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

Category:

Феномен самолёта Ан-140 (часть 6)

Однако право окончательного выбора «антоновцы» оставляют за заказчиком. Поэтому все приборные панели выполнены в модульном варианте. Приборы на них можно менять, дополнять или вообще замкнуть на электронную индикацию. Тем более, экранный вариант приборной доски уже готов. Сейчас идёт обкатка идеологических решений подачи информации.
           Проблемы двухчленного экипажа нигде в мире не имеют однозначных решений. Мне довелось учиться американскому видению этих проблем в региональном центре FAA Лонг-Бич и я знаю, что там они тоже не решены. Но «антоновцы» выстроили долговременную программу двухчленного экипажа. В начале программы они последовательно сокращали экипаж Ан-74. На базе полученных знаний произвели формирование кабины Ан-38. Обсчитав функциональность экипажей самолетов Ан-74Т-200 и Ан-38-100, приступили к решению проблем двухчленного экипажа на самолете Ан-140. И делают это очень аккуратно, с максимальным вниманием к пилоту.
            Отработаны три технологии взаимодействия в экипаже. Главная из них оставляет пилотирование при заходе на посадку до высоты принятия решения за вторым пилотом. Командир обеспечивает заход, вступает в визуальный контакт с землей и огнями аэродрома, берёт на себя управление самолетом и производит посадку. Ещё одна технология предусматривает непрерывное пилотирование командира, второй пилот обеспечивает связь, навигацию и контроль бортовых систем. С целью обучения возможен вариант обмена функциями командира и второго пилота, что и составляет содержание третьей технологии.
           Функции командира и второго пилота взаимозаменяемы, но для решения дополнительных задач лучше оборудовано место второго пилота. Здесь есть откидной столик, пеналы для карт и сборников аэронавигационной информации. Оба пилотских места имеют освещение верхними люстрами и переносными светильниками. Имеются встроенные и навесные вентиляторы. Если первые создают комфорт, то вторые – и комфорт, и обдув лобовых стёкол.
            Все приборное оборудование размещено по зонам эргономической целесообразности. Доступность этих зон определена приоритетами систем и обеспечена с обоих пилотских мест. Но выглядит всё красиво.
Операции по использованию систем предельно упрощены. Так, например, запуск двигателя ВСУ производится одной кнопкой. А до нажатия кнопки нужно включить тумблёр аэродромного питания или два тумблёра аккумуляторов и включатель автоматики ВСУ. Дальше высвечивается табло готовности и можно запускать.
           Запуски маршевых двигателей осуществляются сжатым воздухом, для чего нужно включить тумблер отбора воздуха от ВСУ и на мнемонической схеме нажать соответствующие кнопки-лампы по пути следования воздуха. А до того включить три тумблёра автоматики двигателей и снять с тормозов лопасти воздушных винтов. Загорается табло готовности выбранного для запуска двигателя и можно нажимать кнопку запуска. Предусмотрена автоматика последовательного запуска обоих двигателей. Запуски производятся на режиме «тихого руления».
           Далее включаются генераторы, выпрямители и преобразователи. Проверяется готовность к работе электрической сети и включаются все тумблеры на приборных панелях оборудования. Их две и они симметрично расположены над пилотскими креслами. Ошибки включений высвечиваются сигнализацией. Здесь применён принцип «тёмной кабины». Нужно гасить всё, что светится. Вся жёлтая предупреждающая сигнализация расположена на верхних панелях кабины, а красная аварийная – на козырьке, прямо перед пилотами. Проходит тест-контроль оборудования.
           Выпускаются закрылки во взлётное положение 10 или 15°. По истечению трёх-пяти минут разаретируются авиагоризонты и согласуется компас. Время их готовности зависит от температуры наружного воздуха. Зачитывается карта осмотра перед выруливанием и запрашивается разрешение у диспетчера. После получения разрешения включаются посадочные фары для предупреждении наземного персонала о выруливании и производится руление к предварительному старту, в ходе которого проверяются основное и резервное /аварийное/ торможение.
           Управление передней стойкой шасси осуществляется от педалей или от рукоятки без специальных переключений. Нужны малые углы разворота стойки – используют педали, большие – рукоятку.
           Руление комфортно для пассажиров, если экипаж не показывает свою лихость. Если экипаж проворонил поворот на рулении, можно остановиться и, используя реверс двигателей, сдать назад. При заруливании на стоянку тоже нет проблем. Под руководством встречающего можно зарулить задом на любую, самую неудобную стоянку.     
