To nie pierwsza afera z Boeingiem 737

TLDR na końcu.

Dwa nowe 737 MAX rozbijają się w krótkim czasie w podobnych okolicznościach, media na całym świecie spekulują o przyczynach, opinia publiczna wymusza uziemienie całej floty. Dziś wydaje to się proste, internet, media społecznościowe, informacje szybko się rozchodzą, dane z flightradar pojawiają się niemal natychmiast po katastrofie, rozbudowane rejestratory katastroficzne dostarczają śledczym wiele informacji, szybko pojawiają się pierwsze wnioski...

Ale kiedy śledczy mają do dyspozycji tylko magnetyczną taśmę na której jest ledwie kilka najważniejszych parametrów, a producent jest zdeterminowany, by prawda nie wyszła na jaw, sprawy mocno się komplikują.

Połowa lat 60., w firmie Boeing w pośpiechu powstaje nowy samolot - 737, konkurencyjny DC-9 już lata i podbija rynek, przez programy 747 i Apollo brakuje rąk do pracy, przyciśnięci czasem inżynierowie adaptują sporo rozwiązań z wcześniejszych 727 i 707. Wśród nich znajduje się dość skomplikowany mechanizm steru kierunku: naciśnięcie pedałów w kokpicie przekazywane jest systemem linek, bloczków i popychaczy do znajdującego się w ogonie PCU (Power Control Unit), wewnątrz PCU znajduje się podwójny zawór hydrauliczny (zawór w zaworze), który steruje przepływem płynu hydraulicznego do siłownika sterującego sterem. FAA (Federal Aviation Administration) nie podoba się to rozwiązanie, a najbardziej brak redundancji - jeden siłownik, jedno PCU. Boeing 727 miał dwa takie zawory i dzielony ster kierunku, kiedy jeden uległ uszkodzeniu wciąż połowa steru działała, w 737 Boeing chciał ograniczyć ilość części i zrobił jeden duży ster. Co więcej musieli go znacznie powiększyć, w 727 silniki były na ogonie, blisko osi kadłuba i gdy jeden z silników przestawał działać asymetria ciągu nie była duża, w 737 silniki umieszczono pod skrzydłami, znacznie odsunięte od kadłuba i wyłączenie jednego musiało być równoważone przez znacznie większy ster kierunku na ogonie. Duży ster, z ogromną siłą i pojedynczym układem kontrolnym, co może pójść nie tak? Ostatecznie FAA daje się przekonać Boeingowi, że awaria PCU nie jest prawdopodobna...

Na zdjęciu przekrój podwójnego zaworu:

Niemal od samego początku z linii lotniczych zaczynają płynąć sygnały o dziwnym zachowaniu sterów kierunku, miały wychylać się same z siebie, blokować, samoloty wykonywały nagłe, niespodziewane manewry. Boeing zazwyczaj tłumaczył te incydenty usterkami Yaw Dampera, to jest urządzenia które miało za pomocą delikatnych ruchów sterem kierunku automatycznie tłumić kołysanie ogonem podczas lotu. Jako, że możliwy dla Yaw Dampera zakres ruchu był niewielki, nie było się czego obawiać. Jak jednak okazało się wiele lat później, prawdziwą przyczyną był finezyjny zawór w zaworze Boeinga. W pewnych specyficznych przypadkach ów zawór blokował się uniemożliwiając ruch sterem kierunku, lub gorzej, powodując samoczynną "ucieczkę" steru do pozycji maksymalnej i blokadę w tym położeniu. Możliwe było też przemieszczenie zaworu poza standardowy zakres pracy, gdzie dochodziło do odwrócenia działania steru - przemieszczał się w kierunku przeciwnym do do zadanego przez pilotów. Jeśli załoga nie zorientowała się w porę dawało to ten sam skutek co ucieczka steru - ster zaczyna się obracać w lewo, pilot kontruje w prawo nieświadomie pogłębiając wychylenie w lewo - dodatnie sprzężenie zwrotne. Kiedy Brytyjczycy badali przypadek chwilowego odwrócenia steru wysokości w jednym z 747-400 British Airways (podobne rozwiązanie co ster kierunku w 737), pracownicy Boeinga mieli im przyznać, że o problemie wiedzą już od połowy lat 70...

Rysunki zaworu z raportu NTSB (National Transportation Safety Board - amerykańska organizacja badania wypadków lotniczych):

1 - zawór w pozycji neutralnej

2 - zawór w pozycji maksymalnego otwarcia

3 - zewnętrzny zawór zablokowany, wewnętrzny działa w drugim kierunku, blokada

4 - zewnętrzny zawór zablokowany, wewnętrzny przesunięty za daleko, ster obraca się w przeciwnym kierunku do zadanego

Na zdjęciu Boeing 737-800, ster kierunku (pionowy, z czerwoną literą A) wychylony maksymalnie w lewo. Gdyby do takiego wychylenia doszło w locie, samolot obróciłby się w lewo wokół osi pionowej (nos w lewo) oraz w lewo wokół osi podłużnej (lewe skrzydło w dół), odwróciłby się na plecy i przeszedł do lotu nurkowego. Będzie widać to na filmach.

Ilość zgłaszanych zdarzeń lotniczych cały czas rosła, miały ich być nawet setki, tyle, że nikt tego nie liczył. Część kończyła się obrażeniami stewardess, które po gwałtownych manewrach latały bezwładnie po kabinach samolotów. W 1973 jeden z samolotów wszedł gwałtownie w nurkowanie, ale załoga w porę odzyskała kontrolę, a Boeingowi jakoś nadal udawało się problem ignorować... aż do 3 marca 1991. W podchodzącym do lądowania w Colorado Springs United Airlines 585 niespodziewanie gwałtownie wychylił się ster kierunku i zablokował w położeniu maksymalnym. Załoga natychmiast skontrowała lotkami, zwiększyła ciąg i przestawiła klapy na 15, ale była bezsilna, samolot przewrócił się na plecy i z przeciążeniem 4g zanurkował prosto w ziemię. Ten sam samolot miał problemy ze sterem kierunku już tydzień wcześniej, zgodnie z sugestią producenta wymieniono wtedy Yaw Damper, ale problem powtórzył się dwa dni później, a 3 marca zakończył się katastrofą. Śledczy podejrzewali jakąś usterkę sterowania, udało się odnaleźć Yaw Damper, ale był zbyt zniszczony by cokolwiek dało się w nim sprawdzić, znaleziono też PCU, z którego wymontowano podwójny zawór. Zawór ten, uszkodzony ale kompletny, został zapakowany przez pracownika Boeinga i zawieziony przez śledczych do laboratorium, gdzie odkryto, że zniknęły 3 elementy: sprężyna, jej prowadnica i zaślepka, elementy ograniczające ruch wewnętrznego zaworu i prawdziwa przyczyna katastrofy, ale o tym jeszcze wtedy wiedział tylko Boeing. Mimo trwającego niemal 2 lata śledztwa NTSB (National Transportation Safety Board) nie udało się ustalić przyczyn, śledczy podejrzewali tylko jakąś awarię PCU, Boeing forsował nagłe podmuchy i turbulencje, co nie było wykluczone biorąc pod uwagę górzystą okolicę. Ostatecznie opublikowano raport uwzględniający obie hipotezy.

Wrzucam symulacje od NTSB, animacje z programów telewizyjnych są ładniejsze, ale często przesadzone dla większego dramatyzmu. Napisy na ekranie to wypowiedzi załogi. Akcja od 1:06 (nie wiem czemu nie działa ustawianie czasu odtwarzania)

Gdy analizowano katastrofę w Colorado Springs na świecie rozbiły się dwa inne 737, które mimo oficjalnie ustalonych przyczyn dziś również podejrzewa się o związek z awarią PCU, były to:

czerwiec 1992 - Copa Airlines 201 wykonuje gwałtowny obrót i pikuje w panamską dżunglę, 47 ofiar. Śledztwo wykazało wadliwy sztuczny horyzont, chociaż gwałtowność manewrów wskazywała na zablokowany ster kierunku.

listopad 1992 - China Southern Airlines 3943 rozbija się przy podejściu do lądowania, 141 ofiar, oficjalną przyczyną nieprawidłowa reakcja załogi na awarię automatu ciągu.

