FPL 37 VIGGEN - HAVERI F4 37381

1990-02-08, 15 km NO Ramsele

Uppdaterad: 2013-03-06

Händelseförlopp

En JA 37 övade tillsammans med en annan JA 37 anfall mot målflygplan 32 E. Föraren hade genomfört tre kontakter mot målflygplanet.

Vid den fjärde kontakten gick målet på 3.500 m höjd och föraren flög an på 2.000 m höjd. Han passerade målet och avsåg att efter rundsväng anfalla i baksektorn. I svängen tände han EBK zon 3. Vid EBK-tändningen hördes en kraftig smäll följd av kraftiga vibrationer. Varvtalet sjönk snabbt till ca 20 %, EPR-värde 1.0. Föraren bedömde att motorn erhållit en allvarlig skada, varför han sköt ut sig. Utskjutningen skedde på ca 2.000 m höjd vid fart ca M 0.7.

Larmning skedde från målflygplanet, från vilket uthoppet kunde uppfattas. Flygplanet slog ner i skogsterräng ca 15 km NO Ramsele. Räddningshelikopter kunde efter ca 40 minuter lokalisera och ta ombord föraren. Han hade ådragit sig en lätt ryggskada.

Utlåtande

Haveriet har förorsakats av ett motorstopp till följd av utmattningsbrott på två högtrycksturbinskovlar. Brotten har uppstått genom att ledskenekransen som föregår turbinen har haft en harmoniskt varierande inloppsarea vilket medfört att skovlarna bringats till egensvängning vid högt motorvarvtal. Genom inloppsareans utformning har skovlarna exciterats sex gånger per varv vilket gett en resonanssvängning i skovlarnas första böjsvängsmod (1.060 Hz).

Förhållandet med ogynnsam areafördelning var uppmärksammat efter haveri 1988-07-05 med en JA 37 ur F16/SeM. Möjligheten att spåra andra areakritiska motorer försvårades dock av dels bristfällig dokumentation dels av osäkerhet om var den kritiska gränsen för areavariation låg.




Del av SHK:s utredning

1.10 Teknisk utredninq

Då haveriet inträffade pågick SHK:s utredning av ett haveri 1988-07-05 med flygplanet JA 37 nr 37.430 ur F16/SeM. Mycket snart framkom att de båda haverierna hade orsaker som sammanföll. De båda undersökningarna har därefter bedrivits parallellt. Som grund för slutsatser vad gäller båda händelserna ligger Volvo Flygmotors rapport 1990-08-31 nr 6151-0072.

Den tekniska utredningen av detta haveri (SHK aktbilaga 28) innehåller därför endast en översiktlig beskrivning av haveriundersökningen och de specifika iakttagelser som noterats om flygplanet 37.381.

Sammanfattande resultat av den tekniska undersökningen framgår av p 1.15 nedan.

1.11 Övningen

Den aktuella övningen (AJU 410:604F) ingår i grundläggande flygslagsutbildning för äldre flygförare (GFSU:Ä) som genomgått flygslagsutbildning på annat flygplanssystem. Övningen genomförs i slutet av utbildningsgången och kan översiktligt bedömas som svår, eftersom den kräver ingående kunskaper om vapensystemet och aktuella radarstörformer.

Vädret och övriga inverkande faktorer medgav att övningen genomfördes utan avvikelser från rekommenderad övningsmall.

1.12 Händelseförloppet

Föraren av flygplan JA 37 med anropssignal D 51 startade kl 0900 från F4/Frösön för att tillsammans med en annan JA 37 ur flottiljen genomföra en jaktförsvarsövning kallad "Anfall mot egenstörare i hög strilnivå". Som mål i övningen fungerade ett flygplan 32 E, medförande utrustning för aktuell störövning.

Övningen bedrevs i F4/SeNN övningsområde David 2 beläget nordost om Östersund. Målhöjden var 3.500 m standard och det aktuella jaktflygplanet D 51 anflög på 2.000 m standard.

Föraren genomförde tre lyckade anfallskontakter med målet och upplevde därvid inget onormalt i flygplanets funktion.

Vid den fjärde anfallsmanövern, efter 34 minuters flygning från start, passerade föraren målflygplanet och avsåg att efter en 180-graders rundsväng anfalla i målets baksektor. Farten var då ca M 0,75 och föraren ökade motorpådraget till EBK zon 3 max. I samband med EBK-tändningen hörde föraren en kraftig smäll i flygplanet följd av kraftiga vibrationer. Någon sekund efter smällen kontrollerade föraren motorinstrumenten. Varvtalet visade ca 20% och tryckförhållandet (EPR) var 1,0. Han har ingen uppgift om utloppstemperaturen men registrerade att huvudvarningen och ett stort antal lampfält på ITF-tablån lyste. Den kraftiga smällen i flygplanet gjorde föraren övertygad om att motorn inte längre vår funktionsduglig varför han inte gjorde något återstartningsförsök.

Föraren beslutade sig mycket snabbt för att lämna flygplanet vilket han meddelade på radion. Uthoppet skedde på en höjd av 2.000 m, vid en relativt hög fart och under planflykt. Räddningssystemet fungerade som avsett och föraren upplevde att huvudskärmen utvecklades. Därför drog han inte i det manuella utlösningshandtaget. Landningen skedde i grovstammig skog.

Besättningen i målflygplanet svängde vid radiomeddelandet mot uthoppsplatsen och kunde vid passage upptäcka ett mörkt päronformigt moln på uthoppshöjden med ca 200 m utsträckning i höjdled.

Även föraren i det andra jaktflygplanet anflög mot haveriplatsen och kunde tillsammans med målflygbesättningen lokalisera och positionsbestämma både förarens och flygplanets nedslagsplatser. Förarens nödsändare uppfattades tydligt i det andra jaktflygplanets larmradiokanal.

Genom flygplanens kontakt med stridsledningen över radio skedde larmnig om haveriet.

1.13 Räddninqsinsatsen

Genom stridsledningens försorg larmades Frösö kontroll via direktförbindelse kl 0934. Flygledaren i infopositionen fick larmet vidarebefordrat och larmade i sin tur flygräddningshelikoptern och sjukhuset. Helikoptern startade kl 0940 mot haveriplatsen med läkare och sjuksköterska ombord. CEFYL larmades om haveriet kl 0940. Kl 0948 resp 0949 inkom telefonlarm till flottiljen från vittnen på marken som gjort iakttagelser om haveriet.

Räddningshelikopterns besättning uppfattade nödsignalerna på ca 60 km avstånd och hade låsning med fullständig styrlampsindikering på 10 km avstånd från föraren.

Helikoptern undsatte föraren kl 1034 varefter han flögs till F4/Frösön där landning skedde kl 1114.

1.14 Bärgningsarbetet

Flygplanets nedslagsplats lokaliserades från luften till kanten av en snötäckt föryngringsyta med låg tallskog ca 13 km ONO om Ramsele. Flygplanet hade slagit ned med flack dykvinkel och relativt hög fart under svag vänsterbankning. Nedslagsgropen var 4x10 m och ca 2 m djup. Flygplanet var kraftigt sönderdelat och vrakdelar fanns utspridda inom ett område 150x350 m. Motorn hade slungats ur skrovet och återfanns ca 200 m från nedslagsgropen, i princip delad i en grundmotordel och en EBK-del. På delar som var synliga ovan snötäcket fanns inga tecken på att brand förekommit.
Motorn
Haveriplatsen besöktes redan efter några timmar av SHK:s tekniske utredningschef. Han videofilmade platsen och fotograferade intressanta flygplansdelar varför SHK redan vid sin första sammankomst på kvällen 02-08 kunde ta ställning till bärgning och undersökning av intressanta flygplandetaljer.

Information som föraren lämnade och detaljer i den fotograferade motorn pekade redan från början på en utmattningsskada i HT-turbinen. På morgonen 02-09 fanns expertis från Volvo Flygmotor på plats och SHK beslutade att såga itu motorn för skyndsam detaljgranskning.

