Современный пассажир не мыслит полётов без глобальной системы позиционирования — GPS. Да-да, именно пассажир, потому что самолёты и пилоты вполне обходятся наземными радиосредствами, о чём рассказал Капитан А320:
Как видим, самолёту вполне достаточно наземных радиосредств, которые я описал в статье II (нажмите на цветные буквы — откроется), и бортовых. В идеале это ювелирные инерциальные системы, но владеющий штурманской наукой умеет работать и с ДИСС, и с обзорным радаром (они описаны в статье III), и, конечно, с курсовой системой — смотря что стоит на конкретном корабле. И, проложив путь от точки до точки, можно брать заданные курсы и считать пройденный путь — это называется полётом по счислению, в теории самолёт придёт куда надо.
Но там, где на сотни, а то и тысячи километров нет наземных маяков, при полёте по счислению неизбежно набегает ошибка. Сколько машин упало, просто заблудившись и выработав топливо, кто-то и по сей день лежит в приполярных сопках, по воле случая попадаясь геологам и путешественникам. Поэтому уже во Вторую Мировую силами нескольких стран во главе с США была налажена первая радиосистема дальней навигации (РСДН) — LORAN.
Она имела дальность в несколько сотен километров и работала на длинных волнах. Они, как объяснено в статье III, умеют огибать земной шар и потому сигнал маяка ловится даже за горизонтом. Так как условия отражения зависят буквально от фазы Луны (от солнечной активности, времени суток и других факторов) — то нельзя просто засечь направление на маяк при помощи рамочной антенны АРК, как при ловле сигнала приводного маяка на прямой видимости. РСДН работает иначе — ловятся сигналы нескольких маяков и по разности фаз (задержек) вычисляется положение относительно маяков.
Впоследствии LORAN развилась в систему Loran-C, в СССР была создана дополняющая её РСДН-10 «Чайка». Группы маяков этих систем работали в единых цепях, частота излучения — 100 кГц. Вот шестиугольник мачт РСДН-10 возвышается над тепловозом ТЭП70 в Карачеве, Брянская область:
Но весь земной шар эти системы на длинных волнах не покрывали — не хватало дальности действия (до 2000 км). Поэтому в 1970-х были созданы РСДН сверхдлинноволнового диапазона — советская РСДН-20 «Альфа» и американская CMA-740 Omega. Вот для сравнения приборные доски Ту-154 с планшетом ПН-3 и с приёмником «Альфы» — А-723 «Квиток»:
ПН-3 работает по счислению: на него ставится матерчатая лента-карта маршрута, вручную устанавливается начальная точка — и дальше место на ней отсчитывает навигационно-вычислительное устройство (НВУ) по данным ДИСС либо СВС (об СВС рассказано в статье I). С «Квитком» этот рассадник ошибок не нужен — он сразу выдаёт место, правда, с точностью порядка 5 км, но войти в зону приёма ПРМ или VOR/DME с такой точностью никаких проблем. Кроме того, благодаря «вездеходности» СДВ с РСДН могут работать даже подводные лодки. Дальность действия систем — 10 тысяч километров.
Побратимы «Альфа» и «Омега» работают на невообразимых для радиосвязи звуковых частотах 10 — 15 кГц, это и есть первая причина низкой точности: длина радиоволны на таких частотах равна 30 — 45 км, а чем длиннее волна — тем больше «размер клетки». Вторая причина — та самая нестабильность отражений. И ещё один существенный недостаток — для передачи СДВ нужны чудовищных размеров антенные комплексы. Вот один из них, в Ревде:
РСДН-20 имеет 4 станции — в районе Краснодара, Комсомольска-на-Амуре, Новосибирска (в Болотном) и в Ревде Мурманской области; покрывает 70 % земного шара. Такие станции и кормить энергией непросто (мощность — до 3 МВт), и содержать — это кажется, что построил и всё, на деле же такая огромная металлоконструкция страдает и от коррозии, и от ветра, «играет»...
Поэтому «Альфа» 3 дня в месяц не работает — идут регламентные работы. Вот один из таких дней: оба комплекта «Квитка» включены в режим «МС» (место самолёта), но жалобно показывают нули — сигнал поймать не могут:
Поэтому с распространением спутниковых навигационных систем (СНС) GPS и ГЛОНАСС «Омега» была выключена, наша же «Альфа» работает. Спутники «стреляют» на частотах около 1,5 ГГц, поэтому приёмники работают на «прямом луче» (читали «Час быка»?), нет искажения от отражений, длина волны небольшая — всё это даёт точность до 3 м.
Примерно в тысячу раз больше, чем у РСДН. Но сигнал РСДН гораздо сложнее подавить шумом, сложнее уничтожить и передатчики — спутники можно сбить, они практически беззащитны, а до станций на территории государства ещё надо добраться.
Как ни странно, РСДН словно находятся в тени — радиокомпасы и привода воспевают в песнях, GPS и ГЛОНАСС вообще на каждом углу, а вот «Альфа» и «Омега» — где-то за омегой... Только у подводников попадаются редкие упоминания. Поэтому перейдём к «неведомой зверушке» — АУАСП.
Эта страшная аббревиатура правильно расшифровывается как «автомат углов атаки, скорости и перегрузок», что говорит о назначении трёх стрелок указателя. Вот указатель атаки и перегрузок (УАП-12) на приборной доске Ан-26:
С правой стрелкой всё просто — датчик перегрузок (ДП), представляющий из себя подвешенный на пружинах груз, выдаёт вертикальную перегрузку в знаменитых единицах g:
— в горизонтальном полёте либо устоявшемся наборе/снижении перегрузка равна единице;
— при ускорении вверх (переходе в набор высоты, выходе из снижения) — растёт;
— при ускорении вниз (начале снижения, остановке набора высоты) вертикальная перегрузка будет меньше единицы.
Если от души сунуть штурвал от себя, то можно получить невесомость (перегрузку 0), а то и подлететь к потолку (отрицательная перегрузка), если же излишне взять на себя — то можно превысить допустимую. Большинство транспортных самолётов рассчитаны под предельную перегрузку 2,5, а при выпущенных закрылках — и того меньше, для Ту-154, например, 2,0. Мёртвую петлю на тяжёлом самолёте не сделаешь — там нужна перегрузка более 4 g, из штопора тоже с помощью рулей не выведешь. Никакой тяжёлый самолёт. Развалится.
Поэтому перегрузка 2,5 обозначена неподвижным красным сектором, если стрелка достаёт до него — внутри УАПа замыкается выключатель, горит красная лампа в углу прибора, из динамиков самолётного переговорного устройства (СПУ) звучит сигнал, а на приборной доске может дополнительно загореться табло предельной перегрузки.
С углом атаки (альфа, α), показываемым стрелкой 2, всё хитрее. Снимают его так называемые «флюгарки» (от слова «флюгер»), стоящие по бокам фюзеляжа. На правах автора покажу снимок А320 из Википедии, мной же туда и загруженный лет девять назад:
Цифрой 3 и обозначены флюгарки. Может показаться, что угол атаки равен углу тангажа, но это верно в устоявшемся горизонтальном полёте, и то далеко не всегда. Самый яркий пример — попадание самолёта в грозовой очаг с мощными восходящими потоками: угол атаки резко подскакивает на несколько градусов.
Так что знать угол атаки порой очень важно. Где-то флюгарок несколько, где-то, как на поздних Анах (Ан-72, 74, 124, 140, 148), их две, где-то всего одна — вот где стоит одинокий датчик угла атаки ДУА-9Р на Ту-154:
Ниже стоят приёмники полного давления (ППД) для указателей скорости и ещё ниже — датчики термометров наружного воздуха (ТНВ), а дальше по фюзеляжу стоят плиты статических давлений (ПСД), которые снимают атмосферное давление для высотомеров, пучок трубок от них показан в статье 6 о Ту-154. Плюс от динамики (ППД) и статики ещё работает АУАСП — красный сектор критического угла атаки.
Срыв потока — ситуация, когда α задран настолько, что молекулы воздуха не могут «завернуть» за кривизну верхней стороны крыла и обогнуть её, а летят себе по прямой, «отрываясь» от крыла. Естественно, чем больше скорость — тем легче загнать крыло в срыв, потому что с ростом скорости растёт и инерция молекул:
Поэтому в комплект АУАСП помимо УАП, ДУА и блока коммутации БК входит датчик критического угла — ДКУ. К нему подведены статика и динамика, он рассчитывает текущее число М (скорость относительно скорости звука), по нему вычисляет предельный угол атаки и по мере роста числа М выдвигает красный сектор вниз.
Помимо этого в ДКУ заведены провода от концевых выключателей, стоящих на трансмиссии закрылков и предкрылков (МКВ — см. 11-ю часть «Тушкиных...») — ведь эти средства механизации крыла затягивают срыв потока. В итоге на больших числах М (около 0,8) сектор висит где-то на 7°, а при выпуске механизации улетает вверх, где о нём и не думаешь.
То есть чтобы свалить самолёт с выпущенной механизацией — надо постараться, известен случай успешного ухода Ту-154Б-2 на второй круг с выпущенными интерцепторами, угол атаки достиг 22°. Эту «фигуру высшего пилотажа» назвали «коброй Родионова» — по фамилии командира.
На Ту-154 ДКУ стоит в первом техотсеке, с виду — просто чёрная банка, только с торца есть шкала числа М от 0,2 до 0,9, всё забывал её снять, чтобы добавить на иллюстрацию:
В общем, АУАСП по факту показывает, сколько самолёту осталось до сваливания, от которого недалеко до потери управляемости и штопора. ДУА можно найти и на «щеке» лёгкого бомбардировщика Су-24:
А на брюхе — в пару к датчику угла альфа (угла атаки) такой же датчик угла бета (скольжения):
Рядом ещё видна «лепёшка» антенны радиовысотомера РВ-21 — как видим, очень похожая на ту, что мы видели на Ту-154 в предыдущей статье. А больше подробностей о числе Маха — в отдельной статье:
Сегодня вы стали ещё на пару блоков ближе к пониманию того, как работает самолёт, если есть желание продолжать — жду в подписчиках! Направление канала неизменно — транспортная техника, прежде всего авиационная и железнодорожная. Уже смонтирована и ждёт в очереди на публикацию третья часть «Зелёной полосы» — про сигнал «два жёлтых».