Super Puma LN-OJF – Minaccia Nascosta

Figura 1 - EC225 LN-OPX della CHC Helikopter Services, simile all'elicottero coinvolto - Foto CC-BY-NC-2.0 Øyvind Nondal - Store Norske Leksikon

Ogni giorno viaggiamo e lavoriamo con velivoli di qualsiasi tipo, senza preoccuparci più di tanto del fatto se torneremo a casa o meno la sera per cena e per un buon bicchiere di vino. Questo perché l’aviazione ha fatto come proprio principio cardine la sicurezza del volo, con una serie interminabile di normative e standard da seguire alla lettera per poter certificare e operare una macchina. Gli elicotteri sono progettati con la stessa filosofia, per quanto siano complessi, spesso poco compresi e sempre impiegati in condizioni operative particolarmente difficili, dal soccorso in montagna alle operazioni offshore nel mare del Nord, come in questo caso.

Uno dei pilastri della sicurezza recita che ogni guasto catastrofico deve essere estremamente improbabile e che non debba essere il risultato del guasto di un singolo componente (CS-29.1309(a) (estratto) “The equipment and systems […] must be designed and installed such that each catastrophic failure condition is extremely improbable and does not result from a single failure” [1] – Dalla normativa EASA per gli elicotteri pesanti; esiste una regola analoga per i velivoli ad ala fissa). Ma cosa succede quando, invece, un singolo evento causa improvvisamente la perdita completa del velivolo?

Il volo

Il 29 aprile 2016 l’elicottero Airbus EC 225 LP Super Puma LN-OJF, di proprietà della società norvegese CHC Helikopter Services, stava operando un volo commerciale tra la piattaforma petrolifera Gullfaks B, nel Mare del Nord, e l’aeroporto di Bergen in Norvegia, distante circa 180km, per trasportare sulla terraferma alcuni tecnici e del carico in stiva.

L’EC225, ora chiamato anche H225, è un elicottero medio pesante sviluppato come versione derivata dell’Aérospatiale AS332, a sua volta derivato dal Sud Aviation SA330 Puma militare. Vista la sua eredità da elicottero da trasporto militare, ne esiste tuttora una versione certificata per le forze armate, denominata H225M Caracal. Nel modello civile coinvolto in questo incidente, l’elicottero ha una massa massima al decollo di 11 tonnellate e può trasportare fino a 2 piloti e 19 passeggeri o circa 5400kg di carico utile. Monta due motori turboalbero Turboméca (Safran) Makila 2A1 da 1617 kW ciascuno. [3]

Il rapporto d’inchiesta stilato dall’Accident Investigation Board Norway (AIBN) [2] indica che, poco dopo aver iniziato la fase di discesa, l’elicottero perse improvvisamente potenza e il rotore principale iniziò a muoversi in maniera incontrollata, prima di separarsi definitivamente dalla fusoliera. Quest’ultima, senza più modo di sostentarsi, precipitò fino a impattare contro una scogliera e affondare in mare, in modo tale da risultare immediatamente fatale per i due piloti e gli 11 passeggeri. Il rotore principale continuò a volare per alcuni secondi, prima di atterrare su un’isola a qualche centinaio di metri di distanza.

Figura 2 - Relitto del rotore principale - Foto AIBN

L'indagine

Il relitto principale, composto da fusoliera, cabina, motori e scatola ingranaggi venne recuperato in un pezzo unico, completamente distrutto, tenuto insieme quasi solo da cavi, barre e tubi. Poiché il rotore principale si era separato dal resto dell’elicottero, i primi sforzi investigativi si concentrarono proprio su questo componente e su tutta la catena cinematica che gli trasmette potenza. Il gruppo propulsori, scatola ingranaggi (MGB – Main Gear Box) e il rotore principale, o almeno i componenti che fu possibile recuperare dal fondale, vennero riassemblati per essere sottoposti ad indagini metallurgiche più approfondite. Per quanto poi emerse da queste analisi, soffermiamoci un istante sulla trasmissione principale e sulla sua architettura.

Figura 3 - Schema della trasmissione principale dell'EC225 - Liberamente adattato da [2]

Come si nota in figura, il compito della MGB è trasferire potenza dai motori, che hanno un’elevata velocità di rotazione, al rotore principale, al rotore di coda e alle altre utenze di bordo, quali pompe idrauliche e generatori elettrici, a velocità di rotazione molto più basse e diverse tra loro. Al crescere del peso dell’elicottero aumentano i livelli di trazione richiesti al rotore principale, e quindi crescono in maniera proporzionale anche il peso e le dimensioni della trasmissione. Da qui la classica scelta di dividere la trasmissione in stadi, utilizzando anche rotismi epicicloidali, che offrono elevati rapporti di trasmissione con un ingombro contenuto, [4] avendo anche il vantaggio di presentare gli assi di ingresso e uscita allineati, e quindi coassiali con il mozzo del rotore principale.

