25 мая, в США, пассажирский Boeing 737 Max 8, летевший из солнечного Феникса в не менее солнечный Окленд, совершил «голландский шаг». К счастью, опытные пилоты сумели справиться с ситуацией, и все закончилось благополучно. Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) уже начало расследование этого инцидента. Что же это за «голландский шаг» такой и почему самолеты его делают?
Что такое «голландский шаг»
«Голландский шаг» в авиации – это сложное пространственное автоколебание самолета. Представьте себе маятник: он раскачивается из стороны в сторону, постепенно увеличивая амплитуду. Примерно то же самое происходит и с самолетом, только в воздухе это выглядит куда менее грациозно. Лайнер начинает раскачиваться по крену (вокруг своей продольной оси) и одновременно рыскать (отклоняться от курса), словно пытаясь увернуться от невидимого препятствия. Выглядит это примерно так:
Кстати, откуда взялось это необычное название? Существует теория, что это название придумали в начале XX века, когда авиация только делала свои первые шаги. Говорят, что неуклюжие движения первых самолетов напоминали наблюдателям плавные, но широкие шаги голландских конькобежцев. Правда это или нет – доподлинно неизвестно, но название прочно закрепилось за этим авиационным феноменом.
Физика «голландского шага»
«Голландский шаг возникает из-за сложного взаимодействия аэродинамических сил, действующих на самолет в полете. Ключевую роль в этом процессе играют два понятия: путевая и поперечная устойчивость.
Путевая устойчивость – это способность самолета сохранять заданное направление полета. Представьте, что вы ведете машину по прямой дороге. Если вы отпустите руль, а машина продолжает двигаться прямо, значит, у нее хорошая путевая устойчивость.
Поперечная устойчивость отвечает за способность самолета возвращаться в горизонтальное положение после случайного кренения (наклона вокруг продольной оси). Проще говоря, если самолет накренился на одно крыло, а затем самостоятельно выровнялся, значит, с поперечной устойчивостью у него тоже все в порядке.
Так вот, «голландский шаг» проявляется в том случае, когда путевая устойчивость самолета оказывается слишком слабой, а поперечная – наоборот, чрезмерно сильной.
А теперь представим себе самолет с высокой поперечной устойчивостью и недостаточной путевой. Он летит, и вдруг слегка кренится. Благодаря высокой поперечной устойчивости самолет стремится как можно быстрее выровняться, и у него это получается. Но тут в дело вступает инерция… Самолет по инерции проскакивает нужное положение и начинает крениться уже в другую сторону. И снова в дело вступает поперечная устойчивость, возвращая самолет обратно… В итоге начинается раскачка, которая без вмешательства пилота может привести к потере контроля над самолетом.
Важную роль в этом процессе играет и стреловидность крыла – угол между линией передней кромки крыла и поперечной осью самолета. Чем больше стреловидность, тем сложнее самолету сохранять устойчивость. Именно поэтому "голландский шаг" стал актуальной проблемой с появлением реактивной авиации и самолетов со стреловидным крылом.
Как борются с «голландским шагом»
Чтобы укротить голландский шаг, на помощь приходят специальные устройства – демпферы рыскания. Они представляют собой автоматические системы, которые отслеживают начало раскачки и гасят ее еще в зародыше.
Сердцем демпфера рыскания является гироскоп – устройство, которое реагирует на изменение углов ориентации тела. Как только самолет начинает отклоняться, гироскоп подаёт сигнал, и демпфер автоматически отклоняет руль направления, возвращая самолет в правильное положение. Все это происходит настолько быстро и плавно, что пассажиры даже не замечают никакой раскачки.
На большинстве современных самолетов установлены демпферы рыскания. Более того, на некоторых моделях применяются еще более сложные системы стабилизации, которые контролируют не только рыскание, но и тангаж (подъем и снижение носа) и крен. Такие системы делают полет максимально комфортным и безопасным.
Трагические последствия «голландского шага»
К сожалению, «голландский шаг» – это не просто раскачивание. В некоторых случаях эта раскачка может привести к катастрофическим последствиям. Если демпферы рыскания не срабатывают или пилоты не принимают своевременных мер, амплитуда колебаний может настолько возрасти, что самолет просто разрушится в воздухе.
Именно так произошло в 1985 году, когда Boeing 747 японской авиакомпании Japan Airlines разбился в горах недалеко от Токио. В результате катастрофы погибли 520 человек. Расследование показало, что причиной трагедии стал «голландский шаг».
Еще один трагический случай произошел в 2013 году в Киргизии. Самолет-заправщик Boeing KC-135 Stratotanker ВВС США разбился вскоре после взлета с авиабазы Манас. Погибли все члены экипажа. Как выяснилось в ходе расследования, причиной катастрофы стал отказ демпфера рыскания, который привел к неуправляемой раскачке самолета.