 

Oraz cała seria zdarzeń, w kwietniu 1993 w 737 Air New Zealand ster "ożył" na wysokości przelotowej kiwając się samemu na zmianę w lewo i prawo, w sierpniu dwa przypadki gwałtownych, nieplanowanych manewrów zgłosiło Air France i jeden Southwest (ranna stewardessa, co ciekawe był to pierwszy lot tego samolotu po wymianie PCU na nowy), a w listopadzie zblokował się ster startującego 737 Philippine Airlines, start udało się przerwać. W marcu i kwietniu 1994 dwa przypadki zgłosiło America West. Stery zaczęły blokować się nawet na ziemi, zgłoszono 3 takie przypadki, po jednym z nich technicy United zdemontowali PCU i odkryli, że przy niewłaściwym położeniu sprężyny i zaślepki w podwójnym zaworze może dojść do odwrócenia działania steru. FAA zaleca wymianę tych elementów we wszystkich samolotach.

 

marzec 1994 przynosi kolejną katastrofę, Boeing 737 Sahara India Airlines rozbija się podczas szkolenia pilotów w New Delhi, giną 4 osoby, samolot spadając uderza w stojącego na lotnisku rosyjskiego Iła i zabija jeszcze 5 pracujących przy nim techników. W badanym PCU wykryto dorabiane części. Musiał już wcześniej sprawiać problemy a hindusi próbowali drutować po swojemu.

 

11 kwietnia 1994 - piloci linii Continental stoczyli dramatyczną, 18 minutową walkę ze swoim samolotem. Obawiając się wpadnięcia do zatoki i nieodnalezienia przez służby rejestratora, kapitan przez cały czas relacjonował wszystko przez radio. Dzięki determinacji i dużemu zapasowi wysokości, który dał im czas na opanowanie sytuacji, samolot udało się szczęśliwie sprowadzić na ziemię. Nagłą asymetrię załoga tłumaczyła prawdopodobnym odpadnięciem jakiegoś elementu w locie, ale kiedy po wylądowaniu wyszli na zewnątrz wszystko było na swoim miejscu. Po zdarzeniu wymontowano z samolotu rejestrator i kilka podzespołów, wliczając w to PCU i wysłano do Boeinga. Producent orzekł awarię Yaw Dumpera i stwierdził że wychylenie było lekkie, łatwe do opanowania i nie mogło trwać dłużej niż dwie minuty. Kapitan nie godził się z tą wersją, zarzekał się, że w walce odniósł obrażenia lewej ręki, żalił się też, że nakłaniano go, by dla "wyższego dobra" nie drążył już tematu.

 
8 września 1994 - USAir 427 ze 127 pasażerami na pokładzie podchodzi do lądowania w Pittsburghu, nagle samolot zaczyna obracać się w lewo, wykonuje obrót o 450 stopni i uderza o ziemię. Tym razem nie może być mowy o podmuchach, teren w okolicy katastrofy jest płaski a pogoda była bezwietrzna, dlatego Boeing proponuje... atak padaczki u kapitana (mimo zarejestrowania jego wypowiedzi na CVR), wpadnięcie w turbulencję śladową za lądującym wcześniej 727 i nadmierną kontrę, zderzenie z ptakiem, a nawet "fat man theory", wg. której otyły pasażer miał stanąć w osłabionym miejscu podłogi, złamać ją a wpadająca noga miała nacisnąć na linki steru kierunku. NTSB nie chcąc być posądzoną o odrzucanie hipotez stara się badać wszystko co Boeing podsuwa, ale jednocześnie odnajduje podwójny zawór i zabiera go do testów u producenta (zawory wykonywał Parker Hannifin na podstawie projektu Boeinga), pilnując przy tym, by tym razem nikt go nie dotykał i nic nie zginęło. Okazuje się, że USAir nie wymieniło jeszcze sprężyn zgodnie z zaleceniem FAA, ale testy zaworu nie wykazują żadnych anomalii. Zlany z niego płyn hydrauliczny także zostaje wysłany do jego producenta (Monsanto ( ͡° ͜ʖ ͡°) ), wykryte zostają metalowe opiłki. Boeing przeprowadza eksperyment udowadniający, że opiłki nie mogą zakłócić pracy zaworu.

 

Akcja od 0:40

9 czerwca 1996 miało miejsce kolejne groźne zdarzenie, Eastwind Airlines 517 podchodził właśnie do lądowania w Richmond, kiedy piloci poczuli gwałtowne szarpnięcie sterem kierunku, samolot natychmiast zaczął obracać się w prawo, kapitan skontrował ruch lotkami i zwiększył ciąg prawego silnika. Próbował użyć steru kierunku, ale pedały były twarde. Po chwili ster odblokował się, a następnie znów zablokował i odblokował. Samolot szczęśliwie wylądował na lotnisku, jedna stewardessa odniosła obrażenia. NTSB wyczuwając nosem podobieństwo do katastrof USAir 427 i United 585 wzięło pilota na spytki, zdemontowano też podwójny zawór z PCU. Boeing zaproponował pilotowi lot z symulowanym uszkodzeniem Yaw Dampera, ale pilot stwierdził, że wcale nie przypomina to tego, czego doświadczył, różnicę ocenił jako dziesięciokrotną. Tymczasem NTSB testuje zawory z Eastwind 517, USAir 427 i nowy, dostarczony przez producenta. Nadal wszystkie przechodzą testy śpiewająco, aż ktoś wpada na pomysł sprawdzenia jak zachowają się przy zmianie temperatur, to był strzał w dziesiątkę, zawory blokowały się. NTSB była o krok bliżej rozwiązania zagadki, ale samoloty nadal latały...

 

Akcja od 0:24

 

Grudzień 1997 - w Indonezji rozbija się SilkAir 185, giną 104 osoby. Podobnie jak w opisanych wyżej przypadkach samolot gwałtownie obraca się i pikuje w ziemię. Podejrzewany jest PCU, indonezyjskie NTSC publikuje raport w którym stwierdza, że nie udało się jednoznacznie ustalić przyczyn, amerykańskie NTSB wskazuje na celowe działanie jednego z pilotów, prawdopodobnie samobójstwo kapitana. Ponowne śledztwo z 2004 jako przyczynę wskazało jednak PCU, producent zaworu zobowiązany został do zapłacenia 44mln odszkodowania rodzinom ofiar, od czego się odwołał i doszło do pozasądowej ugody w nieupublicznionej kwocie.

 

W marcu 1999 NTSB ostatecznie kończy badanie katastrofy USAir 427 z 1994, dwa lata później United 585 z 1991 (czyli po 10 latach). Za przyczynę obu katastrof uznano wadliwe PCU, FAA nakazała Boeingowi kosztowną akcję przeprojektowania i wymiany mechanizmu steru wszystkich dotkniętych usterką 737 do 12 listopada 2002. Od tego czasu żaden 737 nie rozbił się już na skutek awarii steru kierunku.

 

TLDR: W latach 90. miała miejsce seria zdarzeń lotniczych i katastrof Boeingów 737, jak wykazało śledztwo przyczyną była wada steru kierunku, który blokował się lub przestawiał samoczynnie w locie skutkując różnymi nieprzewidzianymi manewrami. Producent przez 10 lat kierował śledztwa na różne absurdalne tropy mimo, że o problemie mógł wiedzieć nawet już od połowy lat 70. - kilkanaście lat przed pierwszą katastrofą.