Opowieść o brzozie

Hipoteza uderzenia lewym skrzydłem samolotu Tu-154M w brzozę co spowodować miało urwanie końcówki skrzydła nigdy nie była tak wątpliwa, jak obecnie. Wynika to z przeglądu dwóch obszarów: badań dowodów rzeczowych oraz teoretycznych symulacji i wyliczeń. W tym tekście przyjrzymy się temu po kolei.

Dowody rzeczowe

Badania materiału dowodowego bazującego na dowodach rzeczowych zawsze mają największe znaczenie dla ustalenia stanu faktycznego. Analizy zniszczonego lewego skrzydła oraz przełomu brzozy mogłyby jednoznacznie odpowiedziec na pytanie czy te obiekty faktycznie kolidowały ze sobą. Członkowie PKBWLLP nigdy nie wykonali jakichkolwiek badań wraku Tu-154M ani brzozy, co zarzucił im w swojej książce polski akredytowany przy MAK, płk Edmund Klich. Przyznał to także otwartym tekstem w maju 2012 r. na XV konferencji „Mechanika w Lotnictwie” dr inż. Maciej Lasek: ze względu na cel przyjęty przez Komisję uznała ona, że jej praca nie wymaga badania miejsca katastrofy, ani badania wraku. [1] Jedyną aktywnością w tej kwestii wykazaną przez członków PKBWLLP było wykonanie zdjęć niektórych fragmentów wraku samolotu i terenu katastrofy.

Dyskusje wokół roli pancernej brzozy w przebiegu katastrofy nie dawały jednak spokoju prokuratorom wojskowym. Zatem jesienią 2012 r. udała się do Smoleńska grupa biegłych, której zadaniem było m.in. badanie feralnej brzozy. Ktoś może zauważyć, że tego typu badania wykonywane 2,5 roku po katastrofie to trochę późno, ale być może zaszła potrzeba „uspokajania opinii publicznej”, co wydaje się zasadniczym celem prokuratury wojskowej w kwestii tego śledztwa. Biegli dokonali pomiarów i badań brzozy, wykonali oni także dokumentację zdjęciową szczątków lewego skrzydła maszyny.

Wyniki badań samej pancernej brzozy oraz fragmentów, które w niej znaleziono były zaskakujące. Najpierw okazało się, że choć wydobyto z brzozy 40 fragmentów biegli otrzymali jedynie 12, z których przebadano 11. Nie wiadomo, co sie stało z 28 pozostałymi fragmentami, ani dlaczego nie przebadano jednego fragmentu, który otrzymali biegli. Z 11 przebadanych fragmentów żaden nie został zidentyfikowany jako choćby prawdopodobnie pochodzący ze skrzydła Tu-154M. Co do 3 fragmentów biegli wyrazili opinię, że prawdopodobnie pochodzą z samolotu. Nie wiadomo jednak z jakiej jego części. Dla 7 fragmentów nie da się z kolei wykluczyć czy pochodzą z tupolewa. Czyli mogą one pochodzić z jakiejś części samolotu – niekoniecznie skrzydła - ale nie jest pewne czy w ogóle pochodzą z tego samolotu. Co do jednego fragmentu biegli prokuratury wojskowej orzekli, że nie pochodzi on z samolotu. [2]

Co gorsza, jak stwierdzili biegli, zniszczenie pnia brzozy biegnie pod niewielkim kątem z góry na dół, przeciwnie niż opisują konfigurację skrzydła w momencie hipotetycznego uderzenia w brzozę oficjalne raporty:

Powierzchnie rozdzieleń obu części pnia biegną (mają kierunek) od góry w dół pod niewielkim kątem w odniesieniu do poziomu.

Zgodnie z oficjalną narracją w momencie uderzenia lewym skrzydłem w brzozę kąt pochylenia tupolewa wynosił 12,8 stopnia, kąt przechylenia -2,5 stopnia (niewielki przechył na lewe skrzydło) natomiast kąt wznoszenia się maszyny około 5 stopni. [3]  Nie ma opcji, by w takiej konfiguracji pień pancernej brzozy był niszczony z góry na dół. Poniżej wizualizacja Tu-154M i brzozy (modelowanej jako stożek) tuż przed hipotetycznym uderzeniem (kliknij, by powiększyć).

Konfiguracja samolotu w momencie uderzenia w brzozę. Biała strzałka wyznacza kąt wznoszenia się samolotu.

Co jeszcze ciekawsze biegli orzekli, że przedmiot, który uderzył w brzozę miał „płaski kształt”. Jednak skrzydło przy dużym kącie pochylenia nie mogło uderzać w pień brzozy jako „płaski przedmiot”. Zgodnie z wyliczeniami prof. Grzegorza Kowaleczki cięciwa skrzydła w miejscu hipotetycznego uderzenia to 3,8 metra [4]. Zgodnie z pomiarami biegłych wysokość skrzydła w tym miejscu to około 26-27 cm. [5] Zakładając, że brzoza rozrywa konstrukcję skrzydła i przy kącie pochylenia skrzydła rzędu 12,8 stopnia wysokość obszaru kontaktu pnia brzozy ze skrzydłem musiała wynosić około 0,8 metra. Niecały metr wysokości obszaru uderzenia w pień brzozy - nie mógł to więc być w żadnym razie „płaski przedmiot”.

