Текст книги "УЧЕБНИК виртуального пилота"

Автор книги: Сергей Саломахин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 17 страниц)

126

В завершение знакомства с турбовинтовыми самолетами, нужно попробовать себя в пилотировании крупных многомоторных машин, таких как Ил-18, Vickers Viscount, Lockheed Orion, Hercules или Ан-12.

На них интересно отрабатывать несимметричный отказ сразу нескольких двигателей, варьировать разворачивающее усилие, выключая самые дальние моторы, пробовать летать на одном лишь крайнем двигателе…

Кроме отключения двигателей в полете, испытываем несимметричный реверс на пробеге, задавая «неожиданные отказы» на разноудаленных от фюзеляжа моторах.

Специфика симуляции: Некоторые симуляторы дополнительно упрощают работу турбовинтовых двигателей, увязывая шаг с крутящим моментом и температурой газов. В жизни существуют автоматы, занимающиеся такого рода регулировкой, но ими оснащен далеко не каждый самолет. Как правило, виртуальные турбины всегда «одновальные», и управление оборотами турбины оказывается более эффективным, чем управление шагом винта.

Серьезные турбовинтовые самолеты рутинно работают на таких больших высотах, что из-за перепада температуры и давления «закипает» горючее. Образующиеся пузырьки снижают эффективность работы топливных насосов. Если же машина попадет в зону особенно низких температур, то содержащаяся в топливе влага замерзнет, а образовавшиеся льдинки закупорят топливопроводы и форсунки двигателя. Для борьбы с этими опасностями используется система подогрева топлива. Она поддерживает оптимальную температуру горючего автоматически или по указанию пилота. Симуляторы редко моделируют подогрев топлива и обычно ограничиваются простым выключателем – эффекты замерзания или перегрева горючего для игрушечных самолетов не существуют.

Реактивные На заре реактивной авиации основными потребителями турбореактивных моторов были военные. Их не интересовал большой расход топлива и сильный шум – скорость и высота полета были важнее. Разумный максимум скорости был достигнут буквально за несколько десятилетий, после чего радиус действия вновь вошел в число приоритетов. В то же время в гражданской авиации реактивные лайнеры первого поколения настолько заметно сократили время полета, что даже изрядная прожорливость новых моторов не слишком помешала революции на рынке авиаперевозок. Поршневые тихоходы угрюмо сползли на малую высоту и начали таскать грузы, не слишком требовательные ко времени перелета, а их место заняли стремительные машины нового образца.

127

Турбовинтовые лайнеры обещали совместить скорость и высотность реактивных самолетов с экономичностью поршневых. После непродолжительного толкания плечами, они все же уступили реактивным, уменьшились в размерах и занялись средневысотными перевозками на коротких и средних маршрутах. Какое-то время обстановка казалась четко определенной, но ближе к концу шестидесятых годов турбовинтовые двигатели вернулись в новом обличье.

Принцип был известен давно, только реализация задержалась. Решение заключалось в совмещении турбовинтового и турбореактивного двигателей: воздушный винт стал многолопастным и превратился в дополнительный компрессор, установленный в кольце перед обычным турбовинтовым двигателем. Он уже не столько тянул самолет, сколько сжимал набегающий поток воздуха и выдувал его за сопло турбины, смешивая с вылетающей оттуда струей газа. Росла масса выхлопа, а вместе с ней и тяга.

Получившийся двигатель назвали двухконтурным, и чего в нем больше от каждого из предшествующих типов мотора, определяет так называемая степень двухконтурности. Чем больше размер «пропеллера», выдувающего воздух за сопло, тем выше эта степень. Если не вдаваться в технические детали, новая силовая установка ведет себя как обычный реактивный мотор, но при этом обладает несколько большей приемистостью и гораздо более скромным аппетитом.

Тренировочный полет: С точки зрения управления, разница между двухконтурным и «обычным» турбореактивным двигателем незаметна. Управление и приборы одинаковы, техника пилотирования ничем не отличается. Поэтому наше знакомство с новым типом двигателя начнем с небольших учебно-тренировочных самолетов, например Jet Provost, Fouga Magister, L-29, Aermacchi MB326, Cessna T-37.

Все они сравнительно просты в пилотировании, но при этом отличаются быстрым откликом на движения рулей. Маленькие турбинки, установленные на этих машинах, не напугают стремительным разгоном, но и не побалуют приемистостью. Зато как следует разогнавшись, можно в полной мере прочувствовать тяжелые и долгие перегрузки, характерные для реактивной авиации, привыкнуть к экономным и аккуратным движениям рулями. Нагрузка на крыло у таких самолетов довольно велика, но развита и механизация – что делает посадку стремительной, хотя и несложной.

Запуск турбореактивного двигателя не отличается от аналогичной процедуры для турбовинтового. Параметры, за которыми нужно следить, также схожи – разве что чуть менее важен контроль за оборотами и чуть

128

более критичен контроль за температурой газов на выходе из двигателя.

При полете с малой скоростью на полной тяге можно легко расплавить сопло турбины! Читаем документацию и следим за тем, чтобы не выйти за ограничения…

В ответ на полностью выжатый вперед РУД классический реактивный двигатель сначала призадумается, а потом начнет все громче и пронзительнее свистеть. Этот шум превратится в тягу лишь очень неспешно, по мере набора самолетом скорости. Но зато чем выше будут обороты двигателя, тем сильнее начнет прирастать мощность.

В отличие от оборотов турбины, огонь в камерах сгорания разгорается мгновенно и жарко, повинуясь малейшему сдвигу рычага. Поэтому при движении РУДом вперед или назад смотреть надо в первую очередь на термометр, и только потом на тахометр. Зато когда турбина раскручена, малейшее движение РУДа будет выдавать намного больший диапазон тяги. В результате пилоты реактивных машин привыкают к очень короткому и экономному перемещению этого рычага – заранее зная, что на скорости даже совсем небольшое движение руки приведет к заметному ускорению или замедлению полета.

Обычно тяга двигателя в полете варьируется в пределах 50-70%, при этом обороты составляют 70-100%. Изменение тяги следует за оборотами как будто прицепленное на мягкой резинке – сначала растет температура, потом турбина начинает вращаться все быстрее и уже только потом мотор начинает «тянуть». Зато при уменьшении оборотов соотношение между ними и тягой гораздо более линейно – даже температура снижается довольно быстро. Но все равно пилот реактивной машины привыкает настраивать двигатель на нужный режим и оставлять его в покое как можно дольше.

Разгон реактивных самолетов выглядит не так, как у поршневых.

Вместо выжимания РУДа до упора вперед, нужно двигать его понемногу, постепенно уменьшая интервал, все время контролируя температуру и обороты. Сразу после взлета, когда стрелки термометра и тахометра дойдут до упора, надо немедленно начинать набор высоты и скорости, или убрать РУД назад! Помимо опасного перегрева, поток воздуха может легко снести шасси и закрылки, да и сама машина быстро окажется на грани максимально допустимой на малой высоте скорости.

Поскольку уменьшение тяги более линейно и управляемо, чем ее увеличение, при работе с турбиной управление скоростью полета достигается торможением, а не разгоном. Поэтому важнейшим атрибутом реактивного самолета является воздушный тормоз – он позволяет дозированно сбрасывать излишек скорости, не трогая двигатель. Пилоты порш129 невых самолетов обычно стараются подтянуть, добавляя немного тяги и тут же сбрасывая ее избыток. Пилоты реактивных машин сначала разгоняются, а потом весь остаток полета стараются затормозить до нужной скорости, не проскочив ее.

Пока механизация крыла убрана, самолет очень обтекаем и разгоняется даже в очень небольшом пологом пикировании. Но стоит выпустить закрылки и предкрылки, как вся машина сначала «вспухнет», останавливаясь в небе, а потом стремительно посыпется на землю, парашютируя. Остановить это падение можно только дачей тяги, а приемистость мала. Поэтому снижаться придется по строго выбранному режиму, не играя РУДом, и очень аккуратно двигая ручкой на себя.

Пробуем проходы вдоль полосы на предельно малой высоте. Хотя мы летим не так уж быстро, ощущение от скорости совершенно другое – кабина очень «выпуклая» и находится на носу машины. В результате создается ощущение, что несешься буквально вперед головой. На посадке из-за этого вернется старая болезнь высокого выравнивания – придется лечить. А после этого отличная механизация крыла поспособствует касанию с чрезмерно задранным носом – снова придется корректировать свои привычки.

После сравнительно легких учебных машин, познавательно будет познакомиться с реактивными истребителями первого поколения – Gloster Meteor, Lockheed Shooting Star, Messerschmitt Schwalbe, DH Vampire, МиГ-9 или Як-23. Это довольно быстрые и тяжелые машины, с весьма пожароопасными двигателями и слабоватой механизацией крыла.

Ради сохранения приемистости придется постоянно держать чуть повышенные обороты и приземляться на избыточно высоких скоростях. Глиссада получится пологой, развороты размашистыми, а движения РУДом – очень осторожными и выверенными.

Особенностью любого воздушно-реактивного двигателя является его зависимость от плотности воздуха. Высотные и скоростные машины продемонстрируют эту зависимость особенно наглядно: при подъеме тяга будет уменьшаться относительно плавно, становясь вдвое меньше на высоте около десяти километров. После этого падение эффективности станет пропорциональным плотности окружающего воздуха, а на высоте около двадцати километров тяга упадет примерно в десять раз.

По мере разгона, реактивный двигатель развивает все большую мощность, но ближе к 600-700 километрам в час происходит заметный провал. При дальнейшем ускорении тяга вновь нарастает, достигая максимума на околозвуковой скорости. После чего, в силу специфики работы компрессора двигателя, мощность резко падает, а расход топлива так

130

же резко увеличивается. Моторы последнего поколения могут сохранять крейсерскую тягу на небольших сверхзвуковых скоростях, но для большинства реактивных самолетов девятьсот километров в час на десяти километрах высоты – экономичная норма.

Специфика симуляции: Перегрев турбин обычно не наносит вреда виртуальным моделям, что крайне нереалистично. Многочисленные сложные ограничения по режимам работы ранних реактивных двигателей (помпаж, провалы тяги, перегрузка, температура и обороты) обычно не моделируются, либо изображаются крайне упрощенно.

Обледенение Теплые и холодные воздушные слои закручиваются в гигантские спирали циклонов и наползают друг на друга, образуя атмосферные фронты. Разогретая за день поверхность земли выталкивает в небо клубы теплого воздуха, а прямо рядом с ними сползают вниз потоки остывшего.

Где-то смесь температуры и влажности превращает огромный участок неба в невесомую взвесь воды и пара, а где-то эта дымка превращается в ливень или град. Поведение воздуха сложно и труднопредсказуемо.

Если в погожий летний день заниматься круговыми полетами вокруг аэродрома, то по большей части все эти небесные чудеса пройдут мимо нас. Но достаточно поиграться с симуляторными настройками погоды, чтобы оказаться в совершенно неожиданном мире «живой» атмосферы. Самым опасным и неприятным явлением в котором окажется круговерть восходящих и нисходящих потоков, а вторым после него – обледенение.

Как оно выглядит? Как все действительно опасные вещи, поначалу совершенно безобидно. Без малейшего предупреждения, не издав ни звука, самолет начинает быстро обрастать тончайшей корочкой льда. Внешне можно заметить разве что слегка запотевшие окна кабины, но когда они всерьез покроются инеем – будет уже слишком поздно.

Слой льда на плоскостях постепенно изменит профиль крыла – и машина начнет менять угол атаки. Можно попытаться удержать ее, но через некоторое время рулей не хватит и самолет все-таки свалится. Пока лед не растает, машину с деформированными плоскостями не удастся вывести, срыв будет непрерывным. Обледеневшие самолеты особенно охотно валятся в штопор, выйти из которого оказывается почти невозможно.

Двигатель тоже не испытывает никакого удовольствия от льда. Забиваются входные патрубки и карбюратор, резко и быстро изменяется

131

I

качество смеси. Поток размолотого льда может запросто сбить факел в камерах сгорания турбин. Накопившийся на лопастях пропеллера лед будет срываться и молотить по обшивке, иногда пробивая ее и разрушая структуру фюзеляжа и крыла. Испарения между стекол кабины и салона сконденсируется и превратят их в матовые, заснеженные панели.

При полном отсутствии видимости начнут врать барометрические приборы – трубки Пито, подающие к ним забортный воздух, легко замерзают. В результате обледеневший самолет быстро становится кандидатом для очередной сводки катастроф.

Как обнаружить обледенение? В первую очередь, знать опасные симптомы: • Облачность, влажный воздух, дождь, снег, водяная мгла или дымка • Прохождение через области с резкими и значительными перепадами температуры • Взвесь водяных капель в воздухе в сочетании с высокой скоростью полета На современных самолетах для раннего обнаружения наростов льда используются специальные приборы. Датчики выставляются за борт кабины, и накапливающийся на них лед позволяет оценить состояние всей машины в целом. Ну а при полете на более старых самолетах остается надеяться на умение пилота не попадать в опасную зону, либо своевременно уходить из нее…

Как бороться с обледенением? Главным образом, стараться не попадать туда, где оно вероятно. Обходить места столкновения атмосферных фронтов, не пролетать сквозь грозовые облака, избегать сочетаний холода, влаги и высоких скоростей полета. Если обойти опасную зону нельзя, нужно превентивно задействовать специальные механизмы, уничтожающие ледяную корку на ранней стадии образования:

Наросты на крыльях и лопастях растапливают горячим воздухом от турбины или выхлопа двигателя. На передней кромке крыльев и хвоста устанавливаются резиновые камеры – в них накачивается воздух или выхлопные газы, в результате нарастающая корка льда ломается. Последовательность надувания камер может быть автоматической или задаваемой вручную, с выборочным включением камер на усмотрение пилота.

Карбюратор подогревается жаром от выхлопной трубы, при этом мощность мотора обычно падает – из-за повышения температуры смеси.

Патрубки приборов обогревают электрическими спиралями, а кабину, отсеки с оборудованием и пространство между стекол отапливают горя132 чим воздухом. Система циркуляции обычно довольно сложна, но к счастью не требует от пилота никакого дополнительного контроля.

Иногда вместо растапливания или разламывания льда применяется его растворение с помощью химических реактивов. Чаще всего такие противообледенительные устройства используются для очистки стекол пилотской кабины.

Побеждаем лед: Если нам повезло с симулятором и эффект присутствует, изучаем последствия обледенения на практике. Обычно игрушки не настолько реалистичны, так что просто привыкаем выполнять правильные действия в соответствующей обстановке. Изменение цвета неба, появление водяных капель и показания датчика температуры за бортом должны автоматически вызывать мысль о растущей ледяной корке и заставлять руки тянуться к нужным выключателям.

Настраиваем симулятор на пасмурный осенний день. Моросящий дождик, мутное серое небо, дымка. Имитируем зону перепада температур, настраивая плюс десять у земли и минус пять на высоте в несколько километров. Уберем облака повыше – нам нужно будет видеть горизонт и землю внизу.

Выбираем хорошо знакомый турбовинтовой самолет и сверяемся с документацией на противообледенительную систему. Перед рулежкой проверяем ее работоспособность. Нарочно выключаем обогрев патрубков приборов, кабины и пассажирского салона.

Набираем высоту и контролируем датчики обледенения. Вскоре должны появиться разные опасные эффекты – тряска, неустойчивость, изменение отклика на рули… Скорее всего никаких эффектов не будет, разве что красивые капли дождя поползут по лобовому стеклу. Так что просто привыкаем включать все нужные системы перед входом в опасную зону, вырабатываем полезный рефлекс. Скучно, но полезно.

Специфика симуляции: Физические эффекты обледенения часто не моделируются, либо показываются чисто визуально, не влияя на динамику полета.

Для наибольшей эффективности подобных тренировок полезно иметь возможность динамически изменять погоду, например имитировать столкновение атмосферных фронтов или обтекание циклонами гористой местности. Некоторые симуляторы обладают такими механизмами моделирования «настоящей» погоды, но чаще ограничиваются лишь красивыми визуальными эффектами.

133

Маленькое крыло Основное ощущение при виде летящего самолета – стремительность. Высоко в небе крошечная серебристая точка пронизывает пространство, оставляя за собой пушистый облачный хвост… Зато основное ощущение внутри летящего самолета – медлительность! Небо вокруг кажется застывшим, земля внизу еле движется, время тянется бесконечно.

Это состояние мучительного переползания не давало людям покоя с самого начала времен авиации. Цена бешеного пронизывания пространства была высока. Быстрые машины получались маленькими, дико мощными, с крохотными крылышками. Летать на них было сложно и опасно, а слабые познания в области аэродинамики добавляли риска.

Понимание того, что быстрый полет неизбежно должен быть высотным, пришло не сразу. Почти полвека воздушные гонщики соревновались в достижении максимальной скорости у самой поверхности земли.

Вторая Мировая война вывела поршневые машины в стратосферу, и почти сразу же низвергла их оттуда, заменив реактивными. А те, в свою очередь, начали наперегонки штурмовать «невидимые барьеры» скоростей и высот – еще быстрее звука, еще дальше от земли, почти что в космос…

Но не успели скоростные реактивные машины избавиться от неизбежных «детских болезней» развития, как их возможности оказались доведенными до предела. На смену гоночным монстрам тридцатых годов пришли пилотируемые ракеты с парой крохотных крылышек – история совершила полный виток.

В обычной жизни эти нечеловечески стремительные самолеты являются уделом избранных. Молодых, с идеальным зрением и феноменальными рефлексами. Остальная масса людей довольствуется куда более спокойными машинами. Зачем же связываться с такими редкими аппаратами в виртуальности? Да хотя бы потому, что как носители доведенной до предела концепции они полезны для изучения границ возможного. В данном случае – полетов на огромных скоростях и высотах, а также управляемости самолета с практически отсутствующим крылом.

Приставка «аэро» отпадает от слова «аэродинамика», остается только мощь мотора и продуманная, быстрая работа рулями и двигателем, порой в микроскопически малые мгновения!

Для начала постараемся понять специфику малокрылых. Размашистое крыло, легко несущее самолет на малой скорости, начинает все сильнее мешать при быстром полете. Приходится делать его потоньше, размером поменьше – в результате несущие плоскости стремительных машин приближаются по аэродинамическим параметрам к кухонному

134

ножу. Сваливание становится нормой: немного перетянул ручку – и даже на высокой скорости полета поток немедленно оторвется от верхней плоскости.

Особенно некрасиво маленькое крыло ведет себя на вираже. Чуть перетянул – срыв. Недотянул – скольжение. Даже если угол атаки подобран идеально, потеря скорости и радиус разворота получаются намного больше, чем у «большого» крыла. Двигатель на вираже постоянно работает на максимальной тяге, перегреваясь от недостатка скорости.

По-хорошему, малокрылым самолетам проще разворачиваться не по горизонтали, а по вертикали – петлей! Запас скорости обычно огромен, и если не перетягивать ручку, то выход на вертикаль окажется куда удобнее муторного выдерживания горизонтального разворота. Ну а если вираж неизбежен – например, при заходе на посадку – то удобнее накренить машину крылом в землю и гнуть траекторию с помощью только руля высоты, держа элероны и руль поворота нейтрально.

Взлет на маленьком звере: Для этого упражнения возьмем гоночный самолет 30-х годов. Полное отсутствие механизации, чрезвычайно ограниченный обзор, очень мощные двигатели и неудобное шасси.

GeeBee Racer и тому подобные аппараты просто идеальны для знакомства со спецификой взлета «без крыльев».

Первым делом шокирует адская мощь двигателя. Чуть двинул сектор газа вперед – и самолет сворачивает в сторону, да так, что даже полностью выжатая в пол педаль не сможет его остановить. Мы видели чтото подобное и раньше, пробуя истребители второй мировой, но здесь ситуация сложнее. Аккуратно, нежно, плавно, на малой толике от располагаемой мощности выкатываемся и начинаем разгон. Разгоняем, разгоняем… Вот вроде бы и педали начали действовать… При этом скорость уже бешеная, а до взлета еще далеко!

Ручку от себя, не стесняясь. Хвост тяжеловат, крошечные рули не могут поднять его даже на такой большой скорости. Продолжаем поднимать, постепенно отпуская выжатую в пол педаль. Разгон переходит в разбег на основных колесах – теперь приподнимаем нос. Можно взлетать? Еще нет. Если сразу же взять ручку на себя, машина чуть подпрыгнет и немедленно сорвется. Запаса по штопору нет никакого, поэтому мы просто крутанемся на спину и войдем в землю кабиной вниз.

Так что не торопимся, стараемся прочувствовать наличие подъемной силы на крыле. Чуть покачиваем ручкой, аккуратнейше приподнимаем аэроплан, не отрываясь полностью от земли. Поначалу заметить момент безопасного отрыва получается с трудом, а за колеса так вообще страшно – непонятно, как покрышки выдерживают такое издевательство