lot w chmurach (1)

Zamierzam przedstawić graficznie informacje z transkrypcji smoleńskiej, dodajac od siebie minimum tego co konieczne. Co dodam - opiszę. W przyszłości, gdy pełniejsze informacje będą dostępne - o ile będą, będzie można przejrzeć założenia ponownie.

Rys.1

I. Skale wykresu są oparte na następujących założeniach:

1. prędkość jest stała;
2. anteny naprowadzające (D - dalsza i B - bliższa) znajdują się w środku przedziału wyznaczonego przez poczatkowe i końcowe momenty sygnału;
3. anteny położone są dokładnie w odleglości 6.1 i 1.1 km. od wschodniego progu pasa lotniska.

Pozwala to uzgodnić skalę czasową i odleglościową, i obie skale są zaznaczone. Przelot między antenami wynosił 63 s z prędkość 79.4 m/s (286 km/h). Poziome linie odnoszą się do poziomu lotniska - '0' . Odpowiadają odczytom z wysokościomierza barometrycznego. Oprócz tego, podane są wysokości 'npm' - nad poziomem morza.

II. Wykres jest rozciągnięty w pionie dziesięciokrotnie.

III. Sygnały dźwiękowe:
1. przeloty nad antenami są obrazowane pionowymi liniami;
2. alarm "TERRAIN AHEAD" oddają szare prostokąty przecinające hipotetyczną trajektorię lotu, na razie nie zaznaczoną.

IV. Ścieżka zejścia - glissada, glide slope- jest nachylona pod kątem 2°40'. Odpowiada to spadkowi 45 m wysokości na przebyte 1000 m odległości. Czarne linie łączą anteny z glissadą, podkreślając zalecaną wysokość podczas przelotu. Pionowe przerywane czarne linie odpowiadają rzeczywistemu (względem poczynionych założeń) osiąganiu poszczególnych kilometrów, anonsowanych przez kontrolera.

IV. Informacje z transkrypcji sa kodowane kolorami jak opisałem na obrazku. Czas wypowiedzi jest przedstawiony poziomym odcinkiem o długości zgodnym z danymi z transkrypcji:

1. Kolor niebieski - nawigator
2. Kolor czerwony - anonimowy głos
3. Kolor czarny - kontroler.
4. Kolor purpurowy - (idąc od prawej):

a. Wysokość przy wejściu na ścieżkę powinna wynosić nie więcej niż 500 m nad poziomem lotniska, i tej wysokości zamieszczonam znaczek.
b. 13-sekundowa niezrozumiała wypowiedź 'A" przypisana jest poziomowi 400 m.
c. Dwie niezrozumiałe wypowiedzi 'A' zostały umieszczone na poziomach 300 i 200 m, odpowiednio.

Wyjaśnienia.

1. Dramatyczna rzeźba terenu jest tylko iluzją, wynikającą z przeskalowania. Jest ono konieczne, gdyż w skali rzeczywistej wykres byłby nieczytelny. Podobnie, ów słynny "jar" lub "wąwóz" - jest tylko omyłką oka. Niemniej, jest on jak najbardziej realny dla pędzącego samolotu.

2. Podczas zniżania wskazania obu wysokościomierzy są nieodzowne, zwłaszcza w trudnych warunkach. Przypisuję nawigatorowi odczyty z wysokości nad terenem, zaś nierozpoznanemu głosowi - odczyty wysokości z barometru. Wyjątkiem są "niezrozumiałe" odczyty - 10:40:18,6 i 10:40:29,6 - zakładam, że ów 'A' odczytał wysokość 300 m, a następnie 250 m z barometru.

Z tych wstępnych danych widać, iż samolot znajdował się znacznie ponad glissadą. O możliwych przyczynach - później.

Następny rysunek, wciąż do wysokości 100 m, bierze pod uwagę powyższe ustalenia oraz alarmy TAWS. Odpowiadają one zwiększeniu kąta zniżania, nieodzownego dla zejścia na ścieżkę z nadmiernej wysokości.

Rys.2

Szczegóły dotyczące skali, znaczków, kolorów, etc. - podane były uprzednio.

1. Zakładam, iż dwa niezrozumiałe odczyty, poprzednio zaznaczone kolorem purpurowym, były odczytami z wysokościomierza barometrycznego. Przekonanie o słuszności takiej interpretacji opieram na następujących przesłankach:

a. Kilkakroć odczyty tej samej wysokości występują parami, blisko siebie choć niejednocześnie.

b. Prawdopodobnie widzialność była zerowa - samolot znajdował się w chmurach między 6-tym a 2-gim kilometrem. Wysokość była kluczową informacją, stąd dwa jej źródła były co najmniej rozsądne, jeżeli nie konieczne.

2. Zakładam, że jedna osoba podawała jeden rodzaj danych. Kim był ów "A" - nie jest w tym momencie istotne.

3. Koryguję uprzednie założenie, iż samolot znajdował się na wysokości 500 m na 10-tym kilometrze - można powiedzieć jedynie "mniej więcej"

4. Długość wypowiedzi waha się od ułamka sekundy aż do ponad dwóch sekund. Np. "A" wypowiada "400 metrów" w ciagu 2.2 sekundy. W tym czasie samolot przelatuje 170 m, i zmniejsza wysokość o ponad 9 metrów. Odcinki więc powinny być już nachylone. Jest to dodatkowa techniczna trudność przy konstrukcji wykresu. Choć możliwa do pokonania, jednak nakład czasu i wysiłku jest niewspółmierny do wagi uzyskanej informacj.

5. Początki i końce wypowiedzi zakreślają możliwe ograniczenia toru lotu od dołu i od góry.

Wyjaśnienia i interpretacje.

0. Przez cały czas trwania podejścia kontroler potwierdzał jego prawidłowość, począwszy od wejścia na ścieżkę,

1. (ad 5) Nie można wykluczyć opóźnienia lub przyśpieszenia wypowiedzi. Włączenie tych czynników rozszerzyłoby zakres możliwych trajektorii.

2. Samolot nie zmienia toru lotu pod nagłym kątem. Przejścia muszą być i są gładkie.

3. Alarm systemu TAWS - "TERRAIN AHEAD" - odpowiada zwiększeniu nachylenia trajektorii lotu lub niebezpiecznego zbliżania do terenu. Wysokość jednak jest jeszcze bezpieczna, zatem raczej chodzi o geometrię trajektorii. Geometrycznie, na odpowiednim odcinku krzywa przeginałaby się w dół. Matematycznie mówiąc - stawałaby się wypukła od dołu, wklęsła. Okres alarmu - to okres wklęsłości tej krzywej.

4. Między 4-tym a 2-gim kilometrem, trajektorie oparte na odczytach obu wysokomościerzy rozchodzą się. Nie widać czynników, które mogłyby zaburzyć odczyty wysokości przez radar. Natomiast liniowa relacja spadku ciśnienia ze wzrostem wysokości jest tylko przybliżeniem, podlegającym zaburzeniem pod wpływem zjawisk fizycznych. Na niedokładność pomiaru wpływa temperatura i lokalna gęstość powietrza, jego wilgotność i lepkość, wiatr i turbulencje, oraz zagłebienia i wzniesienia terenu. Dodatkowo, ciśnienie podane 15 minut wcześniej (10:24:51) - 745 mHg, 993 hPa, a możliwie zmierzone jeszcze wcześniej, mogło już ulec zmianie.

Innymi słowy, wskazania alitmetru radarowego są bardziej wiarygodne.

5. Zatem rozsądne jest przypuszczenie, że tor samolotu kontrolowany jest przez wskazania wysokościomierza radarowego. Odpowiadałby więc on niebieskim liniom na wykresie, z poprawkami na kolejne zwiekszanie nachyleń i zmianę wypukłości w przedziałach czasowych wskazywanych przez TAWS, przedzielone okresami lotu prostolinowego lub wypukłego.

6. Na podstawie danych i rych rozważań można pokusić się o odtworzenie strategii i jej realizacji przez załogę:

a. Od 10-go do 6-go kilometra lot odbywał się ponad chmurami lub w górnych ich warstwach.

b. Czekano na sygnał dalszej naprowadzającej.

c. Zaraz po sygnale i potwierdzeniu wysokości 400 m rozpoczęto zniżanie, zwiększając kąt nachylenia potrzebny do głębszego wejścia w chnury
.
d. Kolejne odczyty 300 m obu przyrządów były niemal jednoczesne.

e. Komunikat kontrolera o przejściu 3-go kilometra, przy odczycie 250 m, wskazywał, że są wciąż za wysoko.

f. Konsekwentnie, nachylenie zostało zwiększone (sygnał TAWS) na prawdziwym 3-im kilometrze.

g. Na drugim kilometrze powinna była być osiągnięta wysokość 100 m. Po odczycie 150 m natychmiast nastąpił komunikat kontrolera - 2km.

h. Po odczycie 150 m nachylenie powinno było być zmniejszane, ponieważ celem był lot poziomy na wysokości 100m, i zmiana kąta nie jest natychmiastowa. Zamiast zmniejszenia - nachylenie zostało zwiększone lub było utrzymane. Sygnał TAWS, który trwał trwał 2.6 sekundy, wskazuje raczej na pierwszą akcję.

Rys. 3.

Jest to wersja Rysunku 2, obciętego do dalszej prowadzącej.

Rys. 3.1

Komentarze.

Od punktu ogłoszenia wysokości 400 m możliwy byłby lot prostoliniowy, zgodny z odczytami wysokości nad terenem. Nachylenie tej ścieżki wynosiłoby 5° czyli 8.7% spadku, co by odpowiadało prędkości obniżania 7 m/s.

Podczas zniżania następują korekty w zależności od wskazania przyrządów i komunikatów kontrolera. Ponadto, z uprzedniego lotu prostoliniowego przed dalszą naprowadzającą nie jest możliwym nagła zmiana kierunku. Stąd, rzeczywista krzywa lotu będzie odchodzć w dół i w góre od linii prostej. Kąty nachylenia mogą się chwilowo zwiększyć, zaś - prędkość obniżania wzrastać.

Wiele osób kojarzy 7 m/s, a zwłaszcza 10 m/s, a już nieodzownie 12 m/s - z predkością spadania swobodnego, albowiem przyśpieszenie ziemskie wynosi 9.8 m/s².

Jest to grube nieporozumienie. Ta ostatnia wielkość mówi, że prędkość spadającego obiektu ciała po dwóch sekundach będzie wynosić circa 20 m/s, po 5 sekundach - 50 m/s, po 10 sekundach - 100 m/s, czyli 360 km/h. Przy zniżaniu kontrolowanym, i po dwóch, i po pięciu, i po dziesięciu sekundach, nawet ta drastyczna predkość obniżania 12 m/s - będzie wciąż taka sama.

Rys. 3.2.

Wiele osób, zajmujących się rekonstrukcją trajektorii posługuje się numerycznymi metodami aproksymacji i dopasowywania krzywych do kilku danych punktów. W niniejszej sytuacji mamy 5 w miarę pewnych punktów - odczyty nawigatora 200-250-200-150-100 - oraz jeden punkt 400 m, nieodczytany przez nawigatora. Gdyby jednak odczytał - niczego to nie zmienia, bo ten fragment terenu leży niemal dokładnie na poziomie lotniska. Ponieważ wysokości z barometru (vide wyjaśnienia pod Rys. 1) - 250 m i 100 m - odbiegają od tych z radaru, zaś te prawdopodobne - 200 i 150 m - także, więc można przypuszczać, że 400 m ciśnieniowych mogła wynosić więcej niż aktualna wysokość nad terenem.

Jeszcze raz - 5 punktów pewnych i jeden nie całkiem pewny.

Idealne dopasowywanie - żmudne, zawodne, i wciąż arbitralne - nie jest potrzebne. Oczywiście, gdyby znać zapis wysokości zmieniajacych sie w czasie - rozwiązanie byłoby proste. Uważam, że takie dopasowywania krzywej do 6 punktów są zbędne, bardziej dostarczają zabawy niż informacji.

Istotne jest to, iż najprostsza rekonstrukcja - linia prosta, przy wzięciu pod uwagę zmian jej wklęsłości i wypukłości, nawet przy wariancie niepewnych "400 m", wciąż zgadza się z danymi.

Jeszcze bardziej istotne jest to, iż kontynuacja lotu po przejściu punktu na 100 m musi być choć przez kilka sekund prostoliniowa. Czy to jest 5 sekund, czy 10 - rzecz do wyliczenia dla specjalisty. Ta kontynuacja zaznaczona jest na powyższym rysunku grubym czarnym odcinkiem.