Продолжение статьи о штурвалах и ручках в кабине самолета.
В прошлый раз мы остановились на том, что для большинства пилотов нет особенной разницы, чем управлять самолетом - ручкой или штурвалами. И то и другое удобно, привыкнуть к другому типу не занимает много времени. Теперь поговорим поконкретнее - для большей наглядности возьмем два самых популярных самолета Airbus A320 и Boeing 737.
Для начала, нужно вспомнить о том, что и на 737 и на А320 рули (высоты и направления) и элероны (управление по крену) перемещают не мускульные усилия пилотов, а бустеры - гидравлические цилиндры, вроде тех, что установлены, ну например, на тракторах и Камазах. Разумеется, точность и качество изготовления этих агрегатов, а следовательно и их надежность, несравнимы с наземной техникой. А вот каким именно образом управляются эти бустера - в этом и заключается принципиальное различие этих самолетов.
Начнем с 737 - нашей нестареющей классики. Два штурвала, механически связанных между собой, и механическая проводка к бустерам. Аналогично и с педалями руля направления. То есть, усилия и перемещения, создаваемые пилотом на штурвале или педалях, посредством тяг и тросов передаются на бустера, которые, в свою очередь, уже перемещают рули. При этом, усилия с рулей обратно на штурвалы и педали не передаются - так называемая необратимая схема бустерного управления. Усилия на штурвале, в отличии от самолетов с чисто механической проводкой (например Ан-2) создаются ИСКУСТВЕННО. Да, система настроена так, чтобы имитировать те усилия, которые были бы при механической схеме, но это именно имитация. На Ан-2 при росте скорости усилия растут, на 737 тоже, но на 737 при отказе датчиков скорости усилия могут перестать соответствовать реальной скорости полета.
А что на А320? А на А320 конструктора пошли еще дальше - они применили так называемою ЭДСУ - электродистанционную систему управления, по английски Fly-by-Wire (FbW), то есть "управление по проводам". На А320 нет механической связи между органами управления в кабине (сайдстики - боковые ручки управления) и бустерами управляющими рулями и элеронами (за исключением педалей руля направления). Как тогда это работает? Отклонения сайдстиков считываются датчиками, их показания поступают в компьютеры управления полетом. Помимо сигналов от сайдстиков, эти компьютеры получают и данные о текущем пространственном положении самолета, угловых ускорениях, высоте и скорости полета. Обработав все эти данные, и опираясь на пожелания пилотов (отклонение сайдстика) компьютер отдает команду исполнительным механизмам на отклонение рулей на ОПТИМАЛЬНЫЙ угол. Такая схема позволила реализовать несколько приятных вещей, это защита от ошибочных действий экипажа и новый алгоритм пилотирования в ручном режиме - самолет при нейтральном положении сайдстика стремится сохранять текущую траекторию полета. Это удобно. И сразу по поводу надежности. Компьютеры управления полетом (их 7 штук) постоянно самотестируются и могут замещать один другой в случае отказов. А гидросистем на самолете целых 3 штуки (условно названных синяя, желтая и зеленая) причем они гидравлически независимы, а для безопасного завершения полета достаточно одной любой. Катастроф из-за отказов системы управления за 30 лет эксплуатации А320 не было. Что же касается усилий на сайдстиках - то они минимальны и постоянны, никакой зависимости усилий от скорости полета нет. А как с надежностью у 737? Да тоже неплохо - при отказе гидросистем экипаж имеет возможность пилотировать за счет своих мускульных усилий. И это вполне рабочий вариант, такие случаи были и экипажи справлялись.
Ну, а теперь собственно, главное! Как мы помним, у 737 штурвалы механически связаны между собой. То есть, если второй пилот в данный момент управляет самолетом, то командир, по отклонению своего штурвала может видеть и чувствовать, что он делает. Также он может и исправить небольшие ошибки, например, чуть придержав штурвал, или наоборот добрав его чуть сильнее. Это удобно. Это позволяет дать неопытному пилоту сначала почуствовать необходимые расходы (отклонения) штурвала, мягко держась за него, когда управляет командир, а затем и самому пробовать пилотировать под чутким контролем командира.
А вот на А320 нет связи сайдстиков между собой... То есть, если командир отклоняет свой сайдстик, то сайдстик второго пилота остается неподвижным, он может судить о действиях командира только по реакции самолета. Это, кстати, тоже удобно. Дело в том, что на сайдстиках расположены курки - кнопки передачи радиостанции. И если командир пилотирует, а второй пилот ведет связь - они друг другу не мешают. Минус этого в том, что невозможно как на 737 дать молодому пилоту почувствовать управление. Однако, Airbus A320 НЕ УЧЕБНЫЙ самолет (как и Boeing 737, кстати), в кабину такого аппарата должны попадать уже готовые к его пилотированию люди. Но нам гораздо интереснее ситуация, когда два пилота попробуют отклонить свои сайдстики одновременно. Что происходит в этом случае? Все просто - компьютер воспринимает сумму отклонения сайдстиков, то есть, если один сайдстик отклонен полностью на пикирование, а второй полностью на кабрирование - в сумме получается ноль, как будто оба сайдстика в нейтральном положении. Или оба сайдстика отклонены на полхода на кабрирование - половинка+половинка - в сумме полное отклонение на кабрирование. И именно эта ситуация и называется DUAL INPUT - двойное управление. Ситуация неприятна именно тем, что никто - ни командир, ни второй пилот, ни самолет - не понимает что происходит и как на это реагировать. Пилоты видят неадекватную реакцию самолета на отклонение своего сайдстика (ведь самолет воспринимает и отклонение сайдстика коллеги), самолет видит, что экипаж не смог договориться... Однако, самолет наш умный и он знает, что так быть не должно, поэтому он информирует пилотов о возникшей проблеме звуковым сигналом и загоранием сигнальных ламп, расположенных на самом видном месте - прямо перед носами пилотов. Крайне сложно эту цветомузыку не заметить. По каким причинам возникает эта ситуация? Самая распространенная - игнорирование стандартной процедуры передачи управления и происходит это в достаточно безобидных случаях. Вторая причина - сознательное вмешательство в управление без нажатия кнопки приоритета (о ней - чуть дальше) для исправления ошибки. В самом деле, если второй пилот на посадке чуть не добрал сайдстик, то командир может именно на это "чуть" отклонить свой - суммарный сигнал будет именно тем, какой и требуется. При этом, по хорошему, подразумевается, что это не просто командир, а инструктор - исправлению ошибок учат на программе ввода в строй инструкторов. А теперь о самой интересной особенности системы управления А320 - PRIORITY PUSHBUTTON - кнопке приоритета. Эта кнопка расположена на сайдстике под большим пальцем, то есть в самом удобном месте. И ее нажатие имеет лишь одно значение: "Я ЗАБИРАЮ УПРАВЛЕНИЕ!". При этом неважно, кто управлял самолетом до этого, после нажатия этой кнопки, вся власть над самолетом переходит в руки нажавшего! Как можно догадаться из предыдущей фразы - эта же кнопка отключает автопилот. На самом деле, есть некие алгоритмы по нажатию кнопки приоритета (как защита от случайного нажатия вторым членом экипажа), но для моего рассказа это неважно. Достаточно того, что удержание кнопки приоритета в течении 40 секунд полностью отключает второй сайдстик (и это сделано не столько с целью "нейтрализовать" коллегу, сколько для того, чтобы отключить вышедший из строя сайдстик).
А теперь, почему я считаю систему управления А320 великолепной и превосходящей все остальное. Предположим, собрался такой экипаж - очень умный и опытный, но некрупный (дрищ, если по-русски) командир и второй пилот - накачанный 120-ти килограммовый амбал. Самолет в облачности (то есть вне видимости естественного горизонта) попадает в сложное пространственное положение. Пусть и высота небольшая - запаса времени особого нет. В этот момент амбал второй пилот перестает понимать, что происходит с самолетом - ему кажется, что самолет задрал нос и нужно отдать штурвал (или сайдстик) на пикирование... И он это делает! Что произойдет на В737? Щупленький командир, прекрасно понимающий, что второй пилот поймал иллюзию и делает абсолютно не то что нужно, попробует, конечно, пересилить этого амбала и докричаться до него, но... немного на это шансов. А на А320? А тут все проще - щупленький командир молча, зажав кнопку приоритета, выводит самолет в горизонтальный полет. В момент, когда устаканятся показания авиагоризонтов, второй пилот придет в норму, увидев привычную картину. Мне могут возразить - ведь были катастрофы, когда пилоты тянули стики в разные стороны, напрочь забыв о волшебной кнопке. Да, были. Но, это говорит только об уровне их готовности к ситуации - все инструменты для спасения были даны им в руки. Не меньше, кстати было и случаев, когда бились самолеты с классической системой управления - пилоты точно так же не понимали что делать и тянули (толкали) штурвалы в разные стороны. В то же время, мы не знаем, сколько было случаев, когда кнопка приоритета спасала...
Подведем итоги, в чем преимущества классической схемы, а в чем ЭДСУ:
1. Пригодность для обучения (точнее доучивания) - классическая система управления В737 впереди однозначно.
2. Эргономика кабины - тут на порядок лучше А320 и это признают даже пилоты 737.
3. Удобство управления в ручном режиме - скорее на равных, преимущества есть и там и там. Удовольствие от пилотирования? Не смешите, для этого есть тот же Як-52, рядом с ним и 737 и А320 вообще ни о чем, мы говорим о работе.
4. Защита от ошибок - А320 за явным преимуществом. В737 хоть и предупреждает иногда о проблемах тряской и затяжелением штурвала, но активно не вмешивается.
5. Безопасность в экстренных случаях - 70/30 в пользу А320. На 737 можно понять, что пытается сделать коллега, а на А320 можно не обращать на это внимание.
А можно ли улучшить систему управления А320? Конечно. И это реализовано на МС-21. Там тоже ЭДСУ, тоже сайдстики, но не пассивные, как на А320, а активные. То есть они имеют "обратную связь" с рулевыми поверхностями самолета, впрочем тоже искуственную, как и на 737. Но реализовано это при помощи неких приводов, и, что интересно, при отклонении пилотом одного сайдстика, эти привода отклоняют второй. То же самое происходит и при работе автопилота - сайдстики "гуляют сами по себе". Кроме того, реализовано изменение усилий на сайдстике по мере изменения скорости и предупрежден е о сваливании в виде тряски. Единственное, чего я пока не знаю (хотя мне это очень интересно) это есть ли на МС-21 кнопка приоритета и как она работает.
Больше статей - тут.
