Chuyến bay 232 của United Airlines

Chuyến bay 232 của United Airlines là một chuyến bay theo lịch trình của United Airlines từ sân bay quốc tế Stapleton ở Denver, Colorado đến sân bay quốc tế O'Hare ở Chicago, tiếp tục bay đến sân bay quốc tế Philadelphia. Vào ngày 19 tháng 7 năm 1989, chiếc DC-10 (số đăng ký là N1819U) khai thác chuyến bay này đã hạ cánh khẩn cấp tại sân bay Sioux Gateway ở thành phố Sioux, Iowa, sau khi gặp sự cố thảm khốc ở động cơ gắn trên đuôi do lỗi sản xuất không được phát hiện ra ở đĩa quạt của động cơ, dẫn đến mất toàn bộ hệ thống điều khiển và khả năng kiểm soát. Trong số 296 hành khách và phi hành đoàn trên máy bay, 112 người đã tử vong trong vụ tai nạn, trong khi 184 người sống sót. 13 hành khách không bị thương. Đây là vụ tai nạn chết người nhiều nhất trong lịch sử của United Airlines với chỉ 1 máy bay gây ra.

Mặc dù có số lượng tử vong cao, vụ tai nạn vẫn được coi là một ví dụ điển hình về quản lý nguồn lực phi hành đoàn thành công do quyết định của phi công cho phép một phi công kiểm tra điều khiển máy bay và thảo luận về vấn đề mà phi hành đoàn đang phải đối mặt.  Phần lớn những người trên máy bay đều sống sót; các phi công thử nghiệm có kinh nghiệm trong máy bay mô phỏng không thể tái tạo một cú hạ cánh có thể sống sót như vậy. Nó được gọi là "Cú hạ cánh bất khả thi" vì nó được coi là một trong những cú hạ cánh ấn tượng nhất từng được thực hiện trong lịch sử hàng không.

Máy bay
Máy bay
Chiếc máy bay gặp nạn là một chiếc McDonnell Douglas DC-10-10 (số đăng ký N1819U), được bàn giao vào năm 1971 và thuộc sở hữu của United Airlines kể từ đó. Trước khi khởi hành từ Denver vào ngày 19 tháng 7 năm 1989, máy bay đã vận hành tổng cộng 43.401 giờ bay và 16.997 chu kỳ (mỗi chu kỳ tính là một lần cất cánh và hạ cánh). Máy bay được trang bị ba động cơ turbofan tỷ số nén cao General Electric CF6-6D. Động cơ số 2 (gắn ở đuôi) đã tích lũy được 42.436 giờ hoạt động và 16.899 chu kỳ ngay trước chuyến bay xảy ra tai nạn.

Hệ thống thủy lực
Dòng DC-10 sử dụng ba hệ thống thủy lực độc lập, mỗi hệ thống được cung cấp năng lượng bởi một trong ba động cơ của máy bay để điều khiển các bề mặt lái. Trong trường hợp mất công suất động cơ hoặc hỏng bơm chính, một tuabin khí nén (ram air turbine - RAT) có thể cung cấp điện khẩn cấp cho các bơm phụ chạy bằng điện.

Các hệ thống này được thiết kế để dự phòng lẫn nhau: nếu hai hệ thống thủy lực bị hỏng, hệ thống còn lại duy nhất vẫn cho phép vận hành và kiểm soát hoàn toàn máy bay. Tuy nhiên, ít nhất một hệ thống thủy lực phải còn chất lỏng và có khả năng duy trì áp suất chất lỏng thì mới có thể điều khiển được máy bay. Giống như các loại máy bay vận tải thân rộng khác cùng thời điểm đó, DC-10 không được thiết kế để chuyển sang chế độ điều khiển thủ công không trợ lực (manual control) trong trường hợp hỏng toàn bộ hệ thống thủy lực.

Hệ thống thủy lực của DC-10 đã được thiết kế và chứng minh với Cục Hàng không Liên bang (FAA) là tuân thủ các quy định rằng: "không có một hỏng hóc hoặc trục trặc đơn lẻ nào [của động cơ], hoặc sự kết hợp các hỏng hóc có thể xảy ra, làm nguy hại đến việc vận hành an toàn của máy bay."

Phi hành đoàn
Cơ trưởng Alfred C. "Al" Haynes, 57 tuổi, được United Airlines tuyển dụng vào năm 1956. Ông là một phi công dày dạn kinh nghiệm với tổng cộng 29.967 giờ bay tại United, trong đó có 7.190 giờ trên dòng DC-10.

Cơ phó William R. "Bill" Records, 48 tuổi. Ông ước tính mình có tổng cộng khoảng 20.000 giờ bay. Ông bắt đầu làm việc cho National Airlines vào năm 1969, sau đó chuyển sang Pan American World Airways. Ông gia nhập United vào năm 1985 và đã tích lũy được 665 giờ bay với tư cách cơ phó DC-10 tại hãng.

Kỹ sư chuyến bay Dudley J. Dvorak, 51 tuổi, gia nhập United Airlines vào năm 1986. Ông ước tính có khoảng 15.000 giờ bay tổng cộng. Trong thời gian làm việc tại United, ông đã tích lũy được 1.903 giờ làm kỹ sư chuyến bay trên dòng Boeing 727 và 33 giờ trên dòng DC-10.

Phi công huấn luyện (Hành khách) Dennis E. "Denny" Fitch, 46 tuổi, là một phi công kiểm tra huấn luyện đang có mặt trên chuyến bay với tư cách hành khách. Ông đã từng nghiên cứu rất kỹ vụ tai nạn của chuyến bay Japan Air Lines 123 (vụ việc cũng bị hỏng toàn bộ hệ thống thủy lực và mất kiểm soát lái) và đã thực hành các tình huống tương tự trên thiết bị mô phỏng bay. Ông được United tuyển dụng năm 1968; trước đó ông có ít nhất 1.400 giờ bay cùng Lực lượng Không quân Vệ binh Quốc gia. Tổng giờ bay của ông là khoảng 23.000 giờ, trong đó có 2.987 giờ trên dòng DC-10.

Ngoài ra, trên chuyến bay còn có 8 tiếp viên hàng không.

Tai nạn

Cất cánh và sự cố động cơ
Chuyến bay 232 khởi hành từ sân bay quốc tế Stapleton tại Denver vào lúc 14:09 (giờ CDT), theo lộ trình dự kiến đến sân bay quốc tế O'Hare tại Chicago và sau đó tiếp tục hành trình đến Philadelphia.

Vào lúc 15:16, khi máy bay đang thực hiện một cú rẽ phải nhẹ ở độ cao hành trình 37.000 feet (khoảng 11.000 m), đĩa cánh quạt (fan disk) của động cơ General Electric CF6 gắn ở đuôi đã vỡ tung một cách dữ dội. Sự cố hỏng hóc không thể kiểm soát (uncontained failure) này đã khiến đĩa cánh quạt văng khỏi máy bay, trong quá trình đó nó đã xé nát các bộ phận bao gồm các linh kiện của hệ thống thủy lực số 2 và các ống dẫn; những mảnh vỡ này sau đó được tìm thấy gần Alta, bang Iowa.

Các mảnh vỡ của động cơ đã xuyên thủng phần đuôi máy bay ở nhiều vị trí, bao gồm cả cánh đuôi ngang (horizontal stabilizer), cắt đứt các đường ống của hệ thống thủy lực số 1 và số 3 ngay tại đoạn các đường ống này đi xuyên qua cánh đuôi ngang.

Các phi công cảm thấy một cú xóc mạnh và hệ thống lái tự động (autopilot) bị ngắt. Ngay khi Cơ phó Records nắm lấy cần điều khiển, Cơ trưởng Haynes đã tập trung vào động cơ đuôi (động cơ số 2) vì các bảng dụng cụ cho thấy nó đang gặp trục trặc; ông nhận thấy cần ga và bộ phận cung cấp nhiên liệu cho động cơ này đã bị kẹt cứng. Theo gợi ý của kỹ sư Dvorak, một van khóa nhiên liệu dẫn tới động cơ đuôi đã được đóng lại. Giai đoạn khẩn cấp ban đầu này diễn ra trong vòng 14 giây.

Nỗ lực kiểm soát máy bay
Trong lúc đó, cơ phó Records nhận thấy máy bay không hề phản hồi với cần điều khiển (control column). Ngay cả khi đã xoay hết mức sang trái (để ra lệnh nghiêng cánh trái tối đa) và kéo hết cỡ về phía sau (để nâng mũi máy bay tối đa) – những thao tác vốn không bao giờ kết hợp cùng nhau trong điều kiện bay bình thường – chiếc máy bay vẫn tiếp tục nghiêng sang phải và mũi bắt đầu chúi xuống. Cơ trưởng Haynes đã cố gắng cân bằng máy bay bằng cần lái của mình, sau đó cả Haynes và Records cùng hợp lực tác động lên hai cần lái, nhưng máy bay vẫn trơ lì. Lo sợ máy bay sẽ bị lật úp hoàn toàn (một tình huống không thể cứu vãn), phi hành đoàn đã giảm công suất động cơ bên cánh trái xuống mức chạy không tải (idle) và tăng tối đa công suất động cơ bên phải. Thao tác này đã giúp máy bay từ từ lấy lại vị trí thăng bằng.

Trong khi Haynes và Records thực hiện danh mục kiểm tra tắt động cơ bị hỏng, kỹ sư Dvorak quan sát thấy các đồng hồ đo áp suất và lưu lượng chất lỏng của cả ba hệ thống thủy lực đều chỉ về mức không. Việc mất toàn bộ chất lỏng thủy lực đồng nghĩa với việc các bề mặt điều khiển (control surfaces) hoàn toàn bị tê liệt. Phi hành đoàn đã triển khai máy phát điện chạy bằng sức gió (RAT) của DC-10 với hy vọng khôi phục năng lượng thủy lực bằng cách chạy các bơm phụ, nhưng nỗ lực này không thành công. Phi hành đoàn đã liên lạc với nhân viên bảo trì của United Airlines qua bộ đàm, nhưng được phản hồi rằng khả năng mất toàn bộ hệ thống thủy lực trên dòng DC-10 được coi là cực kỳ thấp đến mức không có bất kỳ quy trình xử lý nào được thiết lập cho sự cố này.

Chiếc máy bay có xu hướng kéo lệch sang phải và dao động chậm theo trục dọc theo chu kỳ phugoid – một đặc tính của máy bay khi mất quyền điều khiển các bề mặt lái. Sau mỗi chu kỳ dao động, máy bay lại mất khoảng 1.500 feet (460 m) độ cao. Dennis Fitch, một cơ trưởng dày dạn kinh nghiệm và là huấn luyện viên bay DC-10 của United Airlines, đang có mặt trong số các hành khách đã tình nguyện hỗ trợ. Thông điệp được tiếp viên trưởng Jan Brown Lohr chuyển đến phi hành đoàn, và họ đã mời Fitch vào buồng lái; ông bắt đầu hỗ trợ vào khoảng lúc 15:29.

Haynes nhờ Fitch quan sát các cánh liệng (ailerons) qua cửa sổ khoang hành khách để xem các thao tác điều khiển có tác dụng gì không. Fitch báo cáo rằng các cánh liệng hoàn toàn không cử động. Tuy nhiên, phi hành đoàn vẫn tiếp tục vận hành cần lái trong suốt phần còn lại của chuyến bay với hy vọng mong manh. Sau đó, Haynes yêu cầu Fitch tiếp quản các cần ga (throttles) để ông có thể tập trung hoàn toàn vào cần lái. Với mỗi tay cầm một cần ga, Fitch đã có thể giảm bớt các chu kỳ dao động phugoid và thực hiện những điều 
chỉnh hướng sơ bộ.

Chuẩn bị hạ cánh
Khi phi hành đoàn bắt đầu chuẩn bị tiếp cận sân bay Sioux Gateway, họ đã phân vân giữa việc nên hạ càng hay hạ cánh bằng bụng. Cuối cùng, họ quyết định hạ càng để giúp hấp thụ một phần lực va chạm khi tiếp đất. Do hệ thống thủy lực hỏng hoàn toàn, cơ chế hạ càng thông thường không hoạt động.

Phi hành đoàn có hai lựa chọn:

Cơ chế trọng lực: Thiết kế của DC-10 cho phép càng tự rơi xuống và nằm trên cửa khoang càng khi mất áp suất thủy lực. Việc gạt cần hạ càng thông thường sẽ mở khóa cửa bằng cơ học để càng rơi vào vị trí khóa nhờ trọng lực.

Hệ thống thay thế: Sử dụng một đòn bẩy dưới sàn buồng lái. Hệ thống này có thêm một lợi ích là sẽ mở khóa cánh liệng ngoài (outboard ailerons) – vốn thường bị khóa ở vị trí trung lập khi bay tốc độ cao.

Phi hành đoàn hy vọng rằng có thể vẫn còn một ít chất lỏng thủy lực bị kẹt lại trong các cánh liệng ngoài và việc mở khóa chúng có thể giúp họ lấy lại chút quyền kiểm soát. Họ chọn hệ thống thay thế. Càng đã hạ thành công, nhưng đáng tiếc là khả năng điều khiển máy bay vẫn không hề thay đổi.

