Wat is een “compressor stall”?

Er heerst grote opschudding de laatste dagen over een incident dat zich woensdag (20 november) voordeed op de luchthaven Schiphol in Amsterdam. Flightlevel berichtte er als eerste over op onze Facebookpagina en niet veel later werd ons verslag overgenomen door andere luchtvaart- en nieuwssites in binnen- en buitenland (Het Laatste Nieuws, De Morgen, Het Parool, Het Algemeen Dagblad, ..). Omdat er veel verwarring en soms ook wel paniek heerst over wat er nu eigenlijk gebeurd is, hebben we dit technische artikel gemaakt. Zo kunnen we aan de hand van enkele prangende vragen misschien beter begrijpen wat er zich woensdagochtend exact afspeelde.

© Douwe Van der Zee

Waarom zien we een toestel van euroAtlantic Airways?
Samen met de KLM biedt Surinam Airways door de overduidelijke historische banden tussen de twee bestemmingen, acht vluchten per week aan tussen de luchthaven Zanderij in Paramaribo en Amsterdam Schiphol. De acht frequenties zijn netjes verdeeld tussen beide luchtvaartmaatschappijen. Voor de vier vluchten die Surinam Airways per week uitvoert, maakt ze gebruik van een Airbus A340-300, registratie PZ-TCP gebouwd in 1994. Echter, dat toestel is momenteel (tussen 4 en 23 november) in onderhoud bij Sabena Technics in Bordeaux.

Bijgevolg moet Surinam Airways op zoek naar een vervangtoestel om haar vluchten uit te voeren. Daarvoor doet ze beroep op euroAtlantic Airways, een zogenaamd ACMI-operator. Dat acroniem staat voor Aircraft, Crew, Maintenance & Insurance, kortom alle details worden verzorgd door euroAtlantic Airways in ruil voor een vooraf afgesproken vergoeding. euroAtlantic zorgt dus voor de bemanning, de brandstof, het onderhoud en de verzekering van het toestel, hotelaccommodatie voor de bemanning, etc. Alleen wordt de vlucht uitgevoerd in naam van en met vluchtnummer van Surinam Airways, want klanten hebben hun ticket bij hen geboekt.

De Airbus A340 die Surinam Airways normaal gezien gebruikt
© Natalie Brüggeman – airliners.net

Deze praktijk wordt veelgebruikt in de huidige commerciële luchtvaart. Ook Belgische luchtvaartmaatschappijen doen een beroep op ACMI-operatoren als euroAtlantic als één van hun toestellen door eender welke reden (gepland onderhoud, een onvoorzien mankement, staking bij eigen personeel, etc) niet kan vliegen. Zo vliegt er op dit moment een euroAtlantic Airways Boeing 767-300ER voor Jetairfly (CS-TRN), en vloog er deze zomer constant een Privilege Style Boeing 757-200 voor Thomas Cook Airlines Belgium om voor extra capaciteit te zorgen. Ook Brussels Airlines doet regelmatig een beroep op euroAtlantic, als er een Airbus A330 in onderhoud moet.

Wat gebeurde er nu eigenlijk woensdagochtend?
Op foto’s is duidelijk te zien dat er vlammen zijn aan het uiteinde van de motor aan de rechterkant van het toestel. Dit wijst in de overgrote meerderheid van de gevallen op een zogenaamde engine surge of compressor stall. Om genoeg vermogen te kunnen leveren, wordt de ingezogen lucht eerst door een compressor gehaald vooraleer ze in de ontbrandingskamer aan een vlam wordt blootgesteld. Als om één of andere reden de lucht niet voldoende gecomprimeerd wordt, dan is er niet genoeg lucht om tot een goede ontbranding te komen en dan vormt zich een grote steekvlam aan de uitlaat van de motor. Dat zagen we dus woensdag gebeuren bij deze 767.

Deze Boeing 777-300ER van Turkish Airlines kreeg te maken met een compressor stall in 2010
© Somtam – airliners.net

Wat zijn de oorzaken van een compressor stall?
Dit fenomeen kan verschillende – en wijd uiteenlopende – oorzaken hebben. Eén van de meest voor de hand liggende oorzaken is bijvoorbeeld slijtage op de rotorbladen van de compressor. Die verliezen dan een deel van hun werking, waardoor we de hierboven uitgelegde steekvlam kunnen krijgen. Om dit te voorkomen, worden motoren uitvoerig getest en is er zelfs een stall marge ingebouwd. De rotorbladen mogen dus tot op een bepaald punt afgesleten zijn, de compressor zal nog steeds naar behoren werken en het gevraagde vermogen leveren.

