A fadiga metálica que derrubou o Comet

O avião que estava dez anos à frente

Em 2 de maio de 1952, um De Havilland DH.106 Comet da BOAC decolou de Londres para Joanesburgo com passageiros pagantes a bordo. Era o primeiro voo comercial a jato da história. O Comet voava mais alto, mais rápido e muito mais silencioso que qualquer concorrente a hélice, e a indústria britânica abriu uma vantagem que parecia de uma década.

Voar alto é a origem da vantagem e também do problema. Para manter a cabine habitável a 12 mil metros, ela é inflada: o Comet 1 trabalhava com uma diferença de pressão de 8,25 lb/pol² (cerca de 57 kPa) entre dentro e fora, o equivalente a manter a cabine na altitude de 2.400 metros. A fuselagem era um vaso de pressão de parede fina — chapa de liga de alumínio DTD 546B com 0,7 mm no topo e na parte de baixo, e 0,9 mm nas laterais.

A De Havilland não foi descuidada com isso. A norma britânica da época exigia menos do que a empresa adotou: a cabine foi projetada para 2,5 vezes a pressão de trabalho e ensaiada a 2 vezes. Em um ensaio de pressão, a estrutura passou com folga.

Só que um vaso de pressão de avião não é inflado uma vez. É inflado e esvaziado a cada voo.

Os dois acidentes que pararam a frota

Data	Aeronave	O que aconteceu	Mortes
2 mai 1953	G-ALYV	Desintegração perto de Calcutá, atribuída na época a sobrecarga em tempestade severa	43
10 jan 1954	G-ALYP	Desintegração em voo após decolar de Roma, ao largo da ilha de Elba	35
8 abr 1954	G-ALYY	Desintegração em voo após decolar de Roma, perto de Nápoles	21

Depois do acidente de janeiro, a frota foi parada e recebeu cerca de 60 modificações, baseadas nas hipóteses disponíveis — incêndio, falha de comando, descontrole. Nenhuma delas era a causa. Os Comets voltaram a voar em março. Três semanas depois, o G-ALYY caiu. O certificado de aeronavegabilidade de toda a frota foi cassado, e a investigação virou um dos maiores esforços de engenharia forense já montados.

O G-ALYP tinha acumulado 1.290 voos pressurizados em 3.681 horas de operação. Era um avião praticamente novo.

A investigação: um avião inteiro dentro de um tanque d'água

O Royal Aircraft Establishment, em Farnborough, sob direção de Sir Arnold Hall, atacou o problema por dois caminhos ao mesmo tempo.

1. Recuperar os destroços do fundo do Mediterrâneo

   A Marinha Real resgatou os destroços do G-ALYP ao largo de Elba. Cerca de dois terços da aeronave foram remontados sobre uma armação de madeira em Farnborough, peça por peça, para reconstruir a sequência da ruptura.

2. Pressurizar uma fuselagem real até ela quebrar

   Uma aeronave da frota, a G-ALYU, foi fechada dentro de um tanque e submersa em água. Ciclos de pressurização e despressurização foram aplicados de forma acelerada, simulando voos. A água serve para dois propósitos: o ensaio fica seguro, porque a água não é compressível e não libera energia explosiva ao romper, e o vazamento denuncia a trinca.

3. Medir a tensão onde ninguém tinha medido

   Extensômetros instalados em torno dos recortes mostraram que a tensão perto das aberturas era muito maior do que a prevista no projeto — em alguns pontos, duas a três vezes a tensão da chapa longe dali.

4. Comparar as duas evidências

   A fratura obtida no tanque e a fratura resgatada do mar foram comparadas. A mesma assinatura em ambas é o que transformou a hipótese em conclusão.

O que o tanque mostrou

A fuselagem foi reparada e o ensaio continuou. Em uma segunda falha, já com 5.546 pressurizações no total, rompeu o painel da fuselagem traseira — o painel que está na fotografia de capa deste post, hoje exposto no RAF Museum Cosford, com a rasgadura preservada.

É a mesma fratura, pelo mesmo mecanismo, em dois contextos diferentes: um ensaio controlado e um acidente real. Essa correspondência é o que sustenta uma conclusão de análise de falha — não a opinião do engenheiro mais experiente da sala.

Por que o canto importa

A força que atravessa uma chapa pode ser desenhada como um conjunto de linhas, do mesmo jeito que se desenha a água correndo em um rio. Em uma chapa lisa, as linhas são paralelas e igualmente espaçadas: a tensão é a mesma em todo lugar. Quando existe um furo ou um recorte, as linhas precisam contorná-lo — e onde elas se amontoam, a tensão sobe.

É por isso que as janelas dos aviões comerciais são ovais até hoje, e é daí que vem a versão popular da história: "o Comet caiu porque tinha janelas quadradas". A frase é um bom resumo didático da concentração de tensão. Como descrição do que aconteceu, ela é incompleta.

O detalhe que a versão popular esquece

Quando os destroços do G-ALYP foram remontados, a origem da trinca não estava em uma janela de passageiro. Estava no canto de uma abertura no teto da cabine — a janela do radiogoniômetro automático (ADF), a antena de navegação. E, mais especificamente, a trinca tinha nascido em um furo de rebite naquele canto.

O mesmo trabalho estimou que o defeito inicial do G-ALYP tinha cerca de 0,1 mm — um décimo de milímetro, invisível a olho nu e indetectável pela inspeção da época. A partir dali, a trinca cresceu um pouco a cada voo durante centenas de ciclos, até atingir o tamanho crítico. Então a cabine abriu de uma vez.

Vale registrar outra correção, porque ela muda a lição: fadiga não era um fenômeno desconhecido em 1954. Ela já havia sido descrita por Wilhelm Albert em 1837 e era rotina na investigação de eixos ferroviários quebrados desde a década de 1840. O que faltava não era o conceito — era um jeito confiável de analisar e de ensaiar uma estrutura pressurizada contra ele.

Por que o ensaio de certificação mentiu

Esta é a parte mais desconfortável do caso, e a mais útil para quem ensaia material hoje.

A autoridade britânica exigia que o fabricante de uma aeronave pressurizada ensaiasse uma fuselagem representativa por pelo menos 15 mil ciclos. A De Havilland cumpriu: em julho de 1953, pressurizou e despressurizou sua fuselagem de ensaio 16 mil vezes. O resultado dizia que a estrutura tinha vida de sobra.

O problema é que esse ensaio foi feito na mesma fuselagem que já havia sido levada à pressão de prova, duas vezes a pressão de trabalho. Aquela sobrecarga deformou plasticamente o material nos cantos dos recortes. O metal encruou e ficou com um estado de tensão residual favorável justamente nos pontos críticos — o que melhorou a resistência à fadiga daquela peça específica.

O corpo de prova não era representativo da frota, e ninguém percebeu. O ensaio estava formalmente correto, foi conduzido com rigor e produziu um número que não valia para nenhum avião de série.

É um erro que não ficou em 1954. Ele reaparece toda vez que alguém ensaia uma amostra que passou por um histórico diferente do que a peça real vai ver: um corpo de prova usinado de um lote especial, uma amostra que já foi pré-carregada, uma peça retirada de uma região da ferramenta que não representa a produção. O ensaio devolve um número verdadeiro — sobre a amostra errada.

O que mudou na engenharia

A partir de 1º de julho de 1956, a norma britânica de aeronavegabilidade (BCAR D3-7) passou a exigir que o ensaio de carregamento repetido fosse feito em uma cabine pressurizada que não tivesse sido usada antes em ensaio de resistência. Simples, direto, e nascido exatamente desse erro.

A mudança mais profunda, porém, foi de filosofia:

Filosofia	Premissa	Limitação que o Comet expôs
Safe-life	A peça não terá trinca dentro da vida calculada; troque antes	A vida calculada depende de um ensaio que pode não representar a peça real
Fail-safe	Admite-se a trinca: a estrutura tem caminhos de carga alternativos e barreiras que travam o avanço	Exige projetar a estrutura inteira para conviver com dano
Tolerância ao dano	A trinca existe; calcula-se quanto ela cresce por ciclo e inspeciona-se a tempo	É a prática atual, e depende de mecânica da fratura e de inspeção confiável

Também ficou a prática do ensaio de fadiga em escala real, com a estrutura completa e carregamento representativo — não só corpos de prova. E ficou um hábito de investigação: reproduzir a falha em laboratório antes de afirmar a causa.

Vale notar que o Comet não foi um caso isolado de tecnologia nova trazendo junto um modo de falha que ninguém media. Dez anos antes, os cascos soldados dos navios Liberty partiram ao meio por um mecanismo diferente — fratura frágil no frio —, história contada em o ensaio Charpy e o frio que quebra estrutura.

O que isso tem a ver com a sua peça

Nenhuma peça industrial é uma fuselagem pressurizada, mas a lógica vale inteira sempre que a carga se repete: um eixo que gira, um suporte que vibra, um molde que esquenta e esfria, um vaso que enche e esvazia, uma mola que comprime.

Em uma investigação de falha, a superfície de fratura é o documento principal: ela registra onde a trinca nasceu, por quanto tempo ela cresceu e em que momento a peça rompeu. É por isso que o pedido mais repetido em qualquer laboratório de análise de falha é também o mais simples: não limpe e não corte a peça na região da fratura antes de enviá-la.