(Dzial: Katastrofa smolenska)
Wplyw kąta pochylenia cieciwy na wynik zderzenia
Jesli pozioma sila zderzenia przy zerowym kącie A jest N, wowczas dla innych wartosci tego kąta zmienia sie na N*cosA i powstaje dodatkowo skladowa pionowa N*sinA. Dla niewielkich kątow pochylenia, powiedzmy mniej niz 15 st, te zmiany sa niewielkie. Jesli wiec ktos pokazuje cieciwe prostopadla do drzewa to jest nie tyle bląd ile zmniejszenie dokladnosci.
Uderzenie w koronę wzgledem uderzenia w pień
Roznica miedzy tymi dwoma wydarzeniami moze byc bardzo znaczna. Jesli jest dostatecznie szybkie uderzenie w pien, ten pien bedzie sciety. Jesli przy tej samej predkosci samolotu uderzenie nastapi wyzej, na poziomie korony, wowczas efektywna predkosc uderzenia jest mniejsza, krorona staje sie jakby poduszka. Galezie zostaja zlamane lub przynajmniej mocno odgiete z powodu tarcia o skrzydlo. Traci sie wiec sporo energii kinetycznej co w efekcie moze powodowac zlamanie pnia w sposob gietny, z dlugimi drzazgami. Pod Smolenskiem bylo uderzenie w korone i pekniecie pnia ponizej a takze drugie przy podstawie.
Taka-sobie i lepsza odporność drzewa na uderzenie
Widzimy czasem komputerowy model pnia jako belke wspornikowa ze stopniowo malejacym przekrojem w miare posuwania sie do gory. Przy poprawnym wpisaniu wlasnosci materialu powstaje calkiem niezly model, ktory moze przewidziec zlamanie pnia przez sile poprzeczna. Niestety, takie obliczenie/symulacja sa prawdziwe tylko dla statyki (lub malych predkosci). Dlaczego? Bo wytrzymalosc w przypadku dynamicznych obciazen jest funkcja wytrzymalosci doraznej (statycznej) oraz masy uderzanego obiektu. Konkretnie mowiac, przypisanie obiektowi wiekszej masy powoduje jego zwiekszona odpornosc na uderzenie. (Potrzeba wiekszego impulsu sily lamiacej.)
A teraz nasza brzoza, ktorej korona zaczyna sie dosc nisko. Podzielmy wysokosc drzewa na krotkie odcinki, bysmy mogli mowic o masie na jednostke wysokosci. Widzimy, ze idac do gory, od poczatku korony, ta masa jednostkowa moze nawet wzrastac (do pewnej wysokosci). Chociaz srednica pnia sie zmniejsza, to konary i liscie maja swa mase. Jesli to uwzglednic, drzewo bedzie bardziej odporne na zniszczenie niz przy samej tylko wytrzymalosci doraznej pnia. (Nie jest latwe to uwzglednic, ale nawet zgrubne przyblizenie jest lepsze niz pominiecie.) To jest nastepny krok dla tych, co chca dalej rozwijac sage tego wydarzenia.
Zachowanie pnia przy uderzeniu poprzecznym
W niektorych symulacjach zaobserwowano ze pien w pierwszej fazie kolizji moze ulec znacznemu wygieciu, natomiast w drugiej, po peknieciu,odksztalcenia sa niewielkie. Nie jest to blad w analizie, lecz a wynika z wlasnosci materialu elastoplastycznego, do ktorego ( z duzym wysilkiem) mozna tez zaliczyc drewno. Uderzony pien szybko przechodzi przez etap sprezysty i wiekszosc odksztalcen jest w zakresie plastycznym. Natomiast od momentu zerwania, czyli odjecia sily lamiacej, to co zostalo dalej odksztalca sie sprezyscie, czyli niewiele. (Krotko mowiac odboj jest sprezysty, jak w wielu nieliniowych materialach).
Unikalna postac dynamicznego zderzenia
Jesli obiekt uderzajacy pien jest ciezki, ma zwarta budowe i porusza sie z duza szybkoscia, wowczas uderzony fragment pnia po prostu rozpryskuje sie na okruchy i krotkie drzazgi. Jest to unikalna forma zniszczenia, nie podobna do klasycznych. Trzeba dodac ze szybkosć 75m/s w naszym wypadku jest prawdopodobnie za mala, by taka forme osiagnac. Poza tym zmiekczenia powyzej wymienione czynia to jeszcze mniej prawdopodobnym.
Przyspieszenia związane z uderzeniem w drzewo
Jednym z dobrze ustalonych realiow katastrofy sa skoki przeciazen pionowych na odpowiednich wykresach czasowych. Skad one sie biora? Oczywiscie, z uderzen w drzewa, mowia niektorzy. Naprawde? Przeciez uderzenie skrzydla w drzewo jest w zasadzie kolizja pozioma. Moze oczywiscie byc mala skladowa pionowa, ale tylko mala. Gdy jednak mowimy o gwaltownym spadku przeciazenia o 0.5g, tzn sila pionowa dzialajaca na samolot zmienia sie ok 40 ton. Traktowanie tak wielkiego skoku jako skutek kolizji glownie w poziomie nie jest juz nieporozumieniem, a raczej zupelnym brakiem wiedzy o dynamice konstrukcji.
Charakter zniszczenia skrzydła jaki mial miejsce
Jest uproszczona opinia: „pien brzozy przedarl sie przez skrzydlo odcinajac koncowke”. Jesli tak, wowczas dwa nowo powstale brzegi skrzydla musialyby miec podobny wyglad, tzn lokalnie poszarpane wzdluz linii gdzie przechodzil pien, co rzeczywiscie widzimy na symulacjach komputerowych. Jak popatrzymy na popularną fotografę obu czesci skrzydla zlozonych w hangarze, porownanie brzegow tego nie wykazuje. Z jednej strony mamy odcieta koncowke, zasadniczo w dobrym stanie z wyjatkiem poszarpanego brzegu. Po drugiej stronie rzekomego przejscia pnia (blizej kadluba) znajdujemy waskie i dlugie strzepy metalu, ktore w zadnym wypadku nie moglyby powstac od jedynie mechanicznego dzialania. One bez watpienia wskazuja na ślady wybuchu wewnetrznego w skrzydle. Natomiast ten poprzedni brzeg mozna skojarzyc do pewnego stopnia zarowno z wybuchem jak i tez z lamaniem przez pien. Mamy wiec slady dwoch roznych wydarzen, ktore wiodly do stanu ostatecznego. Jedno to czesciowe rozniesienie skrzydla przez wybuch a potem odciecie, na zewnetrznym brzegu rozniesionego obszaru, przez brzoze.
Jak ważne bylo to wydarzenie w skali całej katastrofy?
Odciecie koncowki skrzydla po pierwsze pogorszylo aerodynamike maszyny. Poza tym przeciecie niektorych instalacji uczynilo system sterowania mniej sprawnym. Jednak z drugiej strony trzeba zauwazyc, ze omawiana kolizja byla stosunkowo malo dramatycznym przejsciem w porownaniu z losem maszyny kilka sekund pozniej gdy po grozniejszych wydarzeniach zgineli wszyscy.. Nikt z pasazerow nie zginal od zderzenia z brzoza. Najwiekszym wiec nieporozumieniem jest traktowanie zderzenia brzoza – skrzydlo jako centralnego punktu katastrofy.
TP, 5/2020
