Чувствую… скоро вам всем понадобятся эти знания… Для понимания причин авиакатастрофы в Шереметьево 5 мая 2019 года.

003slide-11

 

Чтобы понимать что к чему, а не разбираться в этом на уровне Лётчика заучившего мантры и последовательности действий… Нужно помнить следующее.

Молекулы воздуха находятся в непрерывном и хаотичном движении. Они сталкиваются друг с другом и барабанят по всему, что попадётся на их пути. Мы этого не ощущаем, т.к. их концентрация и скорости со всех сторон одинаковы

У воздуха при нормальных условиях (t=0 0С или T=273 К, давление Р=105 Па, что соответствует нормальному давлению 760 мм рт. ст.), средняя скорость молекулы – 447 м/с, число молекул в единице объема – 1025 в 1 м3, средняя длина свободного пробега – 60 ×10–9 м, число столкновений в 1 секунду 1,8×108 раз.

Крыло самолёта врезаясь в воздух начинает расталкивать молекулы в разные стороны. При этом крыло имеет специальную форму, чтобы создались такие условия, когда давление молекул на верхнюю часть крыла окажется ниже, чем на нижнюю.
При движении самолёта его крыло будет распихивать молекулы воздуха в разные стороны таким образом, что за верхней частью передней кромки крыла этих молекул окажется мало. А значит на какое то время там упадёт давление воздуха.
Т.е. создастся ситуация, когда в нижнюю часть крыла ударяет больше молекул, чем в верхнюю. Это и будет та самая подъёмная сила. Разница в количестве молекул которые стукнут в нижнюю часть крыла и в верхнюю.

Это всё в свободном полёте.
А вот когда самолёт начинает садиться… На пути тех молекул, что крыло распихало вниз возникает земля… Самолёт начинает уплотнять воздух под собой. Ведь на пути этих молекул есть препятствие которое они не могут подвинуть — земля. От которой они будут отскакивать точно также как и от крыла. Отскочат от земли и снова ударят в крыло снизу. Это приведёт к тому, что у земли подъёмная сила будет РАСТИ. В этом и заключена сложность посадки самолётов. Вся его конструкция сделана так, чтобы при движении его поднимало вверх. Причём на высоте около 10 км в разряжённом воздухе. У земли же получается громадный избыток подъёмной силы…

Так как же тогда сажать самолёты на высокой скорости ?
img5

Подъёмную силу можно превратить в тормозящую.
На картинке хорошо проиллюстрировано, что при определённых углах встречи крыла и молекул воздуха, будет создана такая ситуация, когда подъёмная сила уменьшится с одновременным ростом сопротивления движению самолёта.

Это Британский стратосферный бомбардировщик «Авро Вулкан».
Потолок — 16 км. Для полёта на таких высотах ему нужно очень много подъёмной силы (вернее большие возможности по её получению). Большая часть его поверхности — это крыло. И сейчас вы видели как тяжело ему даётся посадка.

Если бы пилот слишком рано решил опускать нос, то он бы получил что-то вроде Шереметьево 5 мая 2019.

Подъёмная сила также зависит и от скорости. Чем выше скорость, тем больше молекул распихает передняя кромка крыла и тем меньше их будет над крылом. Тем выше окажется подъёмная сила.

Поскольку 5 мая самолёт садился с не выработанным запасом топлива, то логично предположить, что ему требовалось больше подъёмной силы. А значит и скорость посадки должна была быть выше.
Сейчас сообщают, что пилоты провалили самолёт в какой то момент времени ниже глиссады (траектории обычной посадки). Что не удивительно. Видимо они пробовали садиться на обычной скорости. Естественно с таким весом её оказалось недостаточно. И далее, скорее всего заметив это они увеличили скорость. В результате им в вину вменяется то, что они первый раз коснулись полосы около её середины. Далее последовала вторая ошибка, слишком резкая попытка опустить нос самолёта на высокой скорости => рост подъёмной силы — самолёт опять в воздухе. И он тяжелее обычного. Опять слишком резкий манёвр, он ударяется о полосу, ломается шасси, утечка топлива, искры и пламя.

Можно много кого винить. Но лично мне всегда не нравилось тупое и механичное заучивание мантр…  В результате суть теряется. А потом происходят катастрофы.

Явно в подготовку пилотов стоит ввести теоретическое и практическое обучение посадке самолётов на слишком большой скорости. И слишком тяжёлого самолёта.
А пассажирам следовало бы быстрее покидать горящий самолёт.


Дополнение:

comment

…  Категорически запрещено действие «Штурвал от себя»…   Вот это именно те мантры про заучивание которых я и говорил. Людей с зряплатой в 650 тыр/мес дрессируют как обезьян на выполнение заученных последовательностей действий. Если не надрессировали… то всё.
Вместо того, чтобы объяснить суть процесса — почему этого категорически нельзя делать.

Когда ты понимаешь суть процесса, то и инстинкты твои начинают работать по другому. Пилот должен понимать почему самолёт летает, а не просто действовать по инструкции. На каждый случай инструкцию не напишешь и не выучишь. Но авиакомпании упирают на следование инструкциям, вместо того, чтобы научить пилотов не такой уж и сложной физике.

PS
Кстати ещё один и очень дешёвый способ быстро гасить лишнюю скорость, ведущую к подъёмной силе.

PS2

PS3
Автомобильное антикрыло работает на том же принципе. Только оно перевёрнуто вверх тормашками, чтобы создавать не подъёмную, а прижимную силу.

PS4
Пилот Суперджет -100:
«Прямого управления» на данном типе самолета нет. Все взаимодействие с управляющими плоскостями лайнера происходит через компьютер. Однако существуют два режима работы. Нормальный режим, когда отклонения сайдстика (джойстика) обрабатываются бортовым компьютером, который применяет различные алгоритмы, основываясь на данных положения самолета в пространстве, скорости набегающего потока и т.д, то есть в определенной степени помогает пилоту управлять ВС. Аварийный режим (условно «прямой»), когда управляющие плоскости самолета полностью повторяют отклонения сайдстика. Однако и в этом случае в качестве посредника сигналов выступает компьютер. Именно он отдает команды гидравлическим приводам, которые отклоняют рулевые поверхности лайнера.

Разница между двумя режимами колоссальна: на одни и те же движения сайдстика самолет реагирует по-разному.

Козление воздушных судов

Каждый пилот встречался в своей летной практике с отделением самолета от ВПП в момент касания. Такое явление в летной среде получило название «козел», и по этой причине произошло немало неприятных авиационных событий.
Рассмотрим причины возникновения «козла». Суть этого явления заключается в том, что в момент касания самолет получает значительный кратковременный прирост подъемной силы, приводящий к неожиданному для пилота отделению машины от ВПП в конфигурации, не обеспечивающей безопасного повторного приземления без активного и грамотного вмешательства пилота. Фактор неожиданности не позволяет неподготовленному пилоту вовремя и адекватно среагировать и исправить положение для безопасного приземления.
Опасность «козла» заключается в том, что при позднем вмешательстве пилот не успевает создать потерявшей скорость машине посадочное положение, а при слишком активном и неправильном исправлении он может усугубить опасность, создав положение, еще более неадекватное создавшейся ситуации.

Методика исправления «козла» в каждом конкретном случае зависит от причин, приведших к «козлу», и должна быть направлена на устранение, либо на исправление этих причин. Поэтому каждый конкретный вариант «козления» должен рассматриваться отдельно, и каждому такому варианту должна быть определена соответствующая методика исправления.

Бесскоростной «козел».

Причинами возникновения бесскоростного «козла» могут быть:
— высокое выравнивание;
— потеря скорости на глиссаде и в процессе выравнивания;
— расчет на посадку с недолетом и «подтягивание» на  повышенном  режиме  работы двигателей и больших углах атаки;
— резкое падение скорости ветра в процессе выдерживания;
— резкий порыв ветра в момент касания;
— поздний вывод из крутой глиссады.

При высоком выравнивании пилот, действуя по известному принципу «земля приближается – добирай», импульсами увеличивает угол атаки, сохраняя подъемную силу, и самолет медленно приближается к поверхности ВПП, теряя скорость. При этом у пилота может возникнуть опасение, что намечается большой перелет (особенно в условиях плохой видимости, не позволяющей правильно оценить остаток полосы). Не дожидаясь касания, пилот позволяет машине приблизиться к поверхности на повышенной вертикальной скорости, т.е. задерживает штурвал и «роняет» машину. В последний момент, боясь грубого приземления, он резко берет штурвал на себя, увеличивая угол атаки, и полученный машиной импульс подъемной силы, обычно запоздалый, совпадает с разжатием амортстоек. Самолет отделяется от ВПП на малой скорости и производит неуправляемое приземление с небольшой перегрузкой.

Для исправления высокого выравнивания необходимо:
— задержать штурвал и дать машине снизиться;
— помня о том, что в процессе растянутого выравнивания самолет потерял скорость, начать выравнивание более энергичным темпом, как бы «подхватить» самолет у земли;
— «подхват» выполнять строго дозированным движением и задержать штурвал перед касанием, не допуская взятия его на себя в момент касания.

Потеря скорости в момент пересечения торца ВПП может быть обусловлена:
— невнимательностью пилота;
— ранней установкой полетного малого газа;
— сдвигом ветра у земли.
Если начать выравнивание на малой скорости,  даже значительно более  энергичный темп выравнивания может не спасти машину от грубого приземления с недолетом. Пилот при этом берет штурвал на себя до упора, и машина сохраняет стремление к увеличению угла атаки даже в момент касания, что и приводит к бесскоростному «козлу».
Исправить стремление самолета к потере скорости над торцом ВПП можно только в одном случае: если пилот, тщательно анализируя поведение машины на глиссаде, это стремление предвидел. Своевременная установка повышенного режима, при достаточно хорошей приемистости двигателей, может хотя бы стабилизировать скорость на участке выравнивания, а само выравнивание надо начинать раньше, предвидя возможную просадку самолета. И только убедившись, что самолет приближается к земле с минимальной вертикальной скоростью можно установить полетный малый газ.

Расчет на посадку с недолетом, обычно при визуальном заходе, имеет ту особенность, что пилот, исправляя расчет, переводит машину почти в горизонтальный полет на повышенном режиме работы двигателей и больших углах атаки. Контролировать траекторию снижения на самолете с высоко поднятым носом трудно, и посадка в этой ситуации вполне может завершиться бесскоростным «козлом». Как только пилот установит малый газ непосредственно перед посадочными знаками, машина начинает энергично снижаться, и пилот резко берет штурвал на себя. В таком положении трудно точно дозировать темп выравнивания, и зачастую касание происходит при движении руля высоты вверх и увеличении тангажа, что приводит к «козлу».

Для предотвращения попадания в подобное положение необходимо:
— тщательно контролировать расчет на посадку;
— при исправлении расчета с недолетом,     находясь над ВПП,   режим двигателей убирать плавно и не полностью, чтобы исключить резкое падение скорости вблизи земли. Посадка на режиме гарантирует мягкое приземление самолета с высоко поднятым носом.

Резкое падение скорости встречного ветра в процессе выравнивания и выдерживания наблюдается обычно в момент шквала при прохождении атмосферных фронтов или вблизи грозового облака. Встречный ветер внезапно как бы  «пропадает», и самолет резко теряет подъемную силу. «Подхватывание» штурвалом в этот момент может привести к бесскоростному «козлу».
Для предупреждения грубой посадки с недолетом в таких условиях рекомендуется:
— держать   скорость    больше     рекомендуемой   на  10-15 км/час,   учитывая  возможную болтанку и сдвиг ветра;
— держать   режим   работы   двигателей   до самого касания. Возможный при этом перелет компенсируется меньшей длиной пробега против сильного встречного ветра;
— при   «подхватывании»    самолета   с   целью    предотвращения    просадки  необходимо обязательно фиксировать положение штурвала перед касанием, чтобы касание не совпало с увеличением угла атаки.

Сильный порыв встречного ветра в момент касания, на самолете с малой посадочной массой при задней центровке, особенно с высоко поднятой передней ногой, опасен тем, что у самолета резко возрастает подъемная сила и он может взмыть перед касанием или повторно отделиться от ВПП после касания. После прохождения порыва машина может начать энергично снижаться, и взятие штурвала на себя  может совпасть с повторным касанием. Необходимо особо строгое дозирование взятия штурвала на себя, чтобы касание произошло с зафиксированным штурвалом.

Поздний вывод самолета из снижения при крутой глиссаде приводит к тому, что самолет не успевает погасить вертикальную скорость перед касанием, а пилот до последнего стремится успеть это сделать. В результате взятие штурвала на себя совпадает с касанием. Но так как запас руля высоты уже полностью выбран, то значительного прироста   подъемной силы после касания не наблюдается, и машина, потеряв скорость на большем, чем при обычной глиссаде, периоде выравнивания, далеко от земли не отходит.
Такая же картина происходит и при ранней установке малого газа на крутой глиссаде.
Чтобы не допустить ошибки в определении высоты начала выравнивания с крутой глиссады, необходимо строго соблюдать методику посадки на аэродромах  с нестандартной глиссадой, использовать «предвыравнивание».

Если бесскоростной «козел» не представляет большой опасности для самолета и сравнительно легко исправляется, то «козел» самолета, имеющего запас скорости, а значит, кинетической энергии и управляемости, в очень большой степени является плодом активной деятельности пилота. Он опасен тем, что машина достаточно хорошо управляема по тангажу, и при этом неправильные, запоздалые и нервные действия пилота могут «раскачать» траекторию машины до пределов, за которыми наступают необратимые последствия.

Скоростной «козел».

Скоростной «козел» может возникнуть по следующим основным причинам:
— желание красиво «притереть» машину на повышенной скорости;
— низкое выравнивание;
— потеря видимости ВПП на выравнивании;
— посадка с опережением на переднюю ногу;
— исправление глиссады вертикальным S-образным маневром;
— посадка на легкой машине с задней центровкой;
— неучет профиля ВПП на посадке.

Желание   произвести    посадку   на  повышенной скорости,  большей, чем   расчетная  для данной массы, может привести к ошибке в порции взятия штурвала на себя в момент касания. Если пилоту покажется, что самолет начал снижаться с «последнего дюйма» чуть энергичнее, он чуть резче берет штурвал на себя, и самолет, обладающий большим запасом подъемной силы, чуть коснувшись бетона, охотно отделяется и уходит на большую высоту.
Посадка на повышенной скорости опасна вероятностью выкатывания, большой нагрузкой на шины колес шасси, возможными автоколебаниями передней ноги шасси – и эти неприятности не компенсируются «красотой» посадки. Красивую посадку можно произвести и на рекомендуемой РЛЭ скорости. Но скоростные «козлы» у любителей «притирать» самолет – не редкость.

К этой же категории можно отнести пилотов – любителей низко выравнивать машину «одним махом». Энергично закручивая фюзеляж вокруг поперечной оси на выравнивании, такой пилот может не успеть предотвратить стремление машины к дальнейшему увеличению угла тангажа. Это обычно приводит к легкому касанию колес о бетон и отходу самолета от ВПП, особенно на машинах с длинным фюзеляжем.

Потеря видимости земли, а значит, неизбежная ошибка в определении высоты начала выравнивания, может привести к приземлению с повышенной вертикальной скоростью. Заметив в последний момент приближение земли, пилот может рефлекторно взять штурвал на себя, создав в момент касания угол атаки, на котором подъемная сила значительно превысит посадочный вес. Если при этом добавится еще и резкое разжатие амортстоек после грубого приземления, самолет отойдет от земли очень энергично.

Если в приведенной ситуации пилот не успеет выровнять самолет, поздно увидев землю, то произойдет приземление с большой вертикальной скоростью на переднюю ногу. Самолет при этом получает импульс к увеличению угла тангажа за счет резкого разжатия передней амортстойки, а затем машина, уже увеличившая тангаж, получает дополнительное его увеличение за счет запоздалого взятия штурвала на себя, а также толчок вверх от разжатия основных амортстоек. Это – самый опасный вариант.

Иногда сильный встречный порыв ветра выбрасывает машину выше глиссады как раз перед торцом ВПП. Пилот, пытаясь исправить неизбежный перелет энергичной отдачей штурвала от себя с немедленным «выхватыванием»  из снижения, обречен на грубую посадку и следующий за нею классический скоростной «козел» в его наихудшем варианте.

Посадка легкого самолета с задней центровкой, особенно на машине с длинным фюзеляжем, требует особенной методики. Пилот, привыкший действовать по раз и навсегда установившемуся динамическому стереотипу, может допустить ошибку, выравнивая такой самолет тем же темпом  и той же порцией руля, что и на тяжелой машине с передней центровкой. Самолет более охотно, чем ожидалось, задирает  нос, а так как пилоты любят держать повышенную скорость на глиссаде, скоростные «козлы» при таких посадках – не редкость.
В этом случае рекомендуется помимо особо строгого выдерживания рекомендованной РЛЭ скорости еще и взятие штурвала на себя производить значительно меньшими порциями, а то и вообще не выравнивать, ожидая, что самолет ляжет на «воздушную подушку» и сам погасит до минимума вертикальную скорость.

Неучет уклона ВПП может привести к внезапному преждевременному касанию («набежала» полоса под колеса) и отскоку на скорости из-за разжатия амортстоек. Если дальше следует перегиб ВПП с понижением (как в Норильске с МКп 194;), земля «уйдет» вниз и самолет окажется в положении как после «козла». Другой вариант: полоса с «прогибом» в середине; касание на скорости произошло в ее начале, а затем земля «ушла» из-под колес. Оба эти варианта относятся к разряду скоростных «козлов».

Исправление скоростных «козлов» во всех вариантах практически одинаково. Необходимо:

1. Остановить отход самолета от земли. Машина должна получить такое искривление траектории, чтобы центр тяжести ее стал двигаться параллельно поверхности ВПП. Поэтому темп отдачи штурвала от себя должен быть не слишком энергичным, а, тем более, резким. Самолет нужно только «придержать». В зависимости от более или менее энергичного отхода машины от земли темп «придерживания» должен быть адекватным – не более. В результате этого «придерживания» машина  должна выйти в нормальный горизонтальный полет, но с чуть заметной тенденцией к снижению.
2. Дать машине снизиться. В процессе касания и отхода от земли скорость уже частично потеряна. А значит, машина через одну-две секунды начнет снижаться более энергично. Этого момента надо дождаться.
3. Досадить машину. По достижении высоты один метр легким движением штурвала на себя уменьшить вертикальную скорость снижения до минимума и произвести обычное приземление.
На все эти операции уйдет 5-7 секунд или около 500 м расстояния. Это обстоятельство  надо учитывать при принятии решения: либо досаживать, либо уйти на второй круг, если ВПП не имеет достаточной длины.

Основные ошибки при исправлении скоростного «козла».

1. Слишком      энергичная     отдача    штурвала   от    себя. Это приводит к большой вертикальной скорости приземления и грубой посадке.
2. Резкая   отдача   штурвала   от себя  с последующим «подхватыванием». Приводит обычно к повторному «козлу».
3. На самолетах с коротким фюзеляжем:    попытка   «попасть в ритм»    движениями штурвала с движением машины. Приводит к прогрессирующему «козлу» с возможным разрушением элементов конструкции самолета.

Реклама