Symulacje i wyliczenia

Mowa oczywiście o badaniach zespołu prof. Wiesława Biniendy i dr. inż Grzegorza Szuladzińskiego. Ich symulacje niezależnie potwierdziły, że skrzydło tupolewa powinno było ściąć brzozę. Symulacja zespołu. prof. Biniendy opublikowana została w technicznym czasopiśmie, była również przedstawiana na konferencjach naukowych, jak w Pasadenie w kwietniu 2012 r., na XX Francusko-Polskim Seminarium Mechaniki na Politechnice Warszawskiej w maju 2012 r. czy na zaproszenie Royal Aeronautical Society na Dublin Institute of Technology w marcu 2014 r.

Wyniki zespołu prof. Biniendy zostały potwierdzone niezależną pracą wykonaną przez dr. inż. Grzegorza Szuladzińskiego, opartą na znacznie dokładniejszym i mocniejszym modelu skrzydła. Wyniki te są także w zgodzie z resultatami testu zderzeniowego z użyciem samolotu Lockheed Constellation Model L-1649, którego prawe skrzydło przy mniejszej prędkości ścięło blisko ich podstawy dwa wykonane z mocnego konstrukcyjnego drewna słupy telefoniczne.

Skoro to nie była brzoza...

W świetle przedstawionych danych hipoteza, że lewe skrzydło uderzyło w brzozę w konfiguracji opisanej w oficjalnych raportach jest w najlepszym razie bardzo wątpliwa. Skoro tak, to jakie są alternatywne wyjaśnienia? Pierwsze to takie, że w brzozę uderzyły fragmenty rozpadającego się samolotu. Z badań próbek pancernej brzozy wykonanych przez zespół naukowców z Georgia University wiemy, że nie było to mocne drzewo. [6] Osłabiało je dodatkowo obecność licznych i dużych sęków widocznych w miejscu przełomu. W tej interpretacji spadające fragmenty tupolewa i być może podmuch przelatującej wyżej maszyny spowodowały złamanie się brzozy. O tym scenariuszu mogłyby też świadczyć fragmenty samolotu jak świąteczne ozdoby wiszące na gałęziach brzozy. Miejsce złamania się tej brzozy wygląda na typowy wiatrołom – pień złamał się w miejscu gdzie widać duży sęk osłabiający strukturę pnia, z kolei po zachodniej stronie pnia widać potężną drzazgę, co świadczy o statycznym charakterze złamania:



Inny możliwy scenariusz przedstawił w materiałach z II konferencji smoleńskiej  prof. Chris Cieszewski. W tym ujęciu brzoza była złamana już wcześniej (prawdopodobnie pomiędzy styczniem a 5 kwietnia 2010 r.). Świadczą o tym nadgnicia i spróchnienia widoczne w miejscu przełomu na dobrej jakości zdjęciach, brak jakichkolwiek soków, które musiałyby tam być obecne, gdyby przełom był świeży oraz ślady cięć i obrąbywania przełomu. Również analiza wzorca rozkładu obiektów na zdjęciach satelitarnych z 5 i 11 kwietnia 2010 r. świadczy, że nie ma tam spodziewanych zmian, gdyby zwaliło się tam duże drzewo (rozkład cieni rzucanych przez koronę, przysłonięcie obiektów naziemnych, etc.).
 

Na ten moment opowieść o brzozie można spuentować następująco: po 4,5 latach od katastrofy nie ma dowodów, że to drzewo miało cokolwiek wspólnego z oderwaniem lewego skrzydła samolotu.

-----------------------------------------------------

Przypisy:

1. Witakowski, P. (2012) Sprawozdanie z udziału w dyskusji panelowej, jaka miała miejsce w dniu 28 maja 2012 na konferencji „Mechanika w Lotnictwie” w Kazimierzu Dolnym. http://www.konferencja.home.pl/dokumenty/l9.pdf

2. Odpowiedź Zespołu na konferencję NPW, 8.04.2014 r.

3. Wynika to z prędkości przyrządowej i wyliczonej przez MAK prędkości wznoszenia się w momencie uderzenia w brzozą rzędu 6-7 m/s (rys. 46 z angielskiej wersji raportu MAK, s. 157). Raport PKBWLLP także potwierdza, że samolot wtedy się wznosił. Ze zdjęć naziemnych wynika także, że kikut brzozy odchylał się nieco od pionu w kierunku196 stopni. To odchylenie także jest ujęte w grafice.

4. Kowaleczko, G. (2013), Rekonstrukcja ostatniej fazy lotu samolotu tu-154M, s. 83 http://faktysmolensk.gov.pl/opinie/articles/rekonstrukcja-ostatniej-fazy-lotu-samolotu-tu-154m

5. Zgodnie z pomiarami biegłych prokuratury wysokość półki ostatniego (trzeciego) dźwigara to 250 mm. Do tego dochodzi grubość dolnej i górnej półki (odpowiednio 7 i 8 mm) oraz grubość poszycia (od 2,5 do 4 mm w zalezności od miejsca).

6. Cieszewski, C.J., F. Antony, P. Bettinger, J. Dahlen, R.C. Lowe, M. Strub. 2013. "Wood quality assessment of tree trunk from the tree branch sample and auxiliary data based on NIR Spectroscopy and SilviScan". Math. Comput. For. Nat.-Res. Sci. (MCFNS), 5(1): 86-111.