Pod tym linkiemlubczasopismo.salon24.pl/10.04.2010.-pytania/post/567425,taws-33-ostatnie-starcie-i-knockout można czytać notkę w jednym kawałku, bez podziału na strony.
Napisałem dwie notki o TAWS #33, ta będzie trzecia i raczej ostatnia - stąd jej podsumowujący charakter.
Na początek krótko przypomnę wnioski z poprzednich, a na deser przedstawię rozważania nad wysokością baryczną zanotowaną w logu zdarzenia #33 i co z nich wynika.
Wątpliwości, pytania pojawiły się po analizie oficjalnych danych (Załącznik 4.9.4 do Raportu Końcowego Millera, s.413), które na prośbę MAK zostały odczytane przez producenta urządzenia, firmę Universal Avionics Systems Corporation.
Dla osób słabo zorientowanych krótkie wyjaśnienie o czym piszę. Terrain Awareness and Warning System (TAWS) to urządzenie zamontowane na pokładzie samolotu TU154 101 w celu ostrzegania pilotów o zbliżającej się powierzchni ziemi. Miało służyć do zapobiegania wypadkom typu CFIT (kontrolowane wlecenie w grunt).
Poprzez systemy pokładowe (FMS, ADC i inne) pobiera ono dane z otoczenia (wysokość, prędkości, położenie) oraz konfrontuje je z cyfrowymi bazami (mapy terenu, lotnisk) w celu generowania ostrzeżeń (komunikatów dźwiękowych i graficznych) przed niebezpiecznym zbliżaniem się do ziemi lub krytycznymi parametrami lotu (np. zbyt szybkie opadanie).
TAWS rejestruje parametry niezbędne do obliczeń, alerty/powiadomienia, konfigurację, błędne działania/awarie w różnych rejestrach zwanych logami (opatrzonymi odpowiednią nazwą i numerem).
Co wynika z dotychczasowych analiz?
http://piko.salon24.pl/530652,raport-millera-czyli-odlot-komisji
- punkt ARP (Aerodrom Reference Point - skrzyżowanie pasów) na EPWA (Okęcie) pokrywa się idealnie z pozycją samolotu zarejestrowaną w #33. Wyzwolenie #33 wynika z innych czynników niż przelot nad ARP. Zasadniczym jest przejście czujnika obciążenia podwozia (WoW) w stan On Air.
- niezgodność prędkości zarejestrowanych w #33 i QAR (Quick Access Recorder)
QAR - 07:27:13 VPRZ=250[km/h],
#33 - 07:27:17 Indicated Airspeed = 267,4 km/h
QAR - 07:27:17 – oderwanie samolotu,VPRZ=277[km/h],
http://piko.salon24.pl/565507,taws-33-i-nie-tylko-druga-odslona
- rekordy w logu ALERT LOG dla #33 (i nie tylko) są nielogiczne, to kompilacja różnych zdarzeń prawdopodobnie również lotu EPWA-EPWA – szczegóły w linkowanej notce,
- błędnie podany kierunek startu. Podano kurs geograficzny pasa jako magnetyczny. Nie uwzględniono deklinacji (4.8E). Taki sam błąd występuje w QAR.
Jak widać z powyższych informacji, zawartość TAWS #33 "się kupy nie trzyma".
Na deser najciekawsze zapisy, czyli co TAWS #33 mówił o wysokościach w czasie startu i co z tego wynika
W tabeli 1 i na rys.1 przedstawię dane wejściowe do obliczeń i porównań. Dociekliwy czytelnik powinien się od razu zapytać: „a co będzie obliczane?” Pytanie słuszne.
Na podstawie poniższych danych będę obliczał, jakie były warunki atmosferyczne (ciśnienie i temperatura) na lotnisku Okęcie (EPWA) w dniu 10.04.2010 o godzinie 7:00 – 7:30. Następnie porównam z faktycznie występującymi.
|
L.p.
|
Parametr
|
TAWS #33
|
|
|
|
ft
|
m
|
|
1
|
Dzień 10.04.2010, Czas UTC+2h
|
07:27:11
|
|
2
|
Współrzędne
|
52°09'56.87"N 20°58'00.70"E
|
|
3
|
Radio Altitude
|
7,500000
|
2,29
|
|
4
|
Baro Altitude
|
259,000000
|
78,94
|
|
5
|
MSL Altitude
|
591,030886
|
180,15
|
Tabela 1. Dane z TAWS #33
R = 29,2746 m/ K - stała gazowa
τ = 6,5 K / 1000 m- gradient temperaturowy
T0 = 288,15 K - temperatura dla H=0
P0 = 1013,25 hPa - ciśnienie dla H=0
Wzór po odpowiednich przekształceniach przyjmuje postać:
p = 1013,25(1 – 2,25577 · 10 -5· H)5,255879 [2]
czyli, znając wysokość oznaczaną w sposób barometryczny można wyliczyć ciśnienie panujące na tej wysokości. Wyliczenia zebrałem w poniższej tabeli.
|
Obliczenia ciśnień dla danych z TAWS #33 na podstawie wzoru hipsometrycznego
p = 1013,25(1 – 2,25577 · 10 -5· H)5,255879
|
|
1
|
Położenie poziomu atmosfery wzorcowej h' względem średniego poziomu morza to różnica wysokości bezwzględnej i wysokości ciśnieniowej (standardowej)
h' = MSL Altitude - Baro Altitude (591,03ft – 259 ft)* 0,304 8 = 101,2 m
|
101,20 m
|
332 ft
|
|
2
|
Ciśnienie na średnim poziomie morza.
We wzorze wartość H ze znakiem "-" (minus); H = - 101,20 m
|
1025,46 hPa
|
|
3
|
Położenie EPWA (110 m n.p.m.) względem poziomu atmosfery wzorcowej (101,20 m)
|
8,80 m
|
29 ft
|
|
4
|
Ciśnienie na poziomie EPWA liczone od poziomu atmosfery wzorcowej
|
1012,19 hPa
|
|
5
|
Położenie samolotu określone w TAWS #33 jako wysokość ciśnieniowa (standardowa)
Baro Altitude 259 ft* 0,3048 = 78,94 m
|
78,94 m
|
259 ft
|
|
6
|
Ciśnienie na poziomie samolotu liczone od poziomu atmosfery wzorcowej
|
1003,80 hPa
|
|
7
|
Wysokość bezwzględna nad średnim poziomem morza 591.03 ft* 0.3048
|
180,14 m
|
591 ft
|
|
8
|
Wysokość względna samolotu nad EPWA 259.0 ft*0,3048 - 8,80m
|
70,14 m
|
230 ft
|
Tabela 2. Drukiem pogrubionym dane nie wyliczane (z TAWS i wysokość EPWA n.p.m.)
Uwaga 1: Różnica wysokości MSL i Baro Altitude nie równa się wysokości EPWA n.p.m. Stąd wniosek, że nie było ustawione ciśnienia odniesienia ani QNH (wzgl. morza) ani QFE (wzgl. lotniska). Przyjęto założenie, że ciśnieniem odniesienia jest QNE – czyli standardowe 1013,25 hPa panujące na poziomie atmosfery wzorcowej h’.
Uwaga 2: Odniesienie QNE w wysokościomierzu stosuje się powyżej pułapu przejściowego 1500m. (5000ft). Tu nie wiadomo dlaczego występuje na wysokości 591ft.
Uwaga 3: osoby które chciałyby bliżej zapoznać się oznaczaniem wysokości w lotnictwie odsyłam do notki
http://piko.salon24.pl/530652,raport-millera-czyli-odlot-komisji gdzie na rys.1 w prosty sposób to wyjaśniałem.
Wysokości, układ baryczny i temperatury wynikające z danych #33 są na rys.2.
Rys.2. Sytuacja baryczna na Okęciu wynikająca z analizy wysokości barometrycznych zapisanych w TAWS #33 (Zal.4. do Raportu Końcowego, s.457). Obliczenia przedstawione zostały w tabeli 2.
Do wyliczenia temperatury posłuży wzór Babineta, który pozwala na obliczenie różnicy wysokości pomiędzy dwoma punktami, jeśli znane są panujące w nich temperatura i ciśnienie. Można go stosować przy różnicach wysokości do 400 m i założeniu, że w rozpatrywanej warstwie nie ma ruchów pionowych powietrza.
[3]
α = 0,004
p1 – ciśnienie u podstawy słupa powietrza
p2 – ciśnienie na górze słupa powietrza
tśr– temperatura średnia (t1+t2)/2
Znając ciśnienia, wysokość, gradient temperatury (0.6 ºC/100m) i stosując wzór [3] temperatura dla EPWA = 13,5 ºC.
Pozostałe temperatury wyznaczone zostały na podstawie gradientu i naniesione na rys.2.
Sprawdzenie wyliczenia wysokości na symulatorach wysokościomierza barometrycznego.
Jak to działa?
Na lewym wskaźniku Indicated Altitude (czerwony odczyt) otrzymujemy wysokość względem poziomu, na jaki ustawimy ciśnienie QNH – jest to ciśnienie w miejscu odczytu, zredukowane do ciśnienia n.p.m.
Na prawym wskaźniku Pressure Altitude (czerwony odczyt) otrzymujemy wysokość nad poziomem atmosfery wzorcowej.
Na rys.3 i 4 wprowadziłem w pole Pressure Altitude wartość wysokości z TAWS #33 – 259ft.
Na rys.3 dla celów poglądowych wprowadziłem, jako QNH, ciśnienie z EPWA. Otrzymaliśmy wysokość samolotu 230ft nad poziomem lotniska.
Na rys.4 wprowadzone jest poprawnie ciśnienie QNH panujące n.p.m.- wysokość wyliczona to 591ft.
Rys.3. Wysokość względem EPWA Rys.4. Wysokość względem morza (MSL)
Wysokości otrzymane z symulatora zgadzają się z wartościami wyliczonymi – patrz tabela 2 i rys.2.
Drugi symulator dostępny pod linkiem
http://www.luizmonteiro.com/Learning_Alt_Errors_Sim.aspx ukazuje graficznie jak zmiana temperatury i ciśnienia odniesienia wpływa na pułap lotu.
Przykładowo na rys.5 (cz.1) dla 230ft zamiast QNH ustawiamy ciśnienie panujące na EPWA.
W drugiej połówce (cz.2) wprowadzamy poprawkę, tzn. różnicę temperatur na poziomie morza 14.18°C i lotniska 13.52°C Δt=0.66°C i poprawną wartość QNH. W wyniku tej operacji otrzymujemy rzeczywistą wysokość 592ft, co jest zgodne z wyliczeniami w tabeli 2. Powyższe działanie polegało na „obniżeniu” poziomu odniesienia z EPWA do MSL.
Rys.5. Zmiana pułapu po wprowadzeniu poprawek naΔt i QNH
Polecam uruchomić symulatory i zaobserwować samemu jak reagują na zmiany ciśnień i temperatury.
Wyniki nie odbiegają od obliczonych poprzednią metodą. Różnica w QNH, to Δp=0.06 hPa, a temperatury na poziomie morza to Δt=0.06°C.
Wnioski
1. Ponieważ w dniu 10.04.2010 r. warunki pogodowe na Okęciu były jak na rys.1:
- ciśnienie na poziomie lotniska (QFE) 1007 hPa przy temperaturze powietrza 5°C
- ciśnienie na poziomie morza (QNH) 1020 hPa,
a
wartości wysokości z wysokościomierza barometrycznego TAWS #33 z godziny 07:27:11 mogą pochodzić jedynie z następujących warunków barycznych rys.2:
- ciśnienie (QFE) na Okęciu 1012,19 hPa przy temperaturze powietrza 13,52°C i
- ciśnienie (QNH) na poziome morza (MSL) 1025,47 hPa,
to
zapis wysokości barometrycznej w TAWS #33 nie mógł pochodzić z dnia 10.04.2010.
2. Warunki pogodowe podobne do wyliczonych występowały np. w dniu 8.04.2010 r. ok. godziny siedemnastej, gdzie temperatura osiągała 14°C, a ciśnienie zredukowane do poziomu morza w jednostkach całkowitych wynosiło 1025 hPa
Tabela 3. Pogoda dla Warszawa – Okęcie, czwartek, kwiecień 8 2010
3. Wysokość barometryczna 259ft (78,94m) nie mogła wystąpić o godzinie 07:27:11 10.04.2010. Wówczas samolot był na wysokości RW 7,5ft (2,29m) nad pasem startowym.
TAWS #33 nie jest zapisem ze startu TU154 101 w dniu 10.04.2010. Jest oszukańczą kompilacją danych pochodzących z różnych okresów i zdarzeń lotniczych.
Pozostałe zapisy TAWS są również niewiarygodne.
Pod Raportem i załącznikami podpisała się Komisja Millera "rozmijając się z prawdą".
Notka powstała z inspiracji i z wydatną pomocą Dan_te.
