Muy, muy raro de hecho. Pero a decir verdad, hay muchas historias de miedo.
Cualquier llamarada ocurrida en el transporte aéreo se debe a la falta de combustible (planeador Gimli, Air Transat, BA 38), cenizas volcánicas (vuelo 009 de British Airways) y fuertes lluvias / granizo / hielo.
Los dos primeros son tan raros que pueden ignorarse. Hoy en día, las advertencias de erupción volcánica provocan miles de vuelos. Lecciones aprendidas.
Eso deja la última razón, el clima, que se experimenta cada segundo en algún lugar en algún vuelo y es completamente inevitable.
- ¿Cómo se mueven los grandes aviones en la pista?
- ¿Cuál es el techo de servicio más alto posible para un chorro de respiración de aire?
- ¿Cuántas opciones tienen los pilotos de la Armada y la Fuerza Aérea con respecto al avión que vuelan?
- ¿Qué es un arranque en frío y oscuro de un avión?
- ¿Se ha estrellado una aeronave, militar o comercial en un satélite en órbita?
No todas las llamas están acompañadas de ruido o vibración o de cualquier evento de activación obvio. En algunos casos, especialmente en aviones multimotor, un motor puede colapsar desapercibido por el piloto, mientras que el piloto automático y el acelerador automático conspiran para enmascarar la asimetría de empuje. En algunos casos, los equipos han perdido temporalmente el control porque no se dieron cuenta de que un motor dejó de producir empuje.
Un accidente fatal en 2004 ilustra las consecuencias potencialmente graves de la falta de atención a los parámetros del motor y las dificultades inesperadas que pueden acosar los intentos de reinicio.
Dos pilotos que volaban un avión regional Canadair a su próximo lugar de partida decidieron, en una alondra, llevar el avión hasta su techo de 41,000 pies, donde ninguno de los dos había estado.
Programaron el piloto automático para subir a una velocidad fija.
A medida que el avión ascendía a un aire cada vez más delgado y los motores producían cada vez menos empuje, el piloto automático tuvo que seguir reduciendo la velocidad para mantener la velocidad de ascenso ordenada.
La tripulación no notó que algo estaba mal hasta que ambos motores se apagaron.
Los pilotos recurrieron a la lista de verificación de reinicio, que primero requería descender rápidamente a una altitud más baja.
Mientras tanto, los motores se pusieron en marcha y el enfriamiento desigual de los sellos ajustados en el compresor hizo que se unieran, una condición ahora denominada “bloqueo del núcleo”.
Los motores no se enrollarían, ya sea por el molino de viento o con la ayuda de la unidad de potencia auxiliar.
Cuando la tripulación se dio cuenta de que los motores no volverían, estaban demasiado bajos para llegar al campo de aterrizaje más cercano.
El avión se estrelló un par de millas antes de una pista de aterrizaje; Ambos pilotos fueron asesinados.
La escasez de combustible de los motores debido a la acumulación de hielo en algún lugar de la ruta de suministro de combustible ha causado recientemente una pérdida del casco, pero un aterrizaje dramático sin víctimas (BA 38, enero de 2008).
▲ BA 38 casi llegó al aeropuerto de Heathrow …
▲ … pero el hielo en el intercambiador de calor hizo que sus motores estuvieran cerca de la pista.
En abril de 1977, un Southern Airways DC-9 perdió ambos motores en una tormenta violenta y se estrelló, matando a 70 personas. Las llamaradas gemelas, que ocurrieron cuando el avión descendía a ralentí, parecen estar relacionadas con una gran ingesta de agua a baja potencia.
Después de las pruebas posteriores, Pratt & Whitney, el fabricante del motor, emitió un aviso advirtiendo a los pilotos que penetren en áreas de fuertes lluvias con configuraciones de potencia superiores a la velocidad de la turbina del 80 por ciento.
Sin embargo, un DC-9 del Norte Central estaba navegando a 35,000 pies, con una alta velocidad de la turbina, cuando comenzó a perder potencia en ambos motores bajo una fuerte lluvia. Los pilotos se vieron obligados a hacer un descenso de emergencia de 4,000 pies para detener la pérdida de energía.
Los motores que se han incendiado y que no han sido dañados por, por ejemplo, una sobrecarga violenta del compresor pueden, al menos en principio, reiniciarse. La dificultad de reiniciar y el tiempo que toma dependen de varios factores, uno de los cuales es cuánto se ha estropeado el motor.
Con una velocidad de avance suficientemente alta y una altitud suficientemente baja, generalmente por encima de 250 nudos y menos de 25,000 pies, los motores pueden avanzar hasta una velocidad suficiente para permitir el encendido; luego vuelven gradualmente a la velocidad de operación y compresión.
Aunque los jets, como cualquier avión, pueden deslizarse sin potencia (los aviones pueden avanzar 10 millas o más horizontalmente por cada milla de altitud que cedan), la velocidad requerida para un arranque de molino de viento es mucho mayor que la mejor velocidad de deslizamiento, por lo que la altitud se derrite rápidamente durante los esfuerzos de reinicio.
¿Cuál fue el verdadero problema, la lluvia o el granizo?
Una investigación realizada por GE y Snecma, las compañías que fabrican motores turbofan CFM, reveló que el granizo es el gran culpable.
Cuando la lluvia entra en un motor de turboventilador, las grandes gotas de agua tienden a romperse rápidamente y luego se ajustan al flujo de aire a través del motor.
El ventilador en la parte delantera del motor fuerza centrífugamente la mayoría de las gotas hacia el perímetro del motor y lejos del núcleo donde se quema el combustible.
La inercia del granizo, por otro lado, lleva las piedras al núcleo del motor donde el granizo roto se derrite y se convierte en agua.
Las pruebas mostraron que un motor de turboventilador podía ingerir con éxito siete veces más lluvia que granizo en términos de equivalencia de agua sin problemas.
Cuando entra demasiada agua en la sección de combustión, desestabiliza el proceso de combustión y el motor se inflama.
La prueba CFM también reveló que los motores existentes pueden tragar con éxito muchas veces más lluvia o granizo de lo que requieren las reglas de certificación, por lo que las reglas pueden ser deficientes en esta área.
Los cambios en el diseño de la entrada del motor pueden hacer que el motor sea más resistente a la lluvia / granizo inducido por el fuego, pero también es esencial evitar el clima severo por parte de los pilotos.
Los estudios meteorológicos mostraron que la lluvia y el granizo pueden existir en cualquier lugar entre 46,000 pies y la superficie, pero la lluvia más fuerte se concentra entre el nivel del mar y 20,000 pies, mientras que la concentración máxima de granizo es entre 12,000 y 15,000 pies.
Se han producido varios eventos de pérdida de potencia y daños en el motor en clima convectivo por encima de las altitudes típicamente asociadas con las condiciones de formación de hielo.
La investigación ha demostrado que un clima convectivo fuerte (actividad de tormentas eléctricas) puede elevar altas concentraciones de humedad a grandes altitudes donde puede congelarse en cristales de hielo muy pequeños, tal vez tan pequeños como 40 micrones (el tamaño de los granos de harina). Estos son los cristales que pueden afectar a un motor cuando vuela a través del clima convectivo. La industria está utilizando la frase “formación de hielo en cristales de hielo” para describir estas condiciones de formación de hielo y para diferenciarla de las condiciones de formación de hielo debido al líquido sobreenfriado.
El hielo que se acumula en la entrada, el ventilador o la ruleta probablemente se derramaría hacia afuera en el conducto de derivación del ventilador sin causar una pérdida de potencia. Por lo tanto, en estos eventos de pérdida de potencia, es razonable concluir que se debe haber acumulado hielo en el núcleo del motor.
Ahora se cree que la formación de hielo en cristales de hielo puede ocurrir en el fondo del motor, donde las superficies son más cálidas que la congelación (ver la figura a continuación). Tanto los motores a reacción de la generación anterior como la nueva generación de motores a reacción (motores de alta relación de derivación con controles electrónicos del motor) pueden verse afectados por la formación de hielo en cristales de hielo.
