Lento-onnettomuudet ja niistä keskustelua

[JCSH]

Kyllä. Hydraulijärjestelmä on aina todella haavoittuvainen ja korkean paineen vuoksi altis vuodoille. Ei ole mitenkään tavatonta että järjestelmät katoavat kokonaan. Lentokoneet suunnitellaan siten, että kone on lennettävissä ilman hydrauliikkaa. Olisi liian riksialtista suunnitella mitään vitaalia järjestelmää pelkän hydrauliikan varaan. Esimerkiksi Ratin varapumppu ei auta mitään siinä vaiheessa kun kaikki nesteet on ammuttu taivaalle.

Mistä lähtien on toimittu noin?

Meinaan historia tuntee kuitenkin useampia tapauksia, joissa kone on menettänyt kaikki hydrauliikkapaineet ja sen seurauksena ne koneiden ohjaimet eivät enää toimi. Tai siis ainakaan valtaosa niistä ei toimi. Toki nuo ovat tapahtuneet vähän vanhemmille koneille kuten A300, DC-10 ja 747. Tosin siinä viimeisimmässä tiedossa (oletetusti) olevassa tapauksesasa kone oli E190, joten tältä vuosituhannelta.

Ainakin perinteisesti se lähestymistapa koneiden suunnittelussa hydrauliikan osalta on ollut minimoida mahdollisuus sille, että se hydrauliikka menetetään. Tuon takia on ne kolme erillistä hydrauliikka järjestelmää, joista kaikki voivat ohjata niitä tärkeimpiä ohjauspintoja. Sitten on erilaisia hydraulisia "sulakkeita", jotka tunnistavat jos järjestelmään tulee vuoto ja sulkevat sen vuotavan osan järjestelmää ilman, että koko järjestelmä menetetään. Neljä muistamaani onnettomuutta, joissa kaiken hydrauliikan menetys johti ohjauspintojen täydelliseen (tai lähes täydelliseen) menetykseen, ovat kaikki erittäin katastrofaalisia tapahtumia ennen sitä hydrauliikan menetystä. Kaksi, joissa koneeseen osui IT-ohjus, yksi, jossa koneen takapaineseinä kärsi äkillisen paineen menetyksen ja repi puolen koneen peräsimestä palasiksi ja sitten viimeisessä DC-10:n perämoottori hajosi räjähdysmäisesti juuri siltä kohtaa, missä kaikki kolme hydrauliikkajärjestelmää olivat vierekkäin.

 

[Ogeli]

Ikävä tapaus italiassa:

Onnettomuudet | Lentokoneen suihkumoottori imaisi ihmisen Italiassa

Onnettomuus tapahtui, kun henkilö juoksi kohti nousuun valmistautuvaa lentokonetta.

www.hs.fi

Lehden tietojen mukaan onnettomuudessa kuollut henkilö oli juossut lentokentällä kohti nousuun valmistautuvaa lentokonetta. Henkilö oli imeytynyt lentokoneen moottoriin.

Corrierin mukaan epäselvää on, oliko henkilö jo valmiiksi lentokentän sisällä eli matkustaja tai lentokenttätyöntekijä vai ulkopuolinen henkilö.

 

[JCSH]

Palaten vielä tuohon tsidon kommenttiin Airbussista. Mitä nyt pikasella googletuksella löytää, niin esim. A320:n kohdalla näyttäisi, että kyllä siellä joku hydrauliikkajärjestelmä tarvitaan, jotta ohjauspinnat toimivat:

Tuossa kuvataan, että mitä järjestelmiä menetetään sitä mukaa, kun hydrauliikkajärjestelmät tippuvat. Tuossa ei ole "kaikki kolme poissa pelistä", mutta nähdään, että jos jäljelle jää vain yksi järjestelmä, niin sieltä alkaa tippumaan pois kokonaisia ohjauspintoja.
Sitten tästä artikkelista löytyy vähän lisää:

Bjorn’s Corner: Fly by steel or electrical wire, Part 2 - Leeham News and Analysis

July 25, 2019, ©. Leeham News: In our series about classical flight controls (“fly by steel wire”) and Fly-By-Wire (FBW or “fly by electrical wire”) this week we cover the difference in system infrastructure the two controls methods... Read More

leehamnews.com

Tämän kaavio näyttäisi menevät 1:1 tuon toisen kuvan kanssa. Esimerkkinä jos vain vihreä hydrauliikkajärjestelmä on käytössä, niin ei ole mitään tapaa enää kontrolloida oikeanpuoleista korkeusperäsintä. Koska se on kytketty vain keltaiseen ja siniseen järjestelmään.
Vastaavasti jos vain keltainen järjestelmä on käytössä, ei ole enää mitään tapaa säätää siivekkeitä, kerta ne on kytketty siniseen ja vihreään järjestelmään, mutta ei keltaiseen.

Lainaus tuosta Leeham News artikkelista:

The FBW A320 relies on a functioning hydraulic system at all times. It has no mechanical flight control backup. It has a temporary “FBW reboot” backup using mechanical elevator trim for pitch control and mechanical rudder control to cater for roll via secondary yaw-roll coupling. The control mode is good enough for continued flight during the reboot but not for descent and landing. While this mode needs no electrics (not even battery, it moves the valves on the hydraulic jacks mechanically) it needs hydraulic pressure to the horizontal stabilizer trim jack and at least one of the rudder actuators.

Consequently, the A320 needs more redundancy in the hydraulic system. In addition to a dual circuit base system (Figure 1) with engine-driven pumps and an electrical pump pressurized third backup system (powered by batteries if needed), it has a fourth backup system.

The backup hydraulic system has a Ram Air Turbine (RAT) hydraulic pump adding a fourth level of redundancy with longer endurance than a battery-driven backup pump. The resulting hydraulic system is shown on the right-hand side of Figure 1.

Eli kyllä tuosta nyt saa aika vahvasti sellaisen kuvan, että jos A320:ssä ei ole mikään hydrauliikkajärjestelmä toiminnassa, niin ei sitten kyllä pysty ohjaamaan ohjauspintoja mitenkään. En tiedä onko tilanne sitten muuttunut uudemmissa koneissa, kuten A350 ja A380.

*edit*
Airliners.net:n keskustelusta:

Comparing to the 350 its predecessor the 330:
- The 330 has three hydraulic systems: blue, green and yellow. Blue and yellow are powered by engines one and two respectively. Green is powered by both. So if you lose an engine you lose either blue or yellow but not green. The 350 has two hydraulic systems, green and yellow. Both systems are powered by both engines. So if you lose an engine you retain both systems.
- The actuators on the 330 are all hydraulic. You can lose two systems, which is no fun at all. If you lose all three hydraulic systems, you're done.
- On the 350, some surfaces are powered by Electrically-powered Electro-Hydrostatic actuators (EHA), which contain their own hydraulic loop unconnected to the green and yellow systems. In addition, there are two surfaces powered by Electrically and Hydraulically powered Electrical Back-up Hydraulic
Actuators (EBHA), which operate as traditional actuators when the regular hydraulics are powered, and as electro-hydrostatic actuators when main hydraulics are absent. (The disadvantage of EBHAs is that they are very heavy.) Thus even if you lose both hydraulic systems on the 350, you can still fly with those surfaces that don't need the main hydraulics. You even have the autopilot.

Eli vissiin uudemmissa on enää vain kaksi järjestelmää ja sitten erillinen varmistus sähköön pohjautuvilla.

 

[Wasabrod]

Moottorit sammutettiin kun kone oli pysähtynyt.

Tämä vähän yllättää. Kuvittelin, että nuissa turbiineissa on niin paljon tehoa, että 70% teholla kone pysyy hädin tuskin paikoillaan, eli pysähtyminen on todella vaikeaa, ja etenkin laskussa koneen pitäminen kiitoradalla, kun moottori kampeaa vahvasti sivuun.

Vastauksien perusteella edelleen ajattelen, että moottori olisi kannattanut sammuttaa viimeistään kynnyksellä, tai sitten laskeutumisen vaarallisuutta liioiteltiin tv-dokkarissa. Ehkä pilotti tiesi, että pystyy pitämään koneen kiitotiellä ja pysäyttämään sen sinne, ehkä tilannetta oli harjoiteltu usein simussa.

Lopputuloksesta voi toki päätellä, että ratkaisu ei ollut väärä.

 

[JCSH]

Tämä vähän yllättää. Kuvittelin, että nuissa turbiineissa on niin paljon tehoa, että 70% teholla kone pysyy hädin tuskin paikoillaan, eli pysähtyminen on todella vaikeaa, ja etenkin laskussa koneen pitäminen kiitoradalla, kun moottori kampeaa vahvasti sivuun.

Vastauksien perusteella edelleen ajattelen, että moottori olisi kannattanut sammuttaa viimeistään kynnyksellä, tai sitten laskeutumisen vaarallisuutta liioiteltiin tv-dokkarissa. Ehkä pilotti tiesi, että pystyy pitämään koneen kiitotiellä ja pysäyttämään sen sinne, ehkä tilannetta oli harjoiteltu usein simussa.

Lopputuloksesta voi toki päätellä, että ratkaisu ei ollut väärä.

Kyllä se kampeaa sivuun, mutta sitä varten on peräsin. Kerta sitä vauhtia oli melkein 2 kertaa enemmän kuin normaalisti laskeutumisessa, niin sen käynnissä olevan moottorin tuoma jarrutusteho on kuitenkin aika merkittävä.
Sen sammuttaminen juuri ennen laskeutumista olisi varmaan aikalailla se huonoin paikka. Kuten sanoin, assymmetrisen työntövoiman katoaminen aiheuttaisi liikettä sivuttaissuunnassa, joten se pitäisi hoitaa juuri siinä kriittisessä vaiheessa. Se moottorin sammuttaminen tuossa vaiheessa ei enää hirveän paljon ehdi vähentämään sitä koneen liike-energiaa, mutta samalla menetetään sen moottorin tuoma jarrutusteho. Joka oli oikeastaan tuossa tapauksessa vielä merkittävämpi, kerta sen idlenä pyörineen moottorin reverserit eivät toimineet. Joten jarrutus tuosta nopeudesta olisi pitänyt tehdä täysin niiden pyörien jarrujen varassa, ilman moottoreiden apua.

 

[Wasabrod]

Kyllä se kampeaa sivuun, mutta sitä varten on peräsin. Kerta sitä vauhtia oli melkein 2 kertaa enemmän kuin normaalisti laskeutumisessa, niin sen käynnissä olevan moottorin tuoma jarrutusteho on kuitenkin aika merkittävä.

Hmm, en tosiaan hoksinut ajatella reversejä. Eli että moottorista on apua pysähtymisessä, eikä päinvastoin. Kömmähdys minulta, tämä muuttaa toki kokonaisuutta.

 

[Tsido]

Mistä lähtien on toimittu noin?

Tästä sulla on näköjään parempi kuva. Minulta ehkä ylenkatsoa sitä, että koneet olisivat aiemminkin jossain määrin immuuneja totaaliselle hydraulivialle.

Nykykoneissa, 350/787 on lisänä EHAt ja EMAt tuomassa lisäredundanssia. Esimerkiksi 350 on enää kaksi erillistä hydraulijärjestelmää. Aiempaan Rattiin palaten, voi olla että 787 nojaa edelleen vahvasti hydrauliikkaan ja siksi sellainen memoryitemi on manuaaleihin laitettu.

 

[Tsido]

Tämä vähän yllättää. Kuvittelin, että nuissa turbiineissa on niin paljon tehoa, että 70% teholla kone pysyy hädin tuskin paikoillaan, eli pysähtyminen on todella vaikeaa, ja etenkin laskussa koneen pitäminen kiitoradalla, kun moottori kampeaa vahvasti sivuun.

Lisäkommenttina vielä, että kone kampeaa sivuun kasvavasti vasta hidastuessaan. Kynnykselle stabiilina tuotu kone ei kampea sivuun moottoreiden toimesta epäsymmetrisellä teholla muuta kuin koneen suoristamisen verran, mikä "korjataan" jo ilmassa. Vasta hidastuessaan sivulle vääntävä voiman komponentti kasvaisi liike-energian vähetessä.

 

[JCSH]

Tästä sulla on näköjään parempi kuva. Minulta ehkä ylenkatsoa sitä, että koneet olisivat aiemminkin jossain määrin immuuneja totaaliselle hydraulivialle.

Nykykoneissa, 350/787 on lisänä EHAt ja EMAt tuomassa lisäredundanssia. Esimerkiksi 350 on enää kaksi erillistä hydraulijärjestelmää. Aiempaan Rattiin palaten, voi olla että 787 nojaa edelleen vahvasti hydrauliikkaan ja siksi sellainen memoryitemi on manuaaleihin laitettu.

Joo näköjään 787 on jonkinsorttinen välimalli. Siellä googletuksen perusteella pitäisi olla juurikin myös nuo sähköön nojautuvat redundanssit, mutta toisin kuin uusissa Airbusseissa, siinä on silti kolme hydrauliikkajärjestelmää.

Johtuiskohan tuo memory item siitä, että 777 tilanne on paljon huonompi jos hydrauliikat menetetään (airliners.net:stä bongattuna: "In the 777, you are down to manual stab pitch trim and a single pair of cable-operated spoilers.").
777:lla ja 787:lla on yhteinen type rating lentäjille, joten ehkä ovat lisänneet tuon askeleen sinne 787:aan, jotta homma pysyy identtisenä molempien koneiden välillä.

 

[Tonnin Seteli]

Lentokoneet suunnitellaan siten, että kone on lennettävissä ilman hydrauliikkaa.

No kun ei minään yleisenä sääntönä suunnitella ja tämä kivikautinen käsitys koskee vain vanhoja koneperheitä johonkin Boeing 737 saakka. Siksi kysymykseni olisi yleisellä tasolla retorinen, mutta siitä en tarkasti osannut sanoa, miten 787 lentäisi täysin ilman hydraulista ohjausta. Varmasti helvetin huonosti, mutta epävarmuuteni koski sitä, olisiko se edes teoriassa ohjattavissa, ja jos olisi, olisiko vian parasta ilmaantua hitaasti matkalennossa vs. lennon kriittisessä vaiheessa. Totta kai kaikki matkustajaliikenteen lentokoneet ovat hydrauliikankin osalta normaaleissa vikatilanteissa erittäin vikasietoisia, mutta "ilman hydrauliikkaa" tarkoittaa sitä, että yksikään piiri ei ole lainkaan toiminnassa, eli yksinkertaistaen esimerkiksi kaikissa on putki poikki tai mitään painetta ei mistään tule. Tämä taas vaatii joko mekaanista yhteyttä tai sähköisiä varakäyttölaitteita, joita yleisesti ei ihan joka kohteessa ole.

 

[Dev6]

Kyllä 787 järjestemiltään on varsin erilainen vs edelliset sukupolvet.

"Koneen järjestelmät poikkeavat huomattavasti tähän asti yleisessä käytössä olevista lentokonejärjestelmistä. Kone on enemmän sähköinen kuin aikaisemmat koneet ja siinä on luovuttu tähänastisissa koneissa käytössä olevasta, suihkumoottoreista saatavaa kuumaa paineilmaa käyttävästä pneumaattisesta järjestelmästä itse koneen järjestelmien osalta. Vastoin koneen markkinoinnissa esitettyjä väitteitä, moottoreissa on kuitenkin kuuman paineilman sivu-ulosotot, joista saatavalla kuumalla ilmalla huolehditaan moottorin suojakotelon ja ilmanottoaukon jäänestosta, lisäksi sivu-ulosottoja tarvitaan moottorin kompressorin toiminnan säätelyyn. Koneessa on tavanomainen hydraulinen keskusjärjestelmä putkistoineen. Erona perinteiseen järjestelmään on, että hydraulipumput eivät ole paineilma- vaan sähkökäyttöisiä. Osassa hydraulitoimintoja paikallinen sähkökäyttöinen hydraulipumppu käyttää hydraulista työsylinteriä."

Boeing 787 Dreamliner – Wikipedia

fi.wikipedia.org

 

[takomo]

No kun ei minään yleisenä sääntönä suunnitella ja tämä kivikautinen käsitys koskee vain vanhoja koneperheitä johonkin Boeing 737 saakka. Siksi kysymykseni olisi yleisellä tasolla retorinen, mutta siitä en tarkasti osannut sanoa, miten 787 lentäisi täysin ilman hydraulista ohjausta.

787 on tosiaan vähän outolintu, koska sen järjestelmät pohjautuvat pitkälti sähköön. Moottorit pyörittävät generaattoreita ja niiden tuottamalla sähköllä sitten käytetään mm. hydrauli- ja polttoainepumppuja ja ilmanvaihtoa. Sähköjen menetys on pahempi katastrofi kuin pelkkä hydrauliikan menetys.

Ymmärtääkseni 787:ssa, kuten käytännössä kaikissa muissakin matkustajakoneissa, on imuun perustuva polttoaineen syöttö. Moottorit pyörittävät suoraan omia pumppuja, jotka imevät sen polttoaineen sieltä moottoreiden pääsiipitankeista.
Sähkötoimisia pumppuja käytetään polttoaineen siirtoon eri tankkien välillä ja varmistamaan polttoaineen syöttö korkealla, jolloin ilmanpaine voi estää imupohjaisten pumppujen toiminnan.
Eli jos nousussa menetetään sähköt polttoainepumppuihin, sen ei pitäisi aiheuttaa sitä, että moottori ei enää saa polttoainetta.

