Владимир Шилин
Всем кто страшно соскучился по ручке управления самолетом или штурвалу рекомендуется для прочтения. В данной статье я попробую проанализировать такое явление как потеря пространственной ориентировки летчиком в воздухе. Хочу сразу предупредить скептиков, я не претендую на истину в последней инстанции. С авиацией я расстался более двадцати лет назад, обладаю информацией о состоянии аварийности в государственной авиации России только на конец двухтысячного года. Возможно, за последнее время могли произойти какие-то существенные изменения, о которых я не знаю, заранее прошу прощения у профессионалов. Я решил проанализировать это явление, потому что после своей последней публикации получил несколько категоричных комментариев о том, что нормальный летчик не может потерять пространственную ориентировку.
Оказывается 10 катастроф, которые произошли с мая 1992 года, были совершены только потому, что летчики оказались «ненормальными» по определению одного из авторов таких комментариев. Конечно это не так.
Исследования проблемы потери пространственной ориентировки приводят к выводам, что основным условием ее проявления является эргономическое несовершенство пилотажных приборов прямой индикации. В результате чего проблема сохранения пространственной ориентировки летчиком по крену и тангажу переросла в другую проблему – выбор одного из принципов индикации крена и тангажа в авиагоризонтах - вида с земли на воздушное судно (З-В) - обратная индикация, или вида с воздушного судна на землю (В-З) – прямая индикация.
Вопрос о том, как должен индицироваться летчику естественный горизонт при полете вне видимости земли или на большой высоте (когда линия естественного горизонта размыта), имеет длительную и драматическую историю.
С тех пор, как полеты в облаках и ночью стали обычным делом (сороковые годы) на самолетах устанавливаются приборы, называемые авиагоризонтом. Первоначально, проблема формы индикации линии горизонта не была замечена и приборный "горизонт" материализовался трех степенным гироскопом, положение которого относительно вертикали места корректировалось маятниковым датчиком. При такой конструкции в идеальном приборе индицируемый горизонт параллелен естественному, что, по мнению разработчиков, является как бы "окошком в мир". Едва начались массовые полеты истребителей днем и ночью, как наряду с техническими проблемами авиагоризонтов появились и эргономические. Так, по непонятным тогда (начало 50-х годов) причинам, летчики теряли пространственную ориентировку. Потери пространственной ориентировки стали существенно более редкими, когда на истребители начал устанавливаться авиагоризонт АГД-1, форма индикации угла крена, на котором представляла собой вид З-В в отличие от упомянутой выше В-З.
Между тем на Западе получила распространение именно эта последняя форма, как можно предполагать, в силу конструктивной простоты решения. Недостаточная наглядность индикации горизонта при сложном положении самолета отчасти компенсировалась прекрасным дизайном лицевой части прибора.
В военной авиации Советского Союза и России после длительной и изнурительной борьбы ведомств (ВВС и авиапромышленность) на некоторое время победили эксплуатанты в лице военных летчиков, летчиков-испытателей и авиационных психологов в решении проблемы установки авиагоризонтов обратной индикации. Однако на ряд военных воздушных судов, такие как Ту-22м2, Ту-22м3, Ту-95мс, Ту-16, МИ-24, МИ-26, МИ-28, КА-27, КА-50 были установлены авиагоризонты прямой индикации. Это объяснялось двумя доводами: во-первых, "весь мир так летает", во-вторых, вышеприведенные типы воздушных судов относятся к неманевренным и при малых углах крена (до 30 градусов) форма индикации якобы существенной роли не играет.
Однако, анализируя результаты расследований тяжелых авиационных происшествий с вертолетами, неманевренными воздушными судами, как в военной, так и в гражданской авиации, мы сталкиваемся с ситуацией, когда неожиданно и незаметно для экипажа в автоматическом режиме полета (т.е., при включенном автопилоте или САУ) по разным причинам самолет оказывается в сложном пространственном положении. Это бывает при незамеченном экипажем выключении автопилота, или когда по тем или иным причинам сервопривод автопилота достигает своего ограничения. Имеют место случаи, когда летчик в "ручном" пилотировании ослабляет контроль пространственного положения воздушного судна (особенно характерно при переходе от визуального пилотирования к приборному на вертолетах).
В первые несколько решающих секунд летчики не могут определить свое положение, а поскольку в природе смелого человека (и уж летчика, во всяком случае) при опасности заложена потребность в активных действиях, постольку первые управляющие воздействия, выполненные "не в ту сторону", усугубляют ситуацию вплоть до необратимости. Так, в частности, было в случаях с вертолетами МИ-24в 19 февраля 1987г. (Торжок), Ка-27пл 16 мая 1988г. (Североморск), МИ-24в 10 августа 1989г. (Нерчинск), Як-38 20 июля 1989г. (Пристань), вертолетом Ка-27пс 22 октября 1997 г. (Торжок), самолетом Су-27к 17 июня 1996 г. (Североморск).
Доводы о недостаточной наглядности прибора при больших углах крена оппоненты пытаются опровергнуть тезисом о том, что тяжелый неманевренный самолет (вертолет) не должен входить в глубокие крены, сложное положение. Правильно. Не попадай. Но кто же попал преднамеренно. Возможность вывода нужна всегда.
Приведем данные, извлеченные из отчетов 7 НИИИ АКМ, НИИ ВВС им.В.П.Чкалова и ЛИИ им.Громова. Какие свойства авиагоризонта наиболее важны для летчика, пилотирующего в нормальном полете, а также при попадании в сложное пространственное положение. Прежде всего - правильно и быстро понять где "право - лево" и "верх - низ". При малых углах крена (10-15 гр.) и непрерывном контроле авиагоризонта свойства авиагоризонтов с разными принципами индикации одинаковы. Но вот стоит на некоторое время отвлечься от визирования АГД (единицы секунд, что всегда имеет место при распределении внимания), как выясняется, что две важнейшие характеристики - время потребной фиксации взгляда на приборе (съем и восприятие информации) и управляющее воздействие на РУС (штурвал) для вывода из крена - существенно отличается. На рисунке №1 показана вероятность правильного восприятия показаний на приборах АГД и ПКП от длительности фиксации взгляда. При этом ясно, что чем длительнее фиксация взгляда ("вчитывание" в "показания"), тем сложнее для восприятия показания; чем больше ошибок по первому (рефлекторному) отклонению РУС (штурвала) не в "ту сторону", тем менее наглядна индикация.
Сравнение по этим двум характеристикам приборов семейства ПКП (ПКП-1, ПКП-72, ПКП-77 и их модификаций) и приборов семейства АГД (АГД-1, КПП-1 и их модификаций) показывает, что:
доля фиксаций взгляда на приборе, необходимая длительность которых МЕНЕЕ 1 секунды, в общем числе фиксаций:
для ПКП..............31,5%
для АГД..............96,7%
то же длительностью БОЛЕЕ 3 секунд:
для ПКП..............33%
для АГД...практически нет.
Таким образом, практически все фиксации взгляда на АГД меньше 1 сек и только 1/3 на ПКП. На АГД фиксаций дольше 3 сек. практически нет, а на ПКП - практически 1/3.
Число первых отклонений РУС (штурвала) " не в ту сторону " по показаниям
АГД..................1,4%
ПКП..............7,8-9%
т.е. возможность "усугубить" ситуацию в 5...6 раз вероятнее.
Очень маловероятно (хотя и нельзя утверждать однозначно), чтобы различие в наглядности, то есть, возможность летчика практически мгновенно понять свое положение по картинке на лицевой части прибора, могла быть достигнута усовершенствованием дизайна. Нельзя исключить, что в этих особенностях восприятия есть глубинные причины, связанные с психологией человека или даже генетикой (биологией). Таким образом, к проблеме потери пространственной ориентировки, особенно на воздушных судах, имеющих прямой принцип пилотажной индикации, следует относиться с особенным вниманием при подготовке летного состава.
О порочности другого подхода говорят обстоятельства и причины катастрофы вертолета Ка-27пс, которая произошла 22 октября 1997 года в районе аэродрома Торжок (344 ЦБП и ПЛС авиации СВ). По нормам, определенным требованиями существующих документов, летчик был готов к выполнению полета на площадку ограниченных размеров вне аэродрома днем и ночью. В результате же незначительного усложнения условий выполнения этого полета летчик потерял пространственную ориентировку в условиях отсутствия световых ориентиров, что привело к попаданию вертолета в сложное положение, с выводом из которого командир экипажа не справился. С мая 1992 года из-за потерь пространственной ориентировки произошло 10 катастроф. Основными причинами этих авиационных происшествий стало эргономическое несовершенство пилотажного оборудования воздушных судов, связанное с типом индикации или с отсутствием аварийного пилотажного прибора при отказе основного (катастрофа самолета Су-27к на аэродроме Североморск-3 17 июня 1996 года). Кроме того, потеря пространственной ориентировки, как правило, происходит в результате несвоевременного перехода с визуального на приборное пилотирование из-за недостаточных навыков полетов по приборам.