A nemrégiben aktívvá vált vulkán nem csak Izlandot rengette meg, de beleremegett a legtöbb európai légitársaság, sőt gazdasági elemzők szerint Európa egész gazdasága is.

Vajon mi volt az oka ennek a példátlan szigornak, amely miatt egyetlen repülőgép sem szállhatott fel Európa nagy részén?

A vulkáni hamu veszélyességét a benne lévő egy ezred és öt tized milliméter közötti mérettartományban lévő részecskék okozzák. A homokhoz hasonló üvegszilánk-szerű szilárd részecskék már egészen kis koncentrációban is roncsolhatják a repülőgépet.

A vulkáni hamu műholdról és mikroszkóp alatt

A Budapesten mért adatok szerint az izlandi hamufelhő megérkezésekor ötszörösére nőtt a szálló por és az egy század milliméter alatti méretű szilárd részecskék koncentrációja a levegőben.

Az apró részecskék a repülőgépek hajtóműveiben először az áramlásnak közvetlenül kitett szerkezeti elemekkel találkoznak. A nagy utasgépek jellemző hajtóműtípusaiban a részecskeáradat egy nagy átmérőjű, a tolóerő jelentős részét adó forgólapát sorral találkozik először.

Korszerű sugárhajtómű fő elemei, amelyeken a szilárd részecskék áthaladnak

A fémek tisztítására használt homokfúvóhoz hasonlóan itt lecsiszolja a lapátok belépőéleit, elrontva azok profilját és áramlási viszonyait. Szélsőséges esetben az áramlás lerontásán túl a nagy forgó tömeg kiegyensúlyozatlanná is válhat, ami a hajtómű rezgését okozhatja.

A légáram és a részecskék útja a hajtóműben

Továbbhaladva a hajtóműben az egyre nagyobb nyomású kompresszorfokozatok lapátjaira jut, hasonlóképp megrongálva azokat. Ezen az erózión kívül az áramlásban lévő hamu lecsökkenti a hajtóművön átáramló levegő mennyiségét is, ami már súlyos üzemzavart is okozhat.

A kompresszorfokozatok után az égőtérben a szilárd részecskék nagy része megolvad magát az égésteret is károsítva,  majd onnan kiáramolva a forgó turbinatárcsára és az előtte lévő, állólapát sorra jut. Az égőtér utáni turbinalapát sor a hajtómű “legkényesebb” része.

Jellemző módon a korszerű hajtóművek fejlettségét az ezekre a lapátokra érkező gáz hőmérséklete jelzi, ami minél magasabb, annál jobb hatásfokkal dolgozik a hajtómű.

Turbinalapátok a hűtőlevegő apró furataival

A lapátok anyaga azonban nem visel el ekkora hőmérsékletet, különösen úgy, hogy közben a gázerők és a forgás miatt óriási szilárdsági igénybevételnek vannak kitéve. A lapátokat ezért hűtik.

A hűtés egyik módja a lapát különleges hőálló bevonatán kívül (amelyet a hamu részecskéi szintén tönkretesznek) az, hogy a lapát belsejéből annak felületére apró (néhány tized milliméter átmérőjű) lyukakon keresztül folyamatosan hűtőlevegőt juttatnak.

A lapát felületén kialakul egy hűtőlevegőből álló légfátyol, amely egyfajta szigetelést jelent a lapát anyaga és a lapátot körülvevő forró égéstermék között.

Maga a lapát anyaga közvetlenül nem is viselné el ezt a hőmérsékletet. A hajtóműbe jutott, égőtérben megolvadt szilárd részecskék rárakódnak a turbinalapátokra, eltömítve a hűtés – így a hajtómű működése – szempontjából létfontosságú apró furatokat.

Vulkáni hamu okozta roncsolás, illetve lerakódás a turbinában

A hűtés és az áramlás “elromlása” külön-külön is elég ok lenne a súlyos üzemzavarhoz (a teljesítmény csökkenése, túlmelegedés), vagy a hajtómű leállásához.

A hamufelhőben lévő szilárd részecskék nem csak a hajtóművet, hanem a repülőgép minden áramlásnak kitett részét károsíthatják. A pilóták szélvédője opálossá, átláthatatlanná válik (erre is többször volt már példa), a hamu és a vulkánból felszabaduló gázok pedig megjelenhetnek az utaskabinban is, mivel az ide bepumpált levegő is a hajtóműből érkezik.

Egyes műszerek, mint a hagyományos sebességmérő vagy magasságmérő működéséhez szükség van a környező levegő nyomásadataira. Ezeket a gép felületén lévő furatok segítségével, illetve antennaszerűen kinyúló légfelvevő helyeken mérik.

A gép felületéből kiálló érzékelők és mérőhelyek is károsodnak

Mivel ezek is áramlásnak kitett helyek, szintén eltömődhetnek és roncsolódhatnak, ami hamis adatokhoz, vagy a mérés teljes megszűnéséhez vezet – ez esetben a nem mérés talán a szerencsésebb eset a hamis méréshez képest.

Opálossá vált, a hamu által lecsiszol fényszóróburkolat és szélvédő

Ebből a valószínűleg hiányos felsorolásból és a korábbi hamufelhővel találkozó repülőgépek eseteiből tanulva is látható, hogy egy vulkánkitörés által levegőbe juttatott hamu nagyon is reális veszélyt jelent a belerepülő gépeknek.

Más kérdés, hogy a teljes légtérzár légitársaságokat vihet csődbe és egész gazdaságokat roppanthat meg rövid idő alatt – a magyar gazdaság is megérezte a hatását.

A biztonság és az azt követő gazdaságosság valószínűleg hamarosan előállítja majd azt a nemzetközi összefogást, amelynek segítségével csak az aktuálisan valóban veszélyes légtereket zárják le akár néhány órás felbontásban is módosítva ezeket, figyelembe véve azt is, hogy kis magasságban akár veszélytelen is lehet a jelenség.

Előfordulhat, hogy nagy gépek számára utazómagasságban veszélyes a jelenség, de a kisgépes repülés, vagy a motor nélküli repülők és ballonosok számára nem jelent veszélyt.

Ehhez persze az kell, hogy valós időben, vagy legfeljebb néhány órás késéssel követhető legyen a hamufelhő pontos kiterjedése és koncentrációja a különböző magasságokban.

Az viszont biztos, hogy ahol vulkáni hamu van a levegőben, ott nincs keresnivalója egy utasszállító repülőgépnek.

Korábbi anyagunk:
Több, mint 1500 járattörlés a légtérzár magyar mérlege

Ajánlott linkek:
Egy magyar “tűzhányós oldal” – fotók, videók, leírások a tűzhányókról és működésükről
Egy Boeing 747-es gép találkozása vulkáni hamuval – angol nyelvű leírás a wikipedián