Incluso después de años de investigación, ¿por qué los aviones no pueden mantener con vida a los pasajeros en caso de un accidente de fuego?

Respuesta corta

La energía cinética involucrada en un accidente aéreo es inhumanamente alta.

Respuesta un poco más larga

Podemos construir bombas que atraviesen techos y techos de hormigón de un búnker, contando el número de pisos que atraviesan mientras descienden para que exploten en el nivel donde se sientan los malos y no donde se guardan las viudas y los huérfanos. Podríamos igualmente construir un avión con este tipo de fuerza, por lo que el fuselaje permanece intacto incluso cuando se estrella contra la ladera de una montaña. Ese no es el problema.

Límites del cuerpo humano

El problema será que los rescatistas solo encontrarán cadáveres en el interior. El cuerpo humano fue "diseñado" para soportar cosas como chocar contra un árbol, pero no ser arrojado a Mach 0,85 y luego detenerse casi instantáneamente. Gracias a años de investigación, ahora tenemos una idea bastante clara de dónde están los límites. Martin Eiband recopiló una gran cantidad de datos sobre esto, si desea saber más, busque en Google "diagramas de Eiband". Si desea obtener una imagen completa, lea la Guía de supervivencia en accidentes de aeronaves del ejército . Viene en cinco volúmenes, y el volumen 1 cubre los criterios de diseño. El siguiente diagrama de Eiband se extrae de esta fuente.

Tenga en cuenta la escala de tiempo: una desaceleración de 40 g solo puede tolerarse durante 0,1 segundos; si la desaceleración dura más de 1 segundo, el límite es de solo 10 g. Ahora veamos qué distancia de desaceleración se requiere para detener a un humano con una desaceleración promedio de 10 g. La energía$E$de un cuerpo de la masa$m$aumenta con el cuadrado de la velocidad$v$:

• Accidente automovilístico a 30 m/s: esto necesita 4,6 m y buenas restricciones, pero generalmente se puede sobrevivir.
• Caída libre a 60 m/s velocidad terminal: 18,4 m. De hecho, algunos humanos han sobrevivido a esto al caer en un suelo blando como un bosque de coníferas cubierto de nieve. Esta es también la velocidad de aproximación típica de los aviones comerciales, y los 18,4 m son el fuselaje que tiene delante. Esa es la razón por la que los ocupantes de las filas de asientos traseros tienen más posibilidades de sobrevivir a un choque.
• Avión de hélice vuela hacia la montaña (120 m/s): 73,42 m. Este tipo de zona de deformación simplemente no está disponible, y nadie ha sobrevivido a tal impacto.
• Avión vuela hacia una montaña (240 m/s): 293,7 m. Para poder sobrevivir a un accidente de este tipo, cada avión necesitaría llevar una barrera de 300 m de material rígido alrededor de la cual se necesitaría como zona de deformación en caso de accidente. Solo piense qué tipo de fuselaje y cola de popa requeriría esto.
• Y para colmo: Astronauta en paseo espacial choca con un satélite en órbita contraria (16.000 m/s): 1305,23 km. Tenga en cuenta que tuve que cambiar de unidad para mantener el número manejable.

Considere límites de desaceleración más bajos para personas mayores y sin capacitación; el límite en el diagrama de Eiband se estableció usando pilotos jóvenes sanos (y cerdos, chimpancés y cadáveres para los límites más altos. Se derramó mucha sangre para llegar a estos números).

El problema no es la estructura de la aeronave, es el hecho de que a los humanos les gusta ir rápido pero no están hechos para detenerse rápidamente.

La razón principal por la que los accidentes de avión son menos sobrevivibles, lo que nadie parece entender completamente cuando se habla de aviones comerciales, es la gran cantidad de energíainherente a un avión comercial. Cuando observa un avión que se acerca, especialmente uno grande como un 747 o un A380, generalmente parece muy dócil, con el avión acercándose muy lenta y suavemente a la pista. La otra imagen clásica es el avión navegando a gran altura, tal vez dejando una estela detrás de él a medida que avanza lentamente por el cielo. Comparamos estas imágenes de nuestra experiencia con imágenes de autos que nos adelantan a lo largo de una carretera transitada (o una pista de carreras). Luego vemos a los conductores de autos de carreras alejarse de los espectaculares accidentes, mientras que los accidentes aéreos matan a todos a bordo, y nos preguntamos por qué los aviones no pueden ser tan seguros como los autos de carreras (o incluso los autos de pasajeros ordinarios).

Sin embargo, esa imagen del dócil avión surcando los cielos amistosos es una perspectiva forzada provocada por un objeto mucho más grande mucho más lejos de nosotros, y desmiente el hecho de que decenas o incluso cientos de toneladas de peso se mueven hasta tres veces más rápido que nosotros. incluso se ha cronometrado un coche de Indy.