Ainakin parin lähteen mukaan 787:ssa polttoaineen normaali syöttö tapahtuu nimenomaan sähköpumpuilla ja ainoastaan varalla on painovoimainen syöttö siipitankista.

How to Master B787 Fuel System - SkyhighTEX - Knowledge Base

B787 Fuel system summary. Go through this summary to refresh your memory before any simulator or exam.

kb.skyhightex.com

"If All Pumps Fail, Each Engine Can Suction Feed From Its Respective Fuel Main Tank"

Kun keskitankissa on polttoainetta, se käytetään ensin. En pitäisi mitenkään mahdottomana, että vaihto paineisesta syötöstä painovoimaiseen aiheuttaisi jonkin härön polttoaineen virtaukseen. Siellä on vähän pakko olla takaiskuventtiili. Siipitankit on saattaneet olla hyvinkin lämpimät, joten höyrylukkokin lienee mahdollinen.

Polttoaineensyötön konfiguroinnissa näyttää olleen jotain häröä:

Air India crash investigation focuses on movement of engine fuel control switches

Data from the Dreamliner’s black box points investigators towards improper, inadvertent or intentional pilot actions

theaircurrent.com

 

[JCSH]

Ainakin parin lähteen mukaan 787:ssa polttoaineen normaali syöttö tapahtuu nimenomaan sähköpumpuilla ja ainoastaan varalla on painovoimainen syöttö siipitankista.

How to Master B787 Fuel System - SkyhighTEX - Knowledge Base

B787 Fuel system summary. Go through this summary to refresh your memory before any simulator or exam.

kb.skyhightex.com

"If All Pumps Fail, Each Engine Can Suction Feed From Its Respective Fuel Main Tank"

Kun keskitankissa on polttoainetta, se käytetään ensin. En pitäisi mitenkään mahdottomana, että vaihto paineisesta syötöstä painovoimaiseen aiheuttaisi jonkin härön polttoaineen virtaukseen. Siellä on vähän pakko olla takaiskuventtiili. Siipitankit on saattaneet olla hyvinkin lämpimät, joten höyrylukkokin lienee mahdollinen.

Noissa lentokoneissa käytetään noita imupumppuja primäärisenä polttoaineensyöttö menetelmänä juurikin sen takia, että ne ovat erittäin toimintavarmoja. Ne pumput on kytketty mekaanisesti suoraan siihen moottoriin. Eli niin kauan, kun se moottori pyörii, niin se myös imee sitä polttoainetta.
Eli vaikka se sähköjärjestelmä piiputtaisi ja jotain tapahtuisi sähköpumpuille, se ei vaikuta (ainakaan välittömästi) siihen moottoreiden polttoaineen saantiin.
Eli olisi erittäin outoa, jos 787:ssa poikettaisiin tuosta mallista.

Lisäksi kun puhutaan siitä, että "keskitankki käytetään ensin", niin se ei tarkoita, että sieltä keskitankista pumpattaisiin polttoainetta suoraan moottoriin. Lentokoneiden polttoainejärjestelmät eivät (yleensä) toimi noin. Vaan tuo tarkoittaa sitä, että sitä mukaa kun moottorit imevät sitä polttoainetta siipitankeista, keskitankista pumpataan sähköpumpuilla polttoainetta niihin siipitankkeihin. Eli ideana on pitää ne siipitankit, joista moottorit voivat itse imeä polttoainetta, mahdollisimman täysinä sen varalta, että noihin sähköpumppuihin tulee joku vika. Jotta ei olla tilanteessa, että koneen keskitankki on täynnä, mutta polttoaine loppuu moottoreilta, koska ei ole enää tapaa siirtää sitä polttoainetta niihin siipitankkeihin.
Taas tuo on se miten nuo koneet yleensä suunnitellaan. 787 voi toki olla outo poikkeus, mutta kuulostaisi erittäin oudolta, että siitä tehtäisiin tarkoituksella noin paljon epävarmempi.

*edit*
Oikeastaan voi olla, että olen väärässä tuossa jälkimmäisessä, ja se keskitankin polttoaine pumpataan suoraan sinne moottoriin, eikä siten että menisi sen siipitankin kautta. Jos nyt oikein tajusin tuon, niin tuo hoidetaan jotenkin pumppujen paine-eroilla, jolloin keskitankin syöttämä polttoaine päätyy sinne moottoriin ensisijaisesti. Tosin niiden moottoreiden imupumppujen pitäisi silti toimia.