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Unfälle und Zwischenfälle | Turbolader- Ausfall und dessen Konsequenzen ...  
15. April 2019 09:48 Uhr: Von Nicolas Nickisch 

Der Artikel „Kleine Ursache- grosse Wirkung“ in der letzten Pilot und Flugzeug hat mich zum grübeln gebracht. Nach der anschließenden Google Session erlaube ich mir jetzt mehrere Threads im Forum zu starten.

Laut dem Artikel ist der Unfall einer Cessna 206 Turbolader mit Wahrscheinlichkeit auf ein Versagen des Turbolader zurückzuführen.

Nach Studium des Artikels und einiger anderer Quellen im Internet scheinen mir die Konsequenzen eines Turbolader Ausfalls doch erheblich schwerwiegender als bisher angenommen. Bislang war ich der Auffassung, dass ein Ausfall des Turbolader zu einem akuten downgrade des Motors von turbocharged auf normally-aspirated führt. Vielmehr kommt es nicht nur zum Leistungsabfall durch absacken des Manifold Pressure, sondern auch noch durch ein stark übersättigtes Gemisch. Die korrekte Reaktion darauf ist nicht wie üblicherweise erlernt, Mixture full rich /Throttle full forward, sondern man muss sogar abmager um den Motor am laufen zu halten.

Das Handbuch zu meiner Mooney M20K empfiehlt immerhin „adjust Mixture to obtain fuel flow appropriate to MP and RPM“. Wie auch immer sich das äußern mag. Anscheinend bleibt in größeren Höhen über 12.000 Fuß oder durchaus komplett stehen. Immerhin steht im POH etwas zum Thema Turbolader-failure.

Jedenfalls bringt ein maximales anreichern des Gemisches auf keinen Fall eine Besserung sondern verschlimmert eher noch die Situation.

Dem Kollegen aus dem Artikel ist wohl am ehesten zum Verhängnis geworden, dass er den Leistungsverlust resultierend aus dem Versagen des Turbolader nicht erkannt hat.

Das POH meiner Maschine beschäftigt sich naturgemäß nur mit den Konsequenzen eines plötzlichen Turboladerausfalls während des Fluges auf Reisehöhe. Beim Start würde ich lediglich die üblichen Indikatoren für korrekte Leistungsabgabe des Motors erwarten: sofern Manifold Pressure, RPM und FF beim Startlauf den erwarteten Werten entsprechen, kann ich wohl davon ausgehen, daß der Motor seine Nennleistung abgibt, oder? Ob das dann nach dem Abheben noch so bleibt, ist sicherlich etwas anderes. Ein Turbolader-Ausfall nach dem ABheben dürfte schwer zu kompensieren sein (auch intellektuell). Vor allem ein schleichender Leistungsverlust.

Einen vollständigen Ausfall durch Leck im Ansaug-Schlauch (nach dem Turbolader) oder durch Fest fressen des Turbolader wird man wahrscheinlich relativ drastisch zur Kenntnis nehmen. Schwieriger zu detektieren dürfte ein langsamer Funktionsverlust des Turboladersystems sein. Bei meinem Flieger ist der Throttle definitiv nie auf „volle Pulle“, eher noch so 3-4cm Rest-Gasweg; je nach OAT und Luftdruck braucht man eben etwas mehr oder weniger Gas um die 40inch MAP zu erreichen.

Entsprechend ergibt sich die Frage, wie ich mir einen Turbolader-Ausfall im Flug vorzustellen habe und wie insbesondere bei einem Sinkflug und Landung zu reagieren ist. Hat das schonmal jemand erlebt?

15. April 2019 17:36 Uhr: Von Achim H. an Nicolas Nickisch Bewertung: +2.00 [2]

Du siehst doch an der MP, ob der Turbolader funktioniert. Anhand der Anzeigen muss man korrekt reagieren.

Es gibt auch immer ein alternate induction system im Flugzeug.

Der T206-Experte ist bereits mit halber Motorleistung gestartet. Da kann man wirklich nicht mehr helfen. Man prüft beim Startlauf, ob die volle Motorleistung anliegt, das gehört immer dazu.

15. April 2019 21:57 Uhr: Von Andreas Ni an Achim H.

Ein besonders böser „Turboladerausfall“ ist, wenn der den ganzen Flieger ansteckt. Und zwar wenn Heat Shield Blankets nicht genug Beachtung geschenkt wird. Die Hitze im Motorraum im Bereich des/der Turbos ist so schon immens, wenn diese Blechelchen aber in Fetzen hängen wird’s nochmals deutlich wärmer.

15. April 2019 22:06 Uhr: Von Wolff E. an Achim H. Bewertung: +2.00 [2]

Achim, ich hatte das öfters an meiner Aerostar. Ab und an ging MP nur bis 27 inch bei start. Ich wäre nie auf die Idee gekommen damit zu starten. Bei mir war nur ein Ölfilter falsch herum ein gebaut. Filter gedreht und das Problem war weg.

16. April 2019 12:03 Uhr: Von Andreas Ni an Wolff E.

das verstehe ich nicht:

Wenn der Ölfilter vorschriftsmäßig festgedreht wird, dann benutzt man den Drehmoment, den der Motorenhersteller und/oder Filterhersteller vorgibt: bei Lycoming zumeist 18-20 ft/lbs. oder alternativ per Hand, so fest, wie man ihn ohne Zuhilfenahme von Werkzeug festgedreht bekommt. Damit steht der Filter in einer mehr oder minder bestimmten Position gegenüber dem Gehäuse. Aber ganz gleich, wo er steht: es darf keine unterschiedlichen Widerstände fürs Öl in Abhängigkeit dieser Stellung geben?

Drehe ich den Filter fester, gefährde ich das Gewinde, drehe ich ihn wieder auf, laufe ich Gefahr, dass er sich (etwas) öffnet oder gar undicht wird. Beide Szenarien wären ein Fiasko.

Ich habe in meinem Fliegerleben schon sehr sehr viele Ölfilter gewechselt und weder mir darüber -bisher- Gedanken gemacht oder womöglich derartige Probleme gehabt......

16. April 2019 14:03 Uhr: Von Wolff E. an Andreas Ni

Andreas, nur das es kein Ölfilter mit Schraubgewinde für den Motor war sondern der, der den MP je nach Druck nachregelt (Wastegate) und sein Öl aus dem Motor bezieht bzw. ist es ein Filter, der einfach in den Schlauch eingeschleift wird und den man selber öffnen und das feine Drahtsieb reinigen kann. Dieser lässt sich dann natürlich auch falsch rum einbauen. Ich hatte dann nach und nach die Systeme der MP-Reglers von rechts nach links getauscht, in der Hoffung, dass der Fehler wandert, was er dann auch tat. Es war der Ölfilter. Übrigens waren beide Filter (RH/LH) falsch rum eingebaut. Filter 2013 gedreht auf beiden Seiten und nie wieder Probleme gehabt. Interessant an dem Fehler war, das er nur nach dem Anlassen auftrat. Wenn der Fehler da war, Motor für 5 Min aus machen und wieder starten und der Fehler war weg. Hing wohl auch mit der Öl-Temp zusammen. Trat aber auch im Sommer auf....

16. April 2019 14:20 Uhr: Von Andreas Ni an Wolff E.

Interessant. Bei meinem Flieger scheint dieser Filter nicht verbaut zu sein. In einem weiteren Bekanntenkreis gibts auf einmal auch eine Aerostar, ich werde beim nächsten Treffen mal bitten, mir das anschauen zu dürfen.....

(Von Deiner Beschreibung her verstand ich den regulären Ölfilter als Problemverursacher)

Nachtrag: während die bei mir verbauten TIO-541 von vornherein als Turbomotoren konzipiert wurden, sind Deine TIO540, die in der Aerostar waren, ursprünglich Saugmotoren gewesen, die mit den Turbos hochgerüstet wurden. Möglicherweise sind die Filter auch generell nachgerüstet.

16. April 2019 18:17 Uhr: Von Wolff E. an Andreas Ni

Eher nein, sind Turbo motoren, ladedruck 42 inch....

17. April 2019 10:44 Uhr: Von Andreas Ni an Wolff E. Bewertung: +6.67 [7]

@ all (nicht explizit an Wolff, denn für ihn ist das alles 'n alter Hut :-)

Ich weiss, das Interesse innerhalb der Foristen an technischen Dingen, insbesondere am Schrauben ist über die Jahre immer rückläufiger, dennoch erlaube ich mir, kurz etwas (Lycoming-6-Zylinder)-Motorenkunde zu betreiben:

Lycoming O-540 und IO-540 Parallel Valve ist der Urvater der 540er Motoren, in den 50ern entwickelt und zB in der Cherokee mit 235 PS, auch in meiner früheren Comanche mit 260 PS oder in Achims früherer 182. Erkennbar von aussen ist er an den kleineren, viereckigen Ventildeckeln. Sowohl Einlass wie auch Auslass an den Zylindern sind unten, Einlass- und Auslassventil sind parallel angeordnet mit nur einer Kipphebelwelle für Beide, und die Nockenwelle liegt oben. Wenige dieser Motoren wurden mit Turboladern ausgerüstet, so wie eben jene 182 von Achim oder auch die PA24-260TC Comanche, von der zwischen 1970 und 72 nur 26 Stück gebaut wurden. Leistungsmässig ist das obere Ende meines Wissens bei jenen 260 PS, die die Einspritzercomanche (Turbo und Nonturbo) hat.

Lycoming O-540 und IO-540 / TIO-540 Angle Valve ist eine Weiterentwicklung mit in einem gewissen Winkel zueinander angeordneten Ventilen, erkennbar an einem grösseren, flachen Ventildeckel, eher halbrund. Ebenfalls oben liegende Nockenwelle (das erkennt man an der oberen Position der Stößelrohre), der Motor ist von vornherein konzipiert als Einspritzer für sowohl Turbo- als auch normally asprirated. Diese Motoren stecken auch in der Aerostar, wenn es eine 600 ist, ohne Turbos und wenn da z.B. 601 steht, mit Turbos (bitte korrigiere hier, wenn das so nicht stimmt, Wolff). Diese Motoren wurden aber auch in unzählige Varianten der (späteren) PA-32 mit und ohne Turbo verbaut, meist mit 300 PS. Und auch bei verschiedenen Kunstflug-Fliegern scheinen diese Motoren als AEIO Version Nonturbo beliebt zu sein.

Lycoming TIO-541 und TIGO-541 Angle Valve: diese Motoren wurden ausschliesslich für den Betrieb als Turbomotoren konzipiert. Auf den ersten Blick sehen sie wie der 540er mit Angle Valves aus, sind aber „auf dem Kopf“ montiert: das sieht man, wenn man nach den Stößelrohren sucht; die sind nämlich unten, weil die Nockenwelle unterhalb der Kurbelwelle sitzt. Die Zylinderköpfe haben eine Strömungsrichtung, soll heissen: frische Gase kommen von oben rein und gehen nach unten raus, also keine Änderung der Strömungsrichtung wie bei den allermeisten Flugmotoren (180-Grad-Wende im Brennraum) üblich. Das „G“ in der Typenbezeichnung steht für eine „Geared“ Version, die u.a. in den Navajos Verwendung fanden und bis zu 425 PH haben. Die TIO's wurden meines Wissens nur in den großen Mooney-Mustangs, in den Dukes sowie den Barons mit der Bezeichnung B56TC eingebaut.

Der Vollständigkeit halber: es gibt noch unzählige weitere Varianten insbesondere der beiden oberen Motortypen: mit V für Helis, mit einem A für Aerobatics etc etc...

Nochmals eine kleine Ergänzung zum Thema „Hitze im Motorraum“ (siehe auch weiter oben meine Bemerkung zu den „Heat Shield Blankets“):

Ein Turbomotor wird vor allem aus 2 Gründen deutlich heisser als ein Non-Turbo-Motor: erstens der höhere Druck mit einhergehendem Wärmestau zwischen Brennraum bei geöffnetem Auslassventil bis zum Turbinenrädchen (beim Nonturbo kann die Wärme direkt zum Auspuff raus), und zweitens der Wärme, die bei Druck entsteht – das sind zwei verschiedene Dinge, und Beide addieren sich! Ich erwähne das deshalb, weil ich es für so wichtig erachte, unnötige Hitze im Motorraum bestmöglich zu vermeiden: einmal durch Wartung von Baffling, Schläuchen (deren Ummantelung und Verlegung) und Heat Shields, und dann natürlich wieder: Zündungseinstellung (ein altes sehr bei mir beliebtes Thema).

NACHTRAG zum Thema Hitze bei Turbomotoren: die 541er Motoren haben zu weiterer besserer Kühlung Bohrungen in den Zylinderköpfen, durch die Öl um die Auslassventile geführt wird. Hin kommt es über Schläuche, die von Zylinderkopf zu Zylinderkopf laufen. Diese weitere Kühlung ist erforderlich, um die Auslassventile besser zu temperieren.

7. Mai 2019 16:44 Uhr: Von Reinhard Bentrup an Nicolas Nickisch

Hallo Nicolas,

ich hatte zweimal hintereinander (aus dem gleichen Grund) einen Turboladerausfall. Genau wie Du im Bericht geschrieben hast, ging auch ich davon aus, dass ich dann halt die Leistung eines Aspirated-Motors hatte. Weit gefehlt, mit Mühe kam ich auf 7000ft, Ladedruck auch am Boden unter 24" (Piper Turbo Saratoga TSIO540-S1AD Motor).

Beidesmal war die Achse wg. Oil Starvation komplett festgelaufen, beim zweiten Mal habe ich daher (den erneuten gleichen Fehler annehmend) die RPM über den Verstellprop auf 2200 reduziert und damit die Leistung merkbar steigern können. Meine Vorstellung - höre gerne die Meinung der Anderen - ist, dass im Abgasstrom durch den festsitzenden Turbo ein Überdruck entstanden ist und somit im Brennraum Sauerstoffmangel vorlag!? Geringere RPM -> weniger Überdruck.

VG Reinhard

PS.: Übrigens hat die (in Deutschland sehr bekannte) Werft die Ursache beider Ausfälle (hängendes Check-Valve nach von Piper ausdrücklich untersagten umölen auf legiert) bestritten und vor Herausgabe des Flugzeugs mich den 2. Turbolader sogar bezahlen lassen :-D

9. Mai 2019 01:52 Uhr: Von Rolf Adam an Nicolas Nickisch Bewertung: +5.00 [5]

Hier ist ein gutes Video zum Verlauf einer erfolgreichen Notlandung nach Ausfall des Turboladersystems in IMC mit entsprechender Beschreibung des Motorverhaltens im Verlauf des Flugs. Dem Piloten kann man zum Trainingsstand und Verhalten im Notfall nur gratulieren: https://www.youtube.com/watch?v=27VPOMfH7OM

Happy Landings

Rolf

9. Mai 2019 10:02 Uhr: Von Wolff E. an Rolf Adam

Der war wirklch gut und ruhig. Respekt!

9. Mai 2019 10:22 Uhr: Von Alexis von Croy an Rolf Adam

Extrem cooler Typ ... Ich hätte nicht die Nerven gehabt, mir noch die Telefonnummer zu notieren :-)

9. Mai 2019 10:31 Uhr: Von Erik N. an Alexis von Croy

Lancair Legacy - musst du bis unten fliegen. Wie wäre denn das procedure bei der CIrrus, in genau diesem Fall ?

9. Mai 2019 10:33 Uhr: Von Alexis von Croy an Erik N.

Legacy bin ich ein Mal geflogen, im Werk mit dem Testpiloten, .... ein ganz heißes Teil. Nicht vergleichbar mit der Cirrus.

In der Cirrus würde ich machen:

  • Best Glide (95 KIAS) am Autopiloten einstellen
  • Direct to - NAV und IAS Mode
  • Auf dem GPS die required descent rate für den Platz ablesen
  • Wenn die aktuelle Sinkrate zu hoch ist, um dem Platz zu erreichen, würde ich im Gleitflug unter die Ceiling sinken und an einem geeigneten Platz den Schirm ziehen

Ich glaube, dass ich bei Light Icing das TKS aus lassen würde, um Strom für die Avionik zu sparen ...

9. Mai 2019 10:38 Uhr: Von Andreas Ni an Erik N. Bewertung: +5.00 [5]

Und was ist dadraus vor allem zu lernen? Wenn die Cowling offen oder gar komplett ab ist, brauchts 3 Dinge: Eine gute Hand- oder Taschenlampe, ein Stühlchen und eine Uhr. Dann sich vornehmen, mindestens 15 Min (je Motor) nach all jenen Dingelchen zu suchen, die einem den Tag verderben können. Lose Schellen und Schrauben, Zündkerzen, Undichtigkeiten Öl und Kraftstoff, vergessenes Werkzeug und Putzlappen, Risse an Auspüffen und Zylinderköpfen, Abgasrückständen die auf sowas hinweisen, beweglichen Slip-Joints der Auspuffrohre, Baffling auf Risse und fehlende Teile kontrollieren, Schläuche auf Scheuerstellen, verdrehte Schläuche und Zugbelastung überprüfen, Sicherungsdrähte auf Zustand und richtige Zugrichtung beschauen, und noch so viel mehr - eben Unregelmäßigkeiten. Auf dem Holzstühlchen sitzend, oder drauf stehend um von oben zu gucken, und dadrauf achtend, dass man die volle Zeit aufmerksam immer neue Punkte kontrolliert. Danach beruhigt ein Bierchen zischen oder mal um den Flugplatz düsen .... und die Chance auf solch ein Abenteuer wie mit dieser Lance Air beim nächsten Streckenflug ist stark minimiert. :-)

9. Mai 2019 15:36 Uhr: Von Erik N. an Andreas Ni

Ja, das war direkt nach einem Werkstatttermin. Bei der Bonnie ist es insofern einfach - man kann beide Cowlingklappen schön weit nach oben öffnen und bei der Vorflugkontrolle den Motor, alle Schläuche, Schellen, Kabel etc. wirklich intensiv prüfen und auch nach möglichen Öl oder anderen Verschmutzungen suchen. Alles bestens zugänglich.

9. Mai 2019 15:45 Uhr: Von Andreas Ni an Erik N.

Meine Beschreibung bezieht sich insbesondere nach Wartungsarbeiten - wenn die Cowling ab ist. Denn genau dann ist die Gefahr für Fehler und Vergessenes am Grössten.

Aber nie vergessen, Erik: Hocker hinstellen, Handlampe bereitlegen und die Uhr. Mal schnell husch-husch unter die Cowling gucken reicht nicht, um z.B. jene lose Schelle am Schlauch des Turbo zu finden. Oder ein Tye Wrap, dass eine Benzinleitung am Bowdenzug zum Governor befestigt.

Die 15 min müssen sein, und am besten ohne dass da wer daneben oder hintendransteht und Fussballgespräche mit Dir zu führen versucht. Oder gar über Mickeys zu lästern. Es hilft definitiv nicht, beim Lesen meines vorherigen Post zu denken, "genau. So mache ich das auch immer". Und dann im Hangar am Flieger aber nur mal kurz Kläppchen auf, Motor gesehn, Kläppchen wieder zu. Wer's so macht, dem wird der Schlauch am Turbo auch abrutschen.

9. Mai 2019 15:54 Uhr: Von Alexis von Croy an Erik N.

Sieht man dabei auch bei der Bonanza nicht nur die Oberseite des Motors? Oder auch unten hinein, Auspuff etc. ?

9. Mai 2019 15:57 Uhr: Von Andreas Ni an Alexis von Croy

Ah ja. Stimmt. Vergaß ich aufzuzählen: einen kleinen Spiegel am Schwanenhals, und ein Aussenspiegelglas eines VW-Busses. Beides habe ich auch immer zur Hand dabei. Erik wahrscheinlich ebenso. Vor allem, um damit die nicht oder schlecht einsehbaren Rückseiten der Abgasführungsrohre zu betrachten.

9. Mai 2019 15:59 Uhr: Von Alexis von Croy an Andreas Ni

Und das machst Du wie oft genau?

9. Mai 2019 16:31 Uhr: Von Georg v. Zulu-eZulu-schwit-Zulu an Andreas Ni Bewertung: +1.00 [1]

> und ein Aussenspiegelglas eines VW-Busses. Beides habe ich auch immer zur Hand dabei.

Fährt Dein "Lieblings"flugleiter zufällig einen VW-Bus? :-)

9. Mai 2019 16:33 Uhr: Von Andreas Ni an Georg v. Zulu-eZulu-schwit-Zulu

Hihi, den "Lieblingsflugleiter" gibts schon lang nicht mehr. Aber das Spiegelglas wohnt auch schon seit über 20 Jahren in meinem Werkzeugschrank :-))

9. Mai 2019 17:13 Uhr: Von Flieger Max L.oitfelder an Andreas Ni Bewertung: +1.00 [1]

"Spieglein, Spieglen in der Hand

wer ist der größte Mickey-Neider im ganzen Land"?

9. Mai 2019 18:06 Uhr: Von Michel Wechsler an Rolf Adam

Mark Patey himself war der Pilot auf diesem Flug!


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