Dlaczego okna w samolotach są zaokrąglone? Bo kwadratowe kiedyś zabijały

Następnym razem, gdy zajmiesz miejsce przy oknie, przyjrzyj mu się przez chwilę. Owalne, z łagodnie zaokrąglonymi rogami - dokładnie taki sam kształt ma w Boeingu, w Airbusie, w małym regionalnym embraerze i w maszynie sprzed trzydziestu lat. To nie przypadek i z pewnością nie kwestia mody. Ten kształt jest bezpośrednim skutkiem serii katastrof, które w latach pięćdziesiątych wstrząsnęły lotnictwem i o mało nie pogrzebały brytyjskiego przemysłu lotniczego.

Maszyna, która wyprzedziła swoją epokę

De Havilland Comet był pierwszym na świecie odrzutowcem pasażerskim. Prototyp wzniósł się w powietrze w 1949 roku, a regularne rejsy z pasażerami ruszyły 2 maja 1952 roku pod skrzydłami brytyjskiej BOAC. Dla ówczesnych podróżnych było to przeżycie niemal z gatunku science fiction. Comet latał na wysokości około 11 tysięcy metrów, ponad chmurami i turbulencjami, dwa razy szybciej niż śmigłowe samoloty tamtych lat. Podróż z Londynu do Johannesburga, która wcześniej zajmowała cztery dni, skurczyła się do niespełna doby. Kabina była cicha, lot gładki. Wielka Brytania na moment stała się liderem ery odrzutowej, a Amerykanie patrzyli na to z rosnącym niepokojem.

Trzy katastrofy w niecały rok

Pierwszy sygnał, że coś jest nie tak, pojawił się w maju 1953 roku, gdy Comet rozpadł się w powietrzu podczas burzy niedaleko Kalkuty. Wtedy winą obarczono gwałtowną pogodę. Prawdziwy dramat rozegrał się jednak na początku 1954 roku.

10 stycznia egzemplarz o rejestracji G-ALYP - ten sam, który niespełna dwa lata wcześniej wykonał pierwszy w historii rejsowy lot odrzutowcem - wystartował z Rzymu do Londynu. Kilka minut później maszyna rozpadła się nad Morzem Śródziemnym w pobliżu wyspy Elba. Zginęło 35 osób. Flotę na chwilę uziemiono, sprawdzono, co się dało, i wznowiono loty.

Trzy miesiące później, 8 kwietnia, Comet linii South African Airways runął do morza niedaleko Neapolu. Tym razem zginęło 21 osób. Sytuacja stała się nie do zaakceptowania. Comety straciły certyfikat, a flota została uziemiona - tym razem na dobre.

Śledztwo, które zmieniło lotnictwo

Rozwikłanie zagadki powierzono Królewskiemu Instytutowi Lotniczemu (RAE) w Farnborough, kierowanemu przez Sir Arnolda Halla. Zespół stanął przed zadaniem, jakiego wcześniej nikt nie podejmował. Marynarka wojenna wydobyła z dna Morza Śródziemnego szczątki maszyny spod Elby - udało się odzyskać około 70 procent wraku - a inżynierowie mozolnie składali kadłub z powrotem na specjalnej ramie, niczym gigantyczne puzzle.

Kluczowy pomysł był genialny w swojej prostocie. Cały kadłub bliźniaczego Cometa zanurzono w ogromnym zbiorniku z wodą i zaczęto cyklicznie napełniać go i opróżniać, symulując kolejne wznoszenia na wysokość przelotową i zniżania. Woda nie znalazła się tam przypadkiem: gdyby konstrukcja pękła w powietrzu, rozerwałaby się na strzępy, a tak pęknięcie dało się spokojnie zbadać. Po odpowiedniku około trzech tysięcy lotów kadłub ustąpił - w rogu jednego z wycięć w poszyciu.

Winowajca okazał się mniej oczywisty, niż głosi legenda

Diagnoza brzmiała: zmęczenie materiału. Przy każdym locie kabina była napełniana powietrzem pod ciśnieniem, a przy zniżaniu rozprężana. Cienkie aluminiowe poszycie rozszerzało się i kurczyło raz za razem, a w miejscach największych naprężeń - przy rogach wycięć w kadłubie - z każdym cyklem rosły mikroskopijne pęknięcia. W końcu metal nie wytrzymał i kadłub rozdarł się na wysokości przelotowej.

Popularna wersja tej historii gubi jednak istotny szczegół. Powtarza się, że "Comet miał kwadratowe okna i dlatego się rozpadał". W rzeczywistości okna pasażerskie miały zaokrąglone rogi. Pęknięcie, które zniszczyło G-ALYP, zaczęło się nie przy oknie dla pasażerów, lecz przy niewielkim wycięciu na antenę radionamiernika w górnej części kadłuba. Do tego dochodziły dwa poważniejsze grzechy konstrukcji: poszycie było zbyt cienkie, a otwory pod nity wybijano, zamiast - jak pierwotnie planowano - łączyć blachy klejem. Takie otwory miały nierówne krawędzie i mikropęknięcia, od których zmęczenie startowało jeszcze szybciej.

Prawdziwa lekcja nie brzmiała więc "nie rób kwadratowych okien", bo tego nikt rozsądny i tak nie robił. Chodziło o coś głębszego: ostre narożniki i nagłe zmiany kształtu w napiętej konstrukcji kumulują naprężenia, a materiał, który z pozoru wygląda na nienaruszony, po tysiącach cykli potrafi pęknąć bez ostrzeżenia.

Dlaczego dziś każdy samolot ma zaokrąglone okna

Rozwiązanie było równie proste, co sama lekcja. Owalne i zaokrąglone wycięcia rozprowadzają naprężenia równomiernie, zamiast skupiać je w jednym punkcie. Od tamtej pory nie zbudowano komercyjnego samolotu pasażerskiego z ostrymi narożnikami okien - spójrz przy najbliższym locie na sąsiednie rzędy, a zobaczysz tę samą łagodną krzywiznę powtórzoną dziesiątki razy.

Śledztwo w sprawie Cometa dało początek całej dyscyplinie: systematycznemu badaniu zmęczenia materiału. Od tego momentu każdy producent musiał udowodnić, że jego konstrukcja wytrzyma dziesiątki tysięcy cykli ciśnieniowych. Metody, które wtedy opracowano - od modelowania matematycznego po podwodne wydobywanie wraku - do dziś są fundamentem pracy komisji badających katastrofy lotnicze.

Za tę wiedzę Brytyjczycy zapłacili wysoką cenę, i to nie tylko w ludzkich tragediach. Zanim przeprojektowany, bezpieczny Comet 4 wrócił do służby, minęły lata - a w tym czasie rynek przejęły amerykańskie Boeing 707 i Douglas DC-8. Maszyna, która miała zapewnić Wielkiej Brytanii dominację w lotnictwie, ostatecznie pomogła ją oddać konkurencji.

Poskładane ręcznie przez śledczych fragmenty G-ALYP można dziś oglądać w Science Museum w Londynie. To jeden z tych eksponatów, które z pozoru są tylko kawałkiem pogiętego metalu, a w rzeczywistości mieszczą w sobie całą epokę - jej ambicje, błędy i cenę postępu. Zwiedzając takie miejsca, warto mieć w telefonie audioprzewodnik, choćby ten z Travio.pl - bo dopiero opowieść stojąca za eksponatem zamienia gablotę z blachą w historię, którą się pamięta.

A samo pytanie o zaokrąglone okna ma już dziś banalną odpowiedź. Ten łagodny kształt to milczący pomnik trzech katastrof i śledztwa, dzięki któremu wsiadamy dziś do samolotu, nie zastanawiając się nawet przez sekundę, czy kadłub wytrzyma.