TU154M mógł lecieć o ponad 8m wyżej

O godzinie 08:40:14,5 czasu MARS-BM pierwszy pilot miał przestawić ciśnienie na wskaźniku WBE z wartości 745 mmHg na 760 mmHg. Miało to na celu oszukanie TAWS-a i wyłączenie alarmu TERRAIN AHEAD, poprzez podanie mu zawyżonej wartości ciśnienia panującego na lotnisku, skutkiem czego system ostrzegający o zbliżaniu się do ziemi "myślał" że samolot jest wyżej niż był w rzeczywistości. TAWS pracował w trybie QNH zatem wartość ciśnienia jaką wprowadził do WBE-SWS dowódca, była interpretowana przez system jako ciśnienie panujące na poziomie morza a nie na poziomie rzeczywistym. TAWS mając cyfrową mapę terenu z zakodowaną wysokością punktów, niedoszacowywał wysokość o ok 250m. Gdyby pilot przełączył TAWS w tryb QFE a lotnisko docelowe byłoby w bazie urządzenia, system wiedziałby że ciśnienie jakie zostało wprowadzone jest ciśnieniem panującym na poziomie lotniska. Pilot mógł użyć także przycisku który opóźniał generowanie alarmów o zbliżaniu się do ziemi.

KBWL LP na stronie 214 dok. PDF raportu końcowego, w przypisie nr 123 napisała:

Działanie to (przestawienie WBE) spowodowało, że wskazywana przez wysokościomierz i przekazywana do systemu TAWS wysokość lotu samolotu zwiększyła się o 168 m. Wprowadziło to nieprawidłową informację, w wyniku której system przyjmował, że samolot był wyżej niż w rzeczywistości i przez to nie generował ostrzeżeń.

We wnioskach końcowych na str. 310 raportu końcowego, Komisja Badania Wypadków Lotniczych Lotnictwa Państwowego uznała iż:

Przełączenie przez dowódcę samolotu wysokościomierza WBE-SWS na ciśnienie standardowe zwiększyło wskazywaną przez ten wysokościomierz wysokość o 168 m.

Tutaj pojawia się podstawowy problem: Czy to oznacza że rzeczywista wysokość lotu może być obliczona poprzez odjęcie 168m od wartości wysokości jaką wysokościomierz WBE przekazywał do systemu TAWS ?

Odpowiedź brzmi: NIE

Tak naprawdę znamy jedynie wartość zawyżonej wysokości jaka była przekazywana do systemu TAWS. O ile zawyżonej ? Znając różnicę ciśnień możemy to z łatwością obliczyć.

KBWL LP obliczyła wartość 168m w następujący sposób:

Różnica między wartością ciśnienia wprowadzonego do wysokościomierza WBE a ciśnienia standardowego wynosi 993 - 1013 = -20 HPa. Komisja założyła iż zmiana ciśnienia z wysokością czyli tzw. stopień baryczny wynosi  1HPa / 8,4m.

8,4 * 20 = 168m

Wszystko się niby zgadza poza jednym: Komisja założyła zmianę wartości ciśnienia w warunkach standardowych podczas gdy zmiana wartości ciśnienia na wysokościomierzu odbyła się przy temperaturze ok 0 stopni Celcjusza !

Obliczmy ile wynosi stopień baryczny dla różnych warunków (temperatur):

Z pomocą przyjdzie nam uproszczony wzór Babinetta:

z2 – z1 = 16000(1+αTm)(P1 – P2)/(P1 + P2)

gdzie:

z1, z2 – wysokości dolnej i górnej granicy warstwy [m]
P1, P2 – ciśnienie na wysokości z1 i z2 [hPa]
Tm – średnia temperatura powietrza w warstwie (z2 – z1) [ºC]
α – współczynnik rozszerzalności objętościowej gazów = 1/273
 

Jak widać KBWL LP założyła że przestawienie wartości ciśnienia na wysokościomierzu WBE nastąpiło przy temperaturze ok 15 st. C. W momencie przestawienia wartości ciśnienia na standardowe na wysokości ok 300m nad poziomem lotniska, temperatura statyczna była zapewne poniżej zera. Kontrolerzy podczas podejścia podali załodze TU154M wartość temperatury wynoszącą 2st. C.

Zakładając że średnia temperatura warstwy powietrza dla której obliczamy zmianę ciśnienia wynosi 0st. C, otrzymujemy wartość stopnia barycznego 7,9m (w zimnym gęstszym powietrzu ciśnienie zmienia się szybciej, o czym wie każdy lotnik). Przy niskich temperaturach (poniżej -15C) stosuje się specjalne poprawki lub korzysta z radiowysokościomierzy.

Wniosek: Informacja o przestawieniu wysokościomierzaWBE SWS o wartość 20HPa w warunkach panujących w Smoleńsku, nawet jeżeli oznacza zwiększenie wzkazań wysokościomierza o 168m - nie oznacza iż od wartości wysokości zanotowanych w czasie alarmów TAWS należy odejmować 168m by uzyskać rzeczywistą wysokość lotu TU154M.

Rzeczywista zmiana wysokości przy zmianie ciśnienia o 20HPa w warunkach temp 0C wynosi 159,5 m !

Oznacza to iż TU154M mógł lecieć o ponad 8m wyżej niż wynika to z sugestii o zmianie odczytów wysokościomierza !

Być może wartość stopnia barycznego 8,4m wynika ze standaryzacji wysokościomierzy (nie stosują one poprawek temperaturowych) - jeżeli tak to oznacza że przedział błędu w oszacowaniu prawdziwej wysokości na podstawie zmiany wartości ciśnienia o 20 HPa wynosi prawie +/- 5m !