Памяти летчика Александра Акименкова (letchik47) wrote,
Памяти летчика Александра Акименкова
letchik47

Category:

Феномен самолёта Ан-140 (часть 5)

Обратная связь, как  условие саморазвития.

Взаимозависимость самолета Ан-140 и упомянутых систем описана выше. Теперь нужно выявить обратные связи в этих системах и оценить их эффективность. В советские времена министерство гражданской авиации имело мощное информационное поле, которое было замкнуто на компьютерную базу ГосНИИ ГА. В этом институте выстраивалась и поддерживалась в адекватном  состоянии модель воздушных перевозок на заданную перспективу.
Каждый тип авиатехники имел своё место в этой модели, что давало обратные связи будущего на настоящее данной авиатехники. Здесь формировалось соответствующее техническое задание на новую авиатехнику, состояние которой постоянно уточнялось системой летных испытаний, сопровождающих каждый образец от первого вылета до списания в утиль, и системой мониторинга за её эксплуатацией в линейных подразделениях.                       
           Теперь ничего этого нет, кроме сертификационных и приёмочных испытаний. Так или иначе, но разработчик самолета будет вынужден заниматься проблемами организации обратных связей и уже занимается ими. Осталось осознать необходимость восстановления системной госэкспертизы, будируя проблему в государственных инстанциях. Или это осознает само государство, но только после полного развала своей гражданской авиации.   
           Государство в такой экспертизе представляет интересы систем более высокого порядка. Например, страхование гражданских рисков.

Службу в госэкспертизе я начал в 1976 году. Мне и раньше самолеты казались живыми существами. Но только при системной оценке этих машин пришло понимание, что всё разнообразие их жизненных проявлений уходит корнями в системы, функциональность которых определяет даже не отдельная живая личность, а коллективы и очень многие коллективы. И если всё упомянутое действительно объединяется в систему и система приобретает саморазвитие, то самолет становится  здесь не объектом, а субъектом последующих событий Естественно, что понять такие события можно только через системы, питающие эту неожиданную, но самодостаточную  жизнь.
Что я и попытался сделать.

Самолёт Ан-140, как фрактал событий.

Самолет Ан-140 сделан по традиционной схеме и не раздражает зрителя конструкторскими фантазиями. Это капелька с крыльями и оперением, которая на фоне окружающих пространств кажется миниатюрной. Шасси, скрытые в фюзеляжных  гондолах, не нарушают такого восприятия даже на стоянке. Ещё на подходе к самолету становится  понятно, что машина подобных обводов сформирована движением в воздухе и создана для него.
За счет верхнего расположения крыла и его выпуклой передней кромки Ан-140 создает впечатление готовности к движению или даже прыжку вперед. Сдвинутые на крыло мотогондолы усиливают впечатление внутреннего напряжения и сдерживаемой мощи. Перемещения по рулежным дорожкам, короткий разбег, энергичный отрыв и крутой набор высоты с полной свободой последующего маневра только усиливают первые впечатления. Сосредоточенное жужжание  двигателей в режиме «тихого руления» на земле и радостное их пение в режиме «синхрофазирования» в свободном полете напоминает скорее шмеля на клеверном лугу, чем мощную машину, способную перенести полсотни пассажиров на три с половиной тысячи километров.     
          
Наземное обслуживание самолета отличается простотой и целесообразностью, что делает его доступным для летного экипажа, состоящего из двух пилотов. Более того, введено понятие автономности внебазовой эксплуатации при таком обслуживании. Конкретные сроки автономности будут определены при эксплуатационных испытаниях. Однако уже сейчас понятно, что сроки эти могут составлять около месяца.
В салоне самолета предусмотрено место для стюарда, который будет иметь дополнительные функции оператора груза и наземного техника.
          
