Скольжение самолета при посадке

Обновлено: 05.10.2024

По-английски этот комбинированный прибор называется Turn and Slip Indicator, что является аналогом русского названия. В разговоре и литературе его часто тоже сокращают до Turn Indicator, хотя указатель скольжения в нем, как правило, всегда есть.

Рис. 1: Turn and Slip Indicator

Уже запутались? Отлично. Ибо это еще не все! Лет 40-50 тому назад Turn Indicator был несколько доработан: конструкторы научили его показывать не только поворот, но еще и крен! Теперь даже если самолет не поворачивает (т. е. не меняет магнитного курса), но кренится, прибор этот крен тоже регистрирует. Называется усовершенствованный прибор Turn Coordinator и внешне отличается лишь тем, что вместо вертикальной стрелки на нем изображен самолетик. Это очень напоминает авиагоризонт, но в отличие от него Turn Coordinator не предоставляет летчику информации о тангаже, показывая только крен и/или поворот. Еще раз внимание: крен бывает без поворота, а поворот без крена. Хотя чаще всего они сопутствуют друг другу. В этом случае, Turn Coordinator показывает и то, и другое одновременно, неким хитрым образом интегрируя оба параметра в своих показаниях.

Рис. 2: Turn Coordinator

Кстати, в Як-18T вторая, дополнительная, трубка с шариком встроена в авиагоризонт! Само по себе это очень удобно, т. к. позволяет следить за скольжением, не отрывая взгляда от авиагоризонта, и еще раз свидетельствует о большом значении указателя скольжения для безопасности полета.

Рис. 3: Авиагоризонт Як-18T

В наше время скольжение является одним из приемов пилотирования, причем в Штатах или Канаде на него существует несколько упражнений (Exercise 15 Канадского КУЛПа), которые вас обязательно попросят выполнить на экзамене. Почему не одно, а несколько? А буржуи построили на этом деле свою теорию и называют скольжения тремя разными терминами, в зависимости от их назначения. Вот они:

Forward slip – скольжение, применяемое для быстрого сброса высоты.

Side-slip – скольжение, также как и Forward-slip, выполняемое строго прямо и применяемое для коррекции сноса при заходе на посадку с боковым ветром.

Нормальному человеку бывает трудно сразу уловить эти тонкие отличия, но, тем не менее, придется. Давайте рассмотрим технику выполнения этих скольжений, и все станет ясно.

Forward-slip выполняется так:
1. Включить подогрев карбюратора (если самолет им оборудован, конечно)
2. Установить малый газ
3. Наметить визуальный ориентир прямо по курсу
4. ПОЛНОСТЬЮ отклонить педаль руля направления (до полика)
5. Отклонением штурвала в противоположную сторону удерживать самолет от поворота в сторону нажатой педали.

Вот и все. Шарик в истерике забьется в угол, противоположный нажатой педали, и раскоряченный таким образом самолет начнет довольно интенсивно снижаться. Не следует сильно отдавать штурвал от себя и, тем более, тянуть его на себя. Также надо быть осторожным с креном: при недостаточном крене самолет будет уходить с курса в сторону нажатой педали, при избыточном крене – поворачивать в противоположную сторону. Поскольку педаль отжата до полика, мы можем сохранять направление на намеченный ориентир только правильным подбором крена – это и будет оцениваться экзаменатором.

Slipping-turn выполняется совершенно аналогично, но никакой ориентир впереди намечать не нужно. Напротив, наша задача развернуться, интенсивно снижаясь. Поэтому выполнив те же самые процедуры, мы должны просто сильнее накренить самолет в сторону, противоположную выжатой педали, что и заставит самолет разворачиваться. В данном случае экзаменатор будет оценивать ваше владение самолетом по наличию этого разворота. Для этого вида скольжения педаль также должна быть ПОЛНОСТЬЮ отклонена для достижения максимального Rate of Descend, как и при выполнении Forward Slip.

Side-slip и по назначению, и по технике выполнения существенно отличается от двух предыдущих видов скольжения. Прежде всего, оно используется вовсе не для сброса высоты. Хотя скорость снижения в нем и увеличивается из-за растущего аэродинамического сопротивления, основной задачей side-slip является противодействие боковому сносу на предпосадочной прямой. Для этого создается крен в сторону ветра и, единожды подобранный, он поддерживается постоянным практически до этапа выравнивания. Это ни в коем случае не должно приводить к развороту. Напротив, здесь особенно критичны сохранение посадочного курса и параллельность оси самолета и оси ВПП.

Вот как выглядит выполнение Side Slip:

1. Самолет выводится на посадочную прямую. Подогрев карбюратора к этому моменту обычно уже включен, а режим двигателя подобран с тем, чтобы выдерживалась требуемая скорость снижения. Все как при обычной посадке в безветренную погоду.

3. Естественно, создание крена приведет к тому, что самолет начнет поворачивать – вот здесь надо нажать противоположную педаль, чтобы остановить этот разворот и продолжать лететь к полосе строго по прямой. На самом деле, это не так сложно и довольно быстро приходит с практикой.

4. Особое внимание следует уделить контролю скорости. Из-за увеличения аэродинамического сопротивления она может упасть, а вертикальная — вырасти. Следует предвидеть это и своевременно добавить режим. Кстати, имейте в виду, что в скольжениях нельзя полностью полагаться на указатель скорости: на многих самолетах (включая Цессны) его показания будут не точны. Приступив к скольжению, сохраняйте неизменным положение капота относительно горизонта — это обезопасит вас от потери или разгона скорости.

Понятно, что во всех случаях намеренного выполнения скольжения шарик никогда не будет находиться в центре прибора, и это совершенно нормально. Однако бывают случаи, когда скольжение нежелательно или даже совершенно недопустимо. Такими случаями являются виражи и набор высоты. Естественно, наибольшего внимания требуют виражи в наборе высоты – допустить скольжение в них легче всего, что весьма опасно.

Рис. 4: Возникновение скольжения в вираже

Если переусердствовать, то самолет перейдет к внешнему скольжению или, по-английски, Skid. Этот вид скольжения более опасен, поскольку в этот момент внутреннее крыло, двигающееся в развороте медленнее внешнего, еще более затормозится. А это потенциально создает условия для срыва потока именно на этом, внутреннем крыле. Поэтому рекомендуется всячески избегать виражей с сильным внешним скольжением.

Рис. 5. Виражи: а) координированный, б) внутреннее скольжение, в) внешнее скольжение

Рис. 6: Скольжения по-английски. Skid — внешнее , Slip — внутреннее.

Очень многие ошибочно полагают, что нажатие на педаль следует сохранять постоянным в течение всего виража. Это не так, и вот почему: после первичного создания крена на вводе в вираж отклонение элеронов всегда уменьшают. Более того, в случае выполнения виражей с большим креном (45 или 60 градусов) для преодоления тенденции к его дальнейшему увеличению (overbanking tendency) приходится отклонять элероны уже в противоположную сторону. Если бы отклонение элеронов оставалось постоянным, то, теоретически, самолет продолжал бы вращение как гигантский пропеллер. На практике он просто свалился бы в спираль при крене градусов в 80. Ясно, что такая пилотажная фигура редко входит в задачу обычного гражданского летчика.

При уменьшении отклонения элеронов уменьшается и разность аэродинамических сопротивлений крыльев. Следовательно, уменьшается и обусловленное ею скольжение. Таким образом, для выполнения скоординированного виража нажатие на педаль нужно ослабить, сверившись с указателем скольжения.

Кстати, взлетая на мощном Як-18T, вы будете от души давить на левую педаль, чтобы держать шарик в центре. Придется уж постараться: шарики уважают только твердую руку. Точнее, ногу, конечно же. :)

Те, кто живет в районе аэропортов, знают: чаще всего взлетающие лайнеры взмывают вверх по крутой траектории, будто бы стараясь как можно скорее уйти от земли. И действительно – чем ближе земля, тем меньше возможности среагировать на чрезвычайную ситуацию и принять решение. Посадка – другое дело.

