Лишь название этой темы может напугать начинающего летчика. Для большинства впечатлительных людей слово «сваливание» звучит довольно зловеще. И действительно, потенциально этот процесс может привести к катастрофическим последствиям. Именно поэтому задача летчика — не допускать условий, ведущих к сваливанию (stall), а если оно все-таки произошло — немедленно вернуть самолет к нормальному режиму полета. Конечно, теоретическая подготовка — это отлично, но эти действия должны быть отработаны на практике, только тогда реакция летчика в реальных условиях будет действительно своевременной.
Что же получается? Выполняя учебные упражнения на сваливание мы играем в русскую рулетку? Нет. Тренировочные «гражданские» самолеты (но не пилотажные!) имеют такие характеристики устойчивости, которые обеспечивают выполнение этого упражнения с достаточной степенью безопасности. Особенно здесь выделяется всепрощающий верхнеплан Cessna 150/172, продольная и поперечная устойчивость которого является чуть ли не эталонной для малой авиации. Благодаря таким характеристикам, при сваливании этот самолет сам (даже без участия пилота) опускает нос, стремясь восстановить потерянную скорость. При этом обычно вообще не возникает никакого крена (если только его не было в момент начала сваливания). Обратите внимание, что в английском языке термин «stall» звучит куда менее драматично, чем его русский эквивалент. На Цессне ничего не «сваливается», а лишь «глохнет, задерживается, теряет скорость» (в данном случае не скорость, а подъемную силу, конечно). Это весьма хорошо для начального обучения. Впрочем, не стоит забывать старую летную мудрость, гласящую, что убиться можно и на велосипеде. Расслабляться не следует, но и бояться этого упражнения не надо.
Ключевым требованием обеспечения безопасности подобных маневров является высота ввода в маневр. Она практически всегда указана в руководстве по летной эксплуатации самолета и выбирается производителем в зависимости от целого ряда факторов, таких как вес, скорость и разнообразные аэродинамические характеристики, а также результаты летных испытаний. Выполнения требований РЛЭ/POH — совершенно необходимое условие безопасного обучения (хотя и не единственное, конечно).
Для Цессны РЛЭ обычно рекомендует минимум 3000FT AGL, т.е. 1000 метров над землей. Вывод из обычного «прямого» сваливания вполне возможен с потерей всего лишь 100 футов (30 метров), так что не сомневайтесь: запас высоты у вас совершенно достаточный. Даже если вы замешкаетесь с выводом из пикирования или слишком сильно отдадите штурвал от себя, все равно не потеряете более 500 футов.
Не хочу совсем детально описывать здесь физику процесса сваливания крыла — об этом написаны горы умных книг, ищите и обрящете. Напомню вкратце, что к сваливанию приводит превышение критического угла атаки. Для самолетов с обычным профилем крыла (типа Цессны и Яковлева) этот угол составляет примерно 16 градусов. Из чего следует, что крыло можно свалить на любой скорости, даже на очень высокой, если угол между направлением вектора набегающего потока (relative wind) и средней аэродинамической хордой крыла (mean aerodynamic chord) превысит критический. Забегая вперед, скажу, что такие условия могут сложиться при выводе из пикирования с большой перегрузкой после сваливания или штопора. Часто это приводит к повторному сваливанию (secondary stall), но уже на значительно меньшей высоте, что является крайне опасным.
При подготовке к экзаменам обязательно уделите внимание следующему теоретическому моменту — взаимосвязи критического угла атаки и скорости сваливания. Одним из самых популярных заблуждений является мнение, что сваливание происходит из-за потери скорости. Строго говоря, это неверно! Первопричиной сваливания является не потеря скорости сама по себе, а превышение критического угла атаки, которое обычно (но не всегда) происходит на малых скоростях.
Чтобы не углубляться в дебри, скажу лишь, что в установившемся горизонтальном полете каждому углу атаки самолета соответствует вполне определенная воздушная скорость, и критическому углу атаки — тоже. Эта скорость и называется «скоростью сваливания».
Важно только понимать, что скорость сваливания зависит от веса самолета. Ведь чем тяжелее самолет, тем большая сила требуется, чтобы удерживать его в воздухе. Чтобы увеличить подъемную силу есть два пути: увеличить скорость или увеличить угол атаки. При равных воздушных скоростях на более тяжелом самолете критический угол атаки будет достигнут раньше, чем на легком. Поэтому тяжелый самолет сваливается на большей скорости. Хорошая новость состоит в том, что указанная в РЛЭ скорость сваливания действительна для максимального взлетного веса. При меньшей загрузке запас по сваливанию всегда несколько больше.
Далее надо сказать пару слов и про увеличение скорости сваливания в зависимости от крена при выполнении виражей. В установившемся вираже нормальная перегрузка растет по закону n = 1/cos(угла крена), т. е. чем больше крен, тем она выше. Мало того, с увеличением крена она растет все быстрее и быстрее, пропорционально функции f=1/cos. Это значит, что при выполнении горизонтальных виражей требуется и соответствующее увеличение подъемной силы, иначе самолет начнет не только поворачивать, но и снижаться. А раз так, то при неизменной скорости в вираже необходимо увеличивать угол атаки для выдерживания высоты. Аналогично случаю с увеличением веса самолета, критический угол атаки будет достигнут при более высокой скорости, чем в прямолинейном полете.
Зависимость скорости сваливания от угла крена в установившемся вираже пропорциональна квадратному корню из перегрузки. Скажем, в вираже с углом крена 60 градусов перегрузка равна Ny = 1/cos(60)=2. Если скорость сваливания в горизонтальном полете, допустим, 45 узлов, то в вираже с креном 60 градусов она будет равна Vs=45*√2=45*1.41=63.64KT. А это немало!
Что же из этого следует? Тяжелый самолет валится охотнее легкого, и свалить самолет в вираже значительно проще, чем в прямолинейном полете. Значит, выполняя виражи, особенно на малой высоте (полетах на высоте круга), нужно еще более внимательно следить за указателем скорости. По возможности, на сильно загруженном самолете лучше избегать маневров на малой скорости (slow flight). Также, начиная вираж, можно слегка опускать нос самолета — это увеличивает запас по углу атаки и слегка разгоняет скорость, при этом потеря высоты совершенно незначительна и ее можно опять поднабрать после выполнения разворота.
Что ж, пора приступить к выполнению упражнения на сваливание (Exercise 12 по канадскому «КУЛПу»).
Набрав 3000 футов AGL, выполняем так называемый HALT-check (Harness and Hatches, Area and Altitude, Loose objects, Traffic and Terrain). То есть проверяем, что ремни застегнуты, двери и окна закрыты, тренировочная зона и высота удовлетворяют требованиям безопасности, в салоне нет незакрепленных объектов (типа валяющегося сзади тяжеленного огнетушителя, способного ударить пилота по голове) и вблизи нет других самолетов или препятствий (горы, телекоммуникационные вышки и т.п.). Для того, чтобы лучше осмотреться в поисках других самолетов, выполняем так называемый S-turn (90 градусов в одну сторону и 90 в другую), в процессе зрительно сканируем окружающее пространство. Учтите, невыполнение HALT-check и safety-turn является fail item, т.е. ведет к провалу летного экзамена.
Если все хорошо, то приступаем к выполнению обычного сваливания:
1. Включаем подогрев карбюратора.
2. Ставим малый газ.
3. Соразмерно падению скорости выбираем штурвал на себя, стремясь выдерживать исходную высоту (по высотомеру). Педалями стараемся держать шарик в центре.
4. При скорости около 60KT произносим вслух «Slow Flight» (нос самолета в этот момент уже довольно прилично задран вверх).
5. После срабатывания сигнализации срыва либо продолжаем выбирать штурвал, либо (если того требует РЛЭ) произносим «Stall horn» и отдаем штурвал от себя, не допуская полного сваливания.
6. Если мы продолжили тянуть штурвал, то весьма вероятно, что скоро мы почувствуем тряску на штурвале (тогда произносим «Buffet»).
7. Через короткое время после появления тряски самолет клюнет носом — это и есть сваливание. Говорим «Stall», слегка отдаем штурвал от себя (здесь не перестарайтесь!) и плавно даем взлетный режим. ПОСЛЕ этого выключаем подогрев карбюратора.
ВАЖНО: если у самолета были выпущены шасси и/или закрылки, то сразу после дачи взлетного режима и то, и другое следует убрать для уменьшения аэродинамического сопротивления.
8. Когда скорость начала расти, плавно (!) выбираем штурвал на себя, не допуская повторного сваливания.
9. Переведя самолет в горизонтальный полет, ставим номинальный режим (около 2400 RPM на Cessna 150).
Если в момент срыва самолет начал слегка валиться на крыло (что крайне маловероятно), это выразится в «рысканьи»: нос начнет уходить в сторону. Это движение нужно сразу остановить педалями. Вильнул влево — правая педаль! И наоборот. Реакция довольно естественная, кстати. Одновременно с работой педалями не забудьте отдать штурвал от себя, чтобы прекратить сваливание. После этого нужно поставить педали нейтрально и продолжать действовать, как указано выше.
Существуют два других, усложненных, варианта этого упражнения. Один из них — это сваливание не на малом газу, а с некоторым режимом двигателя (вплоть до взлетного). Ввод в этот маневр производится не в горизонтальном полете, а в наборе высоты (при взлетном режиме нос будет вообще смотреть в синее небо), но вывод из такого сваливания ничем принципиально не отличается. Разве что режим добавлять до взлетного придется совсем немного или даже не придется совсем, если он и так взлетный. Назначение данного упражнения — симулировать сваливание в наборе высоты или на уходе на второй круг.
Другой усложненный вариант — это сваливание с креном в 30 градусов с набором высоты. Пожалуй, наиболее сложный для освоения вид сваливания.
1. По указанию инструктора или экзаменатора устанавливается режим двигателя. Если это малый газ, то предварительно включается подогрев карбюратора. Если это обычный рабочий режим (т.е. стрелка тахометра находится в зеленой зоне), подогрев включать не нужно.
2. Создаем крен 15 градусов в сторону, указанную инструктором/экзаменатором.
3. Выбираем штурвал на себя, гася скорость. При этом (если только не был установлен малый газ) высота будет расти, это нормально. Стараемся держать шарик в центре, т.е. выполняем «координированный разворот» с набором высоты и с уменьшением скорости до критической — это довольно непросто с непривычки.
4. Если успеваем, то при скорости около 60KT можем произнести вслух «Slow Flight», хотя обычно курсант слишком занят другими вещами в этот момент. По опыту, тут даже экзаменатору не до этих формальностей.
5. После срабатывания сигнализации срыва говорим «Stall horn» и продолжаем выбирать штурвал на себя (крен тот же).
6. Сваливание с креном обычно всегда сопровождается двумя вещами: резким падением «верхнего» крыла (его угол атаки больше, чем нижнего и оно сваливается первым) и соответствующим весьма резким «рысканьем» самолета в сторону этого крыла. Тут важно не обделаться. :) Останавливаем «рысканье» педалями с одновременной отдачей штурвала от себя и обычно уже после этого говорим «Stall». Плавно даем взлетный режим, ОДНОВРЕМЕННО утапливая ручку подогрева карбюратора (выключаем подогрев).
7. Если «рысканье», т.е. вращение вокруг вертикальной оси, прекратилось, то нейтрализуем педали.
8. Когда скорость начала расти, плавно выбираем штурвал на себя, не допуская повторного сваливания.
9. Переведя самолет в горизонтальный полет, ставим номинальный режим.
В принципе, большинство курсантов осваивает сваливание довольно легко. Самое главное — верить, что самолет останется управляемым и действовать хладнокровно, уверенно, но не спеша. Это не так-то просто, я, например, часто отдаю от себя штурвал слишком сильно, что приводит к избыточной потере высоты, особенно на более тяжелом, чем Цессна, самолете Piper Twin Comanche PA-30. Но следует признать, что некоторую долю хладнокровия при выполнении сваливания вы приобретете, только если продолжите обучение в сторону коммерческого пилота: там вам предстоит освоить штопор. После него обычное сваливание покажется просто детской забавой, вот увидите. :)