Problem wysokości

Zgodnie z oficjalną narracją, jedną z kluczowych kwestii, które doprowadziły do katastrofy był sposób posługowania się wysokościomierzami. Obowiązująca (do niedawna) narracja twierdziła, że piloci popełnili szkolny błąd przez zbytnie poleganie na radiowysokościomierzu, który mierzy odległość od ziemi. Doprowadzić to miało do tego, że błędnie interpretowali oni położenie samolotu i jego ruch względem ziemi. Była to jedna z wcześniejszych wrzutek, powtarzana przez wianuszek medialnych „ekspertów”: otóż wedle tego pilotów zmylić miał jar przed lotniskiem. Samolot przelatywał nad opadającym stokiem jaru z mniej więcej podobnym kątem opadania, jak sam stok jaru, przez co radiowysokościomierz wykazywał mniej wiecej stałą wysokość, to jest odległość między gruntem a tupolewem. Opierając sie na tych odczytach piloci mieli zapomnieć, że grunt może opadać i się wznosić i nie dostrzegli zbyt szybkiego opadania samolotu w przestrzeni. Gdy grunt nagle zaczął się wznosić, okazało się że wyprowadzenie samolotu było już bardzo trudne. Śmiertelnym błędem miało być zignorowanie zarówno wysokościomierzy barometrycznych, jak i wariometru pokazujących faktyczne opadanie samolotu.

Ta narracja była podstawą zarówno medialnych wrzutek, jak i raportu MAK. Raport KBWLLP nieco zmodyfikował tę historyjkę. Oto przebywający w kabinie gen. Błasik podawać miał załodze właściwe odczyty w wysokościomierza barometrycznego, problem w tym, że siedzący ze słuchawkami na uszach piloci po prostu tego nie słyszeli. Stenogram IES podważył ten scenariusz w całości. Okazało się, że przypisane gen. Błasikowi zdania wypowiadał drugi pilot mjr Robert Grzywna. Historyjka o tym, że piloci zapomnieli podstaw latania musi zatem iść w odstawkę. Warto także przyjrzeć się kwestii problemu wysokości w szerszym kontekście, zwłaszcza odczytu TAWS nr 38.

Zgodnie z danymi parametrycznymi odczytanymi z czarnych skrzynek piloci po starcie, w czasie zmian poziomów lotu na wysokości 2000 metrów ustawili główny wysokościomierz barometryczny do wartości ciśnienia standardowego (1013 hPa). Oznaczało to, że główny wysokościomierz wskazywał wysokość samolotu w stosunku do poziomu morza (pracował w trybie QNH), nie do wybranej elewacji terenu. O ile mi wiadomo jest to standardowa procedura obowiązująca w wiekszości regulacji lotniczych – zmiany poziomów lotu dokonuje się przy utawieniach QNH. Gdy samolot zbliżał się do Smoleńska o godz. 6:28:47 na wysokości 2176 m wysokościomierz dowódcy WBE-SWS został przestawiony na wartość 993 hPa co odpowiadało ciśnieniu na poziomie lotniska, i od tego momentu wysokościomierze barometryczne wskazywały wysokość względem poziomu lotniska. W takiej sytuacji po wyladowaniu na danym lotniku wysokościomierze pokażą wysokość zero. To istotna zmiana – od tego momentu pokładowa awionika przeliczała barometryczną wysokość samolotu w stosunku do poziomu lotniska, czyli pracowała w trybie QFE. Jest to standardowa procedura przy lotach w Rosji.

Tak też przeliczał dane TAWS. W momencie pierwszego alertu TAWS nr 34 TERRAIN AHEAD o godz. 6:40:09 na wysokości 356 metrów nad grunten (według radiowysokościomierza) i w odległości 5251 m od progu pasa system zalogował wysokość barometryczną 329 metrów nad poziomem lotniska (komisja Millera z jakiegoś powodu podaje tu wartość 341 m, czyli 12 metrów wyżej niż zapis wysokości barometrycznej dostępny w logu TAWS-a). Szęść sekund po tym ostrzeżeniu TERRAIN AHEAD pilot miał przestawić główny wysokościomierz na tryb pracy QNH, czyli przestawił wysokościomierz tak, aby wskazywal on bezwzgledną wysokość względem poziomu morza, a nie poziomu lotniska. Oznaczało to, że wysokościomierz odnotował nagły wzrost wysokości o 168 metrów. Bo tyle w przeliczeniu na wysokość wynosiła różnica pomiędzy ciśnieniem standardowym, a podanym pilotom tupolewa przez kontrolerów ciśnieniem lotniska.

Przyczyna przestawienia wysokości bazowej na głównym wysokościomierzu nie jest jasna. Według raportu MAK-u było to po prostu efektem pomyłki guzików na pulpicie:

Naciśnięcie przycisku przestawiania ciśnienia na wysokościomierzu WBE na końcowym etapie podejścia do lądowania (na wysokości 350 m) jest absolutnie nielogiczne i prawdopodobnie było to związane z pomyłką z przyciskiem „QFE”, położonym obok ekranu wyświetlacza MFD-640 układu TAWS, który powinien być wciśnięty jeszcze na poziomie przejściowym (s. 113 polskiego tłumaczenia raportu MAK).

Zatem według ekspertów rosyjskich przestawienie wysokościomierza na pomiar względem uśrednionego poziomu morza to wynik pomylenia przycisków. Według MAK najprawdopodobniej nawigator (tylko dowódca i nawigator ma fizycznie dostęp do tych przycisków) chciał, zresztą zbyt późno w stosunku do procedur, aktywować jedną z funkcji TAWS-a – QFE – tyle że zamiast odpowiedniego przycisku wcisnął mu sie inny, resetujący ciśnienie bazowe głównego wysokościomierza do trybu QNH, czyli poziomu morza. Od tego momentu główny wysokościomierz pokazywał wysokość nie w stosunku do poziomu lotniska tylko poziomu morza, czyli wyżej o 168 metrów w stosunku do wcześniejszej fazy lotu.

Inną interpretację proponuje raport KBWLLP. Przestawienie głównego wysokościomierza dowódcy na wartość 1013 hPa podczas podejścia związane było w ich ocenie z pierwszym ostrzeżeniem TERRAIN AHEAD wygenerowanym przez TAWS. Co ciekawe, KBWLLP stwierdziła, że próba ustawiania TAWS-a w tryb pracy QFE (co sugerował MAK) nie miała sensu bo urządzenie to nie ma zdolność pracy przy ciśnieniach QFE przy lotniskach nie będących w jego bazie danych, a takim było Smoleńsk północny. Zdaniem KBWLLP przestawienie wartości cisnienia było działaniem zamierzonym, a mającym na celu „oszukanie TAWS-a”. System ten determinuje wysokość barometryczną właśnie poprzez wysokościomierz barometryczny dowódcy samolotu WBE-SWS. Pierwszy alert TERRAIN AHEAD spowodował, że (najprawdopodobniej pierwszy pilot) postanowił „uciszyć” urządzenie poprzez przestawienie podstawy ciśnienia do poziomu morza w efekcie czego odczyty wysokości momentalnie skoczyły o 168 metrów. Metoda „oszukania” TAWS-a przez kombinowanie z wysokościomierzem jest nieco zaskakująca. Przecież przy dalszym zniżaniu alerty muszą odezwać się wkrótce znowu, co też się działo. Urządzenie to ma specjalną funkcję TERRAIN INHIBIT, która służy właśnie temu, by wyciszać alerty, gdy lotnisko nie znajduje się w bazie danych. Funkcja ta była użyta 7 kwietnia zgodnie ze swoim przeznaczeniem, gdzie kpt. Protasiuk wykonywał lot jako drugi pilot. Zdaniem komisji Millera piloci podjęli jednak dziwaczną próbę chwilowego „uciszenia” aletrów TAWS. Kumulacja szkolnych błędów, jakimi chce się obciążyć nieżyjących jest zdumiewająca.

Inną interpretacją jest taka, że piloci przygotowując się do prawdopodobnego odejścia przestawili główny wysokościomierz do trybu QNH, w którym wykonuje się zmiany poziomów lotu np. przy wznoszeniu się. Co ciekawe, wysokościomierz drugiego pilota wciąż pracował w trybie QFE, czyli pokazywał wysokość względem poziomu lotniska. Zidentyfikowane „z kontekstu sytuacyjnego” przez komisje Millera odczyty wysokości przypisane gen. Błasikowi okazały się być czytane przez mjr. Grzywnę właśnie ze swojego wysokościomierza barometrycznego ustawionego względem poziomu lotniska.

TAWS definiuje wysokość barometryczną na podstawie danych wejściowych z wysokościomierza dowódcy – tego przestawionego na tryb QNH zaraz po pierwszym alercie TERRAIN AHEAD. Kolejne zalogowane alerty tego systemu mają pokazywać odpowiedni skok wysokości. Pierwszy alert na wysokości około 330 metrów generowany był w stosunku do płyty lotniska. Kolejne – już w stosunku poziomu morza, oczywiście znacznie niżej niż poziom płyty lotniska. Znaczy to, że od kolejnych alertów TAWS-a (oprócz pierwszego) należy odjąć 168 metrów, aby porównać wysokość z poziomem lotniska.

Jak zatem wygląda ostatni alert nr 38 w kontekście wysokości barometrycznej? Przypomnijmy, że alert ten wystąpił w odległości około 140 metrów za brzozą, gdy samolot minął już drzewo i miał na nim stracić część lewego skrzydła. Poniżej lokalizacja tego alertu w stosunku do pancernej brzozy (kliknij, by powiększyć):

 

 

W tym momencie zarejestrowana wysokość wynosiła 204 metry nad poziomem morza (670 stóp). Po odjęciu wysokości QFE zdefiniowanej wcześniej na podstawie ciśnienia na poziomie lotniska (168 metrów) daje to wysokość 36 metrów nad poziomem lotniska. Odliczając około 1-2 metry obniżenia terenu w tym miejscu w stosunku do poziomu lotniska oznacza to, że samolot znajdował się około 38 metrów nad ziemią. Doliczając do tego dokładność pomiaru (+/- 20 stóp, czyli około 6 metrów) samolot mógł znajdować się w przedziale od 44 do 32 metrów nad gruntem. Zgodnie z oficjalnymi raportami w tym miejscu nie było to więcej niż 16 metrów.

Co wiecej, przeliczana przez TAWS prędkość wznoszenia się i opadania wskazuje, że samolot wznosił się w tym punkcie z prędkością około 2 m/s. Przyjęta w wielu regulacjach lotniczych minimalna prędkość wznoszenia się to około 2,5 m/s (500 ft/min), co oznacza, że samolot w tym miejscu osiagnął około 80% minimalnej predkości wznoszenia się.

Podsumowując zatem, zgodnie z odczytami logu TAWS-a nr 38 dotyczącego wysokości barometrycznej tupolew w okolicach około 100 metrów „za brzozą” znajdował się wyraźnie wyżej niż wynika to z oficjalnych raportów. Mniej pasuje w tym obrazie zapisana wysokość radiowa: 12,6 metra, należy jednak pamiętać, że jest to teren zadrzewiony (szereg drzew wycięto zaraz po katastrofie), a wysokie pnie drzew mogą odbijać sygnały radiowe mierząc w ten sposób odległość do drzew a nie do gruntu. Znacznie wyższa wysokość nad gruntem pasuje za to całkiem nieźle do:

• Analiz przyspieszenia pionowego, które świadczą, że gdyby samolot miał być tak nisko, jak to jest ujęte w oficjalnej wersji musiałby uderzyć w ziemię w okolicach brzozy lub jeszcze wcześniej (patrz tutaj)
• Aerodynamicznego modelowania prof. Wiesława Biniendy i Minela Brauna sugerującego, że samolot musiał stracić skrzydło na wysokości znacznie większej niż 5 metry
• Danych kursowych, które aż do około 100 metrów za brzozą, na której samolot miał stracić fragment skrzydła, nie wykazują żadnych anomalii ani gwałtownych zmian (patrz tutaj).