Привет читателям "Небесных историй!"
Недавно я получил вот такой вопрос в комментариях:
"Денис Сергеевич, только заметил, что переключатель триммера (на штурвале) двухсекционный. Это для дублирования переключателей?"
Так как я довольно часто получаю подобный вопрос во время проведения прямых эфиров, то посчитал его достойным для отдельного авиаликбеза.
Внимание! По сложившейся уже здесь традиции, ответ не будет рассчитан на вечно торопящихся все успеть любителей смс, Твиттера и Тик-тока! Дорогие мои ценители лонгрида... простите - долгочтива, - заваривайте кофе и устраивайтесь поудобнее! Я расскажу не только о кнопках, но и о том, чем они управляют и для чего то, чем они управляют, вообще сделано, плюс добавлю пару занимательных фактов.
Ну а читатель, у которого нет времени углубляться в основы или он давно их знает и ему интересны только сдвоенные кнопки, найдет ответ ближе к окончанию рассказа.
Полетели!
Итак, речь пойдет о двух находящихся по соседству одинаковых переключателях на штурвалах: на левом "роге" - у командира, на правом - у второго пилота.
Это очень важные кнопочки! Во-первых, при их использовании начинают вращаться колеса, расположенные по бокам от рычагов управления двигателями. Крутятся они с громким треском, что неизменно вызывает множество комментариев практически под каждым видео из кабины Боингов-737: "Что это за фигня там трещит и крутится, и не оторвет ли она пальцы пилотам?" Это, пожалуй, самый часто задаваемый вопрос, и на него ответ я уже дал в одном из самых первых авиаликбезов.
Во-вторых, при нажатии на эти переключатели происходит перекладка (то есть изменение угла относительно набегающего потока воздуха) стабилизатора - это такие "еще одни крылышки" в хвостовой части самолета.
Говоря серьезнее, именно перекладка стабилизатора и есть основная цель нажатия на эти сдвоенные кнопочки. Ну а поднятие с помощью комментариев видео в топ - это приятная незадокументированная фича.
Нажимая кнопки (обе сразу) вверх (то есть "от себя"), пилот включает спрятанный в потрохах лайнера электромотор, который начинает двигать стабилизатор таким образом, что его носовая часть будет идти вверх, а задняя вниз. В результате перемещения увеличивается подъемная сила, создаваемая стабилизатором, и она начинает "приподнимать" хвост самолета, заставляя нос опускаться - именно поэтому на басурманском языке это действие - нажатие на кнопки вверх - называется "airplane nose-down trim", а на нормальном языке звучит как "перекладка стабилизатора на пикирование".
Если пилот жмет кнопки вниз, то есть к себе, то происходит обратное действие - перекладка стабилизатор на кабрирование, то есть нос лайнера задирается, а хвост уходит вниз.
Зачем эти сложности?
Триммирование
Самолет - это такой агрегат, который надо постоянно балансировать. В полете на него действует куча сил, которые регулярно меняются и создают на плече до центра тяжести различные моменты. В нашем случае мы говорим о моментах "на кабрирование" (самолет стремится задрать нос) и "на пикирование" (стремится нос опустить). Например, даванул на газ пилот... то есть сунул рычаги управления двигателями веред - и нос нашего лайнера полез вверх, так как увеличившаяся тяга низкорасположенных двигателей создала дестабилизирующий момент. Если мы не хотим задирать нос бесконтрольно (вплоть до падения скорости и сваливания, как неприятный вариант), то этим моментом надо управлять.
Каким образом?
Можно отклонить штурвал от себя - и, собственно, это и будет первым привычным действием пилота. При этом на стабилизаторе отклонится руль высоты (отклоняемая поверхность в его задней части), и отклонится он вниз, тем самым увеличивая подъемную силу стабилизатора.
Момент купирован, самолет стабилизирован и больше не задирает нос бесконтрольно. Все замечательно, кроме одного - пилоту приходится прилагать усилие, чтобы удерживать штурвал "от себя" в необходимом положении. Усилия могут быть весьма большими и лететь так не очень удобно - даже за большие деньги - поэтому производители и подумали о способах уменьшения нагрузки на штурвале. Используя эти волшебные переключатели, нажимая их вверх ("от себя"), пилот перекладывает стабилизатор "на пикирование", создает таким образом необходимую для компенсации возникшего кабрирующего момента силу, и отклонение руля высоты (толкание штурвала "от себя") уже не требуются - нагрузки на нем сведены к нулю. Можно вообще убрать руки со штурвала, но самолет продолжит лететь, не задирая нос, и не опуская... вплоть до возникновения нового дестабилизирующего момента.
Процесс балансирования самолета таким образом, чтобы на органах управления не было паразитных нагрузок при сохранении самолетом заданной траектории, называется триммированием.
Следует заметить, что если на самолетах вроде Ан-2, Ан-24, Ту-134 или Ил-62 пилот честно борется со штурвалом, на который действуют аэродинамические нагрузки от рулей, то нагрузки на штурвалах, с которыми борется пилот Боинга 737 (и других более-менее больших современных самолетов) - искусственные, они создаются специальной системой имитации аэродинамических усилий. С аэродинамикой жже борется гидравлика, но для того, чтобы пилот имел "природную" связь с лайнером, необходимы нагрузки.
Система учитывает множество факторов (например, скорость полета, угол отклонения руля, положение закрылков) и меняет нагрузку на штурвале. Перемещая стабилизатор, пилот смещает нейтральное положение системы имитации усилий на штурвале.
Замечу, что очень похожая система загружателей применяется на легендарном Ту-154.
На самолетах с дистанционной системой управления конструкторские решения несколько иные, но некая имитация усилий на них тоже в наличии.
На самолетах классической компоновки, таких как старый добрый Боинг-737 или не менее старый и замечательный Ан-24, пользоваться триммированием при маневрировании приходится чуть реже, чем постоянно. Тяга выросла - надо триммировать. Тяга упала - снова надо триммировать. Скорость разгоняешь - опять триммировать, черт побери, так как по мере роста скорости растет и кабрирующий момент. Снижаешь скорость - растет пикирующий момент, надо триммировать.
Закрылки убрал или выпустил - снова возникают моменты, которые надо компенсировать.
В общем, скучать пилоту не приходится! И особенно, если летишь в болтанку - там моменты генерируются не только самолетом, но и внешней средой. Не зря пилотов Боингов-737 кличут "трактористами" - приходится активно работать руками и - иногда - ногами.
И головой, конечно же.
К слову, далеко не на всех самолетах стабилизатор умеет менять свой угол установки по воле пилота (или автопилота). Упомянутый выше Ан-24 не умеет, например. На нем применяются триммеры классической схемы: на каждой рулевой поверхности (на руле высоты в нашем случае) есть дополнительные "плашки". Отклоняясь по воле пилота (или автопилота) в одну сторону, они "толкают" основную рулевую поверхность в противоположную.
Для чего необходимо усложнение конструкции с помощью перекладного стабилизатора?
Перекладной стабилизатор позволяет здорово расширить диапазон допустимых центровок самолета. Это очень полезное преимущество, облегчающее жизнь не только самим пилотам, но и тем, кто ответственен за загрузку и центровку самолета (замечу, что в их роли иногда выступает пилот). Предельная передняя центровка 5% от САХ (средней аэродинамической хорды крыла) звучит как фантастика для пилотов того же Ан-24!
В условиях обледенения такой стабилизатор имеет значительное преимущество перед неподвижным. Если снова вернуться к Ан-24, то, увы, в его истории были неприятные случаи, связанные с обледенением стабилизатора, закончившиеся плохо.
Да ладно Ан-24! На передовом для своего времени Ту-154 стабилизатор умеет перекладываться, но конструкторы ограничили эту фичу лишь этапами взлета и посадки (полет при выпущенных закрылках). Частенько приходилось пилотам большого туполя просить стюардесс пересадить часть пассажиров назад либо вперед для обеспечения приемлемого положения руля высоты. Вопрос центровки очень важен для этого самолета, пилоты внимательно следят за ней - неприятных случаев из-за вышедшей из-под контроля центровки на туполях, увы, хватает.
Второе преимущество перекладного стабилизатора - снижение расхода топлива благодаря уменьшенному воздушному сопротивлению при генерации той же подъемной силы, что была бы при отклонении руля высоты. Цифры, признаться, незначительные, но даже если экономить 1 кг топлива в час, то при месячном налете самолета в 300 часов это даст неплохую экономию в год.
Есть и недостатки, разумеется. Самый главный - опасность самопроизвольной перекладки по любой причине.
Если сам механизм, древний как... неважно - годами отработан, проверен и доведен до состояния, близкому к совершенству, то разные новомодные программки, управляющие положением стабилизатора, но написанные не очень умными людьми, приводят к бедам. Слышали, наверное, про две катастрофы новейших 737MAX? Они - ярчайшие примеры недалекости инженерной мысли производителя и его чересчур большого доверия отделам подготовки авиакомпаний.
Основное предназначение стабилизатора
И дабы завершить теоретическую часть сегодняшнего ликбеза, расскажу наконец об основном предназначении стабилизатора.
Основная аэродинамическая поверхность самолета - крыло. По разным оценкам, на современных пассажирских лайнерах таковых от одного до двух - на радость любителям авиационных холливаров, но это веселое замечание к нашей теме не относится.
(Гораздо интереснее узнать, сколько крыльев у птицы).
Важно то, что крыло самолета классической схемы создает мощный пикирующий момент. И вот именно этот момент и компенсирует наличие стабилизатора - собственно, оттого он так и назван, что стабилизирует момент, создаваемый крылом. Ну а все остальное - это вторичные важные функции.
Почему две кнопки?
Два переключателя нужны для предотвращения самопроизвольной перекладки стабилизатора по причине замыкания контактов.
В электрике, как известно, всего два отказа: отсутствие контакта тогда, когда он нужен, и его наличие, когда он не требуется.
Одна кнопка отвечает за включение электромотора, управляющего перекладкой стабилизатора. Ну а вторая кнопка отвечает за направление его работы. Если, например, залипнет контакт "на пикирование", то... ничего и не произойдет, в общем-то, потому что электромотор работать не будет, пока не нажмут соответствующую кнопку. Наличие же двух ненужных контактов одновременно - ситуация довольно маловероятная.
Просто. Изящно. Дешево.
Следует заметить, что решение из двух кнопок применено и для триммирования самолета Боинг-737 по крену:
С помощью этих переключателей пилот отклоняет штурвал влево-вправо. А если быть точным - смещает нейтральное положение загружателя штурвала, ведь как мы помним, нагрузки на штурвалах нашего самолета имитируются специальной системой.
Признаться, переключателями триммера элеронов на 737 мы практически не пользуемся - снятие паразитных моментов, сбивающих самолет с курса, мы выполняем с помощью круглой крутилки, расположенной справа от триммера элеронов на картинке выше. Эта крутилка перемещает педали, которые в свою очередь управляют рулем направления, штурвал при этом остается в нейтральном положении. И вот почему крутилка не сдвоенная - мне, как пилоту, неизвестно...
Но работает как часы.
Что еще интересного можно рассказать о нашем стабилизаторе?
Я уже упомянул вскользь о колесах ручного управления стабилизатором. С их помощью мы можем перекладывать стабилизатор, используя дешевую мускульную силу. Иногда усилия могут быть значительными, но если делать это с умом, то усилия можно снизить до приемлемых. Если интересен отдельный рассказ об этом - напишите в комментариях.
Для удобства вращения, на колесах предусмотрены рукоятки, которые на видео из кабины находятся, как правило, в утопленном в колесо положении. Они крепятся на оси с некоторой свободой, и именно их биение при вращение колес и создает треск, поднимающий видео в топ благодаря комментариям заинтересованных зрителей, и это очередное преимущество Боинг-737 над Аэрбасом-320!
И ведь этот треск - не баг. Это фича! Он сигнализирует пилотам о том, что стабилизатор перекладывается.
Просто. Дешево. И иногда громко. Проснуться можно!
Ну а пальцы - нет, не отрывает. Более того, с помощью простого захвата колеса ладонью можно победить взбесившийся электромотор:
Есть еще одно интересное конструктивное решение, связанное со стабилизатором на нашем ветеране.
На 737 не получится тянуть штурвал в одну сторону, а триммировать в другую, за это отвечает специальный датчик на штурвале, который блокирует соответствующее направление перемещения стабилизатора электромотором. Это изящное решение поможет в случае взбесившегося электромотора - достаточно просто отклонить штурвал в сторону, противоположную перемещению стабилизатора, и электромотор перестанет работать.
Замечу, что речь в данном случае не идет о программном управлении стабилизатором приснопамятной системой MCAS Боинга-737MAX.
Эту фичу можно деактивировать специальным переключателем.
Зачем? Отвечу.
Если вдруг штурвал заклинит в каком-то положении, то деактивация этого конструктивного решения позволит управлять самолетом с помощью перекладки стабилизатора, и это еще одно преимущество такой конструкции - наличие резервного способа управления самолетом по тангажу. Ведь если заклинит руль высоты на самолете с неподвижным стабилизатором, то пилотам придется весьма и весьма несладко.
На сегодня все. Если вам было интересно - поставьте лайк и подпишитесь на канал, чтобы не пропустить выход новой небесной истории!
Если еще не читали, то прочитайте недавний рассказ "Автоматика против опыта пятой точки" - о грозах и о том, как мы с ними боремся.
Спасибо за внимание!
Летайте безопасно!
| "НЕБЕСНЫЕ ИСТОРИИ" - книги о полетах и пилотах, о романтике рабочих будней и изнанке летной работы:
Электронные и аудио книги на ЛитРес
Печатные книги на Читай-Город
Печатные и электронные книги на Ридеро