Tiếp cận đường băng
Ban đầu, kế hoạch là hạ cánh xuống đường băng 31 dài 2.700 m. Tuy nhiên, việc điều khiển máy bay quá khó khăn khiến việc căn chỉnh thẳng hàng với đường băng này là gần như không thể. Trong khi xả bớt nhiên liệu thừa, máy bay đã thực hiện một loạt các vòng lượn (chủ yếu là rẽ phải vì hướng này dễ thực hiện hơn). Khi hoàn tất, thay vì thẳng hàng với đường băng 31, họ lại nằm trên trục của đường băng 22 đã bị đóng cửa (chỉ dài 2.099 m) và gần như không còn khả năng điều động thêm.

Đường băng 22 vốn đã bị đóng cửa vĩnh viễn một năm trước đó. Các xe cứu hỏa ban đầu được bố trí trên đường băng này để chờ ứng cứu cho đường băng 31 bên cạnh, nên tất cả các phương tiện đã phải nhanh chóng sơ tán trước khi máy bay chạm đất. Kiểm soát không lưu cũng thông báo về một đường cao tốc 4 làn chạy dọc phía đông sân bay để họ có thể hạ cánh xuống đó, nhưng Cơ trưởng Haynes trả lời rằng họ đã bay qua đoạn đường đó và sẽ cố gắng hạ cánh xuống đường băng.

Những giây cuối cùng
Dennis Fitch tiếp tục điều khiển việc hạ cao độ bằng cách điều chỉnh lực đẩy động cơ. Vì không có thủy lực, cánh tà (flaps) không thể mở ra. Do cánh tà giúp kiểm soát cả tốc độ tối thiểu và tốc độ rơi, phi hành đoàn hoàn toàn bất lực trong việc khống chế hai chỉ số này.

Ở giai đoạn tiếp cận cuối cùng:

Tốc độ tới (Forward speed): Đạt 220 knots (khoảng 410 km/h), trong khi mức an toàn là 140 knots.

Tốc độ rơi (Sink rate): Đạt 1.850 feet/phút (khoảng 9,4 m/s), trong khi mức an toàn chỉ là 300 feet/phút.

Ngay khoảnh khắc trước khi chạm đất, máy bay bất ngờ nghiêng mạnh sang phải và mũi bắt đầu chúi xuống thành một cú lao dốc. Fitch nhận ra điều này và đẩy cả hai cần ga lên mức công suất tối đa trong một nỗ lực tuyệt vọng cuối cùng để làm phẳng thân máy bay. Lúc đó là 16:00.

Khoảnh khắc va chạm
Các động cơ đã không kịp phản hồi với thao tác điều khiển của Fitch để ngăn chặn cú nghiêng cánh. Chiếc máy bay đập cánh phải xuống mặt đất, làm tràn nhiên liệu và bùng cháy ngay lập tức. Lực va chạm quá mạnh khiến phần đuôi bị đứt rời, phần còn lại của máy bay nảy lên nhiều lần trên đường băng, làm văng cả càng đáp và vỏ động cơ (nacelles), đồng thời thân máy bay bị vỡ thành nhiều mảnh lớn.

Ở cú va chạm cuối cùng, cánh phải bị xé toạc, phần thân chính của máy bay trượt ngang, lật ngửa và dừng lại trong tư thế lộn ngược giữa một cánh đồng ngô nằm bên phải đường băng 22.

Nhiều nhân chứng báo cáo rằng chiếc máy bay đã "nhào lộn" (cartwheeled) theo trục dọc từ đầu đến đuôi, nhưng quá trình điều tra không xác nhận điều này. Những báo cáo đó bắt nguồn từ việc giải thích sai đoạn video quay lại vụ tai nạn: video cho thấy cánh phải đang bốc cháy bị văng đi nhào lộn liên hồi, trong khi cánh trái vẫn còn gắn liền với thân máy bay đang bị lật úp lại khi phần thân lộn ngược.

Thương tích và tử vong

Thương vong và người sống sót
Trong số 296 người trên máy bay, 112 người đã tử vong. Phần lớn nạn nhân thiệt mạng do các chấn thương gặp phải trong nhiều lần va chạm mạnh, nhưng có 35 người ở phần giữa thân máy bay (ngay phía trên bình nhiên liệu) đã tử vong do hít phải khói độc từ đám cháy sau vụ tai nạn. Trong số đó, 24 người không hề có chấn thương do ngoại lực tác động.

Đa số 184 người sống sót đều ngồi ở khu vực phía sau hạng nhất và phía trước cánh máy bay. Nhiều hành khách đã có thể tự đi ra ngoài thông qua các vết nứt vỡ trên cấu trúc thân máy bay.

