Radarekko av vrakdeler

I tillegg til de detaljerte radarplottene fra Skagen radar, inneholder havarirapporten radardata fra Sverige som viser at det i løpet av en halvtime dalte deler fra flyet ned mot havoverflaten. Kart over vrakområdet viser hvor de forskjellige delene av flyet ble funnet. Uten å sammenstille informasjonen er det vanskelig å få et godt bilde av hva som skjedde på hvilke tidspunkt. Dette kapittelet inneholder bilder fra havarirapporten med påtegninger for lettere å kunne se sammenhengen mellom de forskjellige datakildene.

Havarikommisjonens hypotese er at dekkplater (shroud doors) mellom rorene og stabilisatorene ble slått i stykker tidlig i havarisekvensen, mens flyet fortsatt var i marsjhøyde, og at honeycomb-materialet fra disse dekkplatene er det som ble observert på radar. Denne hypotesen er sentral i havarikommisjonens konklusjon om at vibrasjoner i halepartiet utviklet seg over tid.

En analyse av radardata og fysiske beregninger viser imidlertid at objektene som ble registrert på radar løsnet fra flyet i den aller siste fasen av havariet – da halepartiet brøt sammen og trykkabinen revnet – og ikke i en tidlig fase av havarisekvensen.

Svenske radardata

Det svenske forsvaret leverte radardata til den svenske havarikommisjonen, som videresendte dem til den norske havarikommisjonen 11. oktober 1989. Dokumentet beskriver observasjonene fra den svenske vestkystradarens film

Det svenske dokumentet fastslår at flyet befant seg på cirka 5000 meters høyde (ca. 16 400 fot) frem til cirka kl. 14:37:40, basert på grove beregninger ut fra hvilke radarstasjoner som oppdaget og mistet målet. Videre beskrives et radarekko som antas å stamme fra gjenstander som separerte fra flyet:

«Underbilaga 2 visar förflyttningen av ett radareko som bedöms ha utgjorts av föremål som separerat från olyckesflygplanet medan dette ännu befann sig på minst 5000 meters höyd.» (Forssberg, 1989, side 2)

Objektet var synlig på vestkystradarens film i drøyt 31 minutter og drev cirka 14,5 km østover med vinden. Da det ble borte fra radaren, anslås høyden å ha vært cirka 400 meter, med en fallhastighet på omtrent 2,5 meter per sekund.

At den svenske vurderingen angir «minst 5000 meters höjd» (ca. 16 400 fot) er forenlig med at flyet allerede hadde mistet flere tusen fot fra sin marsjhøyde på 22 000 fot (6700 meter) før objektene separerte. Dette stemmer overens med en havarisekvens der flyet først gikk inn i et stup og mistet 5000–7000 fot i høyde før halepartiet brøt sammen.

Dalende objekt

Fra radardata er det vanskelig å vite om det er ett objekt som har blitt registrert eller om det er flere. For enkelhets skyld benyttes her «objektet», mens det i realiteten kan ha vært mange objekter.

For å forstå hva radardataene viser, er det avgjørende å fastslå når objektet forlot flyet. De svenske radardataene viser at flyet passerer et gitt punkt kl. 14:37:03. På omtrent samme sted viser radardata objektet i luften 80 sekunder senere (kl. 14:38:23). Dette betyr at objektet har forlatt flyet lenger vestover og deretter blitt fraktet tilbake østover med vinden.

De svenske radardataene dekker hele flyturen og er ikke like nøyaktige som plottet fra Skagen radar. Basert på den svenske radarfilmen går det omtrent 80 sekunder fra flyet passerer til objektet er registrert tilbake ved omtrent samme punkt. Bruker man plottet fra Skagen radar, som har høyere oppløsning, er den tilsvarende tiden omtrent 93 sekunder.

Beregning av separasjonstidspunkt

Ved å beregne distansen objektet har beveget seg, er det mulig å anslå omtrent når objektet løsnet fra flyet.

Forutsetninger

På tidspunktet for havariet var det 70 knop vind fra 260° i den høyden flyet befant seg i. Objektet har derfor beveget seg med en bakkefart på 70 knop i omtrent motsatt retning av flyet etter at det ble separert.

Basert på ytelsesdata (Pilot's Handbook Convair 580, 1977, side 4-7) vil en Convair 580 ha en gjennomsnittlig «true airspeed» på rundt 300 knop i 22 000 fots høyde. Med tanke på at den siste delen av flygningen gikk nesten rett mot vinden, vil bakkefarten ha vært omtrent 230 knop.

Beregningen bygger på at den totale tiden – fra flyet passerer referansepunktet til objektet er observert tilbake ved samme punkt – utgjør summen av flyets flytid fremover og objektets drivtid tilbake med vinden:

Beregning ved 230 knop bakkefart (normal marsjfart)

Beregning ved 130 knop bakkefart (stup med redusert bakkefart)

Dersom flyet var i et stup, peker hastighetsvektoren nedover snarere enn fremover. Den horisontale komponenten – bakkefarten – kan dermed bli vesentlig lavere enn ved normal marsjfart, selv om flyets hastighet gjennom luften øker.

Beregning ved 330 knop bakkefart (stup med økt bakkefart)

Avhengig av stupets vinkel kan bakkefarten også bli høyere enn normalt, dersom flyet ikke stuper bratt men akselererer i en grunn nedstigning.

Resultat

Avhengig av flyets bakkefart i den siste fasen, løsnet objektene mellom 14 og 28 sekunder etter at flyet passerte referansepunktet. Basert på Skagen-radarskissen tilsvarer dette et tidspunkt mellom omtrent kl. 14:37:04 og 14:37:24. Uavhengig av hvilken bakkefart man legger til grunn, sammenfaller dette tidsrommet med de siste radarregistreringene av flyet – og ikke med en tidlig fase av havarisekvensen.

Beregningene over er basert på radarplottet fra Skagen, som er en NATO-radar. Det er grunn til å stille spørsmål ved nøyaktigheten av disse dataene, noe som drøftes nærmere i et senere kapittel. Det viktigste er imidlertid at den svenske sivile radaren uavhengig bekrefter det samme bildet: objektene ble separert fra flyet for sent til å kunne stamme fra en tidlig fase av havarisekvensen. Også på den svenske radaren er det synlig hvor flyet kommer ut av kontroll. Dersom objektene hadde løsnet i marsjhøyde – tidlig i prosessen – ville de ha dukket opp på den svenske radaren på et vesentlig tidligere tidspunkt og lenger nord enn der de faktisk ble registrert.

Vrakområdet

Da flyet brøt opp i luften, stoppet luftmotstanden flyets fremdrift på kort tid. Dette er synlig på radardataene som viser at flyet beveger seg mindre fremover etter havaritidspunktet enn tidligere. I henhold til havarirapporten brakk horisontale flater i halen av, og deretter gikk flyet inn i en manøver med så mye negativ g at vingene brakk:

«De tekniske funn og radardata gir flere indikasjoner på det videre hendelsesforløpet. I hovedtrekk gikk dette ut på at også stabilitet om tverraksen gikk tapt ved at horisontale flater i halen brakk av. Etter dette gikk flyet inn i en manøver med så mye negativ g at vingene brakk.» (Havarirapporten, 1993, side 108)

Data fra Skagen radar indikerer at siste radarregistrering var kl. 14:38:49.

Høydeangivelse i radardata

Radardata fra Skagen viser en Mode C-registrering på 21 100 fot kl. 14:37:10. En Mode C-registrering forutsetter at flyets transponder har sendt ut informasjon om trykkhøyden. Havarikommisjonen har konkludert med at transponderen på dette tidspunktet fikk strøm fra flyets 12-volt-batteri.

Det er imidlertid sterke fysiske argumenter for at denne høydeangivelsen ikke kan være korrekt:

Påstand 1: Tidskonflikten

Ved fritt fall fra 22 000 fot tar det omtrent 1 minutt og 40 sekunder ned til havoverflaten. Partnair-flyet traff havoverflaten rundt kl. 14:39 – omtrent to minutter etter at det angivelig var på 21 100 fot. Flykroppen falt imidlertid ikke rett ned, men fløy gjennom luften med vinger som fortsatt ga aerodynamisk løft i varierende retning avhengig av flykroppens orientering. Radartracket bekrefter at flyet ikke falt loddrett. Det er derfor ikke fysisk mulig at flyet var på 21 100 fot kl. 14:37:02 og traff havoverflaten to minutter senere.

Påstand 2: Halepartiet må ha brukket etter et stup

For at flutter skal oppstå i rorene, kreves en hastighet som langt overstiger normal marsjfart. En slik hastighet kan kun oppnås gjennom et stup med betydelig høydetap. Ifølge ekspertvurdering fra en person med inngående kjennskap til flytypen – som mekaniker, pilot og instruktør – vil et høydetap på 5000–7000 fot over omtrent ett minutt trolig gi tilstrekkelig hastighet for at flutter utvikler seg.

Etter at flutter har ødelagt rorene, er det ikke fysisk mulig for flyet å holde høyden. Høyderoret bidrar til å gi de horisontale stabilisatorene negativt løft for å holde flyets nese oppe. Uten dette negative løftet vil det fortunge flyet peke nesen nedover.

Flyet kan dermed ikke ha vært på 21 100 fot kl. 14:37:02, ettersom det på dette tidspunktet allerede hadde vært gjennom et stup med flere tusen fots høydetap og påfølgende sammenbrudd av rorene.

Konklusjon om høydedata

Flyet var i et stup og på vei nedover etter å ha mistet kontroll. Halerorene brøt til slutt sammen, og da var det ingen vei tilbake – det er fysisk umulig for pilotene å få flyet tilbake opp i høyden uten fungerende ror. Radardata fra Skagen som viser 21 100 fot kl. 14:37:02 kan derfor ikke ha vært reelle.

Den svenske radaranalysen understøtter dette:

«Vårt underlag innehåller ej några höydmätningar. Grove bedömningar av flygplanets höjd har dock kunnats göras på grundval av var olika radarstationer upptäckte och tappade målet. Fram til circa 1437.40 befann sig flygplanet fortfarande på circa 5000 meters höjd. (Det var då synligt på en radar i sydöstra Sverige) Som framgår av skissen skedde den sista presentationen på västkustradarn kl 1437.43. Flygblanet bedöms därför ha störtat brant i havet.» (Forssberg, 1989, side 2)

Svensk radar estimerer altså flyets høyde til cirka 5000 meter (16 400 fot) ved kl. 14:37:40 – bare 38 sekunder etter at Skagen radar angivelig registrerte 21 100 fot. Denne motsetningen bekrefter at høydeangivelsen fra Skagen ikke kan ha vært korrekt.

Objekter observert av sivil radar

Havarikommisjonens hypotese er at dekkplater (shroud doors) fra halepartiet løsnet tidlig i havarisekvensen, mens flyet var i marsjhøyde, og at honeycomb-materialet fra disse platene forklarer radarekkoene. Det er flere problemer med denne hypotesen.

Radarstrålen fra en sivil primærradar på 1980-tallet krever et reflekterende areal på anslagsvis 100 kvadratcentimeter eller større for pålitelig deteksjon. Dekkplatene er relativt små, og når de brytes opp i mindre biter og faller roterende ned, er det svært usannsynlig at de gir kontinuerlig radarrefleksjon. Radarrefleksjon kan i teorien baseres på mange små objekter i nærheten av hverandre som samlet gir en refleksjon, men til dette er dekkplatene for små til at bruddstykker av dem alene kan forklare de observerte radarrefleksjonene.

Den eneste logiske forklaringen er at radarrefleksjonene skyldes vrakdeler fra både innsiden og utsiden av flyet da halepartiet brakk av og trykkabinen revnet. Den katastrofale dekompresjonen medførte at gjenstander fra innsiden av flyet ble slynget ut i tillegg til at selve flykroppen brøt opp. Tusenvis av deler med varierende størrelse og radar-reflekterende egenskaper ble spredt utover i høyden – de letteste delene drev med vinden og brukte lang tid på å nå havoverflaten. Delene som spredte seg vertikalt ga samlet tydelige primærradarrefleksjoner og ble registrert av både svensk og dansk radar.

Dersom dekkplatene faktisk hadde løsnet i en tidlig fase av havarisekvensen – mens flyet fortsatt var i marsjhøyde og marsjfart lengre nord – ville radarekkoet ha dukket opp på et helt annet sted enn der det ble observert. Radarplottet viser imidlertid at objektene dukker opp ved en posisjon som sammenfaller med det beregnede tidspunktet for flyets endelige sammenbrudd.

«Utgangspunktet var at objektet må ha vært lite og meget lett. Det må også ha hatt utmerkede refleksjonsegenskaper for radarutsendt energi. Objektet ble registrert i 2 473 sek (41 min og 13 sek.) … Fordi denne "honeycomb" var det eneste materialet på flyet som kunne tilfredsstille kravene til lav vekt per flateenhet og perfekt refleksjon av radarenergi, konkluderer HSL med at det objektet som ble registrert av svensk radar og Aalborg inflygningsradar, var en eller flere biter av "honey-comb" fra vertikalfinnens dekkplater.» (Havarirapporten, 1993, side 81–82)

Aalborg innflygingsradar

Radaren ved Aalborg og København registrerte et tilsynelatende stillestående objekt i luften over havaristedet.

«Innflygingsradaren ved Aalborg lufthavn ble også benyttet til å se etter LN-PAA. Flygelederen og hans assistent observerte et tilsynelatende stillestående objekt i posisjon radial 360° 16 NM fra Sindal flyplass. … Det var også av interesse at København ACC radar registrerte "noe" 40 NM nord av Aalborg kl 1445. Dette faller sammen med posisjonen på objektet registrert av innflygingsradaren ved Aalborg lufthavn.» (Havarirapporten, 1993, side 80)

Aalborg-rapporten beskriver observasjonen i detalj:

«Klokken ca. 1455 UTC modtog LLyt (OF) forespørgsel fra Kontrolcentralen (ACC), om der på LLyt's radar kunne observeres et transponderspor på et luftfartøj, der sidst var set 30 NM nord for Aalborg, estimert at være over Aalborg; transponderkode 1211. Transpondersporet kunne ikke observeres på LLyt's radar. På dette tidspunkt forsøgde OF og RN kun at observere transponderspor. Ca. to minutter senere modtog LLyt (RN) samme anmodning fra ACC, hvorefter LLyt også observerede efter primære radarspor. Straks observerede OF og RN et stationært primært radarekko ca. En NM udenfor 40 NM radar afstandsringen, ret nord for Sindal flyveplads, hvilket svarer til en position 16 NM på radial 360 i forhold til Sindal flyveplads. Da vejret bevirkede, at der var mange regnbyger på radaren, med mulighed for forveksling af primærradarekko og regn, fjernedes alle byger fra radaren med regnfilter. Primærekkoet 16 NM nord for Sindal forringedes ikke, og forblev i størrelse som et primært ekko fra fly. I området omkring dette primære ekko observeredes ikke andre primære ekkoer stillestående eller bevægelige. Observationen foresatte indtil 1520 UTC. Tidspunktet, hvor det primære ekko forsvandt, kendes ikke. Minimumshøjden, på positionen 16 NM nord for Sindal, LLyt1s radar kunne opfange primære ekkoer, var pågældende aften ca. 2000 fod. Dette erfaredes ved overflyvninger af området.» (Nielsen, 1989, side 2)

Rapporten viser at flygelederne på Aalborg observerte et stasjonært objekt på radaren i nærheten av havaristedet umiddelbart etter at de begynte å lete etter primærradarekko. Primærradaren baserer seg kun på reflekterte radarstråler og er ikke avhengig av et aktivt svar fra en transponder, slik sekundærradaren er. Objektet var synlig på radaren fra observasjonen startet, omtrent kl. 14:57, til kl. 15:20.

Dekkplater og havarikommisjonens hypotese

Havarikommisjonen hevder at siderorert slo ut over normalt utslag til begge sider, slo dekkplatene i stykker, og frigjorde honeycomb som ga radarekkoene:

«De tekniske undersøkelsen har vist at sideroret slo ut over normalt utslag til begge sider. Derved slo siderorerets balansevekter mot dekkplatene (shroud doors), slo disse i stykker, og frigjorde honeycomb som var en del av strukturen i dekkplatene. Undersøkelsen har godgjort at bare dette materialet, flak av aluminium-honeycomb, kan ha gitt det radarekko som ble observert av svensk radar og av innflygingsradaren ved Aalborg lufthavn. Utvendig på flyet var det ikke andre materialer eller sammensatte konstruksjoner som kunne tilfredstille kriteriene med hensyn til tetthet, geometrisk form og refleksjonsverdi. Radarobservasjonene viser at honeycomb ble frigjort i stor høyde, mest sannsynlig allerede i marsjhøyde. Når flyet er i bevegelse med marsjfart, skal det så store krefter til for å gi sideroret fulle utslag at det ikke er mulig å overføre disse via rorkontrollsystemet. Svingningene kan derfor ikke være initiert av besetningen eller autopiloten, eller ved at det har oppstått en feil i selve rorkontrollene eller overføringene.

For at siderorert skulle kunne gjøre slike utslag mens flyet holdt marsjfart, må det ha vært utsatt for unormale aerodynamiske påkjenninger, eventuelt kombinert med mekanisk overførte krefter fra den vertikale stabilisatoren (halefinnen).» (Havarirapporten, 1993, side 100)

«Det er kommisjonens oppfatning at svingningene i finnen nådde et nivå der siderorert ble påvirket både aerodynamisk via forstyrrelsene i luftstrømmen, og at mekaniske påkjenninger overrført gjennom siderorshengslene. Denne påvirkningen satte siderorert i svingninger som rorets balansevekter etter hvert ikke hadde kapasitet til å dempe. Da dekkplatene ble slått i stykker, ble forholdene ytterligere forverret av økningen i turbulens i spalten mellom sideror og finne.» (Havarirapporten, 1993, side 101)

Flyprodusentens vurdering

Havarikommisjonen mottok et svar fra Convair, flyprodusenten, om erfaringer med skader på dekkplater. Svaret gir et vesentlig annerledes bilde enn det havarikommisjonen la til grunn:

«In regard to the yaw produced by a failure of the shroud panels, we have no test data available. We have, however, gone through our correspondence files from 1952 through the present time. This search showed that we have received reports from the operators telling us of delaminated shroud panels both on the vertical and the horizontal stabilizers. In one case a horizontal stabilizer shroud panel was completely delaminated for a length of two feet. This panel was replaced. None of these reports contained any mention of adverse flight control conditions resulting from the delamination. We have issued repair limits for delamination of these panels and published it in our 440 Structural Repair Manual.

In only one instance was any mention made as to the reaction of the airplane to a problem such as this. This incident was a case where the horizontal stabilizer shroud panel hinge pin had backed out of the hinge for a distance of 30 inches, leaving the end of the shroud panel loose. The report stated that the end of the panel protruded into the airstream causing heavy control forces. Convair subsequently issued service bulletin 640(340D) S.B. No. 55-1 to improve the method of retention of the hinge pins. A copy of the first page of this bulletin is enclosed for your information.

In addition the above our file search revealed several cases of torn balance curtains. We have also issued repair information for rips and tears in the curtains. No specific limitations were given except that if the repairs caused the control forces to feel high, the curtain must be replaced. Since we found no reports of a massive failure or loss of a shroud panel, we cannot comment specifically on the effect of such a failure. It is apparent, however, that the normal in-service delamination that have been experienced in the past did not result in an airplane control problem to the extent that it was considered reportable to Convair.»

(General Dynamics, 1991, side 1-2)

Convairs egen gjennomgang av korrespondanse gjennom nesten 40 år viser at det har forekommet delaminering av dekkplater på både vertikale og horisontale stabilisatorer – i ett tilfelle over en lengde på to fot – uten at det ble rapportert om problemer med flyets styring. Havarikommisjonen har tilsynelatende antatt at ødeleggelse av dekkplatene i seg selv forverret situasjonen dramatisk, men dette står i kontrast til Convairs erfaringsdata.

Militær radar

Vrakdelene ble registrert av både svensk og dansk sivil radar. Militær radar i området hadde trolig også registrert de samme observasjonene, men det er ikke mottatt radardata fra Forsvaret, og det foreligger ingen uttalelser om hva deres primærradar observerte etter havariet.

Konklusjon

Havarikommisjonen har oversett elementære logiske brister som burde vært drøftet:

1. Flutter krever stup. Det kan ikke ha oppstått flutter i rorene uten at flyet var i et stup, gitt at rorene var intakte ved marsjhastighet. En skade grunnet nærpassering er utelukket av havarikommisjonen, som har konkludert med at F-16 aldri var i nærheten av Partnair-flyet.
2. Stup betyr høydetap. Flyet må ha mistet mange tusen fot for å oppnå hastigheter som gir flutter, og kan derfor ikke ha vært på marsjhøyden (21 100 fot) slik Mode C-radardata viser kl. 14:37:02.
3. Radarekkoet viser sen separasjon. Beregningene viser at objektene som ble registrert av svensk radar løsnet fra flyet i den siste fasen av havariet – ved det beregnede tidspunktet for sammenbrudd – og ikke i en tidlig fase. Dersom dekkplatene hadde falt av mens flyet var i marsjhøyde lengre nord, ville radarekkoet ha dukket opp på et helt annet sted.
4. Convairs erfaringsdata. Produsentens egen gjennomgang viser at delaminering av dekkplater aldri har resultert i rapporterte styringsproblemer, noe som svekker hypotesen om at ødeleggelse av dekkplater i seg selv forverret situasjonen dramatisk.

Feil angivelse av høyde via Mode C kan ikke bortforklares med radarsystemets prediksjonslogikk. Dette er det tydeligste beviset på at det er feil i radardataene for havarisekvensen.

En mer sannsynlig hypotese er at en skade oppstod i sideroret og utviklet seg til å bli katastrofal. Dekkplatene ble trolig slått løs midtveis i havarisekvensen, men ikke mens flyet var i marsjhøyde. Flyet stupte, og mens det raskt mistet høyde oppstod flutter grunnet overspeed. Da halepartiet gikk i oppløsning, revnet trykkabinen og tusenvis av deler ble slynget ut. Det er disse vrakrestene som ble observert med svensk og dansk radar.

Det er vanskelig å forstå hvorfor havarikommisjonen oversåg disse logiske bristene. Den enkleste forklaringen er at de tidlig konkluderte med at årsaken var slark i hengsler og ikke-herdede bolter som medførte vibrasjoner, og at de deretter kun tolket observasjoner og funn på en måte som understøttet denne konklusjonen.