Акумулаторните проблеми на Boeing 787 – Dreamliner

ANA - B787

Добър ден, как спахте? Вероятно ще кажете добре, защото знам, че знаете, че не ме интересува въобще. Едно място, на което със сигурност не спят добре в последните седмици обаче, е инженерният отдел на Boeing, след като в следствие на инциденти с акумулатори, федералните авиационни власти (FAA – Federal Aviation Administration) на САЩ приземиха тяхното последно бижу и гордост – Boeing 787 – Dreamliner. Но нека не претупваме хронологията.
 

Предистория

787 Dreamliner е изключително амбициозен проект на Boeing. Когато в средата на 90-те двата гиганта Boeing и Airbus правят проучване за следващите си модели самолети, стигат до съвсем различни крайни резултати. Airbus залага на A380 – двуетажния мастодонт, с явната цел да транспортира възможно най-много хора между големите световни летища. Фокусът е на концепцията на хъба и спиците, стигате до крайната си дестинация чрез прекачване в някое от големите летища – за Европа силни хъбове са Франкфурт, Лондон – Хийтроу, Париж – Шарл де Гол, Мадрид и Амстердам.

Боинг пък решават да заложат на директните връзки и правят по-малък самолет, който е пригоден да лети на дълги разстояния – тук споменатия 787 Dreamliner. Концепцията му включва доста революционни технологии – за първи път ще се използват толкова композитни материали за граждански самолет, а голяма част от системите са напълно електрически. Не е забравен и комфорта на пътниците – влажността на въздуха ще е по-висока спрямо останалите самолети, прозорците са по-големи и, като цяло, самолетът обещава да е по-тих. На авиокомпаниите е гарантирано спестяване на гориво от 15-20%, защото те пет пари не дават за комфорта на пътниците, ако не им се отразява във финансовия отчет. Всичко това прави Dreamliner най-бързо продавания самолет в историята.
 

 
След време обаче, идва отрезвяването. Всичките модерни технологии, а и големият процент аутсорсване на компоненти, водят до забавяне на цялата програма общо с 3 години и половина преди най-накрая самолетът да влезе в употреба миналата година с японската All Nippon Airways(ANA). Влизането в експлоатация не е съвсем чисто също, появяват се проблеми с пукнати стъкла, течове на гориво, все неща, които са сравнително нормални при първоначалната употреба на нов тип самолет, но които малко потъмняват блясъка на машината.

Докато не се стигне до последния месец с два, привидно еднакви, проблема с акумулаторите. Първо, един от тях се самозапалва, докато самолетът на Japan Airlines (JAL) е на земята в Бостън, а седмица по-късно подобно нещо се случва и по време на полет със самолет на ANA. В резултат, FAA заповядва приземяването на модела в границите на Щатите, нещо, което каскадно е последвано от регулаторните органи по целия свят. И така, в момента чудото на Boeing седи на земята и очаква трескаво работещите инженери на Boeing да открият какво точно е сбъркано.
 

Какво означава да приземиш самолет?

Има голямо объркване и незнание в областта. Някои хора си мислят, че може да се прави от PR подбуди или е вследствие на емоции, които не винаги са рационални. Подобно решение със сигурност носи огромна отговорност, не само за сигурността на пътниците, но и финансова, затова не трябва да се взима лесно, под влияние на субективни емоции като патриотизъм и лични симпатии.

Отговорът е, че решението се взима от математическо уравнение! Чисто и просто. В модела влиза категорията на инцидентите, пораженията, потенциалният риск, броят самолети в употреба (ако две батерии се запалят в B737, който лети от 40 години и е доказано сигурен самолет, със сигурност никой няма да го приземи) и кой знае какво още. Вкарваш параметрите, виждаш дали крайният резултат е под определено число и издаваш директивата, ако се налага.

Може да си мислите, че “катастрофална” повреда е широко понятие, но в тази област е точно дефинирано. Катастрофална е тази повреда, която води до директна заплаха за живота на пътниците и всеки сертифициран самолет трябва да докаже, че шансът подобна да се случи е веднъж на 1 000 000 000 полетни часа. Ясно и точно. От там, производителите го доказват чрез статистически данни от употребата на дадени компоненти с годините. Например, ако даден елемент се ползва вече 40 години на хиляди машини, то имаме много точна извадка колко математически му е рентабилността. Въобще, анализът на риска е доста интересна дисциплина, ето една картинка, която показва допустимите рискове спрямо размера на аварията:
 

Оценка на риска
Оценка на риска

 
С машини като 787 обаче, имаме доста нови технологии, които за първи път се влагат в самолет в този мащаб, затова и изчисляването на риска не може да е докрай прецизно, въпреки че в математическия модел със сигурност влиза несигурността на нетестваните в практиката решения. В случая, преди да върне самолета в небето, FAA ще изисква от Боинг да преизчисли риска от катастрофален инцидент в следствие на пострадал акумулатор и да демонстрира, че взетите мерки са достатъчни.
 

Защо B787 използва литиево-йонни акумулатори?

Дриймлайнерът е първият самолет, който използва литиево-йонни акумулатори като основни. Защо не са се спрели на утвърдените решения при предишни модели самолети? Отговорът е многозначен, но на първо време, главната причина е в килограмите. Литиево-йонните батерии са много по-леки спрямо доставената енергия, сравнено с по-традиционните никел-кадмий. В конктекста на B787, говорим за спестяване на около 300кг, което може да ви се струва малко при празно тегло от 110 тона, но на практика тези 300кг може да са 3 пътника допълнително за всеки полет за целия живот на експлоатация на машината. Грубата сметка сами можете да си я направите, но разбирате, че сумата от това спестяване никак не е миниатюрна.

Друга причина да наложи тези акумулатори е, че новата машинка на Боинг е с много повече електрически системи. В повечето самолети доста от функциите, например херметизацията и климатичната система, работят чрез директно взимане на компресиран въздух от двигателя. Този въздух е под високо налягане и температура и последващото му охлаждане позволява в кабината температурата да е +20, а не -50, колкото е навън. Друго приложение на този компресиран въздух е за пневматичните системи в самолета, като например спирачките. При Dreamliner-a обаче, всичките тези функции са електрически, което ще рече, че двигателят върти генератори, чиято енергия се използва в последствие за херметизация, климатик и спирачки.

Наличието на толкова много електрически системи налага и наличието на мощните акумулатори. Всъщност, самите акумулатори не правят почти нищо по време на експлоатация – те са там, за да поемат енергийните нужди, ако двигателите спрат. И, евентуално, да подадат първи тласък към APU-то при запалване, ако летището не може да подаде ток. APU е малка турбинка в опашката на самолета, която служи за ел. захранване, докато машината е на земята и при други ситуации, виждали сте й изхода, но не сте се замисляли вероятно за какво служи.
 

 
Но като цяло, тези акумулатори са само като резервен щит при проблеми с двигателите. А трябва да са мощни, защото, ако се наложи самолетът да кацне при спрени двигатели, трябва отнякъде да дойде достатъчно енергия за тези електрически спирачки, които при по-старите модели самолети са пневматични (ще ме извинявате, ако бъркам пневматика с хидравлика). А като трябва да са мощни, трябва или да са Ni-Cd и да са огромни и тежки, или Li-ion и да са малки и леки, но пък с по-експлозивни повреди.
 

Как се повреждат Li-ion батериите?

Стигаме до мечтата на пиромана. Li-ion батериите съдържат толкова много енергия при толкова малко обем, че когато се случи проблем, изгарянето им е впечатляващо.
 

 
Проблемът в случая е, че трудно може да се разбере какво точно е предизвикало избухването. Може да е късо съединение между клетките, може да е презареждане, може да е нарушаване на целостта, общо взето, при всякакви проблеми li-ion батерията реагира по един и същи начин – с избухване и изгаряне. Естествено, в днешно време имаме разработени механизми за предотвратяване на такива ситуации, иначе всеки път като забравите зарядното в контакта, щеше да е необходимо да си търсите нова къща, а с пожарникарите – да се познавате по име.

Не че всъщност пожарникарите могат да помогнат много, де, батериите горят, докато им се изчерпи ресурса, при първия инцидент с боинга на JAL са минали 40 минути преди акумулаторът да изгори всичките си електролити и да изгасне.
 

Акумулаторът от полета на JAL. Източник: NTSB
Акумулаторът от полета на JAL. Източник: NTSB

 
Т.е. Boeing имат ужасно тежката задача да открият какво е причинило избухването. Не се знае дали е дефектна партида акумулатори, не се знае дали е проблем в защитните механизми, не се знае дали е проблем в софтуера, недай си боже да е фундаментален проблем в електрическата система. За капак на всичко, изглежда и че кутията, която трябва да пази батерията при подобни ситуации, изпуска. Всъщност, това е основното, което притеснява FAA – фактът, че при появяване на проблем има изтичане на електролити. При втория инцидент е усетена миризма в кабината, а това не би трябвало да се случва. По време на полет, пушек и пожар под пода би трябвало да бъде консервиран там, това е едно от изискванията на сертификацията, които, изглежда, също са нарушени.
 

Проблеми на растежа или тежка грешка?

Трудно е да се отговори на този въпрос. От една страна са феновете, които не искат да признаят, че проблемът е сериозен. За тях е нормално подобни неща да се случват при влизане в експлоатация на модела. И всъщност, донякъде са прави, нито едно влизане в експлоатация не е безпроблемно, винаги има ръбчета за доизглаждане, които не са забелязани по време на тестовете. Airbus A380 имаше конструктивен проблем в двигателите на Ролс Ройс, проявяващ се при определени параметри на настройките, използвани от авиокомпанията Qantas. Стигна се до гръмнал двигател по време на полет, случай, който описах тук. Точно пък този инцидент съвсем случайно доведе до откриване на пукнатини в крилата, там, където не би трябвало да ги има.

Общо взето, безгрешна машина не може да се създаде, дори до ден днешен регулаторите продължават да издават препоръки за Airbus A320 и Boeing 737, които са доказали се със сигурността си и летят хиляди от десетилетия. Голяма част от възможните проблеми винаги се проявяват при въвеждането в експлоатация, графиката на количеството проблеми има формата на вана – в началото са много, рязко намаляват след известно време, следва гладък период на експлоатация, а накрая пак се увеличават, като се стигне до края на живота на машината.

От друга страна, проблемът с акумулаторите е от тези, които не би трябвало да се случват, независимо че самолетът е все още нов. За последните десетилетия това е едва второто приземяване на цял тип самолети след това на DC-10, което показва сериозността на ситуацията.

Какво ще стане е трудно да се предвиди. Ясно е, че всеки изминал ден удря жестоко и по имиджа, и по финансите на Боинг. А те тъкмо се опитваха да увеличат продукцията, сега се получава, че фабриката им бълва самолети, които нямат право да летят, не могат да си получат парите за тях, а на всичкото отгоре, може да се наложи да се модифицират. Авиокомпаниите също ще надигнат вой, защото силният рекламен ефект от това да си от първите потребители на нова технология малко губи блясъка си. В деня на приземяването поляците от LOT изпълниха първия си полет със 787 от Варшава до Чикаго. Предвидените празненства бяха отменени, а самолетът им при кацане в Чикаго си остана на земята. Особено цапнат в устата е CEO-то на Qatar Airways, който обикновено не спестява нищо и на Boeing, и на Airbus – “Купил съм самолет, за да летя с него, а не да го държа като в музей”.
 

 
В дългосрочен план, съм сигурен, че проблемите ще бъдат изчистени и 787 ще ни радва в небето за идните десетилетия. Но колко време ще отнеме кашата, на този етап не може да се каже.

С цел по-лесна четимост, не съм цитирал източниците си на всеки ред. В голямата си част, това са инженери с опит директно от програмата на 787 или такива с достатъчно дълго време в индустрията, че да знаят какво говорят. Авиацията е сложна материя и няма човек, който да разбира от абсолютно всичко в детайли. Специално благодаря на тези хора, повечето коментиращи във форумите на airliners.net, далече от всякакви прожектори, че отделят от времето си, за да споделят знанията си с нас, защото, ако трябва да си вадим информация от конвенционалните медии, с всеки полет ни чакат кошмари, катастрофи и смърт.
[social_share\]

About

Благодаря за интереса към блога. В днешно време се подвизавам предимно и доста активно в другото ми отроче - magelanci.com. Ако имате въпроси, проблеми или просто искате да споделите нещо свързано с пътуване, заповядайте там!

