Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym...

15
30 Marzec 2005 Śmigłowiec Mi-8P to statek powietrzny produkcji radzieckiej skonstruowany w ukła- dzie jednowirnikowym ze śmigłem ogono- wym, napędzany dwoma silnikami turbinowy- mi TW2-117 o maksymalnej mocy 1500 KM każdy. Śmigłowiec jest przystosowany do transportu 28 pasażerw. Jego maksymalny udźwig wynosi 4000 kg, a prędkość: maksy- malna 250 km/h, przelotowa 225 km/h. Śmigłowiec jest wyposażony w instalacje przeciwoblodzeniowe płatowca i silnikw oraz układ automatycznej rejestracji parame- trw lotu SARPP-12D1M zapisujący 6 para- metrw lotu w trybie ciągłym. Instalacje przeciwoblodzeniowe płatowca i silnikw składają się z następujących ukła- dw: przeciwoblodzeniowego łopat wirnika nośnego i śmigła ogonowego, przeciwoblo- dzeniowego szyb kabiny załogi i przeciwo- blodzeniowego tuneli wlotowych silnikw oraz łopatek aparatw kierujących pierwsze- go stopnia sprężarek i tuneli wlotowych. Zasada działania układw przeciwoblo- dzeniowych łopat wirnika nośnego i śmigła ogonowego oraz szyb kabiny załogi polega na zamianie energii elektrycznej w cieplną. Układ przeciwoblodzeniowy tuneli wloto- wych silnikw działa na zasadzie wykorzy- stywania ciepła powietrza wytwarzanego przez silniki TW2-117. Ciepło to, doprowa- dzane do tuneli i ich części wlotowych, za- pewnia właściwą pracę silnika w warunkach niskich temperatur i dużej wilgotności ota- czającego powietrza chroni wlotowe czę- ści silnikw przed wystąpieniem na nich po- włoki lodowej. Na śmigłowcu zamontowany jest sygnali- zator oblodzenia RIO-3, ktry w wypadku pojawienia się oblodzenia automatycznie włącza instalację przeciwoblodzeniową. Kie- dy na powierzchni czułej trzpienia pojawi się warstwa lodu, słabnie promieniowanie beta radioaktywnego izotopu, do bloku elektrycz- nego przekazywany jest wtedy impuls (na- pięcie) do włączenia instalacji. Jeśli warstwa lodu narasta w tym czasie także na profilach aparatu kierującego, zostaje zakłcony opływ powietrza na łopatkach sprężarki, na ich po- wierzchni powstają zaburzenia, co może spo- wodować pompaż silnika, a w następstwie jego zgaśnięcie. Aby zapobiec takiej sytuacji, instrukcja użytkowania śmigłowca w locie zobowiązuje załogę do włączenia instalacji przeciwoblo- dzeniowej na zakres pracy RĘCZNY na 2 - - 3 minuty przed wejściem w chmury lub w strefę oblodzenia. Podczas lotu śmigłowca Mi-8P nr 632 z Wrocławia do Warszawy w dniu 4 grudnia 2003 roku instalacja prze- ciwoblodzeniowa była przez cały czas włą- czona na zakres pracy AUTOMAT. Śmigłowce Mi-8 i Mi-17 należą do najbar- dziej niezawodnych maszyn w swej klasie, co potwierdzają dane eksploatacyjne i statystyki światowe. Przyczyny wypadkw tych śmi- głowcw są rżne: od nieprzestrzegania re- gulaminu lotw, nadmiernej eksploatacji (przeważnie przez cywilne firmy w krajach o stosunkowo niskiej kulturze lotniczej), po- rzez kolizje podczas wykonywania lotw gru- powych aż do zderzeń z ptakami czy zaha- czeń o linie wysokiego napięcia. Można więc Płk mgr inż. Zbigniew Drozdowski Mjr mgr inż. Cezary Musiał Inspektorat MON ds. Bezpieczeństwa Lotw Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda Michałowskiego Oblodzenie wciąż groź- ne, zamieszczonego w numerze 4/2004 Przeglądu WLOP, dotyczącego awarii śmigłowca Mi-8 z 36. specjalnego pułku lotnictwa transportowego zaistniałej 4 grudnia 2003 roku. Przedstawiają wyniki badań podkomisji technicznej KBWL MON przeprowadzonych w związku z tą awarią.

Transcript of Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym...

Page 1: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

30 Marzec 2005

Śmigłowiec Mi-8P to statek powietrznyprodukcji radzieckiej skonstruowany w ukła-dzie jednowirnikowym ze śmigłem ogono-wym, napędzany dwoma silnikami turbinowy-mi TW2-117 o maksymalnej mocy 1500 KMkażdy. Śmigłowiec jest przystosowany dotransportu 28 pasażerów. Jego maksymalnyudźwig wynosi 4000 kg, a prędkość: maksy-malna � 250 km/h, przelotowa � 225 km/h.Śmigłowiec jest wyposażony w instalacje

przeciwoblodzeniowe płatowca i silnikóworaz układ automatycznej rejestracji parame-trów lotu SARPP-12D1M zapisujący 6 para-metrów lotu w trybie ciągłym.

Instalacje przeciwoblodzeniowe płatowcai silników składają się z następujących ukła-dów: przeciwoblodzeniowego łopat wirnikanośnego i śmigła ogonowego, przeciwoblo-dzeniowego szyb kabiny załogi i przeciwo-blodzeniowego tuneli wlotowych silnikóworaz łopatek aparatów kierujących pierwsze-go stopnia sprężarek i tuneli wlotowych.

Zasada działania układów przeciwoblo-dzeniowych łopat wirnika nośnego i śmigłaogonowego oraz szyb kabiny załogi polegana zamianie energii elektrycznej w cieplną.Układ przeciwoblodzeniowy tuneli wloto-wych silników działa na zasadzie wykorzy-stywania ciepła powietrza wytwarzanegoprzez silniki TW2-117. Ciepło to, doprowa-dzane do tuneli i ich części wlotowych, za-pewnia właściwą pracę silnika w warunkachniskich temperatur i dużej wilgotności ota-czającego powietrza � chroni wlotowe czę-ści silników przed wystąpieniem na nich po-włoki lodowej.

Na śmigłowcu zamontowany jest sygnali-zator oblodzenia RIO-3, który w wypadkupojawienia się oblodzenia automatyczniewłącza instalację przeciwoblodzeniową. Kie-dy na powierzchni czułej trzpienia pojawi sięwarstwa lodu, słabnie promieniowanie betaradioaktywnego izotopu, do bloku elektrycz-nego przekazywany jest wtedy impuls (na-pięcie) do włączenia instalacji. Jeśli warstwalodu narasta w tym czasie także na profilachaparatu kierującego, zostaje zakłócony opływpowietrza na łopatkach sprężarki, na ich po-wierzchni powstają zaburzenia, co może spo-wodować pompaż silnika, a w następstwiejego zgaśnięcie.

