Версия описания заключительного этапа полета
пассажирского самолета Боинг-737-500 в Казани 17 ноября 2013 года.
Период с 15ч 22мин 45сек до 15ч 23мин 28,5сек.
17 ноября 2013 года, при уходе на второй круг, произошла катастрофа пассажирского самолета Боинг-737-500 рейса Москва-Казань, в которой погибло 6 членов экипажа и 44 пассажира.
Межгосударственный авиационный комитет, по данной катастрофе опубликовал «Окончательный отчет по результатами расследования авиационного происшествия», который выложен на сайте МАК. В разделе «3.2. Заключение» есть абзац:
При уходе на второй круг экипаж не распознал факт отключения автопилота и допустил попадание самолета в сложное пространственное положение на кабрирование (Nose up Upset). Отсутствие у КВС (пилотирующего пилота) навыков вывода самолета из сложного пространственного положения (Upset Recovery) привело к созданию им значительной отрицательной перегрузки, потере пространственной ориентировки и переводу самолета в крутое пикирование (угол тангажа на пикирование до 75°) вплоть до столкновения с землей.
В целях безопасности полетов, предлагается для обсуждения иная версия описания заключительного этапа полета пассажирского самолета Боинг-737 в Казани 17 ноября 2013 года с 15ч 22мин 45сек до 15ч 23мин 28,5сек. и причинах катастрофы на этом этапе.
Версия основана на основе данных экспертиз и параметров объективного контроля опубликованных в «Окончательном отчете по результатами расследования авиационного происшествия катастрофы пассажирского самолета Боинг-737 в Казани 17 ноября 2013 года». В основном использовался Рисунок12. «Параметры полета самолета Boeing 737-500 VQ-BBN 17.11.2013 (заключительный этап)» расположенный на стр.78 Отчёта МАК.*
I. Время полета с 15ч 22мин 45сек до 15ч 23мин 02сек.
Начну со времени полета 15 часов 22 минуты 45 сек(здесь и далее, приведено скоординированное всемирное время, местное время опережает время UTC на 4 часа), когда для ухода на второй круг экипаж задействовал режим TO/GA. При активации режима TO/GA:
- задействованный в процессе захода на посадку автопилот был штатно автоматически отключен и перешел в «директорный» режим работы,
- автомат тяги установил заложенные в его программе, для ухода на второй круг, обороты двигателя 83,6%.
Дальнейший полет экипаж осуществлял в ручном режиме.
То, что пилоты перешли на ручное управление видно на Рисунке12. «Параметры полета самолета Boeing 737-500 VQ-BBN 17.11.2013 (заключительный этап)» стр.78 Отчёта МАК:
1. В15 часов 22 мин 45 сек по изменению характера линии «Положения левой штурвальной колонки по тангажу». Если при работе автопилота она была извилиста, то после отключения автопилота, в течении одной секунды, т.е. в 15 часов 22 мин 46 сек пилоты немного отдали штурвал «от себя», а затем зафиксировали его в положении, соответствующему скорости 138 миль/час с тенденцией роста скорости, после чего линия «Положения левой штурвальной колонки по тангажу» стала ровная.
2. В15часов 22мин 59сек, при достижении угла тангажа 20 градусов**, приборной скорости 143 мили/сек, для фиксации угла набора, пилоты отдали штурвал «от себя» примерно на 1,5см (1,2гр)***. Этим движением штурвала «от себя», пилоты замедлили увеличение тангажа в 5 раз (с 1,66 гр/сек до 0,33 гр/сек). Но так как начали фиксировать угол тангажа с опозданием, то в 15часов 23мин 02сек тангаж составил +22 градуса (скорость 142 миль/час, перегрузка 1 ед., высота 440м).
Здесь надо заметить, что в 15часов 22мин 55-57сек, из-за отвлечения внимания на контроль положения закрылков в положение15гр, уточнение высоты круга (500 или 600м), КВС вероятно забыл подать команду об уборке шасси (и о самой необходимости убрать шасси), и не задержав тангаж на 15гр. (с выпущенными шасси, закрылками во взлётном положении, угол тангажа при наборе высоты должен составлять примерно 15 градусов), продолжил дальше увеличивать угол тангажа до угла 20гр.
Так же, в 15 часов 22 мин 59 сек экипаж вероятно начал:
- корректировать инерционную навигационную систему (пока были точно уверены, что находятся над аэродромом)
- вводить в установщик высоты автопилота высоту круга 500м, уточненную у диспетчера и т. п. действия,
II. Время полета с 15ч 23мин 02сек до 15ч 23мин 10сек
В15часов 23мин 02сек (тангаж 22 градуса, скорость 142 миль/час, перегрузка 1 ед., высота 440м) пилоты (вероятнее всего КВС) фиксируют руками штурвал в новом положении (1,3гр), соответствующем скорости 142м/ч и до 15часов 23мин 06сек заняты следующими действиями:
- продолжают корректировать инерционную навигационную систему (пока был виден аэродром, т. е. до входа в облака)
- продолжают ввод в установщик высоты автопилота высоту круга 500м, и т. п. действия, по окончании которых, в кабине произошел диалог:
2П: «Так».
КВС: «Отлично!»
В 15часов 23мин 06сек, сразу после слов КВС «Отлично», второй пилот напомнил командиру о необходимости уборки шасси.
2П: «Gear».
После этого, в промежуток времени 15часов 23мин 06-10сек, пилоты отвлекли внимание на уборку шасси, а контроль за креном и тангажём на пилотажно-навигационном приборе вероятно осуществляли периферийным зрением. В указанный промежуток времени, в кабине продолжился диалог:
2П: «Так».
КВС: «Gear down»
2П: «Up»
КВС: «Gear up»
2П: «Gear up»
На то, что самолет без участия пилотов уменьшит скорость КВС не рассчитывал, так как считал, что «зафиксировал» её, удерживая штурвал неподвижно в соответствующем скорости 142миль/час балансировочном положении (1,3гр).
В процессе уборки шасси, начал увеличиваться угол тангажа, так как начал уменьшаться имеющийся до этого пикирующий момент, создаваемый выпущенными шасси. А кабрирующий момент от тяги двигателей, расположенных ниже Центра тяжести самолета, остался, и по мере уменьшения скорости полета (соответственно уменьшения эффективности горизонтального оперения), удельный момент от тяги двигателей в общей схеме сил и моментов увеличивался.
В 15часов 23мин 04сек, в работу вступает система Speed Trim System, которая считывая уменьшение приборной скорости, начинает переставлять стабилизатор, создавая момент на пикирование самолета (носик стабилизатора поднимается вверх).
В это же время, из-за недостатков в алгоритме работы управления механизма загрузки штурвала, на штурвале не возникает «тянущих» усилий, указывающих пилотам на то, что скорость уменьшается. Самолет не стремится самостоятельно, без вмешательства пилотов, уменьшить тангаж, для удержания заданной ему пилотами положением штурвала скорости полета 142 мили/час.
- цифры приборной скорости, расположенные в левой средней части пилотажно-навигационного прибора, пилоты периферийным зрением не оценивают, внимание на нем не акцентируют, так как считают, что зафиксировали скорость удержанием штурвала неподвижно.
- увеличение тангажа (0,33 гр/сек) происходит настолько плавно, что зрение пилотов такую маленькую скорость изменения тангажа на пилотажно-навигационном приборе не воспринимает,
- линии естественного горизонта не видно, полет проходит в облаках (нижний край 8-ми бальной облачности 220м),
- резких перемещений самолета нет, перегрузка в районе 1 ед.
Пилоты не замечают опасность, т. к. уверены в том, что зафиксировали скорость, удерживая штурвал неподвижно, в соответствующем скорости 142миль/час балансировочном положении!
III. Время полета с 15ч 23мин 10сек до 15ч 23мин 16сек.
А между тем, в 15ч 23мин 10сек , окончив действия с аппаратурой кабины, пилоты посмотрели на пилотажно-навигационный прибор (прошло 8 секунд после предыдущего взгляда на прибор), и увидели следующие показания:
- приборная скорость 125миль/час,
- тангаж +25 гр.,
- высота вместо положенных 500 метров, стала уже 600 метров и продолжала расти.
Штурвал (соответственно и руль высоты) за 1,5 секунды был отдан «от себя» на 5,2 см (на 4 гр, с 1,3гр до 5,3гр), затем был зафиксирован в этом положении в течении 4-х секунд, а после взят «на себя» на 3см (на 2,3гр, с 5,3гр до3.0гр). Самолет стал уменьшать угол тангажа. В этот промежуток времени, скорость продолжала падать со 125до 117миль/час, невзирая на то, что система Speed Trim System штатно отклоняла стабилизатор на пикирование (носик стабилизатора поднимался вверх), пытаясь приостановить уменьшение скорости полета.
Благодаря вышеуказанным управляющим действия КВС на штурвал и работы системы Speed Trim System:
- тангаж стал уменьшаться.
- приборная скорость вначале продолжила падение (за 3-4 секунды от начала отдачи штурвала «от себя», уменьшилась до 117миль/час), а затем начала расти, и через 2 секунды стала 118миль/час.
- высота замедлила рост.
- добавился новый фактор - перегрузка стала стремиться к околонулевой.
В 15ч 23мин 13сек второй пилот, на высоте больше 600м доложил диспетчеру не соответствующие реальности данные по высоте: «500 метров, 1700 есть». А это можно оценить так, что растерянности и ступора у экипажа не было, возникшая полётная ситуация не оценивалась как критическая.
IV. Время полета с 15ч 23мин 16сек до 15ч 23мин 21сек.
На 15ч 23мин 16сек параметры полета составляют:
- высота 700 метров, что на 200 метров выше высоты установленной диспетчером.
- скорость мала, всего 118миль/час.
- перегрузка 0,5 единиц.
- вариометр показывает набор высоты,
- тангаж положительный, и составляет +8 градусов.
Исходя из вышеизложенного, что бы увеличить скорость до минимальной безопасной и снизиться до высоты круга 500м, КВС, в 15ч 23мин 16сек, опять отклоняет штурвал «от себя» примерно на 4см (на 3гр, с 3,0гр до 6гр). Однако, так как перегрузка в этот момент составляет примерно 0,5 ед., управляющее воздействие «от себя» на штурвал становится чрезмерным, самолет более энергично опускает нос, переходя в пикирование.****
Необходимо заметить, что в этот момент, система Speed Trim System,установив стабилизатор почти до упора на пикирование самолета -0,3гр (носик стабилизатора направлен вверх), из-за отклонения экипажем штурвала по тангажу на пикирование на величину, более порогового значения, штатно блокируется. (Этот фактор в описываемый период времени не важен, но будет важен в дальнейшем).
Перегрузка с 0,55ед. уменьшается до 0,1ед.. В условиях околонулевой перегрузки , неплотно зафиксированный привязными ремнями КВС, неосознанно, за счет движения тела вперед и вверх, сдвигает штурвал «от себя» ещё на 2,3см (на 1,8гр, с 6гр до7,8гр). Перегрузка достигает нулевой величины (невесомость, в кабине самолета «поплыли» незакрепленные предметы, поднялась пыль с пола и т. п.). Видимо поэтому второй пилот, в этот момент, спрашивает: «Чё такое?».
После этих слов, КВС кратковременно отклоняет штурвал «на себя» на 3,8см (на 2,8гр, с 7,8гр до 4,9гр), тангаж самолета на это отклонение штурвала не реагирует. Вопреки направлению отклонения штурвала, перегрузка продолжила уменьшаться с 0,1ед. до 0ед., что видимо связано:
- с запаздыванием реакции самолета на отклонение рулей высоты
- с увеличением эффективности стабилизатора, отклоненного и заблокированного системой Speed Trim System на пикирование — 0,3гр (носик стабилизатора в верхнем положении) , который с ростом скорости начинает создавать прогрессирующий пикирующий момент.
V. Время полета с 15ч 23мин 20сек до 15ч 23мин 23сек.
В процесс отклонения штурвала «на себя», в 15ч 23мин 20сек параметры полета составили:
- высота 650 метров,
- скорость 148миль/час.
- тангаж на пикирование-25градусов.
- перегрузка околонулевая, непостоянная, с тенденцией перехода в отрицательную.
Из-за стабилизатора, отклоненного и заблокированного системой Speed Trim System на пикирование — 0,3гр (носик стабилизатора в верхнем положении), сростом скорости увеличивался в геометрической прогрессии пикирующий момент.
Создавшаяся отрицательная перегрузка, «оторвала» КВС от кресла, переместив командира вверх и вперед, а соответственно и штурвал переместился «от себя» на 6,5см (на 5гр, с 4,9 до 9,9гр). Что бы «вернуть» себя в кресло, КВС вероятно интуитивно упёрся руками в штурвал, переместив его «от себя» ещё на 4,5см (на 3,5гр, с 9,9гр до13,4гр.). На это указывает характерная ступенька в положении штурвала в период времени 15ч 23мин 21,5-22,5сек
Из-за вышеуказанного непроизвольного отклонения штурвала «от себя», через 2 секунды (в 15ч 23мин 23сек), а так же отклоненного на пикирование стабилизатора:
-угол тангажа на пикирование составил -39гр., и продолжал расти.
- скорость 172миль/час, и продолжала расти.
- отрицательная перегрузка -0,3ед., и продолжала увеличивать отрицательные значения.
- высота 580м, и уменьшалась
VI. Время полета с 15ч 23мин 23сек до 15ч 23мин 28,5сек.
В период времени 15ч 23мин 23-25сек КВС пытается выйти из пикирования, и отклоняет штурвал «на себя» на 9,1см***** (на 7гр, с 13,4грдо 6,4гр. Возможно КВС, повиснув на привязных ремнях, штурвал больше на себя подтянуть не мог, так как уперся в него телом). Однако несмотря на такое большое отклонение штурвала, перегрузка в этот промежуток времени наоборот с -0,3ед. дошла до -0,85ед, что видимо связано не только с запаздыванием реакции самолета на действия от рулей высоты, но и со стабилизатором, отклоненным и заблокированным системой Speed Trim System на пикирование — 0,3гр (носик стабилизатора в верхнем положении), который с прогрессирующим ростом скорости создавал прогрессирующий пикирующий момент. В это время в кабине самолета происходит диалог:
Второй пилот: «Рустик?»
Второй пилот: «Рустик?»
КВС: «Чё?», уже переместив в этот момент штурвал «на себя» на 9,1см и задержав в положении 6,4 гр в течении 1-й секунды (15ч 23мин 25-26сек).
На высоте 380м (15ч 23мин 26сек) экипаж (вероятно между 8-бальными облаками) видит землю, (тангаж при этом -40гр, скорость 210миль/час), оценивает крен -7гр, а так же то, что самолет увеличивает крен с угловой скоростью примерно 6гр/сек. Для вывода из крена, КВС вначале перемещает штурвал «от себя», а затем движениями штурвала по крену, попытается устранить крен. Второй пилот в это время восклицает: «Куда мы?» . Параметры полета в этот момент:
- высота полета 220 метров и продолжает уменьшаться.
- скорость 235миль/час и продолжает увеличиваться.
- крен 25гр. и продолжает увеличиваться.
- тангаж -65гр. и продолжает увеличиваться.
- вертикальная скорость снижения примерно -100м/с
Голос КВС: «Бля?».
Из-за запаздывания реакции самолета по крену, устранить крен времени не хватило, он продолжал увеличиваться и через 1 секунду (в 15ч 23мин 27сек) КВС, видя безысходность ситуации, не устранив крен, опять перемещает штурвал «на себя». За 1,5 секунды успевает переместить штурвал «на себя» на 6,6см (на 5,1гр, с 11,6грдо 6,4гр), и в 15ч 23мин 28,5сек (время столкновения определено по кривой барометрической высоты) самолет сталкивается с землей.
Выводы:
Факторами способствующими катастрофе явились:
1.Неправильное распределение и переключение внимания при работе с аппаратурой кабины при вводе данных в автопилот, дополнительных действиях по согласованию ИНС, уборке шасси, выразившееся в длительном, в течении 8 сек, отсутствии должного визуального контроля за показаниями тангажа на ПНП и уменьшения скорости со 142 до 125м/ч.
2.Несвоевременная уборка шасси при уходе на второй круг.
3.Перевод в набор высоты с выпущенными шасси и закрылками, при уходе на второй круг с углом тангажа 20-22 гр., вместо рекомендуемых 15гр.
4. Отсутствие система автоматического натяжения привязных ремней на креслах КВС и 2-го пилота, не обеспечившая автоматическое натяжение ремней, при околонулевых и отрицательных перегрузках.(этот пункт пока не уточнил у специалистов)
Главными факторами авиакатастрофы явились:
1.Недостатки в алгоритме работы системы загрузки усилий на штурвале, которая не создавала «тянущие» усилия на штурвале, при уменьшении скорости со 142 до 117миль/час, тем самым дезинформируя КВС, удерживавшего штурвал неподвижно в соответствующем скорости 142миль/час балансировочном положении, при уходе на второй круг.
2.Недостатки в алгоритме работы системы Speed Trim System, заблокировавшей стабилизатор на пикирование — 0,3гр (носик стабилизатора в верхнем положении), который с ростом скорости от 117м/ч до 242м/ч:
- увеличивал в геометрической прогрессии пикирующий момент самолету,
- создал отрицательную перегрузку, не позволившую не плотно зафиксированным привязными ремнями пилотам, осуществлять своевременные и точные действия по управлению самолетом по тангажу.
*Для более удобного рассмотрения Рисунка12. «Параметры полета самолета Boeing 737-500 VQ-BBN 17.11.2013 (заключительный этап)» расположенного на стр.78 Отчёта МАК, сделал:
- дополнительные подписи кривых параметров самолета,
- провел линии, ограничивающие временные интервалы, на исследуемых этапах полета,
- дополнил график интервалом активной работы системы Speed Trim System,
- дополнил кривые основных параметров самолета цифровыми показателями в ответственных точках.
**При максимально допустимой массе– 49895 кг должен быть 18гр?, но т. к. самолет был лёгким, вместо положенных 132пассажиров было только 44, видимо пилоты решили увеличить тангаж до 20 гр., но скорее всего «проскочили» 18гр.)
***Примерно на 1,3 см перемещается штурвал по тангажу, при отклонении на 1 градус.
**** Пример: фигура пилотажа Колокол и т. п. фигуры пилотажа в верхней точке вертикальной горки..
Вариант версии на 08 февраля 2024 года.
На авиафоруме сделали замечание, что предыдущий текст, о влиянии продольной перегрузки в катастрофе Боинг-737 написан невнятно. Переписал текст лаконичнее, со вновь выявленными аспектами, выяснившимися при прорисовке линии продольной перегрузки на Рис.12 Отчета МАК.
По первому (15:23:10-16сек) и первой части второго отклонения штурвала «от себя»(15:23:16-18сек), у меня вопросов не возникло, так-как эти отклонения были обоснованы параметрами полета, в момент принятия КВСом решения об отклонении штурвала «от себя».
А вот что бы разобраться, какие обстоятельства в части второго отклонения штурвала «от себя»(15:23:19-20сек), и в третьем отклонении штурвала «от себя» (15:23:19-20сек), привели к данным воздействиям на штурвал, пришлось дополнить рис.12 Отчета МАК параметрами:
- продольной перегрузки «грудь-спина» действующей на пилота, и
- Силой инерции от КВС весом 85 кг, который будучи неплотно привязанный ремнями кресла, в условиях околонулевой и отрицательной перегрузки, мог воздействовать на штурвал по тангажу.
На основании данных из таблицы внес дополнения в Рис.12 Отчета МАК:
- продольная перегрузка «грудь-спина» действующей на пилота - обозначена синим цветом.
- Силой инерции от КВС весом 85 кг, который будучи неплотно привязанный ремнями кресла, в условиях околонулевой и отрицательной перегрузки, мог воздействовать на штурвал по тангажу — обозначена зелёным цветом.
На Рис.12 видно, что кривые продольной перегрузки и сила инерции от тела КВС весом 85 кг в направлении «грудь-спина», с 15:23:18 до 15:23:25сек (т.е до момента включения автопилота) почти в точности повторяют кривую угла отклонения штурвала по тангажу, но только с задержкой примерно 1 сек. Эту 1-секундную задержку объясняю (пока без подробностей) тем, что для ускорения пилота при воздействии продольной перегрузки, нужно тоже какое-то время. Предполагаю, что в этот промежуток времени, КВС только держался за штурвал, а его самого «мотало» создавшимися скачкообразными перегрузками «вперед-назад», «вверх-вниз». Единственное, что экипаж (скорее всего КВС)успел сделать в этой ситуации, это включить Автопилот в 15:23:25сек.
Напомню, что в это время в кабине самолета происходил диалог:
15:23:23сек Второй пилот: «Рустик?»
15:23:24,5сек Второй пилот: «Рустик?»
15:23:25,5 сек КВС ответил: «Чё?» (возможно он хотел сказать «Чёрт!», надо внимательнее послушать запись, обратить внимание на интонацию в голосе)
15:23:26,5сек Второй пилот: «Куда мы?»
15:23:27,5сек КВС: «Бля!»
А теперь, надо посмотреть на параметры полета, в самый сложный для объяснения действий КВСа момент времени 15:23:18сек. Параметры полета:
- тангаж на пикирование -4гр, темп уменьшения тангажа 5гр/сек.
- скорость 126миль/ч
- высота 702м (самая высшая точка траектории)
- перегрузка «голова-таз» снизилась до +0,4ед
- перегрузка «грудь-спина» +0,13ед (перегрузка в процессе уменьшения от +0,33ед до +0,03ед), т. е. пилота прижимает к спинке кресла с усилием 11,1кг (в процессе уменьшения от +28кгдо +2,6кг).
КВСу пора бы подобрать штурвал «на себя» в нейтральное положение, и не допуская резких движений плавно разгонять скорость и занимать высоту 500м. Но он почему-то этого не делает, т.к. вероятно чувствует, что теряет опору в кресле, в связи с тем, что из-за перегрузок по направлению «голова-таз» «снизил» вес с 85кг до34кг, а по направлению «грудь-спина» с 28кг до 11,1кг (надо посмотреть конструкцию спинки и сидения кресла, особенно обратив внимание на толщину подкладочного поролона, и его деформацию в зависимости от приложенного веса пилота). Это одно-секундное промедление во взятии штурвала «на себя» конструкция кресла, КВСу,не прощает. Продольная перегрузка доходит практически до нуля, нормальная с +0,4ед до +0,03. Поролон (не знаю какой материал используется в подкладке кресла, поправьте кто знает?)кресла немного выдавливает пилота вперед и вверх, штурвал отклоняется «от себя» дополнительно на 1гр (всего на1,2см, с 6,8гр до 7,8гр), но и этого мизерного отклонения штурвала хватает, что бы самолет стал уменьшать тангаж с еще большим темпом -10гр/сек.
15февраля 2024 года
Примечание: На авиафорумах несколько раз задавал вопрос: «Имеется ли на креслах пилотов пассажирских самолетов, система автоматического притяга привязных ремней, срабатывающая при снижении перегрузки «голова-таз» например от +0,8ед и ниже? Никто так и не ответил. Думаю, что катастроф Боинг-737 в Казани и Ростове-на-Дону можно было бы избежать, если бы такая система была на креслах пилотов.
