การสาธิตแรงกระแทกแบบควบคุม

การสาธิตแรงกระแทกที่ควบคุมได้
การทดลองการชน
วันที่	วันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2527 ( 1 ธันวาคม 1984 )
สรุป	การชนพื้นดินโดยเจตนาด้วยรีโมทคอนโทรล / CFIT
เว็บไซต์	ทะเลสาบแห้งโรเจอร์ส 34°53′13″เหนือ117°49′12″ตะวันตก / 34.88694°N 117.82000°W / 34.88694; -117.82000
อากาศยาน
เครื่องบินโบอิ้ง 720 หมายเลข N833NA ที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบ
ประเภทเครื่องบิน	โบอิ้ง 720
ผู้ปฏิบัติงาน	เอฟเอเอและนาซา
การลงทะเบียน	N833NA [ 1 ]
ต้นทางเที่ยวบิน	ฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์
ผู้พักอาศัย	0
ผู้โดยสาร	0
ลูกทีม	0

การทดสอบการชนแบบควบคุม (หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าการชนในทะเลทราย ) เป็นโครงการร่วมระหว่างNASAและสำนักงานบริหารการบินแห่งสหรัฐอเมริกา (FAA) ที่จงใจทำให้ เครื่องบิน โบอิ้ง 720ที่ควบคุมจากระยะไกล ตก เพื่อเก็บข้อมูลและทดสอบเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่จะช่วยเพิ่มโอกาสในการรอดชีวิตของผู้โดยสารและลูกเรือ การทดสอบนี้ต้องใช้เวลาเตรียมการมากกว่าสี่ปี โดยศูนย์วิจัย NASA Ames , ศูนย์วิจัย Langley , ศูนย์วิจัยการบิน Dryden , FAA และGeneral Electricหลังจากทำการทดสอบหลายครั้ง เครื่องบินก็ถูกทำให้ตกในวันที่ 1 ธันวาคม 1984 การทดสอบเป็นไปตามแผนโดยทั่วไป และทำให้เกิดลูกไฟขนาดใหญ่ที่ต้องใช้เวลามากกว่าหนึ่งชั่วโมงในการดับ

สำนักงานบริหารการบินแห่งสหรัฐอเมริกา (FAA) สรุปว่าผู้โดยสารประมาณหนึ่งในสี่จะรอดชีวิตได้ เชื้อเพลิงทดสอบที่มีส่วนผสมของน้ำมันก๊าดป้องกันการเกิดฝ้าไม่ได้ช่วยลดความเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้ได้อย่างเพียงพอ และจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์หลายอย่างในห้องโดยสารของเครื่องบิน ขณะที่นาซาได้สรุปว่าจอแสดงผลแบบ Head-up Displayและระบบลงจอดด้วยคลื่นไมโครเวฟจะช่วยให้นักบินสามารถนำเครื่องบินได้อย่างปลอดภัยยิ่งขึ้น

NASAและสำนักงานบริหารการบินแห่งสหรัฐอเมริกา (FAA) ได้ดำเนินโครงการร่วมกันเพื่อการจัดหา การสาธิต และการตรวจสอบเทคโนโลยีเพื่อปรับปรุงการรอดชีวิตของผู้โดยสารเครื่องบินขนส่งในกรณีเกิดอุบัติเหตุ โดยใช้เครื่องบินขนส่งขนาดใหญ่สี่เครื่องยนต์ที่ควบคุมจากระยะไกลในการสาธิตการชนแบบควบคุม (CID) โครงการ CID ดำเนินการที่ศูนย์วิจัยการบินดรายเดนของศูนย์วิจัย NASA Ames (Ames-Dryden) ที่เมืองเอ็ดเวิร์ดส์ รัฐแคลิฟอร์เนียโดยใช้ เครื่องบินขนส่ง Boeing 720 ที่ควบคุมจากระยะไกล และเสร็จสิ้นในปลายปี 1984 วัตถุประสงค์ของโครงการ CID คือการสาธิตการลดการเกิดไฟไหม้หลังเกิดอุบัติเหตุโดยใช้เชื้อเพลิงป้องกันการเกิดฝ้า การรวบรวมข้อมูลโครงสร้างการชนของเครื่องบินขนส่ง และการสาธิตประสิทธิภาพของระบบยึดที่นั่งและโครงสร้างห้องโดยสารที่ได้รับการปรับปรุงที่มีอยู่^{[ 2 ]}

เครื่องบินโบอิ้ง 720 (หมายเลขหาง N833NA ^{[ 1 ]} ) ถูกซื้อใหม่โดย FAA ในปี 1960 เพื่อใช้เป็นเครื่องบินฝึกหัด^{[ 3 ]} หลังจากใช้งานไปมากกว่า 20,000 ชั่วโมง และขึ้นลงจอด 54,000 รอบ เครื่องบินก็หมดอายุการใช้งาน^{[ 3 ]} เครื่องบินถูกส่งมอบให้กับศูนย์วิจัยการบิน NASA-Ames/Dryden สำหรับโครงการ CID ในปี 1981 ^{[ 3 ]}

