Eksploatacyjne
czynniki
bezpieczeństwa lotów
© Sławomir Tkaczuk, WAT 2010
Eksploatacyjne
czynniki
bezpieczeństwa lotów
© Sławomir Tkaczuk, WAT 2010
2
Bezpieczeństwo lotów
Ogólnie, pojęciem „bezpieczeństwo lotów” określa się zdolność do wykonywania lotów
bez wypadku lotniczego. Tak zdefiniowane pojęcie bezpieczeństwa ściśle wiąże się z
problematyką badania wypadków lotniczych. Jego uszczegółowienie polega na ustaleniu
poziomów bezpieczeństwa poprzez analizę liczby zaistniałych wypadków. W lotnictwie
cywilnym (transporcie zarobkowym), bezpieczeństwo lotów traktuje się jako własność
systemu zapewnienia przewozu lotniczego bez narażenia życia i zdrowia ludzi.
Sytuacje szczególne w lotnictwie
Sytuacje powstające w trakcie lotu w wyniku uszkodzeń statku powietrznego i błędów
załóg lotniczych, a także innych niesprzyjających czynników lub ich kombinacji nazywa się
sytuacjami szczególnymi. Z uwagi na stopień zagrożenia dzieli się je na: skomplikowanie
warunków lotu, sytuacje złożone, sytuacje awaryjne i sytuacje katastroficzne.
Skomplikowanie warunków lotu charakteryzuje się koniecznością zwiększenia uwagi
załogi statku powietrznego na przyczynę powstania sytuacji szczególnej, przy czym nie
wymaga to natychmiastowej zmiany planu lotu i wymuszonych (nietypowych) działań
załogi w celu zapewnienia pomyślnego zakończenia lotu. Sytuacja złożona wymaga
podjęcia jednoczesnych i przemyślanych działań przez załogę, które mogą obejmować na
przykład konieczność zmiany planu lotu, profilu lub reżimu lotu w celu niedopuszczenia do
powstania sytuacji awaryjnej lub katastroficznej.
Sytuacja awaryjna charakteryzuje się koniecznością przymusowego lądowania lub
znaczącym zwiększeniem fizycznego lub psychofizycznego obciążenia załogi (wymaga
wysokiego jej profesjonalizmu).
Sytuacja katastroficzna to taka sytuacja szczególna, w której następuje śmierć ludzi oraz
praktycznie bezpowrotna utrata (zniszczenie) statku powietrznego.
.
3
Badanie wypadków lotniczych wg prawa lotniczego
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Dzięki ustaleniu i określeniu wpływu na bezpieczeństwo lotów poszczególnych grup
przyczynowych (czynników) - zarówno na etapie projektowania, produkcji i eksploatacji
statku powietrznego oraz wpływu określonych przedsięwzięć podnoszących bezpieczeństwo
lotów, możliwe staje się rozwiązanie problemu gwarantowania bezpieczeństwa lotów na
wymaganym poziomie.
16
17
Wskaźniki bezpieczeństwa lotów
Do ilościowej oceny poziomu bezpieczeństwa lotów stosuje się zasadniczo dwie grupy
wskaźników (kryteriów), tzn.: wskaźniki statystyczne i analityczne.
Wskaźniki statystyczne wyrażane są poprzez wielkości fizyczne lub ich współzależności,
przy czym uzyskuje się je w wyniku obróbki danych statystycznych zebranych w toku
eksploatacji.
Wskaźniki analityczne mają charakter probabilistyczny. Wyliczane są za pomocą metod
stosowanych w teorii prawdopodobieństwa.
W celu przeprowadzenia dokładnych badań z zakresu bezpieczeństwa lotów konieczne jest
stosowanie podejścia, które w sposób całościowy (kompleksowy i systemowy)
odzwierciedla istotę problemu – w tym własności systemu statek powietrzny-załoga-
otoczenie, decydujących o osiągnięciu sukcesu, tj. zrealizowaniu lotu zgodnie z
zamierzeniem.
Tak prowadzone badania określane są mianem analizy bezpieczeństwa lotów (ang. safety
analysis process).
18
W celu przeprowadzenia dokładnych badań z zakresu bezpieczeństwa lotów konieczne jest
stosowanie podejścia, które w sposób całościowy (kompleksowy i systemowy)
odzwierciedla istotę problemu – w tym własności systemu statek powietrzny-załoga-
otoczenie, decydujących o osiągnięciu sukcesu, tj. zrealizowaniu lotu zgodnie z
zamierzeniem.
Tak prowadzone badania określane są mianem analizy bezpieczeństwa lotów (ang. safety
analysis process).
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
Katastrofa samolotu
Boeing 747 JAL
1985r.
A - sylwetka
samolotu;
B - trasa lotu po
awarii;
C - dobra i zła
naprawa.
34
35
W 1980 r. czterosilnikowy samolot IŁ-62M Kopernik uległ katastrofie (pod
Warszawą). Zginęło 87 pasażerów i cała załoga samolotu.
Przyczyną katastrofy było przecięcie popychaczy sterów wysokości i kierunku oraz
uszkodzenie trzech silników. Uszkodzenie popychaczy i dwóch silników spowodowały
fragmenty jednej z tarcz turbiny silnika nr 2. Fragmentacja tarczy turbiny wywołana
została w wyniku rozkręcenia turbiny ponad dopuszczalną wartość prędkości obrotowej
(n
max
) w związku z pęknięciem wału w tym silniku.
Przyczyną pierwotną katastrofy było pęknięcie wału, a to z kolei miało podłoże wadliwie
opracowanej technologii wykonywania wału, stwarzającej potencjalną możliwość
popełnienia błędu wykonawczego i zaistnienia takiego błędu w procesie wytwórczym. Błąd
ten nie został wykryty (a powinien) przez wewnętrzną kontrolę międzyoperacyjną.
35
Katastrofa samolotu
Ił-62 Kopernik PLL LOT
14.03.1980r.
A - sylwetka samolotu;
B - miejsce uszkodzeń;
C - przekrój wału silnika.
36
W wyniku narastającej liczby cykli pracy wału (zmiennych obciążeń) zarodkowane w
karbie mikropęknięcia rozwinęły się w pęknięcia zmęczeniowe, doprowadzając do
katastrofy lotniczej.
W procesie technologiczno-wytwórczym popełniono następujące błędy:
Opracowano technologię wykonywania frezowania otworu wewnętrznego ze zmianą
średnicy na długim wysięgniku z pełną możliwością wykonania (niezamierzonego) karbu,
w którym może rozwinąć się pęknięcie zmęczeniowe. I tak właśnie się stało.
W procesie wytwórczym nie wykonano odpowiednio dokładnej obróbki powierzchni
wewnętrznej i odpowiednich promieni technologicznych. Użyto materiału z
zanieczyszczeniami wewnętrznymi (gdzie była kontrola fabryczna?).
Z tej katastrofy wyciągnięto wnioski. Zmieniono technologię wytwarzania wałów. Dla
wałów eksploatowanych silników opracowano i wdrożono odpowiednią diagnostykę.
Katastrofa IŁ-62M Tadeusz Kościuszko SP-LBG w dniu 9.05.1987r.
Skutki identyczne jak w pierwszym przypadku. Zginęło 160 osób.
Przyczyna: urwanie wału turbiny niskiego ciśnienia z powodu wad konstrukcyjnych pośredniej
podpory tego wału silnika D-30KU.
Wady konstrukcyjne polegały głównie na niewłaściwym doprowadzeniu oleju do łożyska tej
podpory poprzez otwory w wewnętrznej bieżni łożyska. Na krawędzi otworów następowało
zmęczeniowe łuszczenie się bieżni, co doprowadziło do ich niszczenia, a także niszczenia
wałeczków - w konsekwencji do powstania luzu na łożysku powodującego nadmierne bicie wału.
W wyniku bicia - wał niskiego ciśnienia tarł o elementy wału wysokiego ciśnienia, wytwarzając
ciepło. W warunkach, kiedy wytrzymałość wału turbiny niskiego ciśnienia, w związku z
nagrzaniem, spadła poniżej potrzebnej do przeniesienia momentu obrotowego do napędu
sprężarki niskiego ciśnienia, nastąpiło ukręcenie wału.
37
W dniu 12 sierpnia 1985 r. katastrofie uległ samolot B-747 linii lotniczej JAL,
przystosowany do lotów na krótkie odległości z dużą liczbą pasażerów. Zginęło ponad
500 pasażerów i załoga.
Przebieg zdarzeń był następujący: po kilkunastu minutach lotu pilot odczuł trudności w
sterowaniu samolotem. W rzeczywistości odleciał ster kierunku i praktycznie pilot nie mógł
sterować samolotem. Udało się, sterując silnikami, utrzymać samolot w locie około 20 minut.
Odpadnięcie steru powstało w wyniku rozerwania się tylnej przegrody kabiny ciśnieniowej.
Przyczyną rozerwania było rozwinięcie się pęknięć zmęczeniowych, które zainicjowane zostały
w wyniku wadliwej technologii remontu tylnej części kadłuba tego samolotu po jej niedużym
uszkodzeniu eksploatacyjnym.
Błąd w remoncie polegał na zastosowaniu pojedynczego nitowania zamiast podwójnego oraz
dzielonych elementów wspomnianej komory ciśnieniowej.
Friday Jan. 2nd 2006
American Airlines Boeing 767 doing a high power engine run at LAX.
The number one engine High Pressure Turbine lets go and punctures
the left fuel tank, setting the aircraft on fire.
The turbine disk exits the engine and slices through the aircraft belly
and lodged itself into the outboard side of the number two engine.