Современный реактивный пассажирский лайнер предназначен для полетов на высотах примерно 9−12 тысяч метров. Именно там, в сильно разреженном воздухе, он может двигаться в наиболее экономичном режиме и демонстрировать свои оптимальные скоростные и аэродинамические характеристики. Промежуток от завершения набора высоты до начала снижения называется полетом на крейсерском эшелоне. Первым этапом подготовки к посадке будет снижение с эшелона, или, иными словами, следование по маршруту прибытия. Конечный пункт этого маршрута — так называемая контрольная точка начального этапа захода на посадку. По-английски она называется Initial Approach Fix (IAF).

А 380 совершает посадку на полосу, покрытую водой. Испытания показали, что самолет способен садиться при боковом ветре с порывами до 74 км/ч (20 м/с). Хотя согласно требованиям FAA и EASA устройства реверсивного торможения не являются обязательными, конструкторы компании Airbus решили оснастить ими два двигателя, находящиеся ближе к фюзеляжу. Это дало возможность получить дополнительную тормозную систему, снизив при этом эксплуатационные расходы и уменьшив время подготовки к следующему полету.

Шасси, закрылки и экономика

21 сентября 2001 года самолет Ил-86, принадлежавший одной из российских авиакомпаний, произвел посадку в аэропорту Дубаи (ОАЭ), не выпустив шасси. Дело закончилось пожаром в двух двигателях и списанием лайнера — к счастью, никто не пострадал. Не было и речи о технической неисправности, просто шасси. забыли выпустить.

Современные лайнеры по сравнению с воздушными судами прошлых поколений буквально набиты электроникой. В них реализована система электродистанционного управления fly-by-wire (буквально «лети по проводу). Это означает, что рули и механизацию приводят в движение исполнительные устройства, получающие команды в виде цифровых сигналов. Даже если самолет летит не в автоматическом режиме, движения штурвала не передаются рулям непосредственно, а записываются в виде цифрового кода и отправляются в компьютер, который мгновенно переработает данные и отдаст команду исполнительному устройству. Для того, чтобы повысить надежность автоматических систем в самолете установлено два идентичных компьютерных устройства (FMC, Flight Management Computer), которые постоянно обмениваются информацией, проверяя друг друга. В FMC вводится полетное задание с указанием координат точек, через которые будет пролегать траектория полета. По этой траектории электроника может вести самолет без участия человека. Зато рули и механизация (закрылки, предкрылки, интерцепторы) современных лайнеров мало чем отличаются от этих же устройств в моделях, выпущенных десятилетия назад. 1. Закрылки. 2. Интерцепторы (спойлеры). 3. Предкрылки. 4. Элероны. 5. Руль направления. 6. Стабилизаторы. 7. Руль высоты.

К подоплеке этого авиапроисшествия имеет отношение экономика. Подход к аэродрому и заход на посадку связаны с постепенным уменьшением скорости воздушного судна. Поскольку величина подъемной силы крыла находится в прямой зависимости и от скорости, и от площади крыла, для поддержания подъемной силы, достаточной для удержания машины от сваливания в штопор, требуется площадь крыла увеличить. С этой целью используются элементы механизации — закрылки и предкрылки. Закрылки и предкрылки выполняют ту же роль, что и перья, которые веером распускают птицы, перед тем как опуститься на землю. При достижении скорости начала выпуска механизации КВС дает команду на выпуск закрылков и практически одновременно — на увеличение режима работы двигателей для предотвращения критической потери скорости из-за роста лобового сопротивления. Чем на больший угол отклонены закрылки/предкрылки, тем больший режим необходим двигателям. Поэтому чем ближе к полосе происходит окончательный выпуск механизации (закрылки/предкрылки и шасси), тем меньше будет сожжено топлива.

Экипаж злополучного Ил-86 тоже воспользовался новой методикой и выпустил закрылки до шасси. Ничего не знавшая о новых веяниях в пилотировании автоматика Ил-86 тут же включила речевую и световую сигнализацию, которая требовала от экипажа выпустить шасси. Чтобы сигнализация не нервировала пилотов, ее просто отключили, как выключают спросонья надоевший будильник. Теперь напомнить экипажу, что шасси все-таки надо выпустить, было некому. Сегодня, правда, уже появились экземпляры самолетов Ту-154 и Ил-86 с доработанной сигнализацией, которые летают по методике захода на посадку с поздним выпуском механизации.

По фактической погоде

Курсо-глиссадная система состоит из двух частей: пары курсовых и пары глиссадных радиомаяков. Два курсовых радиомаяка находятся за ВПП и излучают вдоль нее направленный радиосигнал на разных частотах под небольшими углами. На осевой линии ВПП интенсивность обоих сигналов одинакова. Левее и правее этой прямой сигнал одного из маяков сильнее другого. Сравнивая интенсивность сигналов, радионавигационная система самолета определяет, с какой стороны и как далеко он находится от осевой линии. Два глиссадных маяка стоят в районе зоны приземления действуют аналогичным образом, только в вертикальной плоскости.

С другой стороны, в принятии решений КВС жестко ограничен существующим регламентом процедуры посадки, и в пределах этого регламента (кроме экстренных ситуаций вроде пожара на борту) у экипажа нет никакой свободы принятия решений. Существует жесткая классификация типов захода на посадку. Для каждого из них прописаны отдельные параметры, определяющие возможность или невозможность такой посадки в данных условиях.

Безопасная жесткость

24 августа 2001 года экипаж аэробуса А330, совершавшего рейс из Торонто в Лиссабон, обнаружил утечку топлива в одном из баков. Дело происходило в небе над Атлантикой. Командир корабля Робер Пиш принял решение уйти на запасной аэродром, расположенный на одном из Азорских островов. Однако по пути загорелись и вышли из строя оба двигателя, а до аэродрома оставалось еще около 200 километров. Отвергнув идею посадки на воду, как не дающую практически никаких шансов на спасение, Пиш решил дотянуть до суши в планирующем режиме. И ему это удалось! Посадка получилась жесткой – лопнули почти все пневматики – но катастрофы не произошло. Лишь 11 человек получили небольшие травмы.

Отечественные летчики, особенно эксплуатирующие лайнеры советских типов (Ту-154, Ил-86), часто завершают выравнивание процедурой выдерживания, то есть какое-то время продолжают полет над полосой на высоте около метра, добиваясь мягкого касания. Конечно, посадки с выдерживанием нравятся пассажирам больше, да и многие пилоты, особенно с большим опытом работы в отечественной авиации, считают именно такой стиль признаком высокого мастерства.

Однако сегодняшние мировые тенденции авиаконструирования и пилотирования отдают предпочтение посадке с перегрузкой 1,4−1,5 g. Во-первых, такие посадки безопаснее, так как приземление с выдерживанием содержит в себе угрозу выкатывания за пределы полосы. В этом случае практически неизбежно применение реверса, что создает дополнительный шум и увеличивает расход топлива. Во-вторых, сама конструкция современных пассажирских самолетов предусматривает касание с повышенной перегрузкой, так как от определенного значения физического воздействия на стойки шасси (обжатие) зависит срабатывание автоматики, например задействование спойлеров и колесных тормозов. В воздушных судах старых типов этого не требуется, так как спойлеры включаются там автоматически после включения реверса. А реверс включается экипажем.

Есть еще одна причина различия стиля посадки, скажем, на близких по классу Ту-154 и А 320. Взлетные полосы в СССР зачастую отличались невысокой грузонапряженностью, а потому в советской авиации старались избегать слишком сильного давления на покрытие. На тележках задних стоек Ту-154 по шесть колес — такая конструкция способствовала распределению веса машины на большую площадь при посадке. А вот у А 320 на стойках всего по два колеса, и он изначально рассчитан на посадку с большей перегрузкой на более прочные полосы.

Островок Сен-Мартен в Карибском бассейне, поделенный между Францией и Нидерландами, получил известность не столько из-за своих отелей и пляжей, сколько благодаря посадкам гражданских лайнеров. В этот тропический рай со всех уголков мира летят тяжелые широкофюзеляжные самолеты типа Боинг-747 или А-340. Такие машины нуждаются в длинном пробеге после посадки, однако в аэропорту Принцессы Юлианы полоса слишком коротка – всего 2130 метров – торец ее отделен от моря лишь узкой полоской земли с пляжем. Чтобы избежать выкатывания, пилоты аэробусов целятся в самый торец полосы, пролетая в 10-20 метрах над головами отдыхающих на пляже. Именно так проложена траектория глиссады. Фотографии и видеоролики с посадками на о. Сен-Мартен давно обошли интернет, причем многие поначалу не поверили в подлинность этих съемок.

Неприятности у самой земли

И все-таки по-настоящему жесткие посадки, а также прочие неприятности на финальном отрезке полета случаются. Как правило, к авиапроисшествиям приводит не один, а несколько факторов, среди которых и ошибки пилотирования, и отказ техники, и, конечно же, стихия.

Большую опасность представляет так называемый сдвиг ветра, то есть резкое изменение силы ветра с высотой, особенно когда это происходит в пределах 100 м над землей. Предположим, самолет приближается к полосе с приборной скоростью 250 км/ч при нулевом ветре. Но, спустившись чуть ниже, самолет вдруг наталкивается на попутный ветер, имеющий скорость 50 км/ч. Давление набегающего воздуха упадет, и скорость самолета составит 200 км/ч. Подъемная сила также резко снизится, зато вырастет вертикальная скорость. Чтобы компенсировать потерю подъемной силы, экипажу потребуется добавить режим двигателя и увеличить скорость. Однако самолет обладает огромной инертной массой, и мгновенно набрать достаточную скорость он просто не успеет. Если нет запаса по высоте, жесткой посадки избежать не удастся. Если же лайнер натолкнется на резкий порыв встречного ветра, подъемная сила, наоборот, увеличится, и тогда появится опасность позднего приземления и выкатывания за пределы полосы. К выкатываниям также приводит посадка на мокрую и обледеневшую полосу.

Особенность боковой балансировки самолета при посадке и взлете связаны с влиянием бокового ветра.

Боковой ветер стремится изменить направление полета на угол, равный Y = W6/V, где W6 — боковая составляющая скорости ветра, перпендикулярная к оси взлетно-посадочной полосы (ВПП); V — воздушная скорость самолета.

При посадке со скольжением продольная плоскость симметрии самолета совпадает с направлением оси ВПП. Вектор скорости самолета V отклонен в сторону действия ветра на угол скольжения

Для обеспечения прямолинейности движения самолет надо накренить на наветренное полукрыло и тем самым уравновесить поперечную силу Rz, возникающую при скольжении. Для нормального приземления перед касанием колесами ВПП производится уборка крена отклонением ручки (штурвала) по направлению ветра.

Потребные для балансировки самолета углы бн, б0 и у будут равны [см. (12.11) … (12.13)]

(13.10)

Отсюда видно, что наибольшие отклонения элеронов и руля направления требуются при посадке, когда скорость наименьшая (У = — Vnoc). У самолетов с треугольными и стреловидными крыльями с ростом угла атаки (уменьшением V) увеличивается степень поперечной

Рис. 13.2. Схема предпосадочного движения самолета при наличии бокового — ветра; о — со скольжением; б — с упреждением по курсу

статической устойчивости. Это вызывает необходимость дополнительного отклонения элеронов [см. (13.11)].

С увеличением скорости бокового ветра растут потребные для балансировки углы 6, и 6Н. При некоторой скорости потребные отклонения элеронов и руля направления на посадке станут равными располагаемым (предельным). Эта скорость бокового ветра является предельной, при которой еще возможна посадка со скольжением.

Такие же рассуждения применим и к взлету самолета.

При посадке с упреждением по курсу самолет ведут под углом У — W6/V к оси ВПП без скольжения. Нос самолета развернут в сторону ветра (см. рис. 13.2). Так как отсутствует скольжение, то не возникают боковые силы и моменты и отпадает необходимость в их балансировке. В этом случае непосредственно перед касанием колесами ВПП или в момент касания энергичным отклонением руля направления надо довернуть самолет по полосе. Этот способ позволяет производить посадку при больших скоростях бокового ветра, чем при посадке со скольжением. В настоящее время способ посадки с упреждением по курсу получил широкое распространение, но он сложнее по технике пилотирования.

[91 с. 249, 529—536, [8] с. 282—300.

1. Каковы особенности в определении момента тангажа самолета при полете вблизи земли?