Anche dopo anni di ricerca, perché gli aerei non sono in grado di mantenere in vita i passeggeri in caso di incidente?

Question

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L'aviazione risale al XVIII secolo e da allora sono state condotte enormi ricerche per rendere gli aerei più sicuri ed efficienti. Sebbene questi sforzi abbiano portato a velivoli migliori, perché non sono ancora abbastanza forti da mantenere in vita i passeggeri in caso di un incidente di fuoco?

Negli ultimi tempi, soprattutto, è un raro incidente che un aereo si sia schiantato e persino alcuni dei suoi passeggeri siano sopravvissuti. Allora, perché questo problema non è stato ancora risolto?

Answer 1

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Risposta breve

L'energia cinetica coinvolta in un incidente aereo è incredibilmente alta.

Risposta leggermente più lunga

Possiamo costruire bombe che passeranno attraverso il cemento tetti e soffitti di un bunker, contando il numero di piani in cui si schiantano durante la discesa in modo che possano esplodere al livello in cui siedono i cattivi e non dove sono tenuti le vedove e gli orfani. Potremmo ugualmente costruire un aereo con questo tipo di forza, quindi la fusoliera rimane intatta anche quando si schianta contro una montagna. Non è questo il problema.

Limiti del corpo umano

Il problema sarà che i soccorritori troveranno solo cadaveri all'interno. Il corpo umano è stato "progettato" per sopportare cose come correre contro un albero, ma non essere scagliato in giro a Mach 0,85 e quindi essere fermato quasi istantaneamente. Grazie ad anni di ricerca ora abbiamo un'idea abbastanza chiara di dove siano i limiti. Martin Eiband ha raccolto molti dati su questo, se vuoi saperne di più, google per "diagrammi Eiband". Se vuoi il quadro completo, leggi la Guida alla sopravvivenza in caso di incidente aereo dell'esercito. È disponibile in cinque volumi e il volume 1 copre i criteri di progettazione. Il diagramma Eiband di seguito è ricavato da questa fonte.

Notare la scala temporale: una decelerazione di 40 g può essere tollerata solo per una durata di 0,1 secondi; se la decelerazione dura più di 1 secondo, il limite è di soli 10 g. Vediamo ora quale distanza di decelerazione è necessaria per fermare un essere umano con una decelerazione media di 10 g. L'energia $ E $ di un corpo della massa $ m $ aumenta con il quadrato della velocità $ v $: $$ E = m \ cdot \ frac {v ^ 2} {2} = m \ cdot a \ cdot s $ $ A $ a = 98,0665 $ m / s², la distanza di arresto $ s $ da una velocità iniziale $ v $ è $ \ frac {v ^ 2} {2 \ cdot a} $:

• Incidente automobilistico a 30 m / s: richiede 4,6 me buoni sistemi di ritenuta, ma generalmente si può sopravvivere.
• Caduta libera a 60 m / s velocità terminale: 18,4 m. Alcuni esseri umani sono davvero sopravvissuti a questo cadendo in un terreno soffice come una foresta di conifere coperta di neve. Questa è anche la velocità di avvicinamento tipica degli aerei di linea e il 18,4 m è la fusoliera davanti a te. Questo è il motivo per cui un incidente è più resistente per gli occupanti nelle file dei sedili posteriori.
• L'aereo a elica vola in montagna (120 m / s): 73,42 m. Questo tipo di zona di deformazione semplicemente non è disponibile e nessuno è sopravvissuto a un simile impatto.
• L'aereo di linea vola su una montagna (240 m / s): 293,7 m. Per sopravvivere a un tale incidente, ogni aereo di linea dovrebbe trasportare un boma di 300 m di materiale rigido attorno al quale sarebbe necessario come zona di deformazione in caso di incidente. Pensa solo che tipo di fusoliera e coda di poppa richiederebbero.
• E per finire: l'astronauta durante una passeggiata spaziale si scontra con un satellite in un'orbita opposta (16.000 m / s): 1305,23 km. Nota che ho dovuto cambiare unità per mantenere il numero gestibile.

Si prega di considerare limiti di decelerazione inferiori per le persone anziane e non addestrate; il limite nel diagramma Eiband è stato stabilito utilizzando giovani piloti sani (e maiali, scimpanzé e cadaveri per i limiti più alti. È stato versato molto sangue per arrivare a questi numeri).

Il problema non è l'aereo struttura, è il fatto che agli umani piace andare veloci ma non sono costruiti per fermarsi velocemente.

Answer 2

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Il motivo principale per cui gli incidenti aerei sono meno sopravvissuti, che nessuno veramente sembra comprendere appieno quando si parla di aerei di linea, è l'enorme quantità di energia insita in un aereo commerciale. Quando guardi un aereo che sta arrivando per avvicinarsi, specialmente uno grande come un 747 o un A380, di solito sembra molto docile, con l'aereo che si avvicina molto lentamente e dolcemente alla pista. L'altra immagine classica è l'aereo che naviga in alta quota, forse lasciandosi dietro una scia di condensazione mentre segue lentamente il cielo. Confrontiamo queste immagini della nostra esperienza con immagini di auto che ci superano sfrecciando lungo una strada trafficata (o una pista). Poi guardiamo i piloti di auto da corsa allontanarsi da relitti spettacolari, mentre gli incidenti aerei uccidono tutti a bordo e ci chiediamo perché gli aerei non possono essere resi sicuri come le auto da corsa (o anche le normali autovetture).

Quell'immagine di il docile aereo che attraversa i cieli amichevoli, tuttavia, è una prospettiva forzata causata da un oggetto molto più grande molto più lontano da noi, e smentisce il fatto che dozzine o addirittura centinaia di tonnellate di peso si stanno muovendo fino a tre volte più velocemente di un'auto Indy è stato persino cronometrato.

Fisica dei proiettili di base; $ E = \ frac {1} {2} mv ^ 2 $. L'auto nel tuo vialetto, se tipica, ha un "peso a vuoto" (serbatoio vuoto ma per il resto pronto a guidare) di circa una tonnellata e mezza, e naviga a velocità comprese tra 30 e 70 mph. Convertendo mph in fps (moltiplicare per 5280, dividere per 3600), l'energia, in piedi per libbra, di un'auto da 3000 libbre a una velocità di autostrada di 60 mph è di circa 23 milioni di piedi per libbra, più l'energia cinetica aggiuntiva di guidatore, passeggeri e carico. In caso di collisione, questa energia viene trasferita ovunque andrà; l'oggetto che si è scontrato, il telaio dell'auto, i suoi occupanti, ecc. Anche a queste velocità, una collisione può ferire o uccidere in modo permanente qualcuno all'interno (e una collisione a tutta velocità in autostrada è più spesso fatale che no).

Un tipico aereo di linea, ad esempio il B737-700 che è di uso comune nella flotta nazionale degli Stati Uniti, ha una "massa a vuoto operativa" (simile al "peso a vuoto" delle auto; tutto il necessario per volare tranne il carburante e l'equipaggio di volo ) di circa 40 tonnellate. Quindi proprio lì l'energia potenziale dell'aereo di linea è 30-40 volte quella dell'auto. Decolla e atterra a circa 125-150 miglia orarie e naviga fino a Mach 0,78, che a 30.000 piedi corrisponde a circa 525 miglia orarie. Quindi, stiamo anche parlando di una differenza di un ordine di grandezza nella velocità e questo aumenta l'energia totale sul quadrato . Facendo i conti, un aereo di linea a velocità di crociera, senza contare l'energia inerente al suo carico o ai passeggeri, avrà un'energia cinetica totale da qualche parte nell'ordine di 50 miliardi piedi per libbra. Anche a parità di altre condizioni, come la distanza consentita per la decelerazione e la distribuzione delle forze di impatto ai passeggeri, un passeggero in un incidente aereo sarebbe soggetto a più di dieci volte le forze che subirebbe in un incidente automobilistico.

Ora, tutte queste cose possono essere mitigate in entrambi i casi. Questi numeri paragonano più o meno ciò che passerebbe un passeggero in un'auto rispetto a un aereo se il veicolo si gettasse frontalmente in un ostacolo inamovibile a tutta velocità. Ciò non accade spesso in entrambi i casi; le autostrade sono costruite in parte per ridurre al minimo la possibilità che un guidatore affronti una barriera frontalmente, e i conducenti di solito possono premere i freni per rallentare l'auto e sterzare per colpire in una direzione obliqua, e anche se ciò non impedirà un impatto ne diminuisce la gravità dal quadrato del cambio di velocità relativa tra l'auto e ciò che sta colpendo.

Allo stesso modo, un CFIT (Controlled Flight Into Terrain) è praticamente lo scenario peggiore per un incidente aereo (l'unico peggiore che posso pensare di essere una collisione a mezz'aria che è estremamente rara soprattutto per aerei di linea) e ci sono molti sistemi a bordo dell'aereo per aiutare un pilota a rendersi conto che sta per farlo. Un atterraggio di fortuna, come un atterraggio di pancia a causa di un guasto idraulico, di solito è più sopravvissuto perché il pilota sta facendo tutto il possibile per ridurre al minimo la forza dell'impatto e l'energia cinetica totale dell'aereo, sia rallentando la velocità di avanzamento dell'aereo che riducendo la planata pendenza. L'energia cinetica rimanente dell'aereo può quindi essere spesa scivolando lungo la pista o sul campo invece di essere trasmessa direttamente al telaio dell'aereo e alla fine ai suoi passeggeri.

Tuttavia, è ancora molta energia per l'aereo per sbarazzarsi di, e anche con il peso intrinseco di un aereo di linea, la capacità di volare è preferita dai progettisti rispetto a mantenere la cabina in un unico pezzo in caso di incidente. Ciò significa che il rischio intrinsecamente più elevato per la vita e l'incolumità fisica del volo deve essere mitigato mantenendo gli aerei in buona manutenzione e inserendovi equipaggi di volo ben addestrati, esperti e sani. Né si può dire per l'auto media e il guidatore strappati dalla strada; solo le condizioni mediche più gravi sono motivo di revoca della patente di guida, mentre la maggior parte delle auto viene guidata per migliaia di chilometri oltre gli intervalli di manutenzione programmati. Le automobili, quindi, devono essere progettate e costruite per mantenere in vita gli occupanti in caso di collisione, nonostante le capacità o anche le intenzioni del guidatore. Le caratteristiche di sicurezza di un aereo sono utili solo quando il pilota sta svolgendo correttamente il suo lavoro; una maschera per l'ossigeno o anche un portello di fuga è inutile in un CFIT.

Answer 3

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La domanda è davvero un'analisi costi-benefici del rischio assunto. Potresti pilotare aerei con passeggeri che indossavano tute complete di nomex, un paracadute, uno scivolo di riserva, un giubbotto di salvataggio, dispiegamento automatico zattere di salvataggio piene di cibo e altri accurati attrezzi di sopravvivenza. L'aereo potrebbe avere uno scivolo a telaio completo, un roll-bar in acciaio e la migliore protezione dagli urti disponibile. Ma tutto ciò aggiunge peso all'aereo e quindi riduce il numero di persone che puoi adattare. A sua volta guadagni meno per volo poiché è controproducente che i voli siano poco costosi, non importa quanto sicuri. Alla fine della giornata tu da solo non puoi muoverti così lontano o veloce come un aereo commerciale né hai le risorse per fare un aereo quasi perfettamente sicuro. Quindi scendi a compromessi e ti assumi il rischio per la ricompensa di muoverti velocemente e in modo semi efficiente.

Al contrario, va notato che alcune persone hanno le risorse per volare veloci e sicuri. Se hai i soldi per comprare un aereo piccolo (o anche grande) sei libero di equipaggiarlo (con limiti legali e pratici / fisici) come preferisci. Questo potrebbe includere qualsiasi protezione tu possa desiderare da qualsiasi emergenza tu possa pensare.

Un'ultima nota: di solito sono le emergenze a cui non puoi pensare che sono i veri problemi ...

Answer 4

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Sebbene questi sforzi abbiano portato a velivoli migliori, anche allora perché non sono abbastanza forti da mantenere in vita i passeggeri in caso di incidente?

A l'incidente infuocato pone molte sfide:

Fisico

Gli occupanti dell'aereo sono soggetti ad un'elevata accelerazione nel momento in cui l'aereo entra in contatto con il terreno. Il corpo umano può sostenere solo una dozzina di forza g prima di subire danni interni.

Considerando che un aereo impatta su un terreno orizzontale con una velocità verticale di 1000 piedi / min (5 m / s), e un aeroplano che il vano di carico deforma di un metro: passare da 5 a zero m / s alla distanza di 1 metro comporta già un'accelerazione di 12,5 g (Da 5 a zero m / s in 0,4 s) che è a malapena sopravvissuto.

Incendio e fumi

Un incidente di fuoco molto probabilmente romperebbe i serbatoi del carburante, rovesciando il carburante rimanente a bordo e provocando un incendio che rilascerebbe fumi rapidamente inabilitando i passeggeri.

Operazione di ricerca e soccorso

Poiché gli aeroplani percorrono rotte che non hanno alcun collegamento con la rete stradale terrestre, il tempo necessario alla squadra di ricerca e soccorso per individuare e raggiungere il luogo dell'incidente è troppo lungo per salvare i passeggeri che necessitano di assistenza medica immediata.

Negli ultimi tempi, soprattutto, esso È un raro incidente in cui un aereo è precipitato e persino alcuni dei suoi passeggeri sono sopravvissuti. Allora, perché questo problema non è stato ancora risolto?

Gli incidenti stradali, se dei tre fattori sopra menzionati può essere considerato solo quello fisico, possono già provocare lesioni gravi e morte.

Con gli aeroplani, che viaggiano a una velocità maggiore di un ordine di grandezza, è facile immaginare che le conseguenze di una collisione con il terreno siano molto più drammatiche.

Answer 5

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Perché c'è solo così tanta accelerazione e temperatura che un corpo umano può sopravvivere.

Le altre risposte forniscono spiegazioni dettagliate di quanto possono essere immense le energie di un incidente e quanto costano possono essere quando trasporti molti meno passeggeri a causa dello spazio necessario per tutte le funzioni di sicurezza extra.

Tuttavia, c'è un altro problema: la rarità delle emergenze unita alla probabilità di una decisione corretta in merito al caso di emergenza .

Supponiamo che i soldi non siano un problema e che potremmo installare alcuni sistemi molto potenti che possono aumentare il numero di sopravvissuti in caso di incidente, qualcosa come l'installazione di sedili eiettabili per i passeggeri, paracadute full frame o retro-razzi per rallentare l'aereo o altre soluzioni inverosimili come avvolgere l'intero velivolo in modo esplosivo in una grande bolla di materiale esotico. Queste contromisure attive devono essere dispiegabili molto rapidamente, quindi dovrebbero essere attivate in modo esplosivo. Anche queste soluzioni non salverebbero tutti: ad esempio, con i seggiolini eiettabili negli aerei militari, c'è circa il 30% di possibilità di subire ferite permanenti e il 10% di possibilità di non sopravvivere affatto. Con passeggeri non addestrati che sono in media molto meno in forma dei piloti di caccia, il tasso di sopravvivenza sarebbe inferiore.

Tuttavia, potresti dire che se queste contromisure potessero salvare anche solo poche persone, sarebbero comunque migliori di chiunque muoia nello schianto? Sbagliato! Dobbiamo considerare la probabilità che queste contromisure si attivino accidentalmente quando non c'è alcuna emergenza! Nemmeno contando i casi in cui è un'emergenza, ma provare ad abbandonare l'aereo in un campo o in un fiume potrebbe salvare più vite che attivare le contromisure.

Le probabilità di trovarsi su un volo di una compagnia aerea che si traduce in almeno un decesso sono 1 su 3,4 milioni, e questo conta anche i casi in cui la maggior parte dei passeggeri è sopravvissuta. Dato che la decisione di attivare le contromisure deve essere presa almeno una volta un paio di minuti (o forse secondi) altrimenti sarebbe troppo tardi e il volo medio di un aereo di linea dura tra le 3 e le 6 ore, abbiamo anche almeno Altri 2 ordini di grandezza. Ciò significa che se puoi prendere una decisione corretta sull'attivazione delle contromisure di emergenza con una precisione inferiore al 99,999999997%, avrai più casi quando si attivano in un volo perfettamente normale che in emergenza . Non ci si può aspettare una tale accuratezza da alcun processo decisionale, poiché gli incidenti possono avere un'ampia varietà di cause e sono influenzati da molti fattori, dalle condizioni meteorologiche ai guasti meccanici alla psicologia umana. Poiché non puoi nemmeno avvicinarti a una tale precisione, un sistema del genere probabilmente ucciderebbe molte migliaia di volte più passeggeri attivandosi quando non dovrebbe, rispetto a quante persone potrebbe risparmiare in emergenze reali.

Answer 6

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Come è stato detto, ci sono molti "costi" e "peso" nelle ragioni alla base di questo. Per i piccoli aeroplani hai un paracadute ad esempio ma come fare un sistema di aspirazione funzionante per un aereo da 200 tonnellate che vola a 800km / h pieno di persone? Ci sono vere sfide tecniche dietro questa domanda.

Sono state fatte delle scelte per ridurre la probabilità di un incidente invece di aggiungere alcune cose per essere a prova di crash: i sistemi elettronici e idraulici sono ridondanti, procedure di emergenza, prevenzione delle collisioni sistema, ecc.

Devi anche tenere conto del fatto che l'aviazione civile non è in rapida evoluzione: l'aggiunta di nuova tecnologia richiede molto tempo per essere testata, convalidata e una buona ragione per aggiungerla. Il normale flusso di eventi in questo caso è: crash -> investigazione -> correggi cosa non va -> aspetta il prossimo crash ecc ...

Answer 7

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Il fuoco è letale, in caso di incidente e altro

Sono le persone che mantengono in vita i passeggeri

Per rispondere direttamente alla tua domanda, sopravvivi a un "incidente di fuoco" uscendo da l'aereo, che viene fatto dall'evacuazione di emergenza. Ad esempio, un violento incidente a Dubai ha recentemente provocato zero vittime. Al contrario, lo schianto di Swissair 111 tutti a bordo morì; un incendio in volo si è trasformato da una brutta situazione in una letale. L'evacuazione è gestita dal personale di cabina, persone addestrate su come far scendere le persone da un aereo precipitato.

Il fuoco è un problema seriamente letale, che si tratti di una nave in mare, di un aereo in volo o dopo un incidente.

Del resto, se hai un incendio in casa, morirai se non esci, e questo senza "uno schianto di fuoco". (La migliore amica di mia moglie ha perso la madre in un incendio in casa: mamma dormiva quando è scoppiato un incendio ... RIP.)

Se un aereo si schianta e prende fuoco e l'incendio non può essere spento e se non puoi evacuare, brucerai e morirai.

Una grande quantità di denaro, tempo e impegno è destinata alla prevenzione degli incidenti, un processo iterativo sin dagli albori dell'aviazione commerciale. Sono inclusi miglioramenti nella capacità di evacuazione in caso di incidente o malfunzionamento.

Moltissimi altri sistemi di prevenzione degli incidenti sono stati messi in atto nel secolo scorso, il che ha dato i suoi frutti nel tempo con il seguente obiettivo: non avere il "crollo infuocato" nel primo posto.

Un grammo di prevenzione supera una tonnellata di cura.

Answer 8

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Per quanto riguarda la tua risposta alla domanda su un "incidente di fuoco", la NASA ha eseguito un test negli anni '70 utilizzando un 720 pieno di carburante formulato per ridurre la possibilità di provocare un incendio. Ricordo di aver visto i filmati sui programmi scientifici. Purtroppo il carburante si è acceso.

Per citare l'articolo di Wikipedia a cui si fa riferimento "Il test ha portato alla conclusione che il carburante di prova antimistore al cherosene non era sufficientemente vantaggioso e che erano necessarie diverse modifiche alle apparecchiature nell'abitacolo degli aerei"