Бурное развитие реактивной гражданской авиации началось в мире после Второй мировой войны. Недостижимые ранее скорости и дальности полётов авиалайнеров с кратно увеличенным числом пассажирских мест полностью изменили облик всей транспортной системы. Это было достигнуто за счёт появления новых реактивных двигателей, использования совершенных сплавов и материалов и улучшения аэродинамических характеристик новых воздушных судов.
Появились такие пассажирские реактивные лайнеры, как британский DH-106 Comet (первый коммерческий рейс был совершен 2 мая 1952 года), советский Ту-104 (15 сентября 1956 г.) и французский Sud Aviation Caravelle (26 апреля 1959 г.). Не отставали и американцы со своими Boeing 707 (26 октября 1958 г.) и Douglas DC-8 (18 сентября 1959 г.). Новые самолёты, летая на невиданных ранее скоростях и высотах, испытывали колоссальные аэродинамические и температурные нагрузки и, как это ни печально, новые достижения сопровождались трагедиями и жертвами.
10 января 1954 года авиалайнер De Havilland DH-106 Comet-1 авиакомпании "British Overseas Airways Corporation" выполнял плановый межконтинентальный рейс по маршруту Сингапур - Бангкок - Калькутта - Карачи - Мухаррак (Бахрейн) - Бейрут - Рим - Лондон. Через 20 минут после вылета из Рима на высоте 8250 метров конструкция лайнера не выдержала перепада давления внутри и снаружи, произошла взрывная декомпрессия, в результате чего самолёт полностью разрушился и рухнул в Средиземное море к югу от острова Эльба. Погибли все находившиеся на его борту 35 человек - 29 пассажиров и 6 членов экипажа.
Тщательное расследование выявило основную причину катастрофы - разрушение самолёта в воздухе из-за трещин в фюзеляже, появившихся из-за усталости металла при воздействии высоких переменных нагрузок в полёте. Проблема усталости металла преследовала и другие самолёты различных производителей. Об одном таком случае здесь расскажем подробно.
Почти через 20 лет, 14 мая 1977 года, грузовой Boeing 707-321C британской авиакомпании "International Aviation Services" выполнял грузовой рейс по маршруту Лондон - Афины (Греция) - Найроби (Кения) - Лусака (Замбия).
Лайнер был достаточно «возрастным». Свой первый полёт он совершил на аэродроме компании "The Boeing Company" ещё 19 февраля 1963 года. Этот борт был первым представителем типа 707-300C и первым построенным в конвертируемой версии, то есть с возможностью его эксплуатации как в пассажирском, так и в грузовом варианте, для чего сбоку фюзеляжа была предусмотрена большая дверь, через которую осуществлялась погрузка багажа.
Первоначально самолёт летал только в пассажирском варианте в американской авиакомпании "Pan American". В марте 1976 года самолёт перелетел в Великобританию, где прошёл капитальный ремонт. В ходе ремонта оба стабилизатора были сняты и переустановлены с целью доступа к центральной части для проведения последующих незначительных ремонтов. Лайнер был конвертирован в грузовой вариант.
По имеющимся данным, за 14-летнюю историю самолёта с ним ни разу не случалось инцидентов или происшествий, которые могли бы повлиять на конструкцию планера. Все основные элементы конструкции, включая хвостовое оперение, стояли с момента изготовления и за период эксплуатации не менялись. Общая наработка борта на описываемый день составляла более 47 тысяч часов налёта.
В Найроби, на последнем участке этого длинного рейса, на борт лайнера поднялся сменный экипаж из 6 человек. 34-летний командир, налетавший более 6 тысяч часов, почти 4 тысячи из них на Boeing 707 (115 в качестве командира). 57-летний второй пилот, налетавший более 13 тысяч часов, 2 тысячи из них на Boeing 707. Два бортинженера (включая стажёра), ответственных за погрузку, и инженер наземной службы, следивший за обслуживанием самолёта в аэропортах промежуточных посадок. На борту находился груз на паллетах, причём вес самолёта составил 111 030 кг при установленном максимальном посадочном - 112 039 кг. Центровка лайнера также не выходила за установленные пределы.
В 07:17 «Боинг» благополучно взлетел из Найроби и взял курс на Лусаку. В этот день над аэродромом столицы Замбии стояла ясная погода: видимость более 10 километров, дул лёгкий западный ветер, а в небе наблюдались отдельные кучевые облака с нижней границей 180 метров. Никаких сообщений о турбулентности не поступало.
Полёт длиной почти полторы тысячи километров прошёл без замечаний. В 09:32:02 экипаж установил связь с диспетчером посадки Лусаки, доложил о выполнении четвёртого разворота и получил разрешение на посадку. Экипаж подтвердил разрешение. И это сообщение стало последним.
В 09:32:53 речевой самописец зафиксировал, что экипаж выпустил закрылки в посадочное положение 50 градусов, а в 09:33:11 завершил чтение контрольной карты перед посадкой. Внезапно, в 09:33:17 установленные в кабине микрофоны зафиксировали громкий скрежет разрушающегося металла продолжительностью полсекунды и крик кого-то из членов экипажа, среагировавшего на этот звук. В этот же момент очевидцы на земле увидели, как на высоте около 800 метров от Боинга отделился крупный фрагмент конструкции. Как позже оказалось, это был правый горизонтальный стабилизатор.
Горизонтальное хвостовое оперение помогает удерживать самолёт от наклона носом вниз, особенно когда выпущены закрылки. Когда один из стабилизаторов оторвался, удерживающая сила резко ослабла - и её стало недостаточно, чтобы нос находился в стабильном положении. Быстро опуская нос, борт помчался вниз. В 09:33:22, спустя всего 5 секунд от момента отделения стабилизатора, лайнер практически вертикально врезался в кустарник в 3660 метрах от торца взлётно-посадочной полосы, после чего загорелся. Оторвавшийся стабилизатор упал в 200 метрах от основного места падения самолёта.
Аварийно-спасательные службы аэропорта оперативно прибыли на место катастрофы и приступили к тушению пожара. Однако уже в момент прибытия пожарных стало понятно, что кабина экипажа полностью уничтожена, а все 6 человек на борту погибли.
Расследование катастрофы потребовало проведения большого количества проверок, исследований и лётных испытаний. Были тщательно изучены все этапы технического обслуживания лайнера за всю его 14-летнюю историю. Также потребовалось проведение металлургической экспертизы оставшихся деталей конструкции самолёта.
Было установлено, что Боинг врезался в землю под углом 100° в посадочной конфигурации - с выпущенными шасси и закрылками. Лайнер упал практически целым, за исключением оторвавшегося стабилизатора.
После его изучения было обнаружено, что в заднем лонжероне (силовой элемент каркаса) стабилизатора в верхней части, на расстоянии 36 см от крепления, имелась усталостная трещина. Она привела к разрыву конструкции лонжерона в верхней части и частично в центральной. При этом всё указывало на то, что трещина возникла задолго до рокового полёта. Отделение стабилизатора произошло после того, как из-за посадочных перегрузок началось разрушение нижнего пояса заднего лонжерона и верхнего пояса переднего лонжерона.
Задний лонжерон самолёта - это ключевой силовой элемент каркаса хвостового оперения (стабилизатора или киля), представляющий собой продольную балку, которая воспринимает нагрузки и служит основой для крепления всех управляющих механизмов хвоста лайнера, а также обшивки. Он проходит вдоль задней части стабилизатора, обеспечивая жёсткость и прочность всей конструкции.
Когда правый стабилизатор оторвался, вся нагрузка перешла на левый. Он не выдержал - сломался механизм, который отвечает за его положение. Стабилизатор начал двигаться свободно и сразу ушёл в крайнее положение, наклоняя самолёт носом вниз. Экипаж попытался выровнять лайнер, потянув штурвалы на себя, но это не помогло.
За всю 19-летнюю историю семейства самолётов Boeing 707, эксплуатация которого началась в 1958 году, подобных происшествий ранее не случалось. Первой моделью этого лайнера был 707-100. Выпустившая его компания Boeing при сертификационных полётах провела серию динамических испытаний, в ходе которых продемонстрировала, что даже после деформации заднего лонжерона самолёт сможет благополучно продолжать полёт и совершить посадку.
Модель 707-300 отличалась удлинённым фюзеляжем, увеличенной площадью крыла, а также увеличенным взлётным весом (а у конвертируемого варианта 707-300C, к которому относился описываемый здесь борт, взлётный вес был ещё выше). На этой модели для лучшего управления увеличили и площадь хвостового оперения, из-за чего конструкция последнего стала подвергаться более высоким нагрузкам. Тогда создатели лайнера изменили конструкцию заднего лонжерона стабилизатора, добавив ему средний усиливающий пояс, однако проведением усталостных испытаний для новой конструкции пренебрегли.
В ходе лётных испытаний была отмечена слабая управляемость самолёта при наборе высоты, причиной чего была названа недостаточная жёсткость конструкции хвоста на кручение. Эту проблему решили увеличением толщины нижней обшивки в прикорневой области, а часть верхней обшивки была заменена с алюминиевой на стальную, как более прочную. При этом стоит отметить, что действовавшие в то время американские и британские правила лётной годности не требовали проведения особых испытаний на усталость металла.
Инженеры не учли тот факт, что применение более тяжёлой стальной обшивки приведёт к повышению нагрузок на задний лонжерон, способствуя его более интенсивному износу. А добавление в конструкцию лонжерона среднего пояса отнюдь не увеличило его прочность.
Расследованием было установлено, что трещина на этом Боинге появилась и начала расти примерно за 7200 полётов до катастрофы - то есть ещё в период его эксплуатации во флоте американской "Pan American". Проверка конструкции хвостового оперения должна проводиться при плановом регламентном обслуживании самолёта. Однако изучение действовавших в Великобритании инструкций для авиакомпаний, эксплуатировавших лайнеры типа Boeing 707, показало, что при таких проверках не требовалось открывать панели доступа для осмотра конструкции изнутри. Их открытие предусматривалось только при выборочной проверке каждого четвёртого самолёта, проводимой по британским правилам каждые 20 000 часов налёта.
Согласно инструкциям, требовалось «осмотреть лонжероны и хорды, стержни и рёбра жёсткости на наличие трещин или ослабленных крепёжных элементов». Формально эти правила в Великобритании соблюдались. Однако анализ показал важное упущение: в инструкциях было указано осматривать «всю видимую конструкцию», но нигде прямо не говорилось об обязательном осмотре именно заднего лонжерона. Проверка инструкций у двух других авиакомпаний - одной из США и одной из континентальной Европы - показала, что и в их документации отсутствовало прямое указание на осмотр заднего лонжерона.
Уже 18 мая 1977 года, то есть всего через 4 дня после катастрофы, всем операторам Boeing 707-300 было разослано указание провести осмотр верхнего пояса заднего лонжерона. Через 9 дней, 27 мая, последовало повторное указание: осмотр необходимо было выполнить с использованием неразрушающего контроля - либо методом вихретокового электромагнитного анализа, либо с применением люминесцентной дефектоскопии с использованием специального светящегося вещества, проникающего в микротрещины.
По результатам проверок всех эксплуатировавшихся на тот момент 521 самолёта этого типа у каждого десятого были выявлены трещины в верхнем поясе заднего лонжерона горизонтального стабилизатора. Четырём самолётам потребовалась немедленная замена лонжерона.
По итогам расследования всем авиакомпаниям, эксплуатирующим Boeing 707 всех модификаций, было предписано проверять верхний пояс заднего лонжерона горизонтального стабилизатора после каждых 375 полётов. На заводе-изготовителе Boeing была усилена конструкция заднего лонжерона, добавлен четвёртый пояс и изменена технология изготовления верхней обшивки стабилизатора.
Разработка и катастрофы Комет:
Понравилась статья? Ставь лайк, подписывайся, пиши комментарий, это поможет в её продвижении. Заранее спасибо от всей команды!