Em 13 de fevereiro de 2018, por volta do meio-dia, horário local, um Boeing 777 da United Airlines operando o voo UA1175, experimentou uma separação em voo de uma pá do ventilador no motor nº 2 (à direita) enquanto sobrevoava o Oceano Pacífico a caminho do Aeroporto Internacional Daniel K. Inouye (HNL), em Honolulu, no Havaí. A tripulação declarou emergência e iniciou uma descida à deriva, seguindo direto para Honolulu, onde fez um pouso monomotor sem mais incidentes às 12h37, horário local. Não houve relatos de ferimentos aos 374 passageiros e tripulantes a bordo.
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| A aeronave envolvida no incidente fotografada em 2012 (Foto: Erwin Scholz/Planespotter) |
A aeronave envolvida no incidente era o Boeing 777-222, prefixo N773UA, da United Airlines (foto acima), uma variante específica da empresa para a série 777-200 original. O avião era equipado com dois motores Pratt & Whitney PW4000 e tinha 23,3 anos de idade, tendo feito seu primeiro voo em 28 de outubro de 1994. Foi entregue novo à United Airlines em 29 de setembro de 1995. A Boeing parou de construir o 777 com motores da série P&W PW4000 em 2013, e o motor não está mais em produção ativa.
O 777-200 original era distinto por seus motores Pratt & Whitney PW4000, que são tão largos quanto a fuselagem de um 737. A variante PW4077 usada no United 777-222 produz nominalmente 77.000 libras-força (340 kN) de empuxo. É um motor turbofan de duplo carretel, fluxo axial e alto desvio, que é uma versão de desvio superior do motor PW4000-94 originalmente instalado no Boeing 747-400.
Ele foi redesenhado exclusivamente para o 777 com uma seção de ventilador maior de 112 polegadas (280 cm) de diâmetro usando 22 pás de núcleo oco. A pá do ventilador PW4000-112 é um aerofólio de corda larga feito de uma liga de titânio, com cerca de 40,5 polegadas (103 cm) de comprimento e cerca de 22,25 polegadas (56,5 cm) de largura na ponta da pá. Uma pá do ventilador PW4000-112 pode pesar no máximo 34,85 libras (15,81 kg).
O incidente
O voo partiu do SFO no horário e o push back, táxi, decolagem e subida foram normais. Havia três pilotos na cabine de pilotagem: o capitão Christopher Borzu Behnam (57), que era o piloto monitorando, o primeiro oficial (FO) Paul Ayers (60), que era o piloto voando, e um piloto de assento auxiliar, que estava fora se serviço no 777 da United Airlines, o primeiro oficial Ed Gagarin. O capitão relatou possuir um total de 13.592 horas no total, sendo 360 horas no B777. O primeiro oficial relatou ter um total de 11.318 horas de tempo total, com 10.087 no B777.
No momento do evento de falha do motor da pá do ventilador, 11h58, horário padrão havaiano (HST), o voo estava a cerca de 120 milhas (100 milhas náuticas; 190 km) de HNL no nível de voo (FL) 360 (aproximadamente 36.000 pés ou 11.000 metros) quando houve um solavanco violento e um estrondo muito alto que ambos os pilotos afirmaram ter sido seguido por vibrações extremas na fuselagem.
Os pilotos relataram que imediatamente após o solavanco e o estrondo, o piloto automático foi desligado e o avião começou a rolar para a direita. Uma troca positiva de controles foi realizada com o capitão tornando-se piloto voando.
Os pilotos afirmaram que cerca de 15 a 30 segundos após o solavanco e o estrondo, o Sistema de Indicação de Motores e Alerta de Tripulação (EICAS) mostrou que não havia relação de pressão do motor(EPR), N1 ou pressão do óleo. Depois de completar a lista de verificação de Danos Graves no Motor, a tripulação desligou e trancou o motor.
O piloto do assento auxiliar afirmou que depois que o motor direito foi desligado, a vibração diminuiu, embora a capacidade de controle do avião não fosse normal. A tripulação declarou emergência e iniciou uma descida para FL 230 (aproximadamente 23.000 pés ou 7.000 metros).
