Modifiering av luftfartyg

Transkript

1 2005:30 HIP EXAMENSARBETE Modifiering av luftfartyg TIM LUNDKVIST PER NORÉN HÖGSKOLEINGENJÖRSPROGRAMMET Luleå tekniska universitet Institutionen för Samhällsbyggnad Avdelningen för Drift och underhållsteknik 2005:30 HIP ISSN: ISRN: LTU - HIP - EX / SE

2 Förord Det här examensarbetet har utförts under en tioveckorsperiod på Luleå tekniska universitet i nära samarbete med konsultföretaget Luleå Flygteknik och behandlar problem som uppstår vid ett modifieringsarbete på ett flygplan. Examensarbetet har tillkommit genom att det funnits ett behov av att byta motor på en Cessna 172. Uppgiften är relaterad till drift- och underhållsteknik och har utförts av oss som en avslutande del av vår flygingenjörsutbildning. Att jobba med det här examensarbetet har varit tillfredställande då det gett oss kunskaper om och en insikt i hur det är att arbeta som en flygingenjör inom drift och underhåll. Arbetet känns även mycket belönande och värdefullt då det gett oss en bredare förståelse för de föreskrifter och procedurer som gäller inom den internationella flygindustrin. Vi kommer sannolikt att ha stor nytta av detta arbete inför vår kommande yrkeskarriär. Eftersom det här examensarbetet hade varit synnerligen svårt att utföra på egen hand så skulle vi vilja ta tillfället i akt att tacka några personer. På Luleå tekniska universitet vill vi tacka professor Uday Kumar som ställt upp på att vara vår examinator samt Aditya Parida som har varit omtänksam nog att hjälpa oss trots att han inte hade behövt vara inblandad i vårt arbete. Sen vill vi naturligtvis rikta ett speciellt tack till vår handledare Jan Viklund, ägare av Luleå Flygteknik, som ställt upp för oss trots tidspress och andra komplikationer. Utan Jans stöd och engagemang i vårt arbete hade vi aldrig kunnat slutföra modifieringsarbetet. Luleå, maj Tim Lundkvist Per Norén

3 Sammanfattning För att kontinuerligt bibehålla ett flygplan i ett säkert och luftvärdigt tillstånd så krävs både stora och små ingenjörsmässiga åtgärder, ur drift- och underhållssynpunkt. En av de större åtgärderna är att byta ut motorn på ett flygplan till en starkare motor för att förbättra prestandan, vilket leder till att i synnerhet få en kortare startsträcka. Det här examensarbetet behandlar just en sådan modifiering, nämligen ett motorbyte på en Cessna 172. Flygplanets nuvarande motor är utsatt för korrosion och måste snart bytas. Då skulle det kunna vara lämpligt att byta till en starkare motor för att förbättra startprestandan. Den initiala kostnaden skulle bli större men prestandan skulle bli bättre och driftkostnaderna skulle kunna bli lägre. Arbetet går till stor del ut på att sammanställa information och skapa ett modifieringsunderlag. Detta sker genom att välja ut ett lämpligt Supplemental Type Certificate (STC), ta reda på vad lagen säger och skriva en formell ansökan om modifiering till Luftfartsstyrelsen. Som en introduktion i arbetet finns ett kapitel som kortfattat presenterar några av de mest viktiga myndigheterna och organisationerna inom flygindustrin, för att ge en förståelse för hur flygindustrin är sammanlänkad, rent organisationsmässigt. Det finns även ett kapitel som beskriver underhålls- och tillförlitlighetstekniken, vilka är viktiga tekniker inom flygindustrin. Modifieringsarbetet resulterade i ett komplett modifieringsunderlag, bortsett från att en vägning och tyngdpunktsberäkning blivit fingerad på grund av tekniska omständigheter. Resultaten visar även en jämförelse av prestanda före respektive efter modifieringen och i slutsatserna behandlas frågan om en sådan här modifiering hade kunnat undvikas eller fördröjas genom bättre underhåll.

4 Abstract In order to continuously maintain an aircraft in a safe and airworthy state some small and large engineering actions are required, in an operation and maintenance aspect. One of the larger actions is to exchange the engine on an aircraft into a more powerful engine, in order to enhance the performance, which in particular leads to a shorter take-off distance. This thesis work treats a modification like this, an engine replacement on a Cessna 172. The airplane s present engine is exposed to corrosion and needs to be replaced, so why not replace it with a more powerful engine? The initial cost would be higher but the performance would be greater and the cost of operation could possibly be lower. The work is mostly about gathering information in order to create basic data for a modification. This is done by choosing an appropriate Supplemental Type Certificate (STC), by studying regulations and by writing a formal application for modification, to the Swedish Civil Aviation Authority. As an introduction to the work there is a chapter with brief presentations of some of the most significant authorities and organizations, in order to know how the aviation industry is linked, in a pure organizational point of view. There is also a chapter which describes the techniques of maintenance and reliability, which are important techniques within the aviation industry. The work on the modification resulted in a complete basic data for modification, apart from the fact that a weighing and a calculation of the center of gravity have been fictitious, because of technical circumstances. The results do also show a comparison of the performance before and after the modification and the conclusions are treating the question if this kind of modification can be avoided or postponed, by enhanced maintenance.

5 Vanliga förkortningar inom flygindustrin AD AFM AIC ATA DOA EASA ECAC FAA FAR HF ICAO JAA JAR LVD LFV MME MO MOE MSG MTBF RCM SAD SB SCAA TBO Airworthiness Directive Aircraft Flight Manual Aeronautical Information Circular Air Transport Association Design Organization Approval European Aviation Safety Agency European Civil Aviation Conference Federal Aviation Administration Federal Aviation Regulations Human Factors International Civil Aviation Organization Joint Aviation Authorities Joint Aviation Regulations Luftvärdighetsdirektiv Luftfartsverket Maintenance Management Exposition Maintenance Organization Maintenance Organization Exposition Maintenance Steering Group Mean Time Between Failure Reliability Centred Maintenance Swedish Airworthiness Directives Service Bulletins Swedish Civil Aviation Authority Time Between Overhaul

6 Innehållsförteckning 1 INTRODUKTION BAKGRUND SYFTE MÅLSÄTTNING AVGRÄNSNINGAR FRÅGESTÄLLNINGAR PRESENTATION AV INBLANDADE FÖRETAG OCH TILLVERKARE LULEÅ FLYGTEKNIK LULEÅ-BODEN FLYGKLUBB LYCOMING CESSNA Cessna PRESENTATION AV RELATERADE MYNDIGHETER & ORGANISATIONER LUFTFARTSSTYRELSEN EUROPEAN AVIATION SAFETY AGENCY INTERNATIONAL CIVIL AVIATION ORGANIZATION FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION JOINT AVIATION AUTHORITIES EUROPEAN CIVIL AVIATION CONFERENCE TEORETISK ÖVERSIKT KORT HISTORIK OM UNDERHÅLLSTEKNIKEN UNDERHÅLLSTEKNIK TILLFÖRLITLIGHET Tillförlitlighet inom flygindustrin NATIONELLA FÖRESKRIFTER TILLVÄGAGÅNGSSÄTT OCH METODER TILLVÄGAGÅNGSSÄTT METODER Projektstart, planering och analys Modifieringsarbetet RESULTAT DISKUSSION OCH SLUTSATSER FÖRSLAG PÅ FORTSATT ARBETE KÄLLFÖRTECKNING BILAGA A Myndigheter, organisationer och tillverkare BILAGA B JAA, ECAC och EU BILAGA C Grundspecifikationer BILAGA D STC:er BILAGA E Aircraft Flight Manual Supplement BILAGA F Ansökan till Luftfartsstyrelsen

7 1 Introduktion Det här kapitlet ger en kort bakgrund till det här examensarbetet. Det innehåller även syftet, målsättningen, några avgränsningar och projektfrågor till arbetet. 1.1 Bakgrund Flygindustrin förknippas ofta med ett gediget säkerhetsarbete. En stor del av arbetet som utförs av underhållsingenjörer inom flygindustrin åtgår till att bibehålla luftvärdigheten och säkerheten hos luftfartygen som flyger. För att åstadkomma detta krävs det både stora och små åtgärder. En större åtgärd är att byta motor på luftfartyget och då kan det ibland vara önskvärt med en starkare motor för att förbättra prestandan. Att byta till en starkare motor innebär däremot mer arbete, i synnerhet ur hållfasthetssynpunkt. När ett flygplan startar påverkas dess startprestanda bland annat av luftens densitet, temperatur och aktuellt lufttryck. Så vid en start i ett fjällandskap så kommer startprestandan att vara betydligt sämre än nere vid kusten, med samma flygplan. För att förbättra startprestanda och undvika problem som kan uppstå vid fjäll- eller sjöflygning, där det ofta kan behövas en kort startsträcka, kan en modifiering av flygplanet utföras genom att installera en starkare motor. Det här examensarbetet beskriver hur en sådan modifiering går till samt de problem som uppstår. Det aktuella flygplanets motor har blivit utsatt för korrosion och bör därför bytas. Detta är därför ett bra tillfälle att modifiera flygplanet med en starkare motor. Flygplanet är en Cessna 172 tillhörande Luleå-Boden Flygklubb. Problem som uppstår är bland andra beräkning av nya prestanda och beräkning/kalkylering av ny vikt, balans och tyngdpunkt för flygplanet. Rapporten ger även en teoretisk översikt över relaterade tekniker inom drift och underhåll. 1.2 Syfte Det huvudsakliga syftet med det här examensarbetet är att tillämpa teoretiska kunskaper, från flygingenjörsutbildningen, i ett faktiskt ingenjörsarbete inom flygindustrin. Syftet är också att lära sig arbeta med problem som är relaterade till utbildningen, vilket innebär att lära sig analysera tekniska manualer och föreskrifter. Detta ger en bra grund inför den kommande yrkeskarriären eftersom det är just sådant som flygingenjörer ofta jobbar med inom drift och underhåll av flygplan. 1.3 Målsättning Den huvudsakliga målsättningen med det här examensarbetet är att utveckla ett underlag för en modifiering på en Cessna 172 som ska förses med en ny och starkare motor. Arbetet är relaterat till drift- och underhållsverksamhet inom flygindustrin. Övriga mål med arbetet är att studera/analysera problem och öka förståelsen i att arbeta med ingenjörsproblem inom flygindustrin och på detta sätt få: Allmänna kunskaper om lagar och bestämmelser inom luftfarten. Kunskaper i att modifiera ett luftfartyg. Färdigheter och kunskaper i att arbeta med tekniska manualer och dokument. Grundläggande kunskaper i att skriva en formell ansökan till Luftfartsstyrelsen. Ökad förståelse för drift- och underhållsverksamhet. 6

8 1.4 Avgränsningar Det här arbetet behandlar inte några av de praktiska momenten vid modifieringen utan endast de mer teoretiska och tekniska analyserna som behövs för att utveckla underlaget till modifieringen. Vissa praktiska mätningar kommer däremot att behövas för att kunna bestämma nytt tyngdpunktsläge. 1.5 Frågeställningar Vid ett arbete som det här så finns det en rad av svårigheter att hantera. Att hantera dessa kan vara besvärligt i början då det är många frågor som ska besvaras. Här nedan följer exempel på frågor som behöver besvaras för det här examensarbetet: Vad säger lagen? Vilka bestämmelser gäller? Hur går en modifiering till? Vilka praktiska och teoretiska moment ingår i ett projekt som detta? Hur ska en ansökan till Luftfartsstyrelsen se ut? Hur går en vägning och ett bullerprov till? Behövs någon barlast för att balansera flygplanet efter modifieringen? Skulle en sådan här modifiering kunna undvikas eller fördröjas genom förbättrat underhåll? Svaren på dessa frågor leder i princip till vetskapen och kunskapen om hur en modifiering av ett luftfartyg bör gå till. Detta är värdefulla kunskaper för en flygingenjör inom drift och underhåll. Figur 1.1. Visar flygplanet, en Cessna F172M, uppställd framför Luleå-Boden flygklubbs hangarer. 7

9 2 Presentation av inblandade företag och tillverkare Det här avsnittet ger en kortfattad presentation av de två inblandade företagen i det här examensarbetet. Här finns också kortfattad information om motortillverkaren Lycoming och flygplanstillverkaren Cessna. 2.1 Luleå Flygteknik 1 Luleå Flygteknik (LFT) är ett litet konsultföretag som startade sin verksamhet 1999 av grundaren och nuvarande ägaren Jan Viklund. LFT började sin verksamhet med att installera avionikutrustning i flygplan och helikoptrar. Under 2001 startade företaget sin konsultverksamhet med teknisk support och management för flygoperatörer. LFT är en godkänd EASA Part 145-organisation som bedriver både bas- och linjeunderhåll på Luleå Flygplats, Kallax. LFT har för närvarande (2005) en årlig omsättning på ungefär 1,8-2,1 Mkr. Företaget har två heltidsanställda och mellan en och sju deltidsanställda, beroende på behov. 2.2 Luleå-Boden Flygklubb 2 Luleå-Boden Flygklubb bildades 1960 och är en ideell förening med drygt 70 medlemmar (april 2005). Sedan starten har klubben utvecklats både vad gäller verksamhet, medlemmar och utrustning. Flygklubben är placerad på Kallax flygplats i Luleå och har ett klubbhus med teorilokal, briefingrum, flygläkarmottagning och två stycken hangarer med plats för 5-6 flygplan. Flygklubben driver en flygskola som utbildar nya piloter. Klubben har tillstånd att utbilda till privatflygar-certifikat (Private Pilot Licence), sjöflyg-behörighet och mörkerbevis. Förutom flygskolningen bedriver de även flyguppdrag åt Försvaret och Länsstyrelsen och är verksamma i Frivilliga Flygkåren (FFK). Klubben äger tre flygplan av märket Cessna, två Cessna 172 och en Cessna 185 med pontoner/hjulskidor. Under 2005 har även en Socata TB20 köpts in till flygklubben. Figur 2.1. Luleå Flygtekniks och Luleå-Boden Flygklubbs lokaler med en kall- och en varmhangar. 1 Se referens Jan Viklund. 2 Se referens Luleå-Boden Flygklubb. 8

10 2.3 Lycoming 3 Lycoming är världsledande inom tillverkning av kolvmotorer för den lätta luftfarten med mer än 80 % av marknaden. Företaget startade 1929 med att tillverka niocylindriga radialmotorer. Idag tillverkar de luftkylda fyr-, sex- och åtta-cylindriga boxermotorer med hk för både helikoptrar och flygplan, se figur 2.2. Anledningen till den stora marknadsandelen är motorernas kända prestanda och tillförlitlighet samt att det finns många auktoriserade serviceverkstäder runt om i världen. Figur 2.2. Lycoming IO-360 motor 2.4 Cessna 4 Cessna konstruerade sitt första flygplan 1927 och deras idé var att tillverka ett flygplan med en fribärande vingkonstruktion, en så kallad cantilever, för att minska luftmotståndet. Tidigare flygplan hade vingar bestående av bärande balkar och spryglar klädda med en duk av oblekt linnetyg. Vingen stagades sedan upp med vajrar och stöttor för att klara luftens krafter. Genom att ha ett bärande skal på vingen som tar upp både tryck och skjuvkrafter blev det inte längre nödvändigt med alla vajrar och stöttor. Detta medförde i sin tur att luftmotståndet minskades och att flygplanet kunde flyga fortare. Inom flygindustrin var det ett stort framsteg och denna teknik används på i stort sett alla flygplanskonstruktioner idag. Idag tillverkar Cessna allt från enmotoriga kolvmotorflygplan till affärsjet, detta gör att det finns intressanta flygplan för både privatpersoner, flygklubbar och företag. Några kännetecken för Cessna är deras stora tillförlitlighet och funktionalitet, detta har också medfört att de byggt flest flygplan i världen fram till idag. 3 Se referens Lycoming Engines. 4 Se referens Cessna. 9

11 2.4.1 Cessna Ett av de vanligaste klubbflygplanen idag är Cessna 172, se figur 2.3. Den första tillverkades redan november 1955 och såldes sedan 1956 i USA. Den tillverkas fortfarande och är i grunden lika som den första modellen. Planet är byggt helt i metall och utrustat med ett 3- hjuligt landställ men kan även förses med skidor eller flottörer. I de flesta flygplanen sitter det Lycoming kolvmotorer men även Continental-motorer förekommer. Utöver piloten kan tre passagerare medtas. Längd 8,2 m Bredd 11,0 m Höjd 2,7 m Vingyta 16,3 m 2 Max tillåten flygvikt 1045 kg Marschfart 222 km/h Max flygtid 4,8 h Figur 2.3. Cessna 172 i standard utförande. 5 Se referens Cessna 172 history. 10

12 3 Presentation av relaterade myndigheter & organisationer Det här avsnittet ger en sammanfattad beskrivning av myndigheter och organisationer, relaterade till det här examensarbetet men även till drift och underhåll inom luftfarten. För att överblicka hur de olika myndigheterna och organisationerna är sammanlänkade, se bilaga A och B. 3.1 Luftfartsstyrelsen 6 Figur 3.1. Luftfartsstyrelsens logotyp. Den 1 januari 2005 delades Luftfartsverket (LFV) upp och den nya myndigheten Luftfartsstyrelsen bildades. De tidigare LFV-avdelningarna Luftfartsinspektionen och Luftfart och Samhälle bildade tillsammans Luftfartsstyrelsen och är nu totalt ca 230 anställda (april 2005). Det som återstår av LFV är nu ett affärsdrivande statligt verk med ansvar för flygplatser och flygtrafikledning. Luftfartsstyrelsen ansvarar för regler, tillstånd och tillsyn inom svensk luftfart samt övervakar, analyserar och utvärderar luftfartssektorns utveckling. Sedan den 1 mars 2005 ansvarar Luftfartsstyrelsen också för flygräddningstjänst. Luftfartsstyrelsens består av fem olika avdelningar med stödfunktioner: Samhällsåtaganden. Utredningar/omvärldsanalys. Norm. Tillstånd. Tillsyn. I och med bildandet av Luftfartsstyrelsen så inrättades Luftfartsstyrelsens författningssamling. Författningssamlingen innehåller Luftfartsstyrelsens föreskrifter och allmänna råd, där föreskrifterna är bindande, medan de allmänna råden är generella rekommendationer om hur en föreskrift kan eller bör tillämpas. Med föreskrifter menas bland annat Bestämmelser för Civil Luftfart (BCL) och Gemensamma luftfartsbestämmelser (JAR) samt även luftvärdighetsdirektiv (LVD/SAD). Den engelska benämningen för Luftfartsstyrelsen är Swedish Civil Aviation Authority (SCAA) och deras placering är Norrköping, med viss verksamhet i Sollentuna (tillsyn) och Göteborg (flygräddningstjänst). 6 Se referens Luftfartsstyrelsen [1]. 11

13 3.2 European Aviation Safety Agency 7 Figur 3.2. EASA:s logotyp. European Aviation Safety Agency (EASA) etablerades Det är en myndighet, under Europeiska Unionen (EU), som har fått speciella reglerande och verkställande befogenheter inom området som omfattar flygsäkerhet. De har tagit över en stor del av ansvaret som tidigare låg på Joint Aviation Authorities (JAA) och en del ansvar från de nationella luftfartsmyndigheterna. Likt den amerikanska luftfartsmyndigheten FAA så strävar de också efter att få enhetliga arbetsmetoder över hela världen. Syftet med EASA:s bestämmelser är att: Upprätta och bevara en hög grad av likformighet för den civila flygsäkerheten och för miljöskyddet i europa. Främja den fria rörligheten av gods, personer och tjänster. Gynna kostnadseffektiviteten vid bestämmelse- och certifieringsprocesser. Hjälpa medlemsstaterna att uppfylla deras skyldigheter gentemot ICAO, med en gemensam ståndpunkt. Gynna ett världsomfattande och gemensamt synsätt angående civila flygsäkerhetsstandarder. Myndigheten kommer att utveckla sina kunskaper inom alla delar av flygsäkerheten för att assistera de samfundets lagstiftare vid utvecklingen av gemensamma regler för: Certifieringen av flygprodukter, -delar och -redskap. Godkännandet av organisationer och personal verksamma i underhållet av dessa produkter. Godkännandet av luftfartygsdriften. Licensieringen av luftfartygens besättningar. Säkerhetstillsynen av flygplatser och operatörer av flygledningstjänster. 7 Se referens European Aviation Safety Agency. 12

14 3.3 International Civil Aviation Organization 8 Figur 3.3. ICAO:s logotyp. International Civil Aviation Organization (ICAO) skapades i och med underskrifterna av International Civil Aviation -konventionen i Chicago Det huvudsakliga syftet var att säkerställa det internationella samarbetet på bästa möjliga likformighet för bestämmelser, standarder och procedurer, angående den civila luftfarten. Deras huvudsakliga verktyg för att nå detta mål är en omfattande serie av internationella regler (standarder och rekommenderade metoder) som alla medlemsstater har enats om att följa. Alla standarder och rekommenderade metoder granskas och revideras periodiskt för att hålla dem uppdaterade med teknologi och andra utvecklingar som påverkar flygindustrin. ICAO:s standarder och rekommenderade metoder är beskrivna i de 18 annex som är resultatet av Chicago-konventionen och som omfattar alla aspekter av den internationella civila luftfarten. Annexen till Chicago-konventionen Annex 1 Personnel Licensing Annex 2 Rules of the Air Annex 3 Meteorological Service for International Air Navigation Annex 4 Aeronautical Charts Annex 5 Units of Measurement to be Used in Air and Ground Operations Annex 6 Operation of Aircraft Annex 7 Aircraft Nationality and Registration Marks Annex 8 Airworthiness of Aircraft Annex 9 Facilitation Annex 10 Aeronautical Telecommunications Annex 11 Air Traffic Services Annex 12 Search and Rescue Annex 13 Aircraft Accident and Incident Investigation Annex 14 Aerodromes Annex 15 Aeronautical Information Services Annex 16 Environmental Protection Annex 17 Security Safeguarding International Civil Aviation Against Acts of Unlawful Interference Annex 18 The Safe Transport of Dangerous Goods by Air Av dessa annex så kommer modifieringsarbetet i denna rapport att påverkas av Annex 16 som handlar om miljöpåverkan och buller. 8 Se referens International Civil Aviation Organization. 13

15 3.4 Federal Aviation Administration 9 Figur 3.4. FAA:s logotyp. Federal Aviation Administration (FAA) är ansvarig för säkerheten i amerikansk luftfart. 1967, då FAA blev en del av US Department of Transportation, så antog de deras nuvarande namn. Innan dess hette det Federal Aviation Agency. En del av FAA:s huvudsakliga uppgifter är följande: Reglera den civila luftfarten för att gynna flygsäkerheten. Uppmuntra och utveckla det civila flyget inklusive ny flygteknik. Utveckla och driva ett system för flygledning och navigation av civilt och militärt flyg. Forskning och utveckling av National Airspace System och civilflyget. Utveckla och utfärda program åt den civila luftfarten för att kontrollera buller och andra miljömässiga effekter. FAA utfärdar och utvecklar bestämmelser och minimikrav som omfattar tillverkning, drift och underhåll av luftfartyg. FAA certifierar också piloter och flygplatser som trafikeras av luftfartyg. De bestämmelser och föreskrifter som tillämpas i Amerika kallas Federal Aviation Regulations (FAR). 9 Se referens Federal Aviation Administration. 14

16 3.5 Joint Aviation Authorities 10 Figur 3.5. JAA:s logotyp. Joint Aviation Authorities (JAA) är den europeiska samarbetsorganisationen vars syfte är att harmonisera flygsäkerhetsregler och bestämmelser inom Europa. JAA har 39 medlemsländer inklusive 6 kandidatländer (april 2005), är placerat i Holland och startade sin verksamhet Sverige är representerat av Luftfartsstyrelsen i JAA. Medlemsländerna samarbetar med att utveckla och implementera gemensamma säkerhetsbestämmelser, standarder och procedurer. En stor del av deras arbete läggs också på att harmonisera JAA:s reglementen med de som tillämpas av Amerikas FAA. Alla JAA:s medlemsländer måste följa strikt kontrollerade föreskrifter som kallas Joint Aviation Requirements (JAR), liknande de amerikanska Federal Aviation Regulations (FAR). JAR är indelad in en mängd olika sektioner. Men eftersom det i skrivande stund pågår en övergång då JAA till slut kommer att bli inaktiv och den europeiska luftfartsmyndigheten EASA kommer att ta över ansvaret för deras aktiviteter, så kommer många av JARsektionerna att bli inaktiva. Fast de inaktiva JAR-sektionerna kommer ändå att bli aktiva under EASA:s reglementen. JAR-sektionerna relaterade till underhåll är följande: JAR-66 (Certifying Staff Maintenance). JAR-145 (Approved Maintenance Organizations). JAR-147 (Approved Maintenance Training/Examinations). JAR-OPS 1 subpart M (Commercial Air transportation). Där JAR-OPS 1 är den enda sektionen som fortfarande är aktiv under JAR. De övriga sektionerna har erhållit EASA Part-nummer, som följer: Part 66. Part 145. Part 147. På grund av den pågående övergången från JAA till EASA så kommer även JAR-OPS 1 att erhålla ett EASA Part-nummer inom en snar framtid. 10 Se referens Joint Aviation Authorities. 15

17 3.6 European Civil Aviation Conference 11 Figur 3.6. ECAC:s logotyp. European Civil Aviation Conference (ECAC) bildades 1955 av de europeiska länderna på initiativ från Europarådet och med aktivt stöd från ICAO. Antalet medlemsländer är för närvarande 41 (april 2005). Sverige representeras i ECAC av Luftfartsstyrelsen. ECAC är ett samrådsorgan för europeiska luftfartsmyndigheter och har som målsättning att förenkla utvecklingen av ett säkert, effektivt och uthålligt europeiskt lufttransportsystem. Arbetet i ECAC utförs av olika arbetsgrupper där experter från de olika medlemsländerna deltar. Exempel på arbetsgrupper där experter från Luftfartsstyrelsen deltar är ANCAT (Abatement of Nuisances caused by Air Transport), ACAP (Airport Capacity Task Force), FAL (Facilitation), EURPOL (European Policy) and Legal Task Force. ECAC utfärdar rekommendationer som inte är bindande för medlemsländerna men brukar inkorporeras i den nationella rättsordningen. 11 Se referens Luftfartsstyrelsen [2]. 16

18 4 Teoretisk översikt I det här kapitlet beskrivs ett par av de relaterade tekniker som ligger bakom en modifiering av ett flygplan samt vad de nationella föreskrifterna säger om en sådan modifiering. 4.1 Kort historik om underhållstekniken 12 Utvecklingen av underhåll kan spåras genom tre generationer av underhåll, där den första generationen börjar under 1930-talet. Nedan följer en kort översikt av de tre generationerna: Första generationen täcker tidsperioden fram till andra världskriget. Vid den här tiden så var de flesta produkterna enkla och oftast överdimensionerade, vilket gjorde produkterna tillförlitliga och lätta att reparera. Arbeten med att förebygga fel hade låg prioritet bland de flesta företagsledningar. Andra generationen började under andra världskriget då saker och ting ändrades drastiskt. Under 1950-talet ledde den ökade mekaniseringen till fler och mer komplexa maskiner och industrierna började förlita sig mer på maskinerna. Under 1960-talet föddes konceptet med förebyggande underhåll. Kostnaderna för underhåll började snabbt stiga i förhållande till övriga driftkostnader. Detta ledde senare till uppkomsten av planerat underhåll, vilket numer är ett väl utvecklat område inom underhållstekniken. Tredje generationen började under mitten av 1970-talet och kom med högre säkerhet och bättre kvalitetsstandarder. Under senare tid har den ökande mekaniseringen och automatiseringen lett till att tillförlitlighet och tillgänglighet har utvecklats till betydelsefulla faktorer. Kostnaderna bara för underhållet ökar fortfarande och i vissa industrier är underhåll den näst största eller till och med den största delen av driftkostnaderna. Första generationen: Reparera när det är trasigt Andra generationen: Planerade översyner System som planerar och kontrollerar arbeten Stora långsamma datorer Tredje generationen: Tillståndsbevakning Design för tillförlitlighet och underhållsmässighet Riskanalyser Små snabba datorer Felläge och verkansanalys (FMEA) Expert system Mångsidighet och lagarbete Bild 4.1. De tre generationerna av underhåll. 12 Se referens John Moubray (1991). 17

19 4.2 Underhållsteknik 13 Underhållstekniken innefattar de åtgärder som måste göras för att bibehålla eller återställa prestationsförmågan hos tekniska utrustningar och system. Underhållet är en viktig faktor i driftsäkerheten, dvs. en utrustnings eller ett systems förmåga att prestera tillfredsställande trots uppkomna fel och efter utfört underhåll. Underhållstekniken har förändrats och utvecklats under senare tid. Till en början såg man ofta underhåll som kostsamma åtgärder som all teknisk utrustning förr eller senare var i behov av. I dag anser man att underhållet är något som man måste räkna med redan från planeringsstadiet som en viktig driftsäkerhets- och kvalitetsbefrämjande åtgärd som ska påverka konstruktionen och utformningen av ny teknisk utrustning. Utvecklingen går allt mer mot att bygga in underhållet i nya tekniska konstruktioner för att underlätta och effektivisera underhållet. Erfarenheten visar också att större delen av de driftproblem som dyker upp under användningsfasen har grundlagts under den primära konstruktions- och planeringsfasen. Underhållsåtgärderna består oftast av avhjälpande underhåll och förebyggande underhåll. Där avhjälpande underhåll är underhåll som utförs för att återställa prestationsförmågan hos utrustningar, efter ett avbrott eller liknande, och förebyggande underhåll är underhåll som utförs innan ett avbrott eller fel uppstår. Ett starkt driftsäkerhetsorienterat underhållskoncept som också rymmer möjligheter att bygga in redundans i systemet är kallat Reliability-centered maintenance (RCM) som speciellt utnyttjas inom rymd- och flygindustrin. Detta koncept förklaras dock inte i denna rapport. 4.3 Tillförlitlighet 14 På sätt och vis skulle man kunna säga att tillförlitlighetstekniken började på 1940-talet. Waloddi Weibull på Tekniska högskolan i Stockholm föreslog 1951, i samband med hållfasthetsstudier, den livslängdsbaserade fördelning som senare skulle komma att få namnet Weibull-fördelning. En annan central fördelning inom tillförlitlighetstekniken, kallad exponentialfördelningen, studerades också i början av 1950-talet. Vad menas då med tillförlitlighet? Tillförlitlighet är en kvalitetsdimension hos ett system som visar dess förmåga att fungera på ett tillfredsställande sätt med ett minimum av störningar, fel och reparationer. Tillförlitligheten beror på funktionssäkerheten, som är systemets förmåga att fungera utan att fel inträffar, underhållsmässigheten, som är ett mått på hur lätt det är att upptäcka, lokalisera och avhjälpa fel samt underhållssäkerheten, som är underhållsorganisationens förmåga att utföra reparationer vid behov. Tillförlitlighetsteknikens syfte är att finna orsaker till tänkbara fel, försöka eliminera orsakerna och på detta vis öka systemets motståndskraft mot att fel inträffar, samt att undersöka konsekvenser av fel för att om möjligt eliminera konsekvenserna, dvs. öka produktens motståndskraft mot inträffade fel. Om en produkt kommer att prestera tillfredställande under en viss tidsperiod är en fråga som kan besvaras med en sannolikhet. Detta leder till en vanlig definition av tillförlitlighet, som följer 15. Definition: Sannolikheten att en produkt kommer att prestera tillfredställande utan att fel uppstår, under givna förhållanden och en given tidsperiod. 13 Se referens Nationalencyklopedin [1]. 14 Se referens Nationalencyklopedin [2]. 15 Se referens Patrick D.T. O'Connor (1991). 18

20 Det är möjligt att mäta tillförlitligheten hos ett system. Detta utförs genom att mäta medeltiden mellan uppkomna fel (Mean Time Between Failure, MTBF), vilket kan visas på ett mer matematiskt sätt, se ekvation MTBF = Drifttid Antal störningar (Ekv. 4.1) Ingen tvivlar på behovet av tillförlitliga produkter. Organisationer som flygbolag och andra är mycket väl medvetna om kostnaderna för bristande tillförlitlighet. För tillverkare är kostnaderna för garantirelaterade fel oftast väldigt höga. Tillförlitligheten berör i allmänhet fel som uppstår under en produkts livstid och därför är det viktigt att förstå varför fel uppstår. Till exempel så felar en produkt utsatt för en last endast när lasten överstiger produktens hållfasthetsgräns. Detta är lätt att uppskatta för de flesta mekaniska produkter. Tillförlitlighet är en faktor vars betydelse ökar samtidigt som nya moderna system blir mer komplexa och mer ekonomiskt beroende. En annan viktig faktor är tillgänglighet, eftersom det i allmänhet påverkas av tillförlitligheten, och i dessa sammanhang är även underhållsmässighet relevant. Det är också just här som flygunderhåll kommer in. Som exempel måste ett flygplan som opererar på ett flygbolag vara tillgängligt när det behövs och kostnaderna för otillgänglighet, speciellt om det är oplanerat, kan bli mycket höga Tillförlitlighet inom flygindustrin 17 Inom flygindustrin är tillförlitligheten på underhållet mycket viktig. Ett flygplan drar in pengar endast när det flyger, dvs. när det transporterar passagerare eller gods mellan olika destinationer. Av den anledningen är det viktigt att alla delar inom organisationen samarbetar med att analysera data för att optimera tillförlitligheten, så att de kan undvika fel och onödigt underhåll. Säkerheten är alltid högt prioriterad inom underhållet. Syftet med en tillförlitlighetsanalys är att tillgodose en lösning till hur eventuella problem ska upptäckas innan de inträffar. Resultatet av en tillförlitlighetsanalys innehåller åtgärder som inte bara ger en lösning till hur problem eller fel ska korrigeras på luftfartyget utan ger också lösningar till problem inom logistik och andra processer. Dessa åtgärder optimerar då även luftvärdigheten samt organisationens ekonomi. 16 Se referens Arne Nissen och Uday Kumar (2004). 17 Se referens Dr Jezdimir Knezevic (1997). 19

21 4.4 Nationella föreskrifter 18 När en modifiering ska utföras i Sverige måste den följa Luftfartsstyrelsens bestämmelser för civil luftfart (BCL). Föreskrifter gällande modifieringar återfinns i BCL-M. Vilka regler påverkar då denna modifiering? Eftersom detta räknas som en större modifiering ska den granskas och godkännas av myndigheten innan den får påbörjas. Först ska alltså en ansökan som beskriver modifieringen skrivas och innan modifieringen slutgodkänns ska följande handlingar ha granskats av Luftfartsstyrelsen: Förteckning över konstruktionsritningar samt materiel- och materialspecifikationer för alla kritiska konstruktionselement. Förteckning över dokumenterade beräkningar. Förteckning över tillkommande flygmateriel. Rapport över utförd mark- och flygutprovning. Utlåtande från tillverkaren (typcertifikatinnehavaren) av den berörda flygmaterielen, när Luftfartsstyrelsen så begär. Förslag till ändring av godkänd flyghandbok och/eller andra handhavandeföreskrifter. Förslag till ändring av underhållshandbok eller motsvarande föreskrifter. Modifieringsgranskarens slutrapport. Efter slutförd modifieringsgranskning utfärdar Luftfartsstyrelsen ett modifieringsgodkännande och om det behövs en ändrad typspecifikation för flygmaterielen i fråga. När ett flygplan modifierats så att den sammanlagda viktändringen överskrider 0,5 % av flygplanets högsta landningsvikt måste en ny vägning göras, i annat fall räcker det med enbart en beräkning/kalkylering av grundtomvikten. Även en bestämning av det nya tyngdpunktsläget måste göras om den flyttas längre än 0,5 % av vingens medelkorda. Kordan är vingens längd från framkant till bakkant. Enligt bestämmelserna ska följande saker innefattas av grundtomvikten: Flygplanets utrustning enligt aktuell grundspecifikation, se bilaga C. Ej utnyttjbart bränsle enligt gällande typspecifikation eller flyghandbok. Olja i motor samt ej dränerbar olja i motorsystem enligt gällande typspecifikation eller flyghandbok. För luftfartyg utan separat oljetank ska full oljemängd innefattas i grundtomvikten, varvid detta alltid ska anges. Full vätskemängd för hydraulsystem och övriga vätskor, som erfordras för flygplanets drift enligt gällande typspecifikation eller flyghandbok, och som normalt inte förbrukas under flygning. Fast barlast. I de fall där grundtomviktsbestämningen inte kan ske genom beräkning ska flygplanet vägas efter modifiering. I vissa fall ska grundtomvikten både vägas och beräknas. Denna vägning ska kontrolleras av en vägningsförrättare. 18 Se referens Luftfartsstyrelsen [3]. 20

22 5 Tillvägagångssätt och metoder Det här avsnittet ger en översikt av de tillvägagångssätt och metoder som använts för att genomföra detta projekt. Avsnittet innehåller också illustrationer av metodiken och arbetsgången under projektet. 5.1 Tillvägagångssätt I början av projektet ska en preliminär arbetsplan konstrueras för att få en övergripande uppfattning av de ingående momenten, se figur 5.1. Detta är en viktig del för att kunna göra en tidsplan och begränsningar för arbetet. Utan ett grundligt planerande av när och vad som ska göras är risken stor att arbetet inte blir klart till utsatt datum. Ett projekt av den här typen kan delas upp i fyra olika grundfaser, sedan kan naturligtvis vissa utvecklingar göras utifrån dessa faser, som figur 5.2 visar. Första fasen är att göra en analys av problemet så att omfattningen av vad som ska göras är tydlig. Andra fasen är faktainsamling, då studeras litteratur och andra saker som ger nödvändiga kunskaper inom området. Sedan kommer genomförandefasen då själva huvuduppgiften utförs utifrån insamlade fakta och kunskaper. Den sista fasen är rapportering, då en utförlig rapport ska skrivas som beskriver hur arbetet har utförts och om det finns några möjliga förbättringar att göra. Även en muntlig presentation ska utföras. Analys Rapportskrivning Problemformulering Analys av problemet Faktainsamling Vad säger lagen? Insamling av data Genomförande Rapportering Sammanställning Förberedelse för redovisning Figur 5.1. Preliminär arbetsplan. 21

23 5.2 Metoder Det här avsnittet beskriver mer ingående de olika arbetsmomenten som utförts under projektets gång. Figur 5.2 visar en illustration av dessa arbetsmoment. START Tillverkaren Förberedelse Lagar STC:er Miljö/ buller JAR/ EASA FAA BCL Sammanställning STC Modifieringsanalys Propellerval Ändring av AFM Motorval Supplement till AFM Kontroll av flygplanet Vägning/ balansering Ansökan till Luftfartsstyrelsen Redovisning RAPPORT Figur 5.2 Visar arbetsprocessen med samtliga moment som ingår i det här examensarbetet. 22

24 5.2.1 Projektstart, planering och analys Inledningsvis startade det här examensarbetet med ett möte med handledaren Jan Viklund som gav en introduktion till projektet. Han förklarade vad projektproblemet var och vad som behöver tänkas på för att lösa uppgiften. När detta var gjort började analysen och formuleringen av problemet och en tidsplan med huvudsakliga aktiviteter och startdatum för dessa konstruerades, se figur 5.3. När den preliminära projektplaneringen var färdig utformades en beskrivning av examensarbetet, som lämnades in till examinatorn Uday Kumar för granskning och godkännande. Beskrivningen innehöll en kort bakgrund och planering till arbetet samt ett syfte och ett mål med arbetet. Startdatum Aktivitet 29 mar 4 apr 11 apr 25 apr 9 maj A R B E T S G Å N G Problemformulering och analys. Analys av lagar och bestämmelser. Studera hur en modifiering går till. Kontroll och vägning av flygplanet. Slutför arbetet och skriv ansökan till Luftfartsstyrelsen. 16 maj Färdigställ slutrapporten och förbered redovisningen. 27 maj Redovisning Figur 5.3. Tidsplanen för projektet. Medan Uday Kumar granskade beskrivningen, började vi studera och analysera olika föreskrifter för att få veta vad lagen säger om en modifiering av luftfartyg. Föreskrifter som studerades vid den här tidpunkten var Bestämmelser för Civil Luftfart (BCL), Federal Aviation Regulations (FAR) och gemensamma luftfartsbestämmelser (JAR/EASA). Senare undersöktes även om modifieringen skulle komma att påverkas av någon Aeronautical Information Circular (AIC), vilket är ett informationscirkulär för luftfarten. Det visade sig dock att det inte fanns någon AIC som skulle kunna påverka modifieringen Modifieringsarbetet Efter att ha studerat vilka föreskrifter som gäller (se kapitel 4.4) så kunde själva modifieringsarbetet påbörjas. Vid en modifiering som denna är det bra att kolla upp om det finns något passande Supplemental Type Certificate (STC) för just den här modifieringen. Sannolikheten att någon redan har utfört en likadan modifiering är oftast stor och om det är någon som utfört modifieringen så finns det även ett passande STC. 23

25 Supplemental Type Certificate (STC) 19 Ett STC är ett dokument, utfärdat av luftfartsmyndigheten, som godkänner en modifiering av en produkt (flygplan, motor eller propeller). STC:et definierar produktens designförändring, uppger på vilket sätt modifieringen påverkar den existerande modelldesignen och listar upp vilka serienummer av flygplanstypen som kan använda sig av den aktuella STC:n. Den kan även identifiera vad certifieringen är grundad på och lista specifika regler som överensstämmer med designförändringen. Informationen som ingår i certifieringsgrunden är bra att ha för dem som vill modifiera en produkt ytterligare och utvärdera certifieringsgrundens kompatibilitet med andra STC-modifieringar. Eftersom Cessna är en amerikansk tillverkare så börjar sökningen efter STC:er på amerikanska FAA:s hemsida på Internet. Resultatet av den första sökningen kan ses i bilaga D. Där visas också STC nummer SA703GL, vilket blev det STC som den här modifieringen bygger på. Anledningen till att det blev just detta STC är att det ansågs vara mest lämpligt, efter att ha utvärderat en lista av lämpliga STC:er, beställd från EASA. I det STC:et förklaras bl.a. vilka serienummer som omfattas, vilken motor och propeller som ska användas och vilka begränsningar som gäller på motorn, propellern och klaffarna. Den förklarar alltså i stort sett vilka regler som gäller vid modifieringen. I STC:et inkluderas även godkända installationsinstruktioner som gäller för motorinstallationen. Efter att ha valt ut ett lämpligt STC så påbörjas utvecklingen av ett supplement till flyghandboken, vilket är en bok med instruktioner om hur flygplanet ska handhas både vid flygning och på marken. För att se supplementet i sin helhet, se bilaga E. Det här supplementet är baserat på ett supplement till en Cessna 172N, modifierad enligt samma STC och är en bilaga till flyghandboken. Informationen som innefattas av supplementet ersätter viss information som står i flyghandboken, pga. av motorbytet. Supplementet innehåller bl.a. nya prestanda, nya begränsningar och nya viktförhållanden. Under utvecklingen av supplementet har ett interpoleringsprogram i Excel konstruerats för att kunna beräkna bränsleförbrukningen vid vissa bestämda effektuttag. Se interpoleringsexemplet nedan. Med hjälp av detta har sedan användbara diagram skapats för att snabbt kunna se aktionsradie och aktionstid vid givna höjd- och effektförhållanden. Interpoleringsexempel: Effektuttag (%BHP) Bränsleförbrukning (liter/h) 67 33, ,3 65 X 33,7 30,3 33,7 x = (Ekv. 5.1) ( 33,7 30,3)( 67 65) = 33,7 x x = 33,7 x 32,7 liter / h. ( 33,7 30,3)( 67 65) Se referens STC. 24

26 Vid ett besök på Luleå-Boden Flygklubb har servicemanualen och instruktionerna i STC:n studerats. Instruktionerna talar om att för att fullfölja denna modifiering så behövs bl.a. en aktuell servicemanual. De talar också om att alla Cessna 172-modeller med 12-voltsbatteri inte behöver modifiera batteriboxen. Detta hade annars varit nödvändigt för att få plats med den nya motorn. I det här fallet så är det endast nödvändigt med en omplacering av batteriboxen. Vid omplaceringen och monteringen av batteriboxen i motorutrymmet gäller vissa belastningskrav för laster i flygplan, enligt BCL-D 1.8. BCL-D 1.8 säger att gods som skulle kunna skada besättningen eller passagerare när luftfartyget utsätts för acceleration eller retardation ska klara följande belastningskrav: Kraftriktning Framåt Uppåt Nedåt Bakåt och i sidled Belastningskrav 9 x lastens vikt 2 x lastens vikt 4,5 x lastens vikt 1,5 x lastens vikt Så utifrån dessa belastningskrav måste batteriboxens infästningar/nitar dimensioneras. I instruktionerna till modifieringen/omplaceringen av batteriboxen står dock redan vilken typ av nit som ska användas. Men för säkerhets skull utförs en hållfasthetsberäkning utifrån de specifikationer som finns om den aktuella nit-typen. Nitarnas specifikationer är enligt figur Figuren talar om hur stora skjuv- respektive töjspänningar en nit kan motstå utan att brott uppstår. 3/8 1/8 Skjuvstyrka 1828 kg/cm 2 (26000 psi) Figur 5.4. Specifikation för nitarna som används till batteriboxen. Töjningsstyrka 2672 kg/cm 2 (38000 psi) När nu skjuv- och töjningsstyrkan hos nitarna är känd är det bara att beräkna hur många nitar som behövs för att motstå den maximala belastningen, vilket är nio gånger lastens vikt enligt BCL-D 1.8. En bok i grundläggande hållfasthetslära 21 ger följande ekvation för skjuvspänning: Där: m = A τ (Ekv. 5.2) τ = skjuvspänning (kg/cm 2 ). m = massan på lasten (kg). A = spänningsupptagande skjuvarea (cm 2 ). 20 Se referens Aircraft Spruce. 21 Se referens Hans Lundh (2000). 25

27 I det här fallet är lasten en batteribox inklusive ett batteri och massan är 4,8 kg, enligt handledaren. Den spänningsupptagande skjuvarean är tvärsnittsarean på niten, vilken beräknas på följande sätt: Där: D = diametern på tvärsnittet (cm 2 ). 2 D A = π (Ekv. 5.3) 2 Eftersom måtten på niten är i enheten tum så behöver en konvertering till centimeter utföras: D = 1 8 tum = 1 8 2,54 cm = 0, 3175 cm Den spänningsupptagande skjuvarean blir då: 2 0,3175 A = π = 0, cm 2 Detta leder då till den maximala skjuvspänningen enligt ekvationen för skjuvspänning (5.2) och med en belastning på nio gånger lastens vikt: τ = 9 4,8 0,07917 = 545,6 kg / cm 2 Inom flygindustrin tillämpas dock en säkerhetsfaktor på strukturella delar. Denna säkerhetsfaktor är 1,5, vilket innebär att skjuvspänningen som nitarna måste motstå blir: τ 1,5 = 545,6 1,5 = 818,5 kg / cm 2 Detta kan nu jämföras med skjuvstyrkan, för nit-typen, som är 1828 kg/cm 2. Skjuvstyrkan överstiger alltså den dubbla maximala belastningen, vilket innebär att endast en nit skulle räcka för att motstå belastningen. Eftersom instruktionen säger att det ska vara 15 nitar så kan det fastställas att det är aluminium-plåten 22 som batteriboxen nitas fast i som sätter begränsningen för hur många nitar som behövs. Och eftersom nitens skjuvstyrka är lägre än töjningsstyrkan så behöver endast den maximala belastningen vid skjuvning beräknas. STC-instruktionerna talar också om att klaffutslagen ska begränsas från maximalt 40º till maximalt 30º för att höjdrodret ska räcka till för att hålla nosen uppe vid fullt klaffutslag, eftersom den nya motorn är tyngre än den gamla. Efter att ha studerat servicemanualen så bestäms att denna begränsning enklast sker genom att justera flap down limit switch i vingen, i enlighet med servicemanualen. STC-instruktionerna säger då även att en dekal som säger att fullt klaffutslag är 30º måste sättas upp vid klaffindikatorn. Sedan behövs det också dekaler vid tanklocken som talar om vilket bränsle som ska användas och på instrumentpanelen ska det sättas upp en fullt synlig dekal som talar om att flygplanet är modifierat med en 180-hästarsmotor enligt STC SA703GL etc. 22 Innefattar aluminiumvinkeln och brandskottet i flygplanets motorrum. 26

28 I STC-instruktionerna står det även att fartmätaren på instrumentpanelen ska bytas ut till en mätare med passande markeringar. Ett nytt tyngdpunktsläge och en ny grundtomviktsbestämning måste också ske enligt Cessnas instruktioner eftersom utrustningslistan inte längre är aktuell. Men av tekniska skäl har en vägning inte kunnat utföras. Däremot har fingerade vikter mottagits från en fingerad vägning av en Cessna 172, modifierad enligt samma STC, för att kunna kalkylera ungefär var den nya tyngdpunkten kommer att hamna. Vikterna som erhålls kommer från respektive hjul på flygplanet, enligt följande: Noshjul Höger huvudhjul Vänster huvudhjul 191 kg 246 kg 234 kg Tyngdpunktens läge bestäms med utgångspunkt från station (STA 0.0) på flygplanet och beräknas genom en momentjämvikt. Definitionen för station 0.0 på det här flygplanet är nedre framkanten på brandskottet, se figur 5.5. För att en momentjämvikt ska vara möjlig måste avståndet till noshjulet och till huvudstället mätas upp med utgångspunkt från STA 0.0. Detta utförs genom att hänga ett lod från flygplanet och göra markeringar på marken som sedan kan mätas upp, se figur 5.5 och 5.6. Figur 5.5 och Figur 5.6 Visar hur uppmätningen av avstånden från STA 0.0 till flygplanets hjul gick till med hjälp av ett lod. Resultatet av mätningen kan ses i figur 5.7 som också visar momentjämvikten. Noshjulet motsvaras av den vänstra änden av linjen och huvudstället motsvaras av den högra änden. Vikten 480 kg på huvudstället är den sammanlagda vikten för höger och vänster hjul. Figur 5.7. Momentjämvikt för en fingerad Cessna Hela flygplanet är indelat i ortogonala tvärsnitt längs flygplanets längdaxel. 27

29 Det totala avståndet mellan nos- och huvudhjul är L = 0, ,345 = 1,568 m, vilket ger att avståndet a blir enligt ekvationen nedan. a = L b (Ekv. 5.4) För att nu kunna bestämma tyngdpunktsläget, som ligger x meter bakom STA 0.0, ställs en momentjämvikt upp enligt följande: 191 a = 480 b Med ekvationen för a blir jämvikten 191 ( L b) = 480 b, L b = Med L = 1,568 m blir det b, 2,51 b + b = L. 1,568 b =, 3,51 b 0, 447 m. Avståndet x blir då x = 1,345 b 0, 90 m. Tyngdpunktsläget ligger alltså ungefär 90 cm bakom STA 0.0. Detta måste nu kontrolleras mot diagrammet för tyngdpunktsläge som finns i supplementet till flyghandboken, se bilaga E. Där syns att tyngdpunktsläget hamnar långt till vänster i diagrammet men ändå inom godkända gränser. Detta kan förklaras med att lägesbestämningen är baserad på flygplanets grundtomvikt ( = 671 kg). Tyngdpunktsläget kommer att förflyttas bakåt när flygplanet tankas och lastas. Innan den riktiga vägningen kan ske måste en ny grundspecifikation fyllas i med den aktuella och installerade utrustningen i flygplanet. Detta utförs genom att skriva ut grundspecifikationsblanketter från Luftfartsstyrelsens hemsida för att sedan kontrollera och dokumentera den installerade utrustningen i flygplanet, se resultatet av dokumentationen i bilaga C. Enligt de föreskrifter som finns ska ett nytt bullerprov utföras efter en sådan här modifiering för att fastställa att bullernivån inte överstiger de gränsvärden som finns. Nu har detta inte varit möjligt pga. tekniska omständigheter, så en hänvisning görs istället till bullerprov som utförts enligt ICAO Annex 16 och påvisat godkända resultat. När allt underlag för modifieringen är klart, återstår nu bara att skriva en formell ansökan till Luftfartsstyrelsen för att få tillstånd att utföra modifieringen. En ansökan ska bland annat innehålla en detaljerad beskrivning av vad man ska göra, hur man ska göra det och vilka underlag som ska nyttjas, se bilaga F. 28