Lo squarcio lungo 1,5 metri che si è aperto nella cabina superiore del volo Southwest Airlines 812 di venerdì da Phoenix a Sacramento avrà un profondo impatto sulla natura e la frequenza della manutenzione degli aerei commerciali. La Federal Aviation Administration (FAA) ha emesso martedì una direttiva che ordina a circa 175 Boeing 737 – 80 dei quali sono registrati negli Stati Uniti, la maggior parte di quelli operati da Southwest – di essere ispezionati utilizzando un dispositivo elettromagnetico che può identificare la fatica del metallo. La FAA sta prendendo di mira Boeing 737 serie 300, 400 e 500 che hanno accumulato più di 30.000 cicli di volo (decolli e atterraggi) al fine di prevenire una ripetizione dell’incidente del 1° aprile. La fusoliera di un Boeing 737-300 Southwest di 15 anni si ruppe 18 minuti nel volo ad un’altitudine di circa 10.670 metri, costringendo i piloti a fare un atterraggio di emergenza alla Marine Corps Air Station Yuma dell’Arizona.
Il National Transportation Safety Board (NTSB) dice che i suoi investigatori hanno trovato crepe in porzioni del giunto a giro che corre su due linee di giunti rivettati che coprono la lunghezza della fusoliera dell’aereo coinvolto nell’incidente. Le successive ispezioni di Southwest hanno rivelato crepe nei giunti a giro su altri cinque aerei, mettendoli a terra. Il test elettromagnetico di correnti parassite che viene eseguito utilizza una sonda per inviare segnali ad alta e bassa frequenza giù nella pelle dell’aereo. La sonda viene spostata da un rivetto all’altro. Qualsiasi crepa nel metallo cambia il segnale della corrente e suggerisce agli ispettori un potenziale problema.
I giunti rivettati che sono falliti sul volo 812 non sono stati ampiamente controllati perché si pensava che non fossero suscettibili alla fatica, secondo il NTSB. “Quello che abbiamo visto con il volo 812 era un problema nuovo e sconosciuto,” Mike Van de Ven, vice presidente esecutivo e direttore operativo di Southwest, ha detto in un comunicato stampa.
Southwest, il più grande vettore nazionale degli Stati Uniti con più di 3.400 voli giornalieri, segue un modello di business che si basa esclusivamente su Boeing 737 aerei, che per la maggior parte fanno voli frequenti lungo rotte regionali molto trafficate, anche se la compagnia aerea ha ampliato al Midwest e costa orientale negli ultimi anni. Questo approccio, insieme con il servizio bare-bones, consente di risparmiare denaro Southwest, ma mette anche un sacco di cicli sui suoi aerei.
Scientifico americano ha parlato con Snorri Gudmundsson, un professore di ingegneria aerospaziale assistente alla Embry-Riddle Aeronautical University di Daytona Beach, Fla, su ciò che provoca crepe come quelle che possono aver portato alla rottura della fusoliera, ciò che i passeggeri del volo 812 hanno sperimentato quando il loro aereo si è aperto, e come le reti neurali potrebbero essere in grado un giorno di rilevare le crepe prima che diventino un problema. Prima di entrare alla Embry-Riddle, Gudmundsson ha lavorato per 15 anni come ingegnere di prove di volo, ingegnere strutturale e capo aerodinamico alla Cirrus Aircraft a Duluth, Minn.

Quali sono alcune delle ragioni per cui le crepe potrebbero apparire nella pelle esterna di alluminio di un aereo? Cosa può aver causato l’effettiva rottura?
Per fornire comfort o rendere effettivamente possibile per un passeggero vivere all’altitudine in cui è efficiente far funzionare un motore a reazione – tra 30.000 e 40.000 piedi – è necessario pressurizzare la cabina, in modo che la pressione all’interno della cabina sia la stessa di quella a livello del mare.* C’è un’analogia con un palloncino – se si gonfia un palloncino, la pressione all’interno del palloncino è superiore a quella esterna, ed è per questo che si espande. In ogni volo l’aeroplano decolla, vola a quelle altitudini e pressurizza la fusoliera. Quando scende, la fusoliera viene depressurizzata. E poi lo si fa ancora e ancora e ancora per i voli successivi. Ognuno di questi eventi è chiamato ciclo. In pratica stai mettendo forza nell’alluminio dell’aereo e la stai scaricando. Alla fine, l’alluminio comincia a cedere, e questo fenomeno è chiamato fatica. Quando si pressurizza un aereo decine di migliaia di volte, le proprietà del materiale cambiano e un giorno sta volando e non può sopportare il ciclo successivo.
Quanto sono comuni le crepe che sono state trovate nella fusoliera dell’aereo?
Crepe come queste sono comuni in alluminio. Più a lungo l’aereo è in funzione, più frequentemente cominciano ad apparire. Dove appare la crepa sull’aereo determina se è un fastidio o una cosa seria. Le persone che progettano questi aerei sanno dove sono le aree più critiche, e dicono all’operatore quali aree ispezionare estremamente bene e quali aree ispezionare forse meno. Più l’aereo è vecchio, più queste crepe sono diffuse e più è difficile tenerne traccia. Se i meccanici non ispezionano queste zone con sufficiente attenzione, una, due o tre possono sfuggire al radar e qualcosa come questo può accadere.
*Nota dell’editore (4/08/11): Gudmundsson ha poi chiarito che la pressione della cabina varia ovunque dal livello di tenuta a circa 1.500 metri.
Il Boeing 737-300 in questione è stato in servizio per 15 anni. È un tempo lungo per questo tipo di aereo? Non è davvero una questione di età in anni quanto è una questione di quanti cicli ha l’aereo in 15 anni. Sembra che il modello di business che Southwest ha è uno in cui alcuni dei loro aerei sono già vecchi e hanno già migliaia di cicli quando li acquistano, e li utilizzano così rapidamente che vanno fino a questo numero critico di cicli più velocemente forse che per un’altra compagnia aerea. Per darvi un’idea, un Boeing 737 potrebbe essere progettato per 70.000 cicli, qualcosa che potrebbe accadere in 20 anni di funzionamento normale. Il volo 243 della Aloha Airlines, che ha subito una decompressione esplosiva in volo nel 1988 che ha causato la rottura di un pezzo del tetto, uccidendo un assistente di volo, era un Boeing 737-200 che aveva subito circa 90.000 cicli quando è successo quell’incidente.
Come è stato per i passeggeri a bordo del volo Southwest 812 esperienza quando la cabina si ruppe?
In queste situazioni le persone che erano seduti in un’atmosfera che corrisponde a circa 5.000 piedi sul livello del mare tutto d’un tratto sono seduti in un’atmosfera che corrisponde a 30.000 o 35.000 piedi. A quel punto, l’aria nel corpo inizia a fuoriuscire, ma il più grande terrore per le persone sarebbe probabilmente il rumore schioccante associato alla rottura, seguito da un accumulo molto rapido di condensa sui finestrini – che rapidamente va via. A quel punto è una procedura immediata per i piloti, quando si rendono conto che c’è una rapida decompressione nell’aereo, immergersi fino a 14.000 piedi, perché sotto quell’altitudine è dove quasi ogni essere umano è in grado di respirare. Questo tipo di immersione avviene normalmente a circa 4.000 piedi al minuto, e credo che sarebbe un’esperienza terrificante anche, perché la maggior parte dei passeggeri non si rendono conto che questo viene fatto per salvare le loro vite. Il pilota sta rapidamente portando l’aereo in un posto dove c’è aria ricca di ossigeno.
Una rottura di un metro e mezzo per un metro come quella sperimentata dal volo Southwest 812 potrebbe destabilizzare notevolmente l’aereo per il pilota?
Questa era una crepa troppo piccola per essere un problema in termini di stabilità dell’aereo.
L’aereo era stato dato il suo ultimo “controllo pesante” nel marzo 2010. Come si sarebbe potuta individuare in anticipo la causa della rottura? Ci sono diverse tecniche utilizzate, tra cui la tecnica delle correnti parassite e i raggi X. Queste crepe non appaiono dal nulla. Ci vogliono anni prima che tali crepe causino il cedimento di un pannello. Non so dirvi perché Southwest non abbia rilevato queste crepe durante la sua ultima grande revisione. Un aereo volerà forse per 15.000 cicli prima che comincino a ispezionare le crepe. Poi, lo faranno ogni 3.000 cicli, o qualcosa del genere. A seconda di quanto velocemente un aereo accumula cicli, può essere ovunque da due anni a sei anni tra le revisioni in cui sono effettivamente alla ricerca di crepe. Devo dire che sono sorpreso che non abbiano preso queste crepe in quel particolare aereo. Perché? Dovranno rispondere a questo.
Cosa stanno cercando durante un normale controllo di manutenzione pre-volo?
Durante un controllo pre-volo, tipicamente il co-pilota farà un giro intorno all’aereo per controllare le ruote dell’aereo, i sensori e i controlli esterni per assicurarsi che nulla li stia bloccando. Un walk-around non è progettato per catturare crepe perché queste sono di solito microscopiche.
*Nota dell’editore (4/08/11): Gudmundsson ha poi chiarito che ci sarebbe stato un accumulo molto rapido di condensa di umidità nella cabina dell’aereo che sarebbe apparso come una nebbia (non offuscando le finestre, però) e poi si sarebbe dissipato rapidamente.
Si tratta di un caso in cui c’è un problema specifico con l’aereo Boeing 737 o ispezioni più ravvicinate in tutti i diversi aerei commerciali produrrebbero problemi simili alla fusoliera?
Tutti gli aerei sono soggetti a fatica del metallo. L’unico modo per catturarla è attraverso procedure di manutenzione adeguate. Ogni giorno, molti aerei hanno toppe e piastre di pelle messe su di loro per prevenire ulteriore affaticamento, e non ne sentiamo mai parlare. Diventa un problema solo se la manutenzione è inadeguata.
Southwest ha sostituito la pelle di alluminio su molti dei suoi aerei 737-300 negli ultimi anni, secondo una portavoce. Gli aerei che l’azienda ha messo a terra negli ultimi giorni non avevano avuto la loro pelle sostituita. Cosa vi dice questo?
Sono consapevoli di questo problema e stanno cercando di evitare che diventi troppo grave. Non voglio dire qualcosa che è ingiusto, e non so come operano il loro programma di manutenzione, ma non è irragionevole per il pubblico di volo di mettere in discussione due incidenti come questo che si verificano da presso la stessa compagnia aerea. Southwest è noto per i voli brevi, il che significa che i loro aerei accumulano un sacco di cicli in un breve periodo di tempo. Forse a causa di questo dovrebbero cambiare le loro procedure di manutenzione in modo da avere una migliore possibilità di catturare queste crepe prima che diventino guasti.
Questo incoraggia l’industria aerea a guardare in nuovi tipi di compositi e altri materiali che potrebbero essere utilizzati per costruire i loro aeroplani?
L’industria si sta muovendo verso l’uso di compositi per un po ‘. Ma non importa se si tratta di compositi o di alluminio: tutti i materiali hanno i loro difetti. L’alluminio è un materiale fantastico. Il problema con l’alluminio, però, è che non ha quello che chiamiamo un limite di resistenza. L’acciaio, per esempio, ha un limite di resistenza allo stress noto. Questo significa che finché i livelli di stress nel materiale sono mantenuti al di sotto di un certo valore, è possibile farlo girare all’infinito. Nel caso dell’alluminio non importa se si applicano alte o basse sollecitazioni, alla fine si romperà il materiale. Naturalmente ci vorrà molto più tempo se i livelli di stress sono bassi. Allontanarsi dall’alluminio e andare verso altri materiali meno conosciuti, tuttavia, potrebbe aprire un’altra lattina di vermi.
Invece, sarebbe meglio incorporare nell’aeroplano un sistema che monitorerebbe la crescita delle crepe. Un modo di fare questo che è stato sviluppato a Embry-Riddle è quello di mettere un microfono sulla pelle dell’aereo che raccoglie il rumore. Si userebbe poi una rete neurale, fondamentalmente l’intelligenza artificiale per rompere il suono in componenti costituenti e identificare le fonti di diversi tipi di suoni. Per esempio, si crea un modello matematico che può stimare le caratteristiche di una crepa che genera un particolare suono. Questo sistema sarebbe su ogni volo, e quando determina che c’è troppo rumore proveniente da una particolare direzione, avverte il pilota.