Магия скорости: командир "Боинга" разобрал полет упавшего Ан-148

Поговорим о фактах. Итак, из сообщения МАК известно о том, что:

1. Обогрев ППД не был включен.

2. После взлета стала появляться разница в показаниях скорости у КВС и третьим (резервным, как я понимаю) прибором. Показания прибора у второго пилота на Ан-148 не фиксируются.

3. Существенных различий в показаниях высоты не было.

4. На высоте около 1300м система в первый раз определила различия в показаниях по скорости и выдала об этом сообщение (я не специалист в Ан-148, и не знаю, сопровождается ли оно звуком/голосом речевого информатора): "V приборная - СРАВНИ". Это длилось 10 секунд.

5. На высоте около 2000м это сообщение появилось снова. При этом показания скорости третьего прибора росли, а у КВС - падали.

6. После повторного появления сообщения был отключен автопилот. Дальнейший полет осуществлялся в ручном режиме.

7. Показания скорости у КВС продолжали падать и через некоторое время достигли ноля. Скорость на третьем приборе - 540-560 км/ч.

8. Примерно 50 секунд самолет летел практически в горизонтальном полете (1700-1900м) с колебаниями по тангажу - перегрузка достигала значений 1.5... 0.5g. (Для тех, кто не учил физику - перегрузка в состоянии покоя равна 1.0g)

9. Через некоторое время показания скорости третьего прибора начали тоже интенсивно падать и достигли значения 200 км/ч10. В дальнейшем самолет был переведен в интенсивное снижение с углами тангажа на пикирование 30-35 градусов и вертикальной перегрузкой до 0 g.Столкновение с землей произошло около 11:27:05. Перед столкновением с землей показания скорости от МВП3 начали интенсивно расти и к моменту столкновения составили около 800 км/ч. Показания скорости от МВП1 продолжали быть равными 0.В момент столкновения с землей угол тангажа на пикирование составлял около 30 градусов, за 4-5 секунд до столкновения у самолета стал развиваться правый крен, который достиг 25 градусов.

==================

Прошло уже некоторое время, эмоция от прочтения этих фактов несколько улеглись. Более того, при вдумчивом их анализе, учитывая фактор самолета (об этом позже), появились определенные вопросы.

Начать я бы хотел с цитаты известного летчика-испытателя, дважды ГСС, Марка Лазаревича Галлая:...Объяснять все это на аварийной комиссии было бы чересчур долго. Вместо этого один из её членов — сам лётчик-испытатель — просто спросил:

— Ошибка пилотирования? А в чем конкретно она выразилась?

— Как в чем? В инструкции ясно сказано, что лётчик не должен допускать кренов, превышающих…

— Хотите, я вам напишу инструкцию, как ходить в цирке по канату? Для этого всего только и надо, что держать центр тяжести вашего тела в вертикальной плоскости, проходящей через натянутый канат. Вот напишу так и пошлю вас в цирк: извольте-ка, ходите! А если упадёте, скажу, что сами нарушили инструкцию. В ней ведь «ясно сказано»…

Проходят годы и десятилетия, но крайним в большинстве случаев остается тот, кто и погибает вместе с самолетом - пилот. Нет, я не оправдываю коллег, допускающих фатальные ошибки - профдеформация давно уже отучила "защищать честь мундира" во что бы то ни стало. Тем более, когда гибнут неповинные люди, дети.Цель любого расследования - докопаться до факторов, которые привели к человеческой ошибке. И вот тут-то практически всегда все становится далеко не так просто, как казалось на первый взгляд.Думаю, здесь будет то же самое.

Приборная скорость и ППД - приемники полного давления. Что это такое?

Про скорость. Если на автомобиле все просто - скорость, измеряемая по вращению колес плюс-минус является правдивой путевой (то есть, относительно земли), то на самолете все сложнее и интереснее.У нас используются следующие понятия скоростей:

а) путевая - скорость перемещения относительно земной поверхности

b) воздушная (она же - "истинная") - скорость перемещения относительно воздушной массы, в которой и летит самолет

с) скорость относительно скорости звука (числа Маха)

d) приборная

Первые две используются в целях навигации - например, для определения времени в полете. Различия между а) и б) появляются из-за ветра. Попутный ветер увеличивает путевую, встречный - уменьшает.Число М и "приборная" - используются в целях пилотирования.

Приборная скорость - это скоростной напор, измеряемый как раз-таки при помощи ППД, который определяет разницу между полным воздушным давлением (его-то ППД и измеряет) и статическим (для измерения есть дополнительные датчики). Эта разница и является скоростным напором.Если из этой формулы исключить полное давление (например, из-за того, что трубка ППД забилась льдом), то указатель скорости начинает работать по принципу высотомера - на него поступают данные только со "статики". При наборе высоты скорость будет расти, при снижении - падать.

Мне был задан вопрос: "почему скорость упала до ноля"? Отвечу - а я что, тарировал измеритель скорости на случай его работы в качестве высотомера? В приведенном несколько ниже примере события с Ту-154 скорость тоже упала до ноля.

Чем больше скорость полета, тем выше скоростной напор и выше эффект сжимаемости воздуха. Из-за которого появляется разница между "приборной" и "истинной" скоростью. Чем выше скорость, тем больше разница. Кроме этого, на разницу в скорости влияет плотность воздуха - у земли и на высоте 10 км разница между истинной скоростью и приборной будет совершенно разной (на высоте больше).

К чему такие сложности? Зачем нужна приборная? Дело в том, что приборная скорость (характеризующая скоростной напор) является так же и характеристикой угла атаки крыла. Каждому углу атаки для данной массы ВС соответствует своя приборная скорость и она не зависит от температуры и плотности воздуха. Т.е., в первом приближении соответствие будет сохраняться на всех высотах - если не принимать во внимание фактор скорости звука. Угол атаки характеризует подъёмную силу, которая и держит самолет в воздухе. Да, это и есть та самая "магия". Поэтому приборная скорость и используется для пилотирования и определения безопасного диапазона. Нет скорости - нет подъёмной силы. Может наступить сваливание и штопор. Слишком большая скорость - наступают иные ограничения.

Про ППД

Итак, как уже было сказано, приемники полного давления служат для определения скорости. Кроме этого, есть и приемники статического давления - которые тоже служат для вычисления оной, а также, для определения высоты полета. (Что касается видов высоты полета, то их в авиации тоже несколько, но не будем об этом) ППД представляют собой трубки, направленные против потока (посередине на фото ниже установлен "флюгер" для определения угла атаки, а в правом нижнем углу - датчик температуры). Приемники статики - система "отверстий", расположенных по бокам (как правило, фюзеляжа). Вроде таких:

На больших пассажирских лайнерах, как правило, устанавливают три системы - для обоих пилотов и резервную. Как раз на случай расхождения показаний.

Критическая система

Как я уже говорил - данная система является критической для пилотирования и, как следствие, для безопасности полета. При осмотре ВС мы уделяем особое внимание состоянию приемников полного давления и статики - их состоянию, а также, что не менее критично - состоянию поверхности фюзеляжа перед отверстиями "статики". Например, замерзшие подтёки воды перед ними могут привести к значительным ошибкам при определении скорости. В полёте они тоже могут обледенеть, поэтому на них ставится обогрев, который на современных лайнерах включается на земле и используется на протяжении всего полета. История знает очень много печальных случаев, связанных с неправильной индикацией скорости по причине "забитых" датчиков.

Кроме того, что отверстия могут обледенеть, могут быть еще более банальные причины - например, не снять заглушки.

Примеры:1. Ту-154, 1986г. Домодедово. Экипаж не включил обогрев ППД. Борт 85327, снижаясь до высоты 3600 метров, обходил один из грозовых очагов, когда попал в зону ливневого дождя, при этом также наблюдалось обледенение. Пилотирование на этом этапе выполнял второй пилот Попцев, который вдруг увидел, как приборная скорость начала снижаться и вскоре упала до нуля. Пилоты опустили нос самолёта вниз, но это не помогло, как и перевод двигателей во взлётный режим. Полёт проходил при этом в облаках, то есть без видимых внешних ориентиров. Затем в 15:21 на высоте 1800 метров машина вышла из облаков, что позволило экипажу сориентироваться и понять, что они несутся к земле с огромной скоростью. Тогда командир потянул штурвал на себя, заставив самолёт поднятием носа выйти из пикирования, испытав при этом сильные перегрузки. Как впоследствии было установлено, Ту-154 снижался с вертикальной скоростью 100 м/с и приборной скоростью около 813 км/ч, а в процессе манёвра по выходу из пикирования машина испытала перегрузку в 3,2 единицы, то есть значительно выше расчётных, но не разрушилась.

Далее экипаж выполнил нормальный заход на посадку и благополучно приземлился в аэропорту Домодедово. Никто из экипажа или пассажиров на борту не пострадал. Отмечу, что ограничение по приборной скорости на Ту-154, дай Бог памяти, в районе 600 км/ч. Самолет, слава АНТ, не разрушился, но получил несовместимые с дальнейшей эксплуатацией ограничения.

Вот что писал В.В. Ершов - красноярский пилот Ту-154, после выхода на пенсию ставший известным писателем на авиационные темы:

"Высоты 1800 метров хватило на вывод из пикирования. И сели благополучно. Но на стоянке, когда подключили шланги заправки, из крыльев фонтаном начало течь топливо. При более внимательном рассмотрении оказалось: по всему самолёту пошли гофры деформации: машина чуть не разрушилась в воздухе. Потом расшифровка показала, что все пределы допустимых скоростей и перегрузок были значительно превышены; спаслись чудом. Самолёт списали; капитан воспринял урок и летает до сих пор, набравшись огромного опыта за двадцать с лишним лет после того случая; теперь он уважаемый человек, мастер. Господь его хранит".

От себя добавлю, что КВС через 17 лет после этого события был одним из первых моих командиров на Ту-154 и я с большим уважением отношусь к нему и ценю его уроки. Ему было очень тяжело восстановиться на лётной работе после того происшествия. Но он смог и пролетал после этого еще лет 25, выйдя на пенсию в почетном возрасте "далеко за 60".

2. Катастрофа Boeing 757 под Лимой

Довольно скоро была найдена причина катастрофы — заклеенные изоляционной лентой приёмники статических давлений со стороны командира. Её наклеили при выполнении мойки самолёта, а после завершения работ забыли снять. Лента была серебристой, как и окраска самолёта в том месте, поэтому при осмотре ночью с помощью обычного фонарика её не заметили. Из-за заклеивания при взлёте эти датчики начали выдавать ложные показания. Так как на другой стороне самолёта датчики были не заклеены, то в системе из-за разности показаний возник сбой, что и привело к выдаче ненормальных показаний приборов, а также ложных срабатываний тревог. Из-за этой информационной перегрузки пилоты довольно скоро запутались и забыли, например, о радиовысотомере, который начинает работать при высоте полёта ниже 762 метров, а его показания не зависят от воздушных датчиков.

Вообще заклеивание изоляционной лентой датчиков скорости и высоты является стандартной процедурой при мытье или покраске самолёта, но при этом лента должна быть яркого цвета, чтобы её было легко заметить. В случае же с рейсом 603 рабочие использовали нестандартную серебристую ленту, а наклеивший её сотрудник в тот день работал за ревизора и не знал всей важности этих датчиков, поэтому попросту забыл снять ленту после всех технических процедур.

3. Катастрофа Boeing 757 под Пуэрто-Плата...

В ходе расследования было установлено, что правильная скорость самолёта на момент развития ситуации, приведшей к катастрофе, была 410 км/ч, но после расшифровки бортовых самописцев было выяснено, что у КВС скорость самолёта была 650 км/ч, а у второго пилота — 370 км/ч. А после изучения найденных обломков лайнера следователи выяснили, что одна из трёх трубок Пито (приемник ППД - denokan) была заблокирована.

Трубка Пито была полностью исправна, но следователи долго не могли понять, что её заблокировало. Вскоре было установлено, что причиной блокировки трубки Пито (предположительно) стало гнездо песочной осы, известной тем, что её гнездо из грязи имеет цилиндрическую форму. Изучив историю самолёта, стало известно, что до рокового рейса самолёт простоял в аэропорту Пуэрто-Плата 20 дней и 12 дней из них за ним никто не следил, и за это время песочная оса успела сделать гнездо в трубке Пито со стороны КВС.

Согласно отчёту, причинами катастрофы стали засорившаяся трубка Пито, повлиявшая на работу указателей скорости, и неправильные действия экипажа, не разобравшегося в противоречивых показаниях указателей скорости и допустившего сваливание самолёта из-за уменьшения скорости.

4. Катастрофа А330 в Атлантике

5 июля 2012 года BEA опубликовала окончательный отчёт расследования катастрофы рейса AF447.Он подтвердил выводы, сделанные в предыдущих отчётах, отметил дополнительные подробности и добавил рекомендации по повышению авиационной безопасности. В соответствии с выводами окончательного отчёта, катастрофа произошла в результате следующих основных событий:

• Временная рассинхронизация показаний скорости, произошедшая, скорее всего, в результате засорения трубок Пито кристаллами льда, что привело к отключению автопилота и переходу на альтернативный закон пилотирования (англ.).
• Экипаж совершал ненадлежащие управляющие действия, приведшие к выходу из стабильного полёта.
• Экипаж не выполнил действия, предписываемые в случае потери показаний текущей скорости.
• Экипаж запоздал с определением и корректировкой отклонения от заданного режима полёта.
• Экипаж не обладал достаточными навыками для определения приближения к сваливанию.
• Экипаж не смог определить начало сваливания, а потому не предпринял действия для вывода самолёта из сваливания.

Пожалуй, этого достаточно. Катастроф в более мелкой авиации по схожим причинам за прошедшие 100 лет было очень-очень много.В общем, это серьезная система.

"Электрический" самолёт

Я сразу оговорюсь - в отличие от набежавших "экспертов с дивана", я не являюсь специалистом по Ан-148. Поэтому я не буду ахать и охать, лишь выражу свой взгляд со стороны пилота В737, который, к слову, во многом является более "консервативной" конструкцией. Т.е., по модерновости уступает Ану.

1. Включение обогрева ППД.

Я был крайне удивлен, узнав, что согласно процедурам Ан-148, экипаж включает обогрев ППД перед самым взлетом. Так делали на старых самолетах советского производства - из-за интенсивного нагрева мог случиться перегрев и выход из строя.Уж я не знаю, какой именно способ применили на древнем 737, позволяя включать обогрев еще перед выруливанием со стоянки (FCOM об этом умалчивает, считая, что лишние подробности пилотам ни к чему). Не перегреваются и все.Более того, т.к. эта система критическая, повсеместно на новых лайнерах (и на 737 тоже) переходят от ручного включения обогрева к автоматическому. Например, на современных 737NG соответствующие переключатели имеют два положения - ON и AUTO.

Думаю, не стоит писать о том, наколько велик риск "забыть" что-то сделать перед взлетом, когда ты расслабился на рулении, а потом получил кучу вводных и команду на немедленный взлет, чтобы не мешать заходящему на посадку борту.Да, проверка включения ППД входит в карту контрольных проверок. Однако, сколько было случаев, когда эту карту забывали исполнить перед взлетом...

Опять приведу в пример В737. После многих лет мучений производитель поступил гениально просто - BEFORE TAKEOFF CHECKLIST по умолчанию читается еще задолго до занятия исполнительного старта. Т.е., выруливание на ВПП подразумевает, что самолет полностью готов к взлету. Да и весь чеклист состоит из двух пунктов - проверки закрылков и угла установки стабилизатора. Все остальное проверяется еще раньше.Соответственно, не могу не задать вопрос конструкторам этого самолета - при той куче новшеств, что вы внедрили, что мешало сделать систему обогрева ППД более современной?

2. "Электрический" самолёт

Я назвал Ан-148 "электрическим" - среди пилотов это расхожее наименование лайнеров, имеющих навороты в виде Fly-by-Wire. То есть, принципа управления, при котором самолет, прежде чем отреагировать на воздействия пилотов (штурвалом, как на Ан-148 или сайдстиком, как на Эрбасах или Суперджете), несколько раз своим компьютером подумает и примет решение, как именно реагировать на "человечишку в кабине".И лишь потом отклонит управляющие поверхности.Безусловно, это прогрессивно и правильно. Применение таких "полуразумных" систем позволяет обеспечить кучу защит "от дураков с погонами". Иногда, правда, конструкторам приходится выпускать новые "версии прошивки", т.к. предусмотреть все с первого раза невозможно.

Соответственно, на форумах сейчас муссируется возможный сценарий развития событий, связанный со следующим:

Заседающие (и я готов с этой версией согласиться) предполагают, что "умный" самолет мог отреагировать на падение скорости на всех трех приборов "простым" способом - посчитать, что лайнер находится в сваливании и применить "функцию спасения", отклонив управляющие поверхности на пикирование.Есть и иные предположения, о том, что система могла установить большую чувствительность к управляющим воздействиям, т.е., отклонять рулевые поверхности на большие, чем требуется, углы, т.к. считала, что самолет летит на маленькой скорости.

Но на самом-то деле он летел на очень большой скорости, поэтому большие отклонения рулевых поверхностей могли привести к чрезмерной управляемости лайнера, к которой экипаж мог быть просто не готов, мог не понимать, что происходит - когда ты чуть трогаешь штурвал, а самолет реагирует диким зверем - конечно же, есть повод удивиться такой реакции.Еще раз замечу, что я выступаю в роли статиста, т.к. специалистом по наворотам Ан-148 не являюсь.

Действия экипажа

На форумах задаётся разумный вопрос, на который должны дать ответ специалисты МАК. Если обогревы ППД не были включены, то у экипажа перед глазами (согласно логике работы систем этого самолета) на дисплее должны были висеть соответствующие предупреждения, которые, как утверждают знакомые с этим лайнером специалисты, не заметить очень сложно. Это действительно, очень интересный и серьёзный момент во всей этой истории. Меня, если честно, он интересует больше всего. Замечу, что глобальная история авиации, увы, знает... много печальных случаев, когда экипажи производили взлёт, несмотря на предупреждающие сигналы, в том числе и звуковые.

Например, на Ту-154 было милым делом взлететь при горящем табло "К ВЗЛЕТУ НЕ ГОТОВ", хотя проверка его состояния входила в карту контрольных проверок... А в 1994-м году произошла очень печальная, но крайне показательная катастрофа Ту-154 под Иркутском.

Следственная комиссия установила, что двигатель №2 у борта RA-85656 отказывал не в первый раз. Летом 1993 года он отказал при подлёте к Гуанчжоу (КНР). Экипажу пришлось вырабатывать авиатопливо и садиться на аварийную ВПП. Экипаж неоднократно писал послеполётные рекламации, в которых отмечал неудовлетворительную работу двигателя №2. В день катастрофы его смогли запустить лишь с пятой попытки.Расшифровка переговоров дала следующий результат. За 2 минуты до взлёта было сказано:

— Передай инженеру, который двигатели готовил, что очень плохо подготовлены двигатели, не запускаются. Двадцать минут три двигателя запускали. За минуту до взлёта:

— Опасные обороты! Кнопку нажимаешь — и не гаснет. (борnинженер доложил о том, что горит табло "ОПАСНЫЕ ОБОРОТЫ СТАРТЕРА". Выполнение взлёта при этом запрещено - Denokan)

— Ни …я, прогреется отключится. (КВС) На расстоянии 4 километров от аэропорта стартёр двигателя №2 разрушился. Разрушение стартёра произошло из-за попадания постороннего предмета (предположительно, обломка кожуха газосборника ВСУ) под заслонку управления стартёром. Из-за неплотно закрытой заслонки турбина стартёра продолжала раскручиваться, и при значительном превышении предельно допустимых оборотов произошло её разрушение. Части стартёра повредили систему подачи топлива, маслопроводы и трубопроводы гидравлической системы. Начался пожар второго двигателя, что и привело к катастрофе.

"Ненадежные показания скорости".

Опять же, не буду утверждать однозначно, но из того, что я почерпнул из обсуждения на авиафорум.ру, можно сделать вывод, что у экипажей Ан-148 нет железобетонных указаний и рекомендаций, что делать в ситуации, в которой они не обладают правильной информацией о приборной скорости.Мне неизвестно однозначно, какие процедуры предусмотрены на Ан-148 и как экипажи "Саратовских авиалиний" проходят соответствующие тренировки и проходят ли. Напишу про свой самолёт.

После вышеприведенных событий с Боингами 757, авиаиндустрия на западе зашевелилась и выдала экипажам целую кучу рекомендаций, как действовать и как пилотировать самолёт в этой ситуации. Поверьте, при отсутствии видимости земли (полёт в облаках, например), когда ты видишь медленное падение скорости, будучи с "рождения" зациклен на том, что "мало скорости - плохо", ты реагируешь на это достаточно инстинктивно - увеличить режим работы двигателей, отдать штурвал от себя. Т.е., в первую очередь надо распознать, что у тебя ненадежные показания скорости, а потом - действовать правильно. Боинг, например, несколько раз менял соответствующую процедуру, пока не пришел к простому совету пилотам - отключите автопилот, автомат тяги, директорные стрелки, установите такие значения тангажа и тяги, при котором самолет гарантированно не будет снижаться на малой высоте полета. А уж потом спокойно разбирайтесь в том, что произошло. Эти простые шаги, включая значения тангажей и тяги (закрылки убраны - 4 градуса, 75% оборотов. закрылки выпущены - 10 и 80) мы учим наизусть.

Мы отрабатывает эти действия на тренажере, вплоть до выполнения захода на посадку и ухода на второй круг при так и не восстановившихся показаниях приборной скорости. Безусловно, после того, как обеспечено пилотирование, логическим следующим действием является убедиться в том, что обогрев ППД включен. Как правило, он является источником проблем в 99% случаев.

Выше представлены действия, предписываемые к выполнению на В737 в подобных случаях. Это цитата из QRH (Quick Reference Handbook). Описание же процедуры занимает 3.5 страницы в FCTM (flight crew training manual).Вот, что было выложено на форуме.

Охренительные рекомендации по пилотированию, не правда ли? "Повнимательнее пилотируйте". И это все???

"Скорость по GPS"

Конечно же, "эксперты" не могли не вспомнить о том, что "пилоты дураки, ведь даже на автомобиле можно держать скорость по GPS". Кстати, они в чем-то даже правы. Демонстрируя полное неведение в том, что такое "приборная скорость" и чем она отличается от "скорости по GPS" (читатель, наверное, теперь знает), тем не менее, они угадали. Мы действительно можем использовать данные о путевой скорости в ситуации "ненадежные показания скорости".

Выше уже был приведён скрин из QRH B737, однако, о том, что показания путевой скорости могут использоваться в целях перекрестного контроля, написано лишь в FCTM (увы, не все пилоты считают необходимым обращаться к этой книге): Ground speed information is available from the FMC and on the instrumentdisplays. These indications can be used as a crosscheck. Many air traffic controlradars can also measure ground speed. Но, отмечу, большого толку для пилотирования от показания путевой скорости нет. Но служить успокаивающим средством она может - мол, 300 узлов это не хухры-мухры, летим, не упадем, не бойся. И все.

Что ж, это все мои мысли вслух.

Летайте безопасно!

Оригинал материала - здесь