2 января Airbus A350 авиакомпании Japan Airlines, приземлившийся в аэропорту Ханэда, столкнулся с оказавшимся на взлетно-посадочной полосе самолетом береговой охраны De Havilland Canada DHC-8. Оба самолета загорелись. Пятеро из шести членов экипажа береговой охраны погибли. А все 367 пассажиров и 12 членов экипажа авиалайнера выжили, несмотря на обширный пожар.

Обстоятельства, при которых произошла авария, еще неизвестны и будут установлены в ходе дальнейшего расследования. После столкновения горящий авиалайнер продолжал скользить по взлетно-посадочной полосе, пока наконец не остановился. Экипажу удалось вывести всех пассажиров, прежде чем пламя полностью охватило самолет. Успешная эвакуация оказалась возможной только потому, что лайнер в результате столкновения остался практически целым, а не разбился.

Причина в том, что, во-первых, при приземлении в самолете оставалось мало топлива, и это предотвратило крупный взрыв. Во-вторых, более половины фюзеляжа Airbus A350 выполнено из углеродных композитных материалов. Это все еще относительно новая технология в мире авиации, и ни один другой пассажирский самолет не содержит столько углепластика. Исторически авиалайнеры изготавливались из алюминия и стали. Модель А350 была представлена ​​только в 2013 году.

Твердый корпус мог спасти людей

Сильвар Каллип, электрохимик из Тартуского университета, изучавший коррозию корпусов самолетов и контакт углеродных материалов и металлов, объяснил, что углеродные композиционные материалы уже давно являются очень горячей темой в авиации. "Если упрощать, то они состоят из очень прочного углеродного волокна и специальной эпоксидной смолы, которая скрепляет эту армирующую ткань. Материал механически очень прочный и жесткий, и в то же время легкий", — рассказывает Каллип.

Углеродный композит примерно на 30–40 процентов легче используемого в самолетостроении алюминиевого сплава AA2024-T3, но при этом более жесткий. Вот почему, по словам Каллипа, пластик, армированный углеродным волокном (CFRP — carbon fibre reinforced plastic) является долгожданным материалом в авиации, где любое снижение массы самолета приводит к экономии топлива и сокращению выбросов углекислого газа.

"При нормальных обстоятельствах ударов не ожидается, а столкновения с птицами не должны стать большой проблемой для CFRP. В авиакатастрофе в Японии более твердый и легкий, по сравнению со стандартным алюминием, корпус мог каким-то образом повысить прочность, что позволило выдержать столкновение с небольшим самолетом. Однако на нынешнем этапе расследования этого нельзя сказать наверняка", — считает электрохимик.

Однако у CFRP есть и свои недостатки. А именно, при пожаре он горит несколько лучше, чем алюминий. Однако, по словам Каллипа, возлагать вину за возгорание на этот материал нельзя. В качестве других недостатков доцент указал на трудоемкий процесс производства и обработки, а также на проблематичность переработки.

Корпуса из углепластика было бы легче укрепить

Тайво Йыгиаас, ученый-материаловед из Тартуского университета, не стал бы торопиться с выводом, что CFRP сыграл важную роль в сохранении целостности фюзеляжа. "Это зависит не столько от используемого материала, сколько от толщины панелей", — отмечает он.

"Ясно, что тонкую доску сломать легче, чем толстую. Поскольку характеристики панелей этого самолета и действующие на них во время аварии силы неизвестны, фактически невозможно сказать, сыграли ли эти панели какую-то роль", — говорит исследователь.

Однако, по мнению Йыгиааса, из углепластика определенно можно изготовить гораздо более прочные самолеты. "Если использовать материал, который, например, в пять раз прочнее предшественника, детали можно будет сделать, грубо говоря, в пять раз тоньше. Готовый самолет будет меньше весить и соответственно снизится расход топлива. Однако если по какой-то причине производитель решит сделать из нового материала деталь чуть большей толщины, то прочность конструкции действительно может повыситься, а вместе с ней и безопасность", — рассуждает Йыгиаас.

"Подъем тяжелого объекта в воздух требует больше энергии. Последнее выражается в большем расходе топлива, что в свою очередь приводит к более высоким финансовым затратам и росту цен на билеты. Поэтому логично, что основная цель авиации снизить массу самолета за счет используемых материалов и конструкций. В то же время, они не должны стать менее прочными", — поясняет ученый.

Повышенная пожароопасность

Как и Каллип, Йыгиаас отмечает несколько более высокую пожароопасность CFRP. Сыграло ли это какую-либо роль в аварии в аэропорту Ханэда, пока никто сказать не может. "Большинство людей, которые видели горящий пластик, могут догадаться, что происходит с такими панелями, когда они нагреваются", — говорит ученый-материаловед.

"Клей в композитной панели при высокой температуре начинает разрушаться и гореть. Учитывая, что углеродное волокно также является горючим материалом на воздухе, воспламеняемость такого композита несколько выше, чем была бы в случае со стандартным алюминиевым сплавом", — добавляет он.

В то же время Йыгиаас подчеркивает, что углепластики сами по себе не являются горючими. Чтобы их воспламенить, необходимо какое-то внешнее тепло. "К сожалению, я не знаю, что там загорелось первым. Если это было топливо, то логично, что в какой-то момент загорится и корпус. Если первой загорелась композитная конструкция, то это могло быть вызвано сильным трением между панелями и взлетно-посадочной полосой, но это весьма спекулятивно", — отмечает исследователь.

"Подводя итог вышесказанному, я бы сказал, что с точки зрения материалов это очень интересная авария. Хотя в самих катастрофах нет ничего хорошего, иногда из них можно чему-то научиться. Поэтому было бы важно знать, сыграли ли инновационные материалы какую-то роль в этом происшествии. К сожалению, маловероятно, что причины или то, что именно произошло, в будущем будет обсуждаться публично и очень подробно. Тем не менее я на это надеюсь", — говорит Йыгиаас.