Untersuchungsbericht

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1 Bundesstelle für Flugunfalluntersuchung Untersuchungsbericht Identifikation Art des Ereignisses: Unfall Datum: 26. Juli 2016 Ort: Luftfahrzeug: Hersteller / Muster: Personenschaden: Sachschaden: Drittschaden: Aktenzeichen: Senheim Hubschrauber MD Helicopters Inc. / HU 369E Pilot leicht verletzt Luftfahrzeug schwer beschädigt keiner BFU X Sachverhalt Ereignisse und Flugverlauf Am Unfalltag flog der Pilot mehrere Sprühflüge am Vormittag. Nach einer mehrstündigen Pause flog er nochmals am Nachmittag mit einem Hubschrauber HU 369E über dem Weinberggebiet am östlichen Ufer der Mosel in der Nähe der Ortschaften Mesenich und Senheim. Nach Angaben des Piloten kam es nach der Betankung mit Kraftstoff und Sprühmittel für den letzten geplanten Flug des Tages, nach ca. einer Minute Flugzeit, um

2 16:02 Uhr 1 im Anflug auf das Sprühgebiet, plötzlich zu einem Knall, massivem Leistungsverlust des Triebwerks, Aufleuchten von Warnlampen und Ertönen des Engine-Out-Warnhorns. Daraufhin habe er sofort aus geringer Höhe eine Autorotation eingeleitet und sei parallel zum Hang gekurvt. Nach dem Aufsetzen mit geringer Vorwärtsfahrt, auf dem ca. 40 geneigten Hang, rutschte der Hubschrauber ca. 20 m den Hang hinunter und kam entgegen der Anflugrichtung auf einer Straße schwer beschädigt, aufrecht zum Liegen. Der Pilot konnte den Hubschrauber selbstständig, leicht verletzt verlassen. Übersicht Flugweg und örtliche Gegebenheiten Quelle: BFU/Google Earth TM 1 Alle angegebenen Zeiten, soweit nicht anders bezeichnet, entsprechen Ortszeit - 2 -

3 Übersicht Unfallort und Endlage des Hubschraubers Quelle: BFU Angaben zu Personen Der 34-jährige Pilot war im Besitz einer Berufspilotenlizenz für Hubschrauber (CPL(H)), erteilt gemäß Teil-FCL. In die Lizenz war die gültige Musterberechtigung als verantwortlicher Luftfahrzeugführer auf HU369/MD500N/600N eingetragen. Er verfügte über ein Flugtauglichkeitszeugnis Klasse 1 ohne Auflagen, gültig bis zum Seine Gesamtflugerfahrung betrug ca Stunden, hiervon, seit Erlangen der Musterberechtigung im März 2016, ca. 84 Stunden auf dem betroffenen Muster

4 Angaben zum Luftfahrzeug Der einmotorige Hubschrauber HU 369E des Herstellers MD Helicopters Inc. (MDHI) ist ein leichter Mehrzweckhubschrauber für bis zu fünf Insassen. Das Muster wurde im Jahr 1982 nach CAR 6 zugelassen. Der Hubschrauber verfügt über ein Triebwerk Rolls-Royce M250-C20R/2, einen Fünfblatt-Hauptrotor, ein Kufenlandegestell und einen Heckrotor für den Drehmomentausgleich um die Hochachse. Die maximal zulässige Abflugmasse beträgt kg. Das amerikanische Rolls-Royce M250-C20 (ehemals Allison M250-C20) ist ein seit dem Jahr 1962 weit verbreitetes Zweiwellentriebwerk, das vor allem in ein- und zweimotorigen Hubschraubermustern verschiedener Hersteller Verwendung findet. Laut Angaben des Triebwerkherstellers wurden mehr als Stück produziert, von denen sich heute ca Stück sowohl im militärischen als auch zivilen Betrieb befinden. vierte Turbinenstufe Aufbau des Triebwerks und Position der vierten Turbinenstufe Quelle: Allison Seit dem Jahr 1999 wurden neue Triebwerke mit einer verbesserten ( enhanced ) Arbeitsturbine (N2) SB CEB-1365 versehen. Diese sollten die Triebwerksleistung erhöhen bei gleichzeitig verbesserter Kraftstoffeffizienz. Ende des Jahres 1999 wurde die verbesserte Arbeitsturbine auch als Option für ältere Triebwerke angeboten. Seit August 2009 wurde ausschließlich diese Variante der Arbeitsturbine produziert. Der Hersteller schätzt, dass sich zurzeit ca enhanced CEB

5 Arbeitsturbinen im Betrieb befinden. Von dieser Gesamtzahl schätzt er, dass ca. 900 Stück in Hubschraubern des Herstellers MDHI eingebaut sind. Der verunfallte Hubschrauber, Baujahr 1989, hatte die Werknummer 0362 E. Das Betriebsleergewicht betrug ca. 790 kg. Die letzte Prüfung der Lufttüchtigkeit wurde am und die letzte 100-Stunden-Kontrolle am inklusive eines Abnahmefluges und einem Powercheck am durchgeführt. Zum Unfallzeitpunkt hatte der Hubschrauber eine Gesamtbetriebszeit von ca Stunden. Der Hubschrauber war für den Sprüheinsatz in Weinbergen ausgerüstet. Er verfügte über ein Sprühsystem ISOLAIR Das betroffene Triebwerk Rolls-Royce M250-C20R/2 mit der Werknummer CAE hatte eine Gesamtbetriebszeit von ca Stunden. Die letzte 300- Stunden-Kontrolle wurde am bei einer Betriebszeit von Stunden und die letztmalige 100-Stunden-Kontrolle am bei Stunden dokumentiert. Laut Befundbericht vom wurde, zirka 40 Betriebsstunden vor dem Unfall von einem Piloten während eines Arbeitseinsatzes, ein Leistungsabfall der Turbine (ein Anstieg der Abgastemperatur) festgestellt. Daraufhin wurde die Turbine überprüft und ein Powercheck durchgeführt. Es wurden keine Mängel festgestellt. Es wurde jedoch die Abgastemperaturanzeige gewechselt. Betriebszeitenübersicht der Triebwerkskomponenten Quelle: Rolls-Royce - 5 -

6 Meteorologische Informationen Entsprechend der Routinewettermeldung (METAR) an dem ca. 8 nautische Meilen (NM) nordwestlich der Unfallstelle gelegenen Fliegerhorst Büchel (ETSB) wurden ca. 18 Minuten nach dem Unfall folgende Wetterbedingungen beobachtet: Der Wind kam aus 300 mit 6 kt. Die Sicht in Bodennähe betrug mehr als 10 km, leichte Bewölkung (SCT) in ft und in ft Höhe. Die Temperatur lag bei 21 C und der Taupunkt bei 16 C. Der Luftdruck (QNH) betrug hpa. Angaben zum Flugplatz Der Betankungsplatz zur Aufnahme des Sprühmittels und Kraftstoffs lag ca m nördlich des Unfallortes. Flugdatenaufzeichnung Der Hubschrauber war nicht mit einem Flight Data Recorder (FDR) oder Cockpit Voice Recorder (CVR) ausgerüstet. Diese Aufzeichnungsgeräte waren entsprechend den geltenden Luftfahrtvorschriften nicht gefordert. Unfallstelle und Feststellungen am Luftfahrzeug Die Unfallstelle lag am östlichen Ortsrand von Senheim (Mosel). Der Hubschrauber stand aufrecht in Richtung von ca. 50 auf dem Rumpfboden auf der Straße Im Kalmet. An der Aufschlagsstelle am Hang lag die linke abgebrochene Kufe. Auf dem Hang in Richtung Endlage des Wracks lag der Hecksporn, Verkleidungsteile sowie Bruchstücke der Kabinenverglasung. Der Heckausleger war abgebrochen und befand sich neben der Rumpfzelle auf der Straße. Die rechte Kufe war durchgebrochen und vorne in die Kabine gedrückt. Die Rotorblätter waren verbogen. Die Behälter der Sprüheinrichtung waren aufgeplatzt und die Sprühausleger verbogen. An der Unfallstelle liefen Kraftstoff und Sprühflüssigkeit aus

7 Unfallstelle und Schäden am Hubschrauber Quelle: BFU Oberhalb des Triebwerks war die rechte Rumpfseite verrußt. Die Triebwerkstüren waren zum Teil durch heiße Abgase verfärbt. Die rechte Rumpfseite im Triebwerksbereich wies auf Höhe der Arbeitsturbine mehrere Löcher mit nach außen gebogenen Rändern auf. Das Triebwerk war im Bereich der Arbeitsturbine (N2) geplatzt

8 Schäden im Bereich der Triebwerkstüren und an der Turbine Quellen (2): BFU Die Turbine wurde ausgebaut und zur weiteren Untersuchung beim Hersteller in die USA gesendet. Die Zerlegung des Triebwerks erfolgte am 20. Oktober 2016 beim Triebwerkshersteller unter Aufsicht des National Transportation Safety Board (NTSB). Die Untersuchung ergab als Ursache für den Triebwerkausfall ein Versagen einer Schaufel der zweiten Arbeitsturbinenstufe (bzw. vierten Turbinenstufe), aufgrund eines High-Cycle-Ermüdungsbruchs

