Металлы тоже устают
10 января 1954 года новый французский лайнер de Havilland DH-106 Comet оканчивал длинный рейс – из Сингапура в Лондон с шестью промежуточными посадками. Он летел по завершающему участку Рим – Лондон на высоте чуть больше 8 тыс. метров. Под крылом ревели четыре довольно доведенных уже на тот момент двигателя – реактивные de Havilland Ghost, пассажиры пребывали в совершенно новой среде – гермокабине: спокойно сидели без кислородных масок, несмотря на полет на высоте Эвереста. В 9:51 экипаж связался с землей, чтобы запросить некую информацию, но его сообщение оборвалось на полуслове…
Обломки затонули на относительно небольшой глубине в Средиземном море, поэтому их удалось поднять. Было выдвинуто несколько версий: пожар двигателя, отказ управления или разрушение конструкции. Последнее уже случилось с «Кометой» полугодом раньше: 2 мая 1953 года такой же лайнер развалился в воздухе, не выдержав болтанки в грозовом фронте. Однако небо над Эльбой было спокойным… Все DH-106 «приземлили» до выяснения, однако в конце марта снова возобновили рейсовые полеты.
Прошло всего две недели – и 8 апреля весьма похожим образом упала еще одна «Комета», снова в Италии. Самолет выполнял рейс из Великобритании в ЮАР, в 18:32 вылетел из Рима, успел набрать высоту 10700 м и в 19:05 вышел на связь в последний раз… Тщательное изучение обломков обеих машин показало, что причиной катастроф стал взрыв той самой комфортной для экипажа и пассажиров гермокабины, то есть разрушение фюзеляжа. В каждом полете фюзеляж раздувался под внутренним давлением – деформировался, «дышал». А окна были по старинке выполнены более простыми в производстве – квадратными, и их углы словно надрезы на целлофане работали как концентраторы напряжений: от них расходились трещины.
С первого, второго, десятого и даже сотого раза ничего не происходило – иначе самолет не дошел бы до эксплуатации с пассажирами. Усталость металла копилась годами. Выяснив причину, фирма de Havilland самолеты доработала: сделала окна круглыми и внесла еще ряд мелких улучшений. В итоге «Кометы» в разных модификациях выпускались еще 10 лет – по 1964 год, и возили пассажиров до начала 1980-х.
Почти год спустя после второй катастрофы, 26 марта 1955 года, над Тихим океаном вез пассажиров 4-моторный поршневой лайнер Boeing 377 Stratocruiser, созданный на базе бомбардировщика B-29 Superfortress. Ничто не предвещало беды, однако внезапно самолет сотрясает сильная вибрация – и через несколько секунд от крыла отделяется третий (правый внутренний) двигатель с винтом. Улетая, он повреждает то ли крыло, то ли оперение, в результате управляемость лайнера серьезно падает, лететь дальше на трех двигателях невозможно. Экипаж удачно приводняет самолет, большая часть людей спасается, погибли лишь 4 человека.
Исследование обломков, а также винтов других «стратокрузеров» показало, что катастрофа произошла из-за коррозии и усталости металла лопасти. Алюминиевая лопасть просто разорвалась в полете – и возникшие из-за дисбаланса винта страшные вибрации за несколько секунд сломали мотораму, после чего двигатель отделился. После этого контроль никелированных алюминиевых лопастей многократно усилили, в том числе стали проверять зоны, в которые раньше вообще не заглядывали – под резиновыми обтекателями. К слову, похожие трещины были обнаружены на 13,5% лопастей. Любая могла оборваться в любом полете: сработал бы закон парных случаев, как и с «Кометами».
Минуло больше десяти лет. Начало марта 1966 года выдалось черным для неба Японии. 4 марта в токийском аэропорту «Ханеда» экипаж реактивного лайнера Douglas DC-8 в сложных метеоусловиях не выдержал глиссаду и упал до полосы. 5 марта – не прошло и суток! – неподалеку, возле горы Фудзи, упал еще один авиалайнер американского производства – тяжелый Boeing 707. Но с ним все было не так очевидно: он просто развалился на высоте около 5 км. Расследование показало, что разрушение началось с отделения стабилизатора, и в районе болтов были обнаружены микротрещины. Аналогичные были найдены и на других бортах.
Однако испытания показали, что разрушение происходило при нагрузке в 110% от предельной – это ниже заложенного при проектировании запаса прочности, но в нормальной эксплуатации не должно приводить к аварии. В итоге стало ясно, что тоннель был пройден с двух концов: сильные ветры, обтекающие Фудзияму, создавали болтанку, а усталостные трещины ослабили конструкцию, почти вплотную подведя ее к эксплуатационному пределу прочности. В итоге уставший металл не выдержал там, где должен был. После выяснения причины были выпущены инструкции, ограничивающие сближение с горами, а прочнисты получили еще одну лепту опыта. Но, увы, катастрофы из-за усталости металла на этом не закончились. Так, в 1968 году из-за нее упали небольшой Fairchild F-27B (2 декабря на Аляске) и знаменитый Vickers Viscount, первый в мире турбовинтовой авиалайнер (31 декабря в Австралии). А в 1970 году закон парных случаев подействовал на громадный Ан-22.