O capitão instruiu o piloto do assento auxiliar a voltar para a cabine para avaliar a condição do motor. O piloto do banco de salto notou que o motor estava oscilando e que a carenagem estava faltando. Ele gravou um vídeo do motor para mostrar ao capitão e ao FO a condição do motor. Os pilotos relataram que, simultaneamente, o comissário havia chegado à cabine de comando e o capitão a informou sobre a emergência e que eles pousariam em HNL.
A tripulação decidiu que o aeroporto mais adequado em tempo, distância e familiaridade era o HNL. A aeronave seguiu para HNL e fez uma aproximação visual e pousou na pista 8R sem maiores incidentes.
Os pilotos afirmaram que as aeronaves de resgate e combate a incêndio(ARFF) inspecionaram o avião e quando o avião foi considerado seguro, eles taxiaram o avião até o portão onde os passageiros desembarcaram normalmente. Os 363 passageiros, 3 pilotos e 12 comissários embarcaram normalmente no portão de embarque e não houve feridos.
Linha do tempo do gravador de voz do cockpit - Eventos selecionados do CVR:
11h58:27 - Som de estrondo.
11h58:58 - A tripulação disse aos comissários de bordo para se sentarem.
12h27 - United 1175 declarado mayday.
12h05:28 - O capitão notou muita vibração nos controles.
12h05:48 - O capitão pediu ao ocupante do assento auxiliar para entrar na cabine e inspecionar visualmente o motor.
12h07:47 - O ocupante do assento auxiliar voltou e relatou que toda a caixa externa do motor havia sumido. O capitão se perguntou se detritos haviam atingido o estabilizador devido à vibração nos controles.
12h08:10 - O capitão pediu ao ocupante do assento auxiliar para voltar novamente e tirar algumas fotos dos danos.
12h10:37 - O primeiro oficial relatou a situação ao despacho.
12h17:41 - A tripulação discutiu a alimentação cruzada de combustível e decidiu esperar até passar 10.000 pés.
12h21:05 - A tripulação discutiu uma aproximação de flaps 20 a cerca de 145 nós
12H27:50 - O capitão informou os comissários de bordo sobre a situação.
12h29:51 - A tripulação iniciou a alimentação cruzada de combustível.
12h30:36 - A tripulação informou os procedimentos de chegada em Honolulu.
12h34:00 - A tripulação informou que o Aeroporto de Honolulu estava à vista.
12h34:20 - A tripulação baixou o trem de pouso.
12h36:12 - A tripulação terminou a lista de verificação de pouso.
12h37:15 - A aeronave pousa.
12h37:34 - A tripulação diz aos passageiros para permanecerem sentados.
12h38:55 - A tripulação pede ao ARFF para inspecionar visualmente o motor em busca de vazamentos e riscos de incêndio.
12h41:57 - O ARFF relatou um pequeno vazamento hidráulico. A tripulação declarou sua intenção de taxiar até o portão.
13h34 - A aeronave alcançou o portão e a tripulação realizou o checklist de desligamento do motor.
Investigação
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| Vista do motor direito da frente direita mostrando o que restou do duto de admissão (Foto NTSB) |
O exame do avião revelou um pequeno orifício junto com vários amassados e sulcos na fuselagem adjacente ao motor nº 2. Havia dois pequenos amassados e furos no lado direito da fuselagem, abaixo do cinturão da janela nas proximidades das fileiras de assentos 20 e 21.
Exames laboratoriais subsequentes da pele ao redor do furo encontraram partículas incorporadas de titânio e vanádio, que junto com alumínio são os elementos de liga do material das pás do ventilador. Também havia vários amassados na asa direita e no estabilizador horizontal direito.
A maior parte do conjunto de entrada do motor direito estava faltando. Toda a pele do lábio de entrada, o anteparo dianteiro, a maioria dos canos internos e externos e cerca de metade do anteparo traseiro não foram recuperados. A maioria das metades interna e externa da tampa do ventilador também estava faltando. As peças que faltavam foram perdidas no mar. Os reversores de empuxo esquerdo e direito e a tampa do escapamento estavam no lugar e intactos.
