Крило і потік
Скільки існує на світі авіація, стільки і загрожує літальним апаратам одна з найбільш частих і страшних небезпек - звалювання у штопор, тому що кут атаки літака стає вище критичної величини. Тоді плавність обтікання потоком повітря крила порушується, а підйомна сила різко зменшується. Зрив зазвичай відбувається на одному крилі, оскільки обтікання майже ніколи не буває симетричним. Саме на це крило літаків і звалюється, і добре, якщо звалювання не перейде в штопор.Чому відбуваються такі ситуації, коли кут атаки літака зростає до свого критичного значення? Або була втрачена швидкість, або маневрування занадто сильно перегрузило літальний апарат. Ще таке може статися, якщо висота занадто велика і наблизилася до "стелі" можливостей. Найчастіше останнє відбувається при обході зверху грозовий хмарності. Швидкісний напір на великих висотах невеликий, судно стає все більш нестійким, і критичний кут атаки літака може збільшуватися мимовільно.
Авіація військова та цивільна
Описана вище ситуація дуже добре знайома льотчикам маневрених літаків, зокрема винищувачів, які мають теоретичні знання та достатній досвід, щоб виходити з будь-якої ситуації подібного плану. Але суть цього явища - чисто фізична, і тому воно властиво всім літальним апаратам, всіх типів, всіх розмірів і будь-якого призначення. Пасажирські повітряні судна на гранично малих швидкостях не літають, і енергійні маневри для них теж не передбачені. Цивільні льотчики найчастіше і не справляються з ситуацією, коли кут атаки крила літака стає критичним.Вважається незвичайною ситуацією, якщо пасажирське судно раптом втрачає швидкість, більше того, багато хто вважає, що це, взагалі, виключено. Але немає. І вітчизняна, і зарубіжна практика показує, що таке відбувається навіть не дуже рідко, коли закінчується звалювання катастрофою і загибеллю багатьох людей. Цивільних льотчиків не дуже добре готують для подолання такого стану літального апарату. Адже перехід в штопор можна запобігти, якщо кут атаки літака при зльоті не стає критичним. На малій висоті зробити практично нічого неможливо.
Приклади
Так сталося катастрофи, що сталися з літаками ТУ-154 в різний час. Наприклад, в Казахстані, коли судно знижувалося в режимі зриву, льотчик не переставав тягнути штурвал на себе, намагаючись припинити зниження. А судну треба було дати протилежне! Опустити ніс, щоб набрати швидкість. Але до самого падіння на землю льотчик цього так і не зрозумів. Приблизно те ж саме відбувалося і під Іркутськом, і під Донецьком. Також А-310 неподалік від Кременчука намагався набрати висоту, коли треба було набирати швидкість і весь час спостерігати датчик кута атаки в літаку.Підйомна сила утворюється в результаті збільшення швидкості потоку, що обтікає крило зверху порівняно зі швидкістю потоку під крилом. Чим більшу швидкість набрав потік, тим менше тиск в ньому. Різниця тиску на крилі і під крилом - ось вона, підйомна сила. Кут атаки літака - це показник нормального польоту.
Що потрібно робити
Якщо судно раптом йде в крен направо, льотчик відхиляє штурвал вліво, проти крену. При це елерон на консолі крила відхиляється вниз і збільшує кут атаки, гальмуючи струмінь повітря і підвищуючи тиск. В цей же час зверху на крилі потік прискорюється і знижує тиск на крило. А на правому крилі у той самий момент відбувається зворотне дію. Елерон - вгору, зменшується кут атаки і підйомна сила. І судно з крену виходить. Але якщо кут атаки літака (при посадці, наприклад) близький до критичного, тобто занадто великий, елерон вниз відхиляти не можна, тоді плавність повітряного струменя порушується, починаючи завихряться. І ось це вже зрив потоку, різко прибирає швидкість течії повітря і так само різко підвищує тиск на крило. Підйомна сила швидко сходить нанівець, в той час як на іншому крилі все нормально. Різниця підйомної сили крен тільки збільшує. А льотчик-хотів як краще Але судно починає знижуватися, йти в обертання, в штопор і падіння.
Як вчинити
Про кут атаки літака "для чайників" розповідають багато практикуючі льотчики, навіть Мікоян про це багато писав. В принципі, тут все просто: повної симетрії в повітряному потоці практично не буває, а тому навіть без крену може статися зрив потоку повітря, і теж тільки на одному крилі. Люди, досить далекі від пілотування, але знаючі закони фізики, зможуть збагнути, що це кут атаки літака став критичним.Висновок
Тепер легко зробити простий і фундаментальний висновок: якщо кут атаки великий на малій швидкості, не можна, категорично не можна протидіяти крену елеронами. Він забирається кермом повороту (педалями). В іншому випадку легко спровокувати штопор. Якщо звалювання все ж сталося, виводити з цієї ситуації судно вміють лише військові льотчики, цивільних такому не вчать, вони літають дуже суворим обмежувальним правилами.А треба вчити! Після авіакатастроф завжди ретельно аналізуються записи розмов з "чорних ящиків". І жодного разу в кабіні літака, що розбився в штопоре літака не звучало "Штурвал від себе!" хоча це єдина можливість порятунку. І "Нога проти крену!" не звучало теж. Льотчики цивільної авіації до таких ситуацій не готові.
Чому так відбувається
Пасажирські літаки майже повністю автоматизовані, що, безумовно, полегшує дії льотчика. Особливо це стосується складних метеоумов і польотів в нічний час. Однак саме тут криється величезна небезпека. Якщо наземною системою скористатися неможливо, якщо відмовить хоч один вузол в автоматичній системі, тоді потрібно використовувати ручне управління. Але льотчики звикають до автоматики, поступово втрачаючи навички пілотування "по старинці", тим більше в складних умовах. Адже навіть тренажери для них налаштований на автоматичний режим. Так відбуваються авіакатастрофи. Наприклад, у Цюріху пасажирський літак не зміг нормально приземлитися по приводам. Погода була мінімальна, і льотчик не вирулив, зіткнувся з деревами. Всі загинули. Часто буває, що саме автоматика стає причиною звалювання у штопор. Автопілот завжди проти мимовільного крену використовує елерони, тобто робить те, що при загрозі звалювання робити ніяк не можна. На великих кутах атаки автопілот повинен бути негайно вимкнутий.
Приклад дій автопілота
Автопілот шкодить не тільки при початку звалювання, але і при виведенні літака з штопора. Прикладом тому може послужити випадок в Ахтубинське, коли прекрасний військовий льотчик-випробувач Олександр Кузнєцов вимушений катапультуватись, так і зрозумівши, в чому ж справа. Він атакував мета при увімкненому автопілоті, коли зірвався в штопор. Двічі йому вдавалося припинити обертання літака, але автопілот вперто маніпулював елеронами, і обертання поверталося. Подібні проблеми, які постійно виникають у зв'язку з широким розповсюдженням запрограмованого автоматичного керування повітряними суднами, надзвичайно турбують не тільки вітчизняних фахівців, але і зарубіжну цивільну авіацію. Проводяться міжнародні семінари і зльоти, присвячені безпеці польотів, де неодмінно зазначається, що екіпажі мало треновані в управлінні літаком з високим ступенем автоматизації. Вони виходять з плачевних ситуацій тільки в тому випадку, якщо пілот має особистої винахідливістю і хорошою технікою ручного пілотування.Найчастіші помилки
Навіть ту автоматику, якої оснащене судно, пілоти часто недостатньо розуміють. У 40% льотних пригод це зіграло свою роль (з них 30% закінчилися катастрофою). У США почали складати свідоцтва дисгармонії у льотчиків з літаком високої автоматизації, і накопичився їх вже цілий каталог. Дуже часто льотчики навіть не помічають відмова автомата тяги і автопілота взагалі. Погано контролюють вони і стан швидкості і енергії, тому цей стан не зберігається. Деякі льотчики не усвідомлюють, що відхилення рулів перестало бути правильним. Потрібно контролювати траєкторію польоту, а льотчик відволікається на програмування автоматичної системи. І ще безліч подібних помилок відбувається. Людський фактор - 62% всіх тяжких авіапригод.Пояснення "на пальцях"
Що таке кут атаки літака вже, напевно, знають усі, і важливість цього поняття усвідомлюють навіть люди, до авіації не відносяться. Втім, чи є такі? Якщо і є, то їх на Землі дуже мало. Літають-то літаками майже все! І майже всі польотів бояться. Хтось внутрішньо переживає, а хтось прямо на борту впадає в істерику при найменшій турбулентності. Напевно, потрібно було б розповідати пасажирам про основних поняттях, що стосуються повітряного судна. Адже критичний кут атаки літака це зовсім не те, що вони зараз переживають, і краще, якщо вони це зрозуміють. Можна доручити стюардесам донести таку інформацію, приготувати відповідні ілюстрації. Наприклад, розповісти, що немає такої самостійної величини, як підйомна сила. Просто не існує. Все летить завдяки аеродинамічній силу опору повітря! Такі екскурси до основ наук можуть не тільки відвернути від страху польоту, але і зацікавити.