Завантажити статтю в форматі PDF

Ця стаття представлена ​​на сайті у вигляді окремо-викачуваного файлу в форматі PDF. Натисніть на це посилання щоб завантажити файл на свій комп'ютер.

У березні 2016 року сталась авіакатастрофа в Ростові-на-Дону при догляді на друге коло в сильний дощ. Точно такі ж умови були в Сочі в травні 2006 року, коли вірменський борт під час зливи йшов на друге коло. Нижче наводжу опису ряду авіакатастроф, що сталися в світі в аналогічних умовах і з тих же причин. Ось їх неповний перелік.

В аеропорту Тайпей (Тайвань) 10 жовтня 1997р. зазнав катастрофи при догляді на друге коло в умовах сильної зливи літак ВПС США Локхід-130 «Геркулес».

В аеропорту Surat Thani (Таїланд) 11. грудня 1998. при виході на друге коло в умовах сильних зливових опадів втратив просторове положення і впав А-310 авіакомпанії Таїланду Thai Airways International.

Повітряне судно British Aerospas (BA-146-100) авіакомпанії Air Botswana заходило на посадку в аеропорту Hwange (Зімбабве) 10 березня 1998р. При заході на посадку на висоті 750 футів літак потрапив в область зливових опадів. Незважаючи на те, що командир корабля встановив злітний режим, повітряне судно продовжувало знижуватися зі швидкістю 2400 футів в хвилину. Потім відбулося зіткнення з верхівками дерев, на щастя, в цей момент літак зміг піти на друге коло. Надалі повітряне судно благополучно село.

Повітряне судно Twin Otter, що належить непальської компанії Yeti Airlines, 21 червня 2006 р. виконувало регулярний рейс. При заході на посадку в аеропорту Jumla зв'язку із виходом на друге коло в умовах дощу літак втратив швидкість і впав.

У Таїланді 17 вересня 2007р. при посадці зазнав катастрофи пасажирський літак авіакомпанії «Уан-ту-гоу», що виконував внутрішній рейс з Бангкока на курортний острів Пхукет. Авіалайнер «Макдонелл Дуглас» МД-82 зійшов зі злітно-посадкової смуги, розколовся на дві частини і загорівся. На борту були 123 пасажири і сім членів екіпажу. До вечора влада Таїланду повідомили, що 42 людини врятовані, 74 людини загинули, 14 вважаються зниклими без вести. Катастрофа сталася в складних метеоумовах - над Пхукет напередодні йшов дощ і дув сильний вітер. Коли пілот спробував приземлитися, видимість була слабкою. Він вирішив піти на друге коло, але літак втратив рівновагу і впав.

Четирехдвігательний реактивний літак-заправник Boeing KC13SE Міністерства оборони США 13 січня 2009 р. виконував захід на посадку на аеродром Gellenkirchen (Німеччина). При посадці, в зв'язку з зайнятістю смуги почав відхід на друге коло в умовах дощу, при цьому різко втратив швидкість, впав і розбився.
23.07.2014 на Тайвані розбився літак компанії TransAsia Airways при догляді на друге коло в умовах зливових опадів. Всі 50 чоловік, що знаходилися на борту, загинули.
В авіакатастрофі, яка сталася в Канаді 29 березня 2016 року, під час заходу на посадку в умовах туману і крижаного дощу розбився приватний літак Mitsubishi MU-2B-60. Загинули всі, хто перебував на борту, в тому числі колишній міністр транспорту Канади.

У чому причина цих авіакатастроф? У статті я даю свою версію. Більш того, знаходжу зв'язок наведених вище авіакатастроф з катастрофою польського лайнера біля Смоленська в квітні 2010 року, в Донецьку в лютому 2013 року і в Казані в листопаді 2013 року.
Всі ці авіакатастрофи об'єднує одне: догляд на друге коло під час сильного дощу або туману при температурі близько нуля градусів. При цьому відбувається різке падіння швидкості з подальшим падінням літака.
Дуже стисло і образно про те, як це відбувається, розповів один з тих, що вижили пілотів Ан-24, що розбився в Донецьку в лютому 2013 року. За його словами, вони «почали йти на друге коло, а літак втратив швидкість і впав».

У разі падіння літаків при догляді на друге коло виникають різні моменти, що представляють собою систему з багатьма невідомими. Наприклад, при польоті на ешелонах паливо дуже охолоджується, так як температура навколишнього повітря мінус 40 - мінус 60 градусів. Відповідно, на переохолодженому крилі при плюсових температурах буде спостерігатися підвищена конденсація. Мною були проведені дослідження і доведено, що основна маса води з поверхні крила видаляється за рахунок випаровування, і лише незначна частина - шляхом здування. На підставі цього мною теоретично були побудовані графіки цього процесу, які повністю збігаються з графіками, отриманими практичним шляхом і наведеними - без пояснень - в книзі «Безпека польотів в умовах небезпечних зовнішніх впливів» під ред. В.А.Касьянова (4).

На сьогоднішній день немає чіткого єдиної думки, від чого відбувається падіння швидкості. Як правило, причиною називають неписьменні дії екіпажу. У науковій літературі зустрічається версія про кінетичному впливі крапель дощу. У своїй статті я доводжу неспроможність останньої версії і висуваю свою.

В се катастрофи, описані в статті, пов'язані з людським фактором. Але причини - не погана підготовка льотного складу, а природні умови, які, за певних обставин, призводять до катастрофічних наслідків. Причин трагічно складних обставин, про які до сих пір нічого не було відомо, і методам успішного виходу з них і присвячена ця стаття.

Всі дані про авіакатастрофи і природних умовах, при яких вони відбувалися, взяті автором зі ЗМІ та Інтернету.

Головна мета, заради якої написана стаття - запобігти подібним авіакатастрофи, що призводять до величезних людських жертв, в майбутньому.

Одним з найважливіших показників в авіаційній галузі є безпека польотів. На зорі авіаційної ери основною причиною аварійності була ненадійність техніки. На сьогоднішній день основною причиною аварійності в авіації є людський фактор. Найчастіше він нерозривно пов'язаний з природними зовнішніми впливами, що створюють небезпечні ситуації. При цих ситуаціях виникає дефіцит часу або неповнота інформації (поточної або пов'язаної зі слабкою вивченістю ситуації, що виникла в теоретичному плані) створюють додаткові причини, що призводять до авіаційного події. Тому, чим глибше будуть вивчені процеси несприятливих зовнішніх впливів на діяльність авіації, тим успішніше буде боротьба з ними.

Багато випадків авіаційних подій в умовах зливових опадів наводить на думку, що ця область, що представляє велику небезпеку діяльності авіації, незаслужено мало вивчена. Висловлювалися спроби пояснити це явище кінетичним впливом падаючих крапель, але розрахунки показують, що цей вплив незначно. Дійсно, у формулі

щільність повітря - 1,3 кг / м3,

щільність водного середовища в краплинному стані - близько 2 · 10 -3 кг / м3.

Отже, внесок в загальне лобове опір зневажливо малий. Розрахунок за величиною кінетичної дії водяних крапель на повітряне судно дає ту ж величину - близько 30-50 кгс - на такий літак, як Ту-154. За підказкою звернемося до природи. У дощ, як відомо, звичайні птахи не літають, а, якщо і трапляється - видно, що частота махів крила при цьому значно зростає. А водоплавні птахи літають в будь-яку погоду. Якби неможливість польоту птиці обумовлювалася кінетичним впливом водяних крапель, то літати в дощ не могли б будь-які птиці. Відомо, що залози водоплавних птахів виробляють жир, завдяки чому вода з крил скочується, що не зволожуючи їх ( «як з гуся вода»), і крило водоплавної птиці не втрачає своїх якостей при зльоті з поверхні вод, залишаючись сухим. Резонно припустити, що причина тут криється в різній в'язкості, що виникає між крилом і потоком, що набігає. Проведені досліди і розрахунки показують, що величина в'язкості може змінюватися в рази і залежить як від якості обтічного тіла, так і від властивостей потоку, що набігає. Якщо одну з основних формул аеродинаміки (1) представити у вигляді

де а - коефіцієнт в'язкості, що виникає між поверхнею обтічного тіла і потоком, що набігає,

то багато незрозумілі питання з'ясуються.

Так, наприклад, в літературі описується, що сучасна підводний човен може, при необхідності, викидати певну речовину, змінюючи тим самим властивості набігаючого потоку. А якщо попереду летить повітряного судна змінити властивості набігаючого повітряного потоку, наприклад, за допомогою іонів, то величина в'язкості, а, значить, і сила опору, зміняться. Те ж саме можна сказати і про те, що в'язкість може змінюватися, якщо змінити матеріал обтічного тіла.

Аналіз катастроф, що сталися під час заходу на посадку в зливових опадах, показує, що більша їх частина сталася в ситуаціях, які виникали в момент відходу повітряного судна на друге коло, під час вирівнювання перед приземленням або в момент збирання механізації під час зльоту.

Всі ці ситуації об'єднані тим, що в цей момент виникають умови, при яких нижня поверхню крила піддається підвищеному впливу зливових опадів, причому величина опадів, що потрапляють на нижню несучу поверхню, значно зростає або взагалі збільшується від 0 до досить значних величин. Розрахунки показують, що в цих ситуаціях при певній температурі і інтенсивності опадів буде утворюватися водяна плівка на нижній поверхні крила, яка значно змінює в'язкість, а, отже, і опір, що призводить до різкого погіршення аеродинамічних якостей.

При зниженні ж по глиссаде в умовах зливових опадів має місце незначне погіршення аеродинамічних характеристик, яке не несе фатальних наслідків, так як якщо і відбувається утворення водяної плівки, то тільки на відхиляються елеронах, що призводить до погіршення керованості літаком без катастрофічних наслідків.

Для кращого розуміння цього питання розглянемо вектор руху дощових крапель при польоті повітряного судна зі швидкістю 270 км / год (75 м / с).

На рис.1 видно, що для того, щоб дощові краплі потрапили на верхню поверхню крила, кут ے α повинен бути більше ے β1 (ے α> ے β1). Фактично ж ے β1> ے α. Для того, щоб краплі дощу потрапили на нижню поверхню, ے α повинен бути менше, ніж ے β2 .. Однак, якщо це і має місце, то різниця між кутами α і β2 дуже невелика. Це дає підставу говорити про те, що в цьому випадку (розрахунки це підтверджують) кількість дощових крапель, що падають на нижню поверхню, незначно, і вони не мають великого впливу на зміну сил опору, так як в цьому випадку потрапили на нижню поверхню краплі дощу « випаровуються », і умов для освіти водяної плівки не створюється.

Звідси можна зробити висновок, що коли величина опадів, що потрапляють на нижню поверхню крила, перевищить певну критичну величину, то дощова вода, в цьому випадку, не встигне вся «випаруватися» і почне утворюватися водяна плівка, яка і буде надавати такі вкрай несприятливі впливу, як різке збільшення сили опору і зменшення підйомної сили.

Для доказу цього припущення необхідно:

1. виявити причини різкого збільшення сил опору в разі утворення водяної плівки,
2. знайти, теоретично розрахувати значення інтенсивності опадів, при якому почне утворюватися плівка на нижній поверхні крила,
3. порівняти обчислену інтенсивність опадів з інтенсивністю опадів, які бувають в реальних умовах.

Теоретичні розрахунки за допомогою математичної моделі дозволили розрахувати зростання сил опору і падіння підйомної сили при утворенні водяної плівки на нижній поверхні крила. Дані розрахунків збіглися з даними, отриманими при розшифровці "чорних скриньок".

Так, наприклад, в разі відходу на друге коло А-310 3 травня 2006 року в Сочі, в момент відходу кут атаки був не менше 21 °. Легко підрахувати, що в цьому випадку на нижню поверхню за рахунок набігаючого потоку потрапить маса водяних крапель в 6 з гаком разів більше на 1 м2 поверхні крила, ніж при цій же інтенсивності опадів на 1 м2 поверхні землі. Іншими словами, якщо інтенсивність опадів у цей момент була 50 мм / год, то умовна інтенсивність опадів на поверхню крила понад 300 мм / год. Така інтенсивність (50 мм / год) зустрічається на так уже й рідко. За даними Т.В. Валькович (3), така інтенсивність опадів відзначається в аеропортах Республіки Білорусь з частотою 2-3 рази на рік, причому в південних районах - ще частіше, а 24 липня 2009 р середня інтенсивність зливових опадів в м.Мінськ протягом 1 години склала 57 мм / год, отже, в зарядах вона була значно вище. Знаючи дані по розшифровці "чорних скриньок" в частині, що стосується випадків, коли повітряні судна потрапляли в умови зливових опадів і швидкість їх падала на 30-40 км / год за час близько 3-х секунд, легко підрахувати критичну величину інтенсивності опадів. Розрахунки показують, що критична інтенсивність опадів, при якій починає утворюватися водяна плівка, - близько 300 мм / год (така умовна інтенсивність при догляді на друге коло виникає при метеорологічної інтенсивності опадів 50 мм / год). Зміни в ту чи іншу сторону від цієї величини, звичайно, існують, в залежності від швидкісних характеристик повітряного судна, відносної вологості, температури повітря і ряду інших параметрів (наприклад, наскільки охолоджене крило повітряного судна після зниження з ешелону). Мабуть, в Сочі в момент трагедії були всі умови, необхідні для створення водяної плівки на нижній поверхні крила з усіма витікаючими з цього наслідками.

Висновок: умови, що сприяють створенню водяної плівки на крилі, виникають в момент відходу повітряного судна на друге коло при 100% відносній вологості в інтенсивних зливових опадах. Фактична температура в 14 ° С, як правило, є тією критичною температурою, при якій ще можуть створюватися умови для утворення водяної плівки. При більш високих температурах умови для утворення водяної плівки - подія практично неможливе, так як для цього потрібно інтенсивність опадів понад 50 мм / год, що в природі зустрічається вкрай рідко.

Виходячи з наведених даних, можна припустити, що відходи на друге коло в умовах зливових опадів вкрай небезпечні, і, вже якщо і є необхідність в їх виконанні, то методика догляду повинна бути абсолютно інша: повільна прибирання закрилків, розгін і лише потім повільний переклад повітряного судна в набір висоти.

Як тут не згадати великого дослідника Миколи Єгоровича Жуковського, який не вгавав на досягнутому і допитливо шукав нових шляхів в науці про опір повітря. У своїй промові 5 грудня 1910 Жуковський сказав: «Я думаю, що проблема авіації і опору повітря, незважаючи на блискучі досягнуті успіхи в її вирішенні, укладає в собі ще багато невідомого, і що щаслива та країна, яка має кошти для відкриття цього невідомого ». З тих пір було відкрито багато в частині, що стосується опору повітря, але безмежні загадки природи ...

Слід сказати, що ці розрахунки були виконані для середньостатистичного лайнера з деякими припущеннями. У конкретних випадках різні типи покриття несучої поверхні, температура повітря, ступінь охолодження повітряного судна по відношенню до навколишнього повітря, відносна вологість і, звичайно, швидкісні характеристики літака будуть вносити зміни в ту чи іншу сторону. Так, наприклад, критична ситуація, пов'язана з виникненням водяної плівки на крилі, буде виникати і при меншій інтенсивності опадів (менше 50 мм / год). Розрахунки показують, що для повітряних суден класу С при температурі 5 ° С небезпечна ситуація може виникнути при догляді на друге коло при інтенсивності опадів 10 мм / год. Чи не в цьому причина катастрофи, що сталася з літаком бізнес-класу при заході на посадку восени 2009 р в Національному аеропорту «Мінськ-2»? ..

При температурах близько нуля катастрофічна ситуація може скластися не тільки в моросящій опади, але і в умовах густого туману, де насиченість повітря вологою буде достатня для утворення водяної плівки. Такі умови будуть створюватися в тумані, щільність якого обмежує видимість до 200 м. Так, 28 грудня 2011 р в аеропорту м Ош (Киргизстан) посадка літака Ту-134 в сильному тумані і при температурі близько нуля закінчилася авіаційним подією.

Аналогічна ситуація склалася під час заходу на посадку в аеропорту Алма-Ати 29 січня 2013 року - літак СRJ-200 зіткнувся з землею при спробі відходу на друге коло.

13 лютого 2013 року в Донецьку Ан-24 зазнав катастрофи, яка сталася в момент відходу на друге коло при заході на посадку в густому тумані.

В аналогічних умовах (хмари, температура близько нуля, що рівносильно густому туману) в Казані, в листопаді 2013 року в момент відходу на друге коло при заході на посадку зазнав катастрофи Боїнг-737.

При виконанні фігур вищого пілотажу в момент вирівнювання літака створюються великі кути атаки. Якщо це відбувається в хмарі, то водяна плівка має шанс утворитися і при температурах трохи вище нуля градусів.

Хочеться також звернути увагу на те, що, найчастіше, особливо на гірських аеродромах, схеми виходу передбачають певні градієнти набору висоти. Але якщо всі розрахунки градієнтів набору для різних типів повітряних суден виконані з урахуванням сухого крила, то, очевидно, в разі зливових опадів значення цих градієнтів явно будуть відхилятися в сторону зменшення. Отже, в керівництва з льотної експлуатації необхідно внести таблицю для перерахунку максимальних градієнтів набору висоти в випадках, коли повітряне судно виявляється в зоні зливових опадів.

Виходячи з усього вищеописаного, можна зробити висновок про те, що якщо на верхній і нижній поверхнях створити різні коефіцієнти в'язкості, то, не змінюючи профілю крила, можна збільшити підйомну силу. Або, покриваючи речовиною з відповідним коефіцієнтом в'язкості передні кромки крила і фюзеляжу, домагатися зменшення сил опору. Чи не в цьому криються чудові аеродинамічні якості крила метелика, джмеля, птиці. Правда, слід зазначити, що високі аеродинамічні якості крила птаха обумовлені також і увігнутістю профілю його нижньої поверхні, що створює збільшення підйомної сили при помахах крила в польоті. Можна, користуючись математичною моделлю, для будь-якого матеріалу розрахувати найбільш вигідний профіль. Отримані напрацювання дозволяють знаходити коефіцієнти в'язкості різних речовин і в повній мірі використовувати найбільш прийнятні для авіації, пояснити теоретичні засади підвищення аеродинамічного якості крила шляхом створення на крилі невеликих поглиблень в певних місцях. За даними зарубіжній пресі, саме такий спосіб підвищення аеродинамічного якості намір використовувати концерн Airbus. У керівництві ІКАО «Щодо забезпечення безпеки» (DOC 9859) підкреслюється, що кожна небезпека характеризується трьома складовими:

1. ймовірністю виникнення,
2. серйозністю (ступінь небезпеки),
3. сукупністю дій щодо її усунення.

Якщо розглянути ступінь небезпеки, пов'язану з зливовими опадами, спираючись на статистичні дані, то можна зробити висновок про серйозні передумови щодо переходу особливої ​​ситуації в катастрофічну в зазначених вище умовах.

Що стосується третього пункту, то є сенс говорити про те, що ці небезпечні явища повинні бути всебічно вивчені. Це дозволить більш успішно з ними боротися.