Kto wyłoży na ekspertyzę

Polskie środowisko naukowe chce na poważnie zająć się badaniem
przebiegu i przyczyn katastrofy na Siewiernym. Uczeni nie włączali się w tę
sprawę, dopóki trwały prace oficjalnych organów. Kiedy jednak okazało się, że
ich wyniki są wyraźnie niezadowalające i ułomne, a wiele pytań co do przebiegu
lotu 10 kwietnia 2010 r. pozostało bez odpowiedzi, rozpoczęli starania o
możliwość zajęcia się katastrofą.

Chociaż inicjatywy są całkowicie apolityczne i stoją za nimi uznani
specjaliści i międzynarodowe autorytety w swoich dziedzinach, władze akademickie
i organy podległe ministerstwu nauki milczą. "Nie wykonano oczywistych procedur,
nie przedstawiono wyników badań kinematycznych i laboratoryjnych, unika się jak
ognia konfrontacji z wynikami niezależnych badań naukowych, za to ogłasza się
domniemania, nawet bez żadnych podstaw, licząc na naiwność lub/i brak wiedzy
obywateli" – czytamy w artykule podpisanym przez grupę 18 profesorów i doktorów
habilitowanych z Uniwersytetu Warszawskiego. Artykuł jednak nie ukazał się w
uczelnianym kwartalniku. Inicjator akcji – chemik prof. Lucjan Piela – zwracał
się w tej sprawie najpierw prywatnie do rektor UW prof. Chałasińskiej-Miecukow.
"Czy wolno cenzurować na UW wypowiedzi profesorów, dziekanów, prodziekanów,
polskich noblistów etc., czy nie? Przecież to byłoby jak spoliczkowanie tych
ludzi" – napisał. Jednak rektor okazała się głucha na apel kolegi. Ostatecznie
profesorowie zdecydowali o publikacji artykułu jako listu otwartego i
przekazaniu go mediom (ukazał się m.in. w "Naszym Dzienniku"). Potem wystąpili z
oficjalnym protestem do Senatu uczelni. "Odmowa publikacji tego artykułu, i to
pod błahym i wątpliwym pretekstem, nie może być odczytana inaczej niż jako
blokada swobody wypowiedzi na forum Uniwersytetu Warszawskiego. Naturalną drogą
postępowania, zwłaszcza w środowisku uniwersyteckim, jest dyskusja na argumenty.
Jest oczywiste, że można się z naszymi poglądami nie zgadzać, (…) ale zamiast
dyskusji i dialogu, o jakim mówi oficjalny dokument "Misja UW", otrzymaliśmy
zapis cenzury wewnątrzuniwersyteckiej" – napisali.

Projekt niepolityczny

Grupa naukowców podkreśla niepolityczny charakter swojego przedsięwzięcia.
Reprezentują różne dziedziny, ale żaden z nich ze względu na odmienność
specjalizacji nie zamierza zajmować się bezpośrednio badaniem katastrofy. Nie
można więc zarzucić im działania we własnym interesie, jakim byłoby pozyskanie
grantu na projekt badawczy. Jednak dostrzegają problem i popierają kolegów
zajmujących się mechaniką, aerodynamiką itp.

Jedną z inicjatyw polskich uczonych jest zorganizowanie konferencji naukowej
na temat naukowych aspektów katastrofy. Autorem pomysłu jest prof. Piotr
Witakowski z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Najpierw w czerwcu 2010
roku grupa trzech profesorów zwróciła się do Komitetu Mechaniki PAN z wnioskiem
o powołanie oficjalnego zespołu analitycznego, którego celem byłoby wykonanie
ekspertyzy dotyczącej mechanizmu zniszczenia samolotu w katastrofie smoleńskiej,
wskazując, że jest rzeczą konieczną "przecięcie sporów i ukrócenie szkodliwych i
niefachowych dywagacji potęgujących podziały społeczne". Jednak przewodniczący
komitetu prof. dr hab. Tadeusz Burczyński odpisał, że jego ciało nie ma samo z
siebie takich możliwości, gdyż "nie dysponuje osobowością prawną ani siedzibą,
ani środkami finansowymi na prowadzenie badań, które ze względu na trudności
merytoryczne byłyby kosztowne i długotrwałe".

W związku z tym naukowcy, już w liczbie szesnastu, zaczęli pisać listy do
różnych instytucji z prośbą o wsparcie finansowe i merytoryczne dla PAN.
Narodowe Centrum Badań i Rozwoju odmówiło dotacji na ten cel. Jeśli chodzi o
kwestie fachowe, to w tej sprawie skierowano list do wszystkich wydziałów
wyższych uczelni w Polsce, które zajmują się mechaniką. Jest ich łącznie 27. Na
list nie odpowiedziały politechniki (niektóre mają obecnie nazwy zmienione na
"uniwersytet technologiczny" itp.) z Warszawy, Gdańska, Wrocławia (3 wydziały),
Łodzi, Gliwic, Krakowa, Szczecina, Częstochowy, Białegostoku, Radomia,
Bydgoszczy, Rzeszowa, Lublina, Kielc (2 wydziały), Opola, Koszalina,
Bielska-Białej, Olsztyna i Zielonej Góry. Żadnej odpowiedzi nie przysłała też
Akademia Górniczo-Hutnicza i Uniwersytet Opolski. Odpisały tylko dwa wydziały
związane z mechaniką: Wojskowej Akademii Technicznej i Uniwersytetu
Warszawskiego. Ten ostatni może brać udział w tego rodzaju badaniach tylko
symbolicznie, ponieważ Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki ma wprawdzie
nazwę taką, jaką ma, ale jest ona wyłącznie tradycją i reliktem, a badania w
zakresie mechaniki mają charakter całkowicie teoretyczny i należą raczej do
matematyki stosowanej niż nauk technicznych.

Konferencja jednak będzie

Zorganizują ją z własnych funduszy zainteresowani uczestnictwem specjaliści.
Jak ogłosił w Brukseli podczas wysłuchania w Parlamencie Europejskim prof. Marek
Czachor, planowana jest na 22 października w Instytucie Podstaw Informatyki PAN.
Akces zgłosiło już 52 samodzielnych pracowników naukowych (czyli posiadających
co najmniej habilitację) 24 ośrodków. – Ta grupa pokazuje, że nastąpił jakiś
przełom wśród polskich naukowców. Wzrasta świadomość, iż śledztwo zostało źle
przeprowadzone, i istnieje odpowiedzialność całego środowiska, żeby wziąć udział
w wyjaśnianiu przyczyn katastrofy – tłumaczy prof. Czachor. I dodaje, że ta
aktywność to efekt pierwszych otwartych posunięć uznanych polskich naukowców i
działań zespołu parlamentarnego. Po tym jak środowiskowi liderzy opowiedzieli
się za działaniami na rzecz badania katastrofy, nastąpił efekt "kuli śniegowej",
pozostali przestają się bać.

Celem konferencji będzie integracja środowiska zainteresowanych badaczy oraz
stworzenie bazy danych wszystkich faktów na temat przebiegu katastrofy
smoleńskiej. Naukowcy zdają sobie sprawę z tego, że nie ma dostępu do wraku
samolotu. A niektóre dowody zaginęły lub zostały zniszczone. Chcą gromadzić
zdjęcia, nagrania, zapisy cyfrowe, dokumentację techniczną tupolewa, światową
literaturę na temat podobnych katastrof.

Destrukcja skrzydła

Jednym z aspektów projektu gdańskich naukowców jest szczegółowe zbadanie
mechanizmu utraty części lewego skrzydła. Według MAK i komisji Millera,
nastąpiło ono w wyniku zderzenia z brzozą. Symulacje prof. Wiesława Biniendy z
Akron w USA pokazują, że jest to niemożliwe. Polscy naukowcy nie podchodzą
jednak do żadnego z tych wyników bezkrytycznie. Odnaleźli amerykańskie badania z
lat 60. XX wieku, podczas których symulowano odpadnięcie skrzydeł samolotów DC-7
i Lockheed Constellation. Wynika z nich, że "proces odpadania skrzydła w sposób
istotny zależy od sił aerodynamicznych i prawdopodobnie nie polega na prostym
ścięciu skrzydła przez słup [w USA chodziło o słup radiolatarni]. Raczej, po
ścięciu słupa przez skrzydło, samolot propaguje się dalej, lecz na skutek
osłabienia konstrukcji skrzydła przez uderzenie następuje "ukręcenie" końcówki
skrzydła przez siłę nośną". Badania nad tym zjawiskiem być może pozwolą na
ulepszenie konstrukcji skrzydeł w nowo projektowanych modelach samolotów.

Ważne pytania

Porównanie wyników eksperymentów z ubiegłego wieku z badaniami Biniendy
prowadzi do interesujących pytań. "Symulacje numeryczne prof. Biniendy dotyczyły
sztucznie wydzielonych dwóch zagadnień: przecięcia brzozy przez skrzydło i lotu
skrzydła od brzozy do miejsca jego odnalezienia. Jak się zdaje, analiza
uderzenia w brzozę nie uwzględniła sił aerodynamicznych, które w wypadku
wznoszącego się Tu-154M niewątpliwie były większe niż w przypadku cytowanego
powyżej eksperymentu amerykańskiego z udziałem (lżejszego, wolniejszego i
jeszcze się niewznoszącego) DC-7. Niemniej analiza filmu dokumentującego
eksperyment z DC-7 pokazuje, że końcówka skrzydła DC-7 odpada ok. 20 metrów za
miejscem kolizji. Prawdopodobnie gdyby eksperyment przeprowadzić w próżni,
końcówka skrzydła DC-7 by nie odpadła, co jest zgodne z symulacjami W. Biniendy,
lecz nie oddaje realistycznie sytuacji rzeczywistej katastrofy. Z kolei zrobiona
w zespole w Akron symulacja lotu końcówki skrzydła Tu-154M sugeruje, iż
odpadając z prędkością 77 m/s na wysokości 6 m nad ziemią, powinna ona
przelecieć jedynie 12-14 m, co – różniąc się od sytuacji smoleńskiej o rząd
wielkości – spowodowało rozliczne spekulacje na temat przebiegu katastrofy.
Porównując jednak analogiczny proces zachodzący w wypadku testu z DC-7, widzimy,
iż końcówka skrzydła ląduje tam ok. 135 m za miejscem zderzenia, mimo że
prędkość i wysokość zderzenia są mniejsze (odp. 71 m/s i 4 m). Biorąc pod uwagę,
iż skrzydło odrywa się ok. 20 m za miejscem zderzenia, szacujemy, że swobodny
lot końcówki DC-7 to ok. 115 metrów. Daje to ten sam rząd wielkości, co dane ze
Smoleńska. Tak dużą rozbieżność zasięgów lotu końcówki skrzydła, przy
porównywalnych parametrach zderzenia, trudno jest zrozumieć. Być może istotnym
elementem determinującym charakter lotu odłamanej części skrzydła jest kąt
natarcia (dla Tu-154M większy niż w przypadku DC-7). Nasz model będzie
konstruowany zupełnie niezależnie, co stwarza nadzieję na wyjaśnienie powyższej
rozbieżności".

Grupa fizyków i inżynierów z Gdańska ma jeszcze inne podejście. "Samolot i
jego skrzydło traktowane [będą] integralnie. Analiza obejmuje lot samolotu i
jego części zarówno przed, jak i po ewentualnym urwaniu końcówki skrzydła. Jest
to o tyle istotne, iż możliwy lot urwanej końcówki skrzydła bardzo silnie zależy
od założonego stanu (np. momentu pędu) skrzydła w chwili początkowej. W naszej
analizie punktem wyjścia jest stan skrzydła tuż przed brzozą, a więc nie robimy
żadnego konkretnego założenia co do stanu już po jego oderwaniu – stan taki
wytworzy się samoistnie na skutek procesu oddziaływania skrzydło – drzewo.
Niemniej niektóre z elementów modelowania wykonanego przez prof. Biniendę będą
tu wykonywane również, co da okazję do bezpośrednich porównań różnic modeli".

Ścieżki prawne

Problemem zespołu prof. Czachora jest brak drogi prawnej dla zgłoszenia ich
pomysłu. Narodowe Centrum Badań i Rozwoju przyjmuje wnioski o granty albo w
zakresie badań podstawowych (ogólnopoznawczych, bez bezpośrednich zastosowań),
albo stosowanych. Ten projekt nie należy w oczywisty sposób do badań
podstawowych. Nie ma też szans w drugiej grupie, ponieważ tam brany jest pod
uwagę wymierny efekt ekonomiczny projektu. Pozostaje trzecia droga. Państwo może
samo rozpisać konkurs na taki temat. Może to zrobić zarówno dyrektor Narodowego
Centrum Badań i Rozwoju, jak i któreś z ministerstw. Naukowcy liczą tu na MON,
które często ogłasza konkursy na grant "z dziedziny bezpieczeństwa państwa" w
związku z różnymi potrzebami wojska (np. na kamizelki kuloodporne). Mógłby też
na "Parametryczne modelowanie ostatnich sekund lotu i uderzenia o ziemię
samolotu Tu-154M w Smoleńsku w dniu 10 kwietnia 2010 roku". Tylko czy resort
będzie chciał?

Piotr Falkowski

Etapy projektu zespołu prof. Marka Czachora


Nasz Dziennik, 2012-04-04

1. Stworzenie komputerowego modelu geometrii samolotu na
podstawie papierowej dokumentacji. Odtworzenie geometrii przepływowej i
konstrukcyjnej samolotu.

2. Dyskretyzacja, czyli sprowadzenie struktury samolotu i
opływającego go powietrza do siatki punktów w pamięci komputera.

3. Modelowanie charakterystyk pracy silników.

4. Sprawdzenie, czy model generuje poprawne charakterystyki lotu
Tu-154M.

5. Wyliczenie i sprawdzenie sił ciągu i wzniosu w modelu
komputerowym z danymi producenta.

6. Sprawdzenie poprawności i korekta dyskretyzacji modelu
samolotu poprzez obliczenie naprężeń i deformacji w samolocie stojącym na płycie
lotniska. Porównanie statycznych ugięć skrzydeł z danymi producenta.

7. Obliczenie deformacji skrzydeł w trakcie lotu i porównanie z
danymi producenta. Obliczenie kąta rozwinięcia skrzydła w locie.

8. Model stanu bryły samolotu przed ewentualnym oderwaniem
skrzydła i po oderwaniu i porównanie z danymi geoinformatycznymi, m.in. z
czarnych skrzynek.

9. Wykonanie eksperymentu z lotem odciętego kawałka skrzydła (w
skali 1:10) i użycie go do sprawdzenia poprawności symulacji numerycznej.

10. Wykorzystanie danych dostępnych w literaturze na temat
eksperymentów NASA w tunelach aerodynamicznych, z samolotami pozbawionymi
fragmentów skrzydła, do przetestowania modelu numerycznego. Próba odtworzenia
numerycznego zachowania się skrzydła samolotu DC-7 z eksperymentów amerykańskich
z lat 60. – również jako test poprawności modelu numerycznego.

11. Model lepko-sprężysto-plastycznego zniszczenia zastosowany
do opisu brzozy.

12. Parametyczne analizy fazy podejścia do lądowania.

13. Parametyczne analizy fazy odejścia na drugi krąg.

14. Parametyczne analizy zderzenia skrzydła z brzozą.

15. Parametyczne analizy fazy lotu samolotu z oderwanym
skrzydłem.

16. Parametyczne analizy lotu oderwanego kawałka skrzydła.

17. Parametyczne analizy fazy uderzenia w ziemię i rozpadu
samolotu.

18. Wnioski z analiz.