. A porlasztó jegesedés kialakulása leginkább alacsonyabb hajtómű teljesítményen valószínűbb, süllyedés, holdingolás, vagy megközelítés alatt, illetve helikoptereken az autorotáció alatt. 12

13. A HAJTÓMŰJEGESEDÉS FAJTÁI Az „Induction System Icing” –nek 3 fajtája van: - PORLASZTÓ JEGESEDÉS (CarburettorIcing) - SZÍVÓCSATORNA JEGESEDÉS (IntakeorImpactIcing) - TÜZELŐANYAG JEGESEDÉS (FuelIcing) 13

14. PORLASZTÓ JEGESEDÉS • A porlasztó jegesedés • A legjellemzőbb jegesedési fajta. • A porlasztó Venturi-csövében hirtelen fellépő nyomás-esésből adódó gyors hőelvonás miatt alakul ki. Ez a hőmérséklet esés 20 – 30OC, vagy több is lehet. • Ekkor a keverékben lévő vízpára kicsapódik és fokozatosan ráfagy a Venturira, leszűkíti annak keresztmetszetét és felborítja a helyes keverékképzés folyamatát. Ez a motor teljesítményének csökkenését okozza. • Az úszós porlasztó hajlamosabbak a jegesedésre, mint az állandó nyomású (Stromberg-elvű) porlasztók. 14

15. PORLASZTÓ JEGESEDÉS A porlasztó jegesedés „járulékos” károkozása még a pillangószelep lefagyása. 15

16. PORLASZTÓ JEGESEDÉS Ez egy lejegesedett porlasztó ! 16

17. SZÍVÓCSATORNA JEGESEDÉS A szívócsatorna jegesedés (Intake or Impact Icing) főképpen a szívótorkokon, szűrőkön, csövekben és alternatív léggyűjtőkben jellemző, valószínűsége nagyobb esőben, havazásban, hódará-ban, nulla közeli külső hőmérséklet esetén. Ugyancsak várható felhőrepülés során, mikor az eső (pára) hőmérséklete a repülőgépbe érkezve nulla fok alá csökken. Ez a típusú jegesedés mind a porlasztós, mind a befecskendezős motorokat is veszélyezteti. 17

18. TÜZELŐANYAG JEGESEDÉS Ezt a jegesedés fajtát a tüzelőanyag szuszpenzióban jelen lévő és a szívócsatornában kicsapódó vízpára megfagyása okozza. Az autóbenzin magasabb illékonysága és víztartalma miatt használatakor nagyobb a tüzelőanyag jegesedés veszélye, mint a repülőbenzin esetében. Alacsonyabb hajtóműteljesítmény esetén nagyobb a jegesedés veszélye a porlasztó szívótorok részében, mivel ekkor magasabb a hőmérséklet esés mértéke a Venturiban, valamint a részlegesen nyitott pillangószelep is könnyen lejegesedik és így megszorul ebben a helyzetben. 18

19. A JEGESEDÉS KIALAKULÁSÁNAK ATMOSZFÉRIKUS FELTÉTELEI A porlasztó jegesedés nem korlátozódik a hideg, téli időre, bekövetkezhet meleg nyári időjárásban is, amikor a relatív páratartalom magas és a porlasztó pillangószelepe részlegesen nyitott (alacsonyabb motorteljesítmény). Bekövetkezhet süllyedéshez használt teljesítménynél 30OC esetén is akár 30% páratartalomnál is, avagy utazóteljesítménynél 20OC és 60% páratartalom esetén. A téli száraz hidegben a jég felépülése sokkal lassúbb, mint egy meleg és párás nyári napon. Ezért Európában, ha magas a relatív páratartalom és a hőmérséklet -1OC és +25OC között van, a pilótáknak mindig számítaniuk kell a porlasztó jegesedésre és fel kell készülniük a megfelelő lépésekre. 19

20. A JEGESEDÉS KIALAKULÁSÁNAK ATMOSZFÉRIKUS FELTÉTELEI MELEG PÁRÁS NYÁRI NAP 21 g/kg TÉLI NAPON 2,5 g/kg

21. A JEGESEDÉS KIALAKULÁSÁNAK ATMOSZFÉRIKUS FELTÉTELEI • A porlasztó jegesedés a jegesedések egy alattomos fajtája, tiszta levegőben is bekövetkezhet. Felhőben magasabb a valószínűsége. • Várható a porlasztó jegesedés, ha: • Földközelben párás a levegő, főleg korán reggel és késő este, valamint nagyobb vízfelület közelsége esetén; • ha a földfelszín nedves és a szél gyenge; • közvetlen a felhőalap alatti, vagy felhőrétegek közötti repülés esetén; • felhőben, vagy ködben (100% relatív páratartalom); • tiszta levegőben, amikor a felhő, vagy pára éppen felemelkedett. 21

22. A JEGESEDÉS KIALAKULÁSÁNAK ATMOSZFÉRIKUS FELTÉTELEI Hogyan lehet megállapítani, hogy a tervezett repülés során fennállhat-e a porlasztó jegesedés veszélye? Ez egy grafikon, amelyen látszik, mikor milyen szintű a veszély: 22

23. MEGELŐZÉS ÉS VÉDELEM • 1. MEGELŐZÉS • A Légiüzemeltetési Utasítások általában tartalmazzák a megfelelő eljárásokat az adott típus sárkány-hajtómű kombinációjára. • A porlasztófűtés bekapcsolásával még mielőtt a jégképződés miatt a hajtómű leállna; • A fel- és leszálláson kívül a porlasztófűtést rendszeresen, vagy folyamatosan működtetni, ha a jegesedés feltételei kialakultak. Helikopternél függeszkedés alatt különösen ajánlott. • Süllyedés ELŐTT (alacsonyabb teljesítmény) bekapcsolni a porlasztófűtést. 23

24. MEGELŐZÉS ÉS VÉDELEM • 2. A PORLASZTÓ JEGESEDÉS FELISMERÉSE • Nem állítható (merev) légcsavaros repülőgép esetében a fordulatszám enyhe csökkenése. Ilyenkor a pilóta nyit a pillangó-szelepen (gázt ad), de ez még nem oldja meg a problémát. A jég további felépülése később egyenletlen járást, rázást, majd teljes hajtóműleállást okozhat. • Állandó fordulatú légcsavar esetén és a helikopteren a teljesítménycsökkenés előjele nem ilyen egyértelmű jelzés, sokkal alattomosabb. A jég felépülése során hirtelen, markánsabb előjelek nélkül csökken a teljesítmény. Csupán a szívótérnyomás értékének és a repülési sebességnek csökke-néséből lehet a porlasztójegesedés megkezdődésére követ-keztetni. • Ha a kiáramló gázhő (EGT) érték csökken, ez is a porlasztójegesedés jele lehet. 24

25. MEGELŐZÉS ÉS VÉDELEM • A PORLASZTÓ JEGESEDÉS MEGSZŰNTETÉSE • Ha bekövetkezett a porlasztójegesedés, azonnal bekapcsolni a porlasztófűtést (porlasztós motor), vagy az alternatív levegő szelepet (befecskendezős motor). • FIGYELEM ! • Jegesedés kialakulása utáni porlasztófűtés alkalmazása esetén először rosszabbodik a helyzet (tovább csökken a teljesítmény) a forró, levegő és a motorba bejutó olvadt jég miatt, de ne állítsuk vissza zárt helyzet felé a fűtést! Ez 10-15 másodpercig tart, aztán javul! 25

26. MEGELŐZÉS ÉS VÉDELEM • A PORLASZTÓ FŰTÉS HASZNÁLATA • INDÍTÁS - az indítás és a gurulás alatt elzárni. • MOTORPRÓBA - ellenőrizni. Bekapcsolása után a fordulatszám 75-100 RPM-et, a szívótérnyomás 3-5 inch-et esik. • FELSZÁLLÁS - Ha a körülmények megkívánják, 5 mp-r bekapcsolni a felszállás előtt. Kikapcsolása után a teljesítménynek vissza kell térnie. Felszállni csak akkor szabad, ha a pilóta biztos a porlasztó jégmentességében. Porlasztó fűtés kikapcsolva. • EMELKEDÉS ÉS UTAZÁS - ha a körülmények olyanok, bekapcsolni. Legalább 10 percenként a hajtóműellenőrző műszereket ellenőrizni. • SÜLLYEDÉS ÉS MEGKÖZELÍTÉS - kritikus szakasz (alacsony teljesítmény). Maximumra bekapcsolni a porlasztófűtést, gyakran ellenőrizni a hajtómű paramétereket, időszakonként rövid időre növelni a teljesítményt. • VÉGSŐ MEGKÖZELÍTÉS - a base leg -en bekapcsolva. 200-300 ft-re a küszöbtől kikapcsolni. 26

27. MEGELŐZÉS ÉS VÉDELEM Hasznos eszköz a „Carburettor Icing Probability Chart” 27

28. MEGELŐZÉS ÉS VÉDELEM Egy kis emlékeztető: Mi az a „harmatpont”? A harmatpont a levegőnek az a hőmérséklete, amelyen az adott hőmérsékletű és nedvességtartalmú levegő a folyékony vízre nézve telítetté válik. A harmatpontnál – a harmatpont-hőmérsékletnél – alacsonyabb környezeti hőmérsékletnél megindul a víztartalom kicsapódása, a kondenzáció. A harmatpont lehet fagyáspont alatti hőmérséklet is. A harmatpont az a hőmérséklet, melyre az adott levegőrészecskének le kell hűlnie, hogy a benne lévő vízgőz vízzé csapódjon ki. Amikor a harmatponti hőmérséklet a fagyáspont alá süllyed, ezt fagypontnak hívják, ekkor a vízgőz már nem képes többé harmatot létrehozni, helyette zúzmara vagy jég képződik. 28

