Ford Prefect Ford Prefect
4728
BLOG

Artefakty w czarnych skrzynkach – szara strefa

Ford Prefect Ford Prefect Katastrofa smoleńska Obserwuj temat Obserwuj notkę 117

W serii przekornie tytułowanej „Artefakty w czarnych skrzynkach”, przyglądam się różnym zastanawiającym cechom zawartości parametrycznych rejestratorów lotu polskiego Tu 154M, który uległ katastrofie w Smoleńsku. Jedną z takich osobliwości jest tzw. „szara strefa” obecna na wykresach w raporcie MAK. Poniżej zamieszczam fragmenty wykresów obrotów silników i położenia dźwigni sterowania.
Jest to wyretuszowany przeze mnie fragment wykresu opisanego jako Figure 25 na stronie nr 70 w angielskiej wersji raportu MAK.
szara strefa na wykresach obrotów i DSS
Przerywana, zielona linia zakreśla obszar „szarej strefy”, czyli fragmentów wykresów, w których zmieniają one (chwilowo) kolor na szary. Na wykresie pionowe ciągłe linie oznaczają granice poszczególnych sekund, z kolei przerywane dzielą sekundy na połowy, a to ze względu na sposób pracy rejestratorów, które zapisują komplet informacji raz na pół sekundy. Tan komplet informacji nazywany jest w dokumentacji ATM kadrem i taką terminologię zastosuję poniżej. Na samym dole rysunku wyróżniłem zakres czasowy jednego kadru, który w całości znajduje się wewnątrz szarej strefy. Nazwę go „szary kadr”.
Dlaczego wykresy w pewnym momencie na chwilę zmieniają kolor na szary? Przybliżoną odpowiedź znamy od dość dawna. W szarych fragmentach wykresów brakuje danych pomiarowych. Wystarczy rzut oka na poniższy wykres.
Jest to wyretuszowany przeze mnie fragment wykresu opisanego jako Рис. 1 na stronie nr 4 z „ОТЧЁТ по результатам проведения тренажёрного эксперимента” zwanego także „raportem z symulatora”.
brak pomiarów w szarej strefie
Powyższy wykres przeciążenia pionowego ma wyrysowane (przez MAK) węzły w punktach pomiarowych co 0,125 sekundy (ten parametr zapisywany jest 8 razy na sekundę) i jak widać na szarym fragmencie wykresu nie ma węzłów, a biorąc pod uwagę, że w każdej sekundzie (między pionowymi liniami) powinno być ich osiem, to brakuje czterech węzłów akurat z przedziału czasu, który wcześniej nazwałem szarym kadrem (obejmuje przedział czasu od xx:41:02 do xx:41:02,5).
Dlaczego rozróżniam pojęcia szara strefa i szary kadr? Szary kadr jest przyczyną, po prostu w odpowiadającym mu czasowi w rosyjskich rejestratorach, albo w ogóle nie zarejestrowały się żadne wartości, albo były przekłamane i z automatu zostały odrzucone. Szara strefa z kolei to efekt powstający na wykresach przez połączenie ostatniego pomiaru przed szarym kadrem z pierwszym po nim. Z tego względu szara strefa obejmuje dłuższy przedział czasu wg wzoru:
t = 0,5 + 1 / liczba_rejestracji_na_sekundę
gdzie liczba_rejestracji_na_sekundę określa ile razy dany parametr jest zapisywany w ciągu jednej sekundy. Większość parametrów była zapisywana 2 razy na sekundę przez co długość szarej strefy dla nich wynosi 1 sekundę (plus-minus pewne zniekształcenia na wykresach MAK), niektóre parametry rejestrowane były 8 razy na sekundę i dla nich długość szarej strefy to 0,625 sekundy.
Przyczyna powstania szarej strefy jest dość trudna do ustalenia. Jej umiejscowienie po uderzeniu w brzozę, a zwłaszcza w czasie podobnym do wystąpienia TAWS 38, skłania wielu do poszukiwania jakiegoś związku między nią, a opisanymi powyżej wydarzeniami. Muszę przyznać, że sam początkowo podążałem tym tropem, jednak przyczyna musi być znacznie bardziej trywialna.
Dlaczego?
Na odpowiedź naprowadziło mnie inne niewinne pytanie. Czy jest tego więcej? Oczywistym jest, że jeśli szara strefa jest jedyna i niepowtarzalna, to i przyczyna musi nosić takie cechy, ale gdy jest ich więcej, to przyczyna musi być bardziej banalna.
W takim razie, czy szarych stref jest więcej niż jedna?
Tak. Poniżej wyekstrahowałem szarą strefę z godziny 9:55, czyli niecałą godzinę przed katastrofą, gdy samolot spokojnie sobie leciał na wysokości około 10 km.
Jest to wyretuszowany przeze mnie fragment wykresu opisanego jako Figure 23 na stronie nr 68 angielskiej wersji raportu MAK.
szara strefa z 9:35
Nie będę w ten sposób wyłuskiwał wszystkich szarych stref, ponieważ jest to działanie dość pracochłonne. Jeśli ktokolwiek sam ma zamiar szukać szarych stref, polecam zacząć od wykresu Figure 24 na stronie nr 69 angielskiej wersji MAK. Dzięki w miarę małej podziałce czasu szare strefy są łatwo dostrzegalne. Nie licząc ogólnie znanej z godziny 10:41:02, mamy tam pięć dodatkowych szarych stref w godzinach 10:34:52, 10:35:41, 10:36:46, 10:37:06 i 10:37:28. Podam jeszcze rozpiskę rozpoznanych przeze mnie szarych stref z całego lotu.
Czas
Liczba szarych stref
9:21
1
9:24
3
9:34
1
9:42
2
9:55
1
10:01
2
10:10
2
10:11
1
10:16
1
10:34
1
10:35
1
10:36
1
10:37
2
10:41
1
Razem
20
Powyższa liczba może być niekompletna ze względu na pracę z materiałem o niewystarczającej rozdzielczości czasowej, ale stwierdzenie istnienia dwudziestu szarych stref musi znacznie zmieniać optykę patrzenia na to zjawisko. O ile pojedynczą szarą strefę po uderzeniu w brzozę i w okolicy TAWS 38 można by identyfikować z tymi wydarzeniami, o tyle stwierdzenie istnienia kilkunastu szarych stref przed krytycznymi zdarzeniami każe szukać innej, bardziej ogólnej przyczyny takiego stanu rzeczy.
Zastanawiałem się nad dwoma przyczynami: jakimś losowym, ale powtarzalnym zakłóceniem w obwodach rejestratora oraz wadami taśmy. Zwłaszcza to drugie rozwiązanie wydało mi się dość sensowne. Warto tutaj przypomnieć, że przy badaniu nagrania rejestratora głosowego IES wiele razy stwierdza „obniżenie poziomu we wszystkich kanałach”. Oczywiście rejestrator parametryczny różni się budową od rejestratora głosowego, lecz w ogólności właściwości taśmy magnetycznej mogą być podobne. Obniżenie poziomu sygnału w rejestratorze parametrycznym mogłoby objawiać się przekłamaniami wartości, a przy większym nasileniu, utratą synchronizacji i w konsekwencji niemożliwością przypisana danych do konkretnych pól wartości. Dopiero rozpoczęcie kolejnego kadru z dobrymi sygnałami synchronizacyjnymi pozwalałoby kontynuować prawidłowy odczyt.
Zastrzegam, że nie jest moim celem forsowanie jakiegoś jednego ultymatywnego wytłumaczenia przyczyny określonych zdarzeń, jak to opacznie zostało odczytane pod tekstem o TAWS 38. Staram się jedynie wskazać sensowne i prawdopodobne przyczyny.
 
Chwilkę przed szarą strefą (w kadrze obejmującym przedział czasu od xx:41:01 do xx:41:01,5) mają miejsce inne zastanawiające wydarzenia. Przykładowo na wykresie obrotów silników mamy nagłe, niefizyczne skoki wartości.
Jest to odrysowany przeze mnie fragment wykresu opisanego jako Figure 25 na stronie nr 70 w angielskiej wersji raportu MAK.
niefizyczne skoki wartości na wykresie obrotów silników
Zastanawiające, że skoku wartości nie zapisała tzw. polska skrzynka ATM-QAR.
Jest to zestawienie odrysowanego przeze mnie fragmentu wykresu opisanego jako Figure 25 na stronie nr 70 w angielskiej wersji raportu MAK z wykresem „Rys. 38 Zadziałanie sygnału TAWS (parametr PH1/VZBLIZ)” ze strony 633 załącznika 4 Technika Lotnicza I Jej Eksploatacja KBWLLP.
porównanie obrotów MAK i KBWLLP
Jaka może być przyczyna?
Na ślad potencjalnego rozwiązania naprowadziła mnie występująca na wykresach MAK w tym samym czasie dziura w sygnalizacji TAWS, której nie ma na wykresach KBWLLP.
Jest to wyretuszowany przeze mnie fragment wykresu opisanego jako Figure 45 na stronie nr 156 w angielskiej wersji raportu MAK.
dziura w sygnale TAWS
W dokumentacji MSRP-64 znalazłem, że sygnał dyskretny „HYDR1/NIEBEZPIECZNA PRĘDKOŚĆ ZNIŻANIA”, czyli właśnie m.in. TAWS, zapisywany jest w kanale nr 40 (50 ósemkowo) na bicie numer 5 (licząc informatycznie, czyli od 0 dla najmniej znaczącego bitu). Pojawiło się pytanie, czy niespodziewane skoki np. w obrotach silników nie są czasem wynikiem zbyt słabego bita nr pięć, który w konsekwencji przy odczycie zamiast wartości 1 dawał 0.
Sprawdzam dla silnika nr 1. Z rysunku, na którym porównywałem obroty wg MAK i KBWLLP, odczytuję spodziewaną wartość jako 83%, a zapisaną jako 67% (jak zwykle nie silę się na super dokładność, bo i tak kolejne kroki są tylko przybliżeniem). Ponieważ nie mam dostępu do kart kalibracji polskiego Tupolewa, użyję kartę pochodzącą z innego samolotu, co oczywiście wprowadzi pewne niedokładności w obliczeniach. Na tej karcie mam następujące przyporządkowanie
Obroty w %
Kod w rejestratorze
10
22
30
64
50
106
70
148
90
191
110
229
Dla 83% otrzymuję kod 176, binarnie 10110000, piąty bit na czerwono, zerujemy go co daje binarnie 10010000 i 144 dziesiętnie. Dla 67% wyliczając kod otrzymuję 142. Blisko.
Podobnie można zrobić dla przyśpieszenia pionowego (interesuje mnie czerwony wykres MAK).
Jest to zestawienie fragmentu wykresu opisanego jako Figure 45 na stronie nr 156 w angielskiej wersji raportu MAK z odrysowanym wykresem Rys. 21 ze strony 586 załącznika 4 Technika Lotnicza I Jej Eksploatacja KBWLLP.
przyśpieszenie pionowe
Niech wartość spodziewana wynosi 1,3 g, a odczytana 0,25 g. Przyjmę, wg tablic, że dla 0 g kod wynosi 74 i dla każdego 1 g w górę lub dół zmienia się o 30. Dla 1,3 g otrzymam kod 113, binarnie 01110001, po wyzerowaniu bita nr 5 binarnie 01010001 daje 81. Przeliczając na g, 81 – 74 = 7, dalej 7 / 30 = 0,2333... g. Blisko.
A dla steru kierunku?
Jest to zestawienie odrysowanego przeze mnie fragmentu wykresu opisanego jako Figure 25 na stronie nr 70 w angielskiej wersji raportu MAK z wykresem Rys. 25 ze strony 590 załącznika 4 Technika Lotnicza I Jej Eksploatacja KBWLLP.
ster kierunku, porównanie MAK i KBWLLP
Przyjmujmy spodziewane 7,6°, odczytane 1,5°. Kalibracja (znowu z innego samolotu):
Wychylenie w °
Kod w rejestratorze
-25
6
0
127
25
250
Dla 7,6° otrzymam kod (około) 164, binarnie 10100100, po wyzerowaniu bita nr 5 binarnie 10000100 daje 132. Z kolei dla 1,5° otrzymam kod 134. Znowu blisko.
Ciężko uwierzyć, że są to tylko przypadki.
 
