Caso 060: Aviões Comet – Falhas por Fadiga (1952/1954).

Em geral, os fabricantes especificam o produto para suportar esforços abaixo do limite elástico, estes ensaiam os materiais, controlam o processo de produção e tomam todos os cuidados para que o produto não apresente qualquer problema. Apesar de todas essas precauções, é possível que, após algum tempo de uso normal, de repente, sem aviso prévio e sem motivo aparente, o produto simplesmente venha a falhar. Essa falha é típica de um fenômeno chamado fadiga. Não foi diferente com as aeronaves COMET que começaram a cair como moscas, sem motivo aparente. 

A fadiga de materiais começou a se tornar séria quando ela provocou esses acidentes aeronáuticos.  Na alvorada da era do jato comercial, o pioneiro de Haviland Comet tinha cabine pressurizada para manter o nível de oxigênio e o controle de temperatura. Essa pressurização era feita durante o voo antes de alcançar altitudes elevadas e despressurizado antes  do pouso. Como uma bola de balão inflável, sistematicamente a estrutura era  inflada e desinflada a cada voo, exigindo da estrutura e fuselagem resistência tanto pela dilatação oriunda da pressurização como ainda dos esforços aerodinâmicos.

O De Havilland Comet, ou simplesmente Comet, de origem inglesa, foi o primeiro avião comercial propulsionado por motores a jato fabricado no mundo. Com quatro reatores na raiz de suas asas, o Comet começou a operar em 1952 pela companhia aérea inglesa BOAC. Foi um grande sucesso, pois voava com o dobro da velocidade dos seus concorrentes da época, porém, com um enorme consumo de combustível, suas rotas eram curtas. Entretanto, em 2 de maio de 1953, exatamente um ano após o início dos voos regulares com os Comet, a aeronave da BOAC de prefixo G-ALYV, decolou de Calcutá, Índia e explodiu, sem aviso, sobre o mar. Após breve investigação, os Comets continuaram a voar e de fato o fizeram, sem maiores complicações por oito meses, até as 10h30 da manhã do dia 10 de janeiro de 1954, inesperadamente, o Comet G-ALYP, que havia decolado de Roma se desintegrou enquanto sobrevoava o mar, perto da Ilha de Elba, matando seus trinta e cinco ocupantes. 

Voo inaugural do COMET.

Os voos foram suspensos por algum tempo, mas assim que foram retomados, outra aeronave se despedaçou em pleno ar, novamente matando todos os ocupantes. Os navios de salvamento da Marinha Real Britânica foram enviados ao local do primeiro acidente para resgatar as peças do avião que estavam submersas, já que o segundo acidente aconteceu sobre águas profundas, resgatando dos terços das peças. Os destroços foram, então, enviados a Farnborough, Inglaterra onde o Comet acidentado foi cuidadosamente remontado, utilizando-se peças novas no lugar das que não foram resgatadas do avião acidentado.

Um outro Comet foi colocado em um tanque com água, para simular a mesma situação de diferença de pressão atmosférica e desgaste de material (VEJA O VÍDEO ABAIXO).

O VÍDEO ABAIXO É BEM DIDÁTICO PARA ENTENDER

O QUE OCORRIA COM OS COMET’s  NA DÉCADA DE 1950

OBSERVAÇÃO:

Até então a maioria dos aviões da época voavam a baixas altitudes, onde a pressão atmosférica era semelhante à da superfície da Terra. Porém, os aviões a jatos necessitam voar a uma altitude muito grande para evitar turbulências e tempestade, onde a pressão atmosférica é mínima. Como o ser humano não consegue ficar consciente com uma pressão muito baixa, os aviões a jato precisam ter um sistema que deixe a pressão dentro do avião bem maior que a de fora.

Descobriu-se finalmente que os projetistas não tinham preparado a estrutura para ser usada com essa diferença de pressão, logo os aviões eram verdadeiras “bombas” voadoras. Bastou uma rachadura no teto do primeiro Comet acidentado para que ele se desintegrasse em pleno voo. Neste caso do Comet G-ALYP resgatado do fundo do mar, a rachadura havia se iniciado onde a superfície metálica fora cortada em retângulo, para a instalação de uma antena de ADF (Automatic Direction Finding). Também as janelas dos primeiros Comet eram quadradas. As janelas era um erro de projeto o que criava pontos de tensão nas extremidades. 

