Temat notki wyjątkowo nieprzyjemny, z góry przepraszam wszystkich dotkniętych.
Od chwili opublikowania przez MAK raportu z katastrofy, w którym znalazł się między innymi zapis o obrażeniach pasażerów świadczących o działaniu na ich ciała przeciążeń powyżej 100g, na S24 i w setkach innych miejsc napisano już miliony słów na temat zupełnej niemożliwości takiego przebiegu zdarzeń.
Nawet Pan Prezydent Andrzej Duda wyraził publicznie swoją absolutną niewiarę w 100g, w szczególności w odniesieniu do pasażerów zajmujących miejsca w tylnej częsci samolotu.
Fakty:
Do czasu wprowadzenia w 1986 roku regulacji 14 CFR 25.562, zgodnie z którą siedzenia lotnicze w samolotach pasażerskich certyfikowane są w testach dynamicznego obciążenia 16g, obowiązywał wymóg (CAR 4b.260, aktualnie 14 CFR 25.561), uzależniający certyfikację siedzeń od pomyślnego przejścia testów statycznych przy ociązeniach:
w kierunku tył-przód - 9.0 g
w kierunku bocznym - 1,5 g
w kierunku do podłogi - 4,5 g
w kierunku do sufitu - 2.0 g
Nie znam rosyjskich przepisów w tym względzie, ale możemy chyba z dużą dozą prawdopodobieństwa założyć, że wymagania nie były wyższe od tych stawianych przez CAR i FAA.
Powodem wprowadzenia nowych regulacji była niepokojąco duża ilość zarejestrowanych zdarzeń lotniczych, skądinąd zaliczanych do przeżywalnych, w których bezpośrednią przyczyna utraty życia i zdrowia pasażerów i załogi była niewystarczająca ochrona ze strony siedzeń i pasów bezpieczeństwa.
Różnica pomiędzy oboma "pokoleniami" siedzeń jest dramatyczna, co najlepiej ilustruje poniższy film z przeprowadzonych przez FAA testów "starych" siedzeń według "nowych" reguł:
Do zderzenia TU-154m z ziemią doszło w zdecydowanie mniej korzystnej niż w testach konfiguracji częściowo odwróconej, kierunek ruchu nie pokrywał się z osią kadłuba, a oszacowane przeciążenia były we wszystkich kierunkach zdecydowanie większe od wymaganych dla certyfikacji.
Oszacowanie opóźnień działających w kierunku dachu w momencie pierwszego zderzenia z ziemią to ponad 20 g vs wymagane 2g, ostrożne oszacowania średnich opóźnień w osi podłużnej kadłuba to 16 - 25 g vs wymagane 9 g, trudne do oszacowaia, ale z pewnością znacząco przekraczające wymagane 1,5 g opóźnienia w kierunku bocznym - te dwa ostatnie występujące równocześnie
Szansa utrzymania się foteli wraz z pasażerami w szynach mocujących oraz zachowania integralności z konstrukcją kadłuba tych ostatnich była bliska zeru. Liczne takiego właśnie przebiegu zdarzeń potwierdzenia można znaleźć w dokumentacji zdjęciowej z miejsca katastrofy.
Dokładne obliczenie przeciążeń działających następnie na ciała pasażerów jest, ze względu na losowy charakter zderzeń, problematyczne, ale możemy spróbować oszacować działające siły "od dołu", zakładając, że przemieszczające się niezależnie od kadłuba samolotu ciało uderza w "miękką" (cokolwiek by to miało znaczyć - ściśliwość wody jest porównywalna do tej jaką ma lita skała) wodę. Zderzenia z masywnymi obiektami o większej gęstości (elementy konstrukcji samolotu) lub z przesyconą wodą ziemią powinny skutkować chwilowymi wartościami opóźnień wyższymi od poniższego oszacowania.
Założenia:
Współczynnik oporu ciała ludzkiego, Cx = 1
Gęstość ośrodka (wody), ro = 1000 kg/m^3
Prędkość zderzenia, V = 70 m/s
Masa ciała, m = 75 kg
Pole powierzchni czołowej ciała, S = 0,6 m^2
W momencie kontaktu z wodą, na ciało będzie działać siła oporu:
F = Cx * ro * V^2/2 * S = 1 470 000 N, czyli około 150T
Opóźnienie początkowe na skutek działania tej siły na ciało o masie 75 kg
a = F/m = 1 960 m/s^2 czyli około 200g, zdecydowanie powyżej 100g z raportu MAK.
W rzeczywistości kontakt całej powierzchni czołowej ciała z przeszkodą w jednym momencie jest malo prawdopodobny, więc średnie siły i opóźnienia będą mniejsze, ale ilość i charakter większości obrażeń zależą nie tyle od wartości średnich, obliczonych dla całego ciała, co od lokalnych obciążeń.
Maksymalna prędkość zderzenia z wodą uznawana za przeżywalną to 35 m/s.
Energia takiego zderzenia i działające siły są czterokrotnie mniejsze od tych które występują przy prędkości 70 m/s.
Ref:
http://lessonslearned.faa.gov/ll_main.cfm?TabID=4&LLID=70&LLTypeID=2#null
http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=AD0688424
