W grudniu 2014 roku w specjalistycznym periodyku International Journal of Protective Structures opublikowany został artykuł traktujący o efektach zderzeń skrzydeł samolotu z przeszkodami, a ściślej o przecięciu zewnętrznych kolumn północnej wieży World Trade Center przez skrzydła Boeinga 767, który wbił się w nią 11 września 2001 roku. [1] Artykuł dr. inż. Grzegorza Szuladzińskiego - bo to on jest autorem wspomnianej pracy - szczegółowo odpowiada na pytanie, jak to możliwe, że cienkościenna aluminiowa konstrukcja skrzydła przecięła znacznie mocniejszą stalową fasadę budynku, zostwiając w niej prawie idealny obrys samolotu. Artykuł omawia także inne prace na ten i podobne tematy, w tym symulację zespołu prof. Wiesława Biniendy z Uniwersytetu w Akron zderzenia lewego skrzydła Tu-154M z brzozą.
Przecięcie przez skrzydła Boeinga 767 stalowych zewnętrznych kolumn WTC jest czymś w rodzaju "gorącego kartofla" dla zwolenników pancernej brzozy. Z jednej strony każe nam się wierzyć, że smoleńska brzoza przecięła skrzydło tupolewa, z drugiej mamy poniższą grafikę przygotowaną przez ekspertów powołanych przez National Institute of Standards and Technology (NIST):
Kolorem czerwonym zaznaczono kolumny fasady przecięte przez samolot. Jak widać, za wyjątkiem samych końcówek, skrzydła przecięły większość z 41 stalowych kolumn fasady na większości rozpiętości skrzydeł. Zauważyć należy, że zgodnie z obliczeniami FAA paliwo Boeinga w momencie uderzenia w WTC wskutek gwałtownych wcześniejszych manewrów skupione było w centralnym zbiorniku, czyli zbiorniki paliwa w środkowej i zewnętrznej części skrzydła były prawie puste. Jest to tak dobitne w porównaniu z pojedynczą smoleńską brzozą, że zdesperowany autor Gazety Wyborczej próbował oszukać swoich czytelników pisząc:
Dla ścisłości - ściany budynków WTC to było głownie szkło i aluminium. [2]
W rzeczywistości zewnętrzne, pokryte aluminium kwadratowe kolumny fasady, o długości każdego boku około 35 cm, stanowiły nośną część struktury budynku. Wykonane były one z konstrukcyjnej stali o grubości około 10 mm i zostały zaprojektowane do przenoszenia całości obciążeń bocznych (wynikających m.in. z wiatrów), jak i około 40% całego ciężaru budynku.
Dr inż. Szuladziński w podejściu do tematu kolizji skrzydeł i kolumn fasady stosuje hierarchiczne stopniowanie: najpierw zgrubne statyczne oszacowanie, następnie bardziej złożone obliczenia dynamiczne by zwieńczyć całą pracę prezentacją wyników modelowania metodą elementów skończonych. To podejcie pozwala odkrywać kolejne szczegóły procesu przecinania kolumn przez skrzydła i oszacować wiele krytycznych parametrów. Wyniki są następujące: jak udokumentowane na materiale filmowym i fotograficznym po uderzeniu samolotu w budynek, skrzydła przecinają stalowe kolumny, choć obydwa dźwigary ulegają poważnemu uszkodzeniu, również poszycie skrzydła ulega deformacji. Co ciekawe, zasadnicze siły ścinające kolumny fasady przenoszone są przez podłużnice w połączeniu z poszyciem skrzydła, a nie same tylko dźwigary. Wokół tych ostatnich koncentrowała się dyskusja na temat symulacji zespołu prof. Biniendy, który w swoim modelu skrzydła podłużnice zupełnie pominął nieprzyzwoicie osłabiając przez to model skrzydła. Poniżej fragment z wizualizacji symulacji przecięcia przez skrzydła B767 z kolumn fasady WTC. Skrzydło przechylone jest około 24 stopnie na lewą stronę, bez paliwa w zbiornikach, podobnie jak konfiguracja samolotu w momencie uderzenia w WTC:
Cała wizualizacja tutaj.
Dr inż. Szuladziński omawia także w swoim artykule inne symulacje poświęcone zagadnieniu uderzenia skrzydła samolotu w przeszkody, jak:
- modelowanie zespołu prof. Boccieriego, gdzie znacznie lżejszy od Tu-154M Lockheed Constellation L-1649 przeciął podczas testu zderzeniowego prawym skrzydłem dwa słupy telefoniczne wykonane z mocnego konstrukcyjnego drewna [3]
- obliczenia Wierzbickiego i Tenga potwierdzające, że skrzydła faktycznie przetną stalowe kolumny fasady budynku WTC [4]
- symulację zespołu prof. Biniendy, gdzie skrzydło Tu-154M ścina pień brzozy [5]
- symulację własnego autorstwa dotyczącą podobnego zagadnienia ze znacznie dokładniejszym modelem skrzydła Tu-154M. [6]
W świetle powyższego kwestia przecięcia przez skrzydło nawet dużych przeszkód nie jest więc niczym szokującym. Włączając w to pancerną brzozę.
-----------------------------------------------
Przypisy:
1. Szuladzinski, G. (2014) "Impact of Aircraft Wing Against World Trade Center Columns". International Journal of Protective Structures, 5 (4): 453-474.
2. "Naukowcy z USA obalają teorię PiS ws. ścięcia brzozy przez tupolewa". Gazeta Wyborcza 24.04.2012.
3. Bocchieri, R.T., MacNeill, R.M., Northrup, C.M. and Dierdorf, D.S. (2012) "Crash Simulation of Transport Aircraft for Predicting Fuel Release First Phase - Simulation of the Lockheed Constellation Model L-1649 Full-Scale Crash Test". U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration.
4. T. Wierzbicki, T. and Teng, X. (2003) "How the airplane wing cut through the exterior columns of the World Trade Center". International Journal of Impact Engineering 28: 601-625.
5. Zhang, C., Binienda, W., Horvat, F., & Wang, W. (2013) "Application of Numerical Methods for Crashworthiness Investigation of a Large Aircraft Wing Impact with a Tree". Math. Comput. For. Nat.-Res. Sci. (MCFNS), 5 (1): 75-85.
6. Wizualizację tej symulacji można obejrzeć tutaj: https://www.youtube.com/watch?v=pgWMZTVJon0
