Текст книги "Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание"

Автор книги: Станислав Зигуненко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 20 страниц)

Иду на грозу

Люди старшего поколения наверняка помнят роман Д. Гранина, а потом и фильм с таким названием. В нем рассказывалось об отважных людях, которые специально летали на самолете в грозовую погоду, чтобы получше разобраться в природе этого грозного явления природы.

Ну а чем, собственно, опасна для самолета гроза и вообще атмосферное электричество?

Разрез грозового облака

Оказывается, для молний самолет представляет собой идеальную мишень. Как известно, их огненные стрелы попадают прежде всего в возвышенные точки земной поверхности – горные пики, верхушки небоскребов и телевышек, высокие деревья... А тут выше горных круч пролетает металлическая птица. Весьма соблазнительно Перуну или Зевсу-громовержцу садануть по ней пучком огненных стрел...

Ну а если серьезно, то последствия от разряда атмосферного электричества могут быть самыми сокрушительными. Известны случаи, когда после попадания молний в топливный бак тот взрывался и от крыла или иной части самолета отваливались солидные куски...

Известно, например, что в странах Европы каждый самолет в той или иной степени повреждается молнией в среднем через каждые ±500 часов налета. Отечественная статистика, впрочем, фиксирует меньшие показатели: 8—10 случаев поражения гражданских самолетов в год. Но тут следует учесть тот факт, что у нас регистрируют лишь те случаи, когда летательный аппарат пришлось ставить на ремонт. Иной раз, впрочем, дело и до ремонта не доходит: в среднем раз в пятилетку один самолет сбивается молнией вместе со всеми, кто находится на борту.

Чем больше самолет, тем больше и вероятность его поражения. Впрочем, многое также зависит не от размеров авиалайнера, а от расположения двигателей на нем. Воздушные корабли с моторами в хвостовой части, такие, скажем, как Ту-134, поражаются молнией чаще, чем, например, Ту-104, двигатели которых располагались на крыльях. Дело в том, что ионы, вылетающие с выхлопными газами в хвостовой части самолета, по-видимому, увеличивают зону захвата молнии.

На поверхности земли с поражением зданий молниями борются с помощью громоотводов. Используют такие и на самолетах. Впрочем, разрядники статического электричества при ударах молний зачастую сами выходят из строя. Зато они безотказно помогают в другой ситуации. Мало ведь кто задумывался над тем, что во время полета из-за трения о воздух обшивка авиалайнера весьма сильно электролизуется, накапливая иной раз потенциал в тысячи вольт. И не будь этих разрядников, выходящих из самолета пассажиров могло бы весьма сильно шибануть током.

Еще более опасны, чем обычные, шаровые молнии. Эти огненные шары диаметром 10—20 см и большой разрушительной силы ведут себя порой настолько странно, что наука долгое время даже отказывала им в их существовании. Однако со временем накопившиеся факты свидетельствуют: шаровые молнии определенно существуют, могут поражать и летательные аппараты. Однако, на наше с вами счастье, встречаются огненные шары довольно редко и шанс встретиться с ними воочию невелик.

Теперь вы понимаете, почему летчики так не любят грозу. Но, пожалуй, еще больше они не жалуют атмосферные фронты. Этот военный термин перекочевал в метеорологию не случайно. В обоих случаях им именуют ту сравнительно узкую полосу, где опасность наиболее высока.

Однако если на земле воюют друг с другом люди – белые с красными, русские с немцами, американцы с вьетнамцами и т.д., то на небе атакуют друг друга воздушные массы, имеющие разные физические характеристики. Так, например, при наступлении теплого фронта приходит соответственно потепление; при перемещении масс холодного воздуха, естественно, похолодание.

Схема теплого атмосферного фронта в вертикальном разрезе

Кроме того, фронты по географическому положению могут быть арктическими, тропическими, умеренных широт и т.д. Хуже всего, если авиаторам приходится иметь дело с так называемым фронтом окклюзии. Потому что 13 данном случае активное перемещение предпринимают как минимум три воздушные массы: две холодные и одна теплая.

Схема холодного атмосферного фронта

Превосходство сил приводит к тому, что теплый воздух, как правило, вытесняется наверх, в итоге погода резко меняется. Да и вообще полет во фронтовой зоне сулит мало что хорошего: тут и болтанка может быть сильная, И кучевые облака, и дожди, иногда переходящие в ливни...

В общем, не случайно штурманы по возможности стараются обойти атмосферные фронты стороной.

Знание метеообстановки, умелое ее использование приносит не только спокойствие экипажу и пассажирам, но и немалые экономические выгоды. Скажем, известно, что в верхних слоях атмосферы практически постоянно имеются струйные течения – довольно сильные ветра, постоянно дующие в одну и ту же сторону. Умелое использование попутных ветров дает возможность увеличить скорость и сэкономить немалое количество горючего.

В полет, не отрываясь от земли

Как-то мне самому довелось сесть за штурвал и в течение часа совершить немало подвигов: я благополучно ускользнул от воздушных пиратов, хотевших меня сбить, обошел грозу и благополучно долетел до Парижа. Обогнул Эйфелеву башню, зашел на посадку, и вот тут промашка вышла. Я не рассчитал, и самолет мой врезался в землю...

Вид авиационного тренажера: 1 – кабина экипажа; 2 – экраны системы обзора; 3 – имитатор шумов; 4 – гидросистема; 5 – кабели; 6 – пульт инструктора; 7 – система контроля; 8 – ЭВМ; 9,11 – гидроцилиндры; 10 – агрегаты системы управления; 12 – место командира корабля; 13 – приборная доска

– Ничего, – спокойно сказал инструктор. – На первых порах такое со всяким может случиться. В следующий раз слетаешь лучше...

Следующего раза, как вы понимаете, могло бы и не быть, если бы летал я на настоящем самолете, а не на тренажере. Но тренажерные установки для того и существуют, чтобы пилоты на них вырабатывали пилотажные навыки, доводили их до автоматизма, учитывали опыт допущенных ошибок.

Поначалу появившиеся в 1927 году тренажеры были весьма простыми, но постепенно их усовершенствовали настолько, что иллюзия полета почти полная. Садишься за штурвал, и перед тобой настоящая приборная доска, например, Ту-154 с движущимися стрелками и мерцающими телеэкранами. За окнами кабины видна та же панорама, что и в настоящем полете. С набором высоты меняется угол зрения, исчезают мелкие детали. А при заходе на посадку, напротив, все мелкие детали постепенно укрупняются...

В общем, на каждой тренировке экипажу показывают своеобразный мультик про полет. Причем в отличие от настоящих полетов, которые, как правило, проходят гладко, тут всякий раз приключений бывает достаточно. То двигатель загорится, то молния в крыло ударит, то террористы на борту объявятся... И всякий раз экипаж должен реагировать соответствующим образом. Справился с заданием – получил пятерку. А заработал «неуд» – ничего не попишешь, придется пересдавать зачет – двоечникам в небе делать нечего, их к настоящему полету попросту не допустят.

Системы жизнеобеспечения

Чтобы кровь не закипела

Первые летчики отправлялись в полет в самых обычных костюмах. Впрочем, тут же выяснилось, что по крайней мере без очков-консервов, защищавших глаза от пыли и гари, не обойтись.

Когда самолеты стали подниматься повыше, пилоты стали одеваться потеплее: на высоте в несколько километров даже летом царит мороз.

Еще одна напасть: с подъемом вверх падает атмосферное давление, становится труднее дышать. На высоте 6—7 км пилот рискует вскоре потерять сознание от кислородного голодания. Пришлось конструировать специальные дыхательные приборы и маски, способные обеспечить летчикам более-менее сносные условия для жизни и работы.

Однако вскоре и этого оказалось недостаточно. При подъеме выше 15 км пилотам пришлось поменять обычные комбинезоны на высотные компенсирующие костюмы.

Помните чеховский рассказ о человеке в футляре? Вот примерно так же приходится упаковывать себя и летчику. Только тут уж его заставляет так поступать не прихоть характера, а практическая необходимость. С дальнейшим падением атмосферного давления человека начинает раздувать, словно футбольный мяч: ведь воздух в его легкие поступает при нормальном давлении. Кроме того, происходит смещение органов брюшной полости и застаивание крови в конечностях.

Чтобы избежать этих и многих других неприятностей, перед полетом летчика «упаковывают» в высотный компенсирующий костюм, он представляет собой специальный комбинезон со шнуровкой, благодаря которой создается такое же давление на тело, какое в обычных условиях обеспечивает нам атмосфера.

Кислородная маска: 1 – дыхательная полость; 2 – клапан выдоха; 3 – дыхательный мешок; 4 – шланг подачи кислорода; 5 – клапан вдоха; 6 – компенсирующий клапан выдоха; 7 – компенсатор натяга

В таком костюме можно подниматься на высоту порядка 30 км. Если же пилот собирается подняться еще выше, то ему приходится надевать уже скафандр – герметичную одежду, внутри которой обеспечивается нормальное атмосферное давление по всему объему. Единственный недостаток скафандра – он весьма громоздкий; в нем трудно бывает разместиться в довольно-таки тесной кабине перехватчика.

Высотный компенсирующий костюм: 1 – шнуровка; 2 – кольца; 3 – оболочка; 4 – застежка; 5 – шланг натяжного устройства; 6 – шланг противоперегрузочного устройства; 7 – соединительная трубка натяжного устройства; 8 – тесьма; 9 – крепление гермошлема

Кондиционирование – это комфорт

Представьте себе картину: всех пассажиров перед посадкой в самолет заставляют надеть высотно-компенсирующие костюмы, а то и скафандры. Много нашлось бы охотников летать в таких условиях?..

Поэтому конструкторы авиалайнеров пошли по другому пути. Они делают в самолете один общий скафандр для всех – герметическую кабину. В ней с помощью систем кондиционирования устанавливаются привычные для нас давление и состав воздуха, его температура и влажность. Словом, делается все для того, чтобы человек не ощущал влияния высоты.

Первые такие системы появились на летательных аппаратах примерно полвека назад, и все эти годы они непрерывно совершенствуются. Как оказалось, создать комфортные условия полета для десятков, а потом и сотен пассажиров – не такая уж простая задача. Вот конструкторы и стараются усовершенствовать компрессоры, кондиционеры, системы вентиляции и т.д. таким образом, чтобы в полете нам было не жарко и не холодно, чтобы никто не задыхался и не жаловался на излишнюю влажность.

Ну а кислородные маски остались на всякий пожарный случай. Вдруг произойдет по каким-либо причинам разгерметизация салона?..

Шум против шума

Помните, как старику Хоттабычу в самолете надоел шум двигателей и он попросту выключил их? Ничего хорошего из этого не вышло. Хорошо, что Волька уговорил мага сделать все, как было, до того, как самолет упал на землю...

Ну а если серьезно, как укротить шум? Первое, что делают конструкторы, – это ставят на пути его распространения всевозможные заслонки-глушители. С такими глушителями вы, например, можете познакомиться, рассмотрев хорошенько автомобильный или мотоциклетный мотор.

Кроме того, стенки кабины обязательно делают многослойными. С одной стороны, такая конструкция обеспечивает хорошую герметичность, термоизоляцию, с другой – через такие стенки и шум проникает значительно ослабевшим.

И все-таки полной тишины такими пассивными мерами шумоглушения добиться не удается. Поэтому в настоящее время конструкторы подумывают о переходе от защиты К нападению на шум. Его будут подавлять специальными активными фильтрами. Суть этой системы заключается в следующем. Из школьного курса физики известно, что шум представляет собой сложный набор акустических колебаний. Если разложить его на спектр, то можно выделить множество синусоидальных кривых разной амплитуды и частоты. И если наложить на каждую еще одну кривую, но в противофазе, должно произойти маленькое чудо – две кривые превратятся в одну прямую.

Шумопоглотителъ сотовой конструкции: 1 – перфорированный лист; 2 – сотовый наполнитель; 3 – основание

В данном конкретном случае это будет означать, что шум может погасить шум. Так говорит теория. А что на практике? На практике же инженеры наткнулись на одну сложность. Активные системы шумоглушения будут работать лишь в том случае, если производимый авиадвигателями шум будет точно и очень быстро анализироваться. Тогда специальные генераторы смогут парировать данные акустические колебания противофазными. Но если анализ вдруг окажется неточен, то вместо тишины мы получим лишь удвоенный рев.

Противошумные устройства

Тем не менее первые успехи на этом пути уже есть. Пилоты ФРГ и США в настоящее время испытывают новые наушники с активным подавлением шума.

Последний шанс – выстрелить собой

Факт из истории: летчик-испытатель Г. Бахчиванджи разбился во время испытаний первого нашего самолета-ракеты БИ-1 27 марта 1943 года. Куда менее известно другое: летчик предвидел свою гибель, о чем прямо и сказал после одного из полетов. Причем никакой мистикой тут не пахло: будучи грамотным специалистом, Бахчиванджи отлично понимал, что его ждет, если техника вдруг закапризничает... Правда, у него, как водится, имелся парашют, но шансы выбраться из мчащейся со скоростью порядка 800 км/ч машины практически равнялись нулю.

Ведь еще в 1937 году летчик-испытатель М.М. Громов, попытавшийся покинуть самолет, попавший в штопор, смог сделать это только потому, что был рекордсменом ВВС по поднятию тяжестей. «Меня так прижало к сиденью, что казалось, на мне сидит человек», – вспоминал Громов. А скорость его самолета не превышала и 500 км/ч...

Схема катапультирования: 1 – сброс фонаря; 2 – выход кресла из кабины; 3 – включение ракетного двигателя; 4 – раскрытие тормозного парашюта; 5 – раскрытие основного парашюта и отделение кресла; 6 – выпуск аварийного носимого запаса; 7 – приземление

Между тем в январе того же 1943 года, когда проводились испытания БИ-1, летчик германских люфтваффе впервые покинул гибнущий самолет с помощью катапульты. Спасшее его устройство, наряду с прочими военными трофеями, попало в руки нашим специалистам и было подвергнуто самому тщательному изучению.

Однако по мнению главного конструктора фирмы «Заря» Г.И. Северина, занимающейся в нашей стране проблемами катапультирования, после того как на самолетах появились «стреляющие кресла», могущие с помощью порохового заряда выбросить из кабины пилота вместе с его креслом и парашютом, далеко не все проблемы летчиков были решены. Катапультирование шло с переменным успехом.

Летчик Г. Мосолов при катапультировании из опытного самолета Е-8 в сентябре 1962 года поломал обе ноги и получил другие повреждения, помешавшие ему в дальнейшем заниматься летно-испытательской работой.

Анализ показал: отчасти это произошло из-за того, что летчику пришлось катапультироваться при скорости более 1 тыс. км/ч, в то время как инструкции предписывали снизить скорость хотя бы до 800 км/ч. Но поскольку во главу угла ставится все же спасение человеческой жизни, а не выполнение инструкций, то их пришлось пересматривать одновременно с усовершенствованием самого катапультируемого кресла.

Модернизация пошла на пользу, и когда в 1982 году летчику-испытателю Горьковского авиазавода А. Коновалову пришлось катапультироваться из МиГ-25, мчавшегося на высоте около 20 км со скоростью выше 3 тыс. км/ч, все обошлось более-менее благополучно.

«Удар ощутил приличный и снизу, и спереди, и сзади, но вытерпел, – вспоминал потом сам Коновалов. – Помню, как отлетел фонарь, как окатило скоростным напором... Спускался долго, начал мерзнуть и волноваться – отойдет ли кресло, откроется ли парашют. На высоте 3 тыс. м сработала автоматика, еще раз тряхнуло – наполнился парашют. Я открыл щиток гермошлема и жадно глотнул чистый воздух...»

Что же касается самолета, то он взорвался через 3—4 секунды, после того как пилот оставил его с помощью катапультного кресла КМ-1.

Человек или автомат?

Как по-вашему, кто должен принимать решение о катапультировании? «Конечно, сам пилот»,– скажете вы. И... ошибетесь. Как показала практика, к сожалению, летчики далеко не всегда правильно оценивают обстоятельства, не спешат покинуть гибнущую машину, все стараются «вытянуть» ее... Анализ же летных происшествий как в нашей стране, так и за рубежом свидетельствует, что чаще всего пилоты гибнут именно из-за таких задержек. И тогда конструкторы «Звезды» осуществили революционный шаг – поставили на свое кресло устройство, срабатывающее автоматически, независимо от пилота, как только параметры полета превышают некоторые критические величины.

Поначалу такое решение вызвало бурю протестов у авиаторов: «Как это безмозглый автомат будет принимать решение вместо умудренного опытом пилота?!» Однако практика показала, что правы все-таки конструкторы: в стрессовых ситуациях время для пилотов словно бы растягивается, а сами события словно бы замедляются. По мнению американских специалистов, именно такая «дисторсия времени» и приводит в 20% случаев к гибели пилотов при катапультировании. Введение автомата, в особенности на самолетах с вертикальным взлетом и посадкой, позволило снизить цифры потерь практически до нуля.

Максимум своих возможностей катапультная система К-36 продемонстрировала в июне 1989 года, когда во время демонстрационного полета в Лe Бурже, под Парижем, при выходе из пике на минимальной высоте в двигатель самолета, который пилотировал А. Квочур, попала птица. До земли оставалось менее 100 метров; тем не менее катапульта сработала.

На экране видеомонитора, при замедленной съемке, отчетливо видно, как с истребителя, падающего почти вверх «животом», срывается фонарь кабины и тотчас выстреливается кресло с пилотом. По касательной оно устремляется к земле. Через мгновение возникает бесформенный купол парашюта, и тут же МиГ-29 тыкается острым носом в траву и взрывается.

«Помню, что отчетливо увидел, как почему-то медленно стала сминаться, пошла гофром носовая часть фюзеляжа, как ударил огонь, но взрыва не слышал, – вспоминал сам пилот. – Наверное, потому, что в этот миг старался сгруппироваться, чтобы как-то смягчить неизбежный удар о землю. Успел понять: высоты не хватит, чтобы наполнился купол парашюта, а скорость падения слишком велика...»

И тут Квочуру здорово повезло: взрывная волна расправила купол парашюта, он притормозил падение. И хотя летчик здорово приложился спиной о нашу твердую планету, потерял на какое-то время сознание, он остался не только жив, но и, отделавшись лишь легкой царапиной, через два дня снова поднял самолет в воздух.

К слову, на сегодняшний день известны случаи катапультирования и вообще с нулевой высоты, чуть не из-под воды, когда самолет свалился с полетной палубы в воду, поскольку не сработал аэрофинишер и не затормозил вовремя его пробег. И все же оба члена экипажа аварийного самолета остались живы – их спасла катапультная система, разработанная на «Звезде».

Схема дельтаплана: 1 – крыло; 2 – центральный узел; 3 – верхние растяжки; 4 – мачта; 5 – килевая балка; 6 – носовой узел; 7 – боковая труба; 8 – поперечная балка; 9 – нижние растяжки; 10 – рулевая трапеция; 11 – подвесная система; 12 – латы

«Разведчик не дотянул до катамарана каких-нибудь 500 метров. Еще мгновение назад он летел, ковыляя на небольшой высоте, оставляя за собой неровную дымную полосу, затем блеснула – как померещилась! – синяя на синем вспышка, брызнули, закувыркались черные обломки, и невидимая сила медленно разорвала ракетоплан надвое.

Взорвался спиртобак – больше там взрываться было нечему.

Раз, и... Запоздалый звук тупо толкнул в перепонки, что-то прошелестело над головами, с легким треском ударило в корму; Сехеи не выдержал и отвернулся. «Все, Хромой», – бессильно подумал он. И в этот момент темные татуированные лица воинов исказились злобной радостью. Яростный вопль в сорок глоток!

Оказывается, не все еще было кончено. Из разваливающейся машины выпала черная человеческая фигурка. Летит, сгруппировавшись, – значит, жив. А впрочем... Жив! Фигурка, раскинула руки, и над ней с неслышным отсюда хлопком раскрылось треугольное крыло...»

Так описывается в фантастической повести Любови и Евгения Лукиных «Миссионеры» действие еще одной системы, предотвращающей падение, – крыла Рогалло, или, как его называют гораздо чаще, дельтаплана.

В повести многое перевернуто, поставлено как бы с ног на голову. В итоге по ходу сюжета, например, оказывается, что не белые колонизаторы попадают первыми на Американский материк, а, наоборот, темные татуированные с ног до головы воины приходят по следам каравелл в страну бледнолицых.

Это, конечно, право авторов (да еще фантастов) представлять мир, в котором живут их герои, по-своему. Но вот что касается технических подробностей, надо отдать им должное: Лукины постарались быть достоверными – мягкое треугольное крыло, на которое в 1951 году получил патент американец итальянского происхождения Френсис Рогалло, действительно можно использовать вместо парашюта. Такие попытки, в частности, предпринимались при создании космических систем США «Меркурий» и «Джеме-ни». В качестве альтернативного варианта для мягкого приводнения конструкторы предлагали использовать именно крыло Рогалло. Правда, тогда парашют победил – он оказался надежнее и компактнее.

Однако и дельтаплан не сдан окончательно в архив. В марте этого года состоялись первые испытания экспериментального космического аппарата Х-33, предназначенного для аварийного спасения экипажа космической станции. Так вот на заключительном этапе спуска этого аппарата он будет использовать надувное крыло Рогалло.