Latajmy Bezpiecznie: Jak przewidzieć awarię silnika

To było około mojej 50. godziny w mojej książce lotów pilota samolotowego. Przyszedłem na lotnisko dużo wcześniej – bo nie mogłem się doczekać latania. Opłaciło się – umówiony uczeń przede mną zadzwonił, że ma bardzo ważne spotkanie businessowe i się spóźni o godzinę. Akurat zrobię swoje przed nim! Po omówieniu lotu na zadanie V (stary program APRL - „ślepaki”) zajechaliśmy z instruktorem przed pas. Jako bardzo świeży pilot turystyczny próbowałem robić wszystko zgodnie z notatkami, książką i w ogóle „jak należy”. Doszedłem do punktu „próba iskrowników”. I oto, po raz pierwszy w życiu podczas tej fazy lotu, pojawił się problem. Obroty spadły, silnik zatrząsł! Zrobiłem wielkie oczy „jak to możliwe” i oczywiście – na instruktora – z wielkim znakiem zapytania...

Instruktor przejął gaz, porobił różne sztuczki, użył podgrzewu, zubożył mieszankę. Obroty nadal spadały nieco ponad normę i silnik trząsł. „Się przepali” – zawyrokował instruktor – „i tak latamy nad lotniskiem”. Świetny sposób, zapamiętam – pomyślałem – „jestem w takim razie gotowy”. Start normalny, skupiłem się na zadaniu, wszystko poszło normalnie. Debriefing był krótki – był już drugi uczeń na lot trasowy. Pojechałem do domu z wielkim uśmiechem wspominając i widoki i nowe umiejętności – pięknie jest się uczyć! Wyglądało na koniec lotnictwa tego dnia. Wieczorem dość przypadkiem oglądałem wiadomości. Przyszedł wtedy ten moment, który zmienia nastawienie człowieka do sprawy. Nie było wtedy „żółtych pasków”. „Wypadek”, „awionetka”, „dwóch rannych” i film z miejsca wypadku. To był wraku samolotu z mojego porannego latania... Instruktor, na skutek poważnych uszkodzeń głowy, już nigdy nie powrócił do latania i zdrowia. Straszna tragedia.

Nie chcę już więcej o tym przypadku. PODKREŚLAM: Nie uważam, że fair jest oceniać publicznie mojego instruktora z tego lotu. Temat był złożony i wiedzieć wszystko i zawsze jest niemożliwością. Los zapolował...


             Czterocylindrowy silnik w układzie bokser podczas demontażu

Zauważyć symptomy

Trudno jest również krótko i zwięźle o wszystkim naraz dla wszystkich ponadczasowo na ważny temat. Chciałbym rozważyć nasze szanse na wykrycie symptomów zbliżającej się awarii czterosuwowych, gaźnikowych silników małych samolotów lotnictwa ogólnego – w maksymalnie prosty sposób. Ale taki tekst musi mieć i ograniczenia, pamiętajmy o tym! Dla bardzo wielu będzie bardzo trywialnie, przepraszam. Dla wielu „technika” jest nieinteresująca i „taka skomplikowana”. Spróbujmy jednak. Najważniejsze jest nastawienie do sprawy. Miałem szczęście tego dnia, bo udało się mnie przekonać, że TO się może zdarzyć. To – poważna awaria zespołu napędowego bez „happy end”.

Proponuje od tego zacząć. Pomyślcie, że to naprawdę może być jutro. To uruchomi „jak, gdzie, co?” w naszej głowie. Nie będziemy kompletnie „głupi” i zaskoczeni – bezwolni. A już najgorzej zaskoczyć samych siebie własną paniką i bezsensownym ruchem. Mały Continental czy Lycoming. Może Franklin, Limbach czy Royce-Rolls. Taka czy inna stara konstrukcja, mająca swoje początki w latach trzydziestych ubiegłego wieku. Cztery cylindry w układzie „bokser”, na dole gaźnik. Z tyłu silnika większość osprzętu – iskrowniki, pompa oleju, paliwa. Rozrusznik, generator – z tyłu, w niektórych rozwiązaniach może być z przodu. Brak przekładni, elektroniki, prosty zestaw czujników. Wykonując standardowy przegląd sprawdzamy poziom oleju i „stan ogólny”. Brak wycieków plus osłony – „wszystkie śrubki na miejscu”. Dla wielu to jest właściwie wszystko silnikowe, co sprawdzamy w normalnym przeglądzie przedlotowym – nie licząc oczywiście odstojników i ilości paliwa.

Czy te proste czynności ustrzegą nas przed problemem? Widocznie w większości przypadków tak – taka jest procedura. Jak by było inaczej – była by inna. Pamiętamy tylko, że to jedna z procedur z większej całości. Silnik ma zaskoczyć bez większych trudności, parametry temperatura, ciśnienie – olej, obroty – mają być zgodne z instrukcją podczas grzania silnika i próby, próba silnika również musi nie pozostawiać wątpliwości. Można zawrócić i wyłączyć silnik! To jest opcja do chwili oderwania się od ziemi! Przypomnienie sobie: „nie, nie wystartuję nie będąc na 100% pewny silnika” to prosta, ale ważna lekcja. Ja ją odrobiłem wtedy za późno – gdybym się kłócił...


Po zdemontowaniu pokrywy zaworowej jednej dźwigienki zaworowej widać popychacz i sprężyny zaworowe

Załóżmy jednak, że chcemy wiedzieć więcej – aby być bardziej czujnym. Tutaj uwaga: nauka jest nauką, ale nie wolno opierać się na samouctwie wyłącznie, to może być jeszcze bardziej niebezpieczne! Głupie zdjęcie osłon silnika może skończyć się złą przygodą, jeśli je źle założymy. Uczymy się z doświadczonym instruktorem i mechanikiem.

Cztery obroty

Nie musimy nawet zdjąć osłony silnika, żeby wykonać bardzo ważny test „cztery obroty śmigła”. Ten test jednak jest z definicji akurat najbardziej niebezpieczny. Nie tylko iskrowniki muszą być w pozycji wyłączone – to sprawdzać ZAWSZE jeśli planujemy bycie blisko śmigła. Gorzej – jeśli kabelek umasienia iskrowników się przetarł lub rozłączył w poprzednim locie, a poprzednik - pilot nie wykonał sprawdzenia – kręcenie śmigłem może urwać/obciąć dłoń. Nieładnie działa na wyobraźnie? Tak ma być – nie dotykamy śmigła, zwłaszcza jak silnik jest ciepły!

Ważne: zdjęcia po locie a’la Pomnik Lotnika czule ze śmigłem – dobre tylko dla tych co mają głowę wykonaną w całości z żeliwa... Zaraz, zaraz – co to jest ta próba umasienia przed wyłączeniem silnika? Silnik wyłącza się na ogół odcięciem paliwa (poprawką wysokości, mixture itp.). Zanim wyłączymy (schłodzony odpowiednio) silnik tą metodą, sprawdzamy czy na małych obrotach wyłączenie jednego iskrownika (z 1+2 na 1 i kolejno – na 2) powoduje spadek obrotów. Jeśli nie – coś jest nie tak z umasieniem iskrownika(ów). Informujemy mechanika po normalnym wyłączeniu i zakończeniu czynności w kabinie po locie. Wracając do testu „cztery obroty  śmigłem”.

Jeszcze raz: sprawdzamy czy iskrowniki są wyłączone. Kręcimy śmigłem. Jeśli nie robiliśmy tego wcześniej – nigdy sami! Dlaczego to robimy? Obracając śmigłem budujemy ciśnienie w cylindrze. Opór wzrasta aż do górnego położenia tłoka w cylindrze. Potem śmigło „przeskakuje” i wkrótce zawór wylotowy się otwiera – spadek ciśnienia. Przechodzimy do sprężania w następnym cylindrze. Tak razy cztery. Czego szukamy? Braku (lub bardzo słabego) narastania oporu podczas suwu sprężania. Jeśli nie czujemy oporu – znaczy, że powietrze w najlepsze sobie ucieka z cylindra. Może jest nieszczelny zawór, może bardzo zużyte lub pęknięte pierścienie, może nawet pojawiała się nieszczelność w rejonie świecy lub pękła głowica. Jeśli szybszej próbie obrotu towarzyszy głośny świst powietrza „z silnika” – coś jest nie tak. Jeśli „ten świst” pochodzi z rury wydechowej – to zawór wylotowy. Ktoś kręci śmigłem, iskrowniki wyłączone, a my możemy przyłożyć ucho w rejon rury wydechowej. Jeśli to jest raczej z gaźnika – to zawór dolotowy. Jeśli „ze środka” silnika – to może nie mamy pierścieni.


   Zespół głowicy po wyczyszczeniu i ponownym montażu

Doświadczenie jest bardzo ważne. Układ cylinder- tłok-zawory nie jest idealnie szczelny od nowości i trzeba trochę doświadczenia, żeby odróżnić kompresję „w normie” od „poza tolerancją”. Czasem silnik stoi dłużej, mamy więcej oleju w cylindrach – opór znacznie rośnie. Czasem kompresja spada okresowo – nagar zbiera się na zaworach, np. za długi czas pracy na małych obrotach przed wyłączeniem lub było coś w paliwie. Do porządnej oceny kompresji służy zresztą osobna procedura obsługowa. Ciekawe, że ciepły silnik będzie miał dużo lepszą szczelność – czyli kompresję – od silnika zimnego. Jeszcze raz: ciepłego silnika nie dotykamy!

Przy pewnym doświadczeniu jednak możemy wykryć problem z jednym cylindrem. Duży opór na pierwszym, na drugim – i nagle zupełnie inny trzeci czy czwarty – może coś niedobrego się dzieje. Co jest najciekawsze – silnik będzie zupełnie spokojnie pracował z prawie zerową kompresją na jednym cylindrze czy dwóch. Może mieć mniejszą moc startową, co jest zresztą sprawą dyskusyjną, ale RACZEJ konsekwencji katastrofalnych OD RAZU nie będzie.  Przepalający się zawór lub pękająca głowica popracuje jeszcze pojedyncze godziny, a po czym nastąpi AWARIA.

Oznaki zewnętrzne

Nasze kręcenie śmigłem nie zastąpi normalnej obsługi technicznej, ale (jeśli używamy tego samego egzemplarza) daje nam dużo informacji na temat trendu. Jeśli „jeszcze niedawno było inaczej” – absolutnie TRZEBA coś z tym zrobić. Regularna obserwacja rury wydechowej informuje o składzie mieszanki. Jeśli jest zakopcona, czarna, grubo pokryta sadzą – pewnie mieszanka jest za bogata. Olej wypływający z rury wydechowej po jakimś czasie od wyłączenia silnika też może być złym znakiem. Nie zdejmując osłon silnika „zajrzeliśmy” już do cylindrów, pierścieni, gaźnika, sprawdziliśmy głowice wraz z dokręceniem śrub ją trzymających – nieźle co? Tylko pamiętamy o iskrownikach! Otwierając regularnie osłony silnika dowiemy się jeszcze więcej.

Każdy silnik będzie „wyrzucał” trochę płynów. Kiedy się nagrzeje i podczas lotu – następuje wyrównywanie ciśnień (wnętrze silnika–otoczenie), i za pomocą specjalnego przewodu (odma), którym silnik odchycha usuwana jest wilgoć (czyli woda zbierająca się w/na/pod odmą) i zdarzyć się mogą krople oleju. Odma kończy się na ogół pod silnikiem, często na zewnątrz samolotu.


Tłok po zdjęciu głowicy. Widać pierścienie – dwa pierwsze „kompresyjne” i trzeci, najbardziej z lewej, zbierający olej, uszczelniajacy. Zwraca uwagę nagar na górnej powierzchni tłoka

Czyścimy!

Samoloty czyste bywają niedbale obsługiwane, ale śmiem twierdzić, że samoloty brudne nigdy nie są troskliwie i dobrze obsługiwane. Muchy muchami, ale zacieki, krople oleju, brudna woda, paliwo – wszystko to powinno zostać usunięte po locie, tak aby w okresie postoju było widać gdzie i co się zbiera. Olej raczej nie wyparuje i gdy jest stary – czarny – jest widoczny. Najtrudniej z paliwem – delikatna plama z odcieniem niebieskim – najmniej widać, że jest i skąd pochodzi.

Plama!

To może być wiele miejsc – nie ma sensu wymieniać wszystkich. Jeśli jest plama oleju czy paliwa (lub po niej ślad) to trzeba wezwać kogoś, kto wyjaśni przyczynę. Podobnie jak z wieloma innymi niuansami konstrukcji silników pochodzących sprzed kilku dziesięcioleci – mały podciek stanowi dopiero ostrzeżenie i prawdopodobnie minie kilka godzin zanim przerodzi się w poważny problem. Tym niemniej traktujmy z rozwagą wszelkie wycieki, zwłaszcza ich narastanie. Obserwujmy trend – zanim prosty problem przerodzi się w poważną AWARIĘ!

Nawet nie dotykając silnika możemy się wiele dowiedzieć. Szukamy zmiany. Oczywiście do wykrycia zmiany potrzebne jest doświadczenie. Żeby zdobyć te doświadczenie trzeba się interesować, pytać, porównywać. Każdy ma pod ręką telefon z aparatem – można robić zdjęcia i obserwować zmianę. Brzmi prymitywnie? Jeśli działa. Srebrny delikatny nalot na osłonach, silniku – coś metalowego się ściera. Odbarwienie przy mocowaniu rury wydechowej – wydobywa się płomień – problem z uszczelnieniem. Przyczernione przewody – (za)duża temperatura. Pęknięcia różnych mocowań, rur wydechowych, poluzowane mocowanie – to wszystko może się zdarzyć i niestety do żadnego z tych problemów nie będzie doklejonej czerwonej strzałki z napisem „tu problem”. Trzeba poświęcić trochę czasu, a w hangarze na ogół mieć latarkę. I jeszcze raz – bez regularnego czyszczenia silnika i okolic oczywiście nie bardzo będzie w ogóle wiadomo o co chodzi, czym silnik skarży się do nas.


      Ten sam tłok po wyczyszczeniu, podczas montażu

Oni – my

Wielu pilotów uważa, że latając na cudzych samolotach mają zerowy wpływ na stan techniczny samolotu, mają zerową odpowiedzialność. To właściciel - operator, CAMO lub mechanik jest odpowiedzialny za stan techniczny – oni. My – tylko za „wsiadamy i lecimy”. Chciałbym bardzo zachęcić do innego podejścia. Nie tylko dla własnego bezpieczeństwa, ale i dla bezpieczeństwa innych należy wykazywać staranność i przestrzegać procedur bez zbędnego pośpiechu. Jest bardzo wiele szczegółów, na które mamy wpływ. Właściwy poziom oleju, właściwe grzanie silnika, właściwa eksploatacja – nieprzegrzanie przy starcie i wznoszeniu, nieprzechłodzenie przy schodzeniu i lądowaniu, wyrównanie temperatur przed wyłączeniem, sprawdzenie iskrowników. To wszystko MA WPŁYW na możliwe tragiczne w skutkach następstwa – pękanie głowic, uszkodzenia zaworów, niebezpieczne „odbicie odbicie” śmigła (bo uszkodzone umasienie) itp. Nawet proste czynności mają wpływ na bezpieczeństwo – wyczyszczenie silnika/samolotu i napełnienie zbiorników do pełna – tak, aby nie zbierała się woda. Pełne zbiorniki nie zawsze oczywiście mają zastosowanie ze względu na osiągi, pogodę – ale samolot stojący dłuższy czas w wilgotnej porze roku powinien mieć pełne zbiorniki.

Na uruchomienie silnika może mieć wpływ pogoda. Na przykład zimą silnik może wymagać podgrzania. Wcześniej należy zastanowić czy mamy właściwy rodzaj oleju. Jako przykład: pewien producent podaje, że prosty olej mineralny „100” ma zakres temperatury otoczenia do uruchamiania 15 do 30 stopni, a „80” to -7 do 21 stopni. Należy doczytać i zastanowić się nad „eksploatacją zimową” bardzo poważnie – współczesne oleje w silnikach samochodowych mogą pracować prawie w każdych warunkach, ale w starych konstrukcjach napędów lotniczych może być bardziej skomplikowanie...

Próba

Zanim zajmiemy miejsce w kabinie trzeba przygotować się do przeprowadzenia próby. Zaczyna być mniej czasu – trzeba wiedzieć jak ją robić i jakie parametry dyskwalifikują. Tutaj nie radzę działać bez checklist’y! Przed startem nie myślmy już ani mechanikiem, ani właścicielem, ani kierownikiem ośrodka. Czasu zaraz będzie za mało na przerzucanie w myślach instrukcji i prezentacji. Stosujmy checklisty i procedury dla PILOTA (siebie!) w danej chwili. Rozsądny (profesjonalny) pilot robi sobie w pewnym momencie „departure briefing”. Wiem, wiem – Cessna to nie Boeing, ale w chwili startu mój mózg staje się jakby mniejszy, stąd jeszcze przed startem powtarzam mniej więcej, że: Kiedy dam moc startową – taką, a taką i w takim tempie – spojrzę na tę i tę strzałkę, która ma być to i tu.


Widok wnętrza komory spalania po zdjęciu całego zespołu głowicy, przed pracami

Nie mówię nawet sobie czy to obrotomierz czy ciśnienie ładowania i ciśnienie oleju. Po prostu – jeśli te strzałki nie będą tam, gdzie miały być – mój wzrok wróci na pas, zacznę wyhamowywać, potem zjadę z pasa. Tak, żeby nie stracić kierunku, na nic nie najechać, nie wpaść. Dopiero potem będę sobie zadawał pytania „ale o co chodziło?”. Jak znajdę się w powietrzu i coś będzie nie tak, że samolot nie będzie utrzymywał nieprzekraczalnej, minimalnej prędkości (tyle i tyle) nie utrzymując wysokości – to będę lądował (prawie na wprost) (na tamtym polu). To (ten przełącznik) wyłączę, a ten przekręcę w tą stronę.

Kwestia podejścia

„Jak ten silnik jest zbudowany?” „Gdzie szukać śladów postępującej usterki?” „Co może się popsuć?” Wiedza o danym typie. Mamy wiele dobrych, kolorowych książek, prezentacji, podcastów i filmów. Wszystko na wyciągnięcie ręki i zima daje nam szanse znalezienia czasu na wyciągnięcie tej ręki. Pojawia się jednak ograniczenie – samouctwo jest dobre do pewnego poziomu. W pewnym momencie trzeba wyjaśnić wątpliwości – zapytać instruktora, mechanika. Niniejszy tekst i inne tego typu są bardzo ogólne i nie informują o bardzo istotnych wyjątkach od prawie 100% reguł. Są różne typy, nawet egzemplarze. Pytajmy. Jeśli lotnik jest bardzo doświadczony, latający w przeszłości na bardzo różnym sprzęcie, wie, że całe doświadczenie lotnicze pasuje do większości urządzeń i przypadków. Wie również, że trzeba być czujnym. Są różne sytuacje i trzeba być gotowym na naukę. Dużo powtarzać, czytać i jeszcze mieć otwartą głowę – żeby wyłapać te wyjątki.

Wydaje mi się, że panuje dość dobry poziom wiedzy technicznej wśród średniego pokolenia i wyżej/starzej. Nic dziwnego – w końcu kiedyś posiadanie Malucha czy Poloneza wymagało technicznej wiedzy na poziomie dzisiejszego technikum samochodowego. Nie było sensu tłumaczyć Maluchowi z rana, że się jest humanistą i się nie cierpi techniki. Było – albo śrubokręt – albo wyprawa na przystanek. Teraz czasy są inne. W współczesnych samochodach są lampki „service”. Zapali się, otwieramy maskę... i niewiele ciekawego możemy zdziałać – jest tylko gniazdo do przyłączenia komputera. Podobnie zaczyna być i w samolotach. Możliwość nauki „jak kiedyś” maleje do zera. Nasze hobby zaczyna być coraz bardziej wiedzą tajemną. Jest w tym i pewien urok. Jako instruktorzy zwracajmy uwagę na proste sprawy eksploatacji silników:

• nigdy nie aplikować wysokich obrotów jeśli silnik się jeszcze nie rozgrzał,
• unikać przechładzania silnika podczas długiego szybowania na jałowych obrotach,
• nie sterować za gwałtownie przepustnicą.


Widok wnętrza komory spalania po zdjęciu całego zespołu głowicy po pracach. Zawory ponownie uszczelnione w gniazdach

Jako właściciel-operator samolotu pamiętajmy, że pozostawienie silnika bez uruchomienia go i doprowadzenia do temperatur pracy (nie zawsze możliwe na ziemi) na dłużej niż 3-4 tygodnie bardzo silnikowi szkodzi (rozwój korozji). Jeśli silnik ma stać dłużej – należy go zakonserwować lub przynajmniej wymienić olej, po czym przepalić silnik. Staranne pilnowanie zużycia oleju jest prostą czynnością i choć wymaga systematyczności, bardzo wiele mówi o możliwej „zmianie zachowania” naszego silnika. Pamiętajmy stare powiedzenie: „dobry lotnik robi wszystko, żeby nie musieć udowadniać, że jest absolutnie genialnym lotnikiem”. Innymi słowy – sprawdzajmy jak najwięcej przed lotem, żeby w jego trakcie nie mieć problemu, AWARII, z której wykaraskanie się będzie wymagało nadzwyczajnych umiejętności, czy raczej wyjątkowego szczęścia!

Opracowanie: Jacek Mainka