Катастрофа Boeing 707 в Лусаке — авиационная катастрофа, произошедшая в субботу 14 мая 1977 года севернее Лусаки (Замбия). Грузовой самолёт Boeing 707-321C британской авиакомпании (был зафрахтован у ) выполнял грузовой рейс по маршруту Лондон—Афины—Найроби—Лусака, но при заходе на посадку в пункте назначения неожиданно потерял хвостовой стабилизатор и, выйдя из-под контроля экипажа, рухнул на землю, при этом погибли все находившиеся на его борту 6 человек — 5 членов экипажа и 1 пассажир.
Расследование привело к неожиданному открытию: отделение стабилизатора произошло вследствие сочетания усталости металла и ошибок в конструкции; проверка всего авиапарка моделей Boeing и Boeing выявила подобные дефекты ещё на нескольких десятках самолётов.
Самолёт Boeing 707-321C с регистрационным номером (заводской — 18579, серийный — 332) являлся старым самолётом, так как был выпущен компанией «The Boeing Company» в 1963 году и свой первый полёт совершил 19 февраля. Он был первым представителем типа 707-300C и первым построенным в конвертируемом варианте, то есть его можно было эксплуатировать как пассажирский самолёт, а можно и как грузовой, для чего сбоку фюзеляжа была предусмотрена большая дверь, через которую осуществлялась погрузка. Самолёту присвоили первоначальный регистрационный номер N765PA и 7 июня передали заказчику — американской авиакомпании Pan American, в которой ему также присвоили имя и эксплуатировали только в пассажирском варианте. В марте 1976 года его вывели от эксплуатации и поставили на хранение во Флориде.
В июне того же года борт N765PA был приобретён британской авиакомпанией , после чего был доставлен в Великобританию, где прошёл капитальный ремонт. В ходе данного ремонта оба стабилизатора были сняты и переустановлены с целью доступа к центральной части для проведения незначительных ремонтов. 14 октября 1976 года самолёт прошёл перерегистрацию, в результате которой бортовой номер сменился на .
По имеющимся данным, за 14-летнюю историю самолёта с ним ни разу не случалось инцидентов или происшествий, которые могли бы повлиять на конструкцию планера. Все основные элементы конструкции, включая хвостовое оперение, стояли с момента изготовления и за период эксплуатации не менялись. Общая наработка борта на день катастрофы составляла цикла «взлёт-посадка» и , в том числе 438 циклов «взлёт-посадка» и 1649 часов после капитального ремонта. Наработка после проверки по форме «C» (проводилась 21 февраля 1977 года) составила 176 циклов «взлёт-посадка» и 662 часа, а после проверки по форме «B» (проводилась 21 апреля 1977 года) — 50 циклов «взлёт-посадка» и 175 часов .
Расчётный вес самолёта на день катастрофы составил при установленном максимальном посадочном ; центровка — САХ при установленных пределах 19—35 % САХ.
Катастрофа
Борт G-BEBP был взят в лизинг у Dan-Air другой британской авиакомпанией — , для выполнения чартерного грузового рейса в Замбию по заказу авиакомпании . Перевозимый груз находился на палетах, а полёт выполнялся по маршруту Лондон—Афины—Найроби—Лусака. Полёт до Афин и далее до Найроби прошел без отклонений, после чего в последнем произошла смена экипажа. Всего на борту самолёта находились 6 человек — 34-летний командир Томас Фетин ((), налетавший 6782 часа и 3953 из них на Boeing 707 (115 из них в качестве КВС)), 57-летний второй пилот (налетавший 13 745 часов и 2482 из них на Boeing 707), 2 бортинженера (включая стажёра), ответственный за погрузку и инженер наземной службы, следивший за обслуживанием самолёта на промежуточных остановках; последний при этом в отчёте был указан как пассажир. В 07:17 «Боинг» благополучно вылетел из Найробийского аэропорта и, поднявшись до эшелона FL310 ( или 9,45 км), направился к Лусаке.
Полёт проходил в нормальном режиме, когда в 09:07:35 на частоте 121,3 МГц второй пилот установил связь с диспетчером «Лусака-подход», а в 09:11:38 получил разрешение снижаться до эшелона FL110 (3,3 км) по направлению на ненаправленный радиомаяк LW. В 09:23 с борта доложили, что они заняли эшелон FL110 и находятся на удалении 37 морских миль (68,5 км) от радиомаяка аэропорта Лусаки, после чего диспетчер разрешил постепенно снижаться до с промежутками каждые и с интервалом 5 минут за прибывающим перед ним самолётом. В 09:28:53 второй пилот доложил о наблюдении аэродрома, на что диспетчер дал разрешение снижаться до по направлению аэродрома. В 09:29:55 экипаж доложил, что они поворачивают против ветра и при этом наблюдают перед собой предыдущий самолёт, на что диспетчер «Лусака-подход» дал разрешение выполнять заход на посадку по левому кругу на полосу 10 вторым в очереди и доложить о снижении с высоты 6000 футов; когда второй пилот доложил о покидании высоты 6000 футов, диспетчер подхода дал указание переходить на связь с диспетчером взлёта и посадки («Лусака-башня») на частоте 118,1 МГц.
В этот день над Лусакой стояла ясная погода: видимость достигала 30 километров, дул лёгкий западный ветер (280°, 5 узлов или 2,5 м/с), а на небе стояли отдельные кучевые облака с нижней границей ; никаких сообщений о турбулентности в небе не поступало.
В 09:32:02 второй пилот установил связь с «Лусака-башня», сообщив о выполнении разворота для захода и наблюдении предыдущего самолёта на взлётно-посадочной полосе, на что диспетчер дал разрешение выходить на посадочную прямую. Экипаж ответил «Роджер» ( — Понял), что стало последним сообщением с борта . В 09:32:53 речевой самописец зафиксировал, что экипаж выпустил закрылки в посадочное положение (50°), а в 09:33:11 чтение контрольной карты перед посадкой было завершено. Неожиданно в 09:33:17 раздался шум разрушающегося металла продолжительностью всего полсекунды, на что кто-то из экипажа даже вскрикнул. В этот же момент очевидцы на земле увидели, как на высоте около 800 метров от «Боинга» отделился крупный фрагмент конструкции. Как позже оказалось, это был правый горизонтальный стабилизатор. Так как горизонтальное хвостовое оперение служит для парирования пикирующего момента, особенно усиливающегося при выпуске закрылков, отделение одного из стабилизаторов привело к тому, что этот парирующий момент сразу уменьшился вдвое и оказался уже недостаточным. Быстро опуская нос, борт помчался вниз и в 09:33:22, спустя всего 5 секунд от момента отделения стабилизатора, вертикально врезался в кустарник в 3660 метрах от торца ВПП. Отделившийся стабилизатор упал в 200 метрах от фюзеляжа.
Аварийно-спасательные службы аэропорта отреагировали достаточно быстро и, примчавшись к месту падения, скоро взяли пожар под контроль. Однако к тому моменту стало понятно, что кабина экипажа оказалась уничтожена, а все 6 человек на борту погибли.
Расследование «Боинг» врезался в землю под углом 100°, при этом угол наклона траектории снижения составил 50°. При ударе самолёт был в посадочной конфигурации, с выпущенными шасси и закрылками на 50°. Из-за сильного разрушения кабины оказалось невозможно определить, какой был установлен режим двигателей, но его оценили от малого до умеренного; триммер руля высоты обнаружили в нейтральном положении, а спойлеры были убраны. Собственно, борт упал почти целым, за исключением отделившегося стабилизатора. После изучения конструкции последнего было обнаружено, что в его заднем лонжероне в верхнем поясе на расстоянии 36 см от крепления имелась усталостная трещина, приведшая к разрыву конструкции лонжерона в верхней части и частично в центральной; при этом имеющиеся признаки указывали, что данная трещина возникла задолго до рокового полёта. Отделение стабилизатора произошло после того, как по причине перегрузок из-за изгиба вниз началось разрушение нижнего пояса заднего лонжерона и верхнего пояса переднего лонжерона.
