Что такое "Unreliable speed"? Это "недостоверные показания приборной скорости". И это именно то, что произошло с А321 NEO авиакомпании S7 в небе над Магаданом. И это одна из самых неприятных и опасных ситуаций с которой могут столкнуться пилоты в воздухе. Почему это так? Давайте разбираться.
Начнем с самого начала – указатель воздушной скорости (УС) является ГЛАВНЫМ прибором на самолете. Может не быть часов, авиагоризонта, компаса, вариометра или высотомера, но, если на самолете есть хоть один прибор, то это будет именно указатель скорости. Почему он так важен? Чуть-чуть влезем в теорию. Вот это:
формула подъемной силы крыла самолета - "Y". В этой формуле Су – коэффициент подъемной силы, р – плотность воздуха на высоте полета, Vист – скорость набегающего потока (истинная скорость), а S – площадь крыла самолета. Как несложно догадаться, для сохранения горизонтального полета подъемная сила должна быть равна весу самолета. И как видно из формулы именно скорость (в этой формуле - истинная) в ней наиболее значима - в случае уменьшения скорости подъемная сила будет падать даже не линейно, а по параболе. Что может предпринять пилот, для сохранения горизонтального полета? Увеличить угол атаки, то есть Су – коэффициент подъемной силы. Однако, здесь-то и кроется опасность – увеличивать угол атаки слишком сильно нельзя – можно достигнуть критического угла и попасть в режим сваливания. Кстати, если скорость будет не падать, а наоборот, неконтролируемо расти – то можно разогнаться до той скорости, на которой прочность конструкции будет уже недостаточна и самолет разрушится в воздухе…Таким образом, знание пилотом скорости полета жизненно важно. И да, если на сверхлегких аппаратах скорость чуствуется пилотом, то на более-менее тяжелых - уже нет. Нужен именно прибор. А теперь интересный финт ушами! Вот еще одна формула:
Узнаете? Это кусочек из формулы предыдущей и называется этот параметр «q» - скоростной напор или динамическое давление. Что это такое понять очень просто - достаточно высунуть ладонь из окна быстро движущегося автомобиля и вы этот скоростной напор сразу ощутите. И именно этот скоростной напор и договорились называть приборной скоростью.
Вот определение:
Приборная скорость (IAS) — это воздушная скорость, отображаемая на указателе скорости летательного аппарата. Приборная скорость определяется динамическим давлением, замеряемым приёмником воздушного давления.
Соответственно, из первой формулы, если подставить в нее "q" станет понятно, что нам во всех случаях интересна именно приборная скорость.
А что же скорость истинная - скорость набегающего потока или скорость самолета относительно молекул воздуха? Казалось бы, она ведь должна совпадать с приборной? На самом деле не совсем, ведь она зависит еще и от плотности воздуха. Приборная (калиброванная приборная, если точнее, то есть со внесенными поправками) и истинная скорости и в самом деле совпадают, но только у земли. На большой высоте, там где плотность воздуха намного меньше, приборная скорость окажется намного меньше истинной! Вспомните формулу (там участвует плотность воздуха) и вы поймете почему это так! При полете на высоте 10 км на приборной скорости 400 км/ч истинная воздушная скорость будет равна 900 км/ч.
А каким же образом измеряется эта скорость? На старых самолетах устанавливался вот такой вот прибор:
указатель приборной скорости. Вот на схеме принцип его работы:
Из носа (или крыла) самолета торчит трубочка (трубка Пито или ПВД - Приемник Воздушного Давления), набегающий поток (скоростной напор, помните?) создает в ней повышенное давление, это давление подается по гибкому шлангу в прибор, заставляет там выгибаться мембрану, а она, в свою очередь, отклоняет стрелку. В современных приборах этот шланг имеет минимальную длину, а мембрана воздействует не на стрелку, а на электронный датчик. Что тут может отказать? Во-первых, возможны чисто механические повреждения, в этом современная схема надежнее - меньше деталей. Во-вторых, могут быть проблемы с электроникой в современных системах. А в-третьих, в случае обледенения в полете, ПВД (трубка Пито) может забиться льдом. И, разумеется, работать после этого уже ничего не будет. На этот случай, все ПВД оборудованы электрическим подогревом. Но, тем не менее, случаи бывают всякие...
Поэтому очень много, даже слишком много, встречается однотипных вопросов:
– «Почему, при отказе указателей скорости, нельзя для пилотирования использовать скорость получаемую от GPS?».
А вот смотрите. Дело все в том, что GPS показывает нам совсем другую скорость - путевую, то есть скорость самолета относительно поверхности земли. Используется путевая скорость только для навигации и более ни для чего другого. Да, в идеальных условиях, то есть при полнейшем штиле, путевая скорость будет совпадать и с истинной и с приборной скоростью у земли, а также только с истинной (не с приборной) при полете на больших высотах. Но это исключение, а не правило. Почему? А потому, что идеальный штиль это очень редкая ситуация, обычно всегда есть ветер. Особенно на больших высотах, там мощные струйные течения (до 80-100 м/с) это обычное дело. А при полетах в условиях ветра происходит следующее:
1. Представьте, что мы летим на неком условном самолете у земли, на приборной скорости 100 м/с строго против ветра, дующего со скоростью 25 м/с. Путевая скорость (та, которую покажет GPS) в этом случае будет 75 м/с - ветер же нам мешает, поэтому вычитаем из нашей скорости скорость ветра. А теперь мы выполняем разворот на 180 градусов и начинаем лететь строго по ветру - путевая скорость станет 125 м/с. При том, что приборная не изменится - как была 100 м/с, так и останется.
2. А теперь залезем в РЛЭ (Руководство по Летной Эксплуатации) нашего условного самолета, в раздел "летные ограничения". И найдем там такой параметр как "скорость сваливания" - это та скорость, на которой, как несложно догадаться, самолет может свалиться, потеряв подъемную силу. И обнаружим, что она равна 80 м/с.
3. Теперь пробуем повторить этот же полет, но будем считать, что у нас отказали указатели скорости и мы будем пытаться пилотировать по GPS. Естественно, мы будем выдерживать все ту же скорость, что и раньше - 100 м/с. Итак, мы летим против ветра (дующего со скоростью 25 м/с) с путевой скоростью 100 м/с. Приборная скорость у нас будет 125 м/с. И вроде бы все ничего, но... Вот мы, как и в первый раз, выполняем разворот на 180 градусов и пытаемся лететь по ветру выдерживая все те же 100 м/с по GPS. И приборная скорость падает до... 75 м/с, что меньше минимально допустимой скорости полета 80 м/с. Самолет срывается, а дальше... Хватит высоты для вывода - повезло. Не хватит... ну... не повезло... И вот именно поэтому лучше не иметь ВООБЩЕ никаких показаний скорости, чем иметь неточные показания или использовать скорость по GPS.
Может возникнуть вопрос:
- А почему нельзя узнать заранее скорость ветра?
Но у меня есть встречный вопрос:
- А откуда?
Дело в том, что во всех прогнозах указывается ветер У ЗЕМЛИ. А вот на высоте он может очень отличаться и по силе и по направлению. Например, у земли дует северный 3 м/с, а на высоте в 1000 метров уже западный 25 м/с. А 1000 метров для А320 это высота очень небольшая, мы ее набираем примерно за минуту... Так что же делать? А вот об этом в следующей части статьи.