En motorkap användes för itusågning av motorn varefter delarna transporterades med bandvagn, helikopter, TP 84 och personbil till Volvo Flygmotors laboratorium i Trollhättan.

Efter att en körväg plogats upp fram till haveriplatsen kunde bärgning av övriga vrakdelar fortsättas. Fyra dagar efter haveriet var alla åtkomliga vrakdelar omhändertagna. En slutlig städning av haveriplatsen gjordes efter snösmältningen i mitten av maj månad.

1.15 Resultat av den tekniska undersökningen

1.15.1 Allmänt

Den tekniska undersökningen av motorn inleddes omedelbart efter ankomst till Volvo Flygmotor. Redan söndagen 02-11 gavs SHK beskedet att orsaken till motorstoppet sannolikt var utmattningsbrott i två HT-turbinskovlar som preliminärt hunnit undersökas.

Då motsvarande utmattningsbrott hade konstaterats vid det haveri 1988-07-05 med en JA 37 ur F16/SeM, där utredning alltjämt pågick, kopplades undersökningarna samman. Den fortsatta rapporteringen om haverierna skedde därefter gemensamt. SHK hänvisar i det nu föreliggande haveriärendet till haverirapport M 1991:1 för en fylligare beskrivning av turbinskovelbrottens orsakssammanhang.

Redan på haveridagen återfanns flygplanets ena registrerbandspelare. Kontroll visade att det var utbildningsbandspelaren (UTB). Den var så svårt skadad att någon information inte kunde utläsas. Två dagar efter haveriet återfanns bandspelaren för registrering, underhåll och flygsäkerhet (RUF). Även den hade omfattande nedslagsskador men bandet var till viss del utvärderingsbart.

1.15.2 Granskning av registrerbandspelare

Resurserna samlades till ett försök att utvärdera en sammanhängande RUF-sekvens från ca 50 sekunder före motorstoppet till slutet av registreringen, vilket inträffade någon sekund före flygplanets nedslag.

Informationen visade på en normalt fungerande motor fram till motorstoppet då varvtalet på fem sekunder sjönk till ca 22%. Motorns tryckförhållande (EPR) och brännkammartryck försvann samtidigt.

Ljudinformationen på RUF-bandet visade att förarens uthopp skedde ca 12 sekunder efter motorstoppet. Flyghöjden var då 2.200 m std och indikerad fart var 720 km/t.

Någon sekund före flygplanets nedslag var banvinkeln -22 gr, farten 675 km/t, bankningsvinkeln 18gr vänster och kursen visade 056 gr. På flygplanets varningstablå lyste då lamporna ELFEL, TANKPUMP, TÄNDSYST, OLJETRYCK, TN och UTLOPPSTEMP.

1.15.3 Undersökning av motorn

En noggrann motorundersökning inleddes söndagen den 11 februari på Volvo Flygmotor. Efter inledande fotografering och uppmärkning av de itusågade motordelarna demonterades de två skadade HT-turbinbladen. Brottytorna i de kvarvarande rotdelarna undersöktes sedan mikroskopiskt. Undersökningen visade på brottytor typiska för utmattningsbrott.

Brottytorna på de brustna skovlarna låg strax ovanför grantoppsinfästningarna. Halva brottytorna bestod av utmattningssprickor medan återstoden utgjordes av momentanbrott. Analysen visade också att sprickstarten inte hade skett på samma ställe. Vid en detaljgranskning av övriga HT-skovlar kunde begynnande sprickor konstateras i 10 av dessa.

Undersökning av resterande motordetaljer visade inga tecken på någon annan primärskada.

Efter jämförande studier med haveriet 1988-07-05 vid F16/SeM bedömdes utmattningen i HT-skovlarna vara orsakade av en ogynnsam areafördelning hos de ledskenor som föregår turbinen. Genom en varvet runt varierande inloppsarea utsattes turbinskovelbladen för excitering sex gånger per varv. Vid motorvarv strax under max släckt (MS) har exciteringen sammanfallit med bladens egensvängningsfrekvens för första böjsvängsmoden (1.060 Hz). Detta har bringat bladen till en okontrollerad svängning vid ett högt varvtal där bladens belastning redan är stor p.g.a. stort effektuttag.

2 ANALYS

2.1 Föraren

Föraren tolkade omedelbart det inträffade som en mekanisk motorskada som inte medgav återstartning. Därmed kom tiden från motorstopp till uthopp att bli mycket kort. Förarens kännedom om det vid F16/SeM inträffade motorstoppet och det av SHK påpekade förhållandet att hydraultrycket efterhand försvinner vid stillastående motor, bedöms ha påverkat föraren till att så snabbt lämna flygplanet.

Förarens åtgärder i samband med uthoppet har varit korrekt utförda förutom att han inte drog i fallskärmens manuella utlösningshandtag.

Det är uteslutet att föraren genom någon åtgärd skulle ha inverkat på motorstoppet eller kunnat begränsa följderna därav.

2.2 Flygplanet

Flygplanet var avlämnat med en kvarstående anmärkning mot att landställsreglaget spärrade 5% under max släckt. Detta har med säkerhet inte inverkat på haveriet.

Service och tillsyner har genomförts enligt gällande bestämmelser. SOAP-prov och oljeförbrukning för motorn uppvisar helt normala värden.

Den tekniska undersökningen av flygplanets motor visar entydigt på att två HT-turbinskovlar brustit och orsakat demolering av HT-turbinen och den nedströms belägna LT-turbinen. Genom de skador som därvid uppkom har motorns drivförmåga upphört i ett mycket snabbt förlopp.

De aktuella turbinskovlarna hade brustit p.g.a. HCF-utmattning till följd av kraftiga svängningar i skovlarna. Undersökningen visar att den primära orsaken till svängningen var att turbinskovlarna vid normalt driftvarvtal exciterats sex gånger per varv till följd av olämplig fördelning av ledskenearean (A5) framför turbinhjulet. Genom en harmonisk variation i klasser utsattes bladen vid rotationen i haverimotorn för sex gångers excitering per varv (6E-amplitud), vilket vid normalt driftvarvtal överensstämde med skovlarnas egensvängningsfrekvens för första böjsvängsmoden (1.060 Hz). Den olämpliga areafördelningen hade åstadkommits p.g.a. att monteringsanvisningarna medgav montering i klasser med varierande area.

Effekten av denna harmoniskt varierande ledskenearea hade dessförinnan uppmärksammats av Volvo Flygmotor varför restriktioner var utfärdade för flygning med alltför ojämn areafördelning (6E-amplitud över 0,05).

Efter haveriet 1988-07-05 med motor 9424 genomfördes areautvärdering av den s k 6E-amplituden i samtliga RM 8B-motorer. För motor 9424 hade värdet varit 0,217. Ett antal motorer som visade 6E-amplitud mellan 0,05 och 0,17 undersöktes på central verkstad. Den motor som hade 0,17 visade sig vid penetrantkontroll av HT-skovlarna inte ha någon begynnande sprickbildning. Detsamma gällde för motorer med lägre mätvärden.

Vid valet av vilka motorer som då skulle undersökas hade 6E-amplituden för här aktuell haverimotor (9429) tillsammans med tre andra motorer ännu inte beräknats. Ett i efterhand framräknat värde visade sig vara 0,114 - vilket var det tredje högsta bland motorerna. Detta hade sannolikt medfört att motorn tagits ur tjänst för undersökning om underlaget funnits till hands före haveriet.

Under hösten 1989 gjordes en undersökning av vilka motorer som fått ledskenor utbytta då detta visat sig kunna inverka på 6E-amplituden. Här aktuell motor hade fått sju ledskenor utbytta utan att detta registrerats i driftdatasystemet (DIDAS). De kontroller som gjordes i DIDAS gav därför inte heller någon indikation till att speciellt granska motorn.

Vid undersökning av motorns driftshistorik har flera brister i uppföljningen kunnat konstateras.

  • Motorkörningar har inte rapporterats korrekt i flera fall.
  • Vid en motorkörning har inte skälet till körningen eller motiv till omreglering angetts.
  • Byte av sju ledskenor har inte rapporterats in.

Ovanstående visar att uppföljningen av underhållet bör förbättras. Vikten av att förbanden har tillgång till en adekvat utbildad motoringenjör kan inte nog understrykas.

En förbättrad uppföljning av motorunderhållet med här visade konsekvenser skulle sannolikt vara mycket kostnadseffektivt.

2.3 Övninqen

Övningens genomförande och därmed erforderlig motorbehandling har inte varit utlösande orsak till motorskadan.

2.4 Säkerhetsmaterielens funktion

Det finns inga tecken på felfunktion i de delar som ingår i räddningssystemet.

Förarens flygutrustning har fungerat felfritt bortsett från en liten förskjutning uppåt/bakåt i hjälmens visirfästet.

Då uthoppet skedde med relativt hög fart bedöms de blånader på kroppen som föraren erhöll vara föranledda av fartvinden.

Det finns angivet i förarinstruktionen (SFI) att det manuella fallskärmsutlösningshandtaget skall dras även om föraren upplever sig ha bärande fallskärm. Föraren har inte gjort manuell utlösning vid detta haveri.

Utredningarna av flera tidigare haverier har visat att förarna känner till instruktionen men trots detta upplever så stark känsla av att ha bärande fallskärm att de inte drar i handtaget. Ett annat skäl till uteblivandet är sannolikt att den omskakande upplevelsen vid uthoppet stört det inlärda beteendet.

Att nödsändaren kunde uppfattas i räddningshelikoptern först på relativt kort avstånd beror sannolikt på att föraren efter uthoppet hamnade på en norrsluttning av ett höjdparti som skärmade av signalerna i anflygningsriktningen.

3 UTLÅTANDE

Haveriet har förorsakats av ett motorstopp till följd av utmattningsbrott på två högtrycksturbinskovlar. Brotten har uppstått genom att ledskenekransen som föregår turbinen har haft en harmoniskt varierande inloppsarea vilket medfört att skovlarna bringats till egensvängning vid högt motorvarvtal. Genom inloppsareans utformning har skovlarna exciterats sex gånger per varv vilket gett en resonanssvängning i skovlarnas första böjsvängsmod (1.060 Hz).

Förhållandet med ogynnsam areafördelning var uppmärksammat efter haveri 1988-07-05 med en JA 37 ur F16/SeM. Möjligheten att spåra andra areakritiska motorer försvårades dock av dels bristfällig dokumentation dels av osäkerhet om var den kritiska gränsen för areavariation låg.

4 VTDTAGNA ÅTGÄRDER

Alla uppgifter om A5-areafördelning hos motorer i tjänst har använts för att sortera bort sådana med en misstänkt olämplig areafördelning. Ett stort antal motorer har tagits in till verkstad för kontroll och åtgärder. Verifierande utredningar måste dock fullföljas för att utröna om ytterligare åtgärder är nödvändiga under motortypens livstid.

Föreskrifterna för montering av inloppsledskenor i klasser har ändrats för att undvika att fenomenet upprepas. Haveririsken bedöms därför vara eliminerad för motorer som kontrollerats enligt de nya anvisningarna.

5 REKOMMENDATIONER

    5.1 CFV bör påskynda översynen av DIDAS:Flyg för att säkerställa en tillräcklig uppföljning av flygmotorunderhåll.

    5.2 CFV bör se till att organisation och uppgiftsfördelning för bärgning läggs upp på sådant sätt att den för flygvapnet gemensamma resursen för dykeri- och bärgningsledning även utnyttjas vid landhaverier.

    Tillbaka

Källa: Statens Haverikommission och OFYL.