После отделения правого стабилизатора нагрузка на левый резко возросла, в результате чего произошло разрушение его винтового подъёмника. Имея возможность свободного хода, левый стабилизатор сразу переложился на максимальный угол на пикирование, чем поспособствовал быстрому опусканию носа и вводу самолёта в крутое пике. Попытка экипажа спасти положение взятием штурвалов «на себя» для отклонения руля высоты на кабрирование в данной ситуации оказалась бесполезной.
Металлургическая экспертиза
По согласованию с властями Замбии, часть обломков, включая правый стабилизатор с его винтовым подъёмником, а также системой питания отправили в Великобританию для более тщательного изучения.
Обломки доставили в Фарнборо, где их рассмотрели металлурги с Royal Aircraft Establishment и Boeing Company. Было определено, что разрушение верхнего пояса (хорды) заднего лонжерона возникло задолго до катастрофы, при этом усталостная трещина зародилась в верху 11-го отверстия для крепления обшивки и она не была вызвана коррозией, наоборот, коррозия появилась уже после появления и разрастания трещины. Помимо основной трещины, на другой стороне 11-го отверстия позже появилась ещё одна, которая стала расти, пока не достигла края конструкции. Рост трещины поначалу происходил быстро, пока она не достигла 2 мм, после чего стал снижаться и при длине 7 мм относительно стабилизировался, составляя в среднем 1 мм каждые 125 циклов. Затем в одном из полётов конструкция стабилизатора подверглась значительной нагрузке, в результате чего трещина увеличилась сразу на 21 мм, после чего рост опять вернулся к 1 мм на 125 полётов, что продолжалось в течение 200 циклов, пока трещина не достигла 60 % от поперечного сечения, после чего дальнейший рост происходил скачкообразно, пока не произошло разрушение лонжерона. По оценке специалистов, всего рост трещины происходил в течение 7200 циклов (полётов), в том числе последние 3500 циклов трещина проходила уже через весь верхний край заднего лонжерона. При изучении заднего лонжерона были обнаружены ещё несколько небольших усталостных трещин, хотя проверка металла показала, что он соответствует всем установленным требованиям. По предварительной оценке, после разрушения верхнего пояса заднего лонжерона борт совершил ещё не менее 100 рейсов, пока в роковом полёте по причине статической нагрузки не произошло разрушение верхней хорды переднего и нижней заднего лонжеронов с отделением стабилизатора.
Далее в авиакомпании начали проверять свой воздушный флот и на одном из у 11-го отверстия в верхнем поясе заднего лонжерона правого стабилизатора также обнаружили усталостную трещину, которая по форме была точь-в-точь как на разбившемся самолёте.
Испытания Для выяснения причин происшествия корпорация Boeing Company начала программу испытаний, целью которых было определить, как распределяются нагрузки по конструкции стабилизатора, особенно на задний лонжерон. В качестве образцов взяли два стабилизатора (левый и правый) от двух уже выведенных из эксплуатации , при этом первый самолёт имел наработку часов и цикла, а второй — часов и цикл. Нагрузки на конструкцию создавались с помощью пяти гидравлических домкратов под каждым стабилизатором. В ходе этих испытаний моделировались 4 ситуации: Полёт с выпущенными на 50° закрылками (имитация посадки); Полёт с выпущенными на 50° закрылками (имитация крутого ухода на второй круг); Набор высоты Нисходящий воздушный поток
Также в тестах воспроизводили ситуацию с постепенным разрушением верхнего пояса заднего лонжерона. В итоге испытателям удалось добиться разрушения конструкции стабилизатора, при этом рисунок трещин был идентичен трещинам на отделившемся стабилизаторе борта .