Угол атаки при посадке самолета
Обновлено: 05.10.2024
Скорость захода самолета на посадку в соответствии с требованиями норм летной годности из условия обеспечения высокой безопасности полета должна быть не менее 1,3 скорости сваливания (или минимальной скорости), установленной для посадочной конфигурации самолета. При этом в процессе летных испытаний самолета должна быть показана возможность безопасного выполнения посадки и ухода на второй круг без превышения допустимого угла атаки при минимальной демонстрационной скорости захода на посадку Vз. п.д. тіп, которая назначается из следующих условий:
З. П.ДЛ11П I уз п Ю км/Ч при VЗ. П. ^ 200 км/ч>
Максимальная скорость захода самолета на посадку должна быть не менее Vr3.n. + 25 км/ч независимо от полетной массы самолета.
Во всем диапазоне разрешенных скоростей захода на посадку самолет должен приземляться на основные колеса шасси без первоначального касания поверхности ВПП носовыми колесами или хвостовой частью фюзеляжа(хвостовой опорой);не должны также возникать капотирование или “козленке” самолета.
Эти условия определяют диапазон допустимых углов тангажа самолета в момент приземления. Посадочный угол атаки определяется углами тангажа и наклона траектории полета самолета в момент приземления, зависящими от метода посадки. Изменение угла атаки и угла наклона траектории по сравнению с их значениями на участке планирования самолета по посадочной глиссаде при различных методах посадки могут быть определены расчетом или из статистических материалов, что позволяет связать диапазон допустимых углов тангажа в момент приземления с диапазоном допустимых углов атаки при заходе на посадку, при которых обеспечивается безопасная посадка.
Такой подход позволяет определить диапазон допустимых углов атаки при заходе самолета на посадку. Фактический угол атаки на этом этапе в основном определяется аэродинамической компоновкой крыла самолета в посадочной конфигурации. Основную роль при этом играют максимальные несущие свойства крыла, т. е.максимальное значение коэффициента подъемной силы Сушах и соответствующий ему угол атаки, а также коэффициент подъемной силы при нулевом угле атаки.
Для современных транспортных и пассажирских самолетов применяются три метода посадки:
—посадка с полным выравниванием и выдерживанием, на
котором угол атаки самолета увеличивается до посадочного;
—посадка с полным выравниванием без участка выдерживания;
—посадка с неполным выравниванием (в основном при автоматической посадке).
На всех воздушных этапах режима посадки угол тангажа самолета v по строительной оси фюзеляжа, угол наклона траектории полета в и угол атаки а связаны соотношением:
ь = в + а— noc и в пос —угол тангажа и угол наклона траектории самолета в момент приземления (касания.)
Результаты расчетов и статистической обработки материалов летных испытаний и эксплуатации пассажирских самолетов показывают, что на участке выравнивания угол атаки увеличивается на 1,5 2°, а на участке выдерживания угол атаки должен возрасти до
посадочного а пос. При посадке самолета с неполным выравниванием угол атаки должен быть близок к посадочному и вследствие этого угол атаки самолета на планировании по посадочной глиссаде должен быть меньше посадочного на 2^2,5°.Угол заклинення крыла ф кр для современных пассажирских самолетов близок к’ 3°.
С учетом принятых допущений связь между углом тангажа в момент приземления и углом атаки при заходе на посадку можно определить по формуле(бчЗЗ):
v пос — а з. п. — (1,0 — г 1,5°) —при полном выравнивании без
Vnoc=a з. п. —3°—при неполном выравнивании.
На современных пассажирских и транспортных самолетах для сокращения потребной посадочной полосы целесообразно посадку производить без участка выдерживания. Тогда минимально допустимый угол атаки на планировании по глиссаде при заходе на посадку должен выбираться из условия отсутствия касания ВПП носовым колесом шасси.
Для определения количественных требований к углу атаки при заходе на посадку необходимо установить допустимые значения угла тангажа в момент приземления. Обычно пассажирские и транспортные самолеты компонуются так, что момент касания носовым колесом поверхности ВПП соответствует нулевому углу тангажа vKac н. к—0.
Касание ВПП хвостовой частью фюзеляжа (хвостовой опорой) для различных самолетов происходит при различных значениях угла тангажа в зависимости от обводов хвостовой части фюзеляжа и высоты основных стоек шасси. Поэтому в расчетах следует учитывать угол тангажа, при котором происходит касание ВПП хвостовой частью фюзеляжа. Среднее значение угла тангажа касания
ВПП ХВОСТОВОЙ ОПОрОЙ МОЖНО ПрИНЯТЬ раВНЫМ Укас хв= 11
Для выбора рекомендуемого диапазона значений угла атаки самолета при заходе на посадку, при котором отсутствует первоначальное касание ВПП носовым колесом или хвостовой частью фюзеляжа, используем значения разрешенных в эксплуатации максимальных и минимальных значений угла тангажа:
Чпах^ ^кас хв”1 И Vmn ^ $ каскрн. к. + 1°
(запас по углу тангажа в±1° вводится для обеспечения безопасности приземления самолета) .Таким образом, для обеспечения безопасности самолета на посадке необходимо, чтобы угол тангажа в момент приземления был бы больше 1° и меньше 10°.
Расчеты показывают, что в момент приземления для обеспечения угла тангажа в допустимом диапазоне fnoc—Г-г 10° значения угла атаки самолета на планировании по посадочной глиссаде должны находиться в следующем диапазоне:
2,5° 67-г 0,92. При выходе значения Суо из этого диапазона возникает большая вероятность приземления самолета на носовые колеса или на хвостовую часть фюзеляжа, т. е. в этом случае безопасность посадки самолета снижается.
На рис.6.42 приведены рекомендуемые для пассажирских самолетов значения Су0 в зависимости от Су шах.
Определение диапазона допустимых углов атаки при заходе самолета на посадку по условиям безопасности позволяет также определить соотношения между Сушах И 5°-г 8, 0 ) 4, 55 Сушах
Сутах~0> 22 СС кр (1* 2~ 1,76)
Суо=0, Шкр- (1,26Н-1,85)
акр=7,7Суо+(9,7° — г 14,2°)
Пользуясь этими соотношениями, можно правильно разработать аэродинамическую компоновку крыла самолета в посадочной конфигурации.
Угол атаки самолета (общепринятое обозначение — альфа) — угол между направлением скорости набегающего на тело потока (жидкости или газа) и характерным продольным направлением, выбранным на теле, например у самолета это будет хорда крыла, — продольная строительная ось, у снаряда или ракеты — их ось симметрии.
При рассмотрении именно крыла самолета следует различать угол атаки ( определение выше) и угол скольжения (находится в нормальной плоскости к углу атаки).
Угол атаки крыла (несущей поверхности летательного аппарата) является одной из ключевых характеристик в эксплуатации летательного аппарата и при решении задач динамики полета. Угол атаки влияет на подъемную силу крыла, находясь с ней в прямой пропорциональности.
Угол атаки самолета
Но увеличение угла атаки также приводит и к увеличению индуктивного сопротивления (собственного сопротивления крыла или несущей поверхности самолета).
Зависимость коэффициента подъемной силы от угла атаки
При решении задач динамики полета угол атаки определяется как угол между положительным направлением оси ОХ и вектором скорости полета.
Интересным фактом может послужить то, что существуют самолеты, способные изменять угол атаки (путем изменения угла установки крыла) в полете или на земле. Примером может служить американский палубный самолет А-8.
Этот случай рассказал мой отец. Он был авиационным инженером на заводе и отвечал за конечную сдачу изделия заказчику. Приземлялся истребитель, который буквально недавно выкатили из цеха окончательной сборки. Мягкое касание, штатная посадка. В общем, обычный испытательный полет. Ничего нового. Но пилот не улыбается, как обычно.
Как он мог это почувствовать? Каких-то 5–7 градусов. Неужели он так хорошо чувствует машину? В начале моей лётной карьеры этот вопрос меня затрагивал за живое, поэтому рассказ отца я слушал с особым интересом.
Прежде чем рассказывать дальше, давайте разберёмся, что такое вообще угол атаки по определению. Это угол между проекцией вектора скорости на ось асимметрии самолёта и продольной осью самолёта.
Важный параметр, по которому лётчики определяют, насколько самолёт устойчив в воздухе. То есть крыло, находясь в определённом положении при определённой скорости и с определённым весом, создаёт определённую подъёмную силу на крыле.
Но только до определённого момента, пока не происходит срыв потока с крыла. В кабине это чувствуется так: сначала — тряска штурвала (или самолёт иным способом сигнализирует о приближении к критическому углу), потом при превышении критического угла атаки происходит дальнейший срыв потока воздуха на крыле, резко теряется подъёмная сила, и наконец самолёт сваливается в штопор.
Как измерить угол атаки? Информацию об угле атаки лётчики считывают с УАСП. Автомат углов атаки и сигнализации перегрузок (АУАСП) — это элемент пилотажно-навигационного комплекса в самолёте, предназначенный для контроля текущего угла атаки и оповещения экипажа в случае выхода на близкий к критическому или критический угол атаки. Как мы уже говорили, опасность превышения допустимого значения угла атаки состоит в возможном срыве потока и последующем сваливании самолёта в штопор.
Принцип действия АУАСП основан на постоянном измерении текущего угла атаки, местного критического и перегрузки встроенными датчиками и их сравнении с предельно допустимыми на данном типе самолёта. В случае выхода на критический уровень срабатывает звуковая сигнализация, и загорается световое табло.
Другими словами, флюгарка от набегающего потока отклоняется и через систему специальных датчиков подаёт значение текущего угла атаки.
Это очень важный прибор. Даже братья Райт взяли его в полёт. Вообще у них он был единственным прибором. Не было указателя скорости или высоты, не было никакого авиагоризонта и даже компаса. Первый АУАСП выглядел, как бечёвка, привязанная к передней кромке крыла. Она показывала первым пилотам угол атаки самолёта, и уже по нему они судили о скорости полёта!
Первым делом на заводе были перепроверены журналы проверочной аппаратуры. Все параметры согласно записям — в норме.
Cамолёт закатили в ангар и, как больного пациента в реанимации, подключили к стенду.
Проверка происходила следующим способом. К стенду подключили самолёт и вручную отклоняли флюгарку. Стенд не зафиксировал ложной информации. Отклонили на 5 градусов — 5 градусов прописалось на стенде, отклонили на 10 градусов — прописалось 10. Все параметры были в норме.
Хм… ну ладно. Опять самолёт выкатили на испытания. Опять полёт. Опять лётчик-испытатель не подписывает акт проверки. Угол атаки врёт, и врёт прилично. Данную процедуру проделывали несколько раз. Несколько раз самолёт поднимали в воздух, и каждый раз лётчик подтверждал дефект, каждый раз десятки авиаспециалистов искали дефект на земле, который не подтверждался. Топливо, аэродромные службы, ресурс двигателя, трудочасы авиаинженеров — это всё расходы, которые нёс завод при испытании только что произведённой машины, и если вы думаете, что в Советском Союзе никто не считал подобных затрат, то ошибаетесь.
— Женя, не дури, самолёт исправен, подписывай, — давили на лётчика и отец, и заводское начальство.
Но Женя не соглашался.
Опустим в нашем повествовании споры и ругань, приёмы психологического давления на личность между разработчиком и заказчиком, опустим и способы поиска причины, но дефект всё-таки был выявлен! Всё было просто: какой-то техник, обслуживавший самолёт, находясь на стремянке или в каком-то другом положении, наступил на эту флюгарку и просто немного её деформировал.
Вообще, конечно, по крылу ходить можно. Оно очень прочное, оно целый самолёт на себе несёт и испытывает огромные нагрузки — куда большие, чем вес пары-тройки человек, пытающихся его обслужить. Но не везде! Зоны, куда нельзя заступать, отмечены специальными обозначениями. Причём не из-за прочностных показателей, а как раз из-за близости к разным датчикам и по другим причинам (хотя на некоторых самолётах и из-за прочности).
Как? — задавал я себе вопрос. Задницей, отвечали лётчики. На самом деле ответ прост: в горизонтальном полёте угол атаки равняется тангажу. Это реально просто.
Тангаж — это угол между горизонтом и строительной осью самолёта. Положительный тангаж с увеличением угла (подъём носа) — кабрирование, штурвал на себя; отрицательный с уменьшением угла (опускание носа) — пикирование, штурвал от себя. Измеряется в градусах, индуцируется на КПП командно-пилотажным прибором. Его не чувствуют… Это величина вполне физическая, которую смотрят на КПП.
Шло время, я начал летать, тесная связь между скоростью, углом атаки и тангажом ощущалась всё яснее уже на практике. Однако каково было моё удивление, когда я начал знакомиться с иностранной техникой! На иномарках последнего поколения нет УАСП или его аналога. До сих пор многих лётчиков, переучивающихся с отечественной техники, этот факт не то что удивляет — он их потрясает.
— Почему? — спрашивал я.
— А зачем? — отвечали мне. — Есть скорость, пилотируй по скорости.
— А если её нет?
— Кого нет?
— Скорости.
— Это как так?
— Ну как? Вот так: не показывает по каким-то причинам скорость.
Для этого есть memory actions. Тот самый отказ прописан в специальной книжке, где определены все действия при этом отказе, которые мы должны помнить наизусть. Отключаем автопилот, отключаем автомат тяги (автомат, который отвечает за режим работы двигателя и соответственно за выдерживание скорости), отключаем флайт директора (это планки на командно-пилотажном приборе, которые подсказывают пилоту, какие надо выдерживать тангаж и крен, чтобы поддерживать заданный режим полёта) и устанавливаем определённые обороты двигателя при определённой механизации крыла. И всё — летим.
Опа-а-а… А на советской технике это как будто само собой разумеется. Далее я предвижу горячие споры на эту тему. Это здорово, что это прописано в специальной книге, и не просто прописано, а ещё и включено в список отказов, которые надо знать наизусть.
На первый взгляд кажется: всё просто. На самом деле простой вопрос об угле атаки вызывает много споров среди инженеров и лётчиков, нужен ли он.
В прямолинейном горизонтальном полёте угол атаки самолета при увеличении скорости растёт, добавляя летательному аппарату подъёмную силу, которую создаёт крыло. Однако растёт и индуктивное сопротивление. Угол атаки самолета обозначается греческой буквой "альфа" и означает тот угол, который расположен между хордой крыла и направлением скорости потока воздуха.
Крыло и поток
Сколько существует на свете авиация, столько и грозит летательным аппаратам одна из самых частых и страшных опасностей - сваливание в штопор, потому что угол атаки самолета становится выше критической величины. Тогда плавность обтекания потоком воздуха крыла нарушается, а подъёмная сила резко уменьшается. Срыв обычно происходит на одном крыле, поскольку обтекание почти никогда не бывает симметричным. Именно на это крыло самолёт и сваливается, и хорошо, если сваливание не перейдёт в штопор.
Отчего происходят такие ситуации, когда угол атаки самолета возрастает до своего критического значения? Либо была потеряна скорость, либо маневрирование слишком сильно перегрузило летательный аппарат. Ещё такое может произойти, если высота слишком велика и приблизилась к "потолку" возможностей. Чаще всего последнее происходит при обходе сверху грозовой облачности. Скоростной напор на больших высотах невелик, судно становится всё более неустойчивым, и критический угол атаки самолета может увеличиваться самопроизвольно.
Авиация военная и гражданская
Описанная выше ситуация очень хорошо знакома лётчикам манёвренных самолётов, особенно истребителей, которые имеют теоретические знания и достаточный опыт, чтобы выходить из любой ситуации подобного плана. Но суть этого явления - чисто физическая, и потому оно свойственно всем летательным аппаратам, всех типов, всех размеров и любого предназначения. Пассажирские воздушные суда на предельно малых скоростях не летают, и энергичные манёвры для них тоже не предусмотрены. Гражданские лётчики чаще всего и не справляются с ситуацией, когда угол атаки крыла самолета становится критическим.
Считается необычной ситуацией, если пассажирское судно вдруг теряет скорость, более того, многие считают, что это, вообще, исключено. Но нет. И отечественная, и зарубежная практика показывает, что такое происходит даже не очень редко, когда сваливание заканчивается катастрофой и гибелью многих людей. Гражданских лётчиков не слишком хорошо готовят для преодоления такого положения летательного аппарата. А ведь переход в штопор можно предотвратить, если угол атаки самолета при взлете не становится критическим. На малой высоте сделать практически ничего невозможно.
Примеры
Так случилось в катастрофах, произошедших с самолётами ТУ-154 в разное время. Например, в Казахстане, когда судно снижалось в режиме срыва, лётчик не переставал тянуть штурвал на себя, пытаясь прекратить снижение. А судну надо было дать обратное! Опустить нос, чтобы набрать скорость. Но до самого падения на землю лётчик этого так и не понял. Примерно то же самое происходило и под Иркутском, и под Донецком. Также А-310 неподалёку от Кременчуга пытался набрать высоту, когда надо было набирать скорость и всё время наблюдать датчик угла атаки в самолете.
Подъёмная сила образуется в результате увеличения скорости потока, который обтекает крыло сверху по сравнению со скоростью потока под крылом. Чем большую скорость набрал поток, тем меньше давление в нём. Разность давления на крыле и под крылом - вот она, подъёмная сила. Угол атаки самолета - это показатель нормального полёта.
Что нужно делать
Если судно вдруг идёт в крен направо, лётчик отклоняет штурвал влево, против крена. При этом элерон на консоли крыла отклоняется вниз и увеличивает угол атаки, тормозя струю воздуха и повышая давление. В это же время сверху на крыле поток ускоряется и понижает давление на крыло. А на правом крыле в тот же самый момент происходит обратное действие. Элерон - вверх, уменьшается угол атаки и подъёмная сила. И судно из крена выходит.
Но если угол атаки самолета (при посадке, например) близок к критическому, то есть слишком велик, элерон вниз отклонять нельзя, тогда плавность воздушной струи нарушается, начиная завихряться. И вот это уже срыв потока, резко убирающий скорость течения воздуха и так же резко повышающий давление на крыло. Подъёмная сила быстро сходит на нет, в то время как на другом крыле всё нормально. Разность подъёмной силы крен только увеличивает. А лётчик-то хотел как лучше. Но судно начинает снижаться, уходить во вращение, в штопор и падение.
Как поступить
Про угол атаки самолета "для чайников" рассказывают многие практикующие лётчики, даже Микоян об этом много писал. В принципе, тут всё просто: полной симметрии в воздушном потоке практически не бывает, а потому даже без крена может случиться срыв потока воздуха, и тоже только на одном крыле. Люди, весьма далёкие от пилотирования, но знающие законы физики, смогут сообразить, что это угол атаки самолета стал критическим.
Вывод
Теперь легко сделать простой и фундаментальный вывод: если угол атаки велик на малой скорости, нельзя, категорически нельзя противодействовать крену элеронами. Он убирается рулём поворота (педалями). В противном случае легко спровоцировать штопор. Если сваливание всё же произошло, выводить из этой ситуации судно умеют лишь военные лётчики, гражданских такому не учат, они летают по очень строгим ограничительным правилам.
А нужно учить! После авиакатастроф всегда тщательно анализируются записи разговоров из "чёрных ящиков". И ни разу в кабине разбившегося в штопоре самолёта не звучало "Штурвал от себя!", хотя это единственная возможность спасения. И "Нога против крена!" не звучало тоже. Лётчики гражданской авиации к таким ситуациям не готовы.
Почему так происходит
Пассажирские самолёты почти полностью автоматизированы, что, безусловно, облегчает действия лётчика. Особенно это касается сложных метеоусловий и полётов в ночное время. Однако именно здесь кроется огромная опасность. Если наземной системой воспользоваться невозможно, если откажет хоть один узел в автоматической системе, тогда нужно использовать ручное управление. Но лётчики привыкают к автоматике, постепенно теряя навыки пилотирования "по старинке", тем более в сложных условиях. Ведь даже тренажёры для них настроены на автоматический режим.
Так происходят авиакатастрофы. Например, в Цюрихе пассажирский самолёт не смог нормально приземлиться по приводам. Погода была минимальная, и лётчик не вырулил, столкнулся с деревьями. Все погибли. Часто бывает, что именно автоматика становится причиной сваливания в штопор. Автопилот всегда против самопроизвольного крена использует элероны, то есть делает то, что при угрозе сваливания делать никак нельзя. На больших углах атаки автопилот должен быть незамедлительно выключен.
Пример действий автопилота
Автопилот вредит не только при начале сваливания, но и при выводе самолёта из штопора. Примером тому может послужить случай в Ахтубинске, когда прекрасный военный лётчик-испытатель Александр Кузнецов вынужден был катапультироваться, так и поняв, в чём же дело. Он атаковал цель при включённом автопилоте, когда сорвался в штопор. Дважды ему удавалось прекратить вращение самолёта, но автопилот упрямо манипулировал элеронами, и вращение возвращалось.
Подобные проблемы, которые постоянно возникают в связи с широчайшим распространением запрограммированного автоматического управления воздушными суднами, чрезвычайно беспокоят не только отечественных специалистов, но и зарубежную гражданскую авиацию. Проводятся международные семинары и слёты, посвящённые безопасности полётов, где непременно отмечается, что экипажи мало тренированы в управлении самолётом с высокой степенью автоматизации. Они выходят из плачевных ситуаций только в том случае, если пилот располагает личной изобретательностью и хорошей техникой ручного пилотирования.
Самые частые ошибки
Даже ту автоматику, которой оснащено судно, пилоты часто недостаточно понимают. В 40% лётных происшествий это сыграло свою роль (из них 30% окончились катастрофой). В США начали составлять свидетельства дисгармонии у лётчиков с самолётом высокой автоматизации, и накопился их уже целый каталог. Очень часто лётчики даже не замечают отказ автомата тяги и автопилота вообще.
Плохо контролируют они и состояние скорости и энергии, потому это состояние не сохраняется. Некоторые лётчики не осознают, что отклонение рулей перестало быть правильным. Нужно контролировать траекторию полёта, а лётчик отвлекается на программирование автоматической системы. И ещё множество подобных ошибок происходит. Человеческий фактор - 62% всех тяжких авиапроисшествий.
Объяснение "на пальцах"
Что такое угол атаки самолета уже, наверное, знают все, и важность этого понятия осознают даже люди, к авиации не относящиеся. Впрочем, есть ли такие? Если и есть, то их на Земле очень мало. Летают-то самолётами почти все! И почти все полётов боятся. Кто-то внутренне переживает, а кто-то прямо на борту впадает в истерику при малейшей турбулентности.
Наверное, нужно было бы рассказывать пассажирам о самых основных понятиях, касающихся воздушного судна. Ведь критический угол атаки самолета это вовсе не то, что они сейчас переживают, и лучше, если они это поймут. Можно поручить стюардессам донести подобную информацию, приготовить соответствующие иллюстрации. Например, рассказать, что нет такой самостоятельной величины, как подъёмная сила. Просто не существует. Всё летит благодаря аэродинамической силе сопротивления воздуха! Такие экскурсы к основам наук могут не только отвлечь от страха полёта, но и заинтересовать.
Датчик угла атаки
В самолете обязательно есть прибор, способный определять угол крыла и горизонтальность потока воздуха. То есть такой прибор, от которого зависит благополучие полёта, стоит хотя бы на картинке пассажирам продемонстрировать. С помощью этого датчика можно судить, насколько нос самолёта смотрит вверх или вниз. Если угол атаки критический, двигателям мощности не хватает, чтобы продолжить полёт, а потому происходит сваливание на одно крыло.
Можно и совсем просто объяснить: благодаря этому датчику можно увидеть угол между самолётом и землёй. Линии должны быть параллельны в полёте на уже набранной высоте, когда до снижения ещё есть время. А если идущая вдоль земли линия стремится к линии, мысленно нарисованной вдоль самолёта, получается угол, который и называется углом атаки. Без него тоже обойтись не получится, потому что самолёт под углом взлетает и производит посадку. Но критическим ему быть нельзя. Примерно так и нужно рассказывать. И это далеко не всё, что нужно знать пассажирам о полётах.
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.
Читайте также: