Смертельная центровка
Ряд авиакатастроф, произошедших в России, весьма похож: самолет разбивался на взлете, удар о землю происходил хвостовой частью при запредельных углах атаки. Расследование происшествий однозначного ответа о причинах не дало ни в одном случае, хотя тенденция налицо – стоит лишь рассмотреть эти катастрофы не по отдельности, а вместе.
Москва, 2000 год. Як-40. Вылет из «Шереметьева», на борту – Артем Боровик и попутчики. Чартер на самолете частной авиакомпании. Примерно через минуту после отрыва от полосы борт падает. Свидетели слышали громкий хлопок и вспышку в районе воздухозаборника среднего двигателя.
Ярославль, 2011 год. Як-42. Хоккейная команда ярославского «Локомотива» направляется на матч. После отрыва от полосы все то же самое. Свидетели: «Как-то он вяло и долго разбегался, взлетел, опрокинулся на хвост и упал». Расследование катастрофы Як-40 в 2000 году в «Шереметьеве» – образец добросовестного подхода. После официального изучения записей данных объективного контроля был проведен летный эксперимент и что самое важное – опубликованы записи параметрических регистраторов. Результат расследования: «Причина не установлена». Выводы комиссии по катастрофе Як-42 в Ярославле: бежал по полосе, потом оторвался, немного пролетел, завалился на хвост и упал в Волгу – наверное, не набрал нужную скорость, неадекватный второй пилот жал на педали тормозов шасси во время разгона. Но скорость отрыва регламентируется Нормами летной годности (НЛГ), определяется разработчиком и заносится в Руководство по летной эксплуатации (РЛЭ), находящееся на борту. Значения скоростей отрыва в зависимости от взлетного веса летчики знают наизусть. Если скорость отрыва не достигнута, самолет просто не отделится от полосы, на что бы пилоты ни нажимали. В записях «черного ящика» того Як-42 четко зафиксировано: второй пилот нажимал на педали тормозов. Действительно, нажимал. Точно так же, как и тысячи других пилотов. Открываем инструкцию разработчика, по которой написано РЛЭ, и читаем: «После отрыва и уверенного отхода от ВПП (когда самолет приобретает положительную вертикальную скорость по вариометру) необходимо нажать на тормозные педали до упора (2–3 сек.), затем отпустить их и убрать шасси». Такое действие необходимо для защиты от грязи отсека шасси. Этот пункт инструкции, как и многие другие, летчики выполняют автоматически. Самолет взлетел на расчетной скорости отрыва, а второй пилот выполнял стандартную операцию этапа взлета. Почему самолет стал валиться на хвост и упал, осталось за ширмой «убедительных» выводов комиссии.
Опубликованное интервью начальника Службы безопасности полетов авиации ВС РФ позволяет точно установить причину катастрофы Ту-154.По данным расследования, через 60 секунд после отрыва от полосы самолет находился на высоте 250 метров, имел скорость 360–370 километров в час и начал правый разворот. Согласно РЛЭ (НЛГ СССР, нормы BCAR) это расчетная точка этапа взлета № 3 – точка принятия решения. В ней завершается уборка закрылков, и если все штатно, второй пилот включает перестановку стабилизатора в крейсерское положение, а командир разгоняет самолет до 400 километров в час на высоте 400 метров и переходит в расчетную точку № 4 – завершение взлета и начало набора высоты. Но в точке № 3 высота оказалась меньше расчетной – штатно должно быть 400 метров. Непонятная ситуация. Летчик принимает решение о возврате на аэродром и начинает правый вираж. После уборки закрылков резко задирается нос самолета. Командир понял, в чем дело, и отдал команду: «Закрылки на выпуск (или закрылки 15)». На второе слово уже не хватило времени – через 10 секунд самолет ударился о воду.
Показания очевидцев дополняют картину. «Видел красный огонь сначала вверху слева, потом внизу справа». БАНО, бортовые аэронавигационные огни, в ясную погоду ночью видны на расстоянии нескольких километров, для этого они и сделаны. «Видел белый купол в месте падения, что-то вроде шатра». БАНО справа, потом слева обозначили вращение самолета относительно вертикальной оси. Падение самолета происходило по крутой спирали, в момент соприкосновения с морем хвост прочертил дугу по воде. Поднятая стена брызг имела вид поверхности вращения и сыграла роль зеркала, отражающего свет от освещенных объектов на берегу. Поэтому белый купол или шатер не галлюцинации очевидцев, а важные детали, позволяющие установить, что в последние 10 секунд самолет находился в плоском штопоре, из которого не выводится по чисто конструктивным особенностям. Но Ту-154 проектировали достаточно квалифицированные люди, и режимы ограничений, прописанные в инструкции разработчика, тщательно просчитаны. Самолет, эксплуатирующийся в пределах этих ограничений, ни при каких обстоятельствах в штопор войти не может. В данном случае самолет взлетал с нулевым запасом продольной статической устойчивости по углу атаки. Это значит, что центр массы самолета находился на границе предельно задней центровки или за ее пределами. Осталось разобраться, как такое произошло.
Полет из аэропорта «Чкаловский» до аэропорта «Адлер» длится около двух часов. Для самолета Ту-154 – это штатная заправка 50 процентов топлива. Число пассажиров соответствовало половине загрузки салона плюс багаж, по вместимости багажных отсеков до семи тонн. Восстановить данные центровки воздушного судна, которая зависит от собственно загрузки и количества взятого на борт топлива, по этим данным вполне реально. В 0.00 по Москве самолет вылетел с центровкой 23 процента САХ (средней аэродинамической хорды крыла) и в 2.30 благополучно сел в аэропорту «Адлер» с центровкой 25 процентов САХ. Центровка в этом полете была в середине допустимого диапазона 18–22– 32 процента САХ, то есть оптимальной. В этом полете Ту-154 обладал идеальными характеристиками устойчивости и управляемости.
2.30–5.00. Самолет прошел таможню, дозаправку и стал готовиться к плановому перелету Сочи – Хмеймим. По расстоянию полет Чкаловский – Адлер и Адлер – Сирия – почти одно и то же, потребная заправка в один конец та же самая, на два часа. Но в Адлере самолет дозаправили на сто процентов из расчета туда и обратно. Загрузка по пассажирам и багажу не менялась. В результате на старт ВВП аэропорта «Адлер» вырулил самолет с центровкой 30–32 процента САХ, что соответствует границе предельно задней центровки, то есть к взлету готовилась практически неуправляемая в воздухе машина. И ее нештатное поведение из-за нарушения центровки экипаж парировать не успел, но явно пытался это сделать.
Центровка самолета не пишется регистраторами «черного ящика». Это чисто расчетный параметр. По инструкции разработчика для регулярных рейсов гражданской авиации СССР диспетчер по центровке получает от аэродромно-диспетчерской службы и начальника смены службы перевозок необходимые сведения о заправке топливом и по этим данным рассчитывает загрузку и центровку по номограмме. Для «нерегулярки» расчет производится командиром корабля. Поскольку полет в Сирию относился именно к таким, то командир часа в три ночи после заправки самолета должен был засесть за расчет по номограмме. А в 5 часов утра должен был подняться на борт, дождаться пассажиров, выйти в салон и сказать: «Не так сели – не хватает еще семидесяти пассажиров».
Действительно, при полной заправке топливом и загрузке по пассажирам 65–100 процентов центровка лежит в середине расчетного диапазона центровок. При такой загрузке самолет обладает идеальными характеристиками устойчивости и управляемости. Это расчетный случай в проектировании самолета. Нижняя граница коэффициента коммерческой нагрузки 65 процентов взята из мирового опыта авиаперевозок – граница рентабельности при эксплуатации. В советском «Аэрофлоте» платили премии за достижения планового показателя по коэффициенту коммерческой нагрузки, а регулярность вылетов по расписанию не поощрялась никак. Если борт не заполнялся ко времени вылета, рейс просто задерживался. Незаполненный салон автоматически приводил к центровке, близкой к недопустимой.
Знали ли летчики о проблеме? Пилот Як-40, разбившегося в 2000 году в «Шереметьеве», определенно знал об особенностях самолета: тот Як-40 был поздней модификации с топливным баком в киле. По особенностям загрузки Як-40 – брат-близнец Ту-154, но с обратным знаком. У него все наоборот: самолет абсолютно безопасен при пустом салоне. Во всех других случаях он требует повышенного внимания. На записях параметрического регистратора хорошо видно, что на разбеге после отрыва носового колеса летчик нажимает на кнопку перестановки стабилизатора в крейсерское положение, то есть выполняет предпоследнюю операцию этапа взлета. Штатно это должно делаться после уборки закрылков, через 40–50 секунд после отрыва от полосы. Командир Ту-154 в Адлере понял, в чем дело, только через 60 секунд, а здесь такая мгновенная реакция. Такое возможно, только если событие ожидаемо и предсказуемо. Не помогло. После отрыва от полосы Як-40 вышел на закритические углы атаки, из-за чего захлебнулся в сорванном потоке воздухозаборник среднего двигателя. Хлопок и вспышка в районе среднего двигателя свидетельствуют о помпаже, а далее – неуправляемое падение с опускающимся хвостом.
В 1972 году фирма «Локхид» разработала и установила на трех первых опытных самолетах L-1011 «Тристар» бортовую систему определения веса и центровки (БСОВЦ). Сигналы с тензодатчиков на силовых элементах шасси преобразовывались в показания значений веса и центровки на приборной панели в кабине пилотов. Для широкого применения такой системы необходимо было утвердить ее применение FAA (Управление гражданской авиации США). Однако FAA информировало фирму «Локхид», что необходимо значительное количество данных летных испытаний для демонстрации точности, повторяемости и надежности системы до рассмотрения ее внедрения. За кадром осталось главное преимущество: появилась возможность на всех этапах полета выставлять стабилизатор не в фиксированное, а в оптимальное по центровке положение – самолет получал идеальную управляемость. Аналог такой системы на самолете «Конкорд» блестяще подтвердил это на практике. Пилоты «Конкордов» по праву без всякого преувеличения носили звание самых высокооплачиваемых пассажиров в мире.
БСОВЦ фирмы «Локхид» определяла вес и центровку только на земле. Считалось, что этого достаточно – летать с правильной центровкой и фиксированными положениями стабилизатора на взлете, в крейсерском полете и на посадке. Если объединить эту систему с топливомерами и вычислителем оптимального положения стабилизатора, то управляемость самолета будет идеальной. На самолетах с ЭДСУ и механической системой управления полет для пилотов будет проходить точно так же, как на «Конкорде».
Всего может быть три типа таких систем: как у «Локхид», БСОВЦ на основе датчиков на подвижных элементах амортизаторов шасси и наземная система (НСОВЦ) по типу напольных весов. Размещать весы для самолетов в каждом аэропорту? В гражданской авиации СССР такое практиковалось – время от времени машины «Аэрофлота» по плану закатывались в ангар ГосНИИ ГА и взвешивались. Очень грамотная профилактическая мера.
Есть еще один важный аспект применения систем контроля веса и центровки. А что если точность взвешивания самолета удастся довести, например, до килограмма и объединить с системой контроля загрузки в аэропорту? Например, каждый пассажир будет стоять на напольных весах у стойки регистрации. Перед вылетом можно будет сравнивать загрузку по факту с тем, что взвешивалось в аэропорту. Если все сошлось, нет вопросов. А вот если не сошлось, то появятся вопросы у Службы безопасности полетов.
Внедрение систем контроля веса и центровки – вопрос времени. А пока в соответствующие инструкции гражданской авиации необходимо включить пункт об обязательном докладе командира диспетчеру аэропорта под включенный речевой самописец расчетных значений центровки на взлете и на посадке. Внести в РЛЭ пункт о расчете центровки не только на взлете, но и на посадке. Перед вылетом командиру стоит проверить себя по полученным цифрам – а летал ли он на тренажере при таких центровках. Дополнительный пункт о расчете посадочной центровки совсем не лишний, как может показаться.
Автор: Виктор Шептунов
Первоисточник: http://vpk-news.ru/articles/35471