Os erros de projeto cometidos no Comet tiveram pelo menos uma consequência positiva. Depois deles (final da década de 1950), todos os jatos comerciais já saíram das pranchetas com janelas arredondadas, para eliminar pontos de tensão que pudessem causar a fadiga e o rompimento brusco da fuselagem.

CAUSAS

Causa Imediata: ruptura abruta do material por fadiga mecânica, devido concentração de tensões em cantos vivos na fuselagem do avião.

Causa Básica: desconhecimento do mecanismo de fadiga dos materiais levando ao erro de projeto da aeronave.

SURGE A INSPEÇÃO SISTEMÁTICA NA AVIAÇÃO

A estrutura da aeronave é, deve ser projetado para sustentar danos estruturais sem comprometer a segurança do avião  até um tamanho crítico de danos.

Esses danos devem ser detectados facilmente por inspeção visual entre voos. Todas as inspeções são feitas baseados em cálculos de propagação de trincas que garantem que uma trinca observada não é suscetível a crescer até o tamanho crítico entre dois ciclos de inspeção, onde neste momento se for crítico, será reparada adequadamente .

Os END’s mais utilizados para verificação  do problema são: Líquido Penetrante, Partículas Magnéticas, Ultra-som e Radiografia.

O aço comercial AISI 4340 é amplamente utilizados na indústria aeronáutica e espacial por combinarem resistência e tenacidade, podendo trabalhar nos mais variados tipos e níveis de solicitações. Ele tem elevados valores dos limites de escoamento e resistência à tração.

Esse COMET, hoje peça de museu, é da segunda geração de Comet's que foram
fabricados com a janelas arredondas. Porém, não bastou. O nome desgastado da
empresa pelos acidentes, tirou-a do ramo da aviação.

CASO RECENTE (nem tanto assim...)

Em 28 de abril de 1988, o Boeing 737 da Aloha Airlines decolou do aeroporto da cidade de Hilo, no arquipélago do Havaí, em uma breve viagem de rotina até Honolulu, numa ilha próxima. Alguns dos noventa passageiros reclamaram um pouco da turbulência no início do voo, mas, minutos depois, o sinal luminoso mandava manter os cintos de segurança atados (isso salvou vidas). Pois, assim que o avião, com dezenove anos de uso, nivelou a 7 000 metros, a altitude prevista de voo, ouviu-se um forte estrondo e, subitamente, o teto da primeira classe desapareceu no ar deixando um rombo de 6 metros na fuselagem acima e ao lado da fileira de assentos. 

 Boeing 737 da Aloha Airlines logo após o acidente.

Quase no mesmo instante, uma comissária, de pé no corredor, foi sugada para fora. O número de vítimas poderia ter sido maior, não fosse a perícia do piloto em fazer um pouso de emergência num aeroporto próximo; todos os passageiros e o restante da tripulação se salvaram.

Evacuação da aeronave após pouso bem sucedido (quase um milagre).

A investigação apontou que a causa do acidente foi uma combinação de corrosão e fadiga das partes mecânicas da aeronave, que tinha 19 anos de uso e mais de 89 mil voos registrados.

Após o acidente, a empresa iniciou um programa de fiscalização e inspeção das aeronaves para verificar a manutenção dos aviões com muitas horas de voo.

Leia no ainda no BLOG complementando o assunto:

FALHA POR FADIGA

FRATURADOS MATERIAIS (FRÁGIL E DÚCTIL)

Fontes:

http://super.abril.com.br/

http://hangardeplastico.net/

http://aerospaceengineeringblog.com/

http://culturaaeronautica.blogspot.com.br/

Enciclopédia Descobrir, Editora Globo, 1990.

Explanação e anotações das aulas do professor Maurício de Oliveira na

disciplina Ensaios Mecânicos da Equipe de Formação de Industrial – EFI / SINDIPETRO-LP.