Rola zaawansowanych technik matematyczno-komputerowych w badaniu Tragedii Smoleńskiej

Rola zaawansowanych technik matematyczno-komputerowych w badaniu Tragedii Smoleńskiej

Porównanie uderzenia Tupolewa w ziemię

w konfiguracji MAK/Millera przy użyciu symulacji komputerowych

z rzeczywistym stanem szczątków na wrakowisku

Celem przeprowadzonych badań symulacyjnych NIAR i WAT w ramach śledztwa smoleńskiego było odtworzenie uderzenia Tupolewa w ziemię na podstawie założeń przyjętych przez KBWL LP pod przewodnictwem Jerzego Millera. Pozwoliło to na porównanie wyników tych symulacji z rzeczywistym stanem szczątków Tupolewa na wrakowisku.

Budowa numerycznego modelu samolotu wymagała procesu inżynierii odwrotnej na co składało się wykonanie wielu pomiarów geometrycznych poszczególnych elementów konstrukcji, eksperymentalne charakteryzowanie materiałów użytych na poszczególne elementy konstrukcyjne, zbudowanie modelu w formacie CAD, oraz zbudowanie modelu samolotu z 33 milionów elementów skończonych dla obliczeń w programie LsDyna.

Wszystkie części samolotu zostały połączone elementami 1D, czyli nitami i śrubami, tak jak to jest w rzeczywistym samolocie. Zbliżenie centropłatu pokazuje wielką dokładność strukturalną tego modelu w porównaniu z rzeczywistością. Przeprowadzona symulacja jest wiec dokładnym eksperymentem komputerowym, która może potwierdzić lub zaprzeczyć założenia przyjęte w warunkach początkowych przez porównanie rezultatów symulacji ze stanem faktycznym zniszczeń.

Warunki początkowe symulacji uwzgledniające założenia przyjęte w raportach Komisji MAKu i  Millera są następujące:

  •  w momencie uderzenia w ziemię samolot obrócony jest wokół własnej osi o ok. -150 stopni
  •  uderza w miękki grunt z prędkością postępową ok. 76m/s oraz prędkością pionową w kierunku ziemi prawie 18 m/s.

Nakładając rezultaty tej symulacji na zdjęcie satelitarne głównego pola szczątków z siatką o dokładności 5 metrów widać, jak samolot został zniszczony od momentu uderzenia w ziemię całą masą 80 Ton w ciągu pierwszej sekundy. NIAR zatrzymał obliczenia po jednej sekundzie. W momencie zatrzymania symulacji wszystkie fragmenty samolotu dalej ślizgają się po powierzchni ziemi z prędkością od 20m/s do ok. 50 m/s, wytracając prędkość przez tarcie z gruntem.

W następnej części prezentacji mamy porównanie zniszczeń otrzymanych w wyniku symulacji ze stanem faktycznym dla dużych fragmentów samolotu. Przykłady te udowodniają, że stan faktyczny nie mógł być uzyskany poprzez uderzenie całego samolotu w ziemię.

 

W symulacji komputerowej charakter zniszczeń sekcji pasażerskiej kadłuba pokazuje głównie odkształcenia dachu, który jest wgniatany do środka kadłuba. Stan faktyczny natomiast pokazuje, że rozerwany dach wraz z burtami leżą na ziemi wywinięte na zewnątrz. Należy więc stwierdzić, że w rzeczywistości gwałtowne i wysokie ciśnienie wewnętrzne spowodowało powstanie naprężeń rozrywających dach wzdłuż linii nitów podłużnicy pasa grzbietowego i wywiniecie każdej połowy dachu wraz burtami na zewnątrz w momencie, kiedy kadłub samolotu był jeszcze w powietrzu.

W symulacji komputerowej część ogonowa oderwała się od części pasażerskiej kadłuba, ale grodź ciśnieniowa pozostała z częścią pasażerską.  Widzimy, że grodź jest uszkodzona tylko przy ziemi i razem z częścią pasażerską kadłuba sunie z dużą prędkością po ziemi do przodu.

W rzeczywistości grodź ciśnieniowa została razem z częścią ogonową na miejscu zdarzenia. Jest to dowód, że ciśnienie wewnętrzne w kadłubie nie tylko rozerwało dach, ale również oderwało i odepchnęło grodź z częścią ogonową z silnikami do tyłu. W ten sposób postępowa energia kinetyczna masy silników została znacznie zredukowana. Część ogonowa wraz z silnikami jest najcięższym fragmentem Tu154M.  Zgodnie z prawami fizyki tak masywna część powinna najdalej przemieści się po ziemi na głównym polu szczątków. Fakt zatrzymania się tej części na początku głównego pola szczątków jest wynikiem gwałtownego ciśnienia w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu samolotu.

A co się dzieje z silnikami w symulacji NIAR. Oba silniki – prawy i lewy – oderwały się od swoich pylonów, a silnik środkowy uwolnił się od mocowań wewnątrz części ogonowej i częściowo wysunął się na zewnątrz. W rzeczywistości tylko prawy silnik został całkowicie oderwany od pylonu, a pozostałe dwa silniki są razem przy części ogonowej na głównym polu szczątków. Mocowania silnika środkowego nie zostały zerwane, dzięki czemu silnik ten pozostał wewnątrz części ogonowej.

Teraz zajmijmy się zniszczeniem statecznika pionowego i poziomego.  W symulacji komputerowej statecznik pionowy nie odrywa się od części ogonowej, a w tym samym czasie statecznik poziomy całkowicie odrywa się od statecznika pionowego.

Natomiast w rzeczywistości znaczna cześć statecznika pionowego razem ze statecznikiem poziomym została oderwana od samolotu przed szosą Kutuzowa. Ten oderwany fragment w kształcie dużej litery T przeleciał w kierunku południowej granicy głównego pola szczątków i uderzył końcówką prawej części statecznika poziomego w ziemię pod katem ok. -210 stopni. Ten fakt można znaleźć w raporcie MAK. Tak więc w symulacji inaczej działają siły na stateczniki niż to miało miejsce w rzeczywistości.

Omówmy teraz proces zniszczenia drzwi pasażerskich na lewej burcie. W symulacji te drzwi upadają razem z kadłubem, który wyrywa głęboki krater w miękkiej mokrej ziemi, zgniatając i skręcając w tym czasie te drzwi pod swoim ciężarem. Ze względu na szybki ruch kadłuba ślizgającego się po ziemi, drzwi nie maja szansy zostać wbite prostopadle do ziemi, tylko po zgnieceniu i skręceniu uwalniają się od ciężaru kadłuba i w powietrzu przenoszą się kilkadziesiąt metrów dalej, aby upaść płasko na powierzchni ziemi.

W rzeczywistości drzwi zostały wbite jak żyletka na metr głęboko w ziemię na samym początku głównego pola szczątków. W środku struktury drzwi znaleziono szczątki tkanki ludzkiej, które musiały tam się dostać zanim drzwi zostały oderwane od samolotu. Materiał polimerowy pokrywy drzwi od strony kabiny posiadał widoczne znaki oddziaływania wysokiej temperatury. Faktyczne odkształcenia struktury drzwi całkowicie różnią się od odkształceń otrzymanych w omawianej symulacji komputerowej.

Inne badanie NIAR dedykowane analizie wbicia drzwi w ziemię pokazało natomiast, że warunkiem koniecznym, żeby drzwi wbiły się prostopadle w grunt powodując odkształcenia najbardziej zgodne z rzeczywistością, jest minimalna prędkość pionowa ok. 125m/s przy prędkości poziomej mniejszej od 30m/s.

Tak więc, w rzeczywistości drzwi musiały być wystrzelone z kadłuba jeszcze w powietrzu przez wysokie ciśnienie wewnętrzne w położeniu, kiedy kadłub obracał się na lewe skrzydło oraz był skierowany dziobem lekko do ziemi. W takiej konfiguracji wektor prędkości wystrzelenia drzwi był skierowany do ziemi i do tyłu, co spowodowało zwiększenie prędkości pionowej od 18m/s do ponad 125m/s i zmniejszenie prędkości poziomej z 76m/s do poniżej 30m/s.

Aby ocenić znaczenie prędkości pionowej WAT wykonał symulacje uderzenia całego samolotu w ziemie w konfiguracji takiej samej jak NIAR, ale dla prędkości pionowej 12m/s, jaka była zapisana w rejestratorze tuż przed utratą zasilania. Porównując symulacje WAT z symulacją NIAR gdzie prędkość pionowa sięgała prawie 18m/s, okazuje się, że mniejsza prędkość pionowa umożliwiłaby przeżycie pasażerów w tylnej części kadłuba.

Rezultaty symulacji NIAR uderzenia całym samolotem w ziemię nawet przy bardzo dużej prędkości pionowej nie zgadzają się w żadnym aspekcie ze stanem faktycznym wraku kadłuba i rozrzutem szczątków ofiar na głównym polu szczątków.

W rzeczywistości dziesiątki tysięcy fragmentów wraku kadłuba i szczątków ludzkich zostało rozrzuconych na szerokości nawet pięciokrotnie większej niż średnica kadłuba. Ponadto ciężkie fragmenty samolotu takie jak silniki i część ogonowa oznaczone numerami „62” „55” leżą na początku wrakowiska, podczas gdy lżejsze części kadłuba leżą ok. 100 metrów dalej, co widać na mapie sytuacyjnej z raportu MAK.

Jeżeli dodamy wizualizacje fragmentów odnalezionych pod ziemią przez Polskich archeologów to zobaczymy faktyczny stopień fragmentacji wraku. Aby oderwać każdy fragment lub go odkształcić, trzeba wykonać pracę, której suma musi równać się dostępnej energii w samolocie. Im więcej fragmentów i im mniejsze poszczególne odłamki, tym większa jest wymagana energia. Przy uderzeniu całym samolotem w ziemie dostępna energia nie jest wystarczająca, aby osiągnąć stan fragmentacji samolotu jaki miał miejsce w Smoleńsku. Dodatkowym źródłem energii potrzebnej do otrzymania takiego stopnia rozczłonkowania jaki obserwujemy na wrakowisku w Smoleńsku były wybuchy.

Rozproszenie fragmentów z poszczególnych części samolotu zostawiło na ziemi mapę stanu faktycznego zdarzenia lotniczego w postaci odłamków, szczątków oraz zniszczeń drzew i śladów na ziemi, co pozwoliło na odkrycie prawdziwej historii rozpadu tego samolotu.

Wnioski:

  • Założenia przyjęte przez KBWL LP pod kierunkiem Jerzego Millera, które zostały użyte w badaniach NIAR i WAT dają rezultaty, które nie odpowiadają stanowi faktycznemu odnalezionych dowodów na polu szczątków w Smoleńsku.
  • Lewe skrzydło zostało rozerwane w wyniku wybuchu ok. 100 metrów przed tzw. brzozą Bodina,
  • Znaczna część statecznika pionowego wraz ze statecznikiem poziomym została oderwana przed szosą Kutuzowa,
  • Grodź ciśnieniowa została oderwana od części pasażerskiej w momencie rozerwania dachu kadłuba jeszcze w powietrzu,
  • Lewe drzwi pasażerskie 823 zostały wstrzelone na metr głęboko w ziemię wraz z fragmentami tkanki ludzkiej, gdy samolot był jeszcze nad ziemią
  • Zbiornik balastowy został rozerwany pod trzecią salonką centropłata przez znaczny wybuch,
  • Kadłub został rozerwany wzdłuż lewej burty,
  • Pasażerowie oraz załoga Tupolewa ponieśli śmierć w wyniku wybuchów.

Naukowe analizy i rezultaty eksperymentów niektórych aspektów katastrofy Smoleńskiej po poddaniu eksperckiej recenzji zostały opublikowane w międzynarodowych pismach profesjonalnych.

Poniżej prezentujemy ten materiał w wersji video po angielsku i prosimy o szeroką dystrybucje tej informacji.

https://www.youtube.com/watch?v=wycYXnJDTKY&t=3s 

 

 

Website | + posts

Comments

No comments yet. Why don’t you start the discussion?

Leave a Reply

Your email address will not be published.