Motor
Houve danos extensos na superfície interna da caixa do ventilador na forma de arranhões e rachaduras. Embora houvesse rachaduras na caixa e a camada externa do invólucro de Kevlar estivesse rachada, não houve penetração de detritos.
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| Superfície de fratura da pá do ventilador UA1175 mostrando área descolorida e marca de catraca irradiando de uma superfície interna da pá do ventilador (Foto NTSB) |
A deformação máxima do invólucro ambiental Kevlar foi de cerca de 2,5 polegadas por volta das 3 horas. A localização da deformação máxima do invólucro coincidiu com a rachadura de aproximadamente 34 polegadas no interior da caixa do ventilador.
As superfícies internas da caixa do ventilador e os restos do duto de entrada mostraram arranhões e sulcos que estavam em um padrão espiral ao longo da caixa do ventilador e do flange frontal no duto de entrada até a borda quebrada do duto na área interna da nacele.
O exame do invólucro do ventilador mostrou que havia três padrões distintos de rastros ao longo do caminho do fluxo que pareciam espiralar para frente a partir do plano da borda dianteira das pás do ventilador através do flange A até o barril interno do duto de entrada.
A pá do ventilador nº 11 foi fraturada transversalmente ao longo do aerofólio diretamente acima das carenagens que estão entre a base de cada pá. A superfície de fratura da pá era plana com marcas elípticas nas nervuras internas e ao longo da superfície convexa do aerofólio.
A outra pá do ventilador, que foi identificada como pá do ventilador nº 10 e era a pá traseira adjacente, foi fraturada no aerofólio cerca de 24 polegadas acima das carenagens. O exame laboratorial da pá do ventilador nº 11 revelou uma fratura por fadiga de baixo ciclo (LCF) que se originou na parede interna da cavidade diretamente abaixo da superfície.
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| Superfície de fratura da seção da raiz da pá do ventilador UA1175 nº 11 (foto NTSB) |
O exame metalúrgico da pá fraturada do ventilador foi realizado no Laboratório de Materiais da P&W na presença de membros do Powerplants Group, bem como de um metalúrgico do NTSB. O exame revelou uma fratura por fadiga iniciada a partir de uma origem subsuperficial na superfície interna da pá do ventilador de núcleo oco.
A origem da trinca estava em uma área onde os planos basais dos cristais estavam todos alinhados de forma semelhante e eram quase perpendiculares ao campo de tensão localizado quando a pá do leque foi formada. O exame também revelou que o material da pá do ventilador estava em conformidade com os requisitos especificados da liga de titânio.
O conjunto instalado de pás do ventilador, incluindo a pá do ventilador fraturada, passou por duas revisões, quando as pás passaram por uma inspeção de imagem termoacústica (TAI). No IAT inicial de 2010, havia uma pequena indicação no local de origem da trinca.
A revisão dos registros do IATF de 2015 mostra que houve uma indicação maior na mesma área onde houve a indicação em 2010 e de onde se originou a rachadura. No momento de cada TAI, os inspetores atribuíam o indício a um defeito na tinta utilizada durante o processo de TAI e permitiam que a lâmina continuasse o processo de revisão e voltasse ao serviço.
Devido a esse incidente de separação da pá do ventilador da United Airlines e à descoberta de que a pá do ventilador fraturada tinha uma indicação rejeitável no TAI anterior, a P&W iniciou uma inspeção excessiva e revisou os registros de inspeção do TAI para todas as 9.606 pás do ventilador PW4000 de 112 polegadas inspecionadas anteriormente.
A formação ministrada aos inspetores consistiu essencialmente em formação no local de trabalho (OJT). A revisão do processo TAI revelou vários problemas com o treinamento dos inspetores, bem como com as instalações de inspeção, que poderiam afetar adversamente a inspeção.
A P&W informou que estava trabalhando para corrigir esses problemas. O Escritório de Certificação de Motores (ECO) da Federal Aviation Administration (FAA) emitiu um Aviso de Proposta de Regulamentação que exigiria a realização de inspeções TAI iniciais e repetitivas nas pás do ventilador PW4000 de 112 polegadas.
Aerofólio
Ao lado, imagem da modelagem do cenário de falha pela Boeing reconstruindo a perda da capota do UA1175 com base apenas nas peças restantes, porque as peças que partiram foram perdidas no mar. (foto NTSB)
A entrada é uma estrutura em balanço que direciona o fluxo de ar para a caixa do ventilador do motor de maneira controlada e uniforme. A entrada consiste em dois cilindros concêntricos (os barris interno e externo) unidos por anteparas dianteiras e traseiras e um revestimento labial.
A antepara traseira de entrada foi construída com plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) nos aviões de produção. Durante o teste de certificação da lâmina do ventilador do motor (FBO), a construção da tampa de entrada consistia em um anteparo de alumínio.
A entrada é aparafusada na extremidade dianteira da caixa do ventilador por meio de um anel de fixação usando 44 conexões aparafusadas. Cargas e deslocamentos resultantes de um FBO são transferidos entre a entrada e a caixa do ventilador do motor através dos parafusos de fixação e do anel de fixação.
Como a estrutura de alumínio versus CFRP tem a capacidade de ceder enquanto absorve a mesma quantidade de energia, ela pode redistribuir as cargas FBO entre a caixa do ventilador e a entrada sem causar falha na entrada ou na caixa do ventilador para a interface de entrada.
As análises estruturais da entrada e da capota do ventilador mostraram que o design da antepara traseira de CFRP era menos capaz do que a antepara de alumínio que foi testada durante o teste de certificação do motor e determinou que vários cenários possíveis poderiam ter levado à sua separação:
- o dano do caminho de carga da antepara de ré na entrada causado pela magnitude imprevista dos deslocamentos induzidos pela onda de deslocamento após o FBO combinado com o dano antecipado induzido pelo fragmento do cano interno progredido sob cargas de degradação, resultando em partes da entrada partindo dentro de um segundo após o FBO,
- a saída de partes da entrada, incluindo a antepara inferior de popa, fez com que as cargas estáticas e/ou dinâmicas aumentassem além da capacidade das capotas do ventilador, levando à saída de grandes porções da capota do ventilador,
- a resistência do núcleo do favo de mel da capota do ventilador foi reduzida abaixo de sua capacidade de reagir a cargas de degradação devido à entrada de umidade nos pontos de dobradiça, levando a grandes porções da capota do ventilador partindo antes da partida das entradas.
As capotas do ventilador são duas metades cilíndricas localizadas atrás da entrada que envolvem a caixa do ventilador do motor e os acessórios externos do motor que fornecem uma superfície aerodinâmica lisa sobre o núcleo da caixa do ventilador do motor. As capotas do ventilador são suportadas na extremidade dianteira pela entrada e na extremidade traseira pelo reversor de empuxo. Além disso, as capotas do ventilador são presas à viga de suporte da capota do ventilador usando quatro dobradiças (total de oito) na parte superior e travadas (quatro travas) na parte inferior para permitir que as capotas do ventilador sejam abertas para manutenção.
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| Um 777 equipado com PW4000 em manutenção, com as portas do ventilador abertas. A entrada está à frente das portas abertas (Foto: Noriko Yamamoto) |
O motor é certificado pela parte 33 dos Regulamentos Federais de Aviação (FAR). Para cumprir os regulamentos, o motor demonstrou com sucesso a contenção e o desligamento seguro de um motor após a fratura intencional de uma pá do ventilador na velocidade redline. Embora seja necessário instalar uma entrada para o funcionamento adequado do motor durante esses testes, não é necessário que essa entrada atenda aos padrões de produção.
A entrada de teste usada tinha um design diferente que incluía uma antepara traseira de alumínio em vez da antepara traseira de CFRP de produção. Além disso, esses testes são conduzidos sem as tampas do ventilador anexadas. A entrada e as capotas do ventilador são certificadas pela FAR Part 25, pela qual a Boeing era responsável.
Em 30 de junho de 2020, mais de dois anos após o incidente, o NTSB determinou que as causas prováveis deste incidente foram: "a fratura de uma pá de ventilador devido à classificação contínua da P&W do processo de inspeção por Imagem Termoacústica (TAI) como uma tecnologia nova e emergente que lhes permitiu continuar realizando a inspeção sem ter que desenvolver um programa de treinamento inicial e recorrente formal, definido ou um programa de certificação de inspetores. A falta de treinamento fez com que o inspetor fizesse uma avaliação incorreta de uma indicação que resultou no retorno ao serviço de uma pá com trinca onde acabou fraturando. Contribuiu para a fratura da pá do ventilador a falta de feedback dos engenheiros de processo sobre as pás do ventilador que os inspetores enviaram aos engenheiros de processo para avaliação das indicações que haviam encontrado."
Ação subsequente
A United Airlines planejava reembolsar totalmente todas as passagens dos passageiros.
Em 18 de julho de 2019, a tripulação do cockpit recebeu o prêmio Superior Airmanship da Airline Pilots Association por pousar o avião com segurança.
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| Capitão Todd Insler (United), presidente do Conselho Executivo Mestre de seu grupo de pilotos, à esquerda, e Capitão Joe DePete, presidente da ALPA, à direita, com os homenageados do Prêmio Superior de Aeronaves da ALPA: membros da tripulação do voo 1175 da United, Capitão Christopher Behnam, Capitão Paul Ayers , e o Primeiro Oficial Ed Gagarin (Foto: ALPA) |
Em 2019, a FAA emitiu uma diretiva de aeronavegabilidade exigindo inspeções recorrentes de motores com base nos ciclos de uso e, na época, afirmou que "esses limites fornecem um nível aceitável de segurança". O intervalo de inspeção das pás do ventilador do ciclo de voo 6500 adotado pela FAA também foi adotado e usado por outras autoridades nacionais, até que o ministério dos transportes do Japão ordenou o aumento da frequência de inspeção após o incidente semelhante de falha do motor JAL 777-200/PW4000 no Aeroporto de Naha (OKA) no Japão em 4 de dezembro de 2020.
Em 12 de fevereiro de 2020, um residente da Califórnia e Guam que era passageiro do voo entrou com uma ação no Tribunal Superior de Guam pedindo mais de US$ 1 milhão cada da United, da Boeing Company e da Pratt & Whitney por graves lesões mentais e emocionais, incluindo transtorno de estresse pós-traumático, além de lesões físicas. O processo cita declarações feitas pelo capitão à imprensa, incluindo uma descrição da sensação após a falha do motor como "a aeronave experimentando o que parecia 'bater em uma parede de tijolos a 500 milhas por hora'".
Em agosto de 2020, a Boeing forneceu uma atualização à FAA sobre seu trabalho para também fortalecer as tampas do motor 777. O fabricante disse aos reguladores que decidiu redesenhar e fazer coberturas de substituição com as quais as companhias aéreas poderiam adaptar suas frotas, de acordo com o documento da FAA. Este documento não foi tornado público até que o conteúdo dos documentos internos da Boeing revisados pelo Wall Street Journal foram publicados pela primeira vez imediatamente após um incidente semelhante ocorrido com o voo 328 da United Airlines em Denver em 2021.
Na coletiva de imprensa do NTSB, dois dias após o incidente semelhante do voo 328 da United Airlines, o presidente do NTSB, Robert Sumwalt, disse que resta saber se a falha do motor é consistente com o incidente anterior. “Acho que o importante é que realmente entendamos os fatos, circunstâncias e condições em torno desse evento específico antes de podermos compará-lo com qualquer outro evento”, observou ele. "Mas certamente vamos querer saber se há uma semelhança."
Por Jorge Tadeu (Site Desastres Aéreos) com Wikipedia, ASN e NTSB