9 Auszug aus dem Engine Investigation Report Quelle: Rolls-Royce - 9 -

10 Schadensbilder der vierten Turbinenstufe Quellen (2): Rolls-Royce Brand Es entstand kein Brand. Organisationen und deren Verfahren Der Halter des Hubschraubers war ein vom Luftfahrt-Bundesamt genehmigtes Luftfahrtunternehmen. Das Unternehmen verfügte über eine sogenannte Allgemeinerlaubnis für den Einsatz von Hubschraubern, erteilt von der Gemeinsamen Oberen Luftfahrtbehörde Berlin- Brandenburg. Die Erlaubnis galt u.a. nach Pkt 2.3 für Arbeitsflüge [ ] in der Land-, Weinbau- und Forstwirtschaft. [ ] Im Beiblatt (5. Änderung) zur Allgemeinerlaubnis wurde, in Bezug auf die genehmigten Piloten, auf die jeweils aktuelle Hubschrauberführerliste des Flugbetriebshandbuchs des Unternehmens verwiesen. In der entsprechenden Pilotenübersichtsliste vom war der betroffene Pilot aufgeführt. Der betroffene Hubschrauber war in der Liste der genehmigten Luftfahrzeuge im Beiblatt der Allgemeinerlaubnis genannt. Der Auftraggeber für die Sprühflüge verfügte über eine Genehmigung zur Anwendung von Pflanzenschutzmitteln mit Luftfahrzeugen im Steillagenweinbau

11 gemäß [ ], erteilt von der Aufsichts- und Dienstleistungsdirektion Rheinland-Pfalz vom Das Luftfahrtunternehmen hatte im Anhang 1 des Flugbetriebshandbuchs (OM Teil A) Verfahren für das Weinbergsprühen festgelegt. Unter anderem wurden die Arbeitsflughöhe mit ca. einem halben Rotordurchmesser und die Arbeitsfluggeschwindigkeit mit 0 bis ca. 40 kt festgelegt. Zusätzliche Informationen In der Vergangenheit ereigneten sich in den Jahren 2005 bis 2016 weitere sieben Unfälle mit Hubschraubern HU369/MD520 (MDHI) und zwei mit Hubschraubern B206/OH58 (Bell) aufgrund plötzlichen Ausfalls eines M250-C20 Triebwerks mit enhanced power turbine (SB CEB-1365) infolge eines Schaufelabrisses an der dritten oder vierten Turbinenstufe. Als Ursache wurden sogenannte Low-Cycle- und High-Cycle-Ermüdungsbrüche im Bereich des Schaufelfußes festgestellt. betroffene Turbine Ermüdungsbruchentwicklung und seine Gründe Quelle: Rolls-Royce

12 Letztmals im Jahr 2016 veröffentlichte das NTSB einen Untersuchungsbericht (Az: WPR13GA374), in dem die bekannten Unfälle, die Historie der ursächlichen SB CEB-1365 enhanced power turbine und das typische Schadensmuster beschrieben wurden. Weiter wurde dort zusammenfassend auf die jeweiligen Maßnahmen des Triebwerkherstellers Rolls-Royce (Alert SB CEB-A-1400 Stady State Operation Avoidance Range Limit, CEB-A-1407 One-time Inspection of 3rd and 4th Stage Turbine Wheels), des Hubschrauberherstellers MDHI (Revision 16 and 17 of the 369E Flight Manual) sowie die erlassenen Airworthiness Directives (AD und AD ) eingegangen. Seit dem Jahr 2010 ist der Triebwerkshersteller bemüht, eine verbesserte vierte Turbinenstufe zu entwickeln. Aufgrund von Gussproblemen sei der erste Designversuch im Jahr 2013 beendet worden. Der Hersteller produziert seit März 2016 eine neu entwickelte vierte Turbinenstufe und verbaut diese in neue Triebwerke. Derzeit ist geplant, diese im Rahmen einer Lufttüchtigkeitsanweisung ab Ende des Jahres 2017 auch in älteren Triebwerken verpflichtend zu tauschen. Zusätzlich plant der Hersteller ein bereits entwickeltes Wirbelstromprüfverfahren (Eddy current inspection) bis Ende des Jahres 2017 vorzuschreiben, um die Turbinenräder im eingebauten Zustand auf Risse überprüfen zu können. Vergleich der Ereignisse und Maßnahmen im Zeitstrahl Quelle: Rolls-Royce