▲ La formación de hielo en cristales de hielo puede ocurrir en las profundidades del motor, donde las superficies son más cálidas que la congelación (Fuente: Boeing AERO, Qtr_4.07)
La acumulación de cristales de hielo dañó tres motores GEnx-2B en un AirBridge Cargo 747-8F carguero operado por Rusia el 31 de julio de 2008 en ruta desde Moscú a Hong Kong. El incidente es el último encuentro de un avión de alto vuelo con el fenómeno poco conocido de la formación de hielo en el motor central.
En esta situación, los motores pueden sobrecargarse y sufrir golpes de retroceso de potencia con poca o prácticamente ninguna advertencia porque las nubes de cristal de hielo no se muestran en el radar meteorológico.
El problema es inusual porque generalmente ocurre a grandes altitudes donde los niveles de humedad atmosférica son normalmente muy bajos, y porque impacta el núcleo de alta presión de los turbofans que anteriormente se pensaba que eran prácticamente inmunes a la formación de hielo significativo.
El AirBridge Cargo 747-8F estaba en la oscuridad a 41,000 pies sobre China, cerca de Chengdu, cuando se desvió para evitar una tormenta eléctrica.
Según la autoridad federal rusa de transporte aéreo Rosaviatsia, el avión entró en un área invisible de nubes de cristal de hielo que no se muestra en el radar meteorológico. La temperatura del aire aumentó en 20 ° C a menos 34 ° C durante un período de 86 segundos, y la tripulación cambió el sistema de protección contra hielo del motor de automático a manual durante unos 10 minutos.
Alrededor de 22 minutos después de volar a través del sector más cálido, el motor No.2 (interior izquierdo) del avión se disparó y se reinició automáticamente. El motor No.1 experimentó una reducción de velocidad del 70% de N1. Después de aterrizar en Hong Kong, las inspecciones revelaron daños en las palas del compresor de alta presión de los motores No.1 y 2, así como en el No.4.
Los cambios de software en la unidad de control de motor digital de plena autoridad GEnx-2B están siendo diseñados para ayudar al motor a detectar la presencia de cristales de hielo cuando la aeronave está volando a través de un sistema meteorológico convectivo. Si se detectan, los nuevos algoritmos programarán válvulas de purga variables para abrir y expulsar cristales de hielo que pueden haberse acumulado en el área de popa del ventilador, o en la ruta de flujo hacia el núcleo.
La modificación a la lógica de control de GEnx aprovecha cambios similares realizados para mejorar la capacidad del CF6 para operar en condiciones de formación de hielo similares.
El evento ABC es el último en un número creciente de incidentes de formación de hielo en motores que han provocado cambios recientes en los requisitos de certificación internacional.
A diferencia de la formación de hielo tradicional del motor, en la que las gotas de líquido sobreenfriadas se congelan al impactar con las partes externas expuestas del motor cuando el avión vuela a través de las nubes, la acumulación de hielo en el núcleo del motor implica un proceso complejo en el que las partículas de hielo se adhieren a una superficie metálica caliente.
Estos actúan como un disipador de calor hasta que la temperatura de la superficie del metal cae por debajo del punto de congelación, formando así una ubicación para la acumulación de hielo y agua (fase mixta).
El hielo acumulado puede bloquear el flujo hacia el núcleo o verterse en las etapas del compresor aguas abajo y la cámara de combustión, provocando una sobretensión, retroceso u otro mal funcionamiento.
Esta es un área de preocupación en este momento.
Aunque la confiabilidad de los motores a reacción es mucho mejor que la de los motores alternativos que reemplazaron en gran medida hace medio siglo, el peligro de quemaduras no ha desaparecido. Los flameouts son una consecuencia natural de la forma en que funcionan los motores a reacción. Viven en una isla de operación estable, un equilibrio dinámico de fuerzas poderosas, rodeada por un mar de inestabilidad.