Неочікуваний відрив ротора у гвинтокрила Super Puma, що стався 29 квітня 2016 року, простежується через втомне розтріскування редуктора основного ротора
Лінда Верфельман | перша публікація 14 серпня 2018 року
Неочікуваний тип втомної тріщини призвів до раптового від’єднання несучого гвинта у вертольота Airbus Helicopters EC225 LP Super Puma та подальшої аварії вертольота на невеликому острові Північного моря під час транспортування нафтовиків із морської нафтової платформи до Бергена, Норвегія, Про це повідомляє Норвезька рада з розслідування нещасних випадків (AIBN).
У катастрофі 29 квітня 2016 року загинули обидва пілоти та всі 11 пасажирів; гелікоптер CHC Helicopter Service був знищений.
У своєму остаточному звіті, опублікованому в липні, AIBN стверджує, що аварія сталася в результаті втомного перелому планетарної передачі другого ступеня в епіциклічному модулі коробки передач головного ротора (MGB).
Втомний руйнування почалося з «поверхневої мікроямки у верхній зовнішній кільці підшипника, поширюючись під поверхнею, утворюючи обмежену кількість частинок від розколювання [відшарування], перед поворотом до зубів шестерні та руйнуванням обода шестерні, не будучи виявлено», – йдеться у повідомленні.
Дослідники прийшли до висновку, що «комбінація властивостей матеріалу, обробки поверхні, дизайну, робочого середовища навантаження та сміття призвела до непередбачуваного режиму відмови, який раніше не передбачався та не оцінювався».
У звіті AIBN наголошується, що ані звернення екіпажу, ані дії з технічного обслуговування не відіграли жодної ролі в аварії, додаючи: «Несправність виникла таким чином, що малоймовірно, щоб її виявили процедури технічного обслуговування та системи моніторингу, встановлені на [вертольоті] в той час. аварії».
Проте згодом AIBN випустила дюжину рекомендацій з безпеки, у тому числі одну, яка закликала Європейське агентство авіаційної безпеки (EASA) замовити дослідження розвитку втомних тріщин «у високонавантажених, загартованих підшипниках в літаках. » «
«Все було за планом»
У день аварії пілоти зареєструвалися в аеропорту Берген Флесланд у встановлений час, за 45 хвилин до запланованого вильоту, запланували свій перший політ до нафтового родовища Гуллфакс у Північному морі та оглянули вертоліт. Вони доставили рятувальний гелікоптер на платформу Gullfaks C, вилетівши з Флесленду о 07:02 за місцевим часом і повернувшись о 08:51.
Гелікоптер вилетів із Флесленда під час другого рейсу туди й назад о 10:05 і приземлився на платформі Gullfaks B, де пасажири, які відправлялися, висадилися, а 11 пасажирів сіли на рейс, що прибуває. Гелікоптер піднявся з платформи о 11:16 і піднявся на висоту 3000 футів.
«Все було за планом», — йдеться в повідомленні. Незадовго до того, як досягти узбережжя, гелікоптер опустився на 2000 футів і підтримував цю висоту приблизно одну хвилину.
«Раптово крутний момент двигуна значно впав, і гвинт почав нерівномірно нахилятися», — додається у звіті. «Протягом цього періоду вертоліт піднявся приблизно на 120 футів, перш ніж головний ротор від’єднався, і вертоліт почав знижуватися, дотримуючись балістичної кривої до землі».
Гелікоптер покотився й похитнувся праворуч, а потім повільно покотився ліворуч, вказуючи носом на землю. Він впав на землю на острові Сторескітхольмен приблизно в 11:55, викликавши пожежу, яка спалила близько 3000 квадратних метрів (0,7 акра) вересу. Потім більша частина уламків сповзла в море.
Несучий гвинт відокремився від вертольота і полетів «у широкому, нерівному зниженні лівого повороту», приземлившись на острові Сторскора.
Декілька людей були свідками аварії, і багато з них розповіли слідчим про аварію, що вони почули гучний шум і стукіт перед тим, як побачили, як головний ротор відокремився. Дехто сказав, що бачив жовтувато-червоне полум’я, яке виходило з двигунів після відриву ротора.
Відеозаписи кількох людей на сусідньому човні або на землі показали, як вертоліт після того, як ротор відокремився, падає на землю, а ротор продовжує обертатися під час зниження.
Пошуково-рятувальні роботи
44-річний командир вертольота пройшов навчання в Італії, а потім працював у пошуково-рятувальній ескадрильї. У 2007 році він був найнятий другим пілотом AS332 L2 у CHC Helikopter Service, а наступного року став командиром AS332. У 2015 році він став командиром на EC225 LP. Пілот із нальотом 6100 годин мав ліцензію пілота повітряного транспорту (ATP) на вертольоти та був пілотом-інструктором з 2010 року.
57-річний другий пілот мав 11 184 години нальоту та ліцензію ATP на вертольоти. Він пройшов навчання в цивільній льотній школі в Сполучених Штатах і почав працювати другим пілотом Super Puma в CHC у 1989 році. Він став командиром EC225 LP у 2009 році.
Оператор був заснований у 1956 році як Scancopter-Service AS, перейменований у 1966 році на Helikopter Service і став частиною глобальної діяльності CHC Helicopter як CHC Helikopter у 1999 році. На момент аварії CHC Helikopter мав 39 гелікоптерів, п’ять баз, додаткові офшорні установок і 400 співробітників.
Аварійний вертоліт був виготовлений у 2009 році та мав наліт 1340 годин. Він був розрахований на двох членів екіпажу та 19 пасажирів. Розрахунками встановлено, що на момент падіння вертоліт перебував у межах обмежень по вазі та центру ваги.
Аварійний гелікоптер мав два двигуни Safran Makila 2A1, кожна з яких силовою турбіною двигуна була з’єднана високошвидкісним валом з MGB, який мав дві основні секції — нижню секцію або головний модуль і верхню секцію або модуль епіциклічного редуктора. Три підвісні штанги та гнучка монтажна пластина прикріплюють вузол MGB до палуби трансмісії/даху кабіни.
(Малюнок 1 — принципова схема трансмісії ).
Джерело: Airbus Helicopters, Норвезька рада з розслідування аварій
Модуль епіциклічної редукторної коробки передач (або епіциклічний модуль) на EC225 LP містить вісім планетарних шестерень першого ступеня та вісім планетарних шестерень другого ступеня, кожна з яких розроблена як комбінований вузол шестерні та підшипника. Шестерні виготовляються зі сталі 16NCD13 і піддаються науглерожуванню — процесу зміцнення — не тільки для зміцнення матеріалу, але й для запобігання розвитку втомних тріщин.
Планетарні шестерні другого ступеня вважаються «критичними частинами» і можуть бути перевірені лише після розбирання епіциклічного модуля MGB, а також шестерні та підшипника, йдеться у звіті. У періоди між розбиранням використовуються інші засоби моніторингу, включаючи виявлення чіпа MGB і моніторинг стану вібрації. Удосконалені методи моніторингу були впроваджені після аварії AS332 L2 біля узбережжя Шотландії в 2009 році («Fractured Gear», ASW, 2/12). Причиною цієї аварії, в якій загинули всі 16 пасажирів і члени екіпажу, також була катастрофічна несправність планетарної передачі другого ступеня в епіциклічному модулі.1
MGB гелікоптера, що зазнав аварії, було пошкоджено під час дорожньо-транспортної пригоди в Австралії та відремонтовано приблизно за рік до аварії, йдеться у звіті. Дорожньо-транспортна пригода сталася, коли MGB перевозили в невеликій вантажівці, яка з’їхала з гравійної дороги та перекинулася, коли водій намагався уникнути кенгуру на своєму шляху. Наступна перевірка виявила пошкодження зовнішньої частини коробки передач, але не внутрішніх компонентів.
Гучно, різко та статично»
Перегляд радіозв’язку та інтерв’ю AIBN з диспетчером повітряного руху Flesland Approach підтвердили, що зв’язок із вертольотом був нормальним під час останньої передачі о 11:52:31. Після цього на радіочастоті були чутні перешкоди, які диспетчер і наглядач охарактеризували як «гучні, різкі та статичні». З 11:53:50 до 11:54:22 було чути «тупий металевий шум».
Диспетчер кілька разів викликав вертоліт, але не отримав відповіді, і вертоліт зник з радарів. Об 11:56 екіпажу літака спостереження Норвезької берегової адміністрації, який діяв у цьому районі, було запропоновано розшукати вертоліт; приблизно через одну хвилину екіпаж повідомив про дим. Рятувальники прибули на місце через шість хвилин після аварії, але «відразу зрозуміли, що врятувати життя неможливо», — йдеться в повідомленні.
Металургійні іспити
У звіті говориться, що докази, знайдені в уламках, записані дані польоту та детальні металургійні дослідження показали, що втомна тріщина, яка призвела до поломки планетарної шестерні другого ступеня, виникла в мікроямці у «верхньому зовнішньому кільці підшипника (всередині планетарної шестерні другого ступеня), поширюючись під поверхнею до зубів шестерні, де він виріс до повного зламу».
Ймовірно, несправність була «ініційована сміттям, що потрапило всередину підшипника та подряпало один або більше роликів», додається у звіті. «Це, ймовірно, спричинило смугу локального зміцнення та пов’язану з нею мікропіттинг на зовнішній кільці».
Подальший огляд приблизно 500 планетарних шестерень другого ступеня, які були вилучені з експлуатації, виявив вм’ятини та/або мікроямки майже на всіх шестернях, йдеться у звіті, додаючи, що проблема «імовірно пов’язана з забрудненням частинками або зносом». сміття всередині головних коробок передач».
У звіті визначено двох постачальників — FAG і NTN-SNR — підшипників планетарних передач другого ступеня для гелікоптерів EC225 LP і AS332 L2, а також зазначено «відмінності в розмірах і виробництві» між ними.
Усі вісім планетарних передач другого ступеня на гелікоптері, який зазнав аварії, були поставлені компанією FAG, і в звіті говориться, що досвід експлуатації показав, що планетарні шестерні другого ступеня з підшипниками FAG мали більше подразнень, ніж ті з підшипниками NTN-SNR. .
MGB аварії гелікоптера підлягав моніторингу стану за допомогою системи виявлення чіпів, призначеної для пошуку та захоплення «уламків зносу» або інших дрібних частинок, а також системи моніторингу стану та використання (HUMS), яка аналізувала вібрацію від компонентів трансмісії вертольота, У звіті додається, що всі ознаки свідчать про те, що система виявлення чіпів працює належним чином і використовується належним чином.
Тим не менш, у звіті говориться, що система виявлення чіпів вважається ефективною на 12 відсотків у виявленні частинок з епіциклічного модуля, а конструкція HUMS «нездатна виявити втомні руйнування планетарних передач другого ступеня».
Аварія в Шотландії
У звіті зазначається, що аварія 2009 року в Шотландії продемонструвала, «що може статися з головним ротором, коли планетарний механізм другого ступеня зламався в результаті втомної тріщини». У цьому випадку за 36 годин польоту до аварії на епіциклічному детекторі стружки було виявлено магнітну частинку, але «через непорозуміння або неправильне спілкування завдання з технічного обслуговування не було виконано, і … головний редуктор не був відкритий», йдеться у звіті.
Усі вісім планетарних редукторів другого ступеня в AS332 L2, який розбився в Шотландії в 2009 році, також були поставлені компанією FAG, додаючи, що «відмінності в конструкції та надійності між планетарними підшипниками, поставленими FAG і NTN-SNR, не були відомі. слідчою групою і не розглядалися» під час У.К. Відділ розслідування авіакатастроф (AAIB) розслідує цю подію.
«Аварія [в Шотландії] була чітко встановлена як результат втомної поломки планетарної передачі другого ступеня; однак дій після розслідування було недостатньо, щоб запобігти ще одній втраті несучого гвинта», – йдеться у звіті.
У звіті додається: «Розслідування показало, що комбінація властивостей матеріалу, обробки поверхні, дизайну, робочого середовища навантаження та сміття призвела до режиму відмови, який раніше не передбачався та не оцінювався».
У рекомендаціях з безпеки AIBN, на додаток до заклику до дослідження розвитку втомних тріщин, говориться, що EASA має переглянути свої сертифікаційні специфікації для великих гвинтокрилів, щоб «запровадити вимоги до продуктивності системи виявлення сколів MGB» і «розробити сертифікаційні специфікації MGB, щоб представити дизайн вимога, згідно з якою жоден збій внутрішніх компонентів MGB не повинен призводити до катастрофічного збою».
Зазначаючи, що дослідження показало, що «важливий структурний компонент може повністю вийти з ладу без будь-якого попереднього виявлення за допомогою існуючих засобів моніторингу», AIBN також рекомендував EASA «дослідити методи для покращення виявлення деградації компонентів у підшипниках епіциклічної планетарної шестерні гелікоптера».