29. MEGELŐZÉS ÉS VÉDELEM Magasabb hőmérsékleten a vízgőz résznyomása növekszik, ezért több víz párolog el. A vízgőz tulajdonsága nem függ a levegő jelenlététől. A harmat képződése mindig előfordul a harmatponton, ha csak gáz van jelen, ahol vízgőz van. A harmatpont a víz-gőz egyenletes funkciója, így meghatározható a vízgőz parciális nyomásából és fordítva is. Egy adott barometrikus nyomásnál, hőmérséklettől függetlenül, a harmatpont mutatja a vízgőzmolekulák mennyiségét ("mole fraction") a levegőben, vagy másképpen: meghatározza a levegő specifikus nedvességét. Ha a barometrikus nyomás úgy nő, hogy a vízgőzmolekulák mennyisége nem változik, a harmatpont szintén követő módon növekedni fog. Csökkentve a vízmolekulák mennyiségét, a harmatpont vissza fog állni előző értékére. Ugyanígy, ha nő a "mole fraction" egy nyomásesés után, az azt hozza magával, hogy a harmatpont visszaemelkedik előző értékére. Ez okból, azonos harmatpontnál Szeged és Gyöngyös-Pipishegy esetében (amelyik magasabban fekszik) a magasabb levegőfrakció miatt Pipishegyen több vízgőzt tartalmaz, mint Szegeden. 29

30. MEGELŐZÉS ÉS VÉDELEM A páratartalom Abszolút páratartalom: a levegőben lévő víz koncentrációja. Általában g/m3-ben szokás megadni. Független a hőmérséklettől. Páratelített állapot koncentrációja: az a vízgőz-koncentráció, amely az adott hőmérsékleten a folyékony állapotú vízzel zárt térben egyensúlyt tart. A hőmérséklettel exponenciálisan változik. Az adott hőmérséklethez tartozó értéket többnyire táblázatokból vesszük. Relatív páratartalom:100%-nak véve a páratelített állapot koncent-rációját, az abszolút páratartalom %-ban kifejezve. A relatív páratartalom megállapításához a harmatponton kívül meg kell mérni a levegő hőmérsékletét is. 30

31. A JEGESEDÉS KIALAKULÁSÁNAK ATMOSZFÉRIKUS FELTÉTELEI Páratelített állapot koncentrációja: A harmatpont hőmérsékletét megmérve megállapítható az abszolút páratartalom. Ha ismerjük a levegő hőmérsékletét, a lenti táblázatból megállapíthatjuk a páratelített állapot koncentrációját. A két koncentráció %-ban kifejezett aránya a relatív páratartalom. 31

32. A JEGESEDÉS KIALAKULÁSÁNAK ATMOSZFÉRIKUS FELTÉTELEI A magyarországi helyzet (2009 március 1-én): 32

33. A JEGESEDÉS KIALAKULÁSÁNAK ATMOSZFÉRIKUS FELTÉTELEI 33

34. A JEGESEDÉS KIALAKULÁSÁNAK ATMOSZFÉRIKUS FELTÉTELEI 34

35. KONKLÚZIÓ • Inkább előzd meg a porlasztójegesedést, mintsem a már kialakult jeget kelljen eltávolítani. • A porlasztó jegesedés alattomos jelenség. • A porlasztó jegesedés meleg, párás nyári napokon is kialakulhat. • Készülj fel a porlasztó jegesedés kialakulására és a megfelelő megelőző tevékenységek megtételére. • A porlasztó jegesedés kialakulásának lehetősége leginkább alacsonyabb hajtóműteljesítményen jellemző. • Amikor porlasztó jegesedést kiváltó körülmények között repülsz, a porlasztófűtést rendszeresen kapcsold be. A fordulatszám-esés és a szívótérnyomás esés első megjelenésénél szintén kapcsold be. • Egyes légijármű/hajtómű típusoknak nagyobb a porlasztó jegesedési hajlama. • Autóbenzin használata megnöveli a porlasztó jegesedés veszélyét. • Amennyiben a Légiüzemeltetési Utasítás másképpen nem írja elő, a porlasztófűtést mindig teljesen nyisd ki. • Amennyiben már bekövetkezett a jegesedés, a porlasztófűtés bekapcsolása után a motor egy ideig nem adja le a teljesítményt, ráz. NE ZÁRD EL A PORLASZTÓFŰTÉST, FOLYTASD A HASZNÁLATÁT. 35

36. EZEKET BETARTVA ELKERÜLHETÜNK ILYENEKET !

37. KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! badovszky.gyorgy.jr@kbsz.hu www.kbsz.hu 37