Kolejną podpowiedź, że opisane powyżej zakłócenia wartości mają coś wspólnego z szarymi strefami, dostarcza wykres „kierunku magnetycznego” (magnetic heading). Na tym wykresie szara strefa ciągnie się tak jakby całe dwie sekundy i nie spełnia zamieszczonego wcześniej wzoru na czas jej trwania. Pozornie, ponieważ jak się okazuje są to dwie osobne (rozłączne) szare strefy pomiędzy którymi występuje jeden ważny pomiar. Ze względu na sposób rysowania na wykresie się zlewają i robią za jedną.
Jest to wyretuszowany przeze mnie fragment wykresu opisanego jako Figure 25 na stronie nr 70 w angielskiej wersji raportu MAK.
szare strefy na wykresie MGH
Tak się składa, że ta dodatkowa szara strefa występuje w kadrze, który ma opisywane wcześniej przeskoki (prawdopodobnie na bicie nr 5). Jest to dodatkowy argument za przypisaniem szarym strefom i niefizycznym zmianom wartości na wykresach, tej samej przyczynie. Być może kadr pomiędzy xx:41:01 a xx:41:01,5 mało co nie został w całości szarą strefą.
 
Wcześniej przyczyny niefizycznych wartości szukałem w zakłóceniach podzespołów elektrycznych układu rejestracji danych, jednak po głębszym przeanalizowaniu problemu muszę zadać pytanie:
Czyżby zarówno szare strefy, jak i przynajmniej niektóre wstrząsy na wykresach były najzwyklej w świecie manifestacją wad taśmy w rejestratorze?
Byłoby to tak banalne wytłumaczenie, że aż zdumiewające i chociaż bez pełnej znajomości metodologii pracy MAK nie da się wyciągnąć ostatecznych wniosków, a niektórym zakochanym we wstrząsach zajrzy strach w oczy, że oto ktoś chce im zabrać ten największy, to każdy, chociaż przez chwilę, powinien się zastanowić: a jeśli to taśma?

Nowości od blogera

Komentarze

Inne tematy w dziale Polityka