Aby zapobiec takiej sytuacji, instrukcjaużytkowania śmigłowca w locie zobowiązujezałogę do włączenia instalacji przeciwoblo-dzeniowej na zakres pracy �RĘCZNY� na 2 -- 3 minuty przed wejściem w chmury lubw strefę oblodzenia. Podczas lotu śmigłowcaMi-8P nr 632 z Wrocławia do Warszawyw dniu 4 grudnia 2003 roku instalacja prze-ciwoblodzeniowa była przez cały czas włą-czona na zakres pracy �AUTOMAT�.Śmigłowce Mi-8 i Mi-17 należą do najbar-

dziej niezawodnych maszyn w swej klasie, copotwierdzają dane eksploatacyjne i statystykiświatowe. Przyczyny wypadków tych śmi-głowców są różne: od nieprzestrzegania re-gulaminu lotów, nadmiernej eksploatacji(przeważnie przez cywilne firmy w krajacho stosunkowo niskiej kulturze lotniczej), po-rzez kolizje podczas wykonywania lotów gru-powych aż do zderzeń z ptakami czy zaha-czeń o linie wysokiego napięcia. Można więc

Płk mgr inż. Zbigniew DrozdowskiMjr mgr inż. Cezary MusiałInspektorat MON ds. Bezpieczeństwa Lotów

Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzeniaAutorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda Michałowskiego Oblodzenie wciąż groź-

ne, zamieszczonego w numerze 4/2004 �Przeglądu WLOP�, dotyczącego awarii śmigłowca Mi-8z 36. specjalnego pułku lotnictwa transportowego zaistniałej 4 grudnia 2003 roku. Przedstawiająwyniki badań podkomisji technicznej KBWL MON przeprowadzonych w związku z tą awarią.

Page 2: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

31Przegląd Sił Powietrznych

mówić, że są to wypadki spowodowane czyn-nikiem ludzkim bądź warunkami zewnętrzny-mi (np. pogodą). Wśród zdarzeń lotniczych,których przyczyną była niesprawność silnika,przeważają stosunkowo niegroźne sytuacje,gdy pilot po sygnale o niesprawności z pokła-dowego układu ostrzegania o sytuacjachszczególnych w locie lądował awaryjnie beznastępstw dla życia załogi i pasażerów (tegotypu lądowania przeważnie nie muszą byćwykonywane, gdyż śmigłowce mogą konty-nuować lot tylko z jednym sprawnym silni-kiem). Niebezpieczne są te zdarzenia, którezaistniały w wyniku równoczesnego wyłącze-nia się obydwu silników. Prawdopodobień-stwo, że do takich zdarzeń dojdzie z przyczyntechnicznych można uznać za małe, gdyż pra-wie zawsze przyczyną takich zdarzeń są czyn-niki środowiskowe (warunki atmosferyczne,zderzenia z ptakami), a więc czynniki, którychnie da się wyeliminować, lub czynnik ludzki.

Analizowany wypadek śmigłowca Mi-8Pbył bardzo podobny do wypadku czeskiegoMi-8, który wydarzył się 28 października 2001roku. Do zdarzenia doszło w godzinach wie-czornych podczas lotu wykonywanego nawysokości 300 metrów w niekorzystnych wa-runkach atmosferycznych. Załoga po zgaśnię-ciu obydwu silników i braku jakiejkolwieksygnalizacji zewnętrznej zdołała bezpieczniewylądować sposobem awaryjnym. Na podsta-wie badań przyczyn wypadku ustalono, że sty-ki instalacji sygnalizującej brak paliwaw zbiorniku rozchodowym były pokryte tlen-kiem srebra, co uniemożliwiło jej prawidło-we zadziałanie. Czeska komisja badania wy-padków lotniczych stwierdziła, że pompyprzepompowujące paliwo działały prawidło-wo, ale AZS włączenia pompy przepompo-wującej był po wypadku ustawiony w położe-niu �WYŁĄCZONY�, co może sugerować,że załoga nie włączyła go przed lotem.

Podobne zdarzenie odnotowano takżew lotnictwie Sił Zbrojnych RP dwadzieścia lattemu, choć mniej groźne w skutkach. 1 grud-nia 1983 roku podczas lotu śmigłowca Mi-8Tnr 615 z 37. pśt zaistniała przesłanka szcze-gólnego rodzaju � �I�.

Załoga wykonywała lot po trasie Mirosła-wiec � Jaworze � Poznań � Łęczyca z pasaże-rami na pokładzie. Śmigłowiec wystartowało godzinie 9.20, lot odbywał się w DZWA nawysokości około 100 metrów z prędkościąprzelotową 210 km/h.

Około 30 minut po starcie wystąpił lekkiopad śniegu, dowódca załogi polecił techni-kowi pokładowemu włączyć podgrzew tuneliwlotowych silników na zakres pracy �RĘCZ-NY�. Po niespełna 8 minutach lotu załogausłyszała huk od strony silników. Śmigłowieczaczął gwałtownie przepadać i jednocześnieprzechylać w prawo oraz pochylać w dół. Za-częła zmniejszać się prędkość obrotowa le-wego silnika i wirnika nośnego. Dowódca za-łogi natychmiast przestawił dźwignię skokui mocy w dół w celu zwiększenia prędkościobrotowej wirnika nośnego (odciążenia wir-nika nośnego), a gdy stwierdził, że wyłączyłsię lewy silnik, polecił technikowi wyłączyćzawór odcinający i przeciwpożarowy lewegosilnika.

Załoga wyprowadziła śmigłowiec ze zniża-nia na wysokości 50 - 70 metrów. Dowódcazałogi, po upewnieniu się, że parametry pra-cy prawego silnika oraz wirnika nośnego sązgodne z określonymi w warunkach technicz-nych, przerwał wykonywanie zadania i pod-jął decyzję o lądowaniu na lotnisku zapaso-wym w Powidzu.

Dalszy lot przebiegał bez następstw, a za-łoga o godzinie 10.10 wylądowała na lotni-sku na drodze startowej sposobem samoloto-wym.

Przyczyną opisanej przesłanki było zbytpóźne włączenie przez załogę instalacjiprzeciwoblodzeniowej � ogrzewania tuneliwlotowych silników po wejściu w strefę opa-du śniegu. Spowodowało to, że utworzona nałopatkach wlotowego aparatu kierującegowarstwa lodu oderwała się i wpadła do silni-ka, w efekcie czego zaburzony został prze-pływ powietrza w sprężarce, to zaś doprowa-dziło do zgaśnięcia silnika.

Podczas badania zdarzenia okazało się, żeistnieje rozbieżność między polską instruk-cją Śmigłowiec Mi-8. Technika pilotowania

Page 3: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

32 Marzec 2005

a wydawnictwem rosyjskim Wiertolot Mi-8.Instrukcyja ekspłuatacyi i tiechniczeskogoobsługiwanija. W tym ostatnim, w rozdzialePolot w zonie obledienienija (Lot w strefieoblodzenia), nakazywano bezwzględnie włą-czyć podgrzew tuneli wlotowych powietrzado silników w temperaturze +5°C i niższej,natomiast zabraniano włączania podgrzewu,jeśli śmigłowiec już znalazł się w strefie ob-lodzenia.

Wypadki śmigłowców Mi-8, które zaistniaływ przeszłości i których bezpośrednimi przy-czynami było równoczesne zgaśnięcie obydwusilników, można zaliczyć do trzech grup, mia-nowicie:" spowodowanych błędem załogi � niewłą-

czeniem AZS pompy przepompowującej," zaistniałych w wyniku niewłaściwej tech-

niki pilotowania (przy nadmiernym obcią-żeniu wirnika nośnego elektroniczny układregulacji wyłączył silnik ze względu namożliwość przekroczenia dopuszczalnejtemperatury gazów za turbiną),

" spowodowanych nieumiejętnym użytkowa-niem instalacji przeciwoblodzeniowejw warunkach bardzo dużej wilgotności i wtemperaturze otoczenia 0 - 5 °C (niewłą-czenie instalacji przeciwoblodzeniowejw takich warunkach na zakres pracy�RĘCZNY� powoduje gwałtowne osadza-nie się lodu na wlotach powietrza do silni-ków i w konsekwencji wyłączenie się silni-ków w wyniku pompażu).Wracając do analizowanej awarii śmigłow-

ca Mi-8 z 36. splt, przypomnę, jak wykony-wano obsługi i zabezpieczano lot tego śmi-głowca. 4 grudnia 2003 roku o godzinie 0.10załoga wystartowała do lotu po trasie War-szawa � Katowice. Wylądowała w Katowi-cach o godzinie 1.18. Po wykonaniu obsługipolotowej i zatankowaniu 900 litrów paliwazałogę przewieziono do hotelu na odpoczy-nek. Tego samego dnia o godzinie 9.25, powykonaniu obsługi startowej, załoga wystar-towała do Kleszczowa. Wylądowała tam po24 minutach lotu, czyli o godzinie 9.49. Za-łoga wykonała obsługę startową i, zajmującmiejsca w śmigłowcu, oczekiwała na pasa-

żerów. Po ich przybyciu, o godzinie 10.52śmigłowiec wystartował do miejscowościLubin. Jednak ze względu na złe warunkipogodowe śmigłowiec o godzinie 11.50 wy-lądował na lotnisku we Wrocławiu. Tam za-łoga odtworzyła gotowość śmigłowca, wy-konując obsługę startową, w ramach którejzatankowała 1350 litrów paliwa zawierają-cego dodatek antykrystaliczny Bikanol M-2.Lot powrotny do Warszawy załoga rozpoczę-ła o godzinie 17.03.

Geometria zderzenia śmigłowcapo lądowaniu autorotacyjnym� proces niszczenia konstrukcji

Śmigłowiec lądował awaryjnie, wykorzy-stując zakres autorotacji, w terenie zalesionymw pobliżu miejscowości Pilawa, przy trasieRadom � Warszawa. Wrak śmigłowca leżałw płytkim rowie o głębokości około 1,5 me-tra i szerokości w górnej części około 3 me-trów, zwrócony w kierunku odpowiadającymkursowi 130°.

Pierwszymi przeszkodami terenowymi, najakie natrafił śmigłowiec, były drzewa o wy-sokości około 20 m (schemat lotu autorota-cyjnego przedstawiono na rys. 5). Przyjętozatem, że proces niszczenia konstrukcji śmi-głowca zapoczątkowany został w momenciezahaczenia wirującym śmigłem ogonowymo wierzchołek najpierw drzewa rosnącegow odległości około 120 metrów od miejsca,w którym leżał wrak śmigłowca, a następnieo drzewo znajdujące się w odległości około68 metrów od wraku. Zahaczenie o drzewaspowodowało wyhamowanie prędkości obro-towej wirnika nośnego.

Z zapisu pokładowego rejestratora para-metrów lotu wynika, że śmigłowiec zniżał sięz pochyleniem 11° �na ogon� oraz przechy-leniem 9° w prawo. Zmniejszająca się pręd-kość obrotowa wirnika nośnego oraz dużaprędkość pionowego opadania spowodowa-ły, że zachwiana została równowaga momen-tów sił � nośnej, ciężkości, bezwładnościi odśrodkowej � działających na łopaty wir-nika nośnego. W wyniku zmniejszenia się

Page 4: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

33Przegląd Sił Powietrznych

prędkości obrotowej wirnika nośnegozmniejszyła się też siła odśrodkowa, a co zatym idzie jej moment, w efekcie czego zwięk-szył się kąt wzniosu łopat wirnika nośnego.Po przekroczeniu krytycznego kąta wzniosuoraz, dodatkowo, pod wpływem oporu po-wietrza działającego na dolne powierzchniełopat, łopaty obróciły się względem przegu-bów osiowych i zaklinowały z ujemnym ką-tem nastawienia około �135°. W wyniku tego� jak stwierdzono podczas oględzin wrakuśmigłowca � krawędzie spływu stały się kra-wędziami natarcia.

Na wysokości około 5 metrów spadającyśmigłowiec uderzył przednią oszkloną czę-ścią kadłuba w kolejne drzewo, które � wy-ginając się � wyhamowało całkowicie pręd-kość postępową śmigłowca i wbiło się oko-ło 1,5 metra w głąb kabiny załogi. Śmigło-wiec z nieruchomym wirnikiem nośnym osu-nął się po pniu drzewa, jednak siła uderze-nia w ziemię była tak duża, że pod wpły-wem ciężaru zespołu napędowego i prze-kładni głównej kadłub uległ dalszemu znisz-czeniu (schemat miejsca lądowania przed-stawiono na rys. 4).

Fot. 2. Sprawna piasta wirni-ka nośnego � łopaty wirnikanośnego znajdują się w poło-żeniu neutralnym

Fot. 1. Łopaty wirnika nośne-go obrócone o kąt �135°względem przegubów osio-wych piasty wirnika nośnego.Strzałką zaznaczono kierunekobrotu

Page 5: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

34 Marzec 2005

Ustalenia komisji dotyczące ocenysprawności śmigłowca

W celu zweryfikowania sformułowanych napoczątku badania hipotez komisja przeprowa-dziła liczne badania i ekspertyzy, takie jak:1. Przegląd optyczny oraz ocena stanu tech-

nicznego traktu gazowego silników TW2-117śmigłowca Mi-8 nr 632.

2. Próby i badania silników na hamowniWZL-3 Dęblin.

3. Sprawdzenie parametrów następującychzdemontowanych ze śmigłowca urządzeń:# regulatorów temperatury URT-27,# pompy paliwowej PCR-1Sz,# termometru TW-45,# sygnalizatora oblodzenia RIO-3,# pompy paliwowej ECN-75B.

4. Określenie koncentracji pierwiastkówmetalicznych w produktach zużycia zawar-tych w próbkach oleju Castrol 98 pobranychz instalacji olejowych silników śmigłowcai przekładni głównej oraz oleju hydraulicz-nego ASF 41.

