Gwant Gwant
548
BLOG

Praca silników TU154M PLF101 w fazie końcowej

Gwant Gwant Katastrofa smoleńska Obserwuj temat Obserwuj notkę 18

Samolot TU154M PLF101 lecący do Smoleńska był  wyposażony w trzy silniki  D-30KU-154 (Д-30КУ-154). Siniki te w dokumentacji są oznaczane jako S1(od lewej), S2 (na środku) i S3 (po prawej).  Schematycznie budowę silników przedstawiono na rysunku 1.  Rysunek jest bardzo mocno uproszczony i pokazano na nim tylko te elementy, które mają związek z parametrami rejestrowanymi przez system MSRP-64, w tym ATM-QAR.  Należy zwrócić uwagę, na to że pomiary wibracji układów: turbina-sprężarka N1 i N2, rejestrowane były tylko przez rejestrator  ATM-QAR.

image

Rysunek 1.  Schematyczna budowa silnika

Zasada pracy silnika sprowadza się do tego, że powietrze wlatujące od strony przedniej najpierw jest sprężane w sprężarce niskiego a potem wysokiego ciśnienia, po czym mieszane jest z paliwem w komorze spalania.  Spalanie mieszanki w komorze powoduje powstanie gazów wyrzucanych z tyłu silnika.  Po drodze wyrzucane gazy poruszają dwie turbiny, dające napęd do sprężarek: wysokiego i niskiego ciśnienia. Turbiny obracają się z różnymi prędkościami. Część powietrza ze sprężarki niskiego ciśnienia przemieszcza się po zewnętrznej stronie obudowy komory spalania. To powoduje częściowe schłodzenie komory, podobnie jak i turbiny napędowej dla sprężarki niskiego ciśnienia. Dokładniejsze informacje można znaleźć w dokumencie [1].

Opis pracy silników i stanu, w jakim znajdowały się  silniki po katastrofie można znaleźć w dokumencie [2]. Najbardziej interesujące jest jednak zachowanie się  silników po zejściu przez samolot do wysokości, na której zaczęły się zderzenia  z przeszkodami na ziemi.

Zasadnicze parametry  pracy silników od momentu odłączenia  automatu ciągu o godzinie  8:40:56.5 (nie mylić z odłączeniem sterowania kanału podłużnego przez ABSU około 8:40:55) wynikają z ustawienia manetek gazu przez pilotów.   Jeden zestaw manetek mają w zasięgu piloci: pierwszy i drugi, osobny zestaw manetek ma też mechanik pokładowy.   Jak można zobaczyć na rysunku 2, piloci kontrolowali w pełni położenie manetek do momentu zderzenia z brzozą. Od tego momentu, gdy samolot zaczął się przechylać, manetki wycofują się z poprzedniej stabilnej pozycji, prawdopodobnie w wyniku pozostawienia ich  bez kontroli. 

image

Rysunek 2. Zmiany położenia manetek gazu

Rezultatem ruchów manetek gazu były zmiany obrotów silników, pokazane na rysunku 3. Zwraca uwagę to, że w ostatniej sekundzie lotu spadają obroty silnika S1, mimo tego, że jego manetka gazu ma pozycję   podobną jak w przypadku S2 i S3.  Jak widać na wykresie 4, dzieje się to równocześnie ze  wzrostem temperatury gazów, w stopniu większym niż w przypadku S2 i S3. Można z tego wnioskować, że pojawiło jakieś zaburzenie pracy silnika  S1, prawdopodobnie w wyniku trafienia do niego ściętych odłamków gałęzi i uszkodzenia sprężarki niskiego ciśnienia dostarczającej strumienia powietrza do komory spalania i strumienia chłodzącego elementy silnika.   W rezultacie ograniczenia dopływu powietrza do komory spalania nastąpiło zmniejszenie ciśnienia gazów i co za tym idzie zmniejszenie obrotów turbiny napędzającej sprężarkę. Natomiast wzrost temperatury gazów za turbiną jest rezultatem ograniczenia dopływu powietrza chłodzącego z tej samej sprężarki.

image

Rysunek 3. Zmiany obrotów silników


image

Rysunek 4. Zmiany temperatury gazów

Zmiany wibracji niektórych elementów składowych silników można prześledzić na rysunkach  5, 6 i 7. Pokazują one kolejno wibracje turbiny napędzającej sprężarkę niskiego ciśnienia (WxN1), wysokiego ciśnienia (WxN2)   i tylnych podpór silników (WIBRx). Dwa pierwsze pomiary zapisywane były tylko przez rejestrator ATM-QAR, który ze względu na swoją konstrukcję nie mógł już zapisać pomiarów z ostatniej 1.5 sekundy lotu.

image

Rysunek 5. Wibracje zespołu sprężarki niskiego ciśnienia

image

Rysunek 6. Wibracje zespołu sprężarki wysokiego ciśnienia


image

Rysunek 7. Wibracje tylnych  podpór silników

Jak widać, pierwszy wzrost wibracji pojawił się w silniku S3 około godziny 8:40:58.5. Daje się to skojarzyć z  kolizją lewego skrzydła i kadłuba samolotu z gałęziami drzew w odległości około 930 od progu pasa.  Można ten punkt zlokalizować na rysunku 1 i 2 w notce:

http://gwant.salon24.pl/785465,katastrofa-w-smolensku-polozenie-zdarzenia-taws-38-w-poziomie

 Prawdopodobnie jest to rezultat tego, że w momencie kolizji gałęzie (i ewentualnie oderwane fragmenty poszycia samolotu) zostały chaotyczne rozrzucone w różnych kierunkach i przypadkowo jeden z odłamków trafił do nadlatującego silnika  S3 po prawej stronie. Nie można jednak wykluczyć tego, że do silnika dostał się jakiś przypadkowy przedmiot poderwany z ziemi w wyniku ruchu powietrza, spowodowanego przelotem prawego skrzydła samolotu.

Drugi wzrost wibracji  turbiny sprężarek niskiego ciśnienia S1 i S2 pojawił się około 8:41:01.4, kiedy samolot potrącił kolejne drzewa. W tym czasie można zaobserwować także wzrost wibracji  układów turbina-sprężarka wysokiego ciśnienia  we wszystkich silnikach.  Nie wydaje się jednak, aby  był to wynik jakiegoś zakłócenia pracy silników – raczej jest to rezultat wzrostu obrotów turbin.   Decydują o tym bezwzględne wartości tych wibracji, które są dwa razy mniejsze niż wibracje turbin niskiego ciśnienia. Nic nie wskazuje na to, aby do wnętrza któregoś z silników dostały się obce elementy, co musiałoby spowodować znaczny wzrost wibracji sprężarki i turbiny wysokiego ciśnienia.

W chwilę po czasie 8:41:01.4 zakończyły się dostępne zapisy parametrów przez rejestrator ATM-QAR i  dlatego nie ma informacji o wibracjach turbin w momencie, gdy samolot znalazł się  wśród kępy drzew.  Z wykresu 6 wynika jednak, że  silnik S1 wpadł w większe wibracje w ostatniej sekundzie lotu, co daje się skojarzyć z omawianymi wyżej efektami  uszkodzenia sprężarki niskiego ciśnienia.

Należy zdawać sobie sprawę z tego, że omawiane tu  zaburzenia pracy silników prawie do końca były bardzo nieznaczne. Zmierzone i zarejestrowane wartości parametrów mieściły się w dopuszczalnych   zakresach, wyznaczonych przez stosowne normy.   Sygnalizacje alarmowe wskazujące podwyższone wibracje i niesprawność silnika S1 pojawiły się  dopiero w ostatniej sekundzie lotu, gdy samolot leciał bardzo blisko ziemi i  w przechyleniu  przekraczającym 90 stopni, co razem skutkowało kolizjami silnika z kolejnymi wpadającymi do niego gałęziami i być może  innymi  przedmiotami. 


Bibliografia

[1] ДВИГАТЕЛЬ Д-ЗОКУ-154 2-й серии РУКОВОДСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

59-00-800РЭ   http://www.avsim.ru/files.phtml?fileid=13301

[2] ANALIZA PRACY ZESPOŁU NAPĘDOWEGO załącznik nr 4.10.2 do raportu KBWLLP


Gwant
O mnie Gwant

Nowości od blogera

Komentarze

Inne tematy w dziale Polityka