SFAR 73, czyli Specjalne Rozporządzenie Lotnicze nr 73 dotyczące śmigłowców Robinson R22 i R44
W USA istnieje przepis, zgodnie z którym zabrania się pilotażu śmigłowców Robinson R44 oraz R22 bez przejścia specjalnego przeszkolenia oraz bez odpowiedniego doświadczenia. Regulacja ta nazywa się SFAR 73 (Specjalne Federalne Rozporządzenie Lotnicze nr 73 – Robinson Helicopter Company, Wymagania Specjalne Dotyczące Szkolenia i Doświadczenia dla Robinson R-22/R-44). Całość regulacji, zaktualizowanej ostatnio w sierpniu 2024 r., dostępna jest pod linkiem: LINK.
Regulacja SFAR 73 została wprowadzona po przeprowadzonej przez FAA w latach 90. analizie, wskazującej na dużą liczbę śmiertelnych wypadków na Robinsonie R22 w porównaniu z innymi śmigłowcami tłokowymi. FAA zwróciło uwagę na „pewne cechy aerodynamiczne i konstrukcyjne, prowadzące do specyficznych właściwości lotu”, które wymagają od pilota określonej wiedzy, świadomości i reakcji. Stwierdzono również, że R44 jest na tyle podobny do R22, że należy objąć go podobnymi wymaganiami. Dziwi fakt, że w Europie, która wydaje się implementować często z nadgorliwością amerykańskie zalecenia od producentów sprzętu (rekomendowane kwestie są często traktowane przez EASA jako obowiązkowe), nie wszyscy słyszeli o SFAR 73, a szkolenie na tych typach śmigłowców niestety nie zawsze w całości porusza te newralgiczne według samego producenta kwestie. Przepis SFAR 73 ma zastosowanie do wszystkich osób, które chcą sterować, być pilotem dowódcą, prowadzić szkolenie naziemne lub lotnicze, lub przeprowadzać lot sprawdzający (tzw. flight review) na śmigłowcu Robinson R22 lub R44. Wymagany nalot czy też konieczność odbywania okresowych lotów weryfikacyjnych to jednak temat na osobny artykuł. Skupmy się na ten moment na merytorycznych zagadnieniach, związanych ze specyfiką tych typów śmigłowców, na które zwraca uwagę sam producent, a wymóg dotyczący szkolenia z ich zakresu stał się w USA częścią obowiązującego prawa lotniczego.
Zagadnienia, wymagające specjalnego przeszkolenia teoretycznego i wpisu do książki lotów pilota, dotyczą pięciu aspektów:
- zarządzanie energią
- uderzenie piasty wirnika o maszt (tzw. mast bumping)
- niskie obroty wirnika i przeciągnięcie wirnika
- warunki niskiego przeciążenia, skutki i właściwe procedury przywrócenia kontroli nad śmigłowcem
- spadek obrotów wirnika
Dla potrzeb omówienia tych zagadnień zwykle są one łączone i dzielone na trzy obszary tematyczne, które omówione zostały poniżej.
Zarządzanie energią
Zgodnie z zasadą zachowania energii, którą powinniśmy pamiętać jeszcze z czasów podstawówki, energia nie może być ani utworzona, ani zniszczona. Mogą jedynie zachodzić przemiany jednej formy energii w inną. To fundamentalne prawo warto mieć na uwadze, kiedy myślimy o ograniczeniach śmigłowca. Wyróżniamy w tym kontekście trzy typy energii:
- energię kinetyczną
- energię potencjalną
- energię obrotową wirnika (w niektórych opracowaniach zwana również inercją)
Na każdy z tych typów energii ma wpływ kilka czynników, jednak dla uproszczenia przyjmuje się, że energia kinetyczna związana jest z naszą prędkością (względem powietrza), energia potencjalna z naszą wysokością (nad terenem), a energia obrotowa z inercją wirnika głównego (inercja to nic innego jak właściwość danej materii, w tym przypadku wirnika, polegająca na zachowaniu swojego stanu – im cięższe łopaty i im jest ich więcej, tym wyższa inercja). Jak już wcześniej zostało wspomniane, energia nie może zostać ani utworzona, ani zniszczona, dlatego też podczas lotu występuje jedynie wymiana jednego typu energii na inny. W kontekście tego zagadnienia związanego z bezpieczeństwem w zarządzaniu energią chodzi o nic innego jak o zachowanie takiej kombinacji dostępnych nam typów energii, aby w przypadku awarii silnika lub układu napędowego możliwe było bezpieczne wykonanie lotu autorotacyjnego, czyli:
- zamiany wysokości lub prędkości lotu na utrzymanie odpowiednich obrotów wirnika: energia potencjalna/kinetyczna ➝ energia obrotowa wirnika
- zamiany energii obrotowej wirnika na odzyskanie wysokości przed przyziemieniem (i w konsekwencji wyhamowanie śmigłowca – tzw. flare): energia obrotowa ➝ energia potencjalna
Na tej podstawie powstają bardzo istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa wykresy HV, znajdujące się w niemal każdej instrukcji użytkowania w locie. Ukazują one kombinacje wysokości i prędkości, które umożliwiają bezpieczne wykonanie autorotacji. Lot na zbyt małej wysokości w połączeniu z niską prędkością nie zagwarantuje, że w przypadku awarii będziemy mieli odpowiedni zapas energii, by przekształcić ją w tak niezbędne obroty wirnika.
Poniżej znajduje się wykres HV dla śmigłowca Robinson R44 Raven II. Jego zakreskowane obszary to kombinacje niebezpieczne i choć nie zawsze jesteśmy w stanie zupełnie je wyeliminować, to naszym celem powinna być minimalizacja czasu, w jakim w nich przebywamy. Warto podkreślić warunki, w jakich wykres ten ma zastosowanie, czyli pilot o umiarkowanych zdolnościach (average skilled pilot), brak wiatru, równa i twarda powierzchnia przyziemienia.
Niskie przeciążenia i ryzyko kontaktu piasty wirnika z masztem
Niskie przeciążenie to stan poniżej 1G (czyli poniżej standardowego przyspieszenia ziemskiego), które w kokpicie odczuwalne jest jako uczucie lekkości. Związane jest z ono odciążeniem tarczy wirnika, a w konsekwencji stanem, w którym wirnik i kadłub zaczynają poruszać się niezależnie od siebie. W śmigłowcu o huśtawkowej budowie wirnika do takiej sytuacji można doprowadzić wypychając gwałtownie drążek skoku okresowego do przodu (np. w sytuacjach takich jak: po wznoszeniu, aby wyrównać wysokość lotu czy też podczas manewru ominięcia ptaków). Dlatego też w każdym śmigłowcu Robinson na drążku znajduje się naklejka o treści: LOW G PUSHOVER PROHIBITED. Do niskich przeciążeń może doprowadzić także lot w zbyt silnym wietrze lub turbulencji.
Stan niskiego przeciążenia jest niebezpieczny zwłaszcza wtedy, gdy pilot nie jest tego świadomy. Jego reakcja polegająca na przemieszczeniu drążka w przeciwną do przechylenia stronę (czyli w lewo) doprowadzi do pogorszenia sytuacji, a w konsekwencji do zwiększenia ryzyka uderzenia piasty wirnika o maszt, a nawet łopat o kadłub.
* Na marginesie warto jednak wspomnieć, że nowy statecznik poziomy, który od niedawna jest montowany w każdym nowo wyprodukowanym Robinsonie ma nie tylko zwiększać stabilność lotu na wyższych prędkościach, ale także skutecznie przeciwdziałać ryzyku przechylenia kadłuba w prawo podczas niskich przeciążeń.
Spadek obrotów wirnika, niskie obroty i w konsekwencji przeciągnięcie wirnika
Obroty wirnika to krytyczny parametr dla bezpieczeństwa lotu. Niskie obroty (czyli LOW ROTOR RPM) występują wtedy, gdy prędkość obrotów wirnika spada poniżej zakresu pracy normalnej – dolna granica dla lotu z napędem zarówno dla R22 jak i R44 to 101% na wskazaniu tachometru. Instrukcje użytkowania w locie wskazują, że tylko podczas szkolenia procedur awaryjnych dopuszczalne są przejściowe operacje na obrotach wirnika poniżej 101%.
Obroty poniżej zakresu pracy normalnej mogą doprowadzić do zmniejszenia siły nośnej, a w konsekwencji do opadania śmigłowca. Brak odpowiedniej reakcji i nieskorygowanie niskich obrotów mogą z kolei skutkować ich dalszym spadkiem, a poniżej pewnej wartości doprowadzić do niezwykle niebezpiecznej sytuacji, jaką jest przeciągnięcie wirnika. Wtedy dochodzi do znacznego wzrostu oporu, a napływające powietrze napotyka na zbyt duży kąt natarcia i nie jest możliwe wygenerowanie siły nośnej niezbędnej do utrzymania śmigłowca w powietrzu. Oczywiście „pewna wartość” brzmi dość enigmatycznie, jednak prawdą jest, że nie ma konsensusu wśród pilotów, ile wynoszą obroty wirnika, których nie da się już odzyskać i bezpiecznie wylądować (zakładając różne kombinacje prędkości i wysokości). Instrukcje Robinsona zezwalają na lot bez napędu (w autorotacji) do 90% obrotów wirnika zarówno dla R22 i R44. W Instrukcjach w sekcji dotyczącej praktyki procedur awaryjnych znajduje się jednak krótka adnotacja, mówiąca, że „katastrofalne w skutkach przeciągnięcie wirnika może wystąpić, jeśli RPM spadnie poniżej 80% plus 1% na każde 1000 ft wysokości.”
Wszystkie powyżej omówione zagadnienia wchodzące w skład regulacji SFAR 73 znajdują również odzwierciedlenie w publikowanych przez Robinsona tzw. Safety Notices, zawierających cenne wskazówki bezpieczeństwa. Warto do nich zaglądać, tym bardziej że są one oparte na prawdziwych wydarzeniach – incydentach i wypadkach, a jak wiemy w lotnictwie musimy uczyć się na cudzych, niestety często tragicznych w skutkach, błędach (link do RHC Safety Notices).