Física básica de proyectiles;$E = \frac{1}{2}mv^2$. El automóvil en su camino de entrada, si es típico, tiene un "peso en vacío" (tanque vacío pero listo para conducir) de aproximadamente una tonelada y media, y viaja a velocidades entre 30 y 70 mph. Convirtiendo mph a fps (multiplique por 5280, divida por 3600), la energía, en libras-pie, de un automóvil de 3000 lb a una velocidad de autopista de 60 mph es de aproximadamente 23 millones de libras-pie, más la energía cinética adicional del conductor, los pasajeros y carga. En una colisión, esta energía se transfiere dondequiera que vaya; el objeto contra el que choca, el marco del automóvil, sus ocupantes, etc. Incluso a estas velocidades, una colisión puede lesionar permanentemente o matar a alguien en el interior (y una colisión a toda velocidad en la carretera suele ser fatal).

Un avión de pasajeros típico, digamos el B737-700, que es de uso común en la flota nacional de EE. UU., tiene una "masa vacía operativa" (similar al "peso en vacío" en los automóviles; todo lo que se necesita para volar, excepto el combustible y la tripulación de vuelo) de aproximadamente 40 toneladas Entonces, ahí mismo, la energía potencial del avión comercial es 30-40 veces la del automóvil. También despega y aterriza a aproximadamente 125-150 mph, y navega hasta Mach 0.78, que a 30,000 pies es de aproximadamente 525 mph. Entonces, también estamos hablando de una diferencia de orden de magnitud en la velocidad, y eso aumenta la energía total en el cuadrado . Haciendo los cálculos, un avión comercial a velocidad de crucero, sin contar la energía inherente a su carga o pasajeros, tendrá una energía cinética total del orden de 50 mil millones .lb-pie. Incluso en igualdad de condiciones, como la distancia permitida para la desaceleración y la distribución de las fuerzas de impacto a los pasajeros, un pasajero en un accidente aéreo estaría sujeto a más de diez veces las fuerzas que recibiría en un accidente automovilístico.

Ahora, todas estas cosas se pueden mitigar en ambos casos. Estos números comparan más o menos lo que pasaría un pasajero en un automóvil frente a un avión si el vehículo chocara de frente contra una obstrucción inamovible a toda velocidad. Eso no sucede a menudo en ninguno de los dos casos; las carreteras se construyen en parte para minimizar la posibilidad de que un conductor enfrente una barrera de frente, y los conductores generalmente pueden pisar los frenos para reducir la velocidad del automóvil y girar para golpear en una dirección oblicua, e incluso si eso no evitará un impacto disminuye la gravedad de la misma por el cuadrado del cambio en la velocidad relativa entre el coche y lo que está golpeando.

De manera similar, un CFIT (Vuelo controlado hacia el terreno) es prácticamente el peor de los casos para un accidente aéreo (el único peor que se me ocurre es una colisión en el aire, que es extremadamente raro, especialmente para los aviones), y hay muchos sistemas. a bordo del avión para ayudar a un piloto a darse cuenta de que está a punto de hacer eso. Un aterrizaje forzoso, como un aterrizaje de vientre debido a una falla hidráulica, generalmente es más fácil de sobrevivir porque el piloto está haciendo todo lo posible para minimizar la fuerza del impacto y la energía cinética total del avión, al disminuir la velocidad de avance del avión y reducir el planeo. Pendiente. La energía cinética restante del avión se puede gastar deslizándose por la pista o sobre el campo en lugar de impartirse directamente a la estructura del avión y, en última instancia, a sus pasajeros.

Sin embargo, todavía es mucha energía para que el avión se deshaga, e incluso con el peso inherente de un avión comercial, los diseñadores prefieren la capacidad de volar a mantener la cabina en una sola pieza en un accidente. Eso significa que el riesgo inherentemente mayor para la vida y la integridad física de volar debe mitigarse manteniendo los aviones en buen estado y poniendo en ellos tripulaciones de vuelo bien entrenadas, experimentadas y saludables. Tampoco se puede decir del automóvil y el conductor promedio sacados de la calle; solo las condiciones médicas más severas son motivo para la revocación de una licencia de conducir, mientras que la mayoría de los automóviles se conducen miles de millas más allá de los intervalos de mantenimiento programados. Por lo tanto, los automóviles deben diseñarse y fabricarse para mantener con vida a los ocupantes en caso de colisión, a pesar de la capacidad o incluso de las intenciones del conductor. Un avion' s las funciones de seguridad solo son útiles cuando el piloto está haciendo su trabajo correctamente; una máscara de oxígeno o incluso una escotilla de escape es inútil en un CFIT.

La pregunta es realmente un análisis de costo-beneficio del riesgo asumido. Podría volar aviones con pasajeros que tenían puestos trajes Nomex completos, un paracaídas , un paracaídas de respaldo, un chaleco salvavidas, balsas salvavidas autodesplegables llenas de comida y otros equipos de supervivencia ordenados. El avión podría tener un paracaídas de fotograma completo, una jaula antivuelco de acero y la mejor protección contra impactos disponible. Pero todo esto agrega peso al avión y, por lo tanto, reduce la cantidad de personas que pueden caber. A su vez, gana menos dinero por vuelo, ya que es contraproducente que los vuelos sean caros, sin importar cuán seguros sean. Al final del día, usted solo no puede moverse tan lejos o tan rápido como un avión comercial ni tiene los recursos para hacer un avión casi perfectamente seguro. Así que te comprometes y asumes el riesgo por la recompensa de moverte rápido y semieficientemente.

Por el contrario, cabe señalar que algunas personas tienen los recursos para volar rápido y seguro. Si tuvieras el dinero para comprar un avión pequeño (o incluso grande), eres libre de equiparlo (con límites legales y prácticos/físicos) como quieras. Esto podría incluir cualquier protección que pueda desear de cualquier emergencia que se le ocurra.

Una última nota: por lo general, las emergencias en las que no puedes pensar son los problemas reales...

Aunque estos esfuerzos han dado como resultado mejores aviones, incluso entonces, ¿por qué no son lo suficientemente fuertes como para mantener vivos a los pasajeros en caso de un accidente de fuego?

Un choque de fuego plantea muchos desafíos:

Físico

Los ocupantes del avión están sujetos a una gran aceleración en el momento en que el avión hace contacto con el terreno. El cuerpo humano solo puede soportar una docena de fuerza g antes de sufrir daños internos.

Considerando un avión que impacta contra un terreno horizontal con una velocidad vertical de 1000 ft/min(5 m/s), y un avión cuyo espacio de carga se deforma un metro: al pasar de 5 a cero m/s en la distancia de 1 metro ya se obtiene una aceleración de 12.5 g( 5 a cero m/s en 0,4 s) al que apenas se puede sobrevivir.

Fuego y humos

Lo más probable es que un choque feroz rompiera los tanques de combustible, derramando el combustible restante a bordo y provocando un incendio que liberaría vapores que incapacitarían rápidamente a los pasajeros.

Despliegue de búsqueda y rescate

Como los aviones vuelan rutas que no tienen conexión con la red de carreteras terrestres, el tiempo que requiere el equipo de búsqueda y rescate para localizar y llegar al lugar del accidente es demasiado largo para salvar a los pasajeros que necesitan ayuda médica inmediata.

En los últimos tiempos, especialmente, es un incidente raro que un avión se estrelle e incluso algunos de sus pasajeros sobrevivan. Entonces, ¿por qué este problema aún no se ha resuelto?

Los accidentes de tráfico, si de los tres factores anteriores solo se puede considerar el físico, ya pueden provocar lesiones graves y la muerte.

Con los aviones, que viajan a una velocidad mayor en un orden de magnitud, es fácil imaginar que las consecuencias de una colisión con el terreno son mucho más dramáticas.

Debido a que solo hay tanta aceleración y temperatura que un cuerpo humano puede sobrevivir.

Las otras respuestas brindan explicaciones detalladas de cuán inmensas pueden ser las energías de un choque y cuán costosas pueden ser cuando lleva muchos menos pasajeros debido al espacio que necesitan todas las características de seguridad adicionales.

Sin embargo, hay otro problema: la rareza de las emergencias unida a la probabilidad de una decisión correcta con respecto al caso de una emergencia .

Supongamos que el dinero no sería un problema y que podríamos instalar algunos sistemas muy poderosos que pueden aumentar la cantidad de sobrevivientes en un accidente, algo como instalar asientos eyectables para los pasajeros, paracaídas de marco completo o retro-cohetes para reducir la velocidad. el avión u otras soluciones descabelladas como envolver todo el avión de forma explosiva en una gran burbuja de algún material exótico. Estas contramedidas activas deben desplegarse muy rápidamente, por lo que deberían activarse de forma explosiva. Incluso estas soluciones no salvarían a todos: por ejemplo, con los asientos eyectables en aviones militares, hay aproximadamente un 30 % de posibilidades de recibir lesiones duraderas y un 10 % de posibilidades de no sobrevivir en absoluto. Con pasajeros no entrenados que en promedio están mucho menos en forma que los pilotos de combate, la tasa de supervivencia sería menor.

Sin embargo, podría decir que si estas contramedidas pudieran salvar incluso a unas pocas personas, ¿siguen siendo mejores que todos muriendo en el accidente? ¡Equivocado! ¡Tenemos que considerar la probabilidad de que estas contramedidas se activen accidentalmente cuando no hay ninguna emergencia! Ni siquiera contar los casos en los que hay una emergencia, pero tratar de arrojar la aeronave a un campo o a un río podría salvar más vidas que activar las contramedidas.

Las probabilidades de estar en un vuelo de una aerolínea que resulte en al menos una muerte son de 1 en 3,4 millones , y esto cuenta incluso los casos en los que la mayoría de los pasajeros sobrevivieron. Como la decisión de activar las contramedidas debe tomarse al menos una vez cada un par de minutos (o tal vez segundos), de lo contrario sería demasiado tarde, y el vuelo promedio de un avión comercial dura entre 3 y 6 horas, tenemos además al menos 2 pedidos más. de magnitud Esto significa que si puede tomar una decisión correcta sobre la activación de las contramedidas de emergencia con una precisión inferior al 99,999999997 %, tendrá más casos cuando se activen en un vuelo perfectamente normal que en una emergencia.. No se puede esperar tal precisión de ningún proceso de toma de decisiones, ya que los accidentes pueden tener una amplia variedad de causas y están influenciados por muchos factores, desde el clima hasta fallas mecánicas y la psicología humana. Como ni siquiera puede acercarse a tal precisión, dicho sistema probablemente mataría miles de veces más pasajeros al activarse cuando no debería, que cuántas personas podría salvar en emergencias reales.

Como se ha dicho, hay mucho "costo" y "peso" en las razones detrás de esto. Para aviones pequeños, tiene avión-paracaídas, por ejemplo, pero ¿cómo hacer que un sistema de succión funcione para un avión de 200 toneladas que vuela a 800 km / h lleno de personas? Hay desafíos técnicos reales detrás de esta pregunta.

Se han tomado decisiones para reducir la probabilidad de un choque en lugar de agregar algunas cosas para que sea a prueba de choques: los sistemas electrónicos e hidráulicos son redundantes, los procedimientos de emergencia, el sistema para evitar colisiones, etc.

También debe tener en cuenta que la aviación civil no está evolucionando rápidamente: agregar alguna tecnología nueva requiere mucho tiempo para probarse, validarse y una buena razón para agregarla. El flujo habitual de eventos en este caso es: bloqueo -> investigación -> corregir lo que está mal -> esperar el próximo bloqueo, etc.

El fuego es letal, en un choque y de otra manera

Son las personas las que mantienen vivos a los pasajeros.

Para responder a su pregunta directamente, sobrevive a un "choque de fuego" al salir del avión, lo que se realiza mediante una evacuación de emergencia. Por ejemplo, un accidente en llamas en Dubai recientemente resultó en cero víctimas . En cambio, el accidente del Swissair 111 pereció todos a bordo; un incendio en vuelo pasó de una mala situación a una letal. La evacuación está a cargo de la tripulación de cabina, personas capacitadas sobre cómo sacar a las personas de un avión accidentado.

El fuego es un problema gravemente letal, ya sea en un barco en el mar, en un avión en vuelo o después de un accidente.

De hecho, si tiene un incendio en su hogar, morirá si no sale, y eso es sin "un choque de fuego". (La mejor amiga de mi esposa perdió a su mamá en un incendio en su casa: mamá estaba dormida cuando comenzó el incendio... RIP).

Si un avión se estrella y se incendia, y el fuego no se puede extinguir, y si no puedes evacuar, te quemarás y morirás.

Se invierte una gran cantidad de dinero, tiempo y esfuerzo en la prevención de accidentes, un proceso iterativo desde los albores de la aviación comercial. Se incluyen mejoras en la capacidad de evacuación en caso de accidente o avería.

Muchos otros sistemas de prevención de accidentes se han implementado durante el último siglo, lo que ha valido la pena con el tiempo con el siguiente objetivo: no tener el "choque de fuego" en primer lugar.

Una onza de prevención triunfa sobre una tonelada de cura.

En cuanto a su respuesta a la pregunta sobre un 'accidente de fuego', la NASA realizó una prueba en la década de 1970 utilizando un 720 lleno de combustible formulado para reducir la posibilidad de provocar un incendio. Recuerdo haber visto las imágenes en los programas de ciencia. Desafortunadamente, el combustible se encendió.

Para citar el artículo de Wikipedia al que se hace referencia: "La prueba resultó en el hallazgo de que el combustible de prueba de queroseno antivaho no era lo suficientemente beneficioso y que se necesitaban varios cambios en el equipo en el compartimiento de pasajeros de la aeronave".