Een andere oorzaak van een compressor stall is het weer. Een sterke zijwind kan de luchtstroom in de inlaat van de motor zodanig verstoren dat er een stall of surge optreedt. Vooral de middelste motoren van trijets als de McDonnell-Dougals MD-11 of de Boeing 727 hadden hier vaak last van en het is een minder vaak voorkomend probleem bij tweemotorige vliegtuigen zoals de Boeing 767. Ook een overvloedige inname van water of andere neerslag zoals sneeuw of hagel kan ervoor zorgen dat er niet genoeg lucht kan worden gecomprimeerd (die laatste kan ook schade aan de rotorbladen toebrengen).

Verder kunnen ook de acties van de piloten een compressor stall veroorzaken. Het is bekend dat er bij een snelle reductie in vermogen al stalls zijn opgetreden. Dit is bijvoorbeeld vaak zo bij de terugschakeling van take-off naar climb thrust. Ook een overvloedig gebruik van bleed air (dit is warme lucht die uit de motoren onttrokken wordt voor onder andere de airconditioning in de cabine en het ontijzelingssysteem, red.) kan in zeldzame(re) gevallen hetzelfde fenomeen veroorzaken. Zelfs een bird strike heeft er al voor gezorgd dat motoren het soms moeilijk krijgen.

Wat zijn de gevolgen van een compressor stall?
Overduidelijk voor de buitenwereld is natuurlijk de grote steekvlam die aan de motor kan worden waargenomen. Dit brengt met zich mee dat de uitlaatgassen plots veel heter worden dan bij normale operatie. Piloten kunnen die zien op hun EGT-meters (Exhaust Gas Temperature). Die zal heel snel stijgen en kan bij een overschrijding van het maximum schade toebrengen aan de motor-assemblage. We spreken hier dan over temperaturen van om en bij de 750 à 800 graden Celsius. Het vermogensverlies door de stall kan een ogenblik zijn of kan langer duren, afhankelijk van de oorzaak en zorgt soms ook voor problemen bij de prestaties van het toestel. Er is ook een luide knal en mogelijk gaat het motorfalen gepaard met hevige vibraties.

Compressor stall bij een American Airlines Triple Seven enkele jaren geleden

Wat te doen bij een compressor stall?
Piloten worden bij hun jaarlijkse simulatorsessies getraind op het herkennen en het afhandelen van een grote verscheidenheid aan motorfalen, waaronder een compressor stall. Vliegtuig- bouwers hebben er uiteraard een checklist van gemaakt, maar belangrijk om te weten is dat er eerst een paar memory items zijn. Die moeten de piloten uit het hoofd uitvoeren, nog voor ze aan de checklist mogen beginnen. Dit komt omdat de compressor stall van nature meer voorkomt bij kritieke fases van de vlucht – zoals hier bij het opstijgen – wanneer het toestel dicht bij de grond is en waarbij tijd een belangrijke factor is.

Zo heeft Boeing het in haar QRH-checklist (Quick Reference Handbook) “Engine limit or Surge or Stall” over het uitschakelen van de autothrottle en het manueel terugbrengen van het vermogen van de getroffen motor tot de parameters zich weer in het normale segment bevinden. Pas als deze twee acties gebeurd zijn, mag men er de checklist ook echt bijhalen. Als de parameters niet gestabiliseerd kunnen worden, moet er worden overgegaan tot het gecontroleerd uitschakelen van de motor en eindigt de checklist met de zin “Plan to land at the nearest suitable airport“.

Als de parameters door het verminderen van het vermogen toch gestabiliseerd kunnen worden – dit wil zeggen er zijn geen vibraties meer en de temperaturen zijn terug normaal voor de fase van de vlucht – dan kan er ook geopteerd worden om met deze conditie verder te vliegen. Dit kan een goede keuze zijn als het om een korte vlucht gaat die sowieso naar een onderhouds- basis van de luchtvaartmaatschappij onderweg is. Dit draagt de voorkeur op een terugkeer naar de luchthaven van vertrek, waar het toestel en de passagiers dan vast zullen komen te staan. Het is echter maar de vraag of dit ook een aanvaardbare keuze is als het om een tien uur durende vlucht gaat, waarvan een groot deel over open oceaan.