Юрий Мамонтов
После присвоения квалификации «Военный лётчик второго класса» я был направлен на переучивание на тяжёлый дальний перехватчик Ту-128. Готовился к переводу в Заполярье.
После окончания полётного задания при выходе на аэродром посадки я заметил, что необходимо постоянно устранять левый крен самолёта, путём перевода штурвала в правое положение. И чем меньше была скорость — тем больше требовалось отклонения штурвала в противоположную крену сторону. С уменьшением скорости падала эффективность рулей (элеронов). Я понял - нарушена поперечная устойчивость.
Но почему? В дефиците времени стал проверять остатки топлива во всех баках, переключая галетный тумблер на приборной доске. Вижу - левый крыльевой топливный бак полный, бак не выработан. Принудительно включаю перекачку топлива из левого крыльевого бака в фюзеляжный. Крыльевой бак не успевает быстро передать топливо. А скорость необходимо снижать постоянно при заходе на посадку. Впереди посадочная полоса.
Была нарушена последовательность выработки топлива из баков. Их одиннадцать. От последовательности выработки баков зависит устойчивость и управляемость моего самолёта. Докладывать руководителю полётов и уходить на повторный заход — не позволяет гордость, да и страшны дальнейшие разборы с «пристрастием», отстранение от полётов, наказание за невнимательность. Устраняю штурвалом левый крен. Штурвал опасно стоит в правом положении. Касание самолёта посадочной полосы совпадает с установкой штурвала полностью на упор вправо до отказа. Если бы я в тот критический момент не увидел, что бак левого крыла полный — то мне не хватило бы рулей (штурвала), и я с левым креном вошёл бы в землю.
И, как говорил лучший лётчик из писателей Антуан де Сент Экзюпери - «твои друзья принесли бы цветы на твою могилу». Всегда ли экипаж вовремя увидит нарушения в последовательности выработки топлива во время выполнения полёта. Об этом эта статья.
Самолёт А340-642. Год выпуска 2001. Эксплуатируется Великобританией. Дальность полета до 8500 морских миль Силовая установка состоит из 4 турбовентиляторных двигателя Rolls-Royce Trent 556-61. Максимальный запас топлива 136 200 кг.
Подача топлива в двигатели, а их четыре автоматизирована. Управление запасами топлива необходимо для поддержания балансировки самолёта. Последовательность перекачки топлива в баках достаточно сложна. При этом пилоты не могут самостоятельно дать оценку нормальной перекачке топлива из бака в бак без установленной автоматики и исправно работающей сигнализации. Более того, чтобы оценить суммарный остаток в баках одного крыла требуется сложение их запасов.
Airbus A340-642, регистрационный номер G-VATL выполнял рейс Сидней – Гонконг – Лондон (аэр. Хитроу). Вылет из Гонконга был запланирован на 7 февраля 2005 года в 15:35 (23:35 по местному времени), прибытие в лондонский аэропорт Хитроу — в 04:50 следующего дня.
На борту находились три пилота: командир воздушного судна и два вторых пилота. Во время полёта из Сиднея в Гонконг два бортовых компьютера управления и контроля топлива (FCMC) перезагружались, о чём выполнена запись в журнале. Прогноз погоды на период посадки в Хитроу указывал на плохую видимость.
В качестве запасного аэропорта был выбран аэр.Прествик (Шотландия). Командир решил заправить дополнительным топливом в аэропорту Гонконга. В аэропорту Гонконга в ходе подготовки к дальнейшему полету в Лондон произошел отказ двух компьютеров управления и контроля топлива. Экипаж перезагрузил оба бортовых компьютера.
Но во время руления на взлётную полосу Гонконга экипаж заметил неустойчивую работу электронного централизованного дисплея (ECAM). Это был признак ошибки в системе компьютеров управления и контроля топлива. Какой компьютер выдал ошибку было неясным. Поэтому никаких действий по поиску причин сигнализации ошибки экипаж не предпринял. Взлёт произведён в 16:21.
После взлёта на центральном дисплее сработала сигнализация об ошибке во втором бортовом компьютере управления и контроля топлива. Командир принимает решение после занятия заданного эшелона перезапустить компьютер с ошибкой. Экипаж занял высоту и выполнил действия перезапуска компьютера на основании положений краткого справочного руководства. Перезапуск оказался неудачным. Экипаж продолжает полёт. Никаких других сигнализаций об ошибках в работе топливной системы не было. Экипаж по очереди отдыхает (кстати лёжа).
Обязанности командира перешли к одному из вторых пилотов, он занял левое кресло. Другой второй пилот находится на правом кресле. Оба проверяют информацию на центральном дисплее. При передаче управления самолётом после отдыха каждого члена экипажа инструктаж о месте полёта, диспетчерском управлении и техническом состоянии самолёта. 2:00 - командир после отдыха занял левое кресло. 03:30 – самолёт в небе Нидерландов. Высота 11.600 метров (FL) 380.
Первый двигатель (он слева по полёту) теряет обороты и останавливается. Экипаж пытается найти причину остановки двигателя. После обмена мнением командир принял решение не пытаться запустить двигатель и решает продолжить полёт до Хитроу. В работе три двигателя из четырёх. Экипаж листает информацию на дисплеях поступающей с бортовых компьютеров. Системы проверены. И находит: «уровень топлива в баке № 1, подающем топливо к двигателю № 1, равен нулю».
Экипаж предполагает утечку топлива. Командир прерывает отдых второго пилота. Задача: «Осмотреть левое крыло на предмет возможной течи топлива». Инструктирует старшего бортпроводника по возникшей ситуации. Второй пилот, находящийся на правом кресле видит по приборам снижение оборотов 4 двигателя.
Топливный бак, подающий топливо в двигатель № 4 почти пуст. Командир вмешивается в систему подачи топлива - все перепускные клапаны были открыты вручную, и двигатель № 4 восстановил нормальную работу. Экипаж понимает, что у них нарушено управление подачей топлива. Это вызвало подозрения, что топливо не поступает из центрального, триммерного (хвостового) и крыльевых баков в расходные. Экипаж пытается принудительно ручным способом с помощью клапанов и насосов управлять подачей топлива. Хотя перекачка топлива была частично восстановлена, ожидаемые индикаторы перекачки не отобразили результат.
Командир понимает, что существует проблема в системе подачи топлива. Из отчёта: «Как только пилоты поняли, что система перекачки топлива вышла из строя без сигнализации об этом, они частично утратили доверие к верхнему и нижнему дисплеям ECAM». В это время второй пилот, осмотрев левую плоскость вернулся в пилотскую кабину и доложил «нет видимых неисправностей».
Командир обсуждает с пилотами сложившуюся ситуацию и варианты действий по продолжению полёта. Решение: «Запускаем первый двигатель и продолжаем полёт в Хитроу. Если первый двигатель не запустится – сигнал бедствия и меняем маршрут». Попытка запуска двигателя не получилась. (Экипаж нарушил правила запуска. Согласно руководству по лётной эксплуатации максимальная высота при которой гарантирован запуск 9.150 метров (FL300) - это ниже той, на которой экипаж выполнял полёт.
Экипаж ищет причину незапуска. Находят. Топливо не поступает из центрального бака, а в крыльевых баках по 2700 кг остатка. (вставка автора. Допущена ошибка в правилах запуска. Для сравнения. Су-15ТМ. Надёжный запуск двигателя обеспечивается на Н=6-10км при соблюдении Vпр=450-650км/час, если запуск не произошёл необходимо изменить условия запуска.
На Ту-128 запуск произойдёт на высотах до 12км при Vпр.не менее 400км/час, если не произошёл запуск, то необходимо уменьшить высоту для повторного запуск. Автоматика современных истребителей позволяет произвести запуск на всех высотах при соблюдении требуемых оборотов авторотации остановленного двигателя).
По указанию командира второй пилот принудительно включает перекачку топлива из баков хвостового оперения и центрального бака в крыльевые баки. Общий остаток топлива на борту 25.000 кг.
Но сложившаяся ситуация выходит из-под контроля. Экипаж не видит передачи топлива из баков хвостового оперения. Просматривают руководство по эксплуатации (FCOM). Там находят раздел «Неисправность топливной системы». Проверяя всю топливную систему, замечают, что в центральном баке есть увеличение количества топлива. Но из этого бака в крыльевые баки топливо не поступает. Проверка остатков топлива в баках не соответствует расчётным (ожидаемым) остаткам.
В 03:48 командир передал в эфир сигнал бедствия (MAYDAY), сообщил о проблеме в системе подачи топлива и остановке одного двигателя. Командир принял решение совершить посадку в аэропорту Амстердама (Схипхол). Экипаж запросил изменение маршрута. Рассчитана посадка в Амстердаме. Фактические и ожидаемые остатки топлива на борту ввели экипаж к недоверию по реальному остатку. Диспетчер Амстердама выделяет радиочастоту аварийному борту. Идёт заход на посадку.
Из отчёта: «Связь с самолетом со стороны диспетчерской службы была устойчивой, экипажу была оказана вся необходимая помощь». Использование выделенной частоты не допустило посторонних накладок в радиообмене. Самолет благополучно приземлился на трех двигателях в Амстердаме в 04:10.
Приступили к поиску причин возникновения нештатных ситуаций, произошедших в полёте. Был проверен отчёт бортового компьютера. Затем на основании рекомендаций производителя сверили показания уровней топлива в баках с фактическим уровнем используя магнитные индикаторы. Провели проверку работы топливного насоса, исправности клапанов и даже освещения предупреждающих дисплеев в кабине пилотов.
Проверки не выявили неисправностей. Успешно запустили двигатели. Дважды запускали первый двигатель. Никаких проблем в работе автоматики не было. Самолёт был дозаправлен и отправлен в Хитроу, но без пассажиров. После посадки в Хитроу самолёт был тщательно осмотрен. Проверили систему предупреждающих сигналов и сигнализацию низкого уровня топлива в баках №1 и №4. Повторно проверили все топливные клапаны.
Из текста отчёта: «После этого два компьютера управления автоматикой топлива (FCMC), концентратор данных (FDC), компьютер предупреждений (FWC) и система сбора данных (SDAC) были осмотрены и сняты с самолета для дальнейших испытаний. Осмотр компьютеров, их проводки, разъемов и надежности их установки не выявил каких-либо дефектов».
После этих проверок «Оба компьютера управления автоматикой топлива (FCMC) были доставлены производителю компонентов. Из внутренней памяти каждого устройства была загружена информация, после чего устройства были помещены на испытательный стенд производителя для дальнейших испытаний вместе со снятыми концентраторами данных (FDC)».
Из текста отчёта: «После испытаний на опытном стенде компьютеры (FCMC) были подвергнуты стандартным приемочным испытаниям, установленных производителем; оба FCMC прошли испытания. После этого каждый блок был протестирован на вибрацию и воздействие окружающей среды, а затем визуально осмотрен на наличие посторонних предметов или механических повреждений. Оба FCMC прошли все эти испытания».
Производитель проверил FDC, они были исправны. Кроме того, компьютеры были подвергнуты испытаниям на воздействие окружающей среды и вибрации, которые также не выявили никаких дефектов. Наконец, каждый блок был разобран и детально осмотрен на наличие посторонних предметов или механических повреждений. Подозрительного обнаружено не было. «SDAC были полностью протестированы с использованием процедуры приемочных испытаний производителя. Оба SDAC прошли проверку без обнаружения неисправностей».
Оставалось заключительное. Загрузили полётную память FCMC с отказами. На испытательном стенде выполнили виртуальный полёт с неисправностями аналогичный тому полёту, с которым так долго разбираются. И нашли причину. Сигналы с бортовых компьютеров проходили через выходные шины и затем направлялись по назначению.
На этих шинах «формировались» ошибки. При этом FCMC1 «понимая» что он допускает ошибки передавал управление FCMC2. Который в свою очередь после ошибок на своей выходной шине передавал управление на FCMC1, а последний вынужденно становился главным в управлении. В итоге FWC не отображали предупреждения о низком уровне топлива. В результате неисправностей в цепях внутри FCMC возникали различные сбои.
С аварийного борта сняли различные датчики топлива и установили на опытный A340-600 MSN11 360. В одном из полётов произошёл опасный отказ, приведший к сбою тех самых шин. Воспроизвести весь «сценарий» полёта в Амстердