Kąty, kąty
Problem dotyczy rzeczy wydawałoby się najprostszej - "geometrii zderzenia". Cała trudność w tym, że nie da się jej opisać jednym kątem, jak to czyni dr Binienda. Wszystkie dotychczasowe symulacje zderzenia przeprowadzał przy kącie natarcia (AOA - Angle of Attack) równym zero, trudno powiedzieć dlaczego.
Powoduje to, że wśród blogerów pojawiają się i takie stwierdzenia:
'Kąt natarcia' na slajdzie to krótkie, popularne przedstawienie kąta pod jakim skrzydło uderza w brzozę.
Zacznijmy może od przybliżenia trzech podstawowych kątów opisujących lot zawartych we wzdłużnej płaszczyźnie pionowej, są to:
- Kąt pochylenia, czyli kąt między płaszczyzną horyzontalną, a osią kadłuba lub cięciwą skrzydła.
- Kąt wznoszenia bądź opadania, czyli kąt między płaszczyzną horyzontalną, a torem lotu środka ciężkości.
- Kąt natarcia, czyli kąt między cięciwą skrzydła, a kierunkiem strugi napływającego powietrza.
Przy założeniu braku ruchu powietrza i zaniedbaniu kąta inklinacji, kąty te są powiązane ze sobą w ten sposób, że
kąt wznoszenia + kąt natarcia = kąt pochylenia
Geometria zderzenia
Jak napisałem prof. Binienda zawsze prezentował obrazy kolizji z kątem natarcia równym zero. W takim przypadku kolizję można opisać jednym kątem, który jednocześnie jest kątem pochylenia i wznoszenia.
W takim przypadku zderzenie wygląda mniej więcej tak:
Szary prostokąt reprezentuje brzozę. Czarnym kolorem narysowałem trzy przekroje skrzydła w różnych momentach. Najbardziej wyraźny pokazuje położenie najnowsze, trochę bledszy - położenie starsze i najbladszy - położenie najstarsze. Można zauważyć, że w takim przypadku skrzydło porusza się wzdłuż cięciwy. Ewentualne zniszczenie kawałka brzozy przez pierwszy dźwigar umożliwia przesunięcie się skrzydła przez powstałą wyrwę bez dalszych kłopotów.
Spróbujmy teraz zająć się bardziej realnym przypadkiem. Z raportów możemy oszacować, że w pobliżu brzozy kąt wznoszenia wynosił około 5°, a kąt natarcia około 10°. Dla takich kątów sporządziłem rysunek poglądowy:
Podobnie jak poprzedni zawiera trzy przekroje skrzydła w kolejnych momentach czasu. Najbardziej blady - najstarszy, mniej blady - nowszy i najciemniejszy - najnowszy. Tym razem nie ustawiają się w linii, skrzydło porusza się nieco przekręcone. Czerwona, przerywana linia pokazuje tor lotu dolnej krawędzi przedniego dźwigara. Gdyby to on odciął brzozę zrobiłby to właśnie mniej więcej wzdłuż tej linii. Bez trudu można zauważyć, że wiele elementów konstrukcji skrzydła (w tym pozostałe dźwigary) przejdzie poniżej tej linii, dalej walcząc z brzozą. Czegoś takiego u prof. Biniendy nie zobaczymy. Zielona linia przerywana pokazuje tor lotu dolnej krawędzi ostatniego dźwigara. Wynika z tego, że fragment między tymi liniami też powinien być zniszczony. Jednym z podnoszonych przyczyn braku tego efektu u prof. Biniendy było odchylenie pnia brzozy. Niebieskawa figura reprezentuje odchylenie pnia brzozy o około metr od pozycji wyjściowej. Jak widać to nadal jest za mało.
Udało mi się także zrobić prostą animację pokazującą zderzenie i ewentualnie odchylany pień brzozy
Proszę zwrócić uwagę jak dolne elementy konstrukcji skrzydła przecinają coraz niżej wirtualny pień brzozy. Dodatkowo odchylony pień reprezentowany przez niebieskawą figurę przecina się z tymi elementami. Na filmach prof. Biniendy nie można zauważyć tego procesu.
Z jakiegoś powodu profesor przeprowadził symulację podzbioru możliwych kombinacji kątów, co dziwniejsze nie obejmującego tej ze Smoleńska. Trudno uznać, że wykonanie niepełnego programu prób może wykluczyć wynik zderzenia opisany w raportach.
Podsumowanie
Ponieważ prof. Binienda zagląda do mojego bloga, a przynajmniej jest powiadamiany o niektórych krytycznych uwagach, proponuję w następnej prezentacji poświęcić kilka minut na przedstawienie słuchaczom relacji kątów związanych z lotem samolotu i skrzydła, wpływu kąta natarcia na geometrię zderzenia i co najważniejsze, wykonanie w końcu symulacji z kątem natarcia różnym od zera. Niewątpliwie pożądane jest zwiększenie dydaktycznej wartości wykonanej pracy, bo jak na razie są z tym przeogromne problemy i w niektórych zagadnieniach wartość dydaktyczna prezentacji jest wręcz ujemna - przedstawia nieprawidłowy obraz zjawisk.