5. Badania laboratoryjne wybranych wła-ściwości fizykochemicznych płynów eksplo-atacyjnych: próbek paliw do turbinowych sil-ników lotniczych Jet-A1, oleju lotniczegoCastrol 98 oraz oleju hydraulicznego AeroShell Fluid 41, pobranych z instalacji śmi-głowca oraz z instalacji dystrybucyjnych nalotniskach, na których śmigłowiec był tanko-wany przed awarią.

6. Badania silnika turbinowego TW2-117 nahamowni zakładu remontowego WZL-3 Dę-blin w celu określenia wpływu oblodzeniawlotu płatowcowego i aparatu kierownic sprę-żarki na podstawowe parametry pracy silnikaoraz działania ograniczników maksymalnejtemperatury gazów wylotowych (T3) przedturbiną sprężarki URT-27 obydwu silników.

7. Badania wlotu w skali 1:1 w swobod-nym opływie w warunkach stałej temperaturyotoczenia oraz modelu wlotu w opływie z wy-muszonym przepływem wewnętrznym.

Podczas przeglądu zewnętrznego silnikównie stwierdzono uszkodzeń, które mogłybybyć spowodowane przez ciało obce zassane

do traktu gazowego i które mogłyby wpłynąćna niewłaściwą pracę silnika podczas lotu.

Po zdemontowaniu silników stwierdzono,pokręcając wałami, że pędnie obu silnikówobracają się płynnie, bez zacięć i oporów.W hangarach dokonano szczegółowego prze-glądu stanu technicznego traktu gazowego sil-ników (sprężarek, komór spalania i turbin)i stwierdzono, że silniki są w dobrym stanietechnicznym, nie wykryto ani uszkodzeń trak-tu gazowego, ani ciał obcych. Na podstawieprzeglądów oceniono, że można uruchomićsilniki i wykonać odpowiednie próby na ha-mowni.

Próby takie przeprowadzono w zakładzieremontowym WZL-3 Dęblin � wszystkie pa-rametry pracy były zgodne z parametramiokreślonymi w warunkach technicznych.

Na podstawie przeprowadzonych badaństwierdzono, że obydwa silniki były sprawnetechnicznie oraz że nie było związku przyczy-nowego między stanem technicznym silnikówa ich samoczynnym wyłączeniem się podczaslotu w dniu 4 grudnia.

W takiej sytuacji pozostała do zweryfiko-wania hipoteza wskazująca jako przyczynęawarii oblodzenie tuneli wlotowych silnikóworaz łopatek wlotowych aparatów kierującychsprężarek.

Bardzo szczegółowo i wszechstronniesprawdzono więc instalację przeciwoblodze-niową śmigłowca.

Na podstawie analizy położenia wyłączni-ków, przełączników, automatów zabezpiecze-nia sieci (fot. 3) oraz stanu włókien żaróweklampek sygnalizacyjnych instalacji przeciw-oblodzeniowej zamontowanych na pulpitachw kabinie pilotów ustalono, że układ sygnali-zujący wystąpienie oblodzenia był włączony,a instalacja działała na automatycznym zakre-sie pracy.

Oznacza to, że po zadziałaniu układu sy-gnalizującego pojawienie się oblodzenia zo-stałoby w sposób automatyczny włączoneogrzewanie wlotu prawego silnika i łopatekwlotowego aparatu kierującego oraz łopatwirnika nośnego i śmigła ogonowego. Zosta-łoby to zasygnalizowane zaświeceniem się

Page 6: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

35Przegląd Sił Powietrznych

lampek. W celu włączenia układu ogrzewa-nia lewego silnika należy przestawić dźwignięwyłącznika w położenie �WŁĄCZONE�.

Analiza stanu technicznego włókien żaró-wek lampek sygnalizacyjnych instalacjiprzeciwoblodzeniowej pozwoliła na stwier-dzenie, że żadna z nich nie świeciła się w chwi-li przyziemienia.

W wypadku takiej konfiguracji elementówsterujących instalacja przeciwoblodzeniowapowinna zadziałać automatycznie po wystą-pieniu oblodzenia sygnalizowanego przez sy-gnalizator oblodzenia RIO-3.

Stan techniczny sygnalizatora oblodzeniaRIO-3 sprawdzono kompleksowo w zakładzieremontowym WZL-1 w Łodzi przez wykona-nie dwukrotnie pomiarów parametrów.

W trakcie pierwszego pomiaru parametrówpozytywny wynik sprawdzenia uzyskano pozłożeniu dwóch imitatorów lodu sektoraminr 2, co odpowiada grubości lodu 0,8 milime-tra. Zgodnie z warunkami technicznymi sy-gnalizacja oblodzenia powinna zadziałać poprzysłonięciu nadajnika izotopowego sekto-rem nr 2 już pojedynczego imitatora lodu (gru-bość lodu 0,4 milimetra). Otrzymany wynikświadczył o obniżeniu się czułości zadziała-nia sygnalizacji wystąpienia oblodzenia. Po-zostałe parametry sygnalizatora były zgodnez określonymi w warunkach technicznych.

Drugiego pomiaru parametrów dokonanopo wygrzaniu sygnalizatora oblodzenia � sy-gnalizator był przez półtorej godziny zasila-ny energią elektryczną.

Kiedy w trakcie sprawdzenia nadajnik izo-topowy przysłonięto sektorem nr 2 pojedyn-czego imitatora lodu (grubość lodu 0,4 mili-metra), sygnalizator sygnalizował wystąpienieoblodzenia w sposób niestabilny. W sposóbwyraźny sygnalizacja zaświeciła się dopieropo przysłonięciu nadajnika sektorami nr 1i nr 2 dwóch złożonych imitatorów lodu (od-powiada to grubości lodu 0,6 milimetra).Wynik tego sprawdzenia wskazywał, że sy-gnalizator działał w sposób bardziej czuły naskutek elektrycznego wygrzania. Pogorszeniewskazań parametrów było zaś efektem wilgo-ci, która oddziaływała na blok elektronicznyw sposób bezpośredni przez 48 godzin. Podrugim sprawdzeniu odnotowano niewielkieobniżenie się czułości sygnalizatora w stosun-ku do określonej w warunkach technicznych,jednak niemożliwe było ustalenie momentu wy-stąpienia tego obniżenia, tzn. czy obniżenie czu-łości nastąpiło podczas eksploatacji śmigłow-ca przed wypadkiem, czy też było efektemzmian wewnętrznych, jakie pojawiły się w blo-ku elektronicznym po wypadku w wyniku od-działywania wilgoci i przeciążeń niespotyka-nych w czasie normalnej eksploatacji.

Fot. 3. Położenie dźwigniprzełączników i wyłączników wkabinie pilotów śmigłowca

Page 7: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

36 Marzec 2005

Dlatego też KBWL stwierdziła, że nie mazwiązku przyczynowego pomiędzy zaistniałąawarią a sprawnością i obsługą sygnalizatoraoblodzenia RIO-3 oraz instalacji przeciwoblo-dzeniowej śmigłowca.

Szczegółowym przeglądom poddano rów-nież silniki, nie stwierdzono jednak żadnychśladów, które mogłyby świadczyć o wystąpie-niu oblodzenia. Z analizy sytuacji meteorolo-gicznej wynikało zaś, że w rejonie lotniskaOkęcie panowały warunki sprzyjające wystą-pieniu oblodzenia.

Aby potwierdzić istnienie zależności mię-dzy oblodzeniem łopatek wlotowego aparatukierującego sprężarki a wyłączeniem się sil-nika, przeprowadzono próby oblodzenia sil-nika. W czasie tych prób, przeprowadzonychna hamowni w WZL-3, uzyskano oblodzenietunelu wlotowego, które spowodowało, że sil-nik wyłączył się z charakterystycznym efek-tem akustycznym.

Ponadto zlecono Instytutowi Techniki Lot-niczej WAT i ITWL wykonanie sprawdzeńoraz próby modelu wlotów silników i wenty-latora w tunelu aerodynamicznym oraz próbyoblodzenia silnika na hamowni. Sprawdzeniai próby miały dać odpowiedź na pytanie, czybyło możliwe oblodzenie wlotów silników,łopatek wlotowych aparatów kierujących sprę-żarek w warunkach atmosferycznych panują-cych podczas przelotu po trasie Wrocław �Warszawa nawet mimo niezadziałania sygna-lizacji oblodzenia od czujnika sygnalizatoraRIO-3.

W WAT wykonano takie badania, jak:" obliczenia gazodynamiczne metodami

uproszczonymi," pomiary rozkładu temperatur w tunelu wlo-

towym do silników oraz wentylatora w swo-bodnym przepływie,

" pomiary rozkładu temperatur we wlociew opływie z wymuszonym przepływemwewnętrznym (dokonano ich w tunelu ae-rodynamicznym na modelu wlotów silni-ków i wentylatora w temperaturach +2 °Ci �3 °C),

" analiza statystyczna wpływu oblodzenia napracę silników turbinowych.

Przeanalizowano różne materiały źródłowezawierające informacje o wpływie oblodze-nia silników na pracę lotniczych silników tur-binowych. Wykorzystano dane dotyczące róż-nego rodzaju badań, sprawozdań i raportówze zdarzeń lotniczych, których przyczyną byłowyłączenie silników.

Wyniki badań w locie i analiz statystycz-nych występowania oblodzenia prowadzonychod lat trzydziestych XX wieku w wielu kra-jach wskazują, że oblodzenie jest zjawiskiemprzypadkowym, występującym z różnymprawdopodobieństwem dla różnych rodzajówchmur, przy czym podczas lotu statku po-wietrznego w chmurach typu stratocumulusw warunkach ujemnych temperatur otoczeniaprawdopodobieństwo oblodzenia statku jestbardzo duże i wynosi 85%, przy czym pręd-kość narastania powłoki lodowej zawiera sięw przedziale 0,5 - 2,0 mm/min.

Wzrost oporów przepływu wpływa nazmniejszenie masowego natężenia przepły-wu powietrza oraz sprężu, a tym samym po-woduje zmniejszenie mocy silnika. Abyw warunkach zmniejszenia masowego natę-żenia przepływu powietrza zachować mocsilnika niezbędną do utrzymywania stałejprędkości obrotowej wirnika nośnego, trze-ba zwiększyć ilość paliwa podawanego dokomory spalania. To prowadzi do znaczne-go wzrostu temperatury gazów przed turbi-ną, a w konsekwencji może spowodowaćprzegrzanie elementów turbiny lub wyłącze-nie silnika przez układ ograniczający tempe-raturę przed turbiną.

Pojawienie się oblodzenia silnika, awarięlub nieefektywne działanie instalacji prze-ciwoblodzeniowej silnika można rozpoznaćpo znacznym wzroście temperatury przed tur-biną, zmniejszeniu prędkości obrotowej wir-nika oraz wzroście drgań lub objawach nie-statecznej pracy sprężarki. W takim wypadkunależy możliwie szybko wyjść ze strefy oblo-dzenia lub wyłączyć silnik.

Podczas lotu w warunkach oblodzenia in-stalacja przeciwoblodzeniowa silników po-winna być włączona. Należy ją włączać przedwejściem w strefę oblodzenia i wyłączyć po

Page 8: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

37Przegląd Sił Powietrznych

wyjściu statku powietrznego z tej strefy, przyczym trzeba pamiętać, że powietrzna instala-cja przeciwoblodzeniowa (najczęściej stoso-wana) charakteryzuje się w porównaniu z in-stalacją elektryczną dużą bezwładnością ciepl-ną, a to z powodu powolnego nagrzewania sięchronionych powierzchni. Kiedy więc panująwarunki, w których można się spodziewaćoblodzenia, należy wcześniej włączyć insta-lację przeciwoblodzeniową.

Trzeba zdawać sobie sprawę, że nagłe za-ssanie do wnętrza kanału przepływowego sil-nika turbinowego płata śryżu (to początkowestadium powstawania pokrywy lodowej � bło-to pośniegowe), a także śniegu, wody, graduitp. (nawet w bardzo małej ilości, odpowia-dającej 350 cm3 wody), może zgasić płomieńw komorze spalania i spowodować wyłącze-nie silnika, a � często � nawet obu silników.Efektywnym środkiem zabezpieczającymprzed dostawaniem się do kanału przepływo-wego silnika bryłek lodu i płatów śryżu (orazśniegu, wody, gradu itp.) są bezwładnościo-we odpylacze powietrza wlotowego lub wie-lofunkcyjne układy dolotowe, które pracującw trybie przeciwoblodzeniowym separująz powietrza wlotowego wszystkie cząstki lodui usuwają je na zewnątrz.

Rozpatrując zagadnienie oblodzenia lotni-czych zespołów napędowych, należy pamię-tać, że w odróżnieniu od oblodzenia płatow-ca, które następuje w ujemnych temperaturachotaczającego powietrza, oblodzenie zespołównapędowych � powstające w wyniku przepły-wającego w kanale wlotowym z dużą prędko-ścią powietrza, w efekcie czego obniża siętemperatura powietrza w tym kanale � możepojawić się, gdy temperatura otoczenia jestdodatnia i zawiera się w zakresie od +5 °C do+10 °C. Dzieje się tak zwłaszcza podczas pra-cy silnika na ziemi lub gdy prędkość obroto-wa silnika jest niewielka, natomiast wirnikanośnego duża (jak w przypadku silnikówśmigłowcowych). Ze względu na bezpieczeń-stwo lotu należałoby w kanałach wlotowychsilników montować sygnalizatory oblodzeniadziałające niezależnie od sygnalizatorów pła-towcowych, generalnie zaś we wszystkich

przypadkach, w których to możliwe, sygnali-zatory oblodzenia należy ustawiać w kanałachwlotowych silników.

W przepisach FAR jako warunki do powsta-nia oblodzenia zespołów napędowych przy-jęto utrzymywanie się temperatury otoczenia(OAT) na ziemi lub podczas startu lub tempe-ratury spiętrzenia w locie (TAT) równej 10 °Club niższej oraz występowanie wilgoci wi-docznej w każdej postaci (np. jako chmury,mgła z widocznością 1 mili lub mniejszą,deszcz, śnieg, deszcz ze śniegiem, kryształkilodu). Oblodzenie może pojawić się także naziemi lub podczas startu, gdy temperatura oto-czenia wynosi 10 °C lub jest niższa i gdy płasz-czyzny postoju, drogi kołowania oraz drogistartowe są pokryte śniegiem, lodem, stojącąwodą lub błotem pośniegowym. Wszystko tomoże zostać zassane do kanałów przepływo-wych silników lub może zamarzać na silni-kach, osłonach lub czujnikach silników.

Na podstawie analizy zdarzeń lotniczychustalono, że piloci mogą popełniać błędy pod-czas rozpoznawania oblodzenia i podejmowa-nia działań zapobiegających oblodzeniu sil-ników. Piloci mogą źle zinterpretować warunkipowstawania oblodzenia, gdy temperaturawynosi nieco powyżej 0 °C, szczególnie w no-cy, gdy nie jest możliwe zaobserwowanie two-rzenia się lodu.

Dane wskazują, że wiele zgaszeń silnikóww wyniku oblodzenia nastąpiło w czasiepodchodzenia do lądowania i lądowania,a więc wtedy, gdy załoga jest znacznie obcią-żona. W takiej sytuacji pilotowi trudno jestrozpoznać oblodzenie i jednocześnie właści-wie ustawić przełącznik zapłonu.

Instrukcja pilotowania stwierdza, że nienależy polegać na obserwacji oblodzenia pła-towca � zbyt późne włączenie instalacji prze-ciwoblodzeniowej silników, gdy oblodzeniejest widoczne z kokpitu, może być przyczynąbardzo poważnych uszkodzeń silnika.

Producenci śmigłowców próbują różny-mi metodami uniemożliwić zassanie śniegui lodu do silników. Stosują specjalne separa-tory, zwrotne kanały wlotów, wewnętrzneprzesłony, a na niektórych śmigłowcach � do-

Page 9: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

38 Marzec 2005

datkowo � urządzenia automatycznego zapło-nu, które uruchamiają silnik w razie jego zga-śnięcia.

W biuletynach zaleca się, żeby na samolo-tach, na których to możliwe, instalować nawlotach urządzenia zabezpieczające przed do-stawaniem się lodu do kanału przepływowe-go silnika (chodzi o różnego rodzaju zmody-fikowane odpylacze bezwładnościowe), zakła-dać instalacje zapłonowe pracujące w sposóbciągły w warunkach oblodzenia i przez pewienczas po wyjściu ze strefy oblodzenia, rozsze-rzać zakres temperatury definiującej warunkioblodzenia oraz regulować używanie instala-cji przeciwoblodzeniowej silników i układówzapłonowych w warunkach oblodzenia, a tak-że ustalać procedury odladzania i przeglądustatków powietrznych na ziemi (w tym wlo-tów do silników i płatowca w miejscach, z któ-rych lód może zostać zassany do silników).

Przykładowo biuletyn dotyczący samolo-tów SAAB-Fairchild, podczas lotu którychwystąpiły przypadki wyłączenia się obu silni-ków, wprowadza do instrukcji eksploatacji wpowietrzu oddzielną definicję warunków ob-lodzenia dla płatowca i silników. O warunkachdo wystąpienia oblodzenia silników mówi się,jeżeli wilgoć w powietrzu przybiera jakąkol-wiek formę (chmury, mgła z widocznością do1 mili lub mniejszą, deszcz, śnieg, deszcz ześniegiem, kryształki lodu) bądź na płaszczyź-nie postojowej, drogach kołowania lub dro-dze startowej znajdują się stojąca woda, bło-to pośniegowe, śnieg (z wyjątkiem twardoubitego śniegu), a temperatura OAT lub TATpodczas wszystkich operacji na ziemi i w po-wietrzu wynosi +10 °C lub mniej. Jeśli takiewarunki występują, nakazuje się włączyć in-stalacje przeciwloblodzeniowe silników. De-finicja warunków oblodzenia w odniesieniudo pozostałych instalacji przeciwoblodzenio-wych, z wyjątkiem silnikowej, jest niemalidentyczna, inna jest jedynie wartość tempe-ratury � w tym wypadku wynosi +5 °C lubmniej.

Biuletyn nakazuje także wpisać do instruk-cji eksploatacji w powietrzu ostrzeżenie, żekłopoty z działaniem silników w warunkach

lekkiego (lub niesygnalizowanego) oblodze-nia lub w krótkim czasie po wyjściu ze strefyoblodzenia mogą zdarzać się, gdy temperatu-ra ISA wynosi do +20 °C. Nakazuje się włą-czać instalacje przeciwoblodzeniowe silnikówprzed wejściem w strefę oblodzenia i pozo-stawić je włączone przez 5 minut po wyjściuz takiej strefy. Dodatkowo nakazuje się w wa-runkach oblodzenia wykorzystywać układyzapłonowe mogące pracować w trybie ciągłym� jeżeli samolot jest w nie wyposażony.

Podsumowanie

Na podstawie danych pochodzących z róż-nych źródeł, można sformułować następują-ce wnioski dotyczące wpływu oblodzenia napracę silników turbinowych:1. Oblodzenie wlotów do silników nie jest

zjawiskiem rzadkim i wielokrotnie było przy-czyną wyłączeń silników turbinowych w cza-sie lotu statków powietrznych, co prowadziłodo różnych zdarzeń lotniczych.

2. Aby działanie sygnalizatora oblodzeniaRIO-3 było wiarygodne, należy sygnalizatorumieścić we wlotach silników.

3. Wskazane jest zainstalowanie czujnikatemperatury w rejonie ciała centralnego wlo-tu silnika. Czujnik powinien współdziałać z in-stalacją przeciwoblodzeniową i stanowić au-tonomiczne dodatkowe źródło informacjio oblodzeniu (np. jako lampka sygnalizacyj-na w kabinie pilota).

4. Należy rozważyć możliwość wyposaże-nia śmigłowców w odpylacze powietrza wlo-towego przystosowane jednocześnie do sepa-rowania zasysanego do wlotów lodu i śniegu.

5. Do instrukcji eksploatacji w powietrzuwszystkich typów statków powietrznych wy-posażonych w silniki turbinowe należy wpro-wadzić zapis o różnych temperaturach począt-ku oblodzenia płatowca i silnika (płatowiec+5 °C, silnik +10 °C).

6. W harmonogramach szkoleń personelulatającego i naziemnego należy uwzględnićtematykę dotyczącą oblodzenia statków po-wietrznych. Zalecaną formą szkolenia powin-ny być kursy doskonalące.

Page 10: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

39Przegląd Sił Powietrznych

7. Należy przeprowadzić podczas lotu cyklbadań dotyczących oblodzenia statków po-wietrznych, a ściślej � określenia spadku tem-peratury we wlotach silników turbinowych.

W ITWL podjęto próby pomiaru tempera-tur oraz określenia wpływu warunków at-mosferycznych na obladzanie się silnikówpodczas lotu, a także wpływu zjawiska obla-dzania na pracę silników. W tym celu:# określono stan techniczny zespołu wirniko-

wego przed próbami obladzania tunelu wlo-towego i po próbach,

# oblodzono silniki i dokonano pomiaru tem-peratur (fot. 4),

# określono skuteczność instalacji przeciwo-blodzeniowej silników,

# sprawdzono możliwości uruchomienia silni-

ka po jego zgaśnięciu w wyniku oblodzenia,# sprawdzono działanie sygnalizatora RIO-3.

Na podstawie badań i prób hamownianychwyciągnięto następujące wnioski:! możliwe jest powstanie oblodzenia silników

w warunkach dodatnich temperatur otocze-nia i słabego oblodzeniu (którego intensyw-ność wynosi do 0,5 mm/min),

! podczas zasysania strumienia powietrzajego temperatura na odcinku wlot płatow-cowy � palisada łopatek wlotowego apara-tu kierującego obniża się o kilka stopni (wgprób hamownianych na zakresie przeloto-wym bez napływu �mgły� wodnej o prawie4 °C, natomiast podczas napływu �mgły�wodnej � o 5 - 6 °C) � rys. 1,

! podczas lotu w warunkach sprzyjających

Fot. 4. Oblodzone łopatki wlo-towego aparatu kierującegosprężarki podczas próby nahamowni

Rys. 1. Przekrój silnikaTW2-117 z zaznaczonymiprzekrojami, w których wy-konywano pomiary tempe-ratury

Page 11: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

40 Marzec 2005

powstawaniu oblodzenia istnieje dużeprawdopodobieństwo zgaśnięcia silnika jużpo jednej minucie lotu,

! instalacja przeciwoblodzeniowa działa sku-tecznie nawet w sytuacji wystąpienia znacz-nego oblodzenia elementów tunelu wloto-wego silnika,

! możliwe jest ponowne uruchomienie w po-wietrzu silnika po jego zgaśnięciu w wyni-ku oblodzenia,

! różnica między temperaturą zmierzonąw przekroju sygnalizatorów RIO-3 we wlo-cie wentylatora a temperaturą zmnierzonąprzed wlotowym aparatem kierującym sprę-żarki wynosiła ponad 6 °C.Na podstawie ustaleń KBWL oraz zapisu

pokładowego rejestratora parametrów lotuSARPP-12D1M (rys. 2) określono, że mniejwięcej od 83 minuty i 35 sekundy lotu, na sku-tek powstającego oblodzenia tuneli wlotowychsilników, powoli zaczęły zmniejszać się obrotywirnika nośnego. Zmiany kąta nastawienia wir-nika nośnego były nieznaczne i nie spowodo-wały zwiększenia prędkości obrotowej wirnikanośnego, stąd wniosek, że załoga nie kontrolo-wała parametrów pracy zespołu napędowego.

Zgodnie z instrukcją Śmigłowiec Mi-8.Technika pilotowania. Sygn. Lot.1437/71prędkość obrotowa wirnika nośnego powinnabyć utrzymywana w zakresie 93 - 97%. Z za-pisu rejestratora wynika, że prędkość obroto-wa zmniejszyła się samoczynnie do 88%w ciągu 2 minut.

Kiedy w sytuacji narastania oblodzenia tu-neli wlotowych silników zwiększono w pew-nym momencie kąt nastawienia łopat wirnikanośnego o około 1° (dociążono wirnik), pręd-kość obrotowa wirnika spadła z 88% do 82%.W 85 minucie i 56 sekundzie lotu, na wyso-kości około 650 metrów wyłączył się pierw-szy silnik. Towarzyszył temu efekt dźwięko-wy, który załoga zinterpretowała jako zderze-nie z ptakiem. Śmigłowiec pochylił się w dóło kąt 9° i przechylił w prawo, początkowo do16°, potem do 30°.

Dowódca załogi, gdy zorientował się w sy-tuacji, po niemal 20 sekundach od zgaśnięciasilnika zmniejszył kąt nastawienia łopat wir-

nika nośnego z 7,1° do 5°, co spowodowałowzrost prędkości obrotowej wirnika. Zacząłstabilizować śmigłowiec, zmniejszając prze-chylenie do 16°, a pochylenie do 7°.

W 86 minucie i 20 sekundzie lotu, nawysokości około 350 metrów wyłączył się dru-gi silnik. Śmigłowiec gwałtownie jeszcze bar-dziej przechylił się w prawo, do 47°, oraz po-chylił w dół � do 13°. W wyniku tego zwięk-szyła się prędkość lotu, ze 165 km/godz. dookoło 200 km/godz., oraz prędkość obroto-wa wirnika nośnego. Po wyłączeniu się dru-giego silnika dowódca załogi zmniejszyłprzechylenie oraz pochylenie, a następnie �po 20 - 25 sekundach od momentu wyłącze-nia się drugiego silnika, na wysokości około100 metrów (już po wyjściu z chmur) �zmniejszył kąt nastawienia łopat wirnika z 5°do 1,2°, przez co zwiększył prędkość obro-tową wirnika do 96%, i przeszedł na zakreslotu autorotacyjnego. Po 8 sekundach lotu au-torotacyjnego, na wysokości 70 metrówzwiększył skok wirnika nośnego z 1,2° do2,1° i jednocześnie ustabilizował lot, wypro-wadzając śmigłowiec z prawego przechyle-nia i pochylenia �na nos�.

Po kolejnych 10 sekundach lotu na zakre-sie autorotacji, na wysokości około 60 metrówdowódca załogi zaczął zwiększać skok wirni-ka nośnego � początkowo szybkim ruchem do4°, a następnie płynnie, pochylając jednocze-śnie śmigłowiec �na ogon� i zmniejszając tymsamym prędkość obrotową wirnika oraz pręd-kość lotu. Na wysokości około 50 metrówskok wirnika nośnego dalej był płynnie zwięk-szany, natomiast pochylenie �na ogon� zwięk-szyło się do wartości 11°. Takie działanie do-wódcy załogi spowodowało dalsze zmniejsze-nie prędkości obrotowej wirnika nośnego �do wartości 77°, z tendencją do dalszego szyb-kiego zmniejszania, aż do niemal całkowite-go zatrzymania wirnika na kilka sekund przeduderzeniem w ziemię.

Na podstawie wyników badań, ekspertyzoraz własnych ustaleń KBWL zrekonstruowa-ła proces wyłączania się silników podczas fe-ralnego lotu.

Po wejściu śmigłowca w chmury do wlo-

Page 12: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

41Przegląd Sił Pow

ietrznych

Rys. 2. Zapis pokładowego rejestratora lotu SARPP-12D1M. Elipsami zaznaczono miejsca wyłączenia się silników

Page 13: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

42 Marzec 2005

tów silników zasysane było powietrze o tem-peraturze niższej niż +5 °C, wodności około0,5 g/m3 i objętościowym natężeniu przepły-wu na jeden silnik około 6 m3/s (co wynosiłookoło 180 g/min zasysanej do silnika wody).Podczas przepływu powietrza przez wlot sil-nika, na skutek spadku ciśnienia, temperatu-ra powietrza obniżała się i przed wlotowymaparatem kierującym sprężarki była niższao 5 - 6 °C niż temperatura otoczenia. Ozna-cza to, że w temperaturach otoczenia niż-szych niż +5 °C temperatura powietrzaw przekroju wlotowym aparatu kierującegosprężarki osiągała wartości ujemne takie, żewystępująca w zasysanym powietrzu wodaulegała przechłodzeniu i osadzała się na ło-patkach wlotowego aparatu kierującego sprę-żarki oraz na kołpaku wlotowym w postacilodu (tzw. śryżu). Konsekwencją tego zjawi-ska było zmniejszenie się przekroju przepły-wu strumienia powietrza na wlotowym apa-racie kierującym sprężarki oraz zmiany pro-filu łopatek wlotowego aparatu kierującegosprężarki.

Wyraźnie pogorszyła się praca łopatek wlo-towego aparatu kierującego z powodu poza-obliczeniowego ich opływu, czego skutkiembyło:" odrywanie strug powietrza od profilu łopa-

tek i zawirowanie strug," pulsacja ciśnienia powietrza w sprężarce

(pompaż)," charakterystyczne efekty akustyczne," spadek sprężu oraz masowego natężenia

przepływu powietrza dostarczanego do ko-mory spalania.W efekcie tego moc silnika, a tym samym

prędkość obrotowa turbiny napędowej orazwirnika nośnego się zmniejszyły.

Przy znacznym oblodzeniu łopatek wloto-wego aparatu kierującego zaburzenie przepły-wającego przez silnik strumienia powietrzajest tak duże, że powoduje pulsację ciśnieniapowietrza w sprężarce, pompażowe efektyakustyczne i w konsekwencji zerwanie pło-mienia w komorze spalania oraz samoczynnewyłączenie silnika.Pompaż silnika

Pompaż silnika (nazwa zapożyczona z ję-zyka francuskiego, w terminologii polskiej �niestateczna praca silnika) oznacza pojawie-nie się zakłóceń w procesie sprężania powie-trza w sprężarce silnika turbinowego na sku-tek zaburzenia przepływu powietrza na wlo-cie do sprężarki. Zaburzenia na wlocie stop-niowo przenoszą się wzdłuż kanałów kolej-nych stopni sprężarki. Gdy utworzą one naczęści obwodu połączony ciąg w postaci ka-nału zaburzonego przepływu, następuje zja-wisko zwrotnego przepływu sprężonego po-wietrza o ciśnieniu około 1 MPa przez tenkanał w kierunku wlotu. W tym czasie pło-mień w komorze spalania, a zatem i silnik,zwykle gaśnie na skutek braku powietrza i dez-organizacji procesu spalania.

W tej sytuacji układ automatycznej regula-cji silnika, w tym regulator obrotów RO-40M,podtrzymywał moc, dostarczając większąilość paliwa do komory spalania. Powodowa-ło to wzrost temperatury gazów i nieznacznywzrost obrotów turbosprężarki, ale z powodu

Rys. 3. Przepływ powietrza na wlociedo sprężarki

Page 14: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

43Przegląd Sił Powietrznych

Rys. 4. Schemat miejsca lądowania

Page 15: Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia · 2007-01-20 · Silniki TW2-117 swoistym sygnalizatorem oblodzenia Autorzy nawiązują do artykułu płk. dypl. pil. Ryszarda

44 Marzec 2005

deficytu powietrza niezbędnego do właściwe-go procesu spalania nie powodowało wzrostumocy silnika, a tym samym wzrostu prędko-ści obrotowej wirnika nośnego. Jednocześnie,gdy temperatura gazów wylotowych wzrasta-ła powyżej wartości dopuszczalnych, włączałsię układ ograniczający maksymalną tempe-raturę gazów wylotowych URT-27, który ogra-niczał ilość paliwa podawanego do komoryspalania, a tym samym nie pozwalał na dalszywzrost temperatury gazów i przegrzanie ło-patek turbiny.

W warunkach oblodzenia łopatek wlotowe-go aparatu kierującego sprężarki układ auto-matycznej regulacji silnika nie zapewnia mocypotrzebnej do utrzymania prędkości obroto-wej wirnika nośnego w wymaganym zakresie93 - 97%. W tej sytuacji utrzymanie prędko-ści obrotowej wirnika możliwe jest jedynieprzez zmniejszenie jego skoku.

Na podstawie analizy jakościowej układupaliwowego silnika TW2-117 stwierdzono, żejeśli w warunkach oblodzenia wlotów obu sil-ników jeden z nich samoczynnie wyłączy się,to układ automatyki drugiego (pracującego)silnika nie jest w stanie z powodu deficytupowietrza dostarczanego przez oblodzonąsprężarkę zwiększyć mocy silnika do warto-

ści określonej dla zakresu startowego.Przyczyną awarii lotniczej było samoczyn-

ne wyłączenie silników śmigłowca Mi-8Pw powietrzu z powodu niestatecznej pracysprężarek. Niestateczna praca sprężarek byłaskutkiem oblodzenia wlotów silników i łopa-tek wlotowych aparatów kierujących spręża-rek. Przyczyną oblodzenia zaś było to, żew czasie lotu przed wejściem w chmury, gdytemperatura otoczenia wynosiła +5 °C i mniej,załoga nie włączyła podgrzewu silników nazakres �RĘCZNY�.

Wyniki badań jednoznacznie potwierdzi-ły tezę, że najbardziej wrażliwe na oblodze-nie są silniki, a dopiero później inne elemen-ty płatowca. Dlatego należy odróżnić i roz-graniczyć oblodzenie płatowca i oblodzeniesilników. W wypadku nieogrzewania wlotówsilników właśnie silniki stają się szczegól-nego rodzaju sygnalizatorem oblodzeniai najwrażliwszymi elementami śmigłowcaMi-8 na oblodzenie. Już w temperaturze +6 °Cw warunkach sprzyjającej wodności chmurnastępuje oblodzenie łopatek wlotowych apa-ratów kierujących sprężarek, co w konse-kwencji prowadzi do samoczynnego wyłą-czenia silników.

Rys. 5. Schemat lotu autorotacyjnego

The author refers to the article of Col. pil. Ryszard Michałowski �Cing still dangero-us� published in AADF Review No. 4/2004, dealing with the failure of Mi-8 helicopterfrom 36th Special Transport Air Regiment that took place on December 4, 2003. Thearticle discusses research and assessments commissioned by the MoD Flight Acci-dents Examination Board in order to explain that failure.