Есть такое поверье, что в случае отказа всех авиагоризонтов можно наполнить стакан водой и лететь по нему. Казалось бы - а почему нет?
Попробуйте поставить стакан с водой на табуретку, представить, что табуретка это козырек приборной панели и понаклонять ее. Работает? Да. Уровень воды будет параллелен полу, а вовсе не сиденью табуретки. Тогда в чем проблема? Метод вполне пригоден? На самом деле - нет. И вот почему:
В первую очередь нам будет мешать самая обычная болтанка. Редко когда мы летаем в идеально спокойной атмосфере, а в остальных случаях... Не будет ровного зеркала воды, которое сможет служить индикатором. Особенно часто, кстати, болтанка присутствует в облачности, то есть именно тогда, когда нам и нужен авиагоризонт. Проводим очередной эксперимент - садимся в обычный автобус, наливаем воду в стакан и смотрим. Если дорога неидеальна (а идеальных дорог нет даже в Москве) абсурдность идеи сразу станет понятна. Вода будет вести себя так, что определить по ней горизонт ну никак не получится, тут штаны бы не облить...
Направление действия силы тяжести в самолете, как это ни странно, не всегда вертикально относительно земли. Для начала разберемся с системами координат - нас интересует так называемая "связанная система координат", она же самолетная. Ось Х этой системы совпадает с продольной осью фюзеляжа, ось У направлена вверх, перпендикулярно СГФ (строительная горизонталь фюзеляжа), а ось Z смотрит вправо. Так вот - в полете направление действия силы тяжести обычно совпадает с осью У связанной системы (с некоторым допуском, разумеется).
Вне зависимости от текущих углов тангажа и крена. Собственно "координированный" разворот тем и отличается от "некоординированного", что в первом случае перегрузка действует строго вдоль оси У, а во втором - как придется...
То есть пока самолет стоит на земле - стакан-авиагоризонт работает правильно - поверхность воды перпендикулярна как оси У земной системы координат (то есть горизонтальна) так и самолетной. Но вот дальше... Мне, честно говоря, лень углубляться в аэродинамику и динамику полета, поэтому снова несколько простых примеров.
Пример 1. Представьте, что мы закрепили наш стакан на баке мотоцикла и едем по идеальной прямой по идеальному асфальту без ускорений. Стакан-авиагоризонт покажет все правильно. Но вот - поворот! Все видели мотоциклы и все видели как они проходят повороты. Так вот - в повороте, при идеальном его выполнении, вода в стакане будет параллельна не поверхности земли, а поверхности бака, на которой установлен наш стакан.
Пример 2. Наверное многие видели мотоциклетные шоу, когда мотоциклисты ездят по вертикальным стенкам цилиндра? Несложно догадаться, что и в этом случае, поверхность воды в стакане будет параллельна стенке цилиндра, а вовсе не земному горизонту. Мотоциклист ведь не падает со стенки только потому, что есть некая сила прижимающая его к ней и действует эта сила именно по нормали (перпендикулярно) к опорной поверхности, то есть стенке цилиндра.
Пример 3. А этот эксперимент многие проводили в детстве. Берем ведро, наливаем воду и начинаем вращать ведро в вертикальной плоскости. И, о чудо, в верхней точки траектории, когда ведро перевернуто, вода вовсе не выливается из него. Вот точно так же будет себя вести и вода в стакане-авиагоризонте, установленном в пилотажном самолете в верхней точке петли...
И снова вернемся в самолет. Самый обычный, пассажирский. Наливаем воду в стакан и ждем начала разбега. Вот заревели двигатели, появилось ускорение... Смотрим в свой стакан, а там... Вода показывает нам увеличение тангажа, хотя мы еще разбегаемся по полосе на трех стойках и тангаж у нас нулевой. То же самое можно повторить и в наземном транспорте в повороте. Машина в повороте кренится минимально, а вот водичка в стакане покажет довольно значительный крен. То есть ускорения, вызванные разгоном, торможением или скольжением самолёта, сделают показания стакана-авиагоризонта абсолютно недостоверными.
И последний, но самый главный эксперимент. Наливаем воду в стакан перед началом захода на посадку. Погода должна быть хорошей, чтобы видеть землю. Во время полета по STAR (схема захода на посадку) иногда приходится покрутиться очень хорошо. Крены легко достигают 30 градусов (пассажирам кажется, что чуть ли не 90!), а вот уровень воды в стакане... Будет по прежнему параллелен полу пассажирского салона, а не естественному горизонту. И это будет очень хорошо видно.
Так что - увы и ах, но идея использовать стакан с водой вместо авиагоризонта никуда не годится. Остается надеяться лишь на то, что на нашем А320 штатных авиагоризонтов 3 штуки и они абсолютно независимы друг от друга.