Ұшақтарға сыртқы заттардың зияны

Кіріспе

Ұшақтарға сыртқы заттардың тигізетін зияны

Авиация және аэроғарыш саласында, "сыртқы заттың зақымдануы" (FOD) термині ұшаққа зиян келтіретін кез келген сыртқы заттардың (сондай-ақ "FOD" деп те аталады) салдарынан туындаған зақымды білдіреді. Бұл сыртқы заттар ұшаққа немесе жүйеге жат және оған зиян келтіруі мүмкін кез келген бөлшек немесе зат болуы мүмкін.

FOD-ті болдырмайтын қозғалтқыш пен ұшақ құрылымы

Кейбір әскери ұшақтарда FOD-тің қозғалтқышты зақымдауына жол бермеу үшін ерекше конструкция жасалды. Бұл конструкция ауа ағынындағы S пішіндес иілімді қамтиды, сондықтан ауа кіреберіске кіріп, ұшақтың алғы жағына қарай бұрылып, содан кейін қозғалтқышқа кірмес бұрын артқа қайта бұрылады. Бірінші иілімнің артындағы берік серіппе есікті жабық ұстады. Кез келген сыртқы зат кіреберіске кірсе, есікке соғылып, оны ашып, одан өтіп, ұшақтан шығып кететін. Осылайша, қозғалтқышқа ауамен бірге көтерілген кішкентай заттар ғана түсе алады. Бұл конструкция FOD проблемаларын шешті, бірақ ауа ағынының иілуінен туындаған тарлық және кедергі қозғалтқыштың тиімді қуатын азайтып, осы конструкцияны қайта қолданудан бас тартты. Ұқсас тәсіл көптеген турбошафталы тікұшақтарда, мысалы Ми-24-те қолданылады, оларда "вортэкстік" немесе "орталыққа қарай" сорғыштар бар, онда ауа қозғалтқышқа кірмес бұрын спиральді жолмен ағып өтеді; ауыр шаң мен басқа да қоқыстар сыртқа ителіп, қозғалтқыш кіреберісіне түспей бұрын ауа ағынынан бөлінеді. Ресейлік Микоян МиГ-29 және Сухой Су-27 истребительдері нашар ұшу-қону жолақтарынан ұшып-қону кезінде FOD-тің жұтылуын болдырмау үшін арнайы кіреберіс конструкциясын қолданады. Негізгі ауа кіреберістері торлы есіктермен жабылуы мүмкін, ал кіреберістердің үстіндегі арнайы тесіктер уақытша ашылады. Бұл қозғалтқышқа ұшу үшін жеткілікті ауа ағынын қамтамасыз етеді, бірақ қозғалтқыштың жерден заттарды сору мүмкіндігін азайтады. ФОД қаупін азайту үшін тағы бір қызықты конструкция – Антонов Ан-74 ұшағындағы қозғалтқыштардың өте жоғары орналасуы. Boeing ерте 737 ұшақтары үшін қиыршық тасты ұшу-қону жолақтарына арналған жиынтық ұсынды, бұл ұшақты өте төмен орналасқан қозғалтқыштарына қарамастан, жақсартылмаған және қиыршық тасты ұшу-қону жолақтарынан пайдалануға мүмкіндік берді. Бұл жиынтыққа қону доңғалағындағы қиыршық тас бұрғыштары, ұшақтың астындағы жиналмалы шамдар және дөңгелектер кеңістігіне кірген қиыршық тас маңызды бөліктерге тимейтіндей қорғайтын экрандар кірді. Сондай-ақ, жиынтыққа вихрьті таратушылар кірді, бұл құрылғылар қозғалтқышқа төменнен түсетін ауа ағынын азайтып, қиыршық тасты жұту мүмкіндігін азайтады. Airbus инженерлері FOD-ті азайтудың жаңа тәсілін зерттеп жатыр. Израиль аэроғарыш өнеркәсібімен бірлесіп, Taxibot, ұшқыш басқаратын тракторды әзірлеу арқылы ұшақтарға рульдеу кезінде қозғалтқыштарды пайдалану қажет болмайды, сондықтан олар алқапта немесе рульдеу жолында FOD-қа ұшырамайды.

Some military aircraft had a unique design to prevent FOD from damaging the engine. The design included an S shaped bend in the airflow, so that air entered the inlet, was bent back towards the front of the plane, and bent back again towards the back before entering the engine. At the back of the first bend a strong spring held a door shut. Any foreign object flying in the intake flew in, hit the door, opened it, flew through, and then exited the aircraft. Thus, only small objects swept up by the air could enter the engine. This design did indeed prevent FOD problems, but the constriction and drag induced by the bending of the airflow reduced the engine's effective power, and thus the design was not repeated. A similar approach is used on many turboshaft powered helicopters, such as the Mi 24, which use a "vortex type" or "centrifugal" intake, in which the air is forced to flow through a spiral path before entering the engine; the heavier dust and other debris are forced outwards, where it is separated from the airflow before it enters the engine inlet. The Russian Mikoyan MiG 29 and Sukhoi Su 27 fighters have a special intake design to prevent ingestion of FOD during take off from rough airfields. The main air intakes could be closed with mesh doors and special inlets on the top of the intakes temporarily opened. This would allow enough airflow to the engine for take off but reduced the chances of the engine sucking up objects from the ground. Another interesting design to minimize the risk of FOD is that of the Antonov An 74, which has a very high placement of the engines. Boeing offered a gravel runway kit for early 737s that allows the plane to be used from unimproved and gravel runways, in spite of having very low slung engines. This kit included gravel deflectors on the landing gear; foldaway lights on the bottom of the plane; and screens that prevented gravel, which would enter the open wheelwells when the gear was extended, from hitting critical components. The kit also included vortex dissipators, devices which would reduce the airflow into the engine from the bottom so as to reduce the likelihood of ingesting gravel. Airbus engineers are investigating a novel approach to reducing FOD. By developing, in conjunction with Israel Aerospace Industries, the Taxibot, a tractor controlled by the pilot, aircraft will not need to use jet engines while taxiing, and therefore they will not be vulnerable to FOD on aprons or taxiways.

Көлік құралдарының дөңгелектерін ілгерілеу

Көбінесе әуежайға кіретін көліктердің дөңгелектерінде қалдықтар жиналады. Көлік дөңгелегіне ілесіп қалатын қалдықтардың түрлері: тастар, лай, тас, бос бөлшектер (бұрандалар, шайбалар, гайкалар және т.б.) және көптеген басқа да ұсақ материалдар. Бұл экипаж және жанармай құю машиналары, техникалық қызмет көрсету көліктері және ұшқыштар жолына бейкүнә түрде қалдықтар әкеліп, оларды таратып жіберетін басқа да көліктер болуы мүмкін. Мұндай FOD-ты әуежай аумағына енгізілгеннен кейін анықтау және басқару өте қиын. Содан кейін реактивті қозғалтқыштың сору құрылысы, қозғалтқыштан шығатын ауа ағыны және ұшақ немесе тікұшақтың пернесі осы қалдықтарды оңай жинап алады. Бұл материал жұмыс істеп тұрған ұшақтардың маңында еркін қалған кезде, адамдардың жарақаттануы, жабдықтар мен мүліктің зақымдануы сияқты қауіпсіздік мәселелеріне әкелуі мүмкін.

Ұшу-қону жолағының қалдықтары

2000 жылдың 25 шілдесінде Париж маңындағы Шарль де Голль әуежайында Air France 4590 рейсімен ұшқан «Конкорд» ұшағының апатына сыртқы заттар (FOD) себеп болды; осы жағдайда, ұшу-қону жолағында төрт минут бұрын Continental Airlines McDonnell Douglas DC 10 ұшағынан ұшу кезінде түсіп қалған қозғалтқыштың кері жылдамдату құрылысынан бөлінген титан қалдықтары болды. Бұл қалдықтардың соққысы дөңгелектің жарылуына әкелді. Дөңгелектен шашыраған резеңке қалдықтары қанатқа тиіп, жанар май багын жарып, күшті өрт шығарды, нәтижесінде басқару жоғалды. Ұшақтағы 100 жолаушы мен 9 экипаж мүшесі, сондай-ақ жердегі 4 адам қаза тапты. 2007 жылдың 26 наурызында Вирджиния штатындағы Ньюпорт Ньюс/Уильямсбург халықаралық әуежайынан ұшуға дайындалып тұрған Gates Learjet 36A (тіркеу нөмірі N527PA) ұшағының экипажы күрт дауыс естіді. Ұшып кетуден бас тартып, экипаж «балық құйрығымен» қозғалысты бақылауға алып, парашютты ашуға тырысты. Бірақ парашют ашылмады, ал «Learjet» ұшағы ұшу-қону жолағынан шығып кетіп, дөңгелектері жарылды. Әуежай қызметкерлері апаттан кейін ұшу-қону жолағында тас пен металл бөлшектерін көргендерін хабарлады. Ұлттық көлік қауіпсіздігі жөніндегі кеңес (NTSB) апаттың себебі ұшу-қону жолағындағы сыртқы заттар (FOD) екенін мәлімдеді. Парашюттың істен шығуы апатқа ықпал етті.

Жанартау күлдері

1982 жылы 24 маусымда Австралияның Перт қаласына бағыт алған British Airways 9 рейсі Үнді мұхиты үстінде жанартау күлінің бұлтына ұшып түсті. Boeing 747 200B ұшағының барлық төрт қозғалтқышында қозғалтқыштардың құбылуы болды, олардың барлығы да істен шықты. Жолаушылар мен экипаж ұшақтың төңірегінде Сент-Эльмо оттары деп аталатын құбылысты көрді. 9 рейсі бұлттан шығып, қозғалтқыштарды күлден тазалауға мүмкіндік бергенше төмен нығып, содан кейін олар қайта іске қосылды. Ұшақ кокпитінің алдыңғы әйнегі күл бөлшектерінен қатты зақымданды, бірақ ұшақ қауіпсіз жерге қонды. 1989 жылы 15 желтоқсанда KLM 867 рейсі Токиодағы Нарита халықаралық әуежайына бағыт алғанда, күні бұрын жарылған Редаут тауының қалың жанартау күлі бұлтынан өтті. Boeing 747 400 ұшағының төрт қозғалтқышы да өшті. 14 000 футтен артық төмен түскеннен кейін экипаж қозғалтқыштарды қайта іске қосып, Анкоридж халықаралық әуежайына қауіпсіз қонды.

Әуе кемесінен лақтырылған зат

1981 жылы 28 қыркүйекте Чесапик шығанағында сыртқы заттың (FOD) ерекше жағдайы тіркелді. F/A 18 Hornet ұшағының сынақ ұшу кезінде АҚШ Әскери-теңіз күштерінің Әскери-теңіз сынақ орталығы Douglas TA 4J Skyhawk ұшағын Hornet ұшағынан бомбалық тіреуішті тастау сынағын түсіру үшін қуып жететін ұшақ ретінде пайдаланды. Бомбалық тіреуіш Skyhawk ұшағының оң қанатына соғылып, қанаттың жартысын қиып тастады. Skyhawk ұшағы соққыға ұшырғаннан кейін бірнеше секунд ішінде өртеніп кетті, ал бортындағы екі адам катапульданып шықты.

Құс соққылары

1975 жылы 20 қарашада Дунсфолд әуежайынан ұшып келе жатқан Hawker Siddeley HS.125 ұшағы ұшу-қону жолағынан көтерілгеннен кейін бірден солтүстік шағылақтарының үйіріне ұшып түсті, нәтижесінде екі қозғалтқышының да қуаты жоғалды. Ұшу экипажы ұшақты қайтадан ұшу-қону жолағына қондырды, бірақ ол жолақтың соңынан шығып, жолдан өтіп кетті. Ұшақ жолдағы көлікке соқтығысып, оның ішіндегі алты адам қаза тапты. Ұшақ келесі өртте толығымен жойылды, бірақ ұшақтағы тоғыз адам апаттан аман қалды. 1980 жылы 17 қарашада Ұлыбритания Корольдік әуе күштеріне қарасты Hawker Siddeley Nimrod ұшағы RAF Kinloss әуежайынан ұшып шыққаннан кейін қысқа уақыттан соң апатқа ұшырады. Ол Канада қаздарының үйіріне ұшып, төрт қозғалтқышының үшеуінен қуатын жоғалтты. Ұшқыш пен оның көмекшісі қаза тапты; ұшқышқа апаттан кейін батылдығы үшін Әуе күштері кресімен марапатталып, құрмет көрсетілді. Ұшу-қону жолағында немесе оның жанында 77 құстың қалдықтары табылды. 2009 жылдың 15 қаңтарында US Airways рейсі 1549 ұшып шыққаннан кейін бірден Канада қаздарының үйіріне ұшып, екі қозғалтқышы істен шықты. Ұшқыш ұшақты Гудзон өзеніне қондырып, барлық жолаушылардың өмірін сақтап қалды.

Әуежайлар маңындағы жануарлар дүниесі мен ылғалды жерлер

Әуежайларда құстардың ұялайтын жерлері болған немесе кейіннен ұялауға айналған жерлерде маңызды мәселелер туындайды. Қоршаулар аңдардың (моос немесе бұғы сияқты) ұшу-қону жолағына шығуына кедергі келтірсе, құстарды бақылау әлдеқайда қиын. Көбінесе әуежайлар құстарды қорқыту үшін пропанмен жұмыс істейтін, қатты дауыс шығаратын құс қорқытқыш құрылғыларын пайдаланады. Әуежай басшылары құс популяциясын азайту үшін барлық мүмкін құралдарды қолданады (оның ішінде жаттықтырылған сұңқарларды, сондай-ақ қанат қағып ұшатын құс сияқты дрондарды). Тағы бір зерттеліп жатқан шешім – ұшу-қону жолақтарының жанына жасанды газон төсеу, себебі ол жануарларға тамақ, пана немесе су бермейді.

Конференциялар

АҚШ-та FOD сарапшыларының ең маңызды жиыны жыл сайынғы Ұлттық аэроғарыш FOD алдын алу конференциясы болып келді. Оны National Aerospace FOD Prevention, Inc. (NAFPI) әр жыл сайын әртүрлі қалада өткізеді. NAFPI – FOD білім беру, хабардар ету және алдын алуға бағытталған коммерциялық емес ұйым. Конференция туралы ақпарат, соның ішінде өткен конференциялардың материалдары NAFPI веб-сайтында қолжетімді. Дегенмен, NAFPI құралдарды бақылау және өндіріс процестеріне тым көп назар аударғандықтан сынға ілікті, ал өнеркәсіптің басқа өкілдері бұл кемшіліктерді толтыруға ұмтылды. BAA 2010 жылдың қараша айында осы тақырыпта әлемдегі алғашқы әуежай ұйымдастырған конференцияны өткізді.

Зақымдануға төзімділіктің жақсаруы

FOD-тің зиянды әсерлерін өндіріс процесінде бөлшектің маңызды шаршау аймақтарына қысымдық қалдық кернеулер енгізу арқылы азайтуға немесе толығымен жоюға болады. Бұл пайдалы кернеулер бөлшекті суық өңдеу арқылы, яғни тегістеу процестерімен: құмша тегістеу немесе лазерлік тегістеу арқылы туындайды. Қысымдық қалдық кернеулер неғұрлым терең болса, шаршаудан қорғау мерзімі мен зақымға төзімділік соғұрлым жақсарады. Құмшамен тегістеу әдетте бірнеше мыңнан бір дюйм тереңдікте қысымдық кернеу тудырады, ал лазерлік тегістеу 0,040-тан 0,100 дюймға дейін тереңдікте қалдық қысымдық кернеулерді енгізеді. Лазерлік тегістеу арқылы туындаған қысымдық кернеулер жоғары температураға да төзімді болады.

Экономикалық әсері

Халықаралық деңгейде FOD авиация индустриясына тікелей және жанама шығындар бойынша жылына 13 миллиард АҚШ долларына дейін шығын келтіреді. Жанама шығындар тікелей шығындардан он есеге артық, яғни рейстердің кешігуі, ұшақтарды ауыстыру, отын шығындары, жоспардан тыс техникалық қызмет көрсету және тағы да басқалар. Сондай-ақ, FOD ұшақтар мен олардың бөліктеріне қымбат, маңызды зақымдар келтіреді және жұмысшыларға, ұшқыштарға және жолаушыларға өлім мен жарақаттар әкеледі. АҚШ-тағы ірі әуе компаниялары үшін FOD ұшақ жөндеулеріне әр рейске 26 доллар, ал рейстердің кешігуі, ұшақтарды ауыстыру және отын тиімсіздігі сияқты қосымша жанама шығындарға 312 доллар тұрады деп есептеледі. Ұлыбритания Корольдік әуе күштерінің командирі және FOD зерттеушісі Ричард Френдтің айтуынша: "Есептеу оңай емес, бірақ осымен тең алаңдататын басқа да шығындар бар. Мысалы, Air France Concorde рейсі AF 4590 сияқты апаттарда адам өмірінен айырылу, қайғы-қасірет, қаза тапқандардың отбасыларына тигізген әсер, медициналық қателік күдігі, кінә және өмір бойына созылуы мүмкін жауапкершілік сезімі туындайды. Бұл қорқынышты азапты естен шығармау керек. Егер бәріміз осыны есімізде ұстасақ, біз әрдайым сақ болып, сырттан келген бөгде заттардың проблема тудыруына жол бермейміз. Шындығында, сәтсіздікке әкелетін оқиғалар тізбегін тудыратын көптеген факторлар бар."