           На предварительно и исполнительном старте дополнительные операции отсутствуют. Можно использовать роллинг-старт и взлететь, не останавливаясь на взлётной полосе. Но если время терпит, то желательно прокачать масло в механизмах разворота воздушного винта. Для чего достаточно пару раз перевести двигатели с номинала на реверс и наоборот.
           Рычаги управления двигателями /РУД/ объединяют все управленческие функции, кроме одной. Существуют тумблёры «снятия винтов с упора». Здесь дело не в техническом решении, а в лётном. Пока пилоты сомневаются в целесообразности заведения этой функции на  РУД.
           Готовность к взлету по выставке триммеров и выпуску закрылков контролируется специальным табло, зуммером и миганием красных ламп. Если ничего этого нет, то можно взлетать.
           Взлет у Ан-140 стремителен. Скорость отрыва 180-210 км/ч. Длина  разбега 600-800 метров. Но всё зависит от загрузки, высоты аэродрома и температуры наружного воздуха. В самых сложных случаях длина разбега не превышает 1 200 метров.
           Прерванные взлёты с отказом критического двигателя на скорости отрыва имеют дистанцию от 1 200 до 1800 метров. Проверялись варианты с различными средствами торможения, в том числе с реверсом и без реверса, с торможением колес и без него, со снятием винта с упора и без снятия с оного.
           Продолженные взлеты с одним отказавшим двигателем дали длины разбега  до 2 000 метров и градиенты набора после отрыва 1,5-2 метра.
           Нормальный набор высоты после взлета происходит с вертикальными скоростями от 7 до 12 м/с. Набор производится на номинальном режиме двигателей и приборной скорости 270-300 км/ч.. К занятию крейсерской высоты 7 200 метров при взлетной массе 21,5 тонн самолет имеет вертикальную скорость 1,5-2 м/с, которую можно увеличить за счет уменьшения приборной скорости до 260 км/ч, что соответствует максимуму подъёмной силы на этих высотах. По мере выработки топлива возможности самолета увеличиваются.
           Самолет постепенно разгоняет приборную скорость 340-360 км/ч, что соответствует истинным скоростям 510-550 км/ч.
           Расходы топлива на крейсерских высотах составляют в среднем 600 кг за час, что обеспечивает время до 6 часов и дальность полета до 3 200 километров  Характеристики эти постоянно расширяются. Увеличение размаха крыла всего на метр подарило 5% топлива. Облагородили мотогондолы – ещё 3%. Ближайшая цель – обеспечить дальность 3 800 километров. Одновременно увеличиваются крейсерские высоты и скорости.
           Более того, из испытаний известно, что одномоторный потолок имеет гистерезис. Если набирать высоту, он составляет 3 600 метров. Если спускаться – 4 600 метров. Такая разность говорит о близости кривых потребной и располагаемой тяг. Здесь даже небольшие прибавки мощности двигателей или падения лобового сопротивления обеспечивают заметный рост потолка, скорости и дальности самолета.
Например, если повесить на концы крыльев топливные баки-шайбы, то только за счет изменения условий схода воздушного потока с крыльев на 29% уменьшатся потребная тяга и  расходы топлива. Но всё это означает увеличение запаса тяги, который, благодаря гистерезису, сохраняется на разных скоростях, что обеспечит заметное увеличение крейсерских высот и скорости самолёта.
Конечно, нужно помнить соответствующую норму по защите от атмосферного электричества, которая требует окончания кессонных топливных баков за полметра до конца крыла. Но то для кессонов, а это подвесные баки. У них свои отношения с электричеством. К тому же, они могут сбрасываться. И в таких баках с локальной подвеской на концах крыльев самолёт получает основу для создания системы разгрузки крыла за счет перекачки топлива. Это тоже не последнее достоинство для будущих повышений полетного веса.  
           Свою прибавку в лётно-технические характеристики обещает и срез выходных сопел двигателей. Здесь всего лишь 7-10% тяги двигателей, как и положено для ТВД, но сопла имеют овальную форму и собственную аэродинамику. На настоящий момент угол атаки сопла порождает срыв и вихреобразование на срезе, что отнимает энергию самолёта и, более того, бьёт по оперению, поскольку кориолисова сила поднимает эти вихри на его уровень.
Маневренность самолета как у земли, так и на крейсерских высотах весьма значительна. Во всём диапазоне высот самолет хорошо сбалансирован по соотношению устойчивости и управляемости. Особое его отличие в необходимости координированного выполнения разворотов. Отклонением педали здесь можно добиться большего, чем штурвалом. Для многих ситуаций это очень полезное свойство.
           А вот у земли Ан-140 почти, как истребитель. В его арсенале горки с углом тангажа до 60°, повороты на горке, бочки и т.д. Всё это обещает самолету множество специальных применений.
           Наверное, сюда же можно отнести условия обзора из кабины экипажа. Площадь остекления настолько большая, что в сочетании с удобством посадки пилотов  здесь чувствуешь себя находящимся непосредственно в пространстве и уже не нужно напрягать воображение для создания иллюзии выхода из кабины, как того требуют методисты при обучении пилотов. В этом основа естественности и безопасности пилотирования на самых неестественных для транспортного самолёта режимах.
           Остекление имеет эффективный электрический обогрев. Обычно, хватает его минимальной мощности. Но максимум мощности справляется с любым обмерзанием. Подплывший лёд смахивает поток или стеклоочистители, которые имеют точную настройку под потребности очистки лобового стекла.
           При повышенной влажности воздуха, отбираемого от двигателей, или подмерзании стёкол изнутри кабины используются мощные навесные вентиляторы. Они же используются для сушки ладоней на штурвале.
           Из кабины экипажа хорошо видны входы в двигатели и нижняя часть крыла с передней кромкой. Видимость плоскости вращения винта используется экипажем для контроля за вибрациями силовой установки. На испытаниях широко использовались видеокамеры для контроля за состоянием поверхности самолёта и его конструктивных элементов. Но признано, что линейных полётов лучше использовать волоконную оптику,  что и будет сделано.
          Условия обзора ночью также уникальны. Опробованы различные варианты освещения полосы, включая посадочный  и рулёжный режимы работы бортовых прожекторов, а также – без них. Все варианты рабочие.
           Освещение внутри кабины разнообразно и достаточно.
Снижение самолета на высоту круга обычно происходит на приборной скорости 300 км/ч, но можно держать и 420 км/ч. Максимальная приборная скорость проверена до 520 км/ч. Вертикальная перегрузка ограничена 2,4 единицы. Но самолет ходил и за 3 единицы. Отрицательная перегрузка ограничена нулем, хотя на испытаниях не вызывали проблем перегрузки в минус 0,5-0,7 единиц.
           Выпуск шасси разрешён на скорости 360 км/ч, закрылков до 15° - на 320 км/м, а далее – на 260 км/ч.
           Скорости полета по кругу определяются схемой данного аэродрома. На глиссаде вне процедур борьбы с шумами при закрылках 25° экипаж держит 210-230 км/ч, при закрылках 40° - 180-200 км/ч.
           Самолет на траектории захода устойчив, позволяет отвлечения от пилотирования. Процесс выравнивания и посадки прост даже для начинающих. «Воздушная подушка» чувствуется, но каких-то особенностей в посадку не вносит. Посадка происходит на скоростях 170-190 км/ при закрылках 25° и 160-170 км/ч при закрылках 40°. Но скорость на выдерживании при закрылках 40° падает быстрее, что требует запаса тяги или энергичных и своевременных действий штурвалом в момент схода самолета с «воздушной подушки». Если пилот увлечен процессом выдерживания и убрал РУД на полетный малый газ ещё на выравнивании, то реакции на парирование упомянутого схода не хватает и посадка получается грубее, чем хотелось. Понятно, что «воздушная подушка» или «экранный эффект» с закрылками 40°  и должен чувствоваться острее.
           После касания земли колесами основных стоек шасси плавно опускается передняя стойка и РУД ставится на земной малый газ, затем снимаются винты с упора /при этом ощущается действие момента  вправо/ и включается реверс двигателей. Сам пробег проблем не вызывает. Его длина зависит от скорости касания и применяемых средств торможения. В их число входят снятые с «упора» винты, реверс двигателей и тормоза основных колес. Некоторое влияние оказывают выпущенные закрылки и отклоненные рули высоты /сторона отклонения не имеет большого значения/. Можно тормозить углом атаки, удерживая поднятым нос самолета. Естественно, что эффективность торможения о воздух падает с уменьшением воздушной скорости, а эффективность колесных тормозов, наоборот, нарастает по мере уменьшения скорости на посадочной полосе.
В зависимости от текущей массы самолета, высоты аэродрома и температуры наружного воздуха  длина пробега при комплексном торможении с полным обжатием тормозов составляла 300-600 метров.    
           Все варианты торможения проверены. Каждое средство торможения отдельно и во всех сочетаниях, в том числе – при посадках с отказавшим двигателем. Лучшие показатели у колесных тормозов, но в любом варианте длина пробега оставалась менее 1 300 метров.
Проверены посадки на грунт с плотностью 8 кг/см*, на плотный и свежевыпавший снег, на слякоть и обледеневшую искусственную полосу.
Особенности были, но не было проблем. На любой из проверенных взлётно-посадочных полос и при всех упомянутых  состояниях этих полос длины разбегов, в том числе – с прекращёнными и продолженными взлётами, а также пробегов укладывались в 1 800-2 000 метров. Высота аэродрома при этом  может составлять до 3 000 метров. Температура наружного воздуха от –50 до +45С. Качество самих полос самое разное. Но клиренсы винтов самолета позволяли игнорировать аэродромную траву по колено, а широкие и относительно большие с небольшими давлениями колеса справлялись с рытвинами и норами сусликов на аэродромном поле.                       
Основными искусственными полосами в местных и региональных аэропортах СНГ считаются асфальтогравийные. Сейчас они больше гравийные, чем асфальтовые. Киргизский аэропорт Каракол /Пржевальск/, где отлётана высокогорная программа испытаний, можно считать рекордсменом деградации среди таких полос. Ещё хуже полоса в якутском аэропорту Батагай, где при её строительстве вообще обошлись без асфальта, утрамбовав гравий в тундру.
Так была проверена защищённость конструкции двигателей и планера самолета Ан-140 от гравия. Реверс двигателей, который этот гравий поднимает в воздух впереди самолета (а также пыль, снег, лёд и слякоть), использовался на этих аэродромах без всяких ограничений. Последствий у таких экспериментов, кроме повреждения краски, не было. Двигатели спокойно проглатывали предлагаемую смесь и обходились без повреждений.
            Кстати, выбор двигателя Генеральным конструктором в громадной степени зависел от такой его защищённости. Запорожское ОКБ предлагало свою новую разработку – двигатель АИ-30. У него была масса достоинств. Но двигатель ТВД-3-117 на боевых вертолётах прошёл афганскую и чеченскую войны и все соответствующие кошмары полевой эксплуатации, включая боевые воздействия. И это определило выбор. Сейчас, уже самолётный, двигатель  ТВД-3-117 глотает лёд и камни, которые проходят через весь его газодинамический тракт, круша и корёжа лопатки компрессора и турбины, но ни один его параметр при этом не меняется. Всё это воспринимается как чудо. Да и в других сложных ситуациях двигатель вёл себя достойно. Запускался с первой попытки на любых аэродромах в жаре и холоде, а также на всех высотах полёта, включая обледенение. Сносил многие часы чрезвычайного режима работы, ресурс которого на других двигателях ограничен считанными минутами. Позволял делать такие отборы воздуха от компрессора, которые загубили бы любой западный двигатель. Прощал недозалив масла, употребление взлётных режимов на крейсерских высотах и т.д.   
           Но самое главное его достоинство состоит в том, что его тепловая машина производится заводским конвейером, т.е. массово и дёшево. Хотя в его управлении задействована самая современная электроника, которая обеспечила расходы топлива в крейсерском полёте всего 600 кг в час.
Если электроника отказывает, то вступает в действие гидромеханическое управление двигателями. Расходы чуть повыше, но зато полная независимость от электромагнитных наводок.
           Особого упоминания достоин многолопасный винт АВ-140. Относительно небольшие саблевидные лопасти создают необходимую тягу и производят мало шума. Более того, они показали чрезвычайную живучесть в условиях пыли, мелкого гравия и ледяной крошки. Даже при значительном поражении винта от гравия его ремонт можно провести силами экипажа с помощью зачисток рваных краёв и заливки выбоин специальной пастой. Вибрации при этом остаются в пределах допустимой нормы.
Самолёт проверен при сильных и порывистых ветрах. В ходе полётов сила ветра достигала 27 м/с. Но двигатели запускались на всех ракурсах задува, а руление осуществлялось при суммарной скорости почти равной взлётной. В такой ситуации приходилось активно пользоваться аэродинамическими рулями для устойчивого движения самолёта по земле. Одно условие было обязательным – выпуск закрылков должен производиться на исполнительном старте.
Испытаниям повезло на ветер с изменением направления в порывах до 30° и скорости до 40 км/ч. Воздух на высотах 70-300 метров буквально кипел. Его направление в этом диапазоне высот изменялось на 180°. В итоге, при заходе на посадку выдерживание глиссады до ближнего радиопривода происходило с попутным ветром, а далее ветер менялся на встречный. И, конечно, всё это происходило на фоне сильнейших сдвигов ветра. Фактически, это был растянутый во времени шквал, при котором летать нельзя.
Самолёт справился и с этим экстремальным погодным явлением, ещё раз проявив свои неординарные маневренные возможности и отличную приёмистость двигателей, которые обеспечили своевременное парирование почти мгновенных изменений направления и силы ветра. 
В ходе испытаний ещё раз подтвердилась старая истина, что при сильных порывистых ветрах с боковой составляющей до 15 м/с необходимо выполнить главное условие: вектор центра масс самолета  при приземлении должен быть направленным строго по оси  посадочной полосы. Если это так, то срабатывают флюгирующие моменты, которые выравнивают самолет по направлению полосы, чтобы затем удержать его в заданных пределах с приемлемыми расходами аэродинамических рулей, отклонениями передней стойки и ассиметричным торможением колес. В экстренных случаях можно использовать ассиметрию тяги силовой установки или дать кратковременный симметричный импульс тяги (вплоть до взлётного режима), который усилит флюгирующий момент вдоль оси полосы. На то и было рассчитано сочетание длинной базы и узкой колеи шасси.
           Самолетом управляет очень простая  аналоговая автоматика. Поэтому подбор алгоритмов захода на посадку потребовал много полётов и большого терпения. Они были. И полёты, и терпение. В результате, самолёт четко выводится ею на полосу, там, под воздействием «воздушной подушки», поднимает нос и садится в автоматическом режиме с вполне приемлемой перегрузкой. Всё это проверено в испытаниях. Конечно, можно не угадать с «подушкой» и приложить самолёт так, что он не будет подлежать дальнейшей эксплуатации. Но люди будут спасены без участия экипажа в пилотировании самолётом. Достаточно нажать очень понятные по мнемонике кнопки на пульте управления автоматикой, что и сможет сделать пассажир или стюард, если для того будут причины.
           В самолёте многое сделано для самых невероятных ситуаций. Например, для выхода на посадочную полосу с крутых глиссад. Самолёт не создает каких-то своих отдельных проблем при заходе на посадку, если над дальним радиоприводом у него 500, а то и 600  метров. Это всего четыре километра до торца полосы. Но такие заходы выполнялись даже ночью в облаках и не вызывали никаких других затруднений, кроме эмоциональных.
           Заходили на полосу и с имитацией обхода препятствий или других неприятностей на посадочной прямой. Самолёт выходил на торец полосы под углом к её оси более 60° и садился точно в назначенном месте. Его невосприимчивость к срывным явлениям позволяла выполнять на скоростях захода такие развороты и скольжения, которые решали все проблемы захода «из-за угла» и устранения любых ошибок перед посадкой.
           Но в уходе на второй круг тоже не было никаких проблем. Некоторые сложности могли возникнуть при уходе на второй круг с одним двигателем и закрылками 40°. Однако и для этой ситуации было несколько вариантов решений. Самый простой – увеличение скорости захода на 10 км/ч. Хотя в линейных полётах экипажи и без подобных рекомендаций держат повышенные скорости до торца полосы на случай сдвига ветра.                
           Согласно требованиям сертификационных норм проверен также весь перечень стандартных отказных ситуаций. В том числе, даже такой дикий случай, как разрушение одного из двигателей в полете и пересечение обломками лопастей тросовой проводки управления самолётом. Экипаж приводил на аэродром и сажал самолёт без использования рулей, т. е. только триммерами и управлением тяги оставшегося в работе двигателя    
Отсюда следует, что самолет Ан-140 прост, надёжен и безопасен.
           А это главное.

            А. Акименков, лётчик-испытатель
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments