Dlaczego okna w samolotach są zaokrąglone? Tajemnica katastrof Cometa

61 lat temu samolot de Havilland Comet był jednym z niewielu powodów do narodowej dumy mieszkańców znikającego w oczach Imperium Wielkiej Brytanii. Kraj wyszedł z II wojny światowej formalnie zwycięski, ale skrajnie osłabiony. Stany Zjednoczone, dawna kolonia brytyjskiej korony, na przestrzeni dekady lat 40. gwałtownie prześcignęły Wielką Brytanię i stały się główną potęgą zachodniego świata.

Przyzwyczajeni do bycia „pierwszymi” Brytyjczycy łaknęli sukcesów i dowodów na własną wybitność. Jednym z ostatnich pół, na którym mogli próbować rywalizować z „Jankesami” była technologia, w tym dziedzina samolotów odrzutowych. To od Brytyjczyków Amerykanie dostali podczas wojny pierwsze silniki odrzutowe i bezcenne wyniki testów oraz badań. Jeszcze podczas zmagań z III Rzeszą w Londynie rozważano, w jakim kierunku rozwijać państwo po zwycięstwie. Jednym z zaleceń specjalnie powołanej w tym celu „komisji Brabazona” było stworzenie szybkiego odrzutowego samolotu pocztowego zdolnego pokonać Atlantyk. Miała się tym zająć firma de Havilland, mająca największe doświadczenie w zakresie rewolucyjnego napędu. Prace nad przyszłym de Havilland Comet prowadzono już od 1944 roku. W roku zakończenia II wojny światowej sformułowano ostateczne wymagania co do nowej maszyny. Z małego samolotu pocztowego rozrosła się do dużego jak na tamte czasy samolotu pasażerskiego o transatlantyckim zasięgu i z wygodną ciśnieniową kabiną dla 24 ludzi. Postanowiono zastosować szereg nowoczesnych technologii, które opracowano podczas wojny na potrzeby wojska.

Nowa maszyna była jak na swoje czasy rewolucją. De Havilland Comet drastycznie różnił się od ówczesnych maszyn pasażerskich. Dzięki silnikom odrzutowym latał znacznie szybciej (pierwsze wersje 740 km/h, późniejsze 840 km/h, podczas gdy popularne śmigłowe maszyny tamtych czasów latały około 500 km/h) przez co loty były krótsze. Nowy napęd był też znacznie cichszy i nie wprawiał samolotu w drgania, co było rewolucyjnym doświadczeniem dla pasażerów. W maszynie zastosowano również inną nowinkę, czyli kabinę ciśnieniową. Eksperymentowano z nią od lat 30., ale dopiero po wojnie zaczęto szerzej stosować w lotnictwie cywilnym. Budując cometa Brytyjczycy wykonali duży krok w nieznane, bowiem maszyna miała latać na wysokości około 10 kilometrów, dwa razy wyżej niż większość dotychczasowych samolotów pasażerskich. Dopiero tak wysoko silniki odrzutowe działały optymalnie. Wymagało to jednak wytrzymania przez kabinę rekordowo wysokiej różnicy ciśnień. Kolejną dużą nowinką była sama konstrukcja kadłuba. Do budowy maszyny użyto szereg nowych stopów aluminium i po raz pierwszy szerzej zastosowano plastik. Dodatkowo użyto nowej metody łączenia części samolotu na specjalistyczny klej o nazwie Redux, oraz nowe technologie nitowana. W efekcie uzyskano znacznie lżejszy i gładszy kadłub, niż w innych maszynach pasażerskich.

Zastosowanie tylu nowinek skłoniło firmę de Havilland do przeprowadzenia długotrwałych prób, w tym testów wytrzymałości kadłuba. Wykazały one, że rewolucyjny comet spełnia wszystkie wymogi bezpieczeństwa. W 1949 odbył się pierwszy lot maszyny. Dopiero pięć lat później okazało się, że brytyjscy konstruktorzy nieświadomie popełnili pewien bardzo poważny błąd. Dowiedzieli się tego jednak za cenę 56 istnień.

10 stycznia 1954 roku de Havilland Comet należący do brytyjskiej państwowej linii BOAC rozpadł się w powietrzu niedługo po starcie z Rzymu i wniesieniu się na 10 kilometrów. Maszyna leciała do Londynu i miała na pokładzie 35 osób. Świadkowie widzieli spadające do Morza Śródziemnego porozrywane szczątki samolotu. Nikt nie przeżył. W reakcji na katastrofę zawieszono loty maszyn de Havilland Comet. Rozpoczęto dochodzenie, które szybko wykazało, że doszło do gwałtownej dekompresji na dużej wysokości, w wyniku której zginęli wszyscy obecni na pokładzie a samolot został rozerwany na kawałki. W ocenie śledczych wszystko stało się w mniej niż sekundę. Nie wiedziano jednak co do tego doprowadziło. Rozważano wybuch bomby, awarię silnika i pożar, a ostatecznie za najbardziej prawdopodobne uznano zmęczenie materiałowe, czyli po prostu rozerwanie metalowego kadłuba przez siły oddziałujące na samolot. Pod naciskiem producenta i linii lotniczych dochodzenie zostało jednak skrócone. Wprowadzono drobne modyfikacje i wydano szereg zaleceń, po czym na początku marca samoloty znów wysłano w powietrze. O tym jak przedwczesna była to decyzja przekonano się zaledwie po miesiącu.

Ósmego kwietnia 1954 nad Morzem Śródziemnym rozpadł się kolejny de Havilland Comet. Maszyna wykonująca lot dla linii South African Airways również wystartowała z Rzymu i miała na pokładzie 21 osób. Niedługo po zameldowaniu przez załogę osiągnięcia pułapu przelotowego 11 kilometrów kontakt urwał się. Szczątki maszyny spadły do morza. Nikt nie przeżył.

Druga tajemnicza katastrofa, tuż po tym jak zakończono dochodzenie w sprawie pierwszej i wydano zgodę na loty, była brutalnym ciosem dla brytyjskiego przemysłu lotniczego, linii lotniczych i dumy narodowej Brytyjczyków. Rząd natychmiast wycofał certyfikat zdatności do lotów i wszystkie maszyny de Havilland Comet uziemiono bezterminowo. Wszczęto drugie, tym razem znacznie dokładniejsze dochodzenie.

Zbadanie obu wypadków stało się sprawą najwyższej wagi państwowej. Postępami interesował się sam premier Winston Churchill. Śledztwo było wyjątkowo szczegółowe i ustanowiło standard badania wypadków utrzymujący się po dziś dzień. Najpierw zebrano wszystkie możliwe szczątki obu maszyn, które zawieziono do centrum badań lotniczych w bazie RAF Farnborough. Tam ułożono je tak, jak powinny być wpasowane w cały samolot i dokładnie zbadano. To było praktycznie jedyne źródło informacji na temat okoliczności wypadków, bowiem nie stosowano jeszcze wówczas „czarnych skrzynek”. Już podczas badania pierwszej katastrofy śledczy uznali, że samolot mógł rozpaść się w wyniku zmęczenia materiałowego. Bardzo podobne okoliczności drugiego wypadku wzmacniały tą tezę. Oba samoloty, które uległy katastrofie, należały do pierwszych zbudowanych cometów i miały za sobą najdłuższą służbę. Na potrzeby prób linie BOAC oddały śledczym jedną ze swoich maszyn, też pochodzącą z początku produkcji. Poddano ją „wodnej torturze”, czyli badaniu, które polegało na zanurzeniu całego kadłuba ciśnieniowego w zbiorniku z wodą. Symulowano w nim różnicę ciśnień występującą na dużych wysokościach i wywierano tym samym duży nacisk na konstrukcję maszyny.

W czerwcu 1954 roku, po zasymulowaniu niemal dwóch tysięcy „cykli”, czyli startów, wzniesień na 11 kilometrów i lądowań, testowany kadłub został nagle rozerwany przez ciśnienie. Pęknięcie pojawiło się przy jednym z okien. Dla śledczych nie było to wielkie zaskoczenie, bowiem spodziewali się takiego rezultatu. Już po analizie szczątków pierwszej maszyny wskazano, że to od pęknięcia przy oknie najpewniej rozpoczęło się rozpadanie samolotu. Utrata sztywności przez kadłub, gwałtowna ucieczka powietrza trzymanego pod ciśnieniem w kabinie, a potem wdzierające się do środka pędzące powietrze błyskawicznie demolowało wnętrze, zabijało ludzi i rozrywało kadłub.

Wielkim zaskoczeniem było jednak to, jak szybko rozpadła się testowana maszyna. Każdy samolot ma pewien okres przydatności do użycia, najczęściej liczony właśnie „cyklami”. Testowany comet powinien wytrzymać co najmniej trzy razy dłużej. Wytrzymałość kadłuba okazała się kilka raz niższa niż założono. Główną przyczyną okazała się konstrukcja okien. W comecie były one niemal kwadratowe, tak jak w większości wcześniejszych maszyn pasażerskich. Na dodatek były bardzo duże w porównaniu do np. tych montowanych we współczesnych samolotach. Podczas lotów na dużych wysokościach naprężenia w rogach okien okazały się być znacznie wyższe niż przypuszczano. Na dodatek ich ramy montowano w kadłubie niezgodnie z wytycznymi. Zamiast je wklejać, używano nitowania, co dodatkowo osłabiało poszycie wokół okien. Silne naprężenia w rogach doprowadziły do przedwczesnego „zmęczenia” materiału i rozerwania dwóch samolotów. Rozwiązanie tego problemu było banalnie proste – okna powinny być zaokrąglone. Każdy współczesny samolot pasażerski jest budowany zgodnie z tą zasadą. Dlatego okna mają owalny kształt i są relatywnie małe. Wszystko po to, aby nie osłabiać zanadto konstrukcji kadłuba. Ta cenna nauka kosztowała życie 56 osób.

Katastrofy i późniejsze ustalenia śledczych okazały się być śmiertelnym ciosem dla producenta cometów. Firma de Havilland jeszcze przed oficjalnym ogłoszeniem wyników badań pod koniec 1954 roku rozpoczęła przeprojektowywać swój samolot i przebudowywać te już istniejące. Comety wróciły do służby dopiero w 1958 roku, już z idealnie okrągłymi oknami.

W tym samym czasie na rynku pojawił się jednak amerykański B707, który zdeklasował de Havilland Comet głównie dzięki swojej ekonomiczności. Zbudowano ich tysiąc, podczas gdy cometów nieco ponad sto. W ten sposób Amerykanie bezapelacyjnie odebrali Brytyjczykom palmę pierwszeństwa w produkcji nowoczesnych samolotów pasażerskich. Trapiona problemami finansowanymi firma de Havilland w 1960 roku została kupiona przez grupę Hawker Siddeley. Jej łabędzim śpiewem był wprowadzony do produkcji w 1962 roku DH121 Trident, który sromotnie przegrał na rynku z Boeingiem B727. Maszyn brytyjskich wyprodukowano nieco ponad sto, podczas gdy amerykańskich niemal dwa tysiące. W 1963 roku marka de Havilland oficjalnie przestała istnieć. Trwałym skutkiem katastrof cometów były zmiany w metodach prowadzenia prób nowych maszyn, nowe środki bezpieczeństwa oraz sposób badania wypadków lotniczych. To między innymi śledztwo z 1954 zainspirowało prace nad „czarnymi skrzynkami” i ich późniejsze wprowadzenie do standardowego wyposażenia samolotów pasażerskich. Testy nowych maszyn są obecnie zdecydowanie bardziej skrupulatne i takie kardynalne błędy jak w wypadku cometów się nie zdarzają.

Historia związana z pionierskimi samolotami de Havilland Comet pokazuje, że postęp jest często okupiony ludzkim życiem. Do dzisiaj praktycznie każda katastrofa samolotu spowodowana przyczynami technicznymi jest źródłem cennej nauki i report z dochodzenia zawsze zawiera szeregi zaleceń dla producentów samolotów oraz linii lotniczych.

Autor: Maciej Kucharczyk / Źródło: tvn24.pl