60. Nieustabilizowane podejście tupolewa 101. Jakość pracy pilota i kontrolera.

Kłopoty z lotem PLF 101 nie zaczęły się w momencie nielegalnego złamania minimalnej wysokości zniżania (wysokości decyzji), a dużo wcześniej. Wypadek smoleński był katastrofą systemową lotnictwa wojskowego, co ilustrują błędy popełnione na podejściu do lądowania.

Aby pojąć, jak bardzo nieustabilizowane było całe zniżanie końcowe rządowego tupolewa w dniu katastrofy, pokażę naocznie, że w ostatnich dwóch minutach prędkość pionowa (wznoszenia/opadania) samolotu doznawała olbrzymich zmian i prawie nigdy nie była w zakresie wymaganym do kontynuowania podejścia. Były też liczne inne powody nakazujące pilotowi odejście na drugi krąg. Ani jedna z zasad wykonywania podejść ustabilizowanych nie była spełniona. Patrząc na rekonstrukcję trajektorii tupolewa 101, zobaczymy wprost, na ile jego położenie samolotu odchylone było od ścieżki schodzenia o nachyleniu 2^o40'. W odległości 4.5 km do 2.5 km od progu pasa samolot znajdował się "na kursie i na ścieżce" schodzenia, w granicach normatywnych odchyleń. Kontynuacja zniżania i błędny pilotaż po jeszcze bardziej stromej trajektorii niż wcześniej, doprowadziły do tragedii.

1. WYSOCE NIEUSTABILIZOWANE PODEJŚCIE

Jest kilka warunków potrzebnych do wykonywania podejścia ustabilizowanego, wymaganego przez wszystkie linie lotnicze. Gros zasad nie zależy od rodzaju używanych środków nawigacyjnych i jest znane znane wszystkim bez wyjątku pilotom na świecie. Tu posłużę się listą z niektórymi danymi odnoszącymi się konkretnie do TU-154M (por. np. Behtir i in. 1997, rodz. 2.2, 6.3, 6.11). Na przykład, zawsze utrzymujemy prędkość lotu równą 1.3 prędkości przeciągnięcia. Ta ostatnia to prawie 210 km/h dla konfiguracji tupolewa w Smoleńsku. Pilot ma wyłączyć automatykę i ręcznie sterować ciągiem zmianami obrotów turbin silnika nie przekraczającymi +-5% (rpm), utrzymywać kąta zniżania i wynikającą z niego prędkość pionową. Przy standardowym kącie zniżania θ=-2^o40' i prędkości postępowej V = 270 km/h będzie to

V_z = V sin θ = -3.5 m/s.

Przy odchyleniach kąta zniżania +-0.5^o zmiana prędkości pionowej wyniesie -+0.65 m/s, czyli Vz = 2.8...4.1m/s, dlatego za standardową prędkość zniżania przyjmuje się, w zaokrągleniu, V_z = -3 do -4 m/s. Piloci powinni kontrolować prędkość opadania przy użyciu wariometru, uwzględniając opóźnienia w jego wskazaniach.

Pilot tupolewa powinien przerwać zniżanie, gdy wystąpi którakolwiek z następujących okoliczności:

(1) załoga otrzymała informację o pogodzie, w której któryś z parametrów jest niższy niż minimum meteorologiczne dla lądowania, nawet gdy jest ziemia jest widoczna.

(2) nie ma kontaktu wzrokowego z otoczeniem pasa startowego (pas, światła pasa, światła podejścia)

(3) przed osiągnięciem wysokości decyzji (w podejściu 2NDB+radar jest to minimalna wysokość zniżania MDH) samolot nie wszedł na prawidłową trajektorię zniżania w pionie, w poziomie, albo gdy położenie samolotu w przestrzeni nie gwarantuje bezpiecznego lądowania

(4) pojawiły się niebezpieczne przeszkody na pasie startowym lub w powietrzu

(5) istnieją zjawiska meteorologiczne stanowiące zagrażające bezpiecznemu lądowaniu

(6) do utrzymania ścieżki podejścia wymagane są obroty sprężarek silników wyższe niż nominalne lub niższe niż wymagane na podejściu (co najmniej 75% rpm na turbinie niskiego i 80% - wysokiego ciśnienia)

(7) obliczenia trajektorii wskazują, że lądowanie jest niebezpieczne

Wszystkie działania pilota na zniżaniu końcowym powinny być zawczasu przemyślane.

Tyle mówią podręczniki pilota tupolewa, nie wchodząc w sprawy prawa lotniczego. Prawo zaś mówi, że obowiązujące samolot wojskowy w locie cywilnym za granicę przepisy EU-OPS 1.405: "Commencement and continuation of approach") oraz polskie przepisy "Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 5 listopada 2004r w sprawie bezpieczeństwa eksploatacji statków powietrznych (Dz.U.04.262.2609)" są jeszcze nieco bardziej restrykcyjne. Wg nich pogoda w dniu 10.04.10 r. na lotnisku Siewiernyj, wielokrotnie przekazywana pilotom, zabraniała zniżania do wysokości mniejszej niż 300 m. Z instrukcji HEAD wynika wręcz, że nie powinien nastąpić wylot tupolewa do Smoleńska (por. raport NIK).

* * *

Nie muszę chyba komentować tych zasad pilotażu i tego, że były złamane? ŻADNA Z ZASAD BEZPIECZNEGO, USTABILIZOWANEGO PODEJŚCIA NIE BYŁA PRZESTRZEGANA na podejściu końcowym PLF 101, zakończonym jako wynik cięciem drzewostanu i utratą dużej części skrzydła. Gdyby w kabinie pilotów znalazł się zamiast (jak twierdzą komisje) polskiego generała instruktor/egzaminator rosyjski bądź amerykański, piloci nie tylko nie zaliczyliby sprawdzianu umiejętności z tego powodu, że jeden czy dwa z punktów były nie wyćwiczone. Dostaliby 0 na 100 punktów, licencje byłyby zawieszone w celu weryfikacji, a instytucja, która ich tak 'wyszkoliła' miałaby kontrolę i problemy z certyfikacją.

1.1. Obraz = 1000 słów

Jako bardzo wymowny i wizualnie przekonujący o tym co się działo na podejściu do lotniska Siewiernyj przykład, pokażę wykres prędkości pionowych, obliczonych trzema różnymi metodami obliczeniowymi przedstawionymi w poprzednim (59.) rozdziale bloga. Najlepszy model pokazany jest linią ciągłą, inne są pokazane dla porównania (w odróżnieniu od głównego, nie dają dobrej zgodności z dokładnie znaną trajektorią, gdy samolot ciął już drzewa). V_z(t) oscyluje w granicach od +4 m/s (plus!) do -8.5 m/s (!). (O tym skąd mógł się wziąć długi okres oscylacji rzędu 40 sekund porozmawiamy innym razem. Wiem, obiecałem rozdział o fugoidzie). Tylko w ciągu niecałych 7 sekund na 120s, przez 5.5% czasu, prędkość opadania była właściwa, ale i to tylko dlatego, że dziko oscylowała i musiała przez właściwy zakres, chcąc nie chcąc, czasem przechodzić. Pod koniec, trajektoria była zbyt stroma o czynnik 2. Jeśli istnieje przykład udokumentowanego, bardziej nieustabilizowanego podejścia końcowego, to chciałbym go zobaczyć.

Rys. 1. Prędkość pionowa PLF 101 w ciągu zniżania końcowego w Smoleńsku (ostatnie dwie minuty lotu). Prawidłowe, ustabilizowane podejście to takie, w którym V_znie wykracza poza wąski, zielony zakres. W Smoleńsku nie było wykonywane. http://planets.utsc.utoronto.ca/~pawel/fig204-1b-.png

2. JAKOŚĆ PRACY KONTROLERA I PILOTA

2.1. Odległości

Przyjrzymy się teraz innej sprawie: czy kontrolerzy dobrze sprowadzali PLF 101, czy podawali prawidłowe wartości odległości od lądowiska i jak daleko oddalał się tupolew prezydencki od optymalnej ścieżki schodzenia o nachyleniu θ=-2^o40'. Do tego posłużymy się trajektorią obliczoną w poprzednim rozdziale bloga, nakładając na nią punkty, gdzie kończyli wypowiadanie informacji o odległości kontrolerzy. Trajektorie zaczynają się ~11.3 km od progu pasa o godzinie 8:39:00.00 rekordera FDR (MSRP64, ATM QAR) i kończą wszystkie w czasie faktycznego zderzenia z drzewem o 8:40:59.36, w odległości paru metrów od faktycznego miejsca uderzenia lewym skrzydłem.

Oto wypowiedzi w transkrypcie CVR i ich czas wg FDR (gdy fraza została wypowiedziana, nie rozpoczęta). K=kontroler, D=dowódca. Faktyczne położenie samolotu pochodzi z rekonstrukcji trajektorii.

____________________________________________________________________________________________________________

Fraza czas odległość [km] wys. barom. kąt, odchyłka od 2^o40'

[kanał radiowy, CVR] oznajmiona faktyczna

____________________________________________________________________________________________________________

odległość 9, wejście na zniżanie (K) 8:39:10.46 9 km 10.3 km 480 m 2.58^o -0.08^o

8 na kursie, ścieżce zniżania (K) 8:39:31.32 8 km 8.46 km 490 m 3.19^o +0.53^o

na kursie, ścieżce zniżania 6. (K) 8:39:52.11 6 km 6.60 km 406 m 3.36^o +0.69^o

czietyrie.. [=czterysta?] (D) 8:39:54.63 --- 6.38 km 400.5 m 3.42^o +0.76^o

3, na kursie, ścieżce zniżania (K) 8:40:27.71 3 km 3.44 km 196 m 2.99^o +0.32^o

2, na kursie, ścieżce zniżania (K) 8:40:39.60 2 km 2.44 km 100 m 2.08^o -0.60^o

____________________________________________________________________________________________________________

Pierwsza informacja o odległości była bardzo niedokładna (1.3 km błędu). Późniejsze informacje były dość dokładne, z tym, że systematycznie były o 440-600 m poniżej wartości faktycznej. To może wskazywać na słabość sprzętu radarowego, zwłaszcza w dużej odległości, ale pisząc notkę nabrałem innego podejrzenia. Bardzo możliwe, że regułą pracy kontrolera było zaniedbywać rozwinięcie dziesiętne i podawać pełną liczbę km. Wtedy błąd sprzętowy kilkuset metrów plus taka reguła dałaby odczyt "9" zamiast "10".

Czy niedokładności podawanego położenia to ważna pomyłka, duży problem dla pilota? W sytuacji kiedy piloci ani nawigator nie zestawiali wysokości barometrycznej z odległością, albowiem nawigator był w zasadzie początkującym uczniem na tupolewie i zajęty był nie tym co trzeba (czytał wysokości radarowe, a więc ze złego wysokościomierza), to nie miało wpływu na orientację załogi, gdzie są w stosunku do progu pasa w poziomie i pionie. Niestety dowódca zdawał się być tak przeciążony innymi (także nie należącymi do niego normalnie) obowiązkami, że nie korzystał z informacji od kontrolera, nawet tej niedokładnej o pół kilometra. Gdyby miał czas analizować odległość, mógłby spojrzeć na wyświetlacz FMS (Flight Management System), który pokazywał z dużą dokładnością 0.1 nm odległość od zaprogramowanego punktu docelowego XUBS położonego mniej więcej w połowie pasa. Z punktu widzenia pilota robiącego podejście nieprecyzyjne, znajomość odlegości do pasa lepsza niż +-10% nie jest wymagana, natomiast bardzo potrzebna jet widzialność ziemi. Gdy pogoda zapewnia widzialność, dokładność taka jaką oferowano w Smoleńsku była ok. A ze względu na pogodę znaną pilotom tupolewa jako ""tutaj jest pizza" i "teraz widać 200", większa dokładność nie mogła uczynić lądowania możliwym.

2.2. Kwitowanie wysokością

Pobieżne wysłuchanie zapisu głosowego sugeruje, że dowódca komunikując się z wieżą nigdy nie "kwitował" informacji o odległości podając dokładną wysokość barometryczną nad pasem (co jest wymagane w procedurze podejścia oferowanej w Smoleńsku, choć nigdy wyraźnie nie ustalonej z kontrolą lotów), wg urządzeń samolotu. Jednak jedna z krótkich, urwanych transmisji "czietyrie.." prawdopodobnie była tego rodzaju informacją oznaczającą "400m" BW. Świadczy o tym to, że liczba 4 nie ma się nijak do odległości (6.4 km od pasa) w momencie wypowiedzi, zaś doskonale zgadza się z rekonstrukcją trajektorii (400.5 m nad progiem pasa 26) w momencie zakończenia wypowiedzi pilota. Ta zgodność byłaby wtedy miarą dokładności rekonstrukcji trajektorii. Dalszych prób informowania wieży o wysokości nie było.

Przypominam, że radar lotniskowy sprowadza do MDH, a poniżej tej wysokości, a w każdym razie poniżej 60 m stosowanych jako wysokość decyzji w systemie rosyjskiego ILS-a, nie daje gwarancji dokładnych wskazań ze względu na istnienie licznych przeszkód w okolicy (drzewa, budynki). Ogólnie, procedura oferowana (2NDB+radar lotn.) kończy się na doprowadzeniu samolotu do wysokości decyzji (tu: MDH). Dalej, po informacji od pilota czy widzi otoczenie pasa startowego, zobaczeniu samolotu z punktu kontroli lotów i uwzględnieniu ewentualnych sygnałów alarmowych o zajętym pasie od pomocników kontrolera, może on zezwolić lub nie na lądowanie (wydać CLEARED TO LAND). Tak daleko jednak komunikacja radiowa z PLF 101 nie zaszła.

2.3. Optymalna ścieżka a faktyczna trajektoria

Znów pokażę trzy trajektorie, niebieską i czerwoną tylko po to, by dać pojęcie o tym, gdzie zasadnicza, czarna i pogrubiona trajektoria jest mniej, a gdzie bardziej pewna.

Rys. 2. Trajektoria pionowa PLF 101 w porównaniu z zielonym zakresem błędu dopuszczanym procedurą podejścia. Dopuszczalne są odchylenia o 0.5 stopnia od ścieżki nachylonej do horyzontu pod kątem 2.67 stopnia. Linią kropkowano-kresowaną pokazano odchyłkę o +-1^o. Zaznaczone są w odpowiednich miejscach trajektorii liczby km podawane przez smolenską kontrolę lotów (ATC). Szare zakresy wysokości nad progiem pasa były zabronione przez przypisane pilotowi minima osobiste i minimalną wysokość zniżania MDH=100m. (Obszar całego rysunku był w rzeczywistości zabroniony dla PLF 101; zob. tekst poniżej). Punkt przyziemienia P leży 320 m za progiem pasa 26. http://planets.utsc.utoronto.ca/~pawel/fig204-2e.png

Na rysunku 2 widzimy fakt nieustabilizowania trajektorii podejścia - jest ona w większości bardzo falista. Trajektoria wychodzi w odległości 7 do 4.5 km od pasa poza obszar stożka błędu wokół standardowej ścieżki zniżania (czarna linia ciągła niepogrubiona), jednak w odległości 4.5 km do 2.5 km od pasa powraca do zakresu dopuszczalnego błędu położenia. Dlatego powszechnie rozumiane jako błędne frazy "na kursie, ścieżce" w ustach kontrolera były w rzeczywistości tylko czasami nieprawidłowe, i to nie w najważniejszym momencie. Najważniejszym momentem był oczywiście moment zbliżania się do i przekraczania legalnego minimum wysokości. Szczęśliwy dla kontrolerów traf chciał, że tupolew rządowy faktycznie był na ścieżce i kursie w dozwolonych granicach odchyłki, gdy załoga łamała minimum wysokości, zamiast rozpocząć natychmiastowo procedurę Missed Approach (nieudanego podejścia), zaczynającą się od zatrzymania opadania i przejścia na wznoszenie.

Na rysunku zaznaczyłem szare obszary, gdzie w związku z minimami meteorologicznymi obowiązującymi pilotów lot był zabroniony. Był to obszar poniżej 120 m nad pasem. Jednak trzeba pamiętać, że już wcześniej:

(i) zniżanie końcowe poniżej 300 m BW było zabronione przez przepisy Europejskie i ICAO obowiązujące załogę, zgodnie z raportem dowódcy sił powietrznych o ujednoliceniu przepisów wojskowych i cywilnych. Obowiązujące przepisy wyszczególnia EU-OPS 1.405. Działało też rozporządzenie ministra infrastr. z listopada 2004 r. w sprawie bezpieczeństwa eksploatacji statków pow. (Dz. U. 04.262.2609).

(ii) zespół biegłych prokuratury polskiej badającej wypadek, wg informacji TVN24 (audycja Czarno na Białym, kw. 2018 r.), sformułował w 2015 r. wniosek, że minima 120 m BW i 1800 m widzialności na poziomie pasa były wydane pilotowi prowadzącemu (dowódcy Air Force One-O-One) bezprawnie; zatem de jure obowiązywały go 10-go kw. minima znacznie wyższe: 600m podstawy chmur i 6000m RVR.

(iv) instrukcja HEAD lotów z najważniejszymi osobami w państwie zabraniała lotów na lotnisko XUBS nie wymienione w IAP FR. Zabraniała też lotów w obecności groźnych warunków atmosferycznych, a to naturalnie sam stwierdził barwnie ("tutaj jest piz#a") w rozmowie z PLF 101 kapitan samolotu Jak40 Wosztyl - obecnie zwolniony z wojska radny PiS. Zapomniał tylko, że miał obowiązek zameldować o fatalnej i pogarszającej się pogodzie ("no my ta w ostatniej chwili wylądowaliśmy") na Okęcie do dow. oper. wojsk lotniczych, a to powinno spowodować odwołanie startu rządowego (Wosztyl wylądował przed startem PLF 101).

W rzeczywistości więc cały rysunek był obszarem zabronionym dla PLF 101.

GDYBY KTOŚ JESZCZE PO DZIEWIĘCIU LATACH NIE WIEDZIAŁ...

Bezpośrednią przyczyną wypadku komunikacyjnego w Smoleńsku 10.04.10 r . było to, że kontynuując wysoce niestabilne podejście (por. rys. 1) i łamiąc wszystkie, liczne, zasady bezpieczeństwa omówione w tekście, tupolew wleciał z dwukrotnie do 2.5-krotnie za dużą prędkością pionową do szarej, zabronionej strefy na rys. 2, poniżej dozwolonej wysokości minimalnej.

Tam nie wykonywał już, ściśle mówiąc, podejścia. Była to faza lądowania, na które nie wydano koniecznego zezwolenia. Według mnie, pilot świadomie chciał zniżyć się pod chmury (zachęcony przez por. Wosztyla z samolotu Jak-40 i bardzo błędnie zrozumiawszy jako cleared to land albo "posadku rozrieszaju", wydaną wcześniej rosyjską komendę warunkową kontynuowania podejścia "posadka dopołnitielno", tłumaczoną w dokumentach jako: standby for landing, continue approach, albo conditional landing). Nie wiedział, że zobaczenie ziemi w tym czasie i miejscu gwarantowało katastrofę typu CFIT, gdyż widzialność pionowa przy BRL wynosiła ok. 20 m. Jest też inna hipoteza, którą uważam za dużo mniej prawdopodobną: jak wynikałoby z raportu KBWLLP Millera, dowódca był tak niewyszkolony, iż nie poradził sobie z zadaniem przerwania podejścia i odejścia na drugi krąg, m.in. bezskutecznie przez krytyczne ponad 7 sekund naciskając przycisk odejścia automatycznego w samolocie nie skonfigurowanym przed startem do tego celu, zamiast zastosować się do komendy "horyzont" i alarmów najwyższego stopnia ważności systemu ostrzegania TAWS i ratować samolot ciągnąc na siebie stery. (Ratowano się poprawnie lecz dużo za późno, na wysokości pasa 26).

Przebiegowi tego, co działo się tuż przed brzozą, a co za brzozą, poświęciliśmy wiele lat, może zbyt wiele. Jednak to wszystko tylko wynik, nie przyczyna. Pierwotną przyczyną katastrofy były niebezpieczne, nielegalne procedury w siłach powietrznych. W innym pułku rozbito wcześniej inny duży samolot, też na podejściu nieprecyzyjnym w trudnych warunkach meteo. Sprawne samoloty latały ze źle wyszkolonymi załogami.

Zapobiec katastrofie mogłyby: trening pilotów w bardzo trudnych podejściach na 2NDB do minimów, w samolocie i okresowo na symulatorze, sprawdziany owocujące niesfałszowanymi uprawnieniami, obecność rosyjskiego nawigatora z którego pułk zrezygnował (a o którym przypomina syzyf), CRM: np. drugi pilot przejmuje stery gdy pierwszy ignoruje wysokość minimalną (jak przypomina nudna-teoria), zasada hermetycznego kokpitu i inne rzeczy. Ale to miała być krótka notka przedrocznicowa, celowo nie wnikająca we wszystkie scenariusze, zwłaszcza te rozgrywane jako horror na scenie szarej strefy z rys. 2. Chciałem wrócić do dramatu jasnej strefy, który trudno uznać za premierę, raczej za stały punkt repertuaru 36 SPLT.

4 kwietnia 2019 r.