|
Producten pagina NL Effect rolhoek en gewicht op VMCA |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In november 1999 verscheen in het Luchtmachttijdschrift 'Veilig Vliegen' het eerste artikel van AvioConsult over het 'Veilig vliegen met een uitgevallen motor' met als directe aanleiding de Herculesramp op Vliegbasis Eindhoven. De ondertitel van het artikel was: De stille kracht van een dode vliegtuigmotor.
Klik hier om dit eerste artikel van de hand van AvioConsult te openen. Het is wat gedateerd, maar nog steeds van toepassing.
| Download dit artikel |
Op uitnodiging werd in februari 2000 een lezing over dit artikel verzorgd voor de Nederlandse Vereniging van Luchtvaarttechniek (NVvL), waarbij ook verkeersvliegers van de KLM aanwezig waren die voor een uitnodiging zorgden om de lezing ook voor de vliegveiligheidscommissie van de Vereniging van Nederlandse Verkeersvliegers (VNV) te geven (september 2000). Ook werd de lezing gegeven voor de transportvliegers van het 334 Sq van de Kon. Luchtmacht (november 1999) en later ook nog tijdens een bijeenkomst van het Air Forces Flight Safety Committee Europe, voor de Orion bemanningen van de Kon. Marine en bij het Engine & Propeller Directorate van de Amerikaanse FAA.
Aangezien ongevallen na motorstoring - wereldwijd - blijven gebeuren heeft AvioConsult in 2005 uitgebreid eigen onderzoek gedaan naar de werkelijke oorzaak van dergelijke ongevallen, gebruik makend van de kennis die AvioConsult heeft over experimenteel testvliegen, met name op het gebied van het beproeven van vliegtuigen waarvan een motor is uitgevallen. Het eigen onderzoek beperkte zich niet tot ongevalonderzoeks- rapporten. Ook werden ondermeer vliegtuighandboeken, checklists, lesboeken voor vliegers van meermotorige vliegtuigen, luchtvaartvoorschriften, etc. onderzocht. Vanwege de vele, soms ernstige fouten die werden aangetroffen, werd het oorspronkelijke artikel uit 1999 verbeterd en uitgebreid tot een geheel in de Engelse taal gesteld rapport.
Vele
vliegscholen, vliegtuigfabrikanten, ongevallenonderzoeksraden, etc. werden
vervolgens geïnformeerd over het bestaan van het rapport. Op een enkele
uitzondering na was er echter geen enkele belangstelling voor, terwijl
ongevallen na motoruitval blijven gebeuren; vrijwel elke maand vallen er
daardoor nog steeds ergens ter wereld slachtoffers. Onnodig, naar de mening
van AvioConsult, want met elk meermotorig vliegtuig worden
vliegproeven uitgevoerd waarvan een motor is afgezet en worden er limieten
en beperkingen vastgesteld, juist om te voorkomen dat dergelijke ongelukken
gebeuren. AvioConsult weet hoe en wat er wordt gemeten, wat de waarde
van de meetresultaten is en vooral welke voorwaarden daarbij horen. De
verongelukte vliegers kenden die voorwaarden blijkbaar niet, hun
vlieginstructeurs en docenten ook niet, de certificatievliegers van
overheden niet en ongevallenonderzoekers evenmin. Luchtvaartautoriteiten
eisen in voorschriften niet (meer) dat deze levensbelangrijke voorwaarden in
de vliegtuighandboeken worden opgenomen. Daarom gebeuren er nog steeds
ongelukken na motorstoring met kleine, maar soms ook met grote
meermotorige vliegtuigen.
AvioConsult rapporteerde vele in luchtvaartvoorschriften aangetroffen
fouten aan nationale en internationale luchtvaartautoriteiten, maar deze
regelgevers reageren ook niet. De kennis bij overheden is zeer sterk
teruggelopen, tot een gevaarlijk laag niveau.
In maart 2006 werd een deel van het rapport in de vorm van een 'paper' op uitnodiging gepresenteerd aan het European Aviation Safety Seminar van de Flight Safety Foundation in Athene onder de titel Staying Alive with a Dead Engine. Dit paper is gratis te downloaden via een koppeling die verder op deze pagina staat.
Na jarenlang vergeefs te
hebben getracht gehoor te krijgen bij onder andere de European Aviation
Safety Agency (EASA), bij de Amerikaanse FAA, bij de Australische CASA, bij de
Nederlandse Inspectie Verkeer en Waterstaat/Divisie Luchtvaart, bij vliegscholen, bij
vliegtuigfabrikanten, bij ongevallenonderzoekers in binnen- en buitenland,
etc., heeft AvioConsult
op 5 februari 2007 een open brief naar
de Minister van Verkeer en Waterstaat gestuurd om aandacht te vragen voor de
fouten die nog steeds voorkomen in certificatievoorschriften, vliegtuighandboeken en noodprocedures van meermotorige
vliegtuigen en die hebben geleid tot meerdere catastrofale ongevallen om de Minister te vragen maatregelen te
treffen.
Naar de mening van testvliegexpert AvioConsult (opgeleid aan een van de
vier hoogste scholen van de vliegerij ter wereld, de Amerikaanse Test Pilot School) zijn deze fouten de
werkelijke oorzaak van de meeste
vliegtuigrampen die gebeurden na motorstoring, waaronder in Nederland die
met de El-Al 747 in de Bijlmer, de Hercules op Eindhoven, de
Saab SF-340 op Schiphol, de Dakota DC-3 in de Waddenzee en ook de
Martinair PA-44-180 bij Kampen.
De fouten werden bij de certificatie van de vliegtuigen,
tijdens de beoordeling van de vliegtuighandboeken en bij het onderzoek naar de oorzaak van de ongevallen blijkbaar niet
ontdekt door de certificerende en onderzoekende autoriteiten. Het is echter niet alleen een Nederlands probleem; vrijwel elke maand verongelukt
er nog ergens ter wereld een vliegtuig na motorstoring waarbij mensen om
het leven komen.
De
verticale staart van een vliegtuig met het daaraan bevestigde richtingsroer
worden door de vliegtuigfabrikant ontworpen om de asymmetrische krachten van
de overgebleven motor(en) te kunnen tegensturen teneinde het evenwicht te
kunnen handhaven na het optreden van een motorstoring. De aerodynamische
krachten zijn echter sterk afhankelijk van de vliegsnelheid (kwadratisch).
Aangezien een fabrikant de staart liever niet te groot maakt, is ten behoeve
van het ontwerp gekozen voor het handhaven van een rechtlijnige vlucht na
motorstoring, waarbij tevens een kleine rolhoek van max. 5 graden weg van de uitgevallen
motor wordt aangehouden. De staart wordt dus niet berekend op het maken
van bochten. De voorschriften (EASA CS 23.149 en 25.149) staan dit toe. Om nu
vast te stellen tot welke snelheid de vliegsnelheid kan teruglopen waarbij
de rechtlijnige vlucht nog net kan worden gehandhaafd worden experimentele
vliegproeven uitgevoerd. Tijdens deze vliegproeven wordt de minimum
bestuurbaarheidsnelheid (VMCA - Minimum Control speed in the Air)
gemeten door daartoe opgeleide experimenteel
testvliegers en flight-test engineers (zoals AvioConsult).
In feite wordt het probleem van een te kleine staart (hardware) opgelost
door een minimum snelheid voor te schrijven en die in noodprocedures vast te
leggen (software).
De meting van VMCA
verloopt globaal als volgt:
Na het afzetten van een motor en met de tegenoverliggende motor op maximum
vermogen (zoals bij start of doorstart) wordt tijdens een rechtlijnige
vlucht de snelheid langzaam
verlaagd totdat de koers niet meer kan worden vastgehouden. Op dat moment
kan òf het uitgeslagen richtingsroer òf de rolroeren door de lage snelheid niet meer voldoende
tegenkracht produceren om de kracht van het asymmetrische motorvermogen op te
heffen en gaat het vliegtuig onder invloed van het asymmetrisch vermogen om
het zwaartepunt draaien, in de richting van de stilgevallen motor; het vliegtuig is niet meer bestuurbaar. De snelheid
waarbij dit gebeurt is de minimum bestuurbaarheidsnelheid VMCA
(met de vleugels horizontaal).
Zoals al gezegd bieden de voorschriften echter de mogelijkheid om t.b.v het
ontwerp, het zo klein mogelijk maken van de staart een
kleine rolhoek
(bank angle) te gebruiken van maximaal 5°. Meestal wordt een rolhoek tussen
3° en 5° gebruikt in een richting weg van de
stilstaande motor. Door dit laten 'hangen' van de vleugels kan niet alleen
de staart van het vliegtuig kleiner worden, maar wordt VMCA ook lager, wat veiliger is. Ook
neemt de sliphoek af waardoor de weerstand afneemt en het overblijvende klimvermogen
groter is.
Omdat VMCA lager is wordt ook de snelheid waarbij tijdens de
startaanloop het neuswiel van de grond mag worden getrokken, de zgn.
roteersnelheid (VR = 1.05 x VMCA),
lager en kan van kortere banen of met zwaardere lading worden gestart.
Daarom
wordt tijdens de meting van VMCA vrijwel altijd een kleine
rolhoek toegepast in een richting weg van de stilstaande motor. De daarbij
gemeten VMCA is tussen 8 en 35 knopen (1 knoop = 1,85 km/uur)
lager (!) dan de VMCA die met horizontaal gehouden vleugels werd
gemeten, afhankelijk van het type vliegtuig.
Deze (lagere) VMCA wordt, na herleiding tot zeeniveau of een
andere gewenste hoogte, voorgeschreven in het vliegtuighandboek (airplane
flight manual) van het vliegtuig als dè VMCA, dè
minimum bestuurbaarheidsnelheid van het betreffende vliegtuig.
Het wordt de lezer van dit stukje tekst nu misschien al wel duidelijk dat deze in het vliegtuighandboek voorgeschreven VMCA dus eigenlijk alleen maar geldig is als dezelfde rolhoek (bank angle) wordt aangehouden als de rolhoek die de fabrikant gebruikte bij het ontwerpen van de verticale staart en die de testvlieger gebruikte bij het bepalen van VMCA, meestal tussen 3° en 5° in de richting weg van de uitgevallen motor.
Dit houdt dus tevens in dat de in het vliegtuighandboek voorgeschreven VMCA alleen maar geldig is tijdens een rechtlijnige vlucht en niet tijdens bochten. De staart van het vliegtuig is niet gedimensioneerd op het bewaren van het evenwicht tijdens bochten wanneer een motor is uitgevallen. Maar dit wordt blijkbaar nooit (meer) aan de vliegers geleerd en staat ook niet meer in de vliegtuighandboeken. Na het lezen van meerdere ongevalonderzoekrapporten kon worden geconcludeerd dat de verongelukte vliegers dit ook echt niet wisten. Zij rekenden er blijkbaar op dat de in het vliegtuighandboek voorgeschreven VMCA altijd geldig is, ook tijdens bochten bij lage snelheid en hoog motorvermogen op de nog werkende motoren. Een catastrofale misrekening die al vele levens heeft gekost!
Een
voorbeeld: In
het vliegtuighandboek van een meermotorig vliegtuig staat een VMCA
voorgeschreven van 95 knopen. Deze VMCA werd in dit geval bepaald
terwijl een rolhoek van 3° naar rechts werd aangehouden, weg van de stilstaande
linker motor en bij laag gewicht (rode lijn).
De werkelijke of actuele VMCA van een meermotorig vliegtuig
varieert heel sterk met rolhoek en gewicht, maar ook met de stand van de
gashandels.
De rode lijn (dip bij 5°)
geeft de werkelijke (actuele) VMCA weer bij laag gewicht, de blauwe lijn de
werkelijke (actuele) VMCA bij hoog gewicht, beide bij het
variëren van de rolhoek (bank angle) en met volgas op de werkende motor(en).
Uit de met
stabiliteits-afgeleiden berekende figuur blijkt ook dat bij een grotere rolhoek, of
bij een rolhoek de andere kant
op, de werkelijke VMCA meestal (veel) hoger is dan de
gestandaardiseerde VMCA
die in het vliegtuighandboek staat. Tijdens het maken van een bocht met een
vliegsnelheid dichtbij de in het vliegtuighandboek aangegeven VMCA,
kan de werkelijke VMCA
dus gemakkelijk hoger worden dan de vliegsnelheid op dat moment en daardoor (verrassend,
d.w.z. onverwacht)
leiden tot
onbestuurbaarheid. Het maken van een bocht bij lage snelheid met vol
vermogen is daarom
levensgevaarlijk; alleen een rechtlijnige vlucht onder handhaving van een
kleine rolhoek weg van de uitgevallen motor is veilig; zo werd VMCA
immers bepaald en werd de staart van het vliegtuig ontworpen.
Ook kan het vliegtuig, als de vliegsnelheid te laag is geworden en de kleine
rolhoek niet wordt aangehouden, onder invloed van zijwaarts gerichte
krachten ineens 'vanzelf' een bocht gaan maken of wegglijden in de richting van de uitgevallen
motor. Deze beweging kan niet meer worden tegengestuurd omdat te lage
vliegsnelheid. Dit gebeurde in feite met de hierboven genoemde
vliegtuigen. De werkelijke VMCA was blijkbaar (veel) hoger geworden
dan de vliegsnelheid waarna een ongeval alleen nog te vermijden zou zijn
geweest als er
voldoende kennis was over VMCA of als in het vliegtuighandboek
een belangrijke voorwaarde zou zijn opgenomen bij VMCA. In het
rapport wordt overigens nog een allerlaatste reddingsmogelijkheid
aangereikt.
De berekening van de getoonde figuur wordt toegelicht in een Engelstalig 'paper'
The Effect of Bank Angle and Weight on VMCA,
dat hieronder
is te downloaden.
De fout is dus dat er in
vliegtuighandboeken bij VMCA (nog) niet staat dat deze minimum
bestuurbaarheidsnelheid alleen
maar geldig is bij een rechtlijnige vlucht èn zolang dezelfde rolhoek wordt
aangehouden als die werd toegepast tijdens het meten van VMCA.
In lesboeken, lesprogramma's, simulatortraining, etc. ontbreekt deze levensbelangrijke voorwaarde
meestal ook en staat er onder andere dat de rolhoek tussen 5°
naar links en 5° naar rechts mag zijn. Een
tot catastrofes leidende fout! In
voorschriften wordt helaas niet geëist dat deze voorwaarde bij VMCA
in handboeken moet worden vermeld. Ook staat nergens dat er dus
geen bochten mogen worden gemaakt als de vliegsnelheid dichtbij VMCA is en de gashandels vol open staan, zoals meestal
het geval is tijdens de start en een doorstart, maar soms ook nodig is
tijdens de nadering.
Door de na motorstoring verongelukte vliegers werden, uit onwetendheid, vaak
toch gewoon bochten gedraaid bij te lage snelheid omdat de vliegsnelheid
hoger was dan de in het vliegtuighandboek voorgeschreven VMCA --
en men zich dus veilig waande -- of wist men niet hoe een 'vanzelf'
ingezette bocht alsnog kon worden beëindigd, waarna het vliegtuig verongelukte.
Kortom, de motorstoringsprocedures in vliegtuighandboeken komen niet overeen met de tijdens het ontwerpen van de staart van het vliegtuig toegepaste beperkingen en met de tijdens vliegproeven met een stilstaande motor gehanteerde procedures, terwijl beide door dezelfde overheid zijn voorgeschreven en goedgekeurd.
Met de open brief aan de Minister van Verkeer en Waterstaat is de verantwoordelijkheid voor het verbeteren van
certificatievoorschriften, vliegtuighandboeken, noodprocedures en
ongevallenonderzoek nu duidelijk door een testvliegexpert in handen van de Minister
gelegd.
| Download deze brief |
Op 27 maart vond een gesprek plaats waarin de vertegenwoordiger van IVW zich zeer halsstarrig opstelde, maar waar wel werd toegegeven dat er iets aan de opleiding van de bemanningen mankeerde. Op 1 maart 2008 was nog steeds geen antwoordbrief ontvangen. Het ministerie neemt het blijkbaar niet zo nauw met de veiligheid.
Bovenstaande wordt
uitgebreider uitgelegd in het Engelstalige 'Paper' Staying Alive with a
Dead Engine, dat als bijlage is bijgevoegd bij de brief aan de Minister.
Het 'Paper' kan worden geopend door op onderstaande koppeling te klikken. Dit
'Paper' is een
sterk verkorte versie van een in 2005 door AvioConsult geschreven rapport Airplane
Control after Engine Failure.
| Download dit paper | Return to downloads page |
In het rapport Airplane
Control after Engine Failure,
worden bijna alle factoren
beschreven die invloed hebben op de bestuurbaarheid van een vliegtuig na
motoruitval en worden vele fouten in voorschriften, vliegtuighandboeken en
lesboeken gerapporteerd, doch ook evenzovele voorstellen ter verbetering gedaan.
| Download dit rapport | Return to downloads page |
Een verkorte versie is ook
beschikbaar:
| Download deze versie | Return to downloads page |
Dit rapport beschrijft vele
fouten die in luchtvaartregelgeving staan en die kunnen leiden tot
ongevallen. Het rapport kan ook gratis van de Engelstalige pagina worden
gedownload. Klik hier.
| Download dit rapport | Return to downloads page |
Het berekenen
van het effect van rolhoek en gewicht op VMCA wordt beschreven in het Engelstalige
'Paper' The Effect of Bank Angle and Weight on VMCA, dat gratis kan worden gedownload door op
onderstaande koppeling te klikken. Deze rekenmethode wordt toegepast door experimenteel
testvliegers en flight test engineers bij de voorbereiding van
vliegproeven
ter bepaling van VMCA van een meermotorig vliegtuig.
| Download dit Paper | Return to downloads page |
In het Nederlandstalige lesdictaat
over Vliegeigenschappen van Prof. Dr. Ir. O.H. Gerlach van de TU Delft uit
1968 (!) stond het ook al: VMCA met de vleugels horizontaal is hoger
dan met een kleine rolhoek in de richting van de nog werkende motor. Een
deel van het dictaat, voorzien van enkele verklarende kanttekeningen, kan
worden gedownload. Ook andere hoogleraren in binnen- en buitenland schreven
er over in hun collegedictaten.
| Download dit dictaat | Return to downloads page |
Op 15 juli 1996 verongelukte een Belgische C-130H Hercules op Vliegbasis Eindhoven, nadat tijdens een doorstart twee motoren uitvielen als gevolg van vogelaanvaring. De vogelaanvaring werd wel de aanleiding, maar was naar de mening van AvioConsult niet de oorzaak van het ongeval. Oorzaak was het initiëren van een doorstart bij een veel te lage snelheid, tegen de aanwijzingen in die zijn voorgeschreven in het vliegtuighandboek van de Hercules. De snelheid op het moment dat aan de doorstart werd begonnen was al lager dan de minimum bestuurbaarheidsnelheid VMCA en veel lager dan de voorgeschreven minimum snelheid voor het initiëren van een doorstart. Een tekortkoming in de vliegeropleiding?
Een door AvioConsult
gemaakte analyse van het ongeval, met name van het laatste deel van de vlucht,
kan worden geopend door op onderstaande koppeling te klikken. Deze analyse werd enkele jaren geleden ook
aangeboden aan de Luchtmachten van België en Nederland en aan de Stichting
Herculesramp 1996 en is besproken tijdens internationale
vliegveiligheidsvergaderingen met vele gebruikers van de Hercules, waaronder vliegveiligheidsofficieren uit België en Nederland. AvioConsult
gaat ervan uit dat daarna de opleiding van Herculesvliegers en van vliegers
van andere meermotorige vliegtuigen werd verbeterd. De
opleiding van vele verkeersvliegers blijkbaar nog niet, omdat er nog
steeds vergelijkbare ongevallen gebeuren in de burgerluchtvaart.
| Download deze analyse | Return to downloads page |
Op 14 augustus 2002
verongelukte een tweemotorig lesvliegtuigje van de Martinair Vliegschool in
een meer bij Kampen. Nadat reeds een motor was afgezet, vermoedelijk voor
het demonstreren van de minimum bestuurbaarheidsnelheid VMCA, werd per ongeluk de brandstofkraan van de andere motor
dichtgezet, waardoor ook die motor stopte. Pech dus; het tweemotorige vliegtuig was
ongewild een zweefvliegtuig geworden.
Er werd echter slechts één van de twee propellers in de
vaanstand gezet, waardoor de andere grote weerstand leverde. De
weerstandverdeling van het vliegtuig was daardoor asymmetrisch, wat vergelijkbaar is
met de situatie na uitval van een van de motoren. Het vliegtuig werd
onder invloed van de asymmetrische weerstand helaas onbestuurbaar. Goede kennis van het
vliegen met asymmetrisch vermogen zou ook hier niet verkeerd zijn geweest.
De Raad voor de Transport
Veiligheid (RvTV (nu
Onderzoeksraad voor Veiligheid, OVV) heeft indertijd niet de
door de vliegschool gebruikte lesboeken en vliegtuighandboeken betrokken
in het onderzoek van het ongeval.
Met toestemming van Martinair vliegschool zijn deze boeken door AvioConsult
wel onderzocht waarbij talrijke fouten werden aangetroffen, ook in de
boeken van vliegtuigfabrikant Piper. Deze zijn in de
vorm van een analyse aangeboden aan zowel de vliegschool als aan de
OVV, maar er is waarschijnlijk niets mee gedaan. De OVV liet weten
alleen reactief te zijn op ongevallen.
Ongevallenpreventie behoort blijkbaar
niet tot de taken van de OVV. De OVV doet dus niet echt aan veiligheid
zoals de burger verwacht, maar alleen aan onderzoek en zou derhalve OVOEI
moeten heten: Onderzoeksraad Voor Ongevallen En Incidenten.
De door AvioConsult
opgestelde analyse met commentaar op het officiële, van het internet te
downloaden Rapport van Ongeval
van de RvTV kan worden geopend door op onderstaande koppeling te klikken.
| Download deze analyse | Return to downloads page |
De opmerkingen over de door
de Martinair vliegschool (in 2005 nog) toegepaste
les- en vliegtuighandboeken zijn alleen in het Engels beschikbaar door op
onderstaande koppeling te klikken. Deze opmerkingen zijn door AvioConsult
ook aan vliegtuigfabrikant New Piper aangeboden omdat er wereldwijd teveel
ongevallen met dit type vliegtuig gebeuren na motorstoring. De
fabrikant heeft nog steeds niet gereageerd omdat vermoedelijk niet wordt
beschikt over adequaat opgeleid testvliegpersoneel, of omdat het te duur is
om de handboeken te wijzigen. Bovendien geeft men dan toe dat er inderdaad
fouten stonden in die boeken wat zou kunnen leiden tot grote schadeclaims.
New Piper is overigens niet de enige fabrikant die fouten in
vliegtuighandboeken laat staan.
| Download deze analyse | Return to downloads page |
Zie ook de korte Engelstalige beschrijving van het ongeval door hier te klikken.
Meer beschrijvingen van aan motorstoring gerelateerde ongevallen zijn in de Engelse taal beschikbaar op de Accidents Page van deze website.
Indien u ook uw lesboeken, vliegtuighandboeken, noodprocedures, ongevalonderzoeksrapporten, etc. door AvioConsult wilt laten controleren op fouten en/ of wilt laten verbeteren, neem dan contact op met AvioConsult.
Heeft u nog vragen? E-mail ze naar AvioConsult.
Home | News | Services | Products | Downloads | Accidents | Links | Contact
| Copyright
© 2002 - 2008, AvioConsult. All rights reserved. Disclaimer
on home page. This page was first published 2007-02-05. Updated 2008-04-28. |
E-mail address on contact
page |