13 Beurteilung Im Anflug für den letzten geplanten Sprühflug am Unfalltag kam es zu einer Triebwerksstörung, die den Piloten zwang, unmittelbar aus geringer Flughöhe eine Autorotation einzuleiten. Aufgrund des ungeeigneten Geländes für eine erfolgreiche Notlandung wurde der Hubschrauber schwer beschädigt und der Pilot infolge verletzt. Der Pilot verfügte über die luftrechtlich vorgeschriebenen Lizenzen bzw. Berechtigungen. Er hatte vergleichsweise wenig Erfahrung auf dem Unfallmuster. Dies hatte aber aufgrund der äußeren Rahmenbedingungen wahrscheinlich keinen Einfluss auf den Unfallverlauf. Das Flugwetter schränkte den geplanten Arbeitsflug nicht ein. Es war insgesamt schwachwindig mit guten Flugsichten. Die Dichtehöhe betrug ca ft AMSL und beeinflusste somit die Triebwerksleistung nur in geringem Maße. Der Hubschrauber und das Triebwerk waren entsprechend den luftrechtlichen Bestimmungen kontinuierlich instandgehalten worden. Der Schwerpunkt und die Abflugmasse lagen innerhalb der zulässigen Grenzen. Die Untersuchung des Triebwerks ergab in diesem Fall einen High-Cycle- Ermüdungsbruch einer Schaufel der vierten Turbinenstufe als Ursache für das Versagen der Arbeitsturbine und Ausfall des Triebwerks. Das Schadensbild und die Endwicklung des Ermüdungsbruches entsprachen nach Angaben des Triebwerkherstellers und des NTSB den Erkenntnissen aus vorherigen Untersuchungen von Triebwerksausfällen der M250-C20-Triebwerkserie mit eingebauter CEB enhanced power turbine. Nach den Erfahrungen des Triebwerkherstellers ist ein solcher High-Cycle- Ermüdungsbruch auf den zeitweiligen Betrieb des Triebwerks im Bereich von 71 % bis 88 % N2-Drehzahl zurückzuführen. Dieser soll gemäß Alert SB CEB-A Rev. 4 vom und den Vorgaben des Flughandbuches (CSP-E-1 Limitations, Seite 2-7) ausdrücklich vermieden werden. Eine entsprechende farbliche Markierung des zu vermeidenden Drehzahlbereichs auf der N2-Anzeige ist bisher seitens des Hubschrauberherstellers nicht vorgesehen. Aus Sicht der BFU ist es wichtig, dass Piloten und Techniker die limitierenden N2- Drehzahlvorgaben kennen, die möglichen negativen Auswirkungen auf das Triebwerk verstehen und sie entsprechend im Flugbetrieb oder bei technischen

14 Bodenläufen beachten. Nach Auskunft des Halters seien alle Techniker und Piloten entsprechend informiert bzw. geschult. Ob, wie lange oder wie oft das betroffene Triebwerk im Laufe der ca Betriebsstunden seit der letztmaligen Überholung im Jahr 2013 in dem zu vermeidenden N2-Drehzahlbereich betrieben wurde, konnte nachträglich nicht ermittelt werden. Nach mehreren vergleichbaren Unfällen mit demselben Hubschrauber- bzw. Triebwerksmuster in der Vergangenheit wurden bereits vielfältige Versuche durchgeführt und Maßnahmen erlassen, um die Standfestigkeit der dritten sowie vierten Turbinenstufe bzw. der Arbeitsturbine zu gewährleisten. Verbesserte Turbinenstufen mit einem neuen Schaufelfußdesign werden nach Angaben des Triebwerksherstellers bereits in neuen Triebwerken verbaut und sollen in naher Zukunft verpflichtend in ältere Triebwerke nachgerüstet werden. Zusätzlich soll in naher Zukunft ein Wirbelstromprüfverfahren rechtzeitig vor Schäden in den Schaufeln warnen. Dieses Prüfverfahren soll bei eingebautem Triebwerk im Hubschrauber durchgeführt werden können. Schlussfolgerungen Der Unfall war auf eine plötzliche Triebwerksstörung in geringer Flughöhe, über für eine Notlandung ungeeignetem Gelände, zurückzuführen. Sicherheitsempfehlungen Aufgrund der bereits erfolgten und in naher Zukunft geplanten Maßnahmen in Bezug auf die Standfestigkeit der vierten Turbinenstufe des M250-C20-Triebwerks sieht die BFU von Sicherheitsempfehlungen ab. Untersuchungsführer: Untersuchung vor Ort: Mitwirkung: Axel Rokohl Alfred Jung Thomas Karge Braunschweig, den

15 Die Untersuchung wurde in Übereinstimmung mit der Verordnung (EU) Nr. 996/2010 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 20. Oktober 2010 über die Untersuchung und Verhütung von Unfällen und Störungen in der Zivilluftfahrt und dem Gesetz über die Untersuchung von Unfällen und Störungen beim Betrieb ziviler Luftfahrzeuge (Flugunfall- Untersuchungs-Gesetz - FlUUG) vom 26. August 1998 durchgeführt. Danach ist das alleinige Ziel der Untersuchung die Verhütung künftiger Unfälle und Störungen. Die Untersuchung dient nicht der Feststellung des Verschuldens, der Haftung oder von Ansprüchen. Herausgeber Bundesstelle für Flugunfalluntersuchung Hermann-Blenk-Str Braunschweig Telefon Telefax Mail Internet box@bfu-web.de