"Перелетев океан и разогнав крылом туман"... Конечно, разогнать крылом туман самолёт не может — разве что наделать нового: многие видели, как в сырую или морозную погоду с крыльев срываются туманные жгуты:
А уж как вертолёт закрывает сам себе посадочную площадку — красочно рассказал бывший капитан Ми-6 А. В. Шевчук в своих «Записках...» (нажмёте на синее — откроете все части):
Чем дальше идём на север, тем холоднее за бортом. Штурман докладывает: «За бортом минус 41!». Оглянулся. Как будто в подтверждение слов штурмана видно как за нами по небу тянется белый пушистый след. Плотные полосы сделаны, будто из морозных узоров на стекле, срываются с кончиков лопастей несущего винта и тянутся от выхлопных труб двигателей...
...
...Я знаю, что при таких морозах нельзя делать обычный заход. То есть, снижаться до 150 метров, осматривать площадку и строить маневр захода на посадку против ветра. Пар от двигателей вертолёта и морозный воздух, сжатый лопастями, образуют такой рукотворный туман над площадкой, что я эту буровую в тумане вовеки-веков не найду. А туман этот будет висеть над площадкой минимум минут тридцать, пока под действием ветра тихонько не уйдёт в сторону, в тундру...
...
...Вертолёт замер на месте, от груза до земли метров пять, мы почти между щитом и КАМАЗом. ... Мою кабину накрывает таким мощным белым водоворотом холодного тумана и вихря, что на доли секунды я теряю из виду эти три оранжевых огонька на кабине машины.
...
В этом морозном белом киселе вспыхивают два белых конуса. Молодец, водила!!! Врубил дальний свет фар и эти два луча я вижу из кабины.
Это из-за падения давления на верхней стороне крыла или лопасти (что одно и то же) и резкого охлаждения воздуха в этом месте. Но сейчас не об этом. Как в сплошных облаках, пространстве без верха и низа, найти дорогу? Для этого приборные доски летучей машины усеяны, помимо прочих, двумя типами приборов: ПИЛОТАЖНЫМИ и НАВИГАЦИОННЫМИ. Пилотажные помогают вести машину: не перевернуть, не упасть из-за потери скорости. С навигационными всё ясно из названия — они как навигатор в автомобиле.
В гражданской авиации летательный аппарат зовут воздушным судном (ВС), а главного на борту — командиром воздушного судна (КВС), в военной же это корабль и командир корабля (КК). Я как бывший военный авиапромышленник тоже больше привык к слову «корабль», поэтому дальше для краткости — «машина» либо «корабль», так как писать всё время «самолёт» или «вертолёт» неуместно — приборы у них практически одинаковые.
ПИЛОТАЖНЫЕ ПРИБОРЫ
Итак, главная задача летучего корабля — побороть земное притяжение, а для этого надо знать, где она, эта земля. Отвес для этого не подходит — машина умеет ускоряться во всех трёх плоскостях, поэтому отвес будет безбожно врать, отклоняясь в сторону от ускорения. Скажем, при выполнении мёртвой петли либо классической бочки отвес будет всё время смотреть в пол, хотя корабль какое-то время будет вообще вверх колёсами, ведь петля — это непрерывное ускорение вверх, вот отвес и будет тянуть вниз. Поэтому главное место на любой приборной доске занимает авиагоризонт (АГ):
Внутри у АГ один или два гироскопа — быстро вращающихся диска, которые держат ось словно юла. Раскрутил и сориентировал гироскоп на земле — он сохранит своё положение в полёте. Это показано на видео:
АГ показывает углы относительно горизонта — наклон влево-вправо (крен) и вперёд-назад (тангаж). На любом серьёзном корабле авиагоризонт составляет основу сложного пилотажно-командного прибора — ПКП:
Что значат другие стрелки — об этом ниже, пока же нам важны сине-бурый (или серо-чёрный) шар и самолётик. АГ бывают двух систем индикации крена — «русской» и «американской». При первой крен показывается наклоном самолётика (объективная картина — куда наклонился корабль), во второй — наклоном фонового шара (субъективная — куда наклонилась планета). Вот первый вариант:
Исследования показывают, что в первые секунды намного выше вероятность правильно воспринять объективную картину, выдаваемую «русским» авиагоризонтом, поэтому на отечественные истребители ставятся только приборы нашей системы. А вот в транспортной, да и в мировой авиации в целом преобладает заморский вариант. Вот авиагоризонты «американской» системы на контрольной платформе:
Два боковых АГ — авиагоризонты кодовые АГК-77-15. К — выдающие сигналы крена и тангажа другим системам (автопилоту, локатору), а 15 — угол наклона приборной доски, они будут правильно показывать при установке на доске, наклонённой от пилота на 15° (так удобнее смотреть). На старых Ми-8, например, авиагоризонт должен стоять строго горизонтально, поэтому он выдаётся из доски, которая стоит наклонно. Он «русский»:
Старые опытные пилоты, полжизни пролетавшие с одним прибором и полжизни с другим, говорят однозначно — лучше наш. Молодёжь же в основном голосует за привычный «американский», хотя он регулярно становится одной из причин катастроф — А310 в 1994-м под Междуреченском, Боинг 737 в 2008-м в Перми...
А что за «шарик»? Это как раз пресловутый отвес — тяжёлый шарик в изогнутой трубке, заполненной лигроином (короче — керосином), его работа видна на видео. Корабль ведь разворачивается не просто носом влево-вправо, а за счёт кренов, и в развороте центробежная сила так добавляется к силе тяжести, что результирующая сила направлена точно в пол. Это называется координированным разворотом:
Некоординированный, когда самолёт летит чуть боком из-за неуравновешенных сил, неэкономичен и опасен — ведь крыло, оставшееся «позади», хуже обдувается потоком. Поэтому помимо создания штурвалом крена нужно ещё и слегка нажать педаль — довернуть рулём направления нос по развороту. Грубо говоря — убрать или добавить центробежной силы. Как говорят, «шарик боится ноги».
Вернёмся к АГ. Они бывают автономными (гироскоп в одном корпусе с индикатором), бывают дистанционными (в кабине лишь индикатор, а гироскоп — в техотсеке). Например, на Ту-154 один автономный резервный АГ (АГР) и два основных дистанционных — их гироскопы стоят в техотсеке и называются МГВ (малогабаритная гировертикаль). С ними рядом стоит третья такая же гировертикаль — контрольная, она позволяет выявить врущую МГВ. И плюс ещё на доске стоит ЭУП — электроуказатель поворота:
Это более простой гироприбор, по которому можно грубо определить крен. А внутри МГВ — два гироскопа, свой на крен, свой на тангаж. Где стоят МГВ — показано у меня в третьей статье по Ту-154, и когда-нибудь я покажу МГВ в разрезе.
Такая скрупулёзность — восемь гироскопов, из них работу шести видно по приборам — показывает, как важен контроль пространственного положения. Существуют ещё лазерные гироскопы, работающие на наложении (интерференции) бьющих с двух сторон световых лучей, но на пальцах их принцип действия не показать, а снаружи не отличить — коробка как коробка, только вместо «Осторожно! Гироскоп» написано «Осторожно! Лазерное излучение».
В чём опасность гироскопа? В том, что после выключения он выбегает очень долго, до 10 — 15 минут, и если прибор взять и повернуть поперёк оси — он запросто может вырваться из рук и упасть.
Второй важнейший прибор — указатель скорости, по-простому — УС или «скорость». Самолёт держится в воздухе за счёт обдувки крыла, поэтому важней всего скорость относительно воздуха — ведь он перемещается вместе с воздухом, грубо говоря, может лететь в попутном ветре, может во встречном.
УС устроен просто — направленная вперёд трубка (приёмник воздушного давления — ПВД) загребает скоростной напор, давление напора измеряется специальным чувствительным манометром. Эта скорость называется приборной, по-английски — indicated airspeed (IAS), эту аббревиатуру вы можете найти на фото выше на одном из приборов.
С подъёмом на высоту воздух разрежается — поэтому при той же скорости УС будет показывать всё меньше и меньше. Чтобы для навигационных задач знать свою скорость относительно воздуха — есть указатель истинной скорости (true airspeed, TAS). К нему помимо динамического давления (скоростного напора) подведено статическое забортное давление от приёмника статического давления — по сути отверстия в борте самолёта.
Указатель сравнивает «динамику» со «статикой» и выдаёт истинную скорость. На отечественных ВС указатели приборной и истинной скорости совмещены в комбинированном указателе скорости (КУС): толстая стрелка показывает IAS, тонкая — TAS:
У вертолёта УС тоже есть — в зависимости от скорости меняются режимы работы винта, при недостаточной скорости можно попасть в опасный режим вихревого кольца... Но держится в воздухе вертолёт за счёт скорости кругового движения лопастей — как я уже сказал, это те же крылья. Поэтому на вертолёте взгляд пилота чаще всего цепляется за указатель оборотов несущего винта:
Это прибор не пилотажный и не навигационный, а моторный (мотоприбор), но для вертолётчика он важнее УСа. Что конкретно показывает указатель оборотов — ясно из этого видео:
Вернёмся к «статике». От неё работают ещё два прибора — высотомер и вариометр. Высотомер измеряет давление окружающего воздуха и показывает его как высоту, то есть это по сути барометр, проградуированный в метрах. До середины прошлого века в ходу была калька с английского слова altimeter, но она давно отменена, поэтому если кто называет высотомер альтиметром — бейте аккуратно, но сильно.
Вот ВМ-15 — высотомер механический на максимальную высоту 15 км, тонкой стрелкой он показывает сотни метров, широкой — километры:
В нижних слоях атмосферы, если грубо, при подъёме на 11 м давление падает на один мм ртутного столба. Но в каждой точке планеты своё давление, поэтому на высотомере есть ручка (кремальера) установки нулевого давления, а возле неё вращается маленькая шкала давления. Если повернуть кремальеру так, чтобы высотомер показал ноль — шкала давления покажет давление на аэродроме:
В районе аэродрома так и летают — установив давление аэродрома, а для полётов на больших высотах устанавливают стандартное давление 760 мм рт. ст., оно же — 1013 гектопаскалей (гПа) или 29,92 дюйма рт. ст. (для краткости обозначается 2992). Высота по стандартному давлению называется эшелоном, по-английски — flightlevel (FL), обозначается аббревиатурой QNE. По международному стандарту высота измеряется в футах, а эшелон обозначается числом высоты без двух последних нулей. Например, FL390 — эшелон 39 000 футов.
Если установить такое давление, чтобы на аэродроме высотомер показывал 0 – это называется установить давление аэродрома, QFE. А есть ещё один вариант – установить такое давление, чтобы на аэродроме высотомер показал высоту аэродрома над уровнем моря, это называется установкой давления аэродрома по QNH. В использовании экипажем это сложнее – нужно помнить высоту аэродрома и принимать её за ноль. Но если рядом несколько аэродромов с разными высотами – то это благо, самолёты упорядочены относительно одного пространства, а не каждый относительно своего.
А это вариометр — «придушенный» манометр статики, воздух в него входит-выходит через капиллярную трубку, поэтому он показывает скорость изменения давления — вертикальную скорость. Реагирует он с запаздыванием, поэтому его обычно используют лишь для оценки скорости набора и снижения, а высоту держат по высотомеру.
И ещё для высотных полётов важно число Маха (число М или просто М) — скорость самолёта относительно скорости звука (вертолёты к скорости звука и наполовину не подбираются, поэтому для них это неважно). Скорость звука зависит от температуры, поэтому в целом с подъёмом на высоту падает (на высоте ведь вечный мороз), и вычисление числа М требует специального прибора. Иногда (встречал в техописаниях) его зовут махметром.
Зачем? Скорость звука с подъёмом падает, скорость же самолёта растёт — плотность воздуха падает, поэтому для сохранения подъёмной силы нужно увеличивать TAS. А дозвуковые самолёты при подходе к скорости звука начинают терять управление — на крыле и оперении появляются местные сверхзвуковые течения. Поэтому за числом М надо следить строго.
Есть механические указатели М, довольно неточные — такой, например, стоит на правой приборной доске Ту-154. Но куда точнее число М вычисляют электронные комплексы — например, система воздушных сигналов (СВС), стоящая на Ту-95, Ту-154, Ан-22 и некоторых других типах, или измерительный комплекс высотно-скоростных параметров (ИКВСП), стоящий на поздних антоновских машинах — Ан-74, Ан-124 «Руслан», Ан-140... Они учитывают температуру.
СВС выводит число М на отдельный прибор УМ-1, ИКВСП — на цифровой индикатор указателя скорости и числа Маха (УСИМ):
НАВИГАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ И КОМПЛЕКСЫ
По одному из самых древних навигационных приборов ещё Колумб Америку открыл — это магнитный компас. Он и сейчас есть на любом самолёте, но как запасной. Он виден на снимке выше, а вот он на Ту-95МС, над табличкой «При отсчёте курса выключи обогрев стекла»:
На роль основного не годится — и магнитные аномалии планеты на него влияют, и солнечная активность, и магнитные поля самого самолёта, почему и нужно выключать электрообогрев стекла... Например, на некоторых самолётах запрещено пользоваться магнитным компасом при включенном электрообогреве лобовых стёкол — их магнитное поле уводит компас в сторону.
Поэтому главный на борту — гирополукомпас (ГПК). Это ещё один гироскоп, и он ориентирован так, что держит ось относительно заданного направления (параллельно горизонту). Обычно ГПК выполнен раздельным — на доске индикатор, в техотсеке гироагрегат (ГА). Плюс частенько ГА по сигналам от МГВ стабилизирован по крену, чтобы ось гироскопа ГА всегда была параллельна горизонту и гироагрегат не уводило при эволюциях машины. Выглядит он, как и гировертикаль, неказисто — просто цилиндр или купол с разъёмом.
Чаще всего встречаются индикаторы курса с вращающейся карту́шкой, в частности, такой индикатор всегда составляет основу планово-навигационного прибора — ПНП. Вот ПНП-1 с Ту-154, прибор очень сложный и герметичный — видите, я его только помыл от пыли, а поставь на самолёт — и будет работать:
А рядом стоит радиомагнитный индикатор — РМИ, он показывает направление на радиомаяки, но об этом — во второй части статьи.
Компасы с вращающейся картушкой интуитивно довольно понятны: смотришь, с какой стороны нужный курс — туда крутишь штурвал, курс подъедет вверх, под стрелку. Реже встречаются указатели с неподвижной шкалой, где север всегда вверху, на них курс показывается стрелками. Вот, например, указатель штурмана УШ-3, сигнал с первого ГА (основного) выводится на стрелку, со второго (контрольного) — на маленький индекс за краем шкалы:
Курсы от ГА выводятся и на ПНП, на них на выбор выводится магнитный курс от датчиков либо гирокурс от ГА. УШ-3 всегда показывает гирокурсы.
А ещё существуют комбинированные приборы — курсовертикали (КВ), выдающие углы сразу по всем трём осям — крену, тангажу и курсу. Таковые входят, например, в комплекс Румб-1, стоящий на Ту-22М, Ту-95МС, Ту-144...
Итак, мы разобрали основные приборы — авиагоризонт, скорость, вариометр, высотомер, указатель курса и важный на больших высотах махметр. Во второй части статьи вас ждут радионавигационные средства — приводные радиомаяки, радары, посадочные системы, сигналы с которых показываются и на отдельных приборах, и на комплексных вроде ПКП и ПНП.