สารเติมแต่งFM-9 ของICI ซึ่งเป็น พอลิเมอร์ สายยาวที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง เมื่อผสมกับ เชื้อเพลิง Jet-Aจะเกิดเป็นน้ำมันก๊าดป้องกันการเกิดละออง (AMK) AMK ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการยับยั้งการจุดติดไฟและการลุกลามของเปลวไฟของเชื้อเพลิงที่รั่วไหลออกมาในการทดสอบการกระแทกจำลอง อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถนำ AMK เข้าสู่ เครื่องยนต์ กังหันก๊าซ โดยตรงได้ เนื่องจากอาจเกิดปัญหาหลายประการ เช่น การอุดตันของตัวกรอง จึงต้องนำ AMK กลับมามีคุณสมบัติใกล้เคียงกับ Jet-A ก่อนที่จะนำเข้าสู่เครื่องยนต์เพื่อเผาไหม้ กระบวนการนี้เรียกว่าการลดคุณสมบัติ (degradation) และได้ดำเนินการในเครื่องบินโบอิ้ง 720 โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่าเครื่องลดคุณสมบัติ (degrader) เครื่องยนต์ Pratt & Whitney JT3C -7 ทั้งสี่เครื่องมีเครื่องลดคุณสมบัติที่สร้างและติดตั้งโดยGeneral Electric (GE) เพื่อสลายและคืนสภาพ AMK ให้ใกล้เคียงกับคุณภาพของ Jet-A

นอกเหนือจากการวิจัย AMK แล้วศูนย์วิจัย NASA Langleyยังมีส่วนร่วมในการทดลองวัดภาระโครงสร้าง ซึ่งรวมถึงการใช้หุ่นจำลองการชน ที่มีอุปกรณ์วัด ในที่นั่งของห้องโดยสารและห้องนักบิน ก่อนการบินครั้งสุดท้ายในปี 1984 มีการใช้เวลากว่าสี่ปีในการพยายามกำหนดเงื่อนไขการชนครั้งสุดท้ายที่ FAA จะพิจารณาว่าสามารถรอดชีวิตได้

ตลอดการบินทดสอบ 14 เที่ยวบิน บริษัทเจเนอรัลอิเล็กทริกได้ติดตั้งและทดสอบอุปกรณ์ลดแรงดัน 4 ตัว (ตัวละหนึ่งตัวสำหรับแต่ละเครื่องยนต์) ขณะที่ FAA ได้ปรับปรุง AMK โดยทำการผสม ทดสอบ และเติมเชื้อเพลิงให้กับเครื่องบินขนาดเต็มรูปแบบ ในระหว่างการบิน เครื่องบินได้ทำการบินวนประมาณ 69 ครั้ง ที่ระดับความสูงประมาณ 150 ฟุต (46 เมตร) เหนือจุดที่เตรียมไว้สำหรับการตกกระแทก โดยควบคุมจากระยะไกล การบินเหล่านี้ใช้เพื่อค่อยๆ เติม AMK เข้าไปในถังเชื้อเพลิงและเครื่องยนต์บางส่วนทีละขั้นตอน พร้อมทั้งตรวจสอบประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ในระหว่างการบินทดสอบเดียวกันนั้นศูนย์วิจัยการบินดรายเดน ของนาซา ยังได้พัฒนาเทคนิคการควบคุมระยะไกลที่จำเป็นสำหรับเครื่องบินโบอิ้ง 720 ในการบินเป็นเครื่องบินไร้คนขับ ความพยายามครั้งแรกในการทดสอบเต็มรูปแบบถูกยกเลิกในปลายปี 1983 เนื่องจากปัญหาเกี่ยวกับการเชื่อมต่ออัปลิงก์ไปยังเครื่องบิน 720 หากการเชื่อมต่ออัปลิงก์ล้มเหลว นักบินภาคพื้นดินจะไม่สามารถควบคุมเครื่องบินได้อีกต่อไป

ในเช้าวันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2527 เครื่องบินทดสอบได้บินขึ้นจากฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์ รัฐแคลิฟอร์เนียทำการบินขึ้นทางซ้ายและไต่ระดับความสูงที่ 2,300 ฟุต (700 เมตร) เครื่องบินลำนี้ถูกควบคุมจากระยะไกลโดยนักบินวิจัยของนาซา ฟิตซ์ฮิวจ์ ฟุลตันจากศูนย์ควบคุมยานบินระยะไกลดรายเดนของนาซา ถังเชื้อเพลิงทั้งหมดถูกเติมด้วยเชื้อเพลิง AMK รวม 76,000 ปอนด์ (34,000 กิโลกรัม) และเครื่องยนต์ทั้งหมดทำงานตั้งแต่เริ่มสตาร์ทจนกระทั่งกระทบพื้น (เวลาบิน 9 นาที) บนเชื้อเพลิง Jet-A ที่ดัดแปลงแล้ว จากนั้นเครื่องบินก็เริ่มลดระดับลงเพื่อลงจอดตามเส้นทางร่อนลงประมาณ 3.8 องศาไปยังรันเวย์ที่เตรียมไว้เป็นพิเศษทางด้านตะวันออกของทะเลสาบแห้งโรเจอร์สโดยที่ล้อลงจอดถูกเก็บไว้

เมื่อบินผ่านระดับความสูงตัดสินใจที่ 150 ฟุต (46 เมตร) เหนือระดับพื้นดิน (AGL) เครื่องบินได้เบี่ยงไปทางขวาเล็กน้อยจากเส้นทางที่ต้องการ เครื่องบินเข้าสู่สถานการณ์ที่เรียกว่า " การหมุนแบบดัตช์ " เหนือจุดตัดสินใจที่นักบินจะต้องทำการ " บินวน " เล็กน้อย ดูเหมือนว่าจะมีระดับความสูงเพียงพอที่จะทำการบินกลับไปยังเส้นกลางของรันเวย์ เครื่องบินอยู่ต่ำกว่าเส้นทางร่อนลงและต่ำกว่าความเร็วที่ต้องการ ระบบ เก็บข้อมูลได้ถูกเปิดใช้งาน และเครื่องบินได้ตัดสินใจที่จะลงจอดแล้ว

เครื่องบินชนพื้นโดยปีกซ้ายต่ำกว่าปกติ ขณะที่เร่งเครื่องเต็มที่ และหัวเครื่องชี้ไปทางซ้ายของเส้นกลางรันเวย์ เดิมทีวางแผนไว้ว่าเครื่องบินจะลงจอดโดยให้ปีกอยู่ในระดับเดียวกัน โดยตั้งคันเร่งไว้ที่รอบเดินเบา และลงจอดตรงเส้นกลางรันเวย์พอดีระหว่างการชน เพื่อให้ลำตัวเครื่องบินยังคงสภาพสมบูรณ์ ในขณะที่ปีกถูกเสาแปดต้นที่ยึดติดกับรันเวย์ (เรียกว่า "ไรโน" เนื่องจากรูปทรงของ "เขา" ที่เชื่อมติดกับเสา) ตัดขาด แต่เครื่องบินโบอิ้ง 720 ลงจอดเอียง หนึ่งในเสาไรโนได้ตัดผ่านเครื่องยนต์หมายเลข 3 ด้านหลังห้องเผาไหม้ ทำให้เครื่องยนต์ติดอยู่กับเสายึดปีก ซึ่งโดยปกติจะไม่เกิดขึ้นในการชนแบบนี้ จากนั้นเสาไรโนต้นเดียวกันก็ตัดผ่านลำตัวเครื่องบิน ทำให้เกิดไฟไหม้ในห้องโดยสารเมื่อเชื้อเพลิงที่กำลังลุกไหม้เข้าไปในลำตัวเครื่องบิน

การตัดการทำงานของเครื่องยนต์หมายเลข 3 และสถานการณ์ที่เร่งเครื่องเต็มที่นั้นมีความสำคัญ เนื่องจากอยู่นอกขอบเขตการทดสอบ เครื่องยนต์หมายเลข 3 ยังคงทำงานต่อไปอีกประมาณ 1/3 ของรอบ^{[ 4 ]}ทำให้เชื้อเพลิงเสื่อมสภาพและลุกไหม้หลังจากเกิดการชน ซึ่งเป็นแหล่งความร้อนที่สำคัญ ไฟและควันใช้เวลากว่าหนึ่งชั่วโมงในการดับ การชน CID นั้นน่าตื่นตาตื่นใจด้วยลูกไฟขนาดใหญ่ที่เกิดจากเครื่องยนต์หมายเลข 3 ทางด้านขวา ซึ่งล้อมรอบและเผาไหม้เครื่องบิน จากมุมมองของ AMK การทดสอบนี้ถือเป็นความล้มเหลวครั้งใหญ่ สำหรับ NASA Langley ข้อมูลที่รวบรวมเกี่ยวกับความทนทานต่อการชนนั้นถือว่าประสบความสำเร็จและมีความสำคัญเช่นกัน

ผลกระทบที่เกิดขึ้นจริงแสดงให้เห็นว่าสารเติมแต่งป้องกันการเกิดฝ้าที่ทดสอบนั้นไม่เพียงพอที่จะป้องกันการเกิดไฟไหม้หลังการชนในทุกกรณี แม้ว่าความรุนแรงของไฟไหม้เริ่มต้นที่ลดลงจะเกิดจากผลของ AMK ก็ตาม^{[ 5 ] [ 6 ]}

ผู้ตรวจสอบของ FAA ประเมินว่า 23–25% ของผู้โดยสารทั้งหมด 113 คนบนเครื่องบินอาจรอดชีวิตจากอุบัติเหตุได้ เวลาตั้งแต่สไลด์ออกจนถึงควันปกคลุมห้องโดยสารด้านหน้าทั้งหมดคือ 5 วินาที สำหรับห้องโดยสารด้านท้ายคือ 20 วินาที เวลาทั้งหมดในการอพยพคือ 15 และ 33 วินาทีตามลำดับ โดยคำนึงถึงเวลาที่จำเป็นในการเอื้อมไปเปิดประตูและใช้งานสไลด์ ผู้ตรวจสอบระบุว่าการประมาณการความสามารถในการหลบหนีผ่านควันหนาแน่นนั้นเป็น "การคาดเดาอย่างมาก" ^{[ 7 ]}

จากการวิเคราะห์อุบัติเหตุ FAA ได้กำหนดมาตรฐานการติดไฟใหม่สำหรับเบาะที่นั่ง ซึ่งกำหนดให้ใช้ชั้นกันไฟ ส่งผลให้เบาะที่นั่งมีประสิทธิภาพดีกว่าที่ใช้ในการทดสอบ^{[ 8 ]}นอกจากนี้ยังได้นำมาตรฐานที่กำหนดให้ไฟส่องสว่างระยะใกล้พื้นต้องยึดด้วยกลไกมาใช้ เนื่องจากไฟฉุกเฉินแบบติดกาวสองประเภทหลุดออกอย่างเห็นได้ชัดระหว่างการชน^{[ 9 ]} พบว่าข้อบังคับการบินของรัฐบาลกลางเกี่ยวกับ อัตรา การสุ่มตัวอย่างเครื่องบันทึกข้อมูลการบิน สำหรับมุมเงย มุมเอียง และความเร่งนั้นไม่เพียงพอ ^{[ 10 ]}

NASA สรุปว่าภารกิจนำร่องการชนมีภาระงานสูงผิดปกติ ซึ่งอาจลดลงได้โดยการใช้จอแสดงผลแบบหัวขึ้นการทำงานอัตโนมัติของงานต่างๆ มากขึ้น และจอภาพที่มีความละเอียดสูงขึ้น นอกจากนี้ยังแนะนำให้ใช้ระบบลงจอดด้วยไมโครเวฟเพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการติดตามเมื่อเทียบกับระบบลงจอดด้วยเครื่องมือ มาตรฐาน ในทางปฏิบัติระบบเสริมความแม่นยำในพื้นที่กว้างที่ใช้ระบบระบุตำแหน่งทั่วโลก (GPS)ได้เข้ามาทำหน้าที่นี้^{[ 11 ]}

• รูปภาพและวิดีโอเพิ่มเติม
• 
  ภาพระยะใกล้หลังการชน 1
• 
  หุ่นจำลองการชนที่มีอุปกรณ์วัด
• ลำดับการสาธิตแรงกระแทกแบบควบคุม (CID)
• เครื่องบิน CID ฝึกบินเหนือจุดเป้าหมายที่มีใบมีดตัดปีก
• วิดีโอจากกล้องท้ายรถในการสาธิตการชนแบบควบคุม (Controlled Impact Demonstration: CID)

• การทดลองการชนของเครื่องบินโบอิ้ง 727 ในปี 2012

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับการสาธิตผลกระทบแบบควบคุมได้

• วิดีโอสาธิตการชนแบบควบคุม (Controlled Impact Demonstration) ปี 1984 ของ NASA และ FAA (มีให้ ชม ใน YouTube)
• " เอกสารข้อเท็จจริงของ NASA Armstrong: การสาธิตการชนแบบควบคุม"ศูนย์วิจัยการบินดรายเดน 27 กุมภาพันธ์ 2552 เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 7 มกราคม 2566 เรียกดูเมื่อวันที่ 9 มีนาคม 2562
• "ชุดภาพถ่ายเครื่องบินสาธิตการชนแบบควบคุม (CID) ของ NASAที่ศูนย์วิจัยการบินดรายเดน" 8 กรกฎาคม 2551
• AF Taylor (17 มกราคม 1974). "ความปลอดภัยในถังเชื้อเพลิง" . Flight International .
• "เติมเชื้อไฟให้สถานการณ์เลวร้ายลงอีกหรือ?" . Flight International . เล่มที่ 125, ฉบับที่ 3909. 7 เมษายน 1984. ISSN  0015-3710 .