View all posts by

29 thoughts on “Акумулаторните проблеми на Boeing 787 – Dreamliner

  1. :))
    Ами не, не спахме добре, защото тая статия я чакахме вчера, а тя не се появи :P
    Както и да е, прощавам ти забавянето, защото ме зарадва с много интересно, увлекателно и забавно четиво, макар и малко кратко. Даже тук при мен се случи едно малко чудо – преди няколко часа свалих батерията на преносимия си компютър. Така че дори и нещо да не е наред в твоите писания, при мен няма да гръмне нищо :))
    Много съм доволен, ама много съм доволен! Екстра публикация, очакваме продължение, когато инженерите оправят бакиите и 787 литне отново.

    1. Ами забави се, защото доста четене му отпрасках по темата вчера. А ако обема е малък е може би, защото съм минал с голямата ножица темите, които да включа :) Ако нещо ти е интересно, а го няма или пък има нужда от повече инфо питай :) В коментарите поне може да се пише доста по-неформално и неструктурирано и е по-лесно :)

      1. Да те питам, ама като не зная какво да те питам, щото не съм в час… :)
        Както и да е, ето едно интересно четиво. Самата статия не е нещо особено, с изключение на фундаменталния въпрос, който задава. Но коментарите са много показателни за настроенията, които витаят сред по-редовните потребители на услугите на авиокомпаниите. Според мен хистерията, която произвеждат “социалните” мрежи е в състояние наистина сериозно да удари по реномето на “Boeing” и в частност на 787.

        1. Категорично не. Да, в днешно време всяка новина се разпространява ужасно бързо и се надува извън всякакви рамки, докато стане почти истерична, особено от хора които си нямат понятие. Но друго характерно, е че със същата скорост заглъхва. А дриймлайнера не е самолет за 1-2 или 5 години, той ще лети десетилетия за напред. Догодина само фрийковете ще помним тоя проблем(надявам се), както се случи и със гръмналия двигател на Qantas, тогава също се предвиждаше пълен крах за А380, а сега същите специалисти го дават за пример за рентабилност и устойчивост.

          1. То и един от първите полети на A320 завърши в гората и то на авиошоу, но за късмет повечето пътници оцеляха, и все пак за радост 320 вече години си лети успешно.
            Като стана дума за раздувките и истериите по медии и социални мрежи, аз имам едно друго опасение за А380 – ако не дай боже се случи трагичен инцидент с този самолет, като имаме предвид колко пътници побира – мога да си представя заглавията по вестниците и новините при 500 жертви … :(
            Сещам се как спряха Конкорд още при първата катастрофа. Верно, че там причините вероятно бяха чисто икономически и това просто беше повод.
            В тази връзка – ще ми е интересно в някоя бъдеща тема да коментираш нещо по въпроса – след Конкорд и Ту144 – да помечтаем дали и кога ще има пак редовни пътнически полети със сврахзвуков самолет.

            1. Конкорд е интересна тема, и леко неизчерпаема, сигурно за това още не съм писал за него. Аз съм песимист като цяло за бъдещето на пътнически свръхзвукови полети, не по-рано от следващите 30-ина години. Има една много добра статия на Джереми Кларксън(тоя дето води топ гиър, доста хора не го харесват, аз съм му фен), мислел съм си дори да я преведа и да я пусна в блога, някой ден може и това да стане: http://www.topgear.com/uk/jeremy-clarkson/clarkson-concorde-death-2004-01-01

              P.S. Любимият ми пътнически самолет е това, едва ли е чудно.

              1. Аз също съм песимист за свръхзвуковите пътнически полети. И обяснението е точно причината за спирането на Конкорда. Нерентабилност се нарича. Дано технологиите някой ден така се развият, че да може да си купим от Wizz или Ryan евтини билети с някоя свръхзв. машина. А, дано, ама надали.

  2. Чаках и аз с нетърпение!
    Най-накрая свястно обяснение на ситуацията!

    Бла-го-да-ря !

  3. Хм, четох коментари, че спуканите стъкла се дължат на деформации на корпуса, по-големи от разчетените.
    Това може да се окаже даже по-сериозен проблем, от акумулаторите.

    1. Тая информация е точно от тоя тип медии, които ще те уплашат да се качваш на самолет въобще. Пукването на стъкла не е чак такъв странен феномен, а да се вадят такива фундаментални изводи граничи с истерия.

      Справка с броя пукнати стъкла:http://avherald.com/h?search_term=cracked&opt=1&dosearch=1&search.x=0&search.y=0 Сайта със сигурност не докладва абсолютно всички индиценти.

  4. Преди година и нещо, Азиана загубиха един новичък 747-карго, заради самозапалване на литиево-йонните батерии които пренасяше. Какво стана с разследването-не знам, какво ще стане сега с 787 също. Сигурен съм обаче, че ще се намери решение на проблемите.
    От друга гледна точка, кога да скачаме на акциите на Бойнг:) След урожая с Еър Франс и Луфти миналата година, авиационния сектор ми става още по-любим:)

    1. Спомням си и аз тоя случай на Азиана, но не знам как се разви. Мисля, че много авиокомпании отказват да носят литиево йонни батерии, а и по принцип има строги ограничения как точно трябва да се пренасят. Най-вероятно тия правила не са били спазени…

      За съжаление акциите на Боинг паднаха с твърде малко, иначе е добър момент да се запаси човек, безспорно :)

    2. Е, то имаше и случай с лаптопи, на които им пламваха батериите, ама явно проблемът е решим. Не се е повтарял повече, а какви ли не мобилни устройства с литиево-йонни батерии има, в неизброими количества.

      При самолета явно е по-сложно, защото батериите са по-мощни, ама едва ли е нерешимо.

      1. И аз се замислих над тоя проблем. Може би причината е в продължителния престой на батериите в среда с понижено атмосферно налягане, относително ниски температури и непрекъснати вибрации. Може би това по някакъв начин им влияе на батериите, знам ли… Във всеки случай мисля, че точно критични ситуации от тоя род притежават огромен потенциал да “родят” някоя иновация, която да дръпне цялата индустрия крачка напред.

  5. А като спомена, че акумулаторите влизат в работа главно при проблем с двигателите – Дриймлайнера и Еърбъсите дали имат от тези перки-генератори, който се спускат под фюзелажа при проблем?

    1. Имат. Схемата е следната, ако спрат двата двигателя и генераторите не работят ток се подава от APU-то, ако и то не работи тогава се подава от акумулаторите и то само докато не излезе RAT турбинката(въпросната перка). Иначе при боинга акумулаторите трябва да имат запас за да спрат с електрическите спирачки, защото на земята при по-бавната скорост мисля, че RAT не може да генерира достатъчно енергия за спиране.

      1. Така и така си тръгнал да обясняваш, я кажи защо кожусите на двигателите на 787 са така накъдрени отзад. Напомнят ми на резачки за масло :)

        1. За намаляване на шума! Това накъдряне смесва по-определен начин потоците отзад и неутрализира част от шума. Губи се малко ефективност за сметка на това, но може и да е рентабилно за авиокомпаниите, защото се плащат такси за шум на летищата, а и за в бъдеще все по-стриктни ще стават тези ограничения. За по-обстоен отговор трябва да се ровна пак в дебелите книги :)

  6. Благодаря за статията! Ето така трябваше да го напишат журналята във вестниците. Кратко, ясно и на обикновен български език /без технически термини/. Не искам да има свръхзвукови самолети, защото повече ми харесва да си мечтая че в близките години ще има космически кораби :)) Така де, твърде дълго се застояхме на тая планетка:)

  7. От така написания пост ми стана ясно за общите неща между Boeing и iPhone?

    И двата не могат без литиево-йонните си батерии, а и двата генерират почти същите продажби.

    За 2012 iPhone донася $80 милиарда продажби, а The Boeing Company има $79 милиарда.(Source: Jan 22(Bloomberg))

    1. Хахах, е на това му се вика паралел. Само дето едното е правено в Китай, а другото по целия свят и сглобявано в САЩ :)

    1. Винаги като се случи нещо такова следват новини и за най-дребните незначителни детайли, които ако го нямаше първия проблем биха си останали некоментирани. Нещо като вторични трусове – след 6 по рихтер, вторичен трус от 3 е новина, но сам по себе си не интересува никого.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *