I L M A I L U L A I T O S CIVIL AVIATION ADMINISTR ATION LENTOTURVALLISUUSHALLINTO F LI GH T SA T A U T O I T FI F E Y N L AN H R Y D ILMAILUTIEDOTUS ADVISORY CIRCULAR PL 50, 01531 VANTAA, FINLAND, Tel. 358 (0)9 82 771, Fax 358 (0)9 82 772499 AIR T8-4 25.10.1976 www.fltsafety.fcaa.fi Normi poistettu ilmailumääräysjärjestelmästä 1.1.2003 LENTOBENSIININ AVGAS 100 LL, (TAI L) KÄYTTÖ MATALAPURIS- TEISISSA MÄNTÄMOOTTOREISSA (MM. CONTINENTAL O-200, O-300, LYCOMING O-320, O-360) 1 YLEISTÄ Vähälyijyisen 100 oktaanisen lentobensiinin kansainvälinen nimitys Avgas 100 LL (tai aiemmin L) tulee sanoista AViation GASoline grade 100 Low Lead. 100 LL ja 100 L vastaavat täysin toisiaan, paitsi että 100 LL on väriltään sininen ja 100 L on vihreä. Väri muutettiin myöhemmin siniseksi, jotteivät vanha 100/130 oktaaninen ja uusi vähälyijyinen 100 L polttoaine sekaantuisi käytössä molempien ollessa vihreitä. 100 L on jo lähes kaikkialla korvattu 100 LL:llä. Polttoaineyhtiöt kehittivät rationalisointisyistä Avgas 100 L:n korvaamaan 80/87- ja 100/130- oktaaniset polttoaineet. Kun lentokonemoottoreiden valmistajat eivät kokeissaan olleet todenneet uuden polttoaineen aiheuttavan mitään varteenotettavia häiriöitä, tämän markkinointi aloitettiin USA:ssa 1970 ja Euroopassa vuoden 1972 jälkipuoliskolla. Polttoaineyhtiöt ovat toistuviin kyselyihin 80/87-oktaanisen polttoaineen valmistuksen uudelleenaloittamisesta vastanneet tämän olevan kustannussyistä täysin mahdotonta. Menekki muihin polttonesteisiin verrattuna on niin vähäistä. Avgas 100 LL (maks. TEL 2.0) saa spesifikaationsa mukaisesti sisältää 4 kertaa enemmän lyijytetraetyyliä kuin 80/87-oktaaninen (maks. TEL 0.5), mutta kuitenkin vähemmän kuin 100/ 130-oktaaninen (maks. TEL 3.0). 80/87-oktaaniselle polttoaineelle suunnitellut matalapuristeiset moottorit joutuvat siten Avgas 100 LL:ää käytettäessä toimimaan alunperin suunniteltua suuremmalla lyijypitoisuudella ja korkeapuristeiset moottorit vastaavasti pienemmällä. Avgas 100 LL:n käyttöönoton jälkeen ovat matalapuristeisten mäntämoottoreiden sytytystulppahäiriöt sekä venttiilien toimintaan ja kuntoon liittyvät ongelmat lisääntyneet huomattavasti. Ongelman selvittämiseksi järjestettiin mm. Ruotsissa kansainvälinen seminaari kevättalvella 1976. Seminaarissa oli osanottajia Ruotsista, Tanskasta, Norjasta, Saksan liittotasavallasta, Englannista, USA:sta ja Suomesta edustaen pohjoismaiden ilmailuviranomaisia, polttoaineyhtiöitä, lentomoottoreiden valmistajia, sytytystulppien valmistajia sekä lentokoneiden huoltajia ja käyttäjiä. Tämän tiedotuksen sisältö on pääosin kerätty kyseisen seminaarin raportista. Seminaarissa päätettiin myös kerätä kaikista pohjoismaista edelleen aineistoa Avgas 100 LL:n aiheuttamista toimintahäiriöistä. (Raportointikaavake liitteenä) 2 VALMISTAJIEN VAATIMAT MUUTOKSET MOOTTOREISSA, SIIRRYTTÄESSÄ 100 LL:N KÄYTTÖÖN Eräissä matalapuristeisissa moottoreissa on ollut osia, jotka eivät siedä lyijytetraetyyliä juuri lainkaan. Ilmailuhallituksen M-määräys M 405 sekä Rolls Royce Service Bulletin T 229/1 ja T 220/1 ja Lycoming Service Instruction No. 1346 määräävät, mitä muutoksia näihin Lycomingja Continental-moottoreihin tulee tehdä, ennenkuin niissä voidaan käyttää Avgas 100 LL:ää. Nykyään kaikki ao. muutokset tosin lienevät jo suoritettukin. 3 ESIINTYNEET HÄIRIÖT Avgas 100 L:n käyttöönoton jälkeen ovat sytytystulppien ja imu- ja pakoventtiilien toimintahäiriöt sekä venttiililautasen lohkeamiset voimakkaasti lisääntyneet. Kiteytynyttä lyijyä kerääntyy sytytystulppaan huonontaen elektrodien eristystä sekä oikosulkien elektrodit. Tulppien lyijyttyminen ilmenee moottorin täristämisenä ilmassa tai tavallisimmin normaalissa koekäytössä käytettäessä moottoria vain toisella magneetolla. ILL 3301 10/01
2/6 AIR T8-4, 25.10.1976 Lyijyä kerääntyy vähitellen myös venttiilien varsiin sekä ohjaimiin, jolloin ne takertelevat. Karkaavat kaasut sekä huonontunut lämmönjohtokyky ylikuumentavat venttiilin lautasen, jolloin se käyristyy ja lopulta siitä lohkeaa osa pois. Venttiilien takerteleminen ilmenee moottorin tehon vähentymisenä ja aiheuttaa vuotomittauskokeessa niin suuria vuotoja, että on ryhdyttävä korjaustoimenpiteisiin. Venttiilien lohkeamista jouduttaa lyijyn aiheuttama eroosio venttiililautasen pinnasta eli venttiililautasen pinnasta irtoaa ainetta ja siihen tulee kuoppa ja lautanen näin ohenee. Venttiilin lohkeaminen ilmenee moottorin voimakkaana tärinänä ja kierrosnopeuden putoamisena. 4 LENTOTURVALLISUUS Toistaiseksi on Suomessa tapahtunut vain yksi kahden ihmisen hengen vaatinut lento-onnettomuus, jonka alkusyynä oli pakoventtiilin lautasen lohkeaminen. Ilmailuhallituksen tietoon on saatettu lukuisia tulppien lyijyttämisestä tai venttiilien lohkeamisesta johtuneita vaaratilanteita. Huolloissa tai ennen lentoonlähtöä suoritetuissa koekäytöissä todettuja käyntihäiriöitä ja vikoja puolestaan on esiintynyt lähes päivittäin. 5 HÄIRIÖIDEN SYYT Ongelmien perussyy lienee matalapuristeisten moottoreiden alhainen käyntilämpötila. Näissä olosuhteissa entistä suurempi (= nelinkertainen) lyijytetraetyylimäärä ei kokonaisuudessaan enää muutukaan etyylibromidin vaikutuksesta kaasumaiseksi, vaan tarkoitettu reaktio jää vaillinaiseksi ja osa lyijystä kiteytyy palotilan seinämiin ja sytytystulppiin. Voiteluöljy huuhtelee kaiken aikaa sylinteriputken sisäpinnalta lyijyä itseensä. Öljysuodatin ei pysty suodattamaan hienojakoista lyijyä vaan sen määrä lisääntyy öljyn vanhetessa. Öljystä lyijy erkanee ja kerääntyy voitelukohteisiin, jotka ovat erittäin kuumia, so. venttiilien varsiin ja johtimiin. On myös esitetty, että polttoaineen aromaattipitoisuus vaikuttaisi voimakkaasti ongelmien esiintymiseen. Asian selvittämiseksi on USA:ssa käynnissä kokeita. 6 HUOLTOTOIMINNAN TEHOSTAMINEN Edellämainittujen häiriöiden vähentämiseksi tulisi matalapuristeisten moottoreiden huoltotoimintaa tehostaa. Tämä tarkoittaa mm. sitä, että sytytystulpat huolletaan valmistajan ohjeiden mukaisesti entistä useammin, mahdollisesti jopa 25 t välein. Samoin on ala- ja ylätulppia vaihdettava usein keskenään. sillä lyijyä kerääntyy nimenomaan alatulppiin ja vaihto ylätulpaksi usein jopa puhdistaa näitä. Vuotomittauskoe on määräysten mukaan tehtävä jokaisessa 100 tunnin huollossa sekä moottorin lyhyen peruskorjausjakson täytyttyä jokaisessa 50 t huollossa (katso AIR M8-3). Rolls Royce Service Bulletin T-306 mukaan vuotomittauskoe tulee C-75-, C-85-, C-90-, O-200-, O-300- ja GO-300-moottoreissa tehdä 50 tunnin välein. Ilmailuhallitus tutkii, olisiko kyseinen ohje määrättävä pakolliseksi ja sama periaate ehkä laajennettava koskemaan muitakin matalapuristeisia moottoreita. 50 t välein suoritettavia vuotomittauskokeita joka tapauksessa voimakkaasti suositellaan ja erityisesti vuotomittauskoe on suoritettava, mikäli moottorissa esiintyy jokin seuraavista oireista: - potkurista käsin pyöritettäessä puristukset sylintereissä ovat heikot tai epätasaiset - käynnistysvaikeuksia - tehon vähenemistä ja laiskaa kiihtyvyyttä lennolla - karkeaa käyntiä ja paukkumista ("iskee takaisin"). Voitelujärjestelmän kautta kiertävän lyijymäärän pienentämiseksi suositellaan öljynvaihtovälien lyhentämistä. Varsinkin jos moottorissa esiintyy venttiilien takertelua, kannattaa öljyt ja öljynsuodatin vaihtaa useammin. Jos yksikin venttiili on jäänyt auki, on kaikki venttiilinohjaimet aukaistava kalvaimella. (Ohje esim. Lycoming Service Instruction No. 1116.) Lyijyttymisen kannalta tärkeisiin huoltotoimiin kuuluu myös joutokäynnin säätäminen ohjearvoonsa (600-650 r/min) sekä joutokäyntiseoksen säätäminen siten, että moottori käy mahdollisimman tasaisesti.
AIR T8-4, 25.10.1976 3/6 Moottorin käyntilämpötilan pitämiseksi riittävän korkeana on ns. talvilevyn asentaminen ehdottoman välttämätöntä, kun ulkoilman lämpötila on laskenut tiettyyn huolto-ohjekirjassa ilmoitettuun arvoon. 7 MUUTOSTYÖT, JOTKA VÄHENTÄVÄT HÄIRIÖITÄ Koska on todettu, että erityisesti Lycoming O-320 -moottoreiden pakoventtiililautasissa esiintyy voimakasta "kuoppautumista" ja edelleen venttiilien lohkeamisia, on ilmailuhallitus muutosmääräyksessä M 681 määrännyt kyseisen moottorin pakoventtiilit vaihdettaviksi 1000 lentotunnin välein. Lentokonemäntämoottoreiden valmistajat (Avco Lycoming ja Continental/Rolls Royce) ovat ilmoittaneet, että kohdassa 2 esitettyjä lukuunottamatta ei ole eivätkä he suunnittele muutoksia tai parannuksia, jotka luokiteltaisiin pakollisiksi. Eräitä omistajan harkinnassa olevia parannuksia on kuitenkin tarjolla: Bell mouth tyyppiset systystulpat, joissa on Iridium-ohutlankaelektrodi, ovat kokeissa antaneet lyijyyntymisen kannalta hyviä tuloksia. Lycoming Service Instruction 1042J mukaan kyseiset sytytystulpat voidaan asentaa kaikkiin Lycoming-moottoreihin ja Champion Aviation Products Catalogin mukaan myös kaikkiin Continental-moottoreihin. Iridium--elektrodiset tulpat tosin ovat huomattavasti kalliimpia kuin tavalliset. Jo tavallisten tulppien lämpöarvon muuttaminen saattaa helpottaa lyijytysongelmaa. Jos suurin osa lennoista suoritetaan käyttäen pientä tehoa, suositetaan kuumempia tulppia ja jos taas enimmäkseen lennetään suurimmalla sallitulla jatkuvalla teholla, suositetaan kylmempiä tulppia. Tulppien tulee kuitenkin aina olla moottorivalmistajan ko. moottoriin hyväksymiä. (Katso esim. Lycoming Service Instruction No. 1042 ja Rolls Royce Service Bulletin T 142.) Rolls Royce Service Bulletin T-321 mukaan venttiililautasen kulman suurentaminen 60 :seen parantaa imuventtiilin kestävyyttä. Lycoming-tehtaan ilmoituksen mukaan O-320-matalapuristeisissa moottoreissa voidaan käyttää kromi-nikkeli-päällysteisiä-pakoventtiileitä, jotka kestävät paremmin korroosiota ja ovat jonkinverran kalliimpia kuin tavalliset. Siitä, aiheuttaisiko pakoventtiilien vaihto kromi-nikkeli-päällysteisiksi muutoksia muutosmääräykseen M 681, ei ole vielä varmuutta. 8 MOOTTORIN KÄYTTÖOHJEITA Koska lyijyttyminen riippuu voimakkaasti moottorin käyntilämpötilasta, auttaa oikein suoritettu laihennus moottorin käyttövarmuuden parantamisessa (ja huolto- ja korjauskustannusten pienentämisessä). Laihentaminen pitää aina suorittaa ensisijaisesti lentokoneen lentokäsikirjan tai moottorin käyttöohjekirjan (Operators Manual) ohjeiden mukaisesti. Yleisiä laihennusohjeita on esitetty ilmailuhallituksen tiedotuksessa AIR T8-5, Lycoming Service Instructionissa No. 1094, Lycoming "Flyer" Issuessa No. 25 ja Rolls Royce Service Bulletinissa T-338. Korostettakoon kuitenkin, että laihentaminen vaatii niin paljon taustatietoa ja huomiokykyä, että sen kiistattomista eduista huolimatta sen käyttämistä ei suositella lentäjälle, joka ei ole saanut koulutusta laihentamisen suorittamiseksi. Yleensä kannattaisi välttää liukulentoa pienillä tehoilla. Myös rullausta ja joutokäyntiä maassa tulisi mahdollisuuksien mukaan lyhentää. Rullauksen, ja joutokäynnin aikana polttoaineen raskaammat aineosat (runsaasti lyijy-yhdisteitä sisältävät) kasaantuvat kaasuttimeen ja moottorin imukanavistoon, koska kaasutin sijaitsee sylinteriryhmän alapuolella. Kerääntynyt "lyijybensa" tulee poistaa käyttämällä moottoria n. minuutin ajan 1200 r/min ennen moottori pysäyttämistä. 9 MOOTTORIN KÄYNTIHÄIRIÖITÄ KOSKEVIEN TIETOJEN KERÄYS Jotta tilannetta voitaisiin parantaa, täytyy olla riittävän laajat ja yksityiskohtaiset tiedot nykyisestä tilanteesta. Ilmailuhallitus on yhteistoiminnassa muiden pohjoismaiden kanssa laatinut tämän tiedotuksen liitteenä olevan raportointikaavakkeen. Aina, kun moottorissa ilmenee joitakin Avgas 100 LL käytöstä (lyijystä) mahdollisesti aiheutuneita käyntihäiriöitä, tulisi oheinen kaa-
4/6 AIR T8-4, 25.10.1976 vake täyttää mahdollisimman yksityiskohtaisesti ja lähettää ilmailuhallitukseen. Kaavakkeita saa tarvittaessa lisää lentoasemien lennonselvityksestä tai ilmailuhallituksesta. Toimistopäällikkö Jorma Jalkanen
Liite AIR T8-4, 25.10.1976 5/6 Liite Tietoja moottorihäiriöstä/-vauriosta, joka luultavasti on aiheutunut Avgas 100 LL:n käytöstä Yleistä Havaintopäivämäärä Lentokoneen tyyppi Rek.tunnus OH- Moottorin tyyppi S/n Moottorin käyntiajat: Koko t Vkj t Viimeisenä 30-päivänä t Vika havaittiin t viimeisen huollon jälkeen o käyntihäiriönä o muuna tilanteena Lähempi kuvaus Kuka on korjannut vian? Työtilauksen numero Onko tehty lisätutkimuksia, esim. öljy-yhtiöt, ilmailuhallitus, laboratoriot jne. Toiminta- ja käyttötietoja viimeisten 30 pv:n aikana Lennon laatu: Koulu o Matka o yli puolet ajasta Muuta lentoa o alle puolet ajasta o yli puolet ajasta mitä? Laihennus EGT o käsin o ei ollenkaan o Lähestymismenetelmä (enimmäkseen, mikäli tiedossa) moottori käyden o moottori joutokäynnillä o Polttoainetyyppi: Vain Avgas 100 LL o Muu o satunnaisesti o aina Venttiilihäiriö tai -vaurio Öljylaatu Vaihtoväli 50 t o 100 t o muu t R R Service Bulletin T321 Tehty o Ei tehty o Vuotokoe Syl. 1 Syl. 2 Osano. sylinteri Syl. 3 Syl. 4 Osano. imuventtiili Syl. 5 Syl. 6 Osano. pakoventtiili Viallinen sylinteri 1 2 3 4 5 6 Vian kuvaus
6/6 AIR T8-4, 25.10.1976 Liite o Venttiililautasen ja istukan lyijyyntymistä Imu: Syl. no Pako: Syl.no o Merkkejä kulumisesta venttiililautasen Imu: Syl. no. istukan kosketuspinnalla Pako: Syl.no Miten suuri osa venttiilin ympärysmitasta on vaurioitunut o Syöpymiä venttiililautasessa Imu: Syl. no Pako: Syl. no o Venttiililautanen säröillyt Imu: Syl. no Pako: Syl. no o Venttiililautanen särkynyt Osa irronnut Imu: Syl. no Pako: Syl. no Koko venttiililautanen Imu: Syl. no Pako: Syl. no Sytytystulppahäiriö Sytytystulppien tyyppi Puhdistusväli Ylä- ja alatulpat vaihdettu keskenään t välein