В кабине экипажа предусмотрено место для проверяющего или лоцмана, оборудованное выходом на внутреннюю и внешнюю связь, а также кислородным прибором и дымозащитной маской.
           Обычно, командир занят оплатой счетов за топливо и аэродромное обслуживание, оценкой погоды и технического состояния основного и запасных аэропортов посадки, принятием решения на вылет и подачей флайт-плана.
Второй пилот самостоятельно или вместе со стюардом готовят самолет к вылету. После заправки самолета топливом и маслами второй пилот проводит его внешний осмотр, а затем тестирование самолетных систем. Пульты тестовых устройств расположены справа сзади от кресла второго пилота, а тесты охватывают весь объем предполетных проверок.
При своевременной подаче к самолету топлива и других заявленных средств вся технология подготовки к вылету занимает не более часа.
          
В это же время стюард-оператор занимается приёмом бортового питания, размещением багажа и груза, а затем и самих пассажиров. Второй пилот контролирует итоговую центровку самолета, которую вводит вместе с остальными данными рейса в бортовой самописец. После прибытия командира на борт самолета экипаж активизирует на пульте спутниковой навигации заданный маршрут, пристёгивается ремнями кресел и запрашивает разрешение на запуск.
          
Подготовка к вылету может производиться от аэродромных источников питания или от вспомогательной силовой установки, т. е. ВСУ.
           Должен отметить удачный выбор двигателя ВСУ. На испытаниях он опробован в работе и запусках на высотах до 7 200 метров, включая высокие температуры наружного воздуха. И только теперь, после положительной оценки его работы, на двигатель ставят высотный корректор.                                        Этот казус не с чем сравнивать. Такого ещё не было, чтобы двигатель, созданный для работы на земле спокойно переваривал крейсерские высоты.
           Более того, этот двигатель не имел организации движения воздуха на своём входе, если не считать отклоняемой заслонки для открытия-закрытия входа, и сосал его из окружающей среды вопреки законам аэродинамики.         
           Но не менее поразительные возможности двигатель ВСУ проявил на испытаниях при низких температурах наружного воздуха, когда запускался без предварительного подогрева при -40°С. На запусках в жаре и высокогорье капризов от него вообще не ждали. При всем при том он должен был непрерывно работать в течение всего цикла подготовки к полету и самого полета, обеспечивая потребности в электрическом питании, в обогреве или охлаждении салона и в сжатом воздухе для запуска маршевых двигателей.
           А в спину дышали конкуренты. Любые сбои в работе ВСУ означали бы приговор для двигателя. Ведь биография его насчитывает более тридцати лет. Теперь, когда испытания позади, можно в спокойной обстановке модернизировать его конструкцию и компоновку на самолете, что и делается запорожским ОКБ «Прогресс».
           Но на случай отказа ВСУ предусмотрен запуск одного из маршевых двигателей от внешнего источника сжатого воздуха. Само собой разумеется, что ВСУ запускается как от аэродромного питания, так и от бортовых аккумуляторных батарей.
Бортовая система постоянного и переменного электрического тока имеет эшелонированную оборону от всяких отказов и неприятностей. Основной источник тока – генераторы на маршевых двигателях. Любой из двух генераторов в одиночку удовлетворяет потребности бортовых систем почти без исключений. Но запуск ВСУ и ввод его генератора в общую сеть снимает и эти исключения, в том числе – при интенсивном обледенении.                                              
В недалеком будущем планируется резкое повышение мощности генератора ВСУ, который сможет самостоятельно обеспечивать все потребности полета в электрическом питании.
На аварийный случай предусмотрено питание от аккумуляторов, которых хватает для обеспечения номенклатуры оборудования, достаточной для благополучного завершения полета,  более, чем на двадцать минут.  
Система кондиционирования воздуха может работать от внешней установки, которая входит в аэродромные услуги. Но основным источником салонного комфорта является бортовая система кондиционирования. Она проверена в полетах и на земле в диапазоне температур наружного воздуха от +45 до -50°С и претензий не вызвала ни по температуре, ни по качеству воздуха. Кроме вкусовой оценки испытателей, в проверках участвовали наиболее авторитетные лаборатории и специалисты санитарии СНГ.                
Внутрифюзеляжное пространство самолета имеет герметизацию. Наддув осуществляется в соответствии с физиологическими нормами полета на высотах до 9 000 метров. Максимальной крейсерской высотой пока считается высота      7 200 метров. Время экстренного снижения с выпуском шасси около трёх минут, без выпуска шасси – менее четырёх минут. Есть основные клапаны избыточного давления и аварийные. Сигнализация тоже есть. Как по избытку, так и по недостатку давления воздуха. А также имеются приборы.
Управление наддувом и кондиционированием воздуха детализировано, что позволяет экипажу оптимизировать отборы воздуха от двигателей и потребности внутрикабинного комфорта, т.е. уменьшить потребную мощность двигателей и расходы топлива.
Кстати, на испытаниях неоднократно отключались все отборы воздуха на высотах 7 200 метров и более, но это не приводило к каким-то катастрофическим последствиям. Избыточное давление в кабинах уменьшалось очень плавно и у экипажа всегда было минут пять-семь на испытательные процедуры без перехода на кислородные маски.
Сама кислородная система работала безупречно
Существенная часть эксплуатационных качеств самолета связана с эффективностью его противообледенительной системы. На самолете Ан-140 использована технология «теплового ножа», которая при небольших энергетических затратах обеспечивает срыв льда воздушным потоком по всей поверхности крыла или оперения за обогреваемым носком их профиля. Это не новая технология, но её реализация оказалась настолько успешной, что возникла идея уменьшения отбора воздуха от двигателей для обогрева крыла.
Система включается и выключается автоматически. Частичные и полные отказы системы проверены. Ситуации здесь могут быть сложными, но не аварийными. Аварийными их делают экипажи по недомыслию или от стресса.
Обледенение обнаруживается с помощью сигнализации или визуально. Условия обзора нормальные. Ночью предусмотрена подсветка фарами.
Испытания в естественных условиях обледенения проходили в междуречье Северной Двины и Печеры. Здесь эпицентр обледенений в Северном полушарии. Над ним заканчивается перемешивание влажного и тёплого воздуха Атлантики с холодными массами Арктики. Более жесткого обледенения нет нигде, но самолет не потерял в нем своей функциональности. Лед в естественных условиях обледенения бывает разным по форме, размерам и прочности. Иногда он принимает самые фантастические формы. Но то, что наклеили в качестве имитаторов льда «антоновцы» для исследования крайних форм обледенения, потрясло даже ветеранов. Вдоль всей длины передних кромок крыла и оперения были наклеены брусья толщиной в ладонь.            
Во всяком случае, мне казалось, что самолет не взлетит или свалится сразу же после отрыва. Поскольку взлетная полоса позволяла дважды взлететь и сесть, то мы с напарником попробовали подлеты на высоту 0,5-1 метр. Машина летела и слушалась рулей. Поэтому мы взлетели и пошли в район испытаний, где опробовали выходы на большие углы атаки и сваливание. Как это не странно, но нам удалось превысить углы сваливания с нормальным крылом на целый градус. Оказывается, поролоновые имитаторы льда турбулизуют воздух. Мелкие вихри в турбулизованном потоке не развиваются, а сталкиваются друг с другом и вырождаются в обычный нагрев воздуха. Конечно, подъёмная сила уменьшается, но не обвально, как при срыве крупных вихрей. А самолетные рули сохраняют свою эффективность даже в режиме глубокого парашютирования или фактического падения самолета. Но поскольку самолет управляем, то это скорее второй режим пилотирования, чем сваливание.
Всё это повторилось и в естественном обледенении. Так полёт на обледеневшем самолете оказался безопаснее нормального выхода на большие углы атаки и сваливание.
Впрочем, выбор «антоновцами» профиля крыла с тупой передней кромкой без предкрылка заранее определил отсутствие проблем на больших углах атаки. Самолет спокойно выходит на «горбушку» подъёмной силы и с опусканием носа при полностью выбранном штурвале переходит на парашютирование с небольшой скоростью разворота вправо. Этот разворот обусловлен соответствующим поворотом киля на 5°, что сделано конструкторами специально для компенсации реакции струи.
Если удерживать штурвал, то самолет с опусканием носа слегка разгоняется и снова поднимает нос, чтобы опять потерять скорость и перейти на парашютирование. Так продолжается, пока выбран «на себя» штурвал. Стоит только отпустить его и самолет сразу же разгоняется, возвращаясь на нормальные углы атаки.                                                                                                       На повышенных режимах двигателей, а также маневре и выключении одного из двигателей в поведении самолета при выходе на большие углы атаки ничего существенно не меняется. Самопроизвольные кренения удавалось получить только при постановке рулей на раскрутку штопорных вращений. Такие методы иногда применяются в акробатическом пилотаже, но здесь они явно не имели смысла. Всё это делалось скорее для куража, чем для дела. И без них было понятно, что самолет Ан-140 безопасен для пилотирования. 
           Кстати, самолет имеет весь набор естественных признаков выхода на большие углы атаки. Вихревое обтекание развивается на крыле ступенчато и симметричными зонами. В начале процесса возникает зуд, потом ощущаются потряхивания, тряска и, наконец, удары вихрей по хвостовому оперению. При выпущенном шасси вихри от щитков передней стойки бьют по фюзеляжу, прямо под сидениями пилотов. Всё это – задолго до сваливания.
           Но разработчик усилил естественные признаки выхода на максимально допустимые углы атаки работой вибратора на штурвале с одновременным включением звуковой и световой сигнализации. А для пилотов с нормальной психикой установлен прибор угла атаки и перегрузки.
           Управление передней стойкой шасси, выпуск и уборка шасси и закрылков, торможение колес основных стоек шасси и автоматический выпуск спойлеров для парирования моментов при выкючении одного из двигателей в полёте обеспечиваются гидросистемой. Источником рабочего давления здесь являются насосная станция и гидроаккумулятор. Включение и выключение станции производится автоматически или вручную. Ситуации с отказами гидросистемы проверены и не вызывают затруднений.
           Естественно, что все бортовые системы самолета имеют органы управления и приборы контроля. Некоторые параметры систем выражаются световой и звуковой сигнализацией. Это достаточно многочисленное и беспокойное хозяйство. Особенно, для двухчленного экипажа. К тому же, сертификационные нормы требуют, чтобы при потере работоспособности одного из членов экипажа, другой смог благополучно завершить полёт.
           Разработчик изначально стоял перед выбором: отдать дань моде на жидкокристаллические экраны или скомпоновать визуализацию параметров полёта из привычных приборов и табло?  
           Этот выбор отнюдь непрост. Хотя увлечение экранной визуализацией существует с 60-х годов, развиваются здесь только технологии. Идеология изначально упёрлась в человеческие возможности считки информации.
Человек может успешно считывать информацию только в одном контуре взаимодействия со средой. Максимум, в двух, если контуры неглубокие и ему удаётся переключаться из контура в контур, не разрушая оперативную память о предыдущих событиях. При появлении третьего контура человек теряет осознаваемость событий и способность к прогнозу их развития. Очевидно, что такая ситуация очень опасна для лётной деятельности.
           Когда стрелочные индикаторы расположены друг от друга на расстоянии 10-20 сантиметров, то вся приборная доска воспринимается как единый источник информации. Это информация положений стрелок и она считывается периферийным зрением. Если индикаторы расположить ближе, то периферийное зрение не выделяет эти положения.
           Когда всю приборную доску заменяет электронный экран, то на его ограниченной площади информация предельно скучена. Более того, она подаётся цифрами, которые нужно читать. А каждая такая цифра есть отдельный контур.
           Конечно, человеческие возможности приспосабливаться творят чудеса. :Но зачем насиловать природу, если уже есть готовые технические решения? Так появился вариант компоновки кабины Ан-140 с обычными приборами.
Tags: Ан-140
Subscribe

  • Феномен самолёта Ан-140 (часть 4)

    Но у «антоновской» фирмы в это смутное время сложилась более эффективная система мониторинга за состоянием воздушных перевозок, чем…

  • Феномен самолёта Ан-140 (часть 3)

    Перекомпоновка салона в грузовую кабину тремя механиками занимает не более часа, одним – около двух часов. Все промежуточные варианты занимают…

  • Феномен самолёта Ан-140 (часть 2)

    В Московском университете однажды была защищена диссертация под названием «Заблуждение как метод познания». Оказывается, метод проб и…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments