כשל מנוע

שמאל|ממוזער| דיסק מנוע טורבינה פגום של המנוע שסבל מכשל מנוע בלתי מרוסן בטיסה 232 של יונייטד איירליינס 
כשל מנוע טורבינה מתרחש כאשר מנוע טורבינת גז מפסיק באופן בלתי צפוי לייצר כוח עקב תקלה שאינה שאינה קשורה לאזילת דלק. מצב זה נפוץ בעיקר במנועי סילון של מטוסים, אך כשל במנועי טורבינה עשוי להתרחש גם בטורבינות קרקעיות המשמשות בתחנות כוח או בכלי שיט וכלי רכב המשלבים מנועי דיזל וגז.

 אמינות 
מנועי טורבינה המשמשים במטוסים מודרניים הם אמינים  מאוד. המנועים פועלים ביעילות תחת בדיקות ותחזוקה שוטפות. חייהם יכולים להימשך עשרות אלפי שעות טיסה. עם זאת, לעיתים מתרחשות תקלות או כשלים המחייבים כיבוי מנוע במהלך הטיסה. מאחר שמטוסים רב-מנועיים מתוכננים לטוס עם מנוע אחד מושבת, וצוותי האוויר מאומנים לטיסה בתנאים אלו, כיבוי מנוע במהלך טיסה אינו מהווה בדרך כלל סכנה משמעותית.

לפי נתוני רשת התעופה הפדרלית (FAA), מנועי טורבינה חווים שיעור כשל  של כשל אחד לכל 375,000 שעות טיסה, לעומת כשל אחד לכל 3,200 שעות טיסה במנועי בוכנה. עם זאת, בשל "מחסור דיווח חמור" של מקרים של השבתת מנועי בוכנה בטיסה, לרשות התעופה הפדרלית אין נתונים אמינים והערכתו היא ששיעור הכשלים נע בין אחד לכל 1,000 שעות טיסה לבין אחד לכל 10,000 שעות טיסה.

קונטיננטל מוטורס  מציינת כי רשות התעופה הפדרלית מעריכה שמנועי תעופה כללית חווים כשל או השבתה במהלך הטיסה בשיעור של אחת ל-10,000 שעות טיסה, ומציינת כי כשל מנועי הסנטוריון  שלה הם אחד לכל 20,704 שעות טיסה, וירד לאחד לכל 163,934 שעות טיסה בשנים 2013–2014.

למנוע ג'נרל אלקטריק GE90  שיעור השבתת מנוע בטיסה (IFSD) של אחד לכל מיליון שעות טיסה. מנוע פראט אנד ויטני קנדה PT6  הידוע באמינותו עם שיעור השבתת מנוע של אחד לכל  שעות טיסה בין השנים 1963–2016, אשר ירד לכשל אחד לכל 651,126 שעות טיסה בשנת 2016.

 נחיתת חירום 
לאחר כיבוי מנוע, בדרך כלל מתבצעת נחיתת זהירות עם ציוד כיבוי והצלה הממוקם סמוך למסלול הנחיתה. נחיתה מהירה היא אמצעי זהירות למניעת סיכון מכשל אפשרי של מנוע נוסף בהמשך הטיסה, או כתוצאה מנזק לא ידוע שנגרם למערכות המטוס (כגון שריפה או פגיעה במערכות הבקרה) אשר עשוי להוות סכנה להמשך הטיסה. לאחר נחיתת המטוס, צוותי הכיבוי מסייעים בבדיקת המטוס כדי לוודא שהוא בטוח לפני שהוא מבצע הסעה לעמדת החניה שלו.

 כלי טיס רוטוריים 
מטוסים עם מנועי טורבו-פרופ ומסוקים המונעים באמצעות טורבו-שאפט  נתונים גם הם לכשלים במנוע מסיבות דומות לאלו של מטוסי סילון. במקרה של כשל מנוע במסוק, לרוב ניתן להיכנס לאוטורוטציה , תוך שימוש בסיבוב הרוטור הלא-מונע להאטת הנחיתה ושמירה על שליטה מסוימת, ובכך לאפשר נחיתת חירום בטוחה גם ללא כוח מנוע.

 כיבויי מנוע שאינם עקב כשל מנוע 
רוב הכיבויים במהלך הטיסה אינם מסוכנים ואינם מורגשים על ידי הנוסעים. למשל, ייתכן שצוות הטיסה יעדיף לכבות מנוע ולבצע נחיתת זהירות במקרה של התראה על לחץ שמן  נמוך או טמפרטורת שמן גבוהה בתא הטייס. עם זאת, נוסעים במטוס סילון עלולים להיבהל מאירועים אחרים הקשורים למנוע, כגון הזדקרות מדחס  – תקלה המתבטאת בנקישות רמות ואף בלהבות מהכניסה ומהפליטה של המנוע. הזדקרות מדחס היא הפרעה לזרימת האוויר דרך מנוע טורבינת גז, אשר עשויה להיגרם כתוצאה מבלאי מנוע, רוח צד על כניסת האוויר, הצטברות קרח סביב כניסת המנוע, חדירת גוף זר, או כשל פנימי כגון שבירת להב טורבינה. על אף שמצב זה עלול להיות מלחיץ, המנוע עשוי להתאושש ללא נזק.

אירועים נוספים שעלולים להתרחש במנועי סילון, כמו תקלה בבקרת הדלק, עלולים לגרום לעודף דלק בתא בעירה  של המנוע. כמות דלק נוספת זו עשויה לגרום ללהבות היוצאות מצינור הפליטה של המנוע. למרות המראה הדרמטי, המנוע עצמו אינו עולה באש.

כמו כן, כשל של רכיבים מסוימים במנוע עלול לגרום לשחרור שמן ולהוביל לדימום אוויר , מה שעלול לגרום לריח או ערפל שמנוני בתא הנוסעים. תופעה זו ידועה בשם אירוע אדים . הסכנות הנובעות מאירועי אדים נמצאות במחלוקת בעולם התעופה ובתחום רפואת התעופה.

 סיבות אפשריות 
כשלי מנוע עלולים להיגרם מבעיות מכניות בתוך המנוע עצמו, כגון נזק לחלקי הטורבינה או דליפות שמן, וכן מנזקים חיצוניים למנוע כמו תקלות במשאבת הדלק או זיהום דלק. כשל במנוע טורבינה יכול להיגרם גם מגורמים חיצוניים לחלוטין, כגון אפר וולקני, פגיעות ציפורים  או תנאי מזג אוויר כמו משקעים או התקרחות אטמוספירית . ניתן להתמודד עם סיכוני מזג אוויר מסוג זה לעיתים באמצעות מערכות הצתה משלימות או מערכות למניעת הצטברות קרח.

 כשלים במהלך ההמראה 
הליך ההמראה של מטוס מונע טורבינה מתוכנן כך שכשל מנוע לא יסכן את הטיסה. הדבר נעשה באמצעות תכנון ההמראה סביב שלוש מהירויות V קריטיות: V1, VR ו-V2. מהירות V1 היא מהירות ההכרה בכשל מנוע, כלומר המהירות שבה ניתן להמשיך בהמראה למרות כשל במנוע, וכן המהירות שמעבר לה אין עוד ערובה למרחק בלימה מספיק במקרה של המראה נקטעת . VR היא המהירות שבה אף המטוס מורם מהמסלול, בתהליך המכונה "רוטציה". V2 היא מהירות בטיחות למנוע בודד, כלומר מהירות הטיפוס על מנוע אחד. השימוש במהירויות אלו מבטיח שבכל רגע נתון תהיה דחף מספיק להמשך ההמראה או מרחק עצירה מספיק לבלימתה.

 כשל במהלך טיסות לטווחים ארוכים 
כדי לאפשר למטוסים בעלי שני מנועים לטוס במסלולים ארוכים שבהם המרחק לנמל תעופה מתאים לחירום עולה על שעה, נקבעו תקנות ETOPS  (באנגלית: Extended Twin-engine Operational Performance Standards). תקנות אלו נועדו להבטיח שמטוס דו-מנועי יוכל להגיע בבטחה לנמל תעופה חלופי לאחר כשל או כיבוי של מנוע, וכן למזער את הסיכון לכשל מלכתחילה. תקנות ETOPS כוללות דרישות תחזוקה כגון בדיקות תכופות ומתועדות בקפידה, וכן דרישות תפעוליות כמו הכשרת צוותי טיסה ונהלים ייעודיים ל-ETOPS.

 כשל מנוע מרוסן וכשל מנוע בלתי מרוסן 
שמאל|ממוזער| המנוע של טיסה 1288 של דלתא איירליינס לאחר שחווה כשל מנוע בלתי מרוסן של רוטור המדחס ב-1996.
כשלי מנוע מסווגים לשני סוגים: "כשל מנוע מרוסן" או "כשל מנוע בלתי מרוסן".
 כשל מנוע מרוסן הוא כשל שבו כל הרכיבים המסתובבים בתוך המנוע נשארים בתוך בית המנוע או מוטמעים בו (כולל כל מעטפת בלימה שהיא חלק מהמנוע), או יוצאים מהמנוע דרך צינור הפליטה או פתח כניסת האוויר.
 כשל מנוע בלתי מרוסן מתרחש כאשר כשל במנוע גורם לרסיסים מחלקים מסתובבים לחדור דרך בית המנוע ולצאת ממנו. זהו סוג כשל המנוע המסוכן העלול להוביל לתאונת מטוס מיידית.

ההבחנה הטכנית המדויקת בין "כשל מנוע מרוסן" לבין "כשל מנוע בלתי מרוסן" נובעת מדרישות רגולטוריות לתכנון, בדיקה ואישור של מנועי מטוסים תחת חלק 33 של תקנות התעופה הפדרליות של ארצות הברית. חלק זה מחייב כי מנועי סילון יתוכננו כך שיכילו נזק הנגרם מכשל של להבי רוטור. בהתאם לחלק 33, יצרני המנועים מחויבים לבצע בדיקות ניתוק להב כדי לוודא שהרכב השברים יישאר בתוך המנוע במקרה של ניתוק להב.Blade containment and rotor unbalance tests. , 14 CFR 33.94, 1984 עם זאת, שברי להב היוצאים מפתח היניקה או מפלט המנוע יכולים עדיין להוות סכנה למטוס, ועל המתכננים להתחשב בכך. כשל מנוע מרוסן לכאורה עשוי עדיין לגרום לכך שחלקי מנוע יעזבו את גוף המטוס, כל עוד יציאתם מתבצעת דרך פתחים קיימים של כניסת אוויר או יציאת גזי הפליטה של המנוע, ואינם יוצרים פתחים חדשים בגוף המנוע. שברי להבי מאוורר היוצאים דרך פתח היניקה עלולים גם לגרום לנזק למבנה המטוס, כמו צינור היניקה או רכיבים נוספים במעטפת המנוע, בשל האנרגיה הקינטית שנותרה לשבר הלהב.

היכולת להכיל חלקים מסתובבים שהפסיקו לעבוד היא תהליך מורכב הכולל אינטראקציות באנרגיה גבוהה ובמהירות גבוהה של רכיבי מנוע מקומיים ומרוחקים, כגון להבים שנכשלו, להבים סמוכים, מבנה הכלה, מבנים סמוכים, מסבים, תומכי מסבים, צירים, להבי ניתוב וציוד חיצוני מותקן. לאחר תחילת אירוע הכשל, עשויים להתרחש אירועים משניים אקראיים שלא ניתן לחזות במדויק את מהלכם או את תוצאתם הסופית. בין האינטראקציות המבניות שנצפו כמשפיעות על הכלת הכשל ניתן למנות עיוותים או הטיות של להבים, מבנים חיצוניים, רוטורים, מסגרות, בתי מסבים ורצועות חיכוך במעטפת.

כשל דיסק מנוע סילון בלתי מרוסן מהווה סכנה ישירה למטוס, לצוותו ולנוסעיו, שכן שברי דיסק באנרגיה גבוהה יכולים לחדור לתא הנוסעים או למכלי הדלק, לגרום נזק למשטחי בקרת טיסה או לחתוך צינורות נוזלים דליקים ומערכות הידראוליות. בית מנוע אינו מתוכנן להכיל כשלי דיסק טורבינה. במקום זאת, הסיכון לכשל דיסק שאינו כלול מופחת באמצעות סיווג הדיסקים כרכיבים קריטיים לבטיחות, כלומר, חלקים במנוע שכשל בהם עלול להוות סכנה ישירה למטוס.

 תאונות בולטות של כשל מנוע בלתי מרוסן 
 טיסה 27 של נשיונל איירליינס: מקדונל דאגלס DC-10 בטיסה ממיאמי לסן פרנסיסקו בשנת 1973 חווה כשל מהירות יתר במנוע General Electric CF6-6, שהוביל למותו של אדם אחד.
 שתי טיסות של לוט פוליש איירליינס, שתיהן במטוסי איליושין Il-62, חוו כשלים בלתי מרוסנים במנועים בשנות ה-80. הראשונה, טיסה 7 של לוט פוליש איירליינס בשנת 1980, בה נהרסו מערכות בקרת הטיסה, גרמה למותם של כל 87 הנוסעים ואנשי הצוות. בשנת 1987, טיסה 5055 של לוט פוליש איירליינס חוותה כשל במנוע השמאלי הפנימי (#2), שגרם לנזק למנוע השמאלי החיצוני (#1) ולהתלקחות שניהם. המטוס התרסק ו-183 איש נהרגו. החקירה מצאה כי מקור הכשל היה פגמים בייצור מיסבי המנועים, שחסרו רולרים.
 טיסה 3519 של איירופלוט: מטוס טופולב Tu-154 בטיסה מקרסנויארסק לאירקוטסק התרסק ב-23 בדצמבר 1984 לאחר שכשל מנוע מספר 3 בזמן ההמראה. ניסיונות לשוב לנחיתה נכשלו בשל שריפה שהתלקחה במטוס והשמידה את מערכות הבקרה. 110 מתוך 111 הנוסעים נספו.
 טיסה 786 של קמרון איירליינס: בואינג 737 בטיסה בין דואלה לגרואה, קמרון בשנת 1984 חווה כשל במנוע Pratt & Whitney JT8D-15, שגרם למותם של שני נוסעים.
 טיסה 28 של בריטיש איירטורס: בואינג 737 בטיסה ממנצ'סטר לקורפו בשנת 1985 חווה כשל מנוע בלתי מרוסן במנוע והתלקחות במהלך ההמראה. 55 נוסעים ואנשי צוות נספו כתוצאה משאיפת עשן.
 טיסה 232 של יונייטד איירליינס: מקדונל דאגלס DC-10 בטיסה מדנוור לשיקגו בשנת 1989 חווה כשל במנוע האחורי General Electric CF6-6, שגרם לאובדן שלוש מערכות ההידראוליקה. הטייסים נאלצו לבצע נחיתת חירום תוך שימוש בדחף דיפרנציאלי, אך 111 נוסעים נספו.
 טיסה 130 של בייקל איירליינס: טופולב Tu-154 בטיסה מאירקוטסק למוסקבה בשנת 1994 סבל מכשל מנוע בלתי מרוסן במנוע שגרם לשריפה ולקריסת מערכות השליטה. המטוס התרסק, ו-125 איש נספו.
 טיסה 597 של וליוג'ט: מטוס דאגלס DC-9 שהמריא מנמל התעופה הבין-לאומי הרטספילד-ג'קסון אטלנטה ב-8 ביוני 1995 חווה כשל מנוע בלתי מרוסן בדיסקת מדחס הלחץ הגבוה מדרגה 7 עקב בדיקה לקויה של הדיסק החלוד. הקרע שנוצר גרם לזרימת דלק סילוני לתוך תא הנוסעים ולהתלקחות אש, שהביאה להשבתת המטוס כאובדן מוחלט.
 טיסה 1288 של דלתא איירליינס: מקדונל דאגלס MD-88 בטיסה מפנסקולה לאטלנטה בשנת 1996 חווה כשל מדחס בלתי מרוסן במנוע Pratt & Whitney JT8D-219, שהוביל למותם של שני נוסעים.
 טיסה 9755 של LATAM ברזיל: מטוס פוקר 100 שהמריא מנמל התעופה הבין-לאומי רסיפה/גוארארפס–ז'ילברטו פריירה לנמל התעופה הבין-לאומי סאו פאולו-גוארוליוס ב-15 בספטמבר 2001, סבל כשל מנוע בלתי מרוסן (מנוע Rolls-Royce RB.183 Tay). שברי מנוע ניפצו שלושה חלונות בתא הנוסעים, מה שגרם לדקומפרסיה ולמשיכת נוסע חלקית מחוץ למטוס. נוסע אחר החזיק בו עד לנחיתה, אך הנוסע שנשאב החוצה נפטר.
 טיסה 32 של קוואנטס: איירבוס A380 בטיסה מלונדון לסידני בשנת 2010 חווה כשל מנוע בלתי מרוסן במנוע Rolls-Royce Trent 900. המטוס נחת בשלום, אך כל צי ה-A380 של קוואנטס קורקע בעקבות האירוע.
 טיסה 2276 של בריטיש איירווייז: בואינג 777-200ER בטיסה מלאס וגאס ללונדון בשנת 2015 חווה כשל מנוע בלתי מרוסן במנוע GE90, שגרם לשריפה גדולה. המטוס נחת בשלום והנוסעים פונו ללא הרוגים.
 טיסת אמריקן איירליינס 383: בואינג 767-300ER שהמריא משיקגו למיאמי בשנת 2016 חווה כשל מנוע בלתי מרוסן במנוע ה-#2 (General Electric CF6) במהלך ההמראה, מה שהוביל לשריפה גדולה שהרסה את הכנף הימנית החיצונית. המטוס עצר את ההמראה וכל הנוסעים פונו עם 21 פציעות קלות וללא הרוגים.
 טיסה 66 של אייר פראנס: איירבוס A380 (רישום F-HPJE), בטיסה שהמריאה בשנת 2017 מפריז, צרפת ללוס אנג'לס, ארצות הברית, היה 370 ק"מ דרום-מזרחית לנואוק, גרינלנד, כאשר חווה כשל מנוע בלתי מרוסן (מנוע General Electric / Pratt & Whitney Engine Alliance GP7000). הצוות הנמיך את המטוס והפנה אותו לבסיס חיל האוויר גוס ביי שבקנדה, שם נחת בשלום כשעתיים לאחר מכן.

 הערות שוליים 

 ערך זה מכיל טקסט מתוך פרסום של המועצה הלאומית לבטיחות תחבורה של ארצות הברית. אשר ניתן למצוא כאן כיצירה של הממשל הפדרלי של ארצות הברית, המקור הוא ברשות הציבור ועשוי להיות מותאם באופן חופשי לפי USC Title 17; פרק 1; §105.

קטגוריה:מנועי סילון
קטגוריה:תקריות ואסונות תעופה עקב כשל מנוע
קטגוריה:חירום