Текст книги "Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание"

Автор книги: Станислав Зигуненко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 15 (всего у книги 20 страниц)

Спасение – в ракете

Для тех же космических или сверхзвуковых полетов конструкторы предлагают системы аварийного спасения, которые выбрасывают пилота из кабины уже не силой порохового заряда, как при катапультировании, а с помощью мини-ракет. Например, в конце 60-х годов в США была предложена капсула-кабина, предназначенная для спасения экипажа из двух человек сверхзвукового истребителя-перехватчика. Такая установка, понятно, является более надежным средством, чем катапультное сиденье открытого типа, и позволяет покидать гибнущую машину на скоростях в 2—3 тыс. км/ч и на высотах, начиная с нуля (то есть когда самолет еще находится на взлетной полосе) и кончая «потомком» в несколько десятков километров.

Капсула снабжается небольшим стабилизирующим парашютом и аэродинамической плоскостью-тримером, которые замедляют и выравнивают ее падение. В капсуле некоторое время сохраняется нормальная температура и давление, что обеспечивает безопасным спуск даже с больших высот. А когда скорость падения снижается до 300 км/ч за счет торможения в плотных слоях атмосферы, срабатывает основной парашют, и пилот благополучно опускается на землю.

Очень скоро, говорят конструкторы, таким же образом можно будет опускать кабины и больших пассажирских самолетов. Купола из титановой пряжи для них уже разрабатываются.

Спуск отделяемой кабины на парашюте

Причем перед самой землей, чтобы уменьшить сотрясение при соприкосновении с нашей довольно твердой планетой, инженеры предлагают включать ракетные двигатели мягкой посадки. Они работают всего несколько секунд, но этого оказывается вполне достаточно, чтобы смягчить удар.

А в некоторых случаях подобные ракеты, помещенные в ранец за спиной пилота, позволят и вообще обойтись без парашюта. Запаса топлива в таком ранце хватает на несколько десятков секунд. Этого вполне достаточно, чтобы снизиться и выбрать наиболее подходящую точку для приземления.

Вас поддержит ротор

Еще одна возможность затормозить падение в воздухе – использовать свободно вращающийся ротор.

Помните «носик» клена? Его лопасти-вертушки и натолкнули конструкторов на эту идею.

Американские инженеры попытались воплотить ее в конструкции оригинального спасательного средства – кресла-вертолета. В случае аварии пилот катапультируется вместе со своим креслом. Через некоторое время над ним раскрывается ротор. Он начинает крутиться в потоке воздуха, замедляя тем самым падение кресла. А если запустить еще небольшой реактивный двигатель, то падение вообще прекратится, превратится в полет.

Таким образом пилот может улететь от места аварии километров на 80, развивая в случае необходимости скорость до 200 км/ч. Если же топливо кончится раньше, чем пилот найдет подходящую площадку для приземления, ничего страшного: ротор, вращаясь в режиме авторотации, все равно плавно опустит его на землю.

Вариант этой идеи – кресло-самолет, способный планировать и с выключенным двигателем. Опять-таки после катапультирования вместе с креслом пилот нажимает рычаг, и из спинки вытягивается телескопическая балка, на которой разворачиваются киль и стабилизатор, затем раскрываются и надувные плоскости крыла. Переднюю его кромку образуют алюминиевые лонжероны (балки, идущие вдоль крыла и в настоящем самолете), заднюю—туго натянутые тросы. Реактивный двигатель расположен под сиденьем. Аппарат даже снабжен посадочным шасси.

Зацепившись за «облако»

Ныне конструкторы парашютных систем рассматривают и еще один патент природы. Паучок-серебрянка, который живет не только на суше, но и в воде, частенько пользуется помощью воздушного шара, такой же шар, наполненный легким газом, может быть использован и вместо традиционного парашюта.

Еще одна «паучья» идея, над которой размышляют конструкторы, заключается в следующем. Вспомните, как совершают свои путешествия по осени маленькие паучки. Влезают куда-нибудь повыше и начинают выпускать из своих желез тягучую жидкость.

На воздухе она застывает, превращаясь в тонкую, но прочную и легкую нить. Ветер подхватывает ее, а вместе с нею и паучка...

Нечто подобное специалисты хотят использовать и в технике. Вместо парашютной сумки летчик будет получать небольшой аэрозольный баллончик. В нужный момент пилот нажмет кнопку, и в воздухе появится и тотчас начнет застывать некое паутинное облако. Размеры его вполне достаточны, чтобы оказать парашютирующее воздействие. Остановка лишь за подходящим составом жидкости, которая должна быстро полимеризоваться в воздухе, образуя нечто достаточно пушистое и в то же время прочное.

О чем рассказал «черный ящик»?

Если самолет все-таки терпит катастрофу, то прежде всего на месте его падения спасатели и эксперты стараются отыскать «черный ящик». Что это такое?

Как выглядит «доносчик»

Вообще-то он вовсе не черный, а оранжевый. И не ящик, а металлический контейнер с толстыми стенками; некоторые из «ящиков» вообще представляют собой идеально круглую сферу. Название же, скорее всего, позаимствовано из кибернетики, где таким понятием обозначают объект, подавая на который электрические сигналы и анализируя, что получается на выходе, эксперты пытаются понять, что у него внутри.

Так выглядит «черный ящик

Во всяком случае, сами специалисты в отличие от журналистов редко употребляют такое название, предпочитая обозначения «шар», «горшок» или просто «самописец». Последнее, кстати, практически совпадает с официальным названием данного предмета как на русском – аварийный самописец, так и на английском языке – flight recorder.

По сути дела, в контейнере расположен специальный магнитофон, который и записывает сигналы, поступающие к нему по проводам от всех жизненно важных агрегатов самолета, причем обычно в самолете таких самописцев 2 или даже 3. Один или два стоят поблизости от кабины пилотов, и записи на них периодически анализируются после полета, который закончился вполне благополучной посадкой, и служат для оценки правильности действий экипажа, выявления возможных ошибок. За что пилоты иногда в сердцах зовут это устройство еще и «доносчиком». Кстати сказать, СССР, а потом Россия, пожалуй, единственная в мире страна, где записи на самописцах используются для профилактики безопасности полетов. Ведь анализ позволяет узнать о всех сбоях как в работе техники, так и действиях экипажа – от выпуска шасси на повышенной скорости до перегрева лопаток двигателя, внешне совершенно неприметного, – все фиксируется на ленте, вот почему если за рубежом после окончания полета шеф-пилот имеет право стереть записи самолично, у нас же – «и тронуть его не моги». Правда, пилоты все же приспособились и затыкают отверстия микрофонов того самописца, который регистрирует переговоры экипажа, пробками от шампанского.

Но, конечно, никому и в голову не приходит до поры до времени трогать аварийный самописец, располагающийся в наименее уязвимом месте самолетного фюзеляжа – в районе хвоста. Его-то и ищут в первую очередь при катастрофе.

Кстати сказать, именно для этого – для объективного анализа случившегося в воздухе – и стали ставить на самолетах первые бортовые самописцы вскоре после второй мировой войны, когда во многих странах быстрыми темпами стала развиваться пассажирская авиация.

Представьте себе ситуацию: прибыв в аэропорт назначения, некая дама или джентльмен вдруг начинали жаловаться, что пилоты везли их, словно мешки с картошкой. Во время полета самолет немилосердно встряхивало, а приземлился он так, что из пассажиров едва дух не вышибло... Действительно ли жалоба обоснованна, или экипаж, напротив, действовал исключительно грамотно и самоотверженно в сложных метеорологических условиях? Чтобы понять это, на борт стали устанавливать самописцы, регистрирующие наиболее важные параметры полета.

А когда контроля одного параметра оказалось недостаточно, на самолетах появились многоканальные самописцы, регистрирующие, скажем, не только высоту, но и скорость полета, вертикальные перегрузки... И записывать информацию стали уже не обыкновенными чернилами на бумажной ленте, а на магнитофонную пленку.

Однако и бумага, и лавсан, на основе которого делают обычную магнитную ленту, боятся высоких температур; даже если не сгорают, то обугливаются (бумага) или оплавляются (лавсан). Чтобы как-то уберечь информацию, приобретающую первостепенное значение при авариях, которые в авиации очень часто кончаются пожарами, самописцы придумали прятать в бронестаканы – специальные защитные кожухи, рассчитанные на противодействие не только высоким температурам, но и сотрясениям, ударам.

Один из таких бронестаканов представляет собой сферу диаметром около полуметра, составленную из двух половин, выполненных из прочнейшего сплава. (Возможно, именно потому и предприятие, занятое конструированием и производством таких самописцев, называется НПО «Сфера».) Полусферы соединены с помощью простейших, но достаточно надежных замков, так что при ударе они вряд ли раскроются самопроизвольно, снаружи сфера окрашена в ярко-оранжевый цвет – ее издалека видно среди обломков катастрофы, а изнутри проложена толстым, в два пальца, слоем термоизоляции.

Впрочем, хотя шары еще летают на самолетах разных типов, они вовсе не являются последним словом в данной области техники. Один из новых видов самописцев по внешнему виду представляет собой плоский цилиндр, опять-таки выполненный из сплава с термоизоляцией. Внутри упрятана аппаратура, регистрирующая уже не 3, как бывало, и даже не 12, а 64 параметра; причем в случае необходимости несколько таких ящиков могут быть объединены в комплекс, который может одновременно фиксировать до 256 параметров.

Фиксируются данные не на лавсановой, а на металлической ленте, которая может выдержать нагрев до 150 °С. А если учесть еще, что сам регистратор рассчитан на пребывание в очаге огня с температурой 1000 °С в течение 15 минут, сохраняет герметичность в морской воде не менее 56 часов, может выдержать кратковременные перегрузки (т. е. удары) с тысячекратной перегрузкой и статические – более 2 тыс. кг, то становится понятно, почему в большинстве случаев записи все-таки удается расшифровать, несмотря на всевозможные передряги, вполне возможные при катастрофе.

И опять без компьютера не обойтись

Но вот «ящик» так или иначе найден, что следует за этим? Комиссия, в состав которой входят эксперты по разным видам оборудования, расшифровке записей регистратора, а также представитель завода, который выпустил или ремонтировал данный самолет, двигателисты, опытные пилоты и т.д., вскрывает контейнер и расшифровывает записи с помощью компьютера.

Полученная информация отображается в виде графиков. К ним добавляются расшифровки звуковиков – службы, которая занимается прослушиванием и записью всех переговоров экипажей, особенно в последние 30 минут, а также анализом шумов, наложившихся на ту же пленку: изменением в гуле двигателей, тревожных сигналов, которые подают многие устройства на аварийных режимах... (Именно звуковики, например, установили, что перед самой катастрофой аэробуса А-310 под Междуреченском в кабине пилота были дети.) Если всего этого недостаточно, к расследованию подключаются аналитики; на основании предоставленной информации по формулам аэродинамики они вычисляют недостающие данные, строят, если надо, математические модели поведения летательного аппарата в воздухе на последнем участке траектории. (На экране дисплея такая информация видна в качестве своеобразного мультика – наглядно показано, какие эволюции совершает летательный аппарат перед тем, как врезаться в нашу твердую планету.)

Вся эта информация плюс сведения от двигателистов, самолетчиков, пилотов-экспертов сводится в единый отчет и служит затем основанием для квалифицированного резюме: причиной аварии послужил отказ такого-то агрегата. Или: есть основания полагать, что корень летного происшествия кроется в неграмотных действиях экипажа.

И пусть сделанного уже не исправить. Найденные ошибки должны послужить уроком для других. Ведь это только дураки (простите за грубость) учатся лишь на собственных ошибках. Умные люди просто обязаны сделать выводы из промахов других. И сделать так, чтобы каждый полет в идеале начинался удачным стартом и заканчивался благополучной посадкой.

«Черный ящик» учат новому

И последние сообщения на эту тему, пришедшие уже в тот момент, когда книга готовилась к печати.

Специалистами НИИ космического приборостроения под руководством профессора И. Арбиндера разработан новый проект спутниковой системы точного определения мест авиационных катастроф ТАМАК. Теперь уже в случае ЧП не придется разыскивать место аварийной посадки или падения самолета неделями, в случае аварии система сама, в считанные секунды, пока самолет находится еще в воздухе, успевает передать в центры управления воздушным движением не только сигнал SOS, но и точные координаты места происшествия.

Изменяются и сами «черные ящики». Американские конструкторы предлагают оснащать их еще и видеокамерами, чтобы эксперты могли затем не только услышать, что произошло, но и увидеть, как это было.

Из прошлого в будущее

Возвращение «Левиафанов»

На шаре вокруг «шарика»

Это известие с быстротой молнии облетело мир. Английский мультимиллионер, заядлый воздухоплаватель Ричард Бренсон, несколько лет назад перелетевший на аэростате через Атлантический океан, решился на путешествие в стиле Жюля Верна. 7 января 1997 года шар, стоивший Бренсону около 3 млн долларов, стартовал из окрестностей города Маракеша (Марокко). За три недели он собирался облететь без посадки весь земной шар.

Экспедиция готовилась в лихорадочной суматохе, поскольку, по слухам, в США тоже намерены осуществить аналогичную экспедицию, и Бренсон изо всех сил старался опередить конкурентов. Но, как известно, спешка к добру не приводит.

Пробыв в воздухе всего 19 часов, воздушный шар начал терять высоту. Экипаж подал сигнал бедствия, поскольку скорость падения доходила до 600 м в минуту. «Я стоял у люка и выбрасывал наружу все, что мне попадалось под руку», – сознался Бренсон. Другой член команды, Ф. Ричи, был даже вынужден вылезти наружу, чтобы сбросить один из топливных баков. По мнению Бренсона, этот поступок и спас экипаж. «Нам очень повезло, что Ричи – механик и смог отсоединить бак», – сказал командир экипажа.

