Vreau sa va prezint cu aceasta ocazie un incident de aviatie poate mai putin cunoscut, insa unul in urma caruia s-a putut explica un fenomen misterios intalnit in exploatarea avionului IAR-99, senzatia de „oprire” a motorului in zbor.
Iata ce povesteste, pe blogul IAR-99 Soim, chiar unul dintre pilotii care s-au aflat in cockpit, locotenent-comandorul (retragere) ing. EMILIAN POPOVICI:
„22 Septembrie 2004. Avionul IAR-99 Şoim nr. 721 aparţinând Forţelor Aeriene Române. Echipaj, comandorul Drăghici Florea, pilot instructor – un pilot cu vastă experienţă de zbor pe diferite tipuri de avioane. Pilotul elev – pilot cu pregătire medie de zbor pe diferite tipuri de avioane, ofiţer cu securitatea zborului în Statul major al Forţelor Aeriene. Subsemnatul.
Am decolat pentru executarea unei misiuni de interceptare în mod ATN (Advanced Training Network) – un tip special de misiune de antrenament, specific avionului de antrenament avansat IAR-99 Şoim – până la 4 avioane se pot conecta în reţea prin intermediu staţiei radio COM 2, simulând radiolocatoare virtuale, rachete şi contramăsuri virtuale, anunţând şi fiind anunţate despre „ţintă lovită” sau „ţintă ratată” şi altele, într-un cuvânt, antrenamentul la care orice pilot din această lume, de cele mai multe ori, poate doar să viseze.
Scurt timp după decolare, la aproximativ 70 metri AGL, am simţit un şoc uşor, urmat de o mişcare nefirească a avionului în profunzime. Am raportat coliziunea cu o pasăre, lucru de care însă acum nu-mi mai pot aminti. Este posibil ca din cauza unei păsări să fi cedat lacătele cupolei instructorului, aceasta largându-se, lovind fuselajul şi provocând spargerea plexiglasului şi aspirarea acestuia în motor.
În timp ce repun avionul în panta normală de urcare, din nou, lucrurile se precipită. Aud vag la radio: „025, ai păţit ceva? Ai avut o explozie dedesubt… 025, ai grija.” Era colegul meu, Marin Petre, aflat într-un L-39 aterizat înainte şi în rulaj pe bretelă, martor al întregii scene. Probabil îi datorez viaţa (şi lui…) deoarece mi-a dat curaj, parcă era lângă mine în cabină în momentul luării deciziei (este foarte important pentru un pilot în dificultate să fie încurajat de cineva din „afară”). În acelaşi timp, aud vag în intercomunicaţie pilotul instructor spunând că i-a sărit cupola. Şi tot acum, brusc, motorul încetează să mai producă tracţiune. Instinctiv, pun avionul în picaj, pentru a-i asigura viteza de planare şi a avea timp să gândesc.
În mijlocul acestui coşmar, când toată lumea ne chema la radio, auzeam întrebări, sfaturi, chemări, ulterior chiar ordine de catapultare, în sinea mea mă lamentam: „Ia te uită ce am păţit, tocmai eu.” Însă, în acelaşi timp, mâinile mergeau singure, asigurând avionului viteză de planare şi aplicând procedura de repornire în zbor, adică aducerea manetei de gaze pe pragul de relanti şi cuplarea „Aprinderii în zbor”. Şi, stupoare, motorul îşi revine, exact când raportam decizia de aterizare în faţă. În acest timp, pilotul instructor, un pilot şi un om deosebit, se lupta cu curentul de aer năvălit cu aproape 300 km/h în cabina sa, smulgându-i masca de oxigen de pe faţă. În mijlocul acestei lupte aude raportul meu despre aterizarea forţată, şi percepe gravitatea situaţiei. Preia comanda (şi decizia mea de aterizare forţată).
Motorul revenit anterior, intră din nou în acelaşi regim, în care producea orice altceva în afară de tracţiune… Renunţăm la speranţa recuperării sale şi ne concentrăm pe aterizare forţată. În faţă însă, copaci… Aşa că nu avem ce face şi schiţăm un uşor viraj. Foarte uşor, câteva grade înclinare, nesusţinut, în coborâre. Viteza însă, scade continuu, ne şi mirăm cum de mai zboară avionul la mai puţin de 170 km/h. La aproximativ 20 de metri, avionul dă să se angajeze pe o aripă. Manevra inspirată (genială aş spune…) din palonier a instructorului (avionul nu mai răspundea la comanda laterală a manşei, atât era de mică viteza) îl redresează şi îl mai reţine în zbor planat încă câteva secunde. Câteva, nu multe, dar esenţiale, făcând diferenţa între a fi şi a nu mai fi…
În final, avionul se angajează şi cade, de la câţiva metri însă. Şi, spre şansa noastră, nu ia foc, deşi era plin cu petrol, ca la început de misiune. Colegii ne recuperează, tehnicienii îşi riscă viaţa pentru a mă extrage din scaunul de catapultare al cărui mecanism declanşator a fost parţial acţionat la impact… Apoi medicii, în primul rând cel al unităţii care m-a ţinut în viaţă în elicopter (aveam hemoragie internă), apoi cei de la Spitalul Militar, care ne-au pus pe picioare, astfel încât acum zburăm din nou…”
Asta este povestea aterizarii fortate a lui 721, exista si un clip video pe site cu imaginile zborului surprinse pe HUD. Din pacate, clipul respectiv nu poate fi preluat, asa ca il puteti vedea acolo. Locotenent-comandorul Popovici a gasit ulterior si explicatia comportamentului ciudat al motorului.
„În lunga perioadă de recuperare care a urmat, am avut timp să întorc pe toate părţile accidentul, să mă întreb ce s-a întâmplat. A fost aspirat plexiglas în motor, apoi motorul a început să se comporte ciudat. Nu s-a oprit totuşi. Şi îmi amintesc două alte evenimente, amândouă cu IAR-99. Unul din ele, petrecut în 2004 la Centrul de cercetări şi încercări în zbor, piloţi – acelaşi comandor Drăghici Florea, şi un alt pilot deosebit, căpitanul comandor Matei Petre, pilot de încercare la C.C.Î.Z. Aveau de executat trageri cu tunul de bord în ţintă terestră. Conform misiunii, au efectuat întâi tragere cu tunul în regim simulat, apoi, după redresare, în urcare spre virajul 1+2 al turului de poligon, conform procedurii stabilite la pregătirea misiunii, au armat tunul pentru a executa tragerea reală. Tunul s-a armat numai că, imediat ulterior armării, un proiectil (unul singur, cum a stabilit ulterior comisia) a fost tras. Adică proiectilul intrat pe ţeavă la armare.
Comisia de investigare avea să stabilească că proiectilul a avut capsa prea sensibilă, percutându-se prin simpla frecare de chiulasă. Urmarea însă avea să fie cel puţin ciudată. Imediat după perceperea tragerii proiectilului, echipajul constată oprirea motorului. De fapt avea să se dovedească că motorul nu s-a oprit, dar a intrat într-un regim în care era ca şi oprit (blocat la relanti). Piloţii pun avionul în picaj pentru a-i asigura viteza de sustentaţie şi aplică procedura de pornire în zbor, adică maneta de gaze pe pragul de relanti şi cuplarea „Reaprinderii în zbor”. Motorul îşi revine imediat şi echipajul aterizează în siguranţă. Întrebarea la care nu au putut găsi răspuns membrii comisiei, nici atunci, nici cu alte ocazii, de ce se opreşte motorul IAR-ului 99 la tragerea cu tunul, şi mai ales în ce condiţii? Fiindcă acum a fost tras doar… un singur proiectil. Se făcuseră calcule, bazate pe diverse teorii, creşterea temperaturii T1 a aerului admis în compresor, sărăcirea procentului de oxigen în aerul admis datorită gazelor arse ale proiectilelor… Dar toate aceste teorii erau date peste cap acum, deoarece toate se bazau pe un număr mare de proiectile trase. Ori, acum, fusese tras un singur proiectil…
A doua conexiune: Incidentul următor s-a petrecut în anul 2001, la Baza 49 Aeriană Ianca, în timpul unui zbor de antrenament pentru trageri în ţintă terestră cu formaţia. Avion: IAR-99 Standard, echipaj – comandorul Jar Ioan, comandantul bazei, pilot foarte experimentat, instructor şi om deosebit, şi, din nou, subsemnatul, pilot elev. După un atac (în calitate de coechipier), pe timpul redresării, motorul dă semne de comportare nefirească – scădere a turaţiei până aproape de relanti şi blocare a motorului în acel regim. Nu vă pot reproduce senzaţia pe care o ai când simţi avionul că se înmoaie sub tine, apoi vezi avionul cap depărtăndu-se înainte şi în sus, disperarea că îl pierzi, apoi, întrebarea, ce se întâmplă, şi percepţia faptului că te-a lăsat motorul (unicul)… Având în vedere că motorul nu era oprit totuşi, am aplicat o procedură proprie, generată probabil de frică şi de reacţia instinctivă a omului care nu înţelege ce se întâmplă, am făcut manevre rapide şi repetate cu maneta de gaze, între relanti şi maximal. După 2 – 3 astfel de manevre, motorul şi-a revenit. Întrerupem misiunea şi aterizăm, raportăm. Tehnicienii verifică motorul mai bine de 30 de minute, fără a constata ceva. Se decide că avionul poate zbura, zboară cu alt echipaj, apoi plecăm şi noi din nou, acelaşi echipaj, cu acelaşi avion, aceeaşi misiune. Şi, cum probabil vă închipuiţi, se întâmplă din nou. Acum eram deja „păţit”, aplic aceeaşi „procedură”, motorul îşi revine din nou, din nou întrerupem misiunea. Fiind acelaşi avion, tragem concluzia că motorul acelui avion are ceva. Raportăm din nou, şi din nou tehnicienii nu găsesc nimic. Dar, apare întrebarea, de ce a apărut numai la mine, şi nu şi la alţi piloţi (care au mai zburat chiar cu acelaşi instructor), de ce la acelaşi tip de misiune şi în aceeaşi fază a zborului, redresarea după atacul ţintei terestre?
Toate cazurile prezentate au ceva în comun: motorul în maximal şi viteza mică. Desenând triunghiul vitezelor aerului admis în compresorul (axial al) unui motor turboreactor, observăm că se compun viteza de înaintare a avionului şi viteza dată de rotaţia compresorului. Rezultanta „atacă” profilul paletelor de compresor sub un anumit unghi de incidenţă. Acest unghi de incidenţă creşte cu scăderea vitezei de zbor şi cu creşterea vitezei de rotaţie a compresorului, fiind maxim la viteze mici şi turaţii de maximal.
Practic, din proiectare, se limitează maximalul motorului acolo unde unghiul de incidenţă este maxim admis pentru paleta respectivă. Din această cauză, la acest regim, curgerea aerului în compresor este foarte aproape de limita stabilităţii. Depăşirea acestui unghi de incidenţă produce desprinderea curgerii, fenomen similar cu cel cunoscut de piloţi sub denumirea de „angajare” a unui profil de aripă, adică încetarea curgerii laminare, desprinderea fileurilor de aer de pe aripă, producerea de turbioane. Turbioanele se produc succesiv, în cascadă, consumând pentru producere foarte multă energie. Practic, profilul respectiv produce o foarte mare rezistenţă la înaintare.
În cazul motorului turboreactor, această desprindere a curgerii laminare pe profilele paletelor de compresor are ca efect producerea de turbioane. Acestea se produc continuu, în cascadă, consumând toată energia produsă de turbină. Compresorul, în loc să producă aer comprimat, produce… turbioane. Iată explicaţia „exploziei” văzute de Marin Petre la avionul meu, practic a văzut flacăra rezultată din îmbogăţirea bruscă a amestecului combustibil – aer, rezultată în urma acestui fenomen.
Desprinderea curgerii laminare poate apare ca urmare a deformării profilului, deformare ireversibilă (cazul aspirării de plexiglas în motorul Şoimului, ca dealtfel toate cazurile aspirărilor de păsări în decolare), sau reversibilă (cazul givrării aparatului director, respectiv al deformării profilului aparatului director). Desprinderea poate apare şi datorită unei perturbaţii (termică, undă de şoc, etc.) produsă de tragerea cu tunul la regimul de maximal şi viteză mică (în capătul de sus al pantei de urcare după redresare în poligon). Şi mai poate apare şi datorită aspirării de turbioane (deja formate) de la aripa avionului cap de formaţie, şi aşa se explică de ce mi se întâmpla numai mie, de vină era stilul meu personal de pilotaj, poziţia mea în formaţie în momentul revenirii din supraplasare în subplasare după redresarea din atacul ţintei terestre, din nou cu motorul în maximal şi la viteză mică (în capul pantei de urcare).
Şi aşa se explică „legenda” că, uneori, motorul IAR-ului 99 se opreşte la tragerea cu tunul. Nu numai al IAR-ului 99, toate motoarele turboreactoare au restricţii la tragerea cu tunul sau rachetele, în manualul F-ului 18 se interzice lansarea rachetelor şi tragerea cu tunul cu motoarele peste 80%. Fenomenul este valabil atât pentru turboreactoare, simplu sau dublu flux, cât şi pentru turbopropulsoare (cazul givrajului aparatului director). Nu cred că a avut cineva probleme de acest fel cu motorul în regim de relanti, indiferent de aeronavă. De aceea, nu au existat astfel de probleme la atacul ţintelor terestre din tur de poligon „normal”, adică cu „parcurs” în picaj şi motorul redus. Indiferent cu ce şi cât s-a tras. Au existat însă probleme la tragerea din zbor orizontal, la viteză mare. Şi, încă un amănunt important. Instinctul de pilot ne spune că motorul are maximum de stabilitate în maximal. Motorul în relanti nu ne inspiră siguranţă. Senzaţie falsă, realitatea este exact pe dos.
Cum se iese din astfel de situaţie ? Simplu, „tăind” energia la dispoziţie turbioanelor, pentru a nu se mai putea produce în cascadă. Adică, turbina să nu mai producă energie suficientă, adică maneta de gaze pe pragul de relanti. Şi aerul începe din nou să curgă laminar, motorul îşi reintră în parametri. În tot acest timp, în funcţie de înălţimea la care s-a produs, există şi riscul ruperii flăcării, risc redus totuşi la înălţime mică. Însă cuplarea contactului de
„reaprindere în aer” nu poate fi decât o bună măsură de prevedere. Funcţie de cauză, pe care pilotul, de cele mai multe ori, a perceput-o, nedistructivă (givraj, aspirare turbioane, undă de şoc, etc.) sau distructivă (aspirare păsări, etc.), respectiv dacă profilul paletei de compresor este cel „original” sau unul deformat, pilotul poate şti dacă mai poate folosi motorul afectat la maximal sau la un regim mai redus, dacă mai poate astfel continua zborul sau nu.
De exemplu, în cazul Şoimului „meu”, dacă am fi înţeles fenomenul, puteam recupera tracţiunea motorului până la aproximativ 80%, suficient pentru aterizarea în siguranţă şi salvarea avionului. Practic, când fenomenul de desprindere a curgerii apărea din nou, ar fi trebuit să aducem maneta de gaze din nou pe pragul de relanti apoi spre regimul imediat inferior celui în care a apărut desprinderea. Dacă pentru un avion din clasa IAR-99 sau Bae Hawk, un astfel de regim poate asigura zborul, pentru un fast-jet, s-ar putea să nu fie suficient. Oricum, trebuie avută în vedere în primul rând salvarea echipajului. Având în vedere că majoritatea accidentelor provocate de păsări aspirate au avut loc imediat după decolare (motorul în maximal şi viteza mică), trebuie avut în vedere că avionul se află foarte aproape de regimul 2 de viteze (sau chiar în regimul 2), adică regimul în care, pe măsură ce viteza scade, tracţiunea necesară (respectiv unghiul de picaj) creşte. Timpul este scurt, viteza scade continuu deşi am pus avionul în picaj, fiindcă instinctul ne împiedică să imprimăm un unghi de picaj suficient de accentuat pentru a accelera avionul astfel încât să rămână în regimul 1, regim stabil.
În Regimul 2 de viteze, la scăderea vitezei este necesară mai multă tracţiune (respectiv unghi mai mare de picaj) pentru menţinerea zborului, lucru explicabil prin creşterea unghiului de incidenţă (respectiv a rezistenţei la înaintare) necesar pentru asigurarea portanţei egale cu greutatea avionului
De aceea, şi ţinând cont că omul gândeşte „pe un singur canal”, adică poate avea în atenţie un singur lucru odată, prima decizie trebuie să fie cea de catapultare. Ulterior, dacă mai avem timp şi avionul mai are resurse pentru planare, se poate încerca salvarea avionului, dar cu decizia de catapultare luată şi gata de a fi aplicată. Vă pot spune că, odată ce am luat decizia de aterizare forţată, „păcălit” de senzaţia că avionul zboară totuşi, nu am mai avut timp să mă mai gândesc la catapultare, chiar în momentele dificile din final. Oricum, în final, problemele se aglomerează şi, de cele mai multe ori, ne copleşesc, nemailăsându-ne timp pentru a lua decizia de catapultare. Oricum, aterizarea forţată oriunde în altă parte decât pe un teren amenajat (aerodrom) este o loterie, datorită nenumăratelor obstacole, vizibile sau nu. Noi am scăpat cu viaţă numai fiindcă am avut foarte mult noroc, oricum răniţi grav şi oricum avionul s-a distrus. De aceea, recomand din toată inima catapultarea în locul încercării de a salva un avion oricum condamnat. Nimeni nu are nevoie de eroi, cu atât mai puţin familiile noastre.”
0
0
Extrem de interesanta explicația. Si bine scrisa. Si logica. Asa ca am priceput-o.
„Compressor stall”… Asa a murit Kara Hultgreen, pe F-14…
Chiar daca cineva (autorul, in primul rand) se va supara (si chiar invit sa se supere !) si desi relatarea incidentului/incidentelor este corecta, explicatiile lasa mult de dorit sub aspect teoretic !!! De aceea, doarece subiectul este foarte important, iar pilotii se pot afla oricand in situatii asemanatoare, il invit pe autor si pe oricare alt pilot care a trecut prin evenimente de zbor cu cauza tehnica, sa ceara clarificarea fenomenelor de proiectant, de constructor si, la nevoie, sa se adreseze (chiar cu titlu personal !) facultatilor de aviatie (de la Politehinca din Bucuresti sau de la Academia Militara) sa se aplece asupra fenomenelor. In aceste institutii exista cadre competente care pot si de-abia asteapta sa fie solicitate si sa ajute cu stiinta lor de carte ! Mai mult, Statul Major al AvM trebuie sa se sesizeze din oficiu si sa includa ca teme de cercetare stiintifica toate incidentele tehnice ! Doar asa vom salva avioane si, ce e cu mult mai important, vietile pilotilor !
Domnule Ghita Nicolae,
Vin cu o precizare, cu intarziere de… trei ani.
Autorul, domnul Emil Popovici, inainte de a-si castiga aripioarele de pilot militar, a absolvit chiar Facultatea de Constructii Aerospatiale, sectia (ce sa vezi?) Sisteme de propulsie.
Asa ca, nu vorbeste doar din postura de „sofer”.
Trebuie sa dati dovada de putina toleranta, totusi. Explicatiile se pastreaza la nivelul de prezentare de articol.
Nu este locul de formulari academice aici.
Prezentarile cu iz academic s-au facut de care cei doi participanti, la Conferinţa de Ştiinţe Aerospaţiale „AEROSPAŢIAL 2005”, gazduita de catre INCAS.