Warum können Flugzeuge auch nach Jahren der Forschung die Passagiere im Falle eines Brandabsturzes nicht am Leben erhalten?

Kurze Antwort

Die kinetische Energie bei einem Flugzeugabsturz ist unmenschlich hoch.

Etwas längere Antwort

Wir können Bomben bauen, die durch Betondächer und -decken eines Bunkers gehen und die Anzahl der Stockwerke zählen, durch die sie beim Abstieg krachen, damit sie auf der Ebene explodieren können, auf der die Bösewichte sitzen, und nicht auf der Ebene, auf der die Witwen und Waisen gefangen gehalten werden. Wir könnten genauso gut ein Flugzeug mit dieser Art von Stärke bauen, sodass der Rumpf intakt bleibt, selbst wenn es in einen Berghang stürzt. Das ist nicht das Problem.

Grenzen des menschlichen Körpers

Das Problem wird sein, dass die Retter darin nur Leichen finden werden. Der menschliche Körper wurde „gestaltet“, um Dinge wie das Auffahren auf einen Baum zu ertragen, aber nicht mit Mach 0,85 herumgeschleudert und dann fast sofort gestoppt zu werden. Dank jahrelanger Forschung haben wir jetzt eine ziemlich gute Vorstellung davon, wo die Grenzen liegen. Martin Eiband hat dazu viele Daten gesammelt, wer mehr wissen will, google nach „Eiband-Diagrammen“. Wenn Sie sich ein vollständiges Bild machen möchten, lesen Sie den Army Aircraft Crash Survival Guide . Es besteht aus fünf Bänden, und Band 1 behandelt die Gestaltungskriterien. Das folgende Eiband-Diagramm ist dieser Quelle entnommen.

Beachten Sie die Zeitskala: Eine Verzögerung mit 40 g kann nur für eine Dauer von 0,1 Sekunden toleriert werden; Wenn die Verzögerung länger als 1 Sekunde dauert, beträgt die Grenze nur 10 g. Lassen Sie uns nun sehen, welche Verzögerungsstrecke erforderlich ist, um einen Menschen mit einer durchschnittlichen Verzögerung von 10 g anzuhalten. Die Energie$E$eines Massekörpers$m$steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit$v$:

• Autounfall mit 30 m/s: Dies erfordert 4,6 m und gute Rückhaltesysteme, ist aber im Allgemeinen überlebbar.
• Freier Fall bei 60 m/s Endgeschwindigkeit: 18,4 m. Ein paar Menschen haben dies tatsächlich überlebt, indem sie wie ein schneebedeckter Nadelwald in weichen Boden gefallen sind. Das ist auch die typische Anfluggeschwindigkeit von Verkehrsflugzeugen, und die 18,4 m ist der Rumpf vor Ihnen. Das ist der Grund, warum ein Crash für die Insassen in den hinteren Sitzreihen besser zu überleben ist.
• Propellerflugzeug fliegt in Berg (120 m/s): 73,42 m. Eine solche Knautschzone ist einfach nicht vorhanden, und niemand hat einen solchen Aufprall überstanden.
• Verkehrsflugzeug fliegt in einen Berg (240 m/s): 293,7 m. Um einen solchen Absturz überlebensfähig zu machen, müsste jedes Verkehrsflugzeug einen 300 m langen Baum aus steifem Material herumtragen, der bei einem Unfall als Knautschzone benötigt würde. Überlegen Sie nur, welche Art von hinterem Rumpf und Heck dies erfordern würde.
• Und als Krönung: Astronaut auf einem Weltraumspaziergang kollidiert mit einem Satelliten in einer entgegengesetzten Umlaufbahn (16.000 m/s): 1305,23 km. Beachten Sie, dass ich die Einheiten wechseln musste, um die Anzahl überschaubar zu halten.

Bitte beachten Sie niedrigere Verzögerungsgrenzen für ältere und ungeübte Personen; Das Limit im Eiband-Diagramm wurde mit gesunden jungen Piloten ermittelt (und mit Schweinen, Schimpansen und Leichen für die höheren Limits. Es wurde viel Blut vergossen, um zu diesen Zahlen zu gelangen).

Das Problem ist nicht die Flugzeugstruktur, sondern die Tatsache, dass Menschen gerne schnell fahren, aber nicht dafür gebaut sind, schnell anzuhalten.

Der Hauptgrund, warum Flugzeugabstürze weniger überlebensfähig sind, was niemand wirklich zu begreifen scheint, wenn es um Verkehrsflugzeuge geht, ist die schiere Menge an Energieeinem Verkehrsflugzeug eigen. Wenn Sie ein Flugzeug im Anflug beobachten, insbesondere ein großes wie eine 747 oder A380, wirkt es normalerweise sehr fügsam, da sich das Flugzeug sehr langsam und sanft der Landebahn nähert. Das andere klassische Bild ist das Flugzeug, das in großer Höhe fliegt und vielleicht einen Kondensstreifen hinterlässt, während es langsam über den Himmel zieht. Wir vergleichen diese Bilder aus unserer Erfahrung mit Bildern von Autos, die entlang einer stark befahrenen Straße (oder einer Rennstrecke) an uns vorbeizoomen. Dann beobachten wir, wie Rennwagenfahrer spektakuläre Wracks verlassen, während Flugzeugabstürze alle an Bord töten, und wir fragen uns, warum Flugzeuge nicht so sicher gemacht werden können wie Rennautos (oder sogar gewöhnliche Personenwagen).

Dieses Bild des fügsamen Flugzeugs, das den freundlichen Himmel durchquert, ist jedoch eine erzwungene Perspektive, die von einem viel größeren Objekt verursacht wird, das viel weiter von uns entfernt ist, und täuscht über die Tatsache hinweg, dass sich Dutzende oder sogar Hunderte Tonnen Gewicht bis zu dreimal schneller bewegen als ein Indy-Auto wurde sogar getaktet.

Grundlegende Projektilphysik;$E = \frac{1}{2}mv^2$. Das Auto in Ihrer Einfahrt hat, falls typisch, ein "Leergewicht" (leerer Tank, aber ansonsten fahrbereit) von etwa anderthalb Tonnen und fährt mit Geschwindigkeiten zwischen 30 und 70 Meilen pro Stunde. Konvertiert man mph in fps (multipliziert mit 5280, dividiert durch 3600), beträgt die Energie in Fuß-Pfund eines 3000-Pfund-Autos bei einer Autobahngeschwindigkeit von 60 Meilen pro Stunde etwa 23 Millionen Fuß-Pfund, plus die zusätzliche kinetische Energie von Fahrer, Passagieren und Ladung. Bei einer Kollision wird diese Energie überallhin übertragen; das Objekt, mit dem kollidiert wird, der Rahmen des Autos, seine Insassen usw. Selbst bei diesen Geschwindigkeiten kann eine Kollision jemanden im Fahrzeuginneren dauerhaft verletzen oder töten (und eine Kollision bei voller Geschwindigkeit auf der Autobahn ist häufiger tödlich als nicht).

Ein typisches Verkehrsflugzeug, sagen wir die B737-700, die in der US-Inlandsflotte üblich ist, hat eine "Betriebsleermasse" (ähnlich dem "Leergewicht" bei Autos; alles, was zum Fliegen benötigt wird, außer dem Treibstoff und der Flugbesatzung) von etwa 40 Tonnen. Genau dort ist die potenzielle Energie des Verkehrsflugzeugs 30-40 mal so groß wie die des Autos. Es startet und landet mit ungefähr 125-150 Meilen pro Stunde und fliegt mit bis zu Mach 0,78, was bei 30.000 Fuß ungefähr 525 Meilen pro Stunde entspricht. Wir sprechen also auch über einen Geschwindigkeitsunterschied von einer Größenordnung, und das erhöht die Gesamtenergie auf dem Quadrat . Wenn man nachrechnet, wird ein Verkehrsflugzeug bei Reisegeschwindigkeit, ohne Berücksichtigung der Energie, die seiner Fracht oder seinen Passagieren innewohnt, eine kinetische Gesamtenergie irgendwo in der Größenordnung von 50 Milliarden habenFuß-Pfund. Selbst wenn alle anderen Faktoren gleich sind, wie z. B. der zulässige Verzögerungsabstand und die Verteilung der Aufprallkräfte auf die Passagiere, würde ein Passagier bei einem Flugzeugabsturz mehr als dem Zehnfachen der Kräfte ausgesetzt sein wie bei einem Autounfall.

Nun, all diese Dinge können in beiden Fällen gemildert werden. Diese Zahlen vergleichen mehr oder weniger, was ein Passagier in einem Auto mit einem Flugzeug durchmachen würde, wenn das Fahrzeug mit voller Geschwindigkeit frontal auf ein unbewegliches Hindernis aufprallt. Das kommt in beiden Fällen nicht oft vor; Autobahnen werden teilweise gebaut, um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass ein Fahrer jemals frontal auf eine Barriere trifft, und Fahrer können normalerweise auf die Bremse treten, um das Auto zu verlangsamen, und in eine schräge Richtung lenken, und selbst wenn dies einen Aufprall nicht verhindert Es verringert die Schwere um das Quadrat der Änderung der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Auto und dem, was es trifft.

In ähnlicher Weise ist ein CFIT (Controlled Flight Into Terrain) so ziemlich das Worst-Case-Szenario für einen Flugzeugabsturz (das einzige schlimmere, das ich mir vorstellen kann, ist eine Kollision in der Luft, die besonders bei Verkehrsflugzeugen äußerst selten ist), und es gibt viele Systeme an Bord des Flugzeugs, um einem Piloten zu helfen, zu erkennen, dass er das tun wird. Eine Bruchlandung, wie eine Bauchlandung aufgrund eines hydraulischen Versagens, ist normalerweise überlebensfähiger, da der Pilot alles in seiner Macht Stehende tut, um die Aufprallkraft und die gesamte kinetische Energie des Flugzeugs zu minimieren, indem er sowohl die Vorwärtsgeschwindigkeit des Flugzeugs verlangsamt als auch das Gleiten verringert Neigung. Die verbleibende kinetische Energie des Flugzeugs kann dann beim Rutschen auf der Landebahn oder über das Feld verbraucht werden, anstatt direkt in den Rahmen des Flugzeugs und letztendlich in seine Passagiere übertragen zu werden.

Das ist jedoch immer noch eine Menge Energie, die das Flugzeug loswerden muss, und selbst mit dem Eigengewicht eines Verkehrsflugzeugs wird die Fähigkeit zu fliegen von Designern bevorzugt, anstatt die Kabine bei einem Absturz in einem Stück zu halten. Das bedeutet, dass das inhärent höhere Risiko für Leib und Leben des Fliegens durch die Wartung der Flugzeuge und den Einsatz gut ausgebildeter, erfahrener und gesunder Flugbesatzungen gemildert werden muss. Beides kann nicht für das durchschnittliche Auto und den durchschnittlichen Fahrer gesagt werden, die von der Straße geholt werden; Nur die schwersten Erkrankungen sind Gründe für den Entzug eines Führerscheins, während die meisten Autos Tausende von Kilometern über die geplanten Wartungsintervalle hinaus gefahren werden. Autos müssen daher so konstruiert und gebaut werden, dass die Insassen trotz der Fähigkeit oder sogar der Absicht des Fahrers bei einer Kollision am Leben bleiben. Ein Flugzeug' s Sicherheitsfunktionen sind nur nützlich, wenn der Pilot seine Arbeit richtig macht; Eine Sauerstoffmaske oder sogar eine Notluke ist in einem CFIT nutzlos.

Die Frage ist wirklich eine Kosten-Nutzen-Analyse des angenommenen Risikos. Sie konnten Flugzeuge mit Passagieren fliegen, die vollständige Nomex- Anzüge anhatten, einen Fallschirm , einen Ersatzschirm, eine Schwimmweste , selbstentfaltende Rettungsinseln voller Lebensmittel und andere ordentliche Überlebensausrüstung. Das Flugzeug könnte einen Full-Frame-Schacht haben, ein Überrollkäfig aus Stahl und der beste verfügbare Aufprallschutz. Aber all dies erhöht das Gewicht des Flugzeugs und verringert somit die Anzahl der Personen, die Sie unterbringen können. Im Gegenzug verdienen Sie weniger Geld pro Flug, da es kontraproduktiv ist, wenn Flüge unpraktisch teuer sind, egal wie sicher sie sind. Letztendlich können Sie allein weder so weit oder so schnell wie ein Verkehrsflugzeug fliegen, noch haben Sie die Ressourcen, um ein nahezu vollkommen sicheres Flugzeug zu bauen. Sie gehen also Kompromisse ein und gehen Risiken ein, um sich schnell und halbeffizient zu bewegen.

Im Gegenteil, es sollte beachtet werden, dass einige Menschen die Ressourcen haben, um schnell und sicher zu fliegen. Wenn Sie das Geld hatten, um ein kleines (oder sogar großes) Flugzeug zu kaufen, können Sie es (innerhalb gesetzlicher und praktischer/physischer Grenzen) so ausstatten, wie Sie möchten. Dies könnte jeden Schutz beinhalten, den Sie sich wünschen, vor allen Notfällen, die Sie sich vorstellen können.

Eine letzte Anmerkung: Normalerweise sind die Notfälle, an die Sie nicht denken können, die wirklichen Probleme ...

Obwohl diese Bemühungen zu besseren Flugzeugen geführt haben, warum sind sie selbst dann nicht stark genug, um die Passagiere im Falle eines feurigen Absturzes am Leben zu erhalten?

Ein feuriger Crash bringt viele Herausforderungen mit sich:

Physisch

Die Insassen des Flugzeugs werden in dem Moment, in dem das Flugzeug das Gelände berührt, einer hohen Beschleunigung ausgesetzt. Der menschliche Körper kann nur ein Dutzend G-Kräfte aushalten, bevor er inneren Schaden erleidet.

Betrachtet man ein Flugzeug, das mit einer Vertikalgeschwindigkeit von 1000 ft/min(5 m/s) auf horizontales Gelände auftrifft, und ein Flugzeug, dessen Laderaum sich um einen Meter verformt: Wenn man von 5 auf null m/s im Abstand von 1 Meter geht, ergibt sich bereits eine Beschleunigung von 12.5 g( 5 auf null m/s in 0,4 s), was kaum überlebensfähig ist.

Feuer und Rauch

Ein feuriger Aufprall würde höchstwahrscheinlich die Kraftstofftanks zum Bersten bringen, den restlichen Kraftstoff an Bord verschütten und ein Feuer verursachen, das Dämpfe freisetzen würde, die die Passagiere schnell außer Gefecht setzen würden.

Such- und Rettungseinsatz

Da Flugzeuge Strecken fliegen, die keine Verbindung mit dem Bodenstraßennetz haben, ist die Zeit, die das Such- und Rettungsteam benötigt, um die Absturzstelle zu lokalisieren und zu erreichen, viel zu lang, um Passagiere zu retten, die sofortige medizinische Hilfe benötigen.

Gerade in letzter Zeit ist es ein seltener Vorfall, dass ein Flugzeug abstürzte und sogar einige seiner Passagiere überlebten. Warum wurde dieses Problem noch nicht gelöst?

Verkehrsunfälle, bei denen von den oben genannten drei Faktoren nur der physische berücksichtigt werden kann, können bereits zu schweren Verletzungen und zum Tod führen.

Bei Flugzeugen, die um eine Größenordnung schneller fliegen, kann man sich leicht vorstellen, dass die Folgen einer Kollision mit dem Gelände weitaus dramatischer sind.

Weil es nur so viel Beschleunigung und Temperatur gibt, die ein menschlicher Körper überleben kann.

Die anderen Antworten liefern detaillierte Erklärungen, wie immens die Energien eines Crashs werden können und wie teuer es werden kann, wenn Sie aufgrund des Platzbedarfs all der zusätzlichen Sicherheitsfunktionen viel weniger Passagiere befördern.

Allerdings gibt es noch ein weiteres Problem: die Seltenheit von Notfällen gepaart mit der Wahrscheinlichkeit einer richtigen Entscheidung im Ernstfall .

Nehmen wir an, dass Geld keine Rolle spielt und dass wir einige sehr leistungsfähige Systeme installieren könnten, die die Zahl der Überlebenden bei einem Absturz erhöhen können, so etwas wie die Installation von Schleudersitzen für die Passagiere, Vollbild-Fallschirme oder Retro-Raketen zum Abbremsen des Flugzeugs oder andere weit hergeholte Lösungen wie das Einpacken des gesamten Flugzeugs in eine große Blase aus exotischem Material. Diese aktiven Gegenmaßnahmen müssen sehr schnell einsetzbar sein, also müssten sie explosionsartig ausgelöst werden. Auch diese Lösungen würden nicht alle retten: Beispielsweise besteht bei Schleudersitzen in Militärflugzeugen eine Wahrscheinlichkeit von etwa 30 %, bleibende Verletzungen zu erleiden, und eine Wahrscheinlichkeit von 10 %, überhaupt nicht zu überleben. Bei ungeschulten Passagieren, die im Durchschnitt deutlich weniger fit sind als Kampfpiloten, wäre die Überlebensrate geringer.

Sie könnten jedoch sagen, dass diese Gegenmaßnahmen, wenn sie auch nur ein paar Menschen retten könnten, immer noch besser sind als alle, die bei dem Absturz ums Leben kommen? Falsch! Wir müssen die Wahrscheinlichkeit berücksichtigen, dass diese Gegenmaßnahmen versehentlich aktiviert werden, wenn überhaupt kein Notfall vorliegt! Notfälle nicht einmal mitgezählt , aber der Versuch, das Flugzeug auf ein Feld oder in einen Fluss zu kippen, könnte mehr Leben retten, als Gegenmaßnahmen zu ergreifen.

Die Wahrscheinlichkeit, auf einem Flug einer Fluggesellschaft zu sein, die mindestens einen Todesfall zur Folge hat, liegt bei 1 zu 3,4 Millionen , und dies gilt sogar für Fälle, in denen die Mehrheit der Passagiere überlebt hat. Da die Entscheidung über die Aktivierung der Gegenmaßnahmen mindestens einmal alle paar Minuten (oder vielleicht Sekunden) getroffen werden muss, sonst wäre es zu spät, und der durchschnittliche Linienflug zwischen 3 und 6 Stunden dauert, haben wir zusätzlich mindestens 2 weitere Bestellungen von Größenordnung. Das bedeutet, wenn Sie eine richtige Entscheidung über die Aktivierung der Notfall-Gegenmaßnahmen mit einer Genauigkeit von weniger als 99,999999997 % treffen können, werden Sie mehr Fälle haben, in denen sie bei einem ganz normalen Flug aktiviert werden, als bei einem Notfall. Eine solche Genauigkeit kann von keinem Entscheidungsprozess erwartet werden, da Unfälle eine Vielzahl von Ursachen haben können und von vielen Faktoren beeinflusst werden, vom Wetter über mechanische Ausfälle bis hin zur menschlichen Psychologie. Da Sie eine solche Genauigkeit nicht einmal annähernd erreichen können, würde ein solches System wahrscheinlich viele tausend Mal mehr Passagiere töten, wenn es nicht aktiviert wird, als wie viele Menschen es in tatsächlichen Notfällen retten könnte.

Wie gesagt wurde, gibt es eine Menge "Kosten" und "Gewicht" in den Gründen dahinter. Für kleine Flugzeuge haben Sie zum Beispiel einen Flugzeugfallschirm, aber wie macht man ein Saugsystem, das für ein 200-Tonnen-Flugzeug funktioniert, das mit 800 km / h voller Menschen fliegt? Hinter dieser Frage stecken echte technische Herausforderungen.

Es wurden Entscheidungen getroffen, um die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls zu verringern, anstatt einige Dinge hinzuzufügen, um einen Unfall zu verhindern: Elektronik- und Hydrauliksysteme sind redundant, Notfallverfahren, Kollisionsvermeidungssystem usw.

Sie müssen auch berücksichtigen, dass sich die Zivilluftfahrt nicht schnell entwickelt: Das Hinzufügen einer neuen Technologie erfordert lange Zeit zum Testen, Validieren und einen guten Grund, sie hinzuzufügen. Der übliche Ereignisablauf in diesem Fall ist: Absturz -> Untersuchung -> Fehler beheben -> auf nächsten Absturz warten usw.

Feuer ist tödlich, bei einem Unfall und sonst

Es sind Menschen, die die Passagiere am Leben erhalten

Um Ihre Frage direkt zu beantworten, Sie überleben einen "feurigen Absturz", indem Sie aus dem Flugzeug aussteigen, was durch eine Notfallevakuierung erfolgt. Beispielsweise führte ein Brandunfall in Dubai kürzlich zu null Opfern . Dagegen kamen beim Absturz der Swissair 111 alle an Bord ums Leben; ein Feuer im Flug verwandelte sich von einer schlimmen Situation in eine tödliche. Die Evakuierung wird von der Kabinenbesatzung durchgeführt, Personen, die darin geschult sind, Menschen aus einem abgestürzten Flugzeug zu holen.

Feuer ist ein ernsthaft tödliches Problem, sei es auf einem Schiff auf See, in einem Flugzeug im Flug oder nach einem Absturz.

Übrigens, wenn Sie ein Feuer in Ihrem Haus haben, werden Sie sterben, wenn Sie nicht herauskommen, und das ohne „einen feurigen Absturz“. (Die beste Freundin meiner Frau hat ihre Mutter durch einen Hausbrand verloren: Mutter schlief, als das Feuer ausbrach ... RIP.)

Wenn ein Flugzeug abstürzt und Feuer fängt und das Feuer nicht gelöscht werden kann, und wenn Sie nicht evakuieren können, werden Sie verbrennen und sterben.

Viel Geld, Zeit und Mühe fließen in die Unfallverhütung, ein iterativer Prozess seit den Anfängen der kommerziellen Luftfahrt. Verbesserungen bei der Evakuierungsfähigkeit im Falle eines Unfalls oder einer Störung sind enthalten.

Viele weitere Unfallverhütungssysteme sind im vergangenen Jahrhundert entstanden, die sich im Laufe der Zeit bezahlt gemacht haben mit dem Ziel: den „feurigen Crash“ gar nicht erst zu haben.

Eine Unze Prävention übertrumpft eine Tonne Heilung.

Was Ihre Beantwortung der Frage nach einem "feurigen Absturz" betrifft, so führte die NASA in den 1970er Jahren einen Test mit einer 720 durch, die mit Kraftstoff gefüllt war, der formuliert wurde, um die Wahrscheinlichkeit eines Brandes zu verringern. Ich erinnere mich, dass ich das Filmmaterial zu Wissenschaftsprogrammen gesehen habe. Leider hat sich der Kraftstoff entzündet.

Um den referenzierten Wikipedia-Artikel zu zitieren: „Der Test führte zu der Feststellung, dass der Antibeschlag-Kerosin-Testkraftstoff nicht ausreichend vorteilhaft war und dass mehrere Änderungen an der Ausrüstung im Passagierraum von Flugzeugen erforderlich waren.“