Visão Geral de Acidentes

br>Cometa G-ALYV
Direito de Cópia Matthew Clarkson – Usado com permissão

História de Voos

Calcutta

Em 2 de Maio, 1953, um ano após o voo inaugural do Cometa de Havilland de fabrico britânico, o avião G-ALYV partiu do Aeroporto de Calcutá para Deli como voo BOAC 783. A algumas milhas do aeroporto, o voo deparou-se com uma forte tempestade. Enquanto o piloto e o controlo de tráfego aéreo estavam ambos cientes disso, a tempestade não pareceu suficientemente severa para restringir o voo através dele. Além disso, o comandante estava bem qualificado, tinha uma experiência considerável nesta rota, e tinha experiência em condições meteorológicas semelhantes. Apenas seis minutos após a descolagem, enquanto subia para 7.500 pés, perdeu-se a comunicação via rádio. Mais ou menos nessa mesma altura, testemunhas em vários locais em terra viram “um avião a cair num incêndio através de fortes trovoadas e chuva” e depois despenhar-se no solo. Todos os 37 passageiros e seis membros da tripulação foram mortos.

O inquérito sobre o acidente, dirigido pelo Governo Central da Índia, concluiu que o acidente perto de Calcutá se deveu a “falha estrutural da estrutura do avião durante o voo através de uma trovoada”. Determinaram que uma de duas possibilidades causou uma sobrecarga do avião o suficiente para o despenhar: ou rajadas severas da tempestade, ou excesso de controlo por parte do piloto devido à tempestade. Recomendaram que os destroços fossem analisados mais detalhadamente para determinar a falha primária, e que “deveria ser considerada” a modificação das características de voo do Cometa para lhe dar mais “sensação” quando as cargas são aplicadas nas superfícies de controlo.

br>Cometa G-ALYP em Calcutta/Dum Dum
Copyright Matthew Clarkson – Usado com permissão

Elba

Em 10 de Janeiro, 1954, o Cometa G-ALYP partiu do Aeroporto de Ciampino, Roma para Londres como voo 781 da BOAC. Cerca de 20 minutos após o voo, ao aproximar-se dos 27.000 pés, a transmissão da tripulação cessou a meio da frase, indicando uma falha da aeronave com “súbita e catastrófica”. Testemunhas na ilha de Elba, Itália, viram o avião cair ao mar em chamas. Todos os 29 passageiros e seis membros da tripulação foram mortos.

Embora uma investigação do acidente seja normalmente conduzida pelo governo ou pela autoridade aeronáutica do país do acidente, foi determinado que as autoridades britânicas dirigiriam a investigação da Elba. A frota Comet ficou imobilizada enquanto a investigação começava e enquanto de Havilland fazia modificações “para cobrir todas as possibilidades que a imaginação sugeriu como causa provável do desastre”. Estas modificações foram feitas para abordar qualquer possível causa de falha, incluindo a vibração das superfícies de controlo, falha estrutural primária devido a rajadas, controlos de voo, descompressão explosiva, incêndio do motor, falha de uma lâmina de turbina, e fadiga da asa. A fadiga da fuselagem não foi considerada como causa neste momento, nem foi feita uma modificação para a compensar.

Como estas modificações foram feitas, e enquanto os destroços ainda estavam a ser recuperados, o ministro britânico dos Transportes e Aviação Civil observou “a natureza e extensão das modificações planeadas… e enquanto o desastre de Calcutá é completamente contabilizado… não podemos eliminar que o acidente possa ter sido devido a alguma outra causa, possivelmente comum a ambos os desastres”. Acreditando que a causa desconhecida de possivelmente dois acidentes tinha sido corrigida durante o projecto de modificação maciça, o voo Comet foi retomado a 23 de Março de 1954.

br>BOAC Comet G-ALYX em Londres, Novembro de 1952
National Air and Space Museum, Smithsonian Institution
(SI 2002-2526)

Nápoles

p>Apenas duas semanas mais tarde, a 8 de Abril de 1954, o Cometa G-ALYY partiu do Aeroporto de Ciampino, Roma para o Cairo, como voo 201 da South African Airlines, fretado através da BOAC. Cerca de 40 minutos depois do voo, enquanto subia por 35.000 pés, a aeronave sofreu uma ruptura catastrófica durante o voo e despenhou-se no mar perto de Nápoles. Todos os 14 passageiros e sete membros da tripulação foram mortos.p>Imediatamente após este acidente, BOAC suspendeu todos os voos da Comet. O Certificado de Navegabilidade foi retirado de todos os aviões Comet e a frota foi subsequentemente imobilizada por tempo indeterminado. Levaria quatro anos para que o Comet realizasse novamente voos comerciais – desta vez como o Comet 4.

Muitos destroços da aeronave de Nápoles puderam ser recuperados devido à grande profundidade a que se tinha afundado – cerca de 3.300 pés. Do que foi possível recuperar, concluiu-se que não havia inconsistências com “a opinião de que o acidente com o Yoke Yoke Yoke era atribuível à mesma causa que o acidente com o Yoke Peter”

Agora, com a causa de três acidentes no espaço de um ano, todos possivelmente ligados às descobertas dos destroços de Elba, os esforços para recuperar as restantes peças foram renovados. Foram utilizadas câmaras de televisão subaquáticas pela primeira vez. No final de Agosto de 1954, 70% do acidente de Elba tinha sido recuperado.

br>Comet G-ALYU
Foto cortesia de John Heggblom, tirada por J.C. ‘Connie’ Heggblom.

Testes de fuselagem

Com ainda nenhuma causa definitiva, os investigadores decidiram fazer testes à escala real nas fuselagens existentes: testes de voo sem pressão no G-ANAV e testes de pressão no G-ALYU. Para realizar os testes de pressão de uma forma mais segura, foi construído um tanque de água para encastrar a fuselagem. A fuselagem foi submersa e cheia com água, e depois água adicional foi bombeada para a cabine até a pressão dentro da fuselagem atingir 1P, o equivalente ao voo. Isto foi então pedalado para simular muitos voos ao longo da vida de uma aeronave. Ao utilizar água em vez de ar, sendo a água um fluido muito menos compressível, o teste seria muito mais seguro e a fuselagem poderia ser reparada e testada de novo conforme necessário. Se tivesse sido utilizado ar, os resultados assemelhar-se-iam às catastróficas rupturas em voo na Elba e Nápoles.

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br>Comet G-ALYU no tanque de água para testes de pressão. A fuselagem falhou num canto da janela quadrada da escotilha de fuga frontal.
(View Large Photos)

br>G-ALYP, Elba, mostrando as duas janelas ADF. Esta peça
foi determinada como sendo a origem da ruptura em voo.
(View Large Photo)
“br>Source: Centro de Imagem de Junta das Forças Canadianas, Número de referência PL-62095. Departamento de Defesa Nacional.
Reproduzido com a permissão do Ministro de
Obras Públicas e Serviços Governamentais do Canadá, 2008.

G-ALYU tinha sofrido 1.230 voos pressurizados antes dos testes e 1.830 “voos” de tanques antes da fuselagem ter falhado no canto de uma janela de escape quadrada para a frente. Esta falha foi a prova fundamental necessária para virar a direcção da investigação para a fadiga. A seguir foi criado um modelo à escala para testar a teoria da falha de fadiga da fuselagem no canto de uma janela. Os resultados foram então mapeados para o local do acidente perto de Elba, e foi criada uma nova área de busca. Neste novo local, as janelas do Localizador Automático de Direcção (ADF) da aeronave, também quadradas, foram recuperadas em poucas horas. As janelas ADF estão no topo da fuselagem, mesmo à frente das asas. Esta peça dos destroços da Elba, contendo as duas janelas do ADF e o material adjacente, suportou a “inconfundível impressão digital de fadiga”, e foi determinada como sendo a primeira fractura do acidente da Elba.

G-ALYU suportou cerca de 3.060 “voos” pressurizados, quer no ar quer no tanque de água. A aeronave Elba tinha sofrido 1.290 voos pressurizados. Os aviões de Nápoles efectuaram 900 voos pressurizados. Todos estes parecem indicar uma vida de fadiga muito inferior aos 16.000 ciclos bem sucedidos testados de Havilland.

Even na fase de concepção, de Havilland sabia que o Cometa seria um grande avanço tecnológico. Estavam a competir para serem a primeira empresa a oferecer o serviço de jactos pressurizados ao público. Uma vez que havia pouca experiência na concepção e produção de aviões comerciais pressurizados na altura do desenvolvimento do Comet, deHavilland colocou uma ênfase especial nos testes estruturais. Uma área de ênfase especial envolveu testes de pressão da fuselagem a pressões superiores às normais.

A Organização da Aviação Civil Internacional (ICAO) e os Requisitos da Aviação Civil Britânica (BCARs), os regulamentos aplicáveis a qualquer aeronave civil de fabrico britânico da época, exigiam uma pressão de concepção de 2P e um teste de prova da fuselagem até 1,33P, em que “P” é a diferença de pressão de trabalho, ou a pressão esperada em voo normal. Para o Cometa, P era aproximadamente 8,25 libras por polegada quadrada (lbs/in2 ou psi). Nem a ICAO nem as autoridades britânicas estavam ainda plenamente conscientes de todas as implicações e efeitos do voo pressurizado, pelo que muitos regulamentos permaneceram os mesmos para aeronaves pressurizadas e não pressurizadas, incluindo os requisitos de fadiga.

De Havilland excederam significativamente os requisitos nos seus esforços para garantir a segurança das suas aeronaves. Decidiram conceber a fuselagem para suportar até 2,5P, e testá-la para 2P, em vez de apenas 1,33P. Uma fuselagem protótipo foi pressurizada entre 1P e 2P aproximadamente 30 vezes, e depois pressurizada a “um pouco mais de P” mais 2.000 vezes. Estes dois testes deviam provar a fuselagem como um recipiente de pressão adequado, bem como a sua integridade estrutural. Muito mais tarde, no Verão de 1953, depois de os Cometas já estarem a voar, começaram a ser publicados regulamentos que exigiam mais testes de fadiga para as fuselagens pressurizadas. Consequentemente, de Havilland voltou a testar o mesmo protótipo de fuselagem com mais 16.000 ciclos de pressurização entre zero e 1P para verificar a sua vida de fadiga. A fuselagem finalmente falhou aos 16.000 ciclos devido a fissuras de fadiga no canto de uma janela quadrada da cabina. A vida útil esperada do cometa era de apenas 10.000 ciclos, pelo que as fissuras a 16.000 não eram uma preocupação.

br>De Havilland Comet Prototype G-ALVG. Notar as janelas quadradas do passageiro.
Foto cortesia do British Airways Museum Collection – Usado com permissão.

Stress Concentrations at Window Corners

De Havilland realizou muitos testes em pré-produção para provar a segurança do Cometa: desde testes de pressão, a testes de voo, a testes de stress. Acreditava-se que os extensos testes de prova da fuselagem eram provas concretas de que o Cometa era seguro. Este conhecimento experiencial adquirido com testes reais reforçou a confiança de Havilland nas suas análises. Tinham sido feitos cálculos para um stress médio “na vizinhança dos cantos”, que constataram que o stress era menos de metade da resistência máxima do material. De Havilland não considerou os cálculos de stress adicionais como sendo mais precisos do que os já efectuados, e preferiu confiar nos testes como a prova principal para a adequação do cometa. Contudo, após a falha do G-ALYU no tanque de água, mais testes revelaram que o stress na janela era significativamente mais elevado do que o originalmente determinado. Os testes encontraram concentrações de tensão elevadas nos cantos da janela.

Uma concentração de tensão é uma área muito localizada de tensão muito mais elevada do que a área circundante. As concentrações de tensão foram elevadas especificamente devido à forma quadrada das janelas e caixilhos das janelas, que é muito diferente das formas redondas/ovais das janelas dos aviões modernos. Com as janelas modernas, a tensão flui livremente em torno das arestas curvas com uma constituição mínima. Mas com as janelas quadradas dos Cometas, a tensão não pode fluir suavemente em torno dos cantos abruptos. Isto cria concentrações de tensão.

br>Imagem de paragem do Cometa 1 Animação de Analogia de Tráfego

Uma animação descrevendo as concentrações de tensão associadas com as janelas quadradas está disponível no seguinte link: Ver Cometa 1 Animação de Analogia de Tráfego.

Embora qualquer aeronave tenha níveis variáveis de concentrações de stress, os cantos das janelas quadradas únicas do Cometa resultaram em níveis de stress especialmente elevados. De Havilland testou o seu protótipo a 2P, o dobro da pressão operacional esperada. A sobrecarga de pressão combinada com os níveis de tensão muito elevados nos cantos das janelas, criou níveis de tensão nas concentrações suficientemente elevados para alterar as características do material nestes locais. Cada vez que o de Havilland aumentava a carga de pressão, as características do material alteravam-se progressivamente. Ao atingir a carga mais elevada de 2P, estes locais tinham características materiais fundamentalmente diferentes das de um cometa de produção. O processo pelo qual as características do material mudaram chama-se trabalho a frio.

Propriedades do material a frio

Trabalho a frio não é, em si mesmo, uma questão de segurança. Os testes ao 2P provaram que o Cometa podia suportar cargas de pressão excessivas. O passo errado significativo foi a decisão de realizar o teste de fadiga no mesmo protótipo de fuselagem que tinha sido submetido ao teste de pressão e tinha sido trabalhado a frio. O protótipo de fuselagem resistiu a 16.000 ciclos antes da falha, devido em grande parte às características fundamentalmente diferentes do material trabalhado a frio nos cantos das janelas. Esta alteração característica melhorou efectivamente as propriedades de fadiga nestes locais, o que mascara a verdadeira vulnerabilidade à fadiga do cometa de produção. Uma animação descrevendo como as características do material podem ser alteradas através do trabalho a frio está disponível no seguinte link: Cometa 1 Animação Diagrama S-N.

Os Cometas que se despenharam em Calcutá, Elba, e Nápoles, e G-ALYU no tanque de água, não tinham sido submetidos a testes de prova a 2P, nem tinham qualquer outro Cometa de produção. Estas estruturas não tinham o “benefício” da aplicação de cargas elevadas para melhorar as suas características de fadiga. Como resultado, os ciclos naturais de stress dos cantos das janelas desgastariam rapidamente, ou fadiga, o material. A fadiga tinha um efeito tão grande nas fuselagens de produção nunca sobrecarregadas que, em vez de 16.000 ciclos de vida de fadiga, os Cometas atingiam apenas cerca de 1.000 ciclos. No final da sua vida de fadiga, o material desgastado romperia catastroficamente, resultando na ruptura a bordo.

br>Reconstrução dos destroços da fuselagem Elba recuperados.
br>Fonte: Centro de Imagens das Forças Armadas Canadianas, número de referência CAL-43-281-16, detalhe da foto. Departamento de Defesa Nacional. Reproduzido com a permissão do Ministro das Obras Públicas e Serviços Governamentais do Canadá, 2008.

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