Ermüdungsriss führt zum Totalverlust der Triebwerksleistung – General Aviation News

Von General Aviation News Staff · 27. März 2023 · 19 Kommentare

Nach Angaben des Piloten, der die Anweisung erhielt, verließen sie den Flughafen in Lodi, Kalifornien, ereignislos und stiegen auf ihre Reiseflughöhe, 3.000 Fuß mittlerer Meeresspiegel. Der Pilot, der die Ausbildung erhielt, legte ein Instrumentenausbildungsgerät in 200 Fuß Höhe über dem Boden an.

Als sie die Reiseflughöhe erreichten, reduzierte er die Leistung auf 2.450 U/min, heizte den Vergaser auf und magerte das Kraftstoff-Luft-Gemisch ab, um die beste Drehzahl zu erreichen. Er befolgte die Checkliste für den Reiseflug des Flugzeugs, scannte die Triebwerksinstrumente und stellte keine Anomalien fest, da jedes Instrument einen normalen Betrieb meldete.

Ungefähr fünf Minuten später hörte er ein Geräusch, das einem Schuss ähnelte, und der Propeller hörte auf, sich zu drehen. Der Fluglehrer übernahm die Kontrolle über die Cessna 150J und verkündete „meine Kontrollen“, während der Pilot nach einem geeigneten Landeplatz suchte und versuchte, den Motor neu zu starten. Er hatte keinen Erfolg.

Obwohl sie von Feldern umgeben waren, waren ihre Möglichkeiten für geeignete Landeplätze aufgrund von Bäumen oder anderen Hindernissen begrenzt. Sie konnten das Flugzeug bis zum Ende eines Mandelbaumfeldes gleiten lassen, wo das Flugzeug auf Bäume prallte, bevor es auf dem Feld zum Stehen kam.

Von den örtlichen Strafverfolgungsbehörden aufgenommene Fotos des Flugzeugs zeigten erhebliche Schäden an den Tragflächen und dem Leitwerk.

Eine Untersuchung des Motors nach dem Unfall ergab, dass die Oberseite des Motorgehäuses gebrochen war und ein Loch mit einem Durchmesser von etwa sieben Zoll aufwies. Außerdem war das untere Gehäuse am Umfang des Zylinders Nr. 4 gebrochen. Die Kontinuität der Gas- und Gemischsteuerung vom Cockpit bis zu den jeweiligen Armen am Vergaser wurde bestätigt.

Die Pleuelstange des Zylinders Nr. 3 war am Pleuelschaft gebrochen und mechanisch beschädigt. Der Laufrand des Zylinders Nr. 4 war nach außen zum Kurbelgehäuse hin gebogen. Eine Endoskopuntersuchung des Zylinders Nr. 3 ergab, dass das Pleuelbuchsenende noch am Kolbenbolzen befestigt war, die Kolbenringdichtung jedoch gebrochen war und ein Teil eines Kolbenrings freigelegt war. Es wurden keine Hinweise auf Ölmangel oder thermische Schäden beobachtet.

Die metallurgische Analyse der Pleuelstange des Zylinders Nr. 3 ergab, dass die Bruchfläche Rissstoppspuren aufwies, die auf Ermüdungsrisse hindeuteten. Der Ermüdungsriss ging von der Außenfläche an einer Ecke des Arms aus. Ein Teil des Ermüdungsrisses wies auch mechanische Schäden auf, die einige der Merkmale des Ermüdungsrisses zerstörten. Der Ursprung des Ermüdungsrisses wies jedoch keine Hinweise auf eine mechanische Beschädigung wie etwa eine Furche auf. Der Kolben des Zylinders Nr. 3 wies starke Verbrennungsablagerungen am äußeren Boden auf. Ähnliche Ablagerungen wurden auch in der Nähe der Zündkerzenanschlüsse sowie der Einlass- und Auslassventile beobachtet.

Die Untersuchung des Flugzeugs nach dem Unfall ergab, dass die Kraftstoffzuleitung des Vergasers einen Geruch aufwies, der an Autobenzin erinnerte. Der Eigentümer gab an, dass er in den insgesamt 60 Flugstunden, die er seit dem Kauf des Flugzeugs im Flugzeug gesammelt hatte, nur 100 % bleiarmes Flugbenzin (100LL) verbraucht hatte. Aus den Treibstoffquittungen ging hervor, dass der Pilot am Tag vor dem Unfall 12,3 Gallonen 100LL und am Tag des Unfalls 17 Gallonen 100LL kaufte. Nach Angaben des Eigentümers hatte der Vorbesitzer in der Korrespondenz angedeutet, dass er immer nur 100LL verwendet habe. Der Kraftstoff von der Unfallstelle wurde nicht getestet.

Der Pilot gab an, dass er aufgrund eines „schwerwiegenden Problems mit Vergasereis“ regelmäßig die Vergaserheizung nutzte, wie an dem Tag, als er die Reiseflughöhe erreichte. Er hätte die Vergaserheizung angepasst, bis die Temperaturanzeige der Vergaserheizung eine bestimmte Temperatur erreichte, und dann das Gemisch abgemagert, um die beste Drehzahl zu erreichen, bevor er das Gemisch etwa drei volle Umdrehungen angereichert hätte.

Der Vorbesitzer, der das Flugzeug nach der letzten Überholung des Triebwerks geflogen hatte, war verstorben und stand für eine Stellungnahme nicht zur Verfügung.

Gemäß dem FAA Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge (FAA-H-8083-25B) ist eine Detonation definiert als „eine unkontrollierte, explosionsartige Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Brennkammer des Zylinders“. Es verursacht übermäßige Temperaturen und Drücke, die, wenn sie nicht korrigiert werden, schnell zum Ausfall des Kolbens, Zylinders oder der Ventile führen können.“

In diesem Abschnitt werden auch mehrere Gründe für die Detonation aufgeführt, darunter die Verwendung eines Kraftstoffs geringerer Qualität als vom Hersteller angegeben und der Betrieb des Motors mit hohen Leistungseinstellungen und einem übermäßig mageren Gemisch.

Laut PHAK tritt eine Vorzündung auf, wenn „das Kraftstoff-Luft-Gemisch vor dem normalen Zündereignis des Motors zündet“. Vorzeitiges Brennen wird in der Regel durch eine verbleibende heiße Stelle in der Brennkammer verursacht, die häufig durch eine kleine Kohlenstoffablagerung auf einer Zündkerze, einen gerissenen Zündkerzenisolator oder einen anderen Schaden im Zylinder entsteht, der einen Teil der Hitze erzeugt, der ausreicht, um den Kraftstoff zu entzünden -Luftladung. Durch die Vorzündung verliert der Motor an Leistung und es entstehen hohe Betriebstemperaturen. Wie bei der Detonation kann auch eine Vorzündung zu schweren Motorschäden führen, da die expandierenden Gase während des Kompressionshubs einen übermäßigen Druck auf den Kolben ausüben.“

Es ist auch zu beachten, dass Detonation und Vorzündung gleichzeitig auftreten können und/oder das eine durch das andere verursacht werden kann.

Wahrscheinliche Ursache:Ein völliger Verlust der Motorleistung während des Reiseflugs aufgrund eines Ermüdungsrisses in der Pleuelstange des Zylinders Nr. 3, der entweder auf eine Vorzündung oder eine Detonation zurückzuführen war, was zu einer Notlandung und einem Aufprall auf das Gelände führte.

NTSB-Identifikation: 102703

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Dieser Unfallbericht vom März 2021 wird vom National Transportation Safety Board bereitgestellt. Es wurde als Lehrmittel veröffentlicht und soll Piloten dabei helfen, aus dem Unglück anderer zu lernen.