Thống kê chi tiết về hành khách:

35 người chết do ngạt khói (không ai thuộc khoang hạng nhất).

76 người chết do các nguyên nhân khác (17 người ở khoang hạng nhất).

1 người tử vong một tháng sau vụ tai nạn.

47 người bị thương nặng (8 người ở khoang hạng nhất).

125 người bị thương nhẹ (1 người ở khoang hạng nhất).

13 người không bị thương.

Các hành khách tử vong do nguyên nhân khác ngoài ngạt khói chủ yếu ngồi ở các hàng ghế 1–4, 24–25, và 28–38. Những người tử vong do ngạt khói ngồi ở các hàng 14, 16, và 22–30. Một hành khách được xếp chỗ tại ghế 20H đã di chuyển sang một ghế không xác định và tử vong do ngạt khói.

Các trường hợp trẻ em và kíp lái
Có 52 trẻ em trên chuyến bay, bao gồm 4 "trẻ em ngồi trong lòng" (không có ghế riêng) do chương trình khuyến mãi "Ngày trẻ em" của United Airlines. 11 trẻ em, trong đó có một trẻ ngồi trong lòng, đã tử vong. Đáng chú ý là nhiều trẻ em trong số này đang đi du lịch một mình.

Đội cứu hộ đã không nhận dạng được đống đổ nát vốn là phần còn lại của buồng lái – nơi có 4 thành viên phi hành đoàn vẫn còn sống bên trong – cho đến tận 35 phút sau vụ tai nạn. Cả 4 người sau đó đều bình phục chấn thương và cuối cùng đã quay trở lại thực hiện nhiệm vụ bay.

Điều tra

Cuộc truy tìm mảnh vỡ trong cánh đồng ngô
Mặc dù đã nỗ lực tìm kiếm trên diện rộng, đĩa cánh quạt và cụm cánh quạt của động cơ đuôi (đường kính khoảng 2,4 m) vẫn không thể được tìm thấy tại hiện trường vụ tai nạn. Nhà sản xuất động cơ, General Electric (GE), đã treo thưởng 50.000 USD cho ai tìm thấy đĩa cánh quạt và 1.000 USD cho mỗi lá cánh quạt.

Ba tháng sau vụ tai nạn, một nữ nông dân đã phát hiện ra phần lớn đĩa cánh quạt, với vài lá cánh vẫn còn dính chặt, ngay trong cánh đồng ngô của mình. Nhờ đó, bà đã nhận được phần thưởng xứng đáng. Phần còn lại của chiếc đĩa và hầu hết các lá cánh khác cũng lần lượt được tìm thấy gần đó.

Kết luận của NTSB: Lỗi từ khâu sản xuất và kiểm định
Hội đồng An toàn Giao thông Quốc gia Mỹ (NTSB) xác định nguyên nhân chính của vụ tai nạn là do sự thiếu sót trong việc xem xét các giới hạn về yếu tố con người trong quy trình kiểm tra và kiểm soát chất lượng tại cơ sở đại tu động cơ của United Airlines.

Lỗi luyện kim: Một khuyết tật luyện kim không được phát hiện đã tồn tại ngay từ khi sản xuất trong một khu vực trọng yếu của đĩa cánh quạt giai đoạn 1 (làm bằng hợp kim titan) do General Electric Aircraft Engines chế tạo.

Vết nứt mỏi (Fatigue crack): Từ khuyết tật này, một vết nứt mỏi đã hình thành và lớn dần theo thời gian nhưng không được các nhân viên kỹ thuật của United Airlines phát hiện trong các kỳ bảo dưỡng định kỳ.

Sự phá hủy thảm khốc: Động cơ bị hỏng theo kiểu "không thể kiểm soát" (uncontained), khiến các mảnh kim loại văng ra với tốc độ cực cao. Những mảnh vỡ này đã xuyên thủng đường ống của cả ba hệ thống thủy lực độc lập, khiến chất lỏng thủy lực bị rò rỉ hết sạch trong thời gian ngắn.

Sự tan rã thảm khốc của đĩa cánh quạt đã tạo ra các mảnh vỡ với quỹ đạo và mức năng lượng vượt xa khả năng bảo vệ của các tính năng thiết kế trên DC-10. Kết quả là phi hành đoàn mất hoàn toàn khả năng vận hành gần như toàn bộ các bề mặt điều khiển bay.

Tham khảo

Tai nạn và sự cố hàng không năm 1989
United Airlines