Entrambi i rotori e gli accessori possono essere alimentati anche nel caso della perdita di uno dei due motori, scollegando quello guasto attraverso una frizione; nel caso di una doppia piantata motore, il rotore principale in autorotazione alimenterà gli altri elementi della catena, con i propulsori disaccoppiati, permettendo comunque un atterraggio di emergenza in sicurezza.

Tornando all’indagine, le analisi metallurgiche di laboratorio si concentrarono proprio sui rotismi che compongono il riduttore epicicloidale. Si osservò infatti che una delle 8 ruote satelliti del secondo stadio del riduttore presentava, oltre a segni di rottura dovuti all’eccessivo carico applicato, attesi visto il grippaggio della trasmissione durante l’incidente, alcune zone in cui la rottura del pezzo era dovuta a fatica. Con la frattura, i frammenti di questa ruota hanno bloccato istantaneamente la MGB; l’inerzia del rotore ha quindi fatto sì che questo si separasse dall’elicottero strappando la parte superiore della trasmissione.

figura 4- Riduttore epicicloidale e ruota satellite del secondo stadio-Foto AIBN

La fatica è un fenomeno che affligge soprattutto i componenti metallici, per cui un carico inferiore al carico massimo, applicato però per un numero molto elevato di cicli, porta alla rottura del pezzo a causa della propagazione di cricche e difetti inevitabilmente presenti all’interno del materiale. Per questo tipo di trasmissioni, solitamente l’inizio di un fenomeno di fatica rilascia particelle metalliche, che vengono raccolte da spine magnetiche presenti in vari punti della MGB, immerse nell’olio di lubrificazione.

Queste spine sono in grado di segnalare il fenomeno al pilota o alla manutenzione, che possono intervenire prima di un guasto catastrofico. In questo caso però, la propagazione della cricca avvenne sotto la superficie del materiale, non rilasciando particelle rilevabili, in un fenomeno, noto come sub-surface spalling, molto più complesso da monitorare in manutenzione. Attraverso un’analisi storica di 9 eventi simili, avvenuti dopo il 2001, emerse che una tipologia di ruote satelliti era molto più soggetta a fatica dell’altra, ovvero quella che montava cuscinetti a rulli del fornitore FAG, leggermente più piccoli dei secondi forniti da NTN-STR; la minore area di contatto, e quindi la maggiore pressione trasmessa all’ingranaggio, scatenava con maggiore probabilità il fenomeno dello spalling. Nella maggior parte di questi casi, però, si accese la spia di emergenza dei chip detector, permettendo di atterrare in sicurezza e riparare la MGB.

Raccomandazioni di sicurezza

L’indagine si concluse poco più di due anni dopo l’incidente, con la pubblicazione del report ufficiale. Ricordiamo che l’unico scopo delle indagini condotte da enti pubblici come l’AIBN è il miglioramento dei livelli di sicurezza dei velivoli e delle operazioni, e non l’attribuzione delle eventuali responsabilità per l’accaduto.

L’AIBN pubblicò infatti 12 Safety Reccomendations, in particolare sulla necessità di ricercare ulteriormente il fenomeno dello spalling e di riprogettare il riduttore con cuscinetti diversi. Una raccomandazione che è importante sottolineare, è che gli investigatori lamentarono una certa lentezza e difficoltà nell’ottenere tutta la documentazione tecnica da parte di Airbus Helicopters, spesso secretata per motivi di proprietà intellettuale, fatto che non fece altro che complicare ulteriormente un’indagine già estremamente complessa, per la natura del guasto occorso.

Il Super Puma, dopo alcuni mesi di fermo in Europa, Regno Unito e naturalmente Norvegia, tornò in servizio con le MGB modificate, e ad oggi non risulta che si siano ripresentati incidenti gravi con dinamiche simili. Statoil, la società petrolifera statale norvegese, per cui operava LN-OJF, decise di non impiegare più l’EC225 a favore del Sikorsky S-92, che comunque non pare né più né meno sicuro dell’EC225, ma anzi presentò alcuni problemi ai comandi di volo, risolti successivamente. Questo a dimostrare, ancora una volta, come la sicurezza, o anche il suo livello percepito da chi non è addetto ai lavori, possa influenzare pesantemente lo sviluppo e il successo di un velivolo, se non di tutta l’industria dell’aviazione.

Figura 5 - H225 della CHC Helicopter ad Aberdeen - Foto CC-BY-SA-2.0 Stuart Laird - Wikimedia Commons

A CURA DI Ian Perissinotto

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Bibliografia:

[1] EASA Easy Access Rules for Large Rotorcraft (CS-29) (Amendment 11) – www.easa.europa.eu

[2] AIBN - Accident Investigation Board Norway. Report on the Air Accident [. . .] with Airbus Helicopters EC 225 LP, LN-OJF, operated by CHC Helikopter Service AS. 2018.

[3] Airbus Helicopters – Brochure commerciale EC225-BR-0114E, 2014

[4] G. Guglieri, M. Porta, A. Quinci, Meccanica del Volo dell’Elicottero, Esculapio, 2019

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