Как приземляются самолёты: катастрофы и происшествия
Обсудить 0
Сразу хочется оговориться, что данная статья ни в коей мере не имеет своей целью заразить кого-либо аэрофобией. Серьезные авиационные происшествия, тем более с жертвами, мгновенно попадают в заголовки мировых новостей, и это лучшее свидетельство тому, что авиатранспорт отличается высокой степенью безопасности: катастрофа самолета — событие редкое и не рядовое. Тем интереснее разобраться в том, что происходит, когда ни напичканная электроникой современная авиатехника, ни высокая квалификация экипажей не спасают от ситуаций вроде той, что несколько лет назад испортила предновогоднее настроение жителям нашей страны. Речь идет о гибели лайнера Ту-204 — того, что 29 декабря 2012 года не смог погасить скорость после посадки, выкатился за пределы полосы, пробил ограждение аэродрома и разрушился с частичным выносом обломков на Киевское шоссе. Выкатывание самолета за пределы полосы — одна из самых распространенных в мире причин авиакатастроф (то есть авиапроисшествий с человеческими жертвами), порой его называют «убийцей номер один» в гражданской авиации. По статистике IATA (International Air Transport Association), примерно 24% погибших приходится на этот вид происшествий.
Тормозим в воздухе
Прежде чем говорить о причинах этих прискорбных событий, стоит немного остановиться на технической стороне вопроса, вкратце рассказать о том, какие у современного пассажирского лайнера есть возможности для своевременного и управляемого гашения скорости. Когда самолет находится в воздухе, есть лишь два основных способа снизить скорость лайнера: убрать газ, снизив мощность двигателей, и увеличить лобовое сопротивление. Для решения последней задачи существует несколько специализированных приспособлений. Опытные авиапутешественники знают, что крыло имеет большое количество движущихся частей, которые (за исключением элеронов — воздушных рулей крена) объединяются в понятие «механизация крыла». Отклоняющиеся под разными углами панели, которые отвечают за увеличение лобового сопротивления (а также снижение подъемной силы крыла), называются спойлерами. В отечественной авиационной литературе их принято подразделять на собственно спойлеры, интерцепторы и элерон-интерцепторы, в результате чего между этими понятиями возникает путаница. Как нам пояснили в одной из российских авиакомпаний, более правильным сегодня считается общий термин «спойлеры», которые на современных самолетах работают в трех режимах.
Первый режим — режим воздушных тормозов (speed brakes). Используется для уменьшения скорости полета и/или увеличения вертикальной скорости снижения. Управляет этим режимом пилот, перемещая штурвал или рукоятку на нужный угол, при этом отклоняются не все спойлеры, а лишь часть из них.
Второй режим — это совместная работа с элеронами для улучшения характеристик управления по крену (roll spoilers). Отклонение происходит автоматически на углы до семи градусов при соответствующем движении штурвала (ручки управления) по крену, причем отклоняются только внешние (те, что дальше от фюзеляжа) или только внутренние спойлеры (это зависит от конструкции конкретного типа воздушного судна).
Никаких выдающихся конструктивных особенностей у колес шасси и системы их торможения нет. Почти все как в хорошем автомобиле: дисковые тормоза и система, предотвращающая движение юзом.
Наконец, третий режим — наземного торможения (ground spoilers) — представляет для нас наибольший интерес. В этом режиме автоматически отклоняются все спойлеры на максимальный угол, что приводит к резкому снижению подъемной силы. После того как машину фактически перестает держать воздух, возникает эффективная нагрузка на тормозные колеса и начинается торможение с автоматом растормаживания. Этот автомат, называемый антиюзом, фактически не что иное, как антиблокировочная система, функционально аналогичная той, что в наши дни устанавливают на автомобили: ABS пришла из авиации.
Реверс? Можно без него
Кроме спойлеров, самолет располагает еще двумя системами гашения скорости. Во‑первых, это уже упомянутые колесные тормоза. Они выполнены по дисковой схеме, причем для повышения износостойкости в них зачастую применяются диски не из стали, а из композиционных материалов (углепластика). Тормоза приводятся в действие гидравликой, хотя уже появились варианты с электрическими актуаторами.
Этот самолет не покинул полосу и все же подвержен серьезному риску. Заклинило переднюю стойку шасси, и колеса не катятся, а волочатся по полосе и, стираясь, горят. Главное, чтобы стойка не подломилась.
И наконец, реверс — слово, столь часто звучавшее в связи с катастрофой во Внуково. В устройстве реверса тяги часть реактивной струи отклоняется с помощью приводимых в движение гидравликой створок. Таким образом, реактивная тяга уже не толкает самолет вперед, а, напротив, тормозит его. Так может ли быть неисправный реверс виновником катастрофы?
Ответ будет скорее отрицательным, ибо, как свидетельствует практика, единоличного «виновника» у серьезных авиапроисшествий в гражданской авиации вообще не бывает. Катастрофа — это всегда неудачное стечение нескольких обстоятельств, среди которых как технические факторы, так и человеческий. Дело в том, что устройство реверса тяги — это, по сути дела, система аварийного, нештатного торможения.
1. Законцовка крыла снижает лобовое сопротивление, создаваемое срывающимся с конца крыла вихрем, и таким образом увеличивает подъемную силу крыла. Разные производители выпускают законцовки разных форм и даже присваивают им специальные названия: «винглеты», «шарклеты» и т. п. 2. Элероны относятся к аэродинамическим рулям (управляют креном) и не являются частью механизации крыла. 3. Высокоскоростной элерон. 4. Назначение ряда гондол, расположенных под крылом, часто вызывает вопросы у авиапассажиров. Все просто — это обтекатели приводов, которые изменяют положение закрылков. 5. Предкрылок Крюгера (внутренний предкрылок) имеет вид выпадающего щитка. 6. Предкрылки изменяют конфигурацию крыла таким образом, чтобы увеличить допустимый для самолета угол атаки без срыва потока. 7. Выдвинутые закрылки увеличивают подъемную силу крыла, давая возможность самолету держаться в воздухе на малых скоростях (при взлете и посадке). 8. Закрылок. 9. Внешний спойлер. 10. Внутренний спойлер.
Западные типы самолетов, разумеется, оснащены устройствами реверса, но сертифицируются так, как будто его нет. Основное требование предъявляется к энергоемкости тормозов основных стоек шасси. Это означает, что при отсутствии ошибки пилотирования и при всех исправных системах самолет должен, не прибегая к реверсу, сесть на сухую полосу и без проблем погасить скорость, чтобы свернуть на рулежную дорожку. Более того, из-за повышенного уровня шума при отклонении струи во всех аэропортах Евросоюза применение реверса не разрешено при ночных полетах (23:00 — 06:00) за исключением плохого состояния ВПП и/или аварийной ситуации. Современные типы самолетов могут эксплуатироваться как с одним реверсом, так и вообще без них при условии достаточной длины ВПП, даже если она покрыта осадками. Иными словами, при стечении ряда неблагоприятных факторов, способствующих выкатыванию самолета за пределы ВПП, реверс может оказаться последней надеждой на благополучный исход. Но если откажет и он, вряд ли его можно будет считать единственной причиной авиапроисшествия.
Спойлер не только увеличивает лобовое сопротивление, но и организует срыв потока при обтекании воздухом крыла, что приводит к снижению подъемной силы последнего. В ходе полета спойлеры используются, например, для увеличения вертикальной скорости самолета без изменения тангажа. Автоматический выпуск спойлеров на ВПП обеспечивается при их «армировании» — переводе в подготовленное к выпуску положение ARMED. Это как взвод курка на ружье — если не взвести, то и выстрела не будет. Сигналом к выпуску служит сочетание данных от радиовысотомера (высота 0), сенсоров обжатия основных стоек, положение РУД — 0 (малый газ). Незаармированные (по ошибке или забывчивости) спойлеры довольно часто фигурируют в разборах случаев, связанных с выкатыванием за пределы полосы.
Не спешите на посадку!
Одной из главных причин выкатываний самолета за пределы ВПП считается так называемый нестабилизированный заход на посадку. Это понятие включает в себя полет на предпосадочной прямой на повышенных скоростях, с неправильным положением механизации крыла (речь идет прежде всего о закрылках), с отклонением от курса. Среди других причин можно назвать позднее применение колесных тормозов (постулат пилота — «не оставляй тормоза на конец полосы!»). Известны также случаи, когда пилоты получали неточные данные о состоянии ВПП и совершали посадку на скользкую полосу, рассчитывая сесть на сухую.
Согласно отечественным учебникам аэродинамики, посадочная дистанция с применением реверса сокращается на 25−30%, однако современные типы самолетов сертифицируются без учета возможностей реверса. Запуск реверса жестко привязан к срабатыванию датчика обжатия стоек. Такая привязка вызвана горьким опытом нескольких авиакатастроф, причиной которых стало срабатывание реверса в воздухе. В одной из этих катастроф был виновен психически больной японский пилот, включивший реверс при заходе на посадку.
Что происходит, когда самолет движется по глиссаде с превышением заданной (обычно 220 км/ч) скорости? Обычно это означает перелет, касание полосы в нерасчетной точке (особенно если самолет пустой, как это было с Ту-204). Это уже само по себе составляет нештатную ситуацию, которая предполагает использование всех средств торможения, включая реверс, — «запаса» полосы уже нет. Но опасность заключается еще и в том, что лайнер даже после касания полосы продолжает двигаться с нерасчетной высокой скоростью, а чем выше скорость, тем выше подъемная сила крыла. Получается, что машина не катится по полосе, опираясь на нее, а фактически летит, касаясь полосы колесами. В этой ситуации могли не сработать датчики обжатия стоек шасси, которые по‑английски называются более понятным термином weight-on-weels (вес на колесах). Таким образом, с точки зрения автоматики, лайнер продолжает полет и не может выполнять такие чисто наземные операции, как включение реверса или выпуск спойлеров в режиме наземного торможения. А если после касания полосы спойлеры не выпустятся или уберутся, катастрофа практически неминуема. Более того, при слабом сцеплении колес с полосой автоматика антиюза будет растормаживать колеса, как она делала бы это на скользкой поверхности, чтобы избежать потери управления колесами. Тормоза будут работать исправно, но… тормозить они не будут. Ну и если полоса еще действительно скользкая, то шансы избежать выкатывания в описанном случае можно считать практически нулевыми. Последствия же выкатывания зависят от того, на какой скорости это происходит и что оказалось на пути самолета. Таким образом, обстоятельства, ведущие к катастрофе, могут нарастать лавинообразно, и отказ, скажем, реверса не может в данной ситуации иметь решающего значения.
Частоту, с которой в мире происходят инциденты с выкатыванием самолетов за пределы полосы, можно представить себе по аналитическому докладу, подготовленному голландской Национальной аэрокосмической лабораторией в 2005 году. Для подготовки доклада было проанализировано около 400 случаев с выкатыванием, произошедших в мире за предшествовавшие 35 лет. Легко подсчитать, что это более десяти случаев в год, хотя в исследовании особо подчеркивалось, что количество таких авиапроисшествий быстро снижается: сказывается совершенствование авиационной и навигационной техники. К счастью, далеко не все эти случаи развивались по описанному в статье худшему сценарию, однако и из тех, что закончились благополучно, были весьма примечательные. В 2005 году огромный A340, садившийся в аэропорту Торонто рейсом из Парижа, коснулся полосы с перелетом, выкатился за пределы ВПП, частично разрушился и загорелся. К счастью, все три сотни человек на борту выжили.
Как следует из предварительных выводов МАК, катастрофа во Внуково развивалась по похожему сценарию, причем скорость лайнера во время выкатывания составляла 190 км/ч, всего на 30 км/ч меньше той скорости, на которой самолет должен был коснуться посадочной полосы. Отсюда трагический финал.
Есть куда стремиться
Инциденты с выкатыванием за пределы взлетно-посадочной полосы случаются в разных странах и на разных континентах, но все же некоторая социально-географическая зависимость просматривается. Согласно исследованиям, чаще всего подобные инциденты происходят в Африке, далее следуют Южная и Центральная Америка, затем Азия. В развитых странах такие происшествия случаются менее чем одно на два миллиона посадок. Лучше всего дело обстоит в Северной Америке, и это при колоссальном воздушном движении в небе над США. В этом, собственно, нет ничего удивительного: в развивающихся странах больше старой авиатехники, она хуже обслуживается, там много плохо оборудованных аэропортов и устаревшее навигационное оборудование, да и технологическая дисциплина ниже. Все это в какой-то степени можно сказать и об авиационном хозяйстве России, да и случаи выкатывания, в том числе с жертвами, у нас не так редки. Но скорее бы уж покинуть эту компанию аутсайдеров.
