Текст книги "УЧЕБНИК виртуального пилота"

Автор книги: Сергей Саломахин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 17 страниц)

60

сваливания, делает самолет неустойчивым. В особо опасных случаях, например при взлете или посадке, рулей может не хватить для компенсации утраченной балансировки и авария станет неизбежной.

Смещение веса вбок также крайне неприятно – самолет начнет самопроизвольно крениться, заваливаясь в разворот. Вынос хвоста на виражах увеличится или уменьшится по сравнению с привычным, требуя дополнительно работать над координацией.

Каким образом может произойти перераспределение массы в полете? Пассажиры и груз сохраняют свой вес, но могут перемещаться внутри кабины. Топливо постепенно расходуется из расположенных вдали от центра тяжести баков. В некоторых случаях, например при выполнении работ по опылению, уменьшается вес находящегося на борту «груза».

Пассажиры тоже могут покинуть самолет в небе, в случае выброски парашютистов. Скорость полета при этом невелика, а смещение центровки может оказаться заметным. В результате после каждого прыжка придется заново триммировать самолет, избегая резкой раскачки и выхода на опасные углы атаки.

В транспортной авиации используются специальные таблицы, позволяющие точно распределять груз внутри кабины с учетом высоты полета, температуры и плотности воздуха. Данные этих таблиц обязательно нужно учитывать при подготовке к полету, так как от них напрямую зависит будущее поведение машины.

Задание: Летим на сельхозработы. После Второй Мировой войны для таких работ часто использовались списанные учебные бипланы, например Stearman или WACO. Загруженные сверх нормального взлетного веса, эти безобидные аппараты становились крайне чувствительными к ошибкам в управлении, запросто срываясь в штопор и требуя точного и внимательного пилотирования. Современные сельскохозяйственные машины ведут себя гораздо приличнее, но работа на предельно малой высоте на грани срыва все равно остается очень рискованным делом.

Как выглядит типичный полет на опыление? Взлет на перегруженной машине с неподготовленной, короткой, ухабистой и узкой площадки.

Перелет к нужному полю. Выполнение серии полетов по прямой на предельно малой высоте, прочесывающих поле из конца в конец.

После каждого захода самолет взмывает над стоящими на краю деревьями, делает крутой разворот на 90 градусов влево, затем чуть более пологий разворот вправо на 270, переход в пикирование, выравнивание у самой земли и прогон обратным курсом. Пара разворотов выводит нас на курс, параллельный предыдущему заходу – при этом левые и правые виражи чередуются. В результате самолет прочесывает все поле.

61

Однообразная и опасная работа, позволяющая крепко заучить правильные действия при пилотировании на грани срыва. Спасибо симулятору, что можно многократно падать в процессе…

Специфика симуляции: Смещение центровки часто не оказывает реалистичного влияния на динамику полета виртуальной модели. Возросшая инертность машины слабо отражается в реакциях на дачу рулей или скорости вращения.

Скольжение После экспериментов со сваливанием и штопором утрата координации кажется чем-то очень опасным. Но когда пилот хорошо чувствует момент срыва и способен управлять машиной на грани потери контроля, ему становится доступен еще один очень полезный режим полета – скольжение.

Если выжать одну из педалей, но одновременно не дать подняться крылу и опустить нос, то самолет не войдет в разворот, а заскользит боком вперед, снижаясь быстро и без разгона. Перетягивание ручки в такой ситуации чревато несимметричным срывом, так что за скоростью и углом атаки нужно следить очень внимательно. При малейшем сомнении нужно сразу же ослабить давление на педаль и отпустить ручку.

Зачем может понадобиться скольжение? В первую очередь, для быстрой коррекции высоты. Небольшие аэродромы часто бывают окружены препятствиями – деревьями, линиями электропередач, зданиями.

Если начать снижение на полосу непосредственно от препятствия, едва не зацепив его колесами, придется опускать нос и разгоняться. Либо можно долго снижаться с небольшой поступательной скоростью. В любом случае, касание произойдет далеко от края полосы и ее может не хватить для полного торможения.

Вместо этого, едва перелетев препятствие, можно «подскользнуть» к самой полосе, провалившись вниз без разгона и выровняв самолет сразу перед касанием. Снижение получится быстрым и управляемым, избыток высоты ликвидируется моментально.

Задание: Вводим машину во все более глубокое скольжение, тщательно удерживая скорость и направление полета. Сначала педаль дается несильно, но постепенно учимся выжимать ее до упора. Осторожнее с указателем скорости – он может привирать, потому что поток воздуха обдувает его под углом.

При переводе самолета из скольжения в нормальный полет у пилота создается ощущение взмывания. На самом деле просто прекращается

62

падение. Заодно ухудшается обзор – при полете «боком» смотреть вперед и вниз гораздо удобнее, а тут капот снова загораживает все впереди себя.

Правильно выполняемое скольжение позволяет постоянно и гибко контролировать скорость снижения. Не нужно пытаться просто так сыпаться вниз, выхватывать самолет и снова сыпаться – важно непрерывно управлять крутизной скольжения, заставлять машину снижаться без разгона по четко заданной траектории.

Еще одним хорошим упражнением для отработки скольжения является своеобразное «катание на коньках», когда-то одно, то другое крыло выносятся вперед. Скорость и направление полета постоянны, крен отсутствует, только хвост размахивает из стороны в сторону. Раскачка должна быть стабильной, ритмичной и полностью управляемой. А чтобы не терять высоту и скорость – добавим оборотов двигателю.

Экстремальным вариантом скольжения является постановка машины «на ребро». Не все самолеты обладают достаточно резким управлением для подобных трюков, но у используемых нами сейчас тренировочных машин трудностей не возникнет. Даем ручку по крену так, чтобы крыло ушло вертикально вниз. Самолет попытается опустить нос – надо выжать педаль, не допуская пикирования. Одновременно нас понесет в вираж, значит ручку нужно еще и отдать от себя. В конечном итоге машина стремительно пойдет к земле, практически не набирая горизонтальную скорость.

Если скоординировать стояние на ребре и полную тягу мотора так, чтобы не терять высоту, получится демонстрационная пилотажная фигура «полет на ноже». Особенно эффектно она выглядит, когда самолет несется низко над полосой, накренившись градусов на шестьдесят, задрав нос в небо и истошно воя мотором.

Запомни: Шаг вниз плечом вперед.

Специфика симуляции: Физическая модель скольжения часто выглядит крайне неестественно. Особенно бросается в глаза плоский разворот в сторону вынесенного назад крыла, вместо скольжения вперед и вниз. Часто наблюдаются разгон или недопустимо медленная потеря высоты – невозможные в реальности.

Эффект аэродинамического затенения отстающего крыла обычно не моделируется, а в жизни из-за этого приходится дополнительно прижимать вниз выходящее вперед крыло. Изменение центровки или затенение рулей могут вызывать потерю устойчивости у настоящих самолетов, но симуляторы редко моделируют такие детали.

63

Включаем ветер Представим себе картину: Матерый виртуальный пилот, с сотнями, а то и тысячами часов налета в игрушечном небе, приходит на аэродром. Вроде бы все знакомо, как на картинке, но одновременно не совсем так… Ветер! Он то шипит, то повизгивает, то вдруг затихает, чтобы снова налететь – ударить холодной лапой по лицу, прижать к земле траву.

Привязанный на стоянке самолет вздрагивает и поскрипывает от невидимых касаний.

Для городского жителя, привыкшего к замкнутому пространству, а уж тем более для заядлого компьютерного игрока, живущего в уютном полумраке своей комнаты, наглое вмешательство атмосферы становится шоком.

Кабина самолета такая тесная, неудобная, угловатая, полная странных запахов и совсем неустойчивая. Создается впечатление, что она хлипко и ненадежно раскачивается задолго до взлета. Жесткие ремни грубо сдавливают плечи, головой неудобно вертеть. Впереди нет экрана – вокруг нас «теплица» фонаря с поцарапанным, отблескивающим на солнце плексигласом. Лобовое стекло неожиданно далеко, приборы где-то внизу, ручка разболтанно двигается в стороны, педали тугие, как камень…

И тут запускается мотор. Оглушительный, придавливающий звук заставляет голову вибрировать, несмотря на надетые наушники. Самолет мелко и увесисто дрожит. Скрип и шипение тормозов, бурное плавание с раскачкой по морю кочек, грохочущие, как будто железные, колеса – рев мотора еще больше нарастает, хотя это кажется невозможным. Неуклюжий разбег завершается отрывом, тяжелая машина тупо и неуклюже лезет вверх… и тут приходит ветер.

В момент отрыва он, как игрушку, сбивает тонну живого веса самолета в сторону от курса, рывком увеличивается крен. Потом вдруг пихает сзади – и вот уже потроха в страхе сжались, потому что машина рывком просела чуть не до земли. Нос задран высоко вверх, впереди видно только небо. Самолет продолжает качать и поддергивать, то вверх, то вниз. Сиденье постоянно выскальзывает куда-то в сторону, а желудок екает и прижимается к легким. Сам воздух кажется зыбким и отказывается держать нас в себе…

По возвращении с аэродрома виртуальный пилот задумчив. Одной только кабины настоящего самолета достаточно, чтобы разрушить представление о «правдоподобности» игрушечных имитаций. Физическая встряска для организма тоже дает о себе знать. Но самое большое откро64 вение – это постоянно живой воздух. Симулятор приучает считать, что мир вертится вокруг игрока. В жизни же пилот вместе со своим самолетом является непослушной игрушкой могучих сил природы.

Если с самого начала включить ветер, то будет очень трудно отделить поведение самолета от внешних помех. В жизни так и происходит – начинающий пилот тратит уйму сил на то, чтобы разобраться в происходящем. Заучиваются ошибки, ускользают от внимания важные подробности, при этом формируется чувство собственной неполноценности, страх перед небом. Со временем это проходит, но время стоит дорого.

В этом смысле компьютер экономит много нервов и позволяет учиться быстрее и лучше, чем «живой» самолет. Хотя и до определенного рубежа. После того, как азы четко освоены, можно и нужно привыкать работать с настоящим воздухом. Умелый пилот не боится ветра, он чувствует себя в колышущейся, ненадежной среде уверенно и спокойно. Реакции на раскачку вырабатываются на уровне рефлексов, как при езде на велосипеде. Постепенно их просто перестаешь замечать и начинаешь чувствовать полет так, будто самолет просто «едет» по небу без дополнительных раздражителей.

А пока что начнем наше знакомство с ветром и его влиянием на аэроплан со сноса – ухода с курса под воздействием ветра. Настраиваем виртуальную атмосферу как можно правдоподобнее: нас должно качать, толкать и подбрасывать тем сильнее, чем мы ближе к земле. Уже здесь многие симуляторы начинают выглядеть жалко. Виртуальное небо обычно слишком мягкое, слишком ровное. Нужно основательно поработать с настройкой игрушки, превращая пустоту и спокойствие виртуального неба в живой, изменяющийся воздушный океан. Движение модели должно непрерывно сопровождаться небольшими и неравномерными толчками, подскоками, подныриваниями и уклонениями от выбранного курса.

Иногда такие помехи должны требовать коррекции пилота, а иногда исправляться самим самолетом, благодаря заложенной в конструкцию устойчивости.

Задание: Попробуем крутить привычный замкнутый маршрут, выставив боковой ветер под прямым углом к нашему исходному курсу.

Глядим вниз на полосу-ориентир и видим, как нас сносит с курса.

Упрощенная физическая модель симулятора будет пытаться развернуть весь самолет носом в ветер, наподобие флюгера. Однако в настоящем полете боковой порыв создает только скольжение, которое переходит в крен и разворот против ветра. Причем сам порыв может проявиться лишь при переходе из одного слоя воздуха в другой. После того,

65

как машина целиком окажется внутри движущейся воздушной массы, сносить ее будет вместе с этим пластом воздуха, не разворачивая.

Как исправить последствия сноса? Намеренно отклонившись от курса в ветер. Если машину уносит вправо от полосы, доворачиваем нос влево. Получается, что направление, в котором повернут нос машины, отличается от выбранного курса. Мы словно пытаемся уйти с него, но ветер постоянно «сдувает» нас обратно – в результате машина летит туда, куда нужно. Скорость полета при этом неизбежно снижается, но это нормально.

Приходит время первого разворота. Он будет направлен в ветер, и если попытаться выйти из него на обратный курс, точка вывода окажется слишком близко к точке ввода.

Приходится сознательно нарушить параллельность исходного и обратного курсов – мы чуть недокручиваем разворот и летим по удаляющейся траектории под небольшим углом к ветру. Время разворота при этом остается прежним – ровно минута.

Выдержав еще минуту на прямой, начинаем второй разворот. Ветер будет подгонять нас, так что он вынужденно получится размашистым, с большим радиусом. Но поскольку мы успели значительно отдалиться от исходного курса, точка вывода окажется как раз там, где надо.

Траектория такого полета будет похожа не на стадион, а на грушу, но нам важно сохранить время на маршруте и курс в начале маневра. В зависимости от того, сдувает ли нас в сторону от исходной точки или прижимает к ней, увеличивается либо первый, либо второй разворот.

Конечно же, умение моментально прикидывать на глаз угловую поправку придет не сразу. Более того, существуют специальные линейки, позволяющие загодя нарисовать на карте нужную поправку к курсу, в зависимости от силы ветра. Такие инструменты могут пригодиться при дальней навигации, но сейчас достаточно просто привыкнуть соотносить ощущаемый ветер со скоростью полета и степенью сноса, делая поправку «на глаз».

Меняем силу и порывистость ветра. Добавляем болтанку – неравномерную раскачку по крену. Направляем ветер не только под прямым углом к курсу. Если есть возможность настроить «случайную», но при этом ветреную погоду – отлично! Важно привыкнуть не задумываясь компенсировать любой ветер.

Характерная ошибка новичка, впервые попавшего в болтанку – это попытка исправлять каждое движение машины. Реагировать на любой порыв пропорционально его силе совсем непросто, такая работа быстро

66

утомляет. Но если перестать дергаться и дать самолету самостоятельно удерживать равновесие, то выяснится, что запасы устойчивости у него весьма значительны. Выработается привычка скупыми и точными поправками корректировать общую тенденцию в движении – с мелкой раскачкой машина справится сама.

В зависимости от качества физической модели симулятора, боковые порывы ветра будут не столько разворачивать, сколько накренять самолет. Но несмотря на неточное воспроизведение игрушкой аэродинамических эффектов нужно привыкнуть реагировать на неожиданное падение крыла нажатием педали, а не отклонением элеронов! Вроде бы несложное действие сильно противоречит внутреннему желанию парировать «наклон» самолета ручкой и требует определенной тренировки.

Запомни: Не борись с ветром, лети с ним.

Специфика симуляции: Даже при наличии ветра симуляторное небо неестественно спокойно. Для большего правдоподобия иногда приходится добавлять «турбулентность», даже если в реальности ей взяться неоткуда.

Направление ветра в симуляторе определяется, практически, только по поведению самолета. Движение листвы деревьев, рябь на воде или отклонение дыма из труб требуют очень серьезных вычислительных ресурсов и обычно просто не моделируются. Пилоту виртуальной модели остается лишь следить за отклонением стрелки компаса и смещением машины из-за сноса.

Пробежка Самый первый испытательный «полет» любого самолета – это пробежка по земле. Пилот привыкает к движению машины по земле, запоминает посадочный угол, оценивает тягу и приемистость двигателя, эффективность рулей. Постепенно пробежки становятся все более быстрыми, переходят в подлет – когда машина отрывается от полосы и почти сразу приземляется. Если машина ведет себя хорошо, за подлетами следует первый полет.

Мы используем пробежку для того, чтобы привыкнуть к воздействию ветра на самолет при движении по земле. Этот режим сложен сам по себе, и дополнительные помехи особенно неприятны и опасны. Катящийся по земле аппарат раскачивается из-за неровностей поверхности, его колеса становятся точкой приложения усилий от длинных рычагов – крыла и хвоста. Размашистое крыло, большая площадь борта фюзеляжа и

67

киля самолета, означают высокую парусность – подверженность воздействию порывов ветра.

Каждый порыв стремится накренить самолет и развернуть вокруг наиболее плотно прижатого к земле колеса. Достаточно дать приподняться хвосту, и мы лишаемся без того небольшой помощи хвостового колесика. Малейшая неосторожность – и машина с маху разворачивается в ветер. Нажатие на тормоз добавляет к вращению раскачку, позволяя запросто перевернуться на ровном месте.

Существует своеобразное правило: если доехать до полосы тяжело, то взлететь с нее будет уже очень трудно, а посадка может оказаться и вовсе невозможной.

В первой половине двадцатого века большинство аэродромов были грунтовыми и взлет осуществлялся примерно против ветра, в любом удобном для пилота направлении. А при рулежке летчику помогал ктонибудь из наземного персонала – вел самолет за крыло или сидел на стабилизаторе, прижимая хвост к земле.

Практически все мало-мальски крупные аэродромы сейчас оборудованы твердыми взлетно-посадочными полосами. При строительстве их ориентируют в соответствии с господствующим направлением ветра, но хотя бы небольшой «боковик» все равно оказывается неизбежен. Пересекать полосу на разбеге и посадке нельзя, слишком велик риск опрокинуться, споткнувшись о край бетонного покрытия, так что деваться некуда – придется учиться рулить и взлетать с постоянно присутствующим боковым ветром разной степени интенсивности.

Компьютер немного упрощает нам задачу: виртуальная земля слишком плоская, с деревьев и ангаров не слетают бурлящие клубки ветра. Тормоза совсем не перегреваются, покрышки всегда «надуты» идеально, разницы в обжатии рессор нет. Практически никогда не моделируется разница в покрытии – трава ли под нами или асфальт, мокрый бетон или раскисший грунт – сцепление с поверхностью будет всегда одинаковым.

Тем не менее даже в таких тепличных условиях можно научиться хотя бы основным принципам рулежки в ветреную погоду. Необходимо четко помнить, откуда дует ветер и какой стороной к нему повернут самолет. Реагируем на присутствие боковика так: • Ветер слева -ручку влево, правая педаль • Ветер справа – ручку вправо, левая педаль • Ветер в лоб – ручка на себя • Ветер сзади – ручка от себя

68

Поскольку скорость движения при рулежке невысока, рули надо давать на полный размах, используя совсем слабенький напор набегающего потока. А вот тормозами придется пользоваться с осторожностью – малейшее перераспределение нагрузки на колеса, дополнив подвернувшийся в самое неподходящее время порыв, гарантирует энергичный разворот на месте.

Задание: Ориентируемся и соображаем, откуда дует ветер. Начинаем двигаться по рулежным дорожкам так, чтобы получить обдув со всех сторон. Выбираемся на взлетную полосу. Разгоняемся до скорости отрыва и замедляемся накатом до полной остановки. Используем тормоза только при крайней необходимости.

По мере возрастания уверенности в себе увеличиваем скорость и порывистость ветра. Вплоть до того предела, за которым добраться до полосы оказывается физически невозможно, а попытки выполнить пробежку заканчиваются в траве.

Постепенно уровень «наземного пилотирования» станет довольно приличным. Не дадим пропасть таланту, похулиганим! Не все из нижеописанных трюков безопасны в реальности, хотя пилоты-демонстраторы запросто выполняют их на авиашоу. Не каждый хотел бы рисковать подобным образом в реальности, но с точки зрения исследования возможностей самолета и оттачивания собственных навыков управления, эти маневры полезны, а симулятор стерпит…

Попробуем покататься по земле с поднятым хвостом. Это получится особенно легко при движении против ветра. Добавляем ровно столько оборотов, чтобы приподнять хвост и одновременно прижимаем тормоза – самолет покатится, стоя только на главных колесах шасси! Выполнить подобный трюк в безветренную погоду было бы довольно трудно.

Научившись удерживать это хрупкое равновесие, пробуем крутить горизонтальные петли, не опуская хвост на землю и вращая самолет на месте, в управляемом пируэте. Стараемся не ударить пропеллером по земле, а заодно не разбить хвостовое колесо, резко роняя его на землю.

Пределом шика в подобном «низшем пилотаже» является завершение полета, когда хвост не касается земли в течение всего пробега и послепосадочной рулежки – вплоть до остановки на стоянке. Поскольку тормоза симуляторной модели управляются кнопками, выполнять маневры подобной точности в игре крайне сложно.

Запомни: Хвост к земле, крыло под ветер.

Специфика симуляции: В жизни трепет самолета под порывами ветра очень четко заметен, в симуляторе приходится настраивать ненор69 мально сильные перепады скорости движения воздушных потоков, чтобы добиться реалистичного поведения модели.

Слишком ровная земля, недостаточно цепкие покрышки колес и избыточно жесткие или мягкие амортизаторы виртуальной модели не позволяют правдоподобно имитировать поведение самолета во время пируэта.

Ветер на взлете Вспомним уже известное нам ощущение во время взлета: Разгон, подъем хвоста, уход носа в сторону, коррекция, разбег на основных колесах, отрыв… Ветер внесет свои поправки в выполнение каждого из этих элементов полета.

Уже на начальной стадии разгона у привычного разворачивающего эффекта винта появится неожиданное дополнение – боковой ветер будет сбивать самолет, с курса. Или же наоборот, «помогать» пилоту компенсировать гироскопический момент пропеллера. Привычное движение рулей может только ухудшить ситуацию, действовать придется вдумчиво, заранее учитывая воздействие ветра.

Пока хвостовое колесо застопорено по курсу и крепко прижато к асфальту полосы, легкие порывы ветра нам безразличны. Но достаточно поднять хвост, чтобы к его выносу добавилось воздействие боковика – самолет уже не плавно пойдет в сторону, а резко дернется. Поэтому рули надо ставить против этого движения еще перед подъемом хвоста, угадывая силу будущего порыва.

Во время разбега на главных колесах самолет ведет себя как флюгер. К счастью, мы сейчас не сбрасываем, а набираем скорость, поэтому пируэта не случится. Но вылететь с полосы вполне можно, если заранее не начать «скользить в ветер». Техника нам знакома: педалью вжимаем хвост в боковик, одновременно не даем ему поддуть под крыло. Вместо скольжения самолет просто сохранит нужное направление движения, одновременно чуть накренившись в сторону ветра – не позволяя сдувать себя с полосы и разворачивать.

На взлете нужно держать небольшой запас скорости, так как обтекание крыла из-за «скольжения» неоптимально. В результате немного увеличится дистанция разбега. Отрыв произойдет буквально с одного колеса, сразу после него можно позволить машине уйти носом в ветер, компенсируя снос так же, как мы это делали при полете по круговому маршруту.