*در ۹۰ ثانیه اخر سقوط هواپپمای ATR72 تهران یاسوج چه گذشت؟*

فصلی نو-چمران دانش دوست

این فرضیه سقوط و لحظات اخر سرنشینان هواپیمای ATR توسط نگارنده که سابقه کار و تجربه در مرکز تحقیقات آیرودینامیک و هوافضای قدر با تونل های باد سوپرسونیک را دارا هستم با مشاوره با اساتید و کارشناسان این مرکز کارشناسی شده و به صورت یک متن با جایگاه علمی نگاشته شده است.

قبل از هر چیز تا زمان پیدا شدن جعبه سیاه این هواپیما نمیتوان به قطعیت علت سانحه را اعلام کرد. حتی بعد از پیدا شدن جعبه سیاه باز هم به قطعیت نمیتوان علت سقوط را مشخص کرد.

اما در این گزارش به فرضیه سقوط این هواپیما و لحظات آخر مسافرین قبل سقوط که بسیار محتمل می باشد پرداخته خواهد شد.

قبل از هر چیز مشخصات فنی و لزوم و موارد توجیهی استفاده از هواپیمای ATR در این گزارش بیان شده است.

*مشخصات فنی و موارد توجیهی استفاده از این مدل هواپیما:*

هواپیمای ATR محصول مشترک کشورهای فرانسه و ایتالیا میباشد که در دو سایز ATR42 با ظرفیت ۵۰ صندلی و ATR72 با ظرفیت ۷۰ صندلی به بازار حمل و نقل هوایی ارائه شده است.
هواپیمای ATR از نوع توربوپراپ یا هواپیمای پره ای یا ملخی می باشد.
این هواپیما در کشور فرانسه شهر تولوس ساخته میشود. تا کنون بیش از ۱۷۰۰ دستگاه از این هواپیما در سراسر جهان به فروش رسیده و در بیش از ۱۰۰ کشور جهان سرویس دهی می کند. این هواپیما برای پروازهای منطقه ای و تا ظرفیت های ۹۰ صندلی، از جمله هواپیمای پیشتاز در صنعت هوافضا و مسافرت های هوایی میباشد. از سال ۲۰۰۵ تا اکنون بیشترین فروش هواپیماهای زیر ۹۰ صندلی مربوط به این مدل هواپیما میباشد. این هواپیما حدود ۳۰ میلیون ساعت پروازی را تجربه کرد. حدود ۵۰۰۰ پرواز در روز انجام داده است. و به طور میانگین هر ۸ ثانیه یک هواپیمایATR از زمین بلند میشود یا فرود می آید.
سرعت کروز این هواپیما حدود ۵۰۹ کیلومتر بر ساعت میباشد و توانایی پرواز در ارتفاع ۱۸۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰۰ پا معادل ۶هزار الی ۱۰ هزارمتر از سطح زمین را دارا میباشد.
این توربوپراپ با توجه به مسافت باند کم پروازی و مصرف سوخت پایینتر هواپیمای مناسبی برای پروازهای منطقه ای و کوتاه برد می باشد.

* علت احتمالی سقوط از دیدگاه دینامیک پرواز و آیرودینامیک :*

بسیاری از عموم تصور میکنند که خلبان ارتفاع را پایین آورده و در نتیجه با وجود ابر و شرایط جوی هواپیما با کوه برخورد کرده و نهایتا به انفجار و سقوط منجر شده است!
دیدگاه و تصور دیگه عموم به عدم تجهیز فرودگاه به سیستم راداری و هدایت و ناوبری معطوف شده است!
دیدگاه سوم نقص فنی و استهلاک و از رده خارج بودن هواپیما را مورد نظر قرار داده اند.

اما به عنوان یک مهندس مکانیک سیالات و آیرودینامیک و از دید علمی و پژوهشی به احتمال قریب به یقین و بسیار بالا پدیده یخ زدگی icing و در نتیجه کاهش شدید نیروی لیفت و جدایی لایه مرزی جریان و حالتی شبیه پدیده واماندگی ایرودینامیکی یا استال عامل سقوط بوده است.
در ایرودینامیک اصولا از دو نیروی تاثیر گذار در حرکت هواپیما نام برده میشود:
نیروی برآ یا لیفت و نیروی اصطکاک یا درگ.
عامل بالابرنده هواپیما نیروی لیفت نام دارد و تابع سرعت و مشخصات فیزیکی و ایرودینامیکی هواپیما میباشد. زاویه حمله یک پارامتر مربوط به شکل ظاهری و امتداد جریان نیز یک عامل تاثیرگذار میباشد. شرایط جریان هوای اطراف هواپیما از نظر آشفتگی و ارام بودن لایه های هوا نیز تاثیر گذار میباشد.
واماندگی ایرودینامیکی تابع سرعت و زاویه حمله میباشد. در صورتی ک حد سرعت هواپیما به سرعت واماندگی برسد، نیروی لیفت توانایی غلبه بر وزن هواپیما را ندارد و در این لحظه پدید استال آغاز میشود و هشدار صوتی استال برای کادر پرواز عمل میکند و هشدار دیگری که لرزش میباشد نیز وارد عمل میشود تا کادر پرواز را متوجه پدیده استال کند.
در حالت دیگر با افزایش زاویه حمله ک زاویه بین وتر ایرفویل و خط جریان هوا میباشد، نیروی لیفت یا برآ بیشتر میشود و نهایتا به حدی می رسد که از انجا به بعد لیفت معکوس عمل میکند و پایین می آید و نهایتا به جایی میرسد ک نیروی لیفت نمیتواند وزن هواپیما را جبران کند و پدیده استال روی می دهد.
در حال استال یا واماندگی آیرودینامیکی، جریان هوا از لایه مرزی جدا میشود و نیروی لیفت کاهش و درگ بیشتر میگردد. که در نتیجه هواپیما بالا نمیرود و سرعت پیشرانش هم تحت اثر درگ کاهش می یابد.
در حالت پرواز روی کوهستان بر اثر وجود کوه و برجستگی ها رژیم جریان آشفتگی بیشتری خواهد داشت. و این حالت نیز به علت اشفتگی جریان وقوع استال نیز محتمل تر میشود که گاها دست انداز هوایی نامید میشود.
پرواز مذکور در شرایط آب و هوایی نامناسب صورت گرفته است. در ارتفاع های بالا دما در حدود ۷۰ درجه زیر صفر میرسد. در این دما یخ زدگی و برف زدگی روی بالها و بدنه به وجود می اید. به همین علت از سیستم های ضدیخ (anti icing) و,سیستم های یخ زدا ( de icing ) استفاده میشود. سیستم ضدیخ از یخ زدگی هواپیما جلوگیری میکند و سیستم یخ زدا، در صورتی که هواپیما یخ بزند باعث از بین رفتن یخ ها روی سطوح پروازی میشود.

اما پدیده icing یا یخ زدگی سطوح پرواز باعث می شود که شکل آیروینامیکی باله ها و بدنه و دماغه نامناسب شود و از حالت ایرفویلی خارج شود. در این حالت پدیده استال محتمل تر می شود. و نیروی لیفت یا بالابر هواپیما کاهش می یابد و سرعت پیشران تحت اثر درگ کمتر میشود. که در این هنگام در زاویه حمله کمتر و حتی سرعت های بالاتر هم استال میکند. یعنی سرعت استال یا بحرانی بالا می رود.
در حالت خوشبینانه اگر پدیده یخ زنی icing به تنهایی رخ داده باشد، با کاهش زاویه حمله (پایین اوردن دماغه) و با وجود پیشرانه قدرتمند میتواند سرعت پیشران را به سرعت بالا برد و تا حدی جبران لیفت نمود. ولی اگر یکی از موتورهای این هواپیما از کار افتاده باشد بسیار سخت میباشد که بتوان افت نیروی لیفت ناشی از استال را جبران نمود.
در صورتی که هواپیما بالای دشت و زمین صاف باشد خلبان فرصت جبران افت ارتفاع ناشی از سقوط را در صورت استال دارد و میتواند با پیشرانه ها بعد از مدت زمانی قبل از اصابت به زمین افت ارتفاع و سقوط را تعدیل نماید و خطر را دفع کند. ولی در ارتفاعات فرصت جبران کاهش ارتفاع ناشی از سقوط کم میباشد.

*در ۹۰ ثانیه اخر پرواز چه گذشت؟*

هواپیمای مذکور با عبور از دشت قم و اصفهان به نزدیک ارتفاعات دنا می رسد. قله ی بلند دنا با ارتفاع بیش از ۴ هزارمتر زیر پای مسافرین قرار دارد. خلبان با تجربه می باشد. هم ارتفاع دنا را میداند هم اطلاعات روی مانیتور هواپیما به وضوح کوه را رصد می کند. هواپیمای ATR هم توانایی پرواز در ارتفاع بیش از ۶هزار متر را دارا میباشد.
آیا خلبان ارتفاع را کم میکند و با توجه به شرایط بد آب و هوایی به کوه برخورد میکند؟
نه، این تصویر غلط می باشد هم خلبان با تجربه میباشد هم اطلاعات رصد شده بدیهیست.
پاسخ محتمل اینست:
در این شرایط آب و هوایی امکان روی دادن icing یا یخ زدن بالا می باشد. سیستم ضد یخ (anti icing ) کار نکرده است و سطوح پرواز و بال ها و دماغه یخ می زند. خلبان میتواند از سیستم یخ زدا (de icing) استفاده کند. در صورت وجود، این سیستم نیزعمل نکرده است. سطوح پروازی یخ می زند. بر اثر یخ گرفتگی عمل رادارها دچار اختلال شده و هواپیما از صفحه رادار خارج می شود.
شکل آیرودینامیک سطوح تحت اثر یخ زدگی تغییر فرم داده نیروی لیفت به شدت پایین می آید.
آشفتگی جریان هوا در بالای کوه ها بیشتر شده است. لایه مرزی جریان هوا اطراف بال ها و سطوح دچار جدایی شده است.و هواپیما شروع به سقوط می کند.
در پی رخدا واماندگی ایرودینامیکی ابتدا قسمت تحتانی و عقب هواپیما شروع به سقوط میکند.
مسافرین قسمت عقب کمی زودتر متوجه حرکت غیر عادی هواپیما می شوند. خلبان و کادر پرواز متوجه هشدار صوتی و لرزشی بال ها میشود و واماندگی ایرودینامیکی را متوجه می شوند. در صورت سقوط ازاد بعد از ۲ ثانیه در حدود ۲۰متر سقوط میکند که در این حالت به علت اینکه هنوز نیروی لیفت وجود دارد پس عملا کمتر از ۲۰ متر سقوط میکند و چیزی در حدود ۵ متر سقوط میکند. که مسافران هنوز به طور کامل متوجه نشده اند.
خلبان باتحربه با استفاده از پیشران سعی در رساندن سرعت هواپیما به سرعت واماندگی میکند. در صورتی که پیشرانه قوی باشد و سرعت لازمه توسط پیشرانه تامین گردد و غلبه بر درگ کند، سرعت هوا پیما به سرعت واماندگی برسد بعد از طی مسافتی هواپیما بلند میشود و کم کم به حالت پایدار می رسد. در این حالت اگر هواپیما روی دشت و صحرا باشد مکان و زمان لازم جهت جبران کاهش ارتفاع ناشی از سقوط وجود دارد. در حالیکه متاسفانه به علت وجود کوه و قله ها و صخره ها زمان کافی وجود ندارد و هواپیما با سقوط و فرار به کوه و صخره ها برخورد میکند.
در حالت شدیدتر احتمال از کار افتادن یکی موتورهای توربو پراپ نیز وجود دارد. که پیشرانه نمی تواند سرعت مورد نیاز برای رهایی از واماندگی آیرودینامیکی را در زمان کافی تامین کند.
بعد از ۱۰ ثانیه تحت تحت سقوط همراه با نیروی لیفت پایین چیزی در حدود ۱۰۰ الی ۱۵۰ متر سقوط میکند. در این هنگام تمام سرنشینان سقوط را درک میکنند و تقریبا متوجه فاجعه شده اند. بعد از ۲۰ ثانیه هواپیما حدود ۷۰۰ متر سقوط کرده و به سرعت به کوه نزدیک می شود و نیروی پیشرانه قادر به تامین سرعت واماندگی نمی شود.

بعد از ۳۰ ثانیه بیش از ۱۵۰۰ متر سقوط اتفاق می افتد و در صورتی که شانس یار مسافرین باشد هنوز به قسمت های مرتفع کوهستان نرسیده اند و برخوردی صورت نگرفته است. بعد از ۴۰ ثانیه بیش از ۲۵۰۰ متر سقوط کرده اند و احتمال اینکه در فاصله افقی ۴الی ۶ کیلومتری یک قله بلند که رو به روی آنها قرار گرفته باشد با توجه به جغرافیای کوه دنا محتمل می باشد. با توجه به سرعت کروز ای ن هواپیما ک حدود ۵۰۰ کیلومتر میباشد، در این شرایط این سرعت تحت درگ و پیشرانش ضعیف حدود ۳۰۰ الی ۴۰۰ میشود.
که با این شرایط در محموع چیزی حدود یک دقیقه الی یک دقیقه و نیم طول میکشد تا هواپیما با قله مرتفع یا صخره های بسیار بلند برخورد نماید. که از ثانیه ۲۰ تا ثانیه ۶۰ تقریبا تمام مسافران فقط به معجزه فکر میکنند. و نهایتا بعد از ۶۰ الی ۹۰ ثانیه ATR به دنا اصابت میکند.
متاسفانه و با بدشانسی تمام اگر این پدیده ۵الی ۱۰ دقیقه قبل یا بعد از این زمان رخ می داد، حتی در صورتی که یکی از موتورهای توربوپراپ از کار افتاده باشد، خلبان با تجربه میتوانست سرعت واماندگی را تعدیل کند و هواپیما را به شرایط متعادلی برساند.

*مهندس چمران دانش دوست*