Не хочется разочаровывать тех, кто заглянул на эту страничку в поисках информации о способах радионавигации, заходах на посадку по ILS, VOR, NDB, RNAV и т.п., но придется. Вы не найдете здесь ничего для себя интересного, поскольку в данной статье речь пойдет лишь о базовых навыках пилотирования самолета по приборам.
Дело в том, что на начальном уровне обучения (при получении PPL) курсанты летают исключительно визуально. Кроме этого, весьма маловероятно, что аэродром вашего аэроклуба расположен вблизи станции VOR или, тем более, имеет систему ILS хоть какой-нибудь категории. Так что все эти навыки вам пригодятся несколько позже. Возможно, я когда-нибудь напишу отдельную статью, посвященную «True IFR», а пока давайте поговорим о ‘ручном’ пилотировании самолета в IMC (Instrument Meteorological Conditions).
Строго говоря, летать в облачности или дыму «визуальному» летчику, не имеющему приборного рейтинга, да еще и на самолете, не сертифицированном для IFR, не разрешено. ОДНАКО в реальной практике возможны случаи непреднамеренного входа в облачность или вынужденного полета в условиях плохой видимости. На случай такой ситуации курсантов специально тренируют, выполняя полеты «под шторкой», чем мы сейчас и займемся.
ИЛЛЮЗИИ
Самым страшным врагом летчика в IMC является он сам. Примите это как аксиому. Все дело в несовершенстве наших органов чувств и удивительных способностях человеческого мозга.
В визуальном полете, как и в наземной жизни, информация о нашем пространственном положении поступает, в основном, через органы зрения. Оказавшись в условиях недостаточной видимости (в облаках, тумане или сильной метели) мы «слепнем». При этом мозг устроен так, что умеет компенсировать недостаток визуальной информации комплексным использованием других органов чувств. Он начинает «достраивать» недостающие сигналы и «вычислять» отсутствующие данные. Но поскольку все люди, даже летчики, проводят большую часть времени на земле, их мозговые процессы адаптированы к пребыванию на твердой поверхности нашей планеты под воздействием ее гравитации. Стоит только попасть в иную среду (не только воздушную, но и водную), как «программное обеспечение» мозга начинает сильно сбоить, «глючить» и существенно ошибаться в расчетах. Особенно ярко подобные ошибки проявляются в полете, где на человеческое тело могут действовать сравнительно долговременные и знакопеременные перегрузки, возникающие при криволинейном движении самолета. Это происходит при выполнении виражей, вводе и выводе из снижения/набора высоты, а также при полете в условиях турбулентности. Одним из очевидных и остро выраженных результатов дезориентации мозга является морская или воздушная болезнь, вызванная рассинхронизацией сигналов органов чувств с представлениями мозга о текущем положении и скорости движения нашего тела.
Рассмотрим основные иллюзии, встречающиеся в приборном полете.
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ДЕЗОРИЕНТАЦИЯ
Выделяют несколько видов пространственной дезориентации: Position Disorientation, Spatial Disorientation и ряд других. На мой взгляд, все они – лишь различные проявления одного и того же явления, но западная авиационная психология их рассматривает по-отдельности.
POSITION DISORIENTATION
В случае POSITION DISORIENTATION человек имеет ложное представление о положении своего тела относительно горизонта в результате неверной интерпретации сигналов, поступающих в мозг от вестибулярного аппарата и тактильных рецепторов. Например, при интенсивном переходе из набора высоты к горизонтальному полету на тяговооруженном скоростном самолете летчик повисает на ремнях и ему может показаться, что самолет находится в перевернутом положении.
SPATIAL DISORIENTATION – это нарушение представления о направлении движении в пространстве. Примером такого нарушения является опасная иллюзия, называющаяся VERTIGO: ощущение вращения. Она возникает, например, если раскрутить вокруг своей оси офисное кресло вместе с сидящим в нем человеком. В определенный момент произойдет «переключение сознания»: человеку покажется, что это не кресло, а мир вращается вокруг. Если теперь резко остановить кресло, то у человека возникнет иллюзия, что он начал вращение вместе с окружающим пространством. Это «чисто мозговое» явление, «заклин», быстро выйти из которого неподготовленному человеку очень трудно.
Опасность подобных иллюзий в том, что они вызывают у летчика серьезный эмоциональный отклик. Для того чтобы не поддаться приступу паники, необходимо не только знать о существовании определенных иллюзий и условиях их возникновения, но и уметь игнорировать свои сенсорные ощущения, довериться показаниям приборов и «обнулить» свои представления о пространственном положении. Одного лишь желания часто недостаточно: требуется дополнительная практическая подготовка в полете или на full-motion тренажере.
Дополнительная сложность заключается в том, что далеко не все люди одинаково сильно подвержены иллюзиям разных видов. Поэтому их возникновение, как и воздушную болезнь, сложно заблаговременно предсказать для каждого конкретного пилота.
SOMATOGRAVIC ILLUSION (иллюзия кабрирования/пикирования)
Есть в вестибулярном аппарате человека небольшие органы равновесия — отолиты (в английской литературе всегда в единственном числе, Otolith). Если говорить более современным языком, то это акселерометры, почти как в вашем смартфоне. Устроены они так: маленькие твердые кристаллы карбоната кальция подвешены на волосках. При наклоне головы назад или вбок твердые частицы отклоняются от нейтрального положения под действием силы тяжести. «Нижние» отолиты при этом воздействуют на соответствующий нерв, а «верхние» провисают, не касаясь нерва. Так наш мозг получает информацию о том, куда наклонена наша голова.
Очевидно, что при торможениях или ускорениях самолета те же самые отолиты также отклоняются вперед или назад, дезориентируя наш мозг. Ускорение мы воспринимаем как отклонение головы назад (т.е. кабрирование самолета), а торможение, соответственно, нам кажется наклоном вперед (пикированием).
Таким образом, при потере визуальных ориентиров, например, сразу после взлета и входа в низкую облачность, летчик может воспринять интенсивный разгон самолета как кабрирование и ОПУСТИТЬ НОС, что приведет к потере высоты и столкновению с землей.
С другой стороны, перевод самолета в набор, всегда сопровождающийся замедлением, а также простое уменьшение режима или выпуск закрылков при заходе на посадку может вызвать иллюзию пикирования. Рефлекторный выбор штурвала на себя для коррекции этой иллюзии может привести к опасной потере скорости.
Решение одно: пилотировать, прежде всего, по АВИАГОРИЗОНТУ и УКАЗАТЕЛЮ СКОРОСТИ (вторичный контроль по высотомеру), не доверяя своим ощущениям. Обращу внимание, что авиагоризонту нельзя доверять безоговорочно: при разгоне или торможении гироскопы некоторых устаревших приборов отклоняются от нейтрального положения из-за прецессии и их показания становятся недостоверными. Таким образом, следует заблаговременно изучить характеристики авиагоризонта, установленного на вашем самолете.
Особенно опасны иллюзии кабрирования/пикирования на энерговооруженных и скоростных самолетах, способных обеспечить быстрый разгон или торможение.
CORIOLIS EFFECT (дезориентирующее влияние эффекта Кориолиса)
Считается, что если резко поднять или опустить голову в самолете, выполняющем разворот, жидкость, заполняющая все три полукружных канала (semicircular canals) вестибулярного аппарата, придет в дополнительное движение под воздействием центробежной силы. Это приводит к серьезному и, зачастую, болезненному ощущению, сопровождающемуся пространственной дезориентацией по всем трем осям вращения.
Признаться, я пробовал пару раз делать это в визуальном полете и не испытал никаких иллюзий. Однако этот эффект упомянут во всех учебниках и руководствах для приборного полета, что заставляет меня верить в его опасность и распространенность в условиях приборного пилотирования.
ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР (Human Factors)
В дополнение к иллюзиям, необходимо сказать пару слов и о явлениях, возникающих в результате нахождения летчика условиях, неблагоприятных для человеческого организма. Эти условия оказывают непосредственное влияние на способность человека воспринимать, интерпретировать и обрабатывать информацию, что обуславливает качество пилотирования в IMC.
ГИПОКСИЯ (Hypoxia)
Гипоксия – это уменьшение количества кислорода, поступающего к мозгу, совершенно необходимого для функционирования его клеток. Медики выделяют множество видов гипоксии, в зависимости от причин ее возникновения. Рассмотрим несколько видов, имеющих наибольшее значение для летчиков:
HYPOXIC HYPOXIA (гипоксическая гипоксия)
Это наиболее известный тип гипоксии. Он вызван уменьшением количества кислорода в воздухе с увеличением высоты. С этим видом гипоксии раньше летчиков познакомились альпинисты, совершавшие высокогорные восхождения. Симптомами «гипоксической гипоксии» являются:
- ощущение эйфории
- ухудшение зрения, «потемнение в глазах»
- замедление рефлексов
- невозможность концентрации на выполняемой задаче
- неадекватность суждений и оценок
STAGNANT HYPOXIA (застойная гипоксия)
Гипоксия, возникающая из-за затруднения кровоснабжения мозга (застаивания крови), которая возникает под воздействием перегрузок. При определенных значениях нормальной перегрузки (около +9G) кровь вообще перестает поступать к мозгу. В такой ситуации даже специально тренированный человек теряет сознание (black-out).
При существенной отрицательной перегрузке (около -4G) может возникать эффект «red-out», при котором из-за повышения кровяного давления в сосудах головы (в том числе глаз) человек начинает видеть окружающий мир как сквозь красный светофильтр. Этот эффект очень любят разработчики разнообразных флайт-симуляторов.
ANAEMIC HYPOXIA (анемическая гипоксия)
Анемическая гипоксия представляет собой отравление угарным газом CO, присутствующим в выхлопе двигателя самолета. Оксид углерода – невероятно коварный газ. Во-первых, он не имеет цвета и запаха. Во-вторых, он в 16 раз более активно, чем кислород, взаимодействует с гемоглобином крови, отвечающим за перенос кислорода к клеткам тела, в том числе – мозга. Таким образом, несмотря на нормальную циркуляцию крови, мозг человека, отравившегося CO, испытывает острую кислородную недостаточность, что, в конечном счете, может иметь фатальные последствия.
Симптомами анемической гипоксии являются:
- ощущение тепла
- медлительность
- сильная головная боль
- пульсация в висках
- звон в ушах
- головокружение
- ухудшение зрения, «потемнение в глазах»
В тяжелых случаях анемической гипоксии возможны рвота, конвульсии и кома и летальный исход.
HYPERVENTILATION
Как ни странно, для нормального функционирования человеческому мозгу необходим не только кислород, но и умеренное количество углекислого газа. Если соотношение этих веществ в крови нарушается, в том числе, в пользу кислорода, то мозг утрачивает значительную часть своих возможностей. В частности, серьезно нарушается способность трезвой оценки фактов и принятия решений, возможны панические атаки, опасные для самого пострадавшего и окружающих.
Такое состояние может возникнуть в результате гипервентиляции, чаще всего вызванной сильным стрессом. Испуганный человек обычно учащенно дышит. Если при этом он лишен возможности двигаться и получаемый из воздуха кислород не расходуется на мускульную активность (например, если это пассажир или летчик во время полета), то количество кислорода в крови начинает резко нарастать. Это состояние называется гипервентиляцией. В большинстве случаев «больной» может сам оказать себе помощь. Для этого необходимо начать контролировать частоту вдохов и выдохов. Также известен способ «подышать в целлофановый или бумажный пакет» — это повышает количество углекислого газа во вдыхаемом воздухе и нормализует ситуацию.
Симптомами гипервентиляции являются:
- учащенное дыхание
- головокружение
- покалывание в кончиках пальцев на руках и ногах
- попеременные ощущения тепла и холода
- тошнота
- сонливость
В тяжелых случаях гипервентиляции возможна потеря сознания.
Другими важными факторами, могущими оказать влияние на выполнение летчиком приборного полета, являются усталость (острая или хроническая), шум, недостаточная освещенность, вибрация, некомфортная температура в кабине, а также повышенный уровень стресса.
ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ при полете в условиях недостаточной видимости или «под шторкой»:
- Доверяйте приборам, но не ощущениям.
- Проверяйте, как согласуются показания приборов между собой.
- Всегда используйте триммер. Снимите им все усилия со штурвала, даже самые малые.
- Не напрягайтесь! Держите штурвал мягко, двумя пальцами.
- Ваш локоть обязан покоиться на подлокотнике всегда, когда это возможно.
- Потуже затяните ремни безопасности и старайтесь не менять позы во время пилотирования.
- Одевайтесь не «по сезону» на улице, а с учетом температуры в кабине во время полета. Перегрев хуже холода! Пилотирующий летчик обычно так занят, что не успевает мерзнуть даже в холодной кабине.
Перейдем теперь к рассмотрению приборов, призванных предоставить летчику объективную информацию о пространственном положении самолета и параметрах полета в отсутствие визуальных ориентиров.
ВИДЫ ПИЛОТАЖНЫХ ПРИБОРОВ
Пилотажные приборы подразделяются на «УПРАВЛЯЮЩИЕ» (Control) и «ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ» (Performance). Ниже я объясню, откуда взялась эта классификация и какие именно приборы входят в эти две группы. Но начать мне придется издалека. Итак…
В западной летной школе существует такая «формула», которую вбивают в головы курсантов в самых первых полетах:
Attitude + Power = Performance
Сразу оговорюсь, что это «уравнение» является грубейшим упрощением реальности. По сути, это лишь часть системы уравнений, рассматриваемая отдельно от других ее частей, что совершенно ненаучно. Кроме того, если Attitude и Power еще можно выразить в четких геометрических и физических величинах, то под Performance предлагается понимать что угодно: высоту, скорость, скороподъемность или даже скорость выполнения разворота. Однако ничего более наглядного и понятного каждому фермеру, чем это ненаучное упрощение, на Западе не придумали, и данная формула успешно тиражируется всеми руководствами по летному обучению.
Откуда эта формула вообще взялась? Самолет – это, в основном, машина для получения высоты и скорости взамен на расходуемую химическую энергию топлива. Дополнительно, эта удивительная машина умеет конвертировать свою скорость в высоту, а высоту – в скорость (т.е. кинетическую энергию в потенциальную и обратно). Также, самолет может менять направление полета с определенной скоростью и радиусом. Все эти показатели взаимосвязаны и могут использоваться для оценки условной «производительности» или «быстродействия» (т.е. Performance) самолета.
Пусть и далекая от совершенства, но данная формула помогает усвоить: для решения задач в отношении высоты, воздушной скорости, скороподъемности или угловой скорости разворота, нам необходимо изменять тангаж и/или режим двигателя.
Из вышесказанного также следует, что у самолета, находящегося в установившемся горизонтальном полете, высота, скорость, скороподъемность и курс не будут изменяться до тех пор, пока не будут изменены его тангаж, режим двигателя или крен. Другими словами, заданные тангаж и режим двигателя будут обеспечивать нам некоторые «параметры быстродействия» или Performance. Если мы хотим большего или меньшего «быстродействия», то нам придется воздействовать на систему изменением тангажа, режима или крена.
Что мы используем для управления тангажом, креном и режимом двигателя в визуальном полете? «Капот горизонт» и тахометр, верно? В приборном полете мы будем вынуждены использовать авиагоризонт вместо настоящего, только и всего.
Таким образом, управляющими приборами для нас будут АВИАГОРИЗОНТ (Attitude Indicator, AI) и ТАХОМЕТР (RPM Gauge).
Все остальные приборы, входящие в ‘Six Pack’, называются «Performance», т.е. «Приборами Контроля», так как они отражают изменения параметров полета, вызванных управляющими воздействиями.
Прошу обратить внимание, что глагол «Control» в английском языке означает «управлять», а не «контролировать». Чтобы избежать путаницы, ниже я буду использовать только русские термины: «УПРАВЛЯЮЩИЕ ПРИБОРЫ» (авиагоризонт и тахометр) и «ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ» (указатель скорости, высотомер, вариометр, указатель крена и скольжения и гирополукомпас).
ВЫБОРОЧНОЕ РАДИАЛЬНОЕ СКАНИРОВАНИЕ (Selective Radial Scan)
Данная концепция широко используется при обучении приборному полету и является действительно хорошей методикой для развития и закрепления навыков приборного пилотирования. Общий ее смысл сводится к тому, чтобы использовать АВИАГОРИЗОНТ, предоставляющий информацию о текущем значении крена и тангажа, как центр (hub) визуального сканирования и постоянно возвращаться к нему после подтверждения параметров полета по приборам контроля (performance instruments). В зависимости от этапа полета (горизонтальный полет, набор высоты, снижение или разворот) значение приборов контроля меняется. Соответственно, меняется и частота обращения к ним: более важные приборы сканируются чаще, менее важные – реже. Однако после каждого цикла взгляд должен возвращаться обратно в центр сканирования: к авиагоризонту.
Понятно, что не у всех самолетов приборная доска организована по принципу six pack. Это чаще всего связано с техническими ограничениями на установку определенных приборов авионики на панель приборов конкретного самолета. В этом случае приборы контроля могут быть смещены в сторону от авиагоризонта или вообще разбросаны по всей панели. Не смотря на это, метод выборочного радиального сканирования остается прежним, нужно только запомнить местонахождение приборов еще перед полетом, чтобы не шарить глазами по приборной доске в критический момент.
ВАЖНО: метод выборочного радиального сканирования эффективен только тогда, когда выполняется не механически, а сознательно. Согласитесь, что уметь быстро считывать показания случайных приборов бессмысленно: сами по себе цифры не говорят ни о чем. Нужно иметь в голове представление о пространственном положении самолета и связанных с ним возможных тенденциях изменения скорости, направления и высоты. Тогда сканирование приборов контроля будет осмысленным действием, направленным на подтверждение (или опровержение) уже имеющихся представлений о том, что происходит с самолетом, и, зачастую, о том, что будет происходить в самом недалеком будущем.
Таким образом, приборы контроля являются для летчика важнейшим каналом обратной связи. Заметив отклонения от желаемых параметров, он может принять решение об управляющем воздействии на самолет, произвести эти воздействия (изменить тангаж, крен и/или режим двигателя) и вновь вернуться к выборочному радиальному сканированию. Так, цикл за циклом, воздействуя, проверяя и перепроверяя, летчик удерживает параметры полета в желаемых рамках. Нетрудно заметить, что дело это весьма утомительное, поэтому длительные полеты в реальных IMC без автопилота или хотя бы второго пилота, мониторящего действия первого, – затея крайне опасная.
При выполнении каждого цикла сканирования нужно мысленно отвечать себе на три вопроса в следующей последовательности:
- Какая информация мне нужна?
- Какой прибор предоставляет эту информацию?
- Можно ли доверять этому прибору?
Рассмотрим несколько примеров для основных этапов полета, а затем поговорим о технических ограничениях, возможных отказах приборов и о том, как действовать в подобных случаях.
ПРЯМОЛИНЕЙНЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТ
Наиболее распространенным примером такого полета является полет по маршруту из точки А в точку Б. Какие параметры должны поддерживаться в этом случае?
- Постоянное направление
- Постоянная высота
Какие приборы контроля предоставляют эту информацию? Гирополукомпас и высотомер. Соответственно, в прямолинейном горизонтальном полете сканирование авиагоризонта должно быть дополнено прежде всего этими двумя приборами. Остальные приборы (указатель поворота и скольжения, вариометр и указатель скорости) проверяются значительно реже, от случая к случаю, поскольку никаких существенных изменений в них на данном этапе полета не ожидается. Действительно, если самолет имеет прежний тангаж (авиагоризонт) и режим двигателя (тахометр), а также нулевой крен, то откуда взяться изменениям воздушной или вертикальной скорости? Их нет и быть не должно. Однако за небольшими отклонениями от курса и высоты надо послеживать. Они возникают из-за турбулентности или неаккуратных действий штурвалом.
Сканирование: AI + HI + ALT, иногда TC, VSI, ASI.
ВАЖНО: никогда не держите руку на РУДе в горизонтальном полете, особенно в IMC, иначе вы будете постоянно, причем незаметно для самого себя, менять режим двигателя. В результате также придется постоянно корректировать высоту триммером или штурвалом. Это вносит существенный дисбаланс и разбалтывает самолет. Нестабильность параметров — самое последнее, что вам нужно в приборном полете, да и в обычном визуальном тоже.
Вместо этого, установите тангаж горизонтального полета по авиагоризонту (“нос на горизонт”), а затем установите режим двигателя, который вы планировали использовать на маршруте. После этого стриммируйте самолет по высотомеру и вариометру так, чтобы он не терял и не набирал высоту. ПЕРЕПРОВЕРЬТЕ режим двигателя и подрегулируйте РУД, если нужно. Затем затяните фиксатор РУДа и уберите с него руку. Дальше – только небольшие коррекции триммером. На РУД вы можете положить руку только тогда, когда вам опять понадобится небольшая (сознательная!) коррекция оборотов или существенное изменение режима для набора или снижения.
Если вам требуется лишь небольшая коррекция высоты, например 100 футов, то достаточно потянуть штурвал на себя настолько, чтобы получить вертикальную скорость примерно вдвое большую, чем требуемая коррекция высоты (т.е. 200 fpm). Режим двигателя при этом менять не надо: его будет достаточно, чтобы выполнить такую небольшую коррекцию, а затем вернуться в горизонтальный полет, когда штурвал будет возвращен в прежнее положение.
ПРИМЕЧАНИЕ: Вышесказанное не относится к этапу взлета, где удерживание РУДов в положении «ВЗЛЕТНЫЙ РЕЖИМ» является обязательным условием безопасности.
НАБОР ВЫСОТЫ
В приборном полете, так же как и в визуальном, набор высоты выполняется следующим образом:
- Тангаж (увеличить по потребности)
- Режим (взлетный или номинал)
- Триммер (снять усилия со штурвала)
Выборочное радиальное сканирование в наборе высоты зависит от его стадии:
- Начальная стадия: AI + TC + ALT + ASI + HI
- Установившийся набор: AI + ASI + HI, иногда VSI, ALT, TC
- Подход к заданной высоте: AI + ALT + ASI + HI
Переводить самолет из набора в горизонтальный полет надо начинать несколько раньше, чем он достигнет заданной высоты, чтобы не проскочить ее. Если ваш вариометр проградуирован в футах в минуту (fpm), то вы можете пользоваться следующим народным правилом: «выравнивай за 10% от вертикальной скорости». То есть при наборе с вертикальной скоростью 500fpm выравнивание надо начинать за 50 футов до заданной высоты.
СНИЖЕНИЕ
Обратите внимание, что последовательность управляющих воздействий при снижении несколько отличается от набора высоты:
- Режим (уменьшить по потребности)
- Тангаж (уменьшить по потребности)
- Триммер (снять усилия со штурвала)
Выборочное радиальное сканирование в снижении аналогично сканированию в наборе и также зависит от его стадии:
- Начальная стадия: AI + TC + ALT + ASI + HI
- Установившееся снижение: AI + ASI + HI, иногда VSI, ALT, TC
- Подход к заданной высоте: AI + ALT + HI
Единственное отличие здесь в том, что при подходе к заданной высоте мониторить воздушную скорость уже не особенно важно. Если она была в норме в установившемся снижении, то при переходе к горизонтальному полету она начнет снижаться, а не расти, т.е. в любом случае останется в безопасных пределах.
Перевод в горизонтальный полет также следует начинать заблаговременно, «за 10% от вертикальной скорости» (см. выше).
РАЗВОРОТЫ
В приборном полете обычно используют так называемый «стандартный разворот» или «Rate 1 Turn», который обеспечивает угловую скорость разворота 3 градуса в секунду (полный разворот на 360 градусов занимает 2 минуты).
Поскольку угловая скорость разворота зависит от крена и воздушной скорости самолета (чем больше крен и/или меньше скорость, тем выше угловая скорость), то для получения угловой скорости 3 градуса в секунду потребуется различное значение крена при зависимости от того, насколько быстро летит самолет. Величину этого крена можно грубо определить по следующей «народной формуле» или rule of thumb:
Крен в стандартном развороте = Воздушная скорость в узлах / 10 + 7 = Воздушная скорость в милях / 10 + 5.
Например, для того, чтобы самолета, двигающийся со скоростью 100KT выполнил стандартный разворот, ему потребуется крен в 17 градусов.
В приборном полете ДОПУСКАЕТСЯ использование больших значений крена, вплоть до 30 градусов. Однако такой крен рекомендуется использовать ТОЛЬКО для перехвата посадочного курса инструментальных заходов, а также заданного курса для выполнения полета по кругу в зоне ожидания. Во всех остальных случаях следует использовать только стандартные развороты.
В связи с этим, выборочное радиальное сканирование в разворотах обязательно добавляется указатель поворота и скольжения (в имеющейся на самолете реализации Turn and Bank Indicator или Turn Coordinator), дающий информацию о «качестве разворота». Идеальными показаниями этого прибора в развороте будут следующие:
Аналогично набору высоты и снижению, выборочное радиальное сканирование в развороте будет различаться в зависимости его стадии:
- Ввод в разворот: AI + TC + ALT, иногда HI, ASI
- Подход к заданному курсу: AI + TC + HI, иногда ALT, ASI
- Вывод из разворота: AI + HI + ALT
Вывод из разворота на заданный курс следует начинать в соответствии со следующим народным правилом: «за 1/2 крена в градусах». То есть если разворот выполнялся с креном 30 градусов, то вывод надо начинать за 15 градусов до заданного курса.
ОШИБКИ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ И ОТКАЗЫ ПИЛОТАЖНЫХ ПРИБОРОВ
АВИАГОРИЗОНТ и ГИРОПОЛУКОМПАС (Attitude Indicator и Heading Indicator)
Оба этих прибора построены на базе гироскопов, чаще всего приводимых во вращение разностью давления, создаваемого «вакуумной системой» на самолетах западного производства или электромотором (в случае отечественных приборов на Як-18T, Як-52 и других).
Как известно, все гироскопы подвержены явлению прецессии, которая приводит к неточности показаний авиационных приборов, что особенно заметно на примере гирополукомпаса, который положено «подстраивать» под показания магнитного компаса каждые 15 (!) минут. Большинство гирополукомпасов не так плохи и сохраняют достаточную точность показаний гораздо дольше. Однако вакуумная система устроена так, что ее насос, создавая условный «вакуум», постоянно прокачивает через гироскопические приборы воздух. Пусть и фильтрованный, он все равно содержит некоторое количество абразива (пыли), которая постепенно разрушает подшипники гироскопов. Добавьте к этому продукты естественного износа и пересохшую от времени смазку в подшипниках, и… Однажды ваш гирополукомпас так или иначе начнет сильно подвирать. Я видел приборы, показывающие курс, отличающийся на 40-50 градусов от реального уже через 20 минут полета. Такому «компасу» уже место на свалке.
Кроме прецессии, делающей показания приборов недостоверными, существует и возможность полного отказа вакуумной системы (разрушение графитового ротора вакуумного насоса) или отказа электропитания, необходимого электродвигателям авиагоризонта и гирополукомпаса отечественных самолетов. Это весьма коварная ситуация, поскольку непосредственно после потери вакуума или электропитания гироскопы продолжают вращаться по инерции и поначалу приборы не меняют своих показаний. Однако по мере замедления скорости вращения гироскопов авиагоризонт начинает едва заметно «заваливаться». Если летчик будет слепо следовать за его показаниями, самолет неизбежно угодит в спираль.
Аналогичную опасность представляют «перевернувшиеся» (toppled) авиагоризонты. Обычно это происходит при выполнении акробатических полетов или попадании в сильную турбулентность и выводе самолета из непреднамеренного сваливания и штопора. После этого авиагоризонт часто «лежит на боку» и не подает признаков жизни. Доверять показаниям такого прибора, естественно, нельзя.
Не все авиагоризонты подвержены «перевороту»: существуют авиагоризонты, сертифицированные для выполнения сложного пилотажа, а также авиагоризонты с функцией ручной блокировки (caged), которая осуществляется до начала выполнения акробатических маневров. Однако на большинстве зарубежных тренировочных самолетов авиагоризонты дешевые, то есть пригодные только дня обычных полетов с кренами и тангажом в пределах не более +/- 60 градусов.
ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ПОКАЗАНИЙ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
Для того чтобы убедиться в достоверности индикации авиагоризонта по крену, следует сравнить его показания с указателем поворота и скольжения, который имеет электропривод (т.е. независим от вакуумного насоса), не подвержен перевороту (non-topple), поскольку работает в пределах по крену, а затем встает на упор (что, в некотором смысле, аналогично «caged»).
Если, к примеру, указатель поворота и скольжения показывает, что самолет летит без крена, а авиагоризонт показывает наличие крена, следует быстро проверить наличие вакуума в системе (указатель Suction) и наличие красных флагов/индикаторов на панели указателя поворота и скольжения. Это поможет выявить неисправный прибор и перейти к пилотированию по показаниям исправного.
Для подтверждения показаний авиагоризонта по тангажу следует пользоваться указателем скорости и высотомером. Например, если авиагоризонт показывает тангаж, присущий горизонтальному полету, но воздушная скорость при этом падает, а высота растет, то авиагоризонт неисправен. В такой ситуации следует перейти к пилотированию исключительно по указателю скорости и высотомеру. В установившемся полете можно еще и на вариометр взглянуть для верности. Однако будьте осторожны с вариометром в ситуации динамичного изменения тангажа и высоты: задержка показаний вариометра может составлять до 6 секунд. Причем при резком переводе самолета в набор вариометр сначала показывает снижение, а при резком начале снижения – набор, и только через несколько секунд возвращается к достоверным показаниям. Поэтому этому прибору можно доверять только на стабильных этапах полета, включая установившиеся горизонтальный полет, набор и снижение, но никак не в момент перехода между ними.
Еще одним прибором, явно «предпочитающим стабильность переменам», является указатель поворота и скольжения. Согласно его названию, он показывает, в какую сторону и как быстро разворачивается самолет. Причем делает он это, на самом деле, измеряя величину прецессии электрического гирокопа, возникающую при отклонении плоскости его вращения от первоначальной. Стрелка или «самолетик» связаны с арматурой этого гироскопа через систему шестеренок. Когда самолет входит в вираж, гироскоп стремится к сохранению плоскости своего вращения в пространстве, таким образом создавая силу, влияющую на систему индикации. Стрелка прибора в этот момент показывает величину этой прецессии. Таким образом пилоту становится доступной информация о направлении и интенсивности разворота.
Однако, если в дополнение к этому процессу произойдет непроизвольное скольжение самолета, вызванное турбулентностью, это также вызовет прецессию гироскопа и будет зарегистрировано прибором. Таким образом, в условиях болтанки доверять указателю поворота и скольжения можно лишь с остророжностью, следя за тенденциями и игнорируя моментальные показания стрелки.
ПОКАЗАНИЯ УКАЗАТЕЛЯ СКОРОСТИ
Сам по себе указатель скорости, используемый в диапазоне малых воздушных скоростей, является вполне надежным и точным прибором и не требует ряда коррекций, столь важных на околозвуковых скоростях.
Тем не менее, в практическом использовании указателя скорости следует иметь в виду, что разгон скорости и торможение не являются моментальными процессами. Таким образом, при переводе самолета в горизонтальный полет из набора высоты или снижения следует не только регистрировать моментальные показания прибора, но и предвидеть тенденцию изменения скорости, желательную или нежелательную. Это позволяет «лететь впереди самолета» и выполнять изменения режима двигателя и положения триммера более осмысленно и экономно. Это тем важнее, чем тяжелее и инерционнее самолет, которым вы управляете.
ОТКАЗЫ ПРИБОРОВ СИСТЕМЫ СТАТИЧЕСКОГО/ДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЙ
| БЛОКИРОВКА ТРУБКИ ПИТО и ДРЕНАЖНОГО ОТВЕРСТИЯ | |
| Указатель скорости | ОШИБОЧНЫЕ ПОКАЗАНИЯ:
В наборе высоты — рост скорости, в снижении – падение скорости. По сути, при полной блокировке трубки Пито, являющейся приемником динамического воздушного давления, указатель скорости утрачивает способность сравнивать его со статическим. Доступность лишь источника статического давления делает указатель скорости аналогичным высотомеру. Часто говорят, что с такой ситуации он начинает «работать, как высотомер» в смысле реакции стрелки прибора при изменении высоты. ВКЛЮЧИТЬ ПОДОГРЕВ ТРУБКИ ПИТО |
| БЛОКИРОВКА ТРУБКИ ПИТО | |
| Указатель скорости | ОШИБОЧНЫЕ ПОКАЗАНИЯ:
Воздушная скорость равна нулю. При блокировке трубки Пито, но незаблокированном отверстии ее дренажа, разница давлений в линиях статического и динамического давлений плавно приходит к нулю, т.к. давление в линии динамического давления стравливается через дренаж. Поэтому показания указателя скорости падают до нуля. ВКЛЮЧИТЬ ПОДОГРЕВ ТРУБКИ ПИТО |
| БЛОКИРОВКА ПРИЕМНИКА СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ | |
| Указатель скорости | ОШИБОЧНЫЕ ПОКАЗАНИЯ:
В наборе высоты – заниженние показаний, в снижении – завышение показаний. Причиной данного эффекта является принцип работы указателя скорости: сравнение давлений в системах динамического и статического давлений. При блокировке приемника статического давления, в его линии сохраняется неизменное давление, равное атмосферному, действовавшему на момент блокировки. В то же время, давление в трубке Пито (системе динамического давления) продолжает меняться в зависимости от воздушной скорости. Эти изменения по-прежнему воздействуют на стрелку прибора, однако измерение дельты давлений оказывается недостоверным при одновременном изменении как скорости, так и высоты полета (см. выше). ПЕРЕКЛЮЧИТЬСЯ НА РЕЗЕРВНЫЙ ИСТОЧНИК СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ |
| Вариометр | ОШИБОЧНЫЕ ПОКАЗАНИЯ:
В наборе и снижении значение вертикальной скорости равно нулю. При блокировке приемника статического давления, в его линии сохраняется неизменное давление, равное атмосферному, действовавшему на момент блокировки. Поскольку вариометр реагирует именно на изменения атмосферного давления при наборе высоты или снижении, в данном случае его показания будут равны нулю. ПЕРЕКЛЮЧИТЬСЯ НА РЕЗЕРВНЫЙ ИСТОЧНИК СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ |
| Высотомер | ОШИБОЧНЫЕ ПОКАЗАНИЯ:
В наборе и снижении значение высоты неизменно. При блокировке приемника статического давления, в его линии сохраняется неизменное давление, равное атмосферному, действовавшему на момент блокировки. Так как показания высотомера напрямую зависят от атмосферного давления, в данном случае значение высоты будет оставаться неизменным. ПЕРЕКЛЮЧИТЬСЯ НА РЕЗЕРВНЫЙ ИСТОЧНИК СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ |
ОШИБКИ АВИАЦИОННОГО МАГНИТНОГО КОМПАСА
Магнитный компас является древнейшим (и наиболее надежным) навигационным прибором, использующимся на борту самолета. К сожалению, конструкция компаса «картушка на острие иглы», широко применяемая в авиации, вносит дополнительные отклонения в показания этого прибора. Основные ошибки / погрешности компаса – это девиация (отклонение под воздействием электромагнитных полей), а также недостоверность показаний в разворотах и при ускорении / торможении.
ОШИБОЧНЫЕ ПОКАЗАНИЯ В РАЗВОРОТАХ (Turning Error)
При смене курса от севера к югу, показания магнитного курса существенно отстают от реального и даже могут кратковременно показывать разворот в противоположную сторону. При смене курса от юга к северу, наоборот, показания компаса опережают реальное значение курса.
Причиной такого поведения компаса является постоянное стремление его картушки сориентироваться на северный магнитный полюс, который, по отношению к самолету, находится не только к северу, но и внизу. Поскольку самолет выполняет развороты с креном, картушка внутри корпуса типа «бычий глаз» оказывается несколько смещенной, как бы подвернутой «на север и вниз», что приводит к ошибочным показаниям прибора. По-английски этот эффект носит название magnetic dip.
Если необходимо запомнить, на каких курсах этот эффект особенно заметен, можно использовать следующий акроним:
FROM SAND: from South > Accelerate (опережает), from North > Decelerate (отстает)
Из этого следует также, что на западных или восточных направлениях данный эффект наименее выражен.
ОШИБОЧНЫЕ ПОКАЗАНИЯ ПРИ УСКОРЕНИИ/ТОРМОЖЕНИИ (Acceleration Error)
В силу конструктивных причин, авиационный компас также ошибочно показывает поворот на север при ускорениях и на юг при торможении. Это происходит, когда обладающая собственной инерцией картушка, подвешенная на острие иглы, отклоняется назад или вперед внутри корупуса при ускорении и торможении. При этом не перестает ориентироваться на север, что приводит к ее некоторому вращению и отражается на показаниях прибора.
Для запоминания, в какую сторону меняются показания компаса при ускорении / торможении, используется акроним, аналогичный упомянутому выше:
ANDS: Acceleration > North, Deceleration > South
В отличие от Turning Error, ошибочные показания при ускорениях / торможениях особенно выражены при полете на восточных и западных курсах.