Но даже после этого плавной посадку назвать было никак нельзя. Гондола грохнулась на землю с такой силой, что находившиеся внутри люди испытали сотрясение, как при автомобильной аварии. Но, к счастью, все обошлось, члены экипажа остались живы.

Современный аэростат, на котором пытался облететь вокруг земного шара Фоссет

И это далеко не первая попытка облететь на воздушном шаре шар земной. Например, в 1996 году тот же Бренсон был вынужден отказаться от подобной попытки, так как не дождался подходящего прогноза погоды. Тремя годами ранее неудача постигла экипаж Л. Ньюмена – шар не смог перевалить через высокие горы. Еще раньше, в начале 1989 года, сорвался полет Д. Нотта; он не смог набрать достаточно средств для осуществления своей экспедиции. И наконец, вспомним о попытке Б. Абруццо. Стартовав в 1989 году из Японии, он сумел дотянуть лишь до Калифорнии...

Успех полета зависит от трех факторов – наличия денег (подобное мероприятие стоит от 3 до 5 млн долларов), благоприятной погоды и достаточной технической подготовки.

Казалось бы, весьма трудно смоделировать полет воздушного шара таким образом, чтобы ветры несли его все время в нужном направлении. Ведь аэростат не дирижабль, рассчитывать на мощность моторов тут не приходится. Однако, как показывает практика, трудность эта вполне преодолима. За годы «холодной войны» синоптики накопили немало данных о ветрах и струйных течениях, практически постоянно существующих в верхних слоях атмосферы, на высоте порядка 11 км, и успешно использовали эти знания не только для запуска метеорологических зондов, но и при посылке шаров-шпионов неоднократно пересекавших, скажем, территорию нашей страны с Дальнего Востока до Скандинавии. Этими же воздушными течениями, как мы уже говорили, постоянно пользуются экипажи рейсовых авиалайнеров.

Иное дело – техническая подготовка по лета. Здесь сложностей хоть отбавляй. Вот что, к примеру, рассказывал о них Д. Нотт, один из пионеров в организации сверхдальных перелетов на воздушных шарах. По его словам, из пяти попыток облететь Землю еще в начале 80-х годов три провалились из-за утечки газа. Только потому, что заполнить лежащую на земле оболочку шара – дело весьма деликатное; острая веточка или даже травинка могут сыграть роль иголки.

Но вот, допустим, нам удалось удачно стартовать. Теперь необходимо набрать исходную высоту полета, достичь тех воздушных потоков, которые понесут наш шар в выбранном направлении.

Высота полета воздушного шара, как известно, регулируется либо изменением подъемной силы, либо сбросом балласта. К первому способу очень часто прибегают пилоты монгольфьеров – аэростатов, наполняемых теплым воздухом. Здесь в распоряжении пилота всегда есть пропановая горелка, с помощью которой он подогревает воздух в оболочке до нужной температуры, и шар исправно набирает высоту.

Однако такой шар обладает малой подъемной силой и для сколь-нибудь длительных воздушных путешествий не годится. Здесь обычно используются шарльеры – аэростаты, оболочка которых наполняется легким газом, обычно гелием.

Такой шар обладает максимальной подъемной силой при взлете. Потом же, из-за неизбежных утечек газа из баллона, он постепенно теряет часть своей подъемной силы. И чтобы компенсировать потерю, удержаться на нужной высоте полета, экипаж вынужден сбрасывать на землю заранее взятый с собой в кабину балласт.

Обычно роль балласта выполняют мешки с песком или свинцовой дробью. Косвенно ту же роль выполняют и баки с топливом, используемым для обогрева кабины, баллоны с кислородом – на больших высотах, как известно, бывает холодно даже летом, да и кислорода для дыхания катастрофически недостает.

Уже упоминавшийся международный экипаж в составе американца JI. Ньюмена, того же англичанина Р. Бренсона и нашего летчика-космонавта В. Джанибекова для своего полета в начале 1993 года использовали конструкцию, позволившую им обойтись без традиционного балласта. Вместо него к гондоле был прикреплен еще один герметический баллон. Только наполнялся он не гелием, а обычным воздухом.

Регулировка высоты полета происходила следующим образом. Утром верхний, гелиевый баллон, обогретый солнцем, увеличивал свою подъемную силу, и вся конструкция начинала набирать высоту. Чтобы не выйти за пределы попутного воздушного потока, экипаж с помощью компрессоров закачивает в нижний баллон дополнительное количество воздуха, как бы добавляет балласта, и шар прекращает подъем.

К ночи может возникнуть обратная ситуация: охлаждающийся гелиевый баллон теряет часть подъемной силы, его тянет вниз. Экипаж теперь откачивает часть воздуха из нижнего баллона, конструкция облегчается, можно продолжать полет.

Остроумное техническое решение оказалось тем не менее не самым удачным. Именно балластный баллон и зацепился за вершину одной из гор Сьерра-Невады. Не помог и аварийный сброс обычного балласта – нижний баллон был прорван, полет пришлось прекратить.

В будущем, как полагают эксперты, полет вокруг земного шара удастся осуществить, скорее всего, с помощью аэростата комбинированной конструкции – розьера. Кроме гелия, в оболочке необходимо предусмотреть и отсек, заполняемый воздухом, который может нагреваться пропановыми горелками, увеличивая по мере необходимости подъемную силу гелиевых отсеков.

Именно такие шары использовали тот же Бренсон и его коллеги в начале нынешнего года. Однако и на сей раз их постигла неудача: никому не удалось облететь вокруг земного шара. Хотя и был поставлен новый мировой рекорд продолжительности полета – международному экипажу в составе швейцарца Б. Пикара, бельгийца Б. Верстраэтена и англичанина Э. Элеона удалось преодолеть свыше 20 тыс. км, побив рекорд американского воздухоплавателя-одиночника С. Фоссета, пролетевшего в прошлом году 16 тыс. км.

В начале 1999 года НАСА планирует запустить беспилотный шар-зонд диаметром около 90 м. Он, возможно, и будет первым летательным аппаратом легче воздуха, который облетит вокруг земного шара без посадки.

Новые цеппелины

Прошло 60 лет с того дня, когда гигантский цеппелин «Гинденбург» сгорел у причальной мачты американского городка Лейк-Херса, штат Нью-Джерси. В охваченном огнем салоне погибли 37 человек, только что перелетевшие через Атлантику.

И хотя после человечество неоднократно становилось свидетелем и более страшных авиакатастроф, эта трагедия навсегда сохранилась в анналах истории. Ведь именно с нее начался закат гигантов неба.

Казалось бы, они исчезли навсегда. Ан нет, на очередном авиашоу, проходившем недавно, немецкая компания, основанная в 1908 году графом Фердинандом фон Цеппелином, выставила новый дирижабль, который заполняется невоспламеняющимся гелием, а не взрывающимся водородом, как прежде.

Новый цеппелин

Новый цеппелин размером чуть меньше футбольного поля, оснащен по последнему слову авиатехники. Его каркас необычайно легкий и одновременно сверхпрочный. Летательный аппарат снабжен четырьмя двигателями с шарнирными воздушными винтами – двумя боковыми и двумя хвостовыми. Во время взлета и приземления оси винтов развернуты по-вертолетному, а при горизонтальном полете действуют по-самолетному.

Для компании это первая попытка вернуться в авиабизнес после длительного перерыва. По словам создателей, скорость нового цеппелина будет значительно выше, чем у американских дирижаблей недавней постройки.

Правда, в отличие от дирижаблей прошлого ныне не планируются трансатлантические перелеты. Пассажиров ожидают лишь круизы над замками Великобритании или швейцарскими Альпами; возможен также вояж над островами Океании. Таким образом, новые аппараты будут использоваться лишь для развлечений, туристского бизнеса да, пожалуй, некоторых научных исследований.

Скорость современного цеппелина не превышает 140 км/ч. Максимальная вместимость 12 пассажиров. Длина около 85 м.

Как говорит главный конструктор Клаус Хагельмошер, ныне появилась экологическая ниша для создания целого флота цеппелинов нового поколения. Однако скептики полагают, что стоимость дирижабля – 100 млн долларов – слишком высока, чтобы оправдать ее за счет туристских полетов.

Тем временем у «Цеппелина» появились конкуренты. Так, конструкторы ЮАР разработали конструкцию для перевозки грузов по воздуху. Собраны уже средства на начало строительства, к которому намечено приступить в конце этого года. Англичане тоже разрабатывают конструкцию дирижабля на 150 пассажиров, а голландцы намерены запустить свой цеппелин в 2000 году...

В общем, дирижабли готовятся к своему возвращению. Насколько оно будет успешным? Судить пока трудно, ведь до сих пор возвращение гигантов неба приветствуют лишь отдельные энтузиасты, движимые романтическими чувствами, но не представлениями об экономической целесообразности. Так что вряд ли когда-либо данный вид транспорта станет особо массовым.