Сваливание и штопор – как их избежать

Поиск и аренда частных самолетов

Навыки адекватного поведения в аварийных ситуациях во время полета имеют основное значение для нашей безопасности. Представления о том, что делать, когда самолет находится в режиме сваливания или вошел штопор, преподаются адептам авиации еще в самом начале базового обучения и проверяются на всех этапах контроля знаний и на экзаменах. Однако, тем не менее, если мы обратимся к статистике, независимо от ее источника – Запад, Восток, аэроклуб, военная авиация, а также от ее периода – прошлый год, последние 10 лет, 70 лет назад, эта тема опять всплывает…..

SR22 GTS S0180 T - Сваливание и штопор - как их избежать
В одной из публикаций под названием «Штопор в статистике аварийности» был представлен анализ 110 инцидентов с трагическим исходом для 165 жертв, произошедших в Великобритании в 1980–2008 годы на одномоторных самолетах с поршневым двигателем. Каковы же выводы?

Сваливание-штопор-смертельная авария в большинстве случаев является результатом цепочки из предшествующих тревожных событий, связанных с неисправностью, сложными атмосферными условиями, неправильно принятым решением (например, полет на малой высоте), а иногда с необходимостью миновать внезапно появившееся препятствие.

Тип самолета

Трапециевидные крылья Piper 28, Warrior, а также Archer хорошо способны предохранить от раннего сваливания. Cessna 152 в этой статистике выглядит хуже, Cessna 150 моделей L и M – исключительно плохо. Если сравнить вес самолетов, то для самолетов до 600 кг, количество аварий этого типа составляет 1,3 на 100000 часов полета, для более тяжелых – 0,26, т.е. в пять раз меньше! Значит ли это, что пилоты меньших самолетов чаще попадают в ситуацию, приводящую к сваливанию или штопору?

Когда?

Взлет и посадка являются самыми критичными с точки зрения безопасности фазами полета. Долгое время наиболее опасным моментом считался поворот на прямой. В последние годы это изменилось «в пользу» поворота на взлете. Когда еще? Во время бравады (как это и случалось в Великобритании), во время демонстрационных полетов и шоу в воздухе, ухода на второй круг, учебных акробатических полетов и … тренировок по выходу из пике (сваливания) и штопора.

Вынужденная посадка

В 1980–1989 годах около 12 процентов смертельных случаев типа сваливание-штопор были вызваны изначально неисправностью либо снижением мощности двигателя. В 1989–2008 они составляли уже 45 процентов! Если у нас появилась проблема с двигателем, необходимо сосредоточиться на пилотаже – „flying is first priority”. Нужно соблюдать безопасную скорость – ручка (штурвал) от себя, а если при том необходимо повернуть, то только при небольшом отклонении шарика кренометра от середины. Очень важным элементом является брифинг перед полетом, чтобы напомнить правила поведения в случае частичной или полной потери мощности двигателя. Запомним: скорость – крен – шарик….

Высота

Подавляющее большинство случаев вызвано проблемами, которые появились на высоте менее 300 футов.

Инструктор

В 22 проц. случаев инструктор находился на борту. Это может говорить о низком уровне подготовки таких инструкторов и некомпетентности его экзаменатора, который этого не заметил. Поэтому в Великобритании идет дискуссия на тему квалификации инструкторских кадров. Обсуждается также проблема как обучать в условиях slow flight, в полетах на углах атаки близких к критическим. Стоит ли обучать обращать особое внимание на показание измерителя приборной скорости и не превышения минимально допустимой скорости (что не всегда небезопасно в случае выхода его из строя), или на положение шарика указателя скольжения и избежание неправильной координации положения органов управления, и, раз сваливание зависит от угла атаки, уделять больше внимания признакам сваливания типа buffet. Стоит ли использовать устройства, предостерегающие от сваливания (tall warning devices)? Как мы видим, до сих пор никто не выработал единственного стопроцентно эффективного метода. Самое интересное, что с 1987 года зарегистрирован всего один случай аварии с участием курсанта в самостоятельном полете.

Суммируя

Стоит познакомиться с содержанием доклада, опубликованного на www.gasco.org.uk. Вообще глава GASCo Найджел Эверетт, подводит такой итог: ниже той высоты, на которой совершается поворот, самым важным является удержание приборной скорости и безопасного тангажа и шарика указателя скольжения в центральном положении. Чтобы не случилось вокруг, мы должны наблюдать за упомянутыми факторами и во время их корректировать. В случае аварийной ситуации (например внезапная потеря мощности двигателя), самым плохим сценарием может быть сваливание самолета на высоте 50-150 м, резкая потеря скорости и не контролируемое падение на землю.

Контролируемое столкновение с землей увеличивает шансы выжить. Старая истина, преподаваемая в британских королевских ВВС, звучит так: …. «сталкивайтесь с землей так деликатно, как только можете, в наиболее мягком месте в окрестностях.

Когда мы говорим об авариях, обычно возвращается тема правильного обучения. Нынешнее европейские правила идут по пути унификации. В любой стране программы подготовки пилотов для PPL(A) должны содержать обучение полёту на малых скоростях, отработку навыков введения в сваливание и избежания вхождения в штопор. (AMC 1 FCL .210 .A, упражнение 10a, 10b и 11), посвящая этой теме не менее 2 часов полета. Сейчас в большинстве стран не обязательно, как раньше., обучать вхождению в штопор и начальной акробатики.

Смотрите также:  UPS расширяет торговые услуги с помощью покупки Sandler & Travis

В то же время программы предусматривают отработку навыков выхода из начальной фазы сваливания с большим креном (наклон крыла – около 45º), т.е. начальной фазы штопора. Стоит напомнить, что от кандидатов в инструкторы начального обучения не требуются навыки средней акробатики. Однако он должен пройти обучение по выводу штопора установленной фазы (AMC 1 FCL .930 .FI, упражнение 11b) . За основу принят принцип «необходимого минимума навыков» для всех, оставляя акробатику энтузиастам этой дисциплины, разумеется с учетом стоимости обучения.

Напомним себе еще раз:

Сваливание это – явление заключающееся в значительном, резком падении несущей силы крыла и резкого роста аэродинамического сопротивления в результате превышения критического угла атаки крыла, которое вызывает срыв потока Обычно это сопровождается мгновенной, частичной или полной потерей управляемости. Различаются два вида сваливания: статическое и динамическое.

Статическое сваливание является результатом постепенного уменьшения скорости полета воздушного судна до достижения его минимальной скорости, а динамическое – результатом превышения критического угла атаки при скорости большей, чем минимальная. Вхождение в состояние динамического сваливания происходит в результате резкого изменения угла атаки (резкого взятия на себя ручки управления или штурвала). Тенденция к динамическому сваливанию увеличивается по мере роста нагрузки на несущие поверхности планера.

Для выхода из состояния сваливания достаточно легко подать ручку управления (штурвал) от себя для снижения угла атаки и увеличить приборную скорость. Отсутствие реакции на сваливание обычно приводит к штопору.

220px Hannes Arch Kirchheim 3 - Сваливание и штопор - как их избежатьШтопор является состоянием полета, при котором самолет на закритическом угле атаки самостоятельно падает вниз по спирали с большим шагом и малому радиусу. При этом на самолет воздействуют не только аэродинамические силы, но и центробежный момент. В стабильном штопоре эти силы и момент находятся в состоянии равновесия, поэтому крен, наклон и угловая скорость постоянны. По методу образования штопора различаются два вида: управляемый и неуправляемый. По углу атаки крыла во время штопора можно выделить нормальный штопор и плоский (большой угол атаки, меньший крен, меньший радиус и поступательная скорость, но большая угловая скорость). Все эти явления могут возникнуть во время классической позиции (сваливание из нормального полета) и в перевернутой (сваливание в полете вверх шасси).

Методика выхода из штопора состоит на полном снижении мощности двигателя с элеронами в нейтральном положении, полном повороте руля направления в сторону противоположную вращению (для прекращения авторотации), установке руля высоты в среднее положение, после прекращения вращения – выставить руль направления в нейтральное положение, а после восстановления управляемости – немедленно выводить самолет из пике.

Чтобы понять почему происходит сваливание и штопор, му должны знать зависимость мощности необходимой и развиваемой от скорости горизонтального полета, а также зависимость коэффициента несущей силы и силы сопротивления от угла атаки. Коэффициент несущей силы с нулевого уровня линейно вырастает одновременно с углом атаки, но только до определенного уровня (критический α), после чего резко падает, в то время как коэффициент силы сопротивления вырастает по кривой, графически приближенной к параболе. Поэтому, прежде чем самолет войдет в штопор, у пилота есть время предпринять действия, поскольку ранее должен появиться один из признаков сваливания:

• Падение приборной скорости;
• Необходимость большего, чем обычно, угла поворота элеронов и руля высоты для достижения нужного эффекта, показывающих уменьшение их эффективности;
• Появление подрагивания планера самолета;
• Активация сигнала, предупреждающего о достижении критического угла атаки (если таким устройством оснащен самолет).

Упомянутые признаки касаются, прежде всего, горизонтального полета и предполагается, что у пилота есть время, чтобы их обнаружить. Совсем иначе они могут выглядеть во время взлета, свободного планирования, а также в развороте с большим креном, а также при скольжении вверх или вниз. Сценарий поведения воздушного судна тогда будет развиваться быстрее. Сваливание тогда может произойти при любом пространственном положении самолета, при любой приборной скорости, в условиях полного над ним контроля.
Влияние на скорость сваливания оказывает вес самолета, высота полета (влияющая на несущую силу крыла плотность воздуха), температура окружающей среды (чем выше, тем ниже плотность воздуха и несущая силы крыла), турбулентность, обледенение планера (образовавшееся во время полета или не устраненное во время подготовки к нему), а также направление ветра (не всегда присутствуют условия для посадки в его направлении).

Смотрите также:  Аэропорт Хелипорт Уккусиссат (Ukkusiysat) коды IATA: JUK ICAO: BGUT город: Уккусиссат (Ukkusiysat) страна: Гренландии ( Greenland)

Скорость сваливания возрастает одновременно с креном самолета. Удерживая постоянную скорость в горизонтальном полете по прямой, мы можем обеспечить определенный запас безопасности до скорости сваливания. Выполняя в горизонтальном полете стандартный поворот с постоянной скоростью, данный запас по времени уменьшается, но можно продолжать полет, в то время как дальнейшее увеличение крена сокращает его до «0» и приводит к сваливанию при скорости значительно большей, чем при полете по прямой. Необходимо запомнить – чем выше крен, тем больше скорость, при которой наступает сваливание.

Если в полете (обычно со скоростью приближенной к минимальной) наступает неожиданный для пилота резкий крен на крыло и капот двигателя оказывается ниже видимого горизонта с одновременным уклоном в сторону крена, то значит мы … вращаемся в штопоре !

Тогда….
• Сбросить газ;
• Элероны – в «нейтраль»;
• Нажать до конца на педаль руля направления противоположную стороне вращения самолета;
• Вслед за педалью – отдать рычаг управления (штурвал вперед);
• После остановки авторотации отпустить педаль;
• Вывести самолет из пикирования.

Хотя вышеприведенные методики касаются, прежде всего аэродинамики и техники пилотажа, необходимо помнить и о человеческом факторе. Ибо появление ситуации непреднамеренного штопора является результатом невнимательного, или, говоря официальным языком, ненадлежащего контроля за параметрами полета. Они могут быть связанны с рассеванием внимания (например, пилота заболтал пассажир), усталостью, сосредоточенностью на второстепенных вещах и т.д. Идя далее – какую реакцию вызывает у пилота неожиданный штопор? Удивление? Шок? Раздражение? Любая из них в большей или меньшей степени снижает время на реакцию для принятия мер. Поэтому, пилотировать самолет нужно с холодной головой.

Критические фазы полета

Критическим фазами полетами является взлет, набор высоты, а также уход на второй круг. В этих ситуациях воздушное судно находится на малой высоте, имеет скорость, которая незначительно отличается от скорости сваливания. Крылья имеют большой угол атаки, что в случае с выпущенными закрылками создает большое аэродинамическое сопротивление. Управление в этом случае должно быть особо точным и гарантировать безопасный набор высоты с одновременным повышением приборной скорости, что позволит постепенно убрать закрылки.

Убирающиеся закрылки вызывают падение несущей силы, связанной с уменьшением выпуклости профиля, а также аэродинамический момент, зависящий от смещения центра тяги. И обычно требует реакции рулем высоты. Следует помнить, что действие каким либо органом управления (педали, ручка управления-штурвал) добавляет аэродинамическое сопротивление, особенно в том случае, если угол их поворота большой, что на малых скоростях бывает необходимым для сохранения траектории полета. В такой ситуации даже незначительное падение мощности двигателя становится крайне опасным и требует удержания горизонтальной скорости хотя бы и ценой уменьшения скороподъемности.

Кроме того необходимо помнить, что полная потеря мощности (остановка двигателя) вызывает дополнительный рост аэродинамического сопротивления от винта, переходящего в состояние авторотации, поэтому пилот должен немедленно прекратить набор высоты и удерживать горизонтальную скорость ценой высоты, переходя в режим снижения. Если скорость самолета и далее имеет тенденцию уменьшения, например, из-за нестандартной (большей, чем положено) загрузки, высокой температуры, большей высоте по плотности, турбулентности, есть только один выход – крылья в горизонт, шарик – в середину, ручку управления (штурвал) от себя…

И еще одно: если авария двигателя произошла на взлете и высота составляет ниже 100 метров, не стоит пытаться вернуться к месту старта. Многочисленные примеры показывают, что это не самое безопасное решение. Нужно стараться найти место посадки по курсу или с небольшим от него отклонением.

Избежание сваливания и штопора

Как избежать непреднамеренного сваливания и штопора? Прежде всего следует формировать свой личный airmanship. Проще говоря, хорошо готовиться к полету. Обдумывать действия и обладать знаниями по конкретному поведению в данной ситуации.

Важен также и опыт – пропорционально уровню обучения и постоянные тренировки. Необходимо проверить как выглядит критическая ситуация с инструктором либо опытным пилотом в контролируемых условиях. Третье и главное – подход к полетам вообще, нужно избегать в нормальных условиях (не тренировочных) риска возникновения ситуации сваливания, даже если имеется хороший опыт, даже если уже есть навыки вывода из него самолета.

Важно:
• В любой момент быть готовым предпринять превентивные мер;
• Регулярно упражняться в выводе самолета из сваливания и штопора для поддержания полученных во время обучения навыков, делая это на безопасных высотах в различных конфигурациях полета, с выпущенными закрылками и без, с большим и малым креном;
• вдумчиво читать полетные инструкции пользователя и в случае сомнений прибегать к совету инструктора либо пилота, имеющего большой опыт полетов на данном типе воздушного судна.

Смотрите также:  Turkish Airlines планирует осуществлять перелёты по России во время ЧМ-2018

Отдельная тема – учебные и контрольные полеты, задачей которых является обучение либо проверка способностей выполнения сваливания и штопора. Рассмотрим это подробнее.

Самолет

Следует обязательно ознакомиться с инструкцией пользования самолета в полете. Проверить состояние планера и познакомиться характеристиками сваливания данного типа и данного экземпляра самолета, если последнее оговаривается. Полезно обсудить эту тему с опытным инструктором или пилотом. Обязательным является проверка развесовки самолета, чтобы избежать крайних положений. Допустимым самолетом для выполнения штопора является Cessna 150/152, особенно ее акробатическая версия. Однако, учитывая необычные характеристики штопора на этом типе самолетов, нужно пройти специальное обучение чтобы его безопасно выполнять в управляемом режиме.

Некоторые самолеты с трудом входят в управляемый штопор (особенно Cessna 150) и часто сами из него выходят прежде, чем пилот успевает предпринять соответствующие действия. Это положительная черта данной конструкции, однако справится ли с ситуацией пилот на другом самолете? Стоит однозначно подчеркнуть, что в случае Cessna 152 ее можно динамично ввести в штопор резким взятием штурвала на себя при большом угле атаки крыла с одновременным поворотом руля направления. Авторотация сохранится пока рулевые поверхности находятся в выдвинутом положении. После поворота рулевых поверхностей в направлении, которое противоположно вращению, а руля высоты – в нейтральное положение, самолет имеет тенденцию к очень плоскому снижению с набором скорости.

В этом случае становится необходимым прецизионный выход из снижения без сильных перегрузок (осторожным, но решительным взятием штурвала на себя). При правильном входе в штопор и выходе из него потеря высоты на одном витке не должна превысить 600–800 футов. В данной ситуации для выхода из штопора нет необходимости управлять оборотами двигателя. Нужно дать газ на краткое время перед достижением горизонтального полета. Стоит предостеречь, что введение самолета Cessna 152 в штопор при критических углах крыла с поворотом руля направления и одновременным опусканием закрылков может привести к развороту в противоположном направлении, чем предполагалось.

Погода

Тренировку штопора необходимо проводить при самых благоприятных атмосферных условиях. Горизонт должен хорошо просматриваться, видимость быть соответствующей, основание облаков – не ниже 3000 футов на один виток штопора. Стоит также помнить о надлежащем вертикальном и продольном эшелонировании с другими участниками воздушного движения, чтобы избежать коллизий. Более безопасным будет проведение тренировок в предназначенных для этого зонах, данные о которых можно найти в AIP. Не стоит выполнять тренировки над покрытой облаками или плоской местностью без характерных ориентиров, т.к. это может привести к потере пространственной ориентации.

Передача управления

Если в кокпите находится два пилота, командир должен установить очередность действий на случай потери связи через интерком. Во время первых полетов курсанта с инструктором существует большая вероятность, что обучаемый окажется не в состоянии сосредоточиться и правильно выполнить команды инструктора.

Высота

Основой безопасности является запас высоты. Минимально рекомендованная высота для окончания выходя из штопора – 3000 футов AGL. Ее можно сократить до 2500 футов при тренировках на самолете Cessna 150/152. Потеря высоты при каждом витке должна составлять примерно 800 футов . Таким образом для двух витков: 800 + 800 + 2500 = 4100, т.е. начинать следует на высоте не менее 4100 футов (1250 м).

Прыжок с парашютом

Если экипаж располагает парашютами, необходимо установить высоту, достаточную для прыжка в случае непредвиденной ситуации во время упражнений. Обязательным является ознакомление с процедурами безопасности и инструкцией использования парашюта. Условия, при которых следует опустить воздушное судно в критической ситуации нужно обговорить еще не земле.

Вывод из штопора

Процедура вывода из штопора, представленная выше, может различаться в зависимости от типа и даже экземпляра самолета. Необходимо всегда знакомиться с инструкцией пользователя данного конкретного воздушного судна. В случае сомнений лучше обратиться за мнением к лицам с большим опытом в этой области. Очень важно не экспериментировать самому, особенно когда совсем мало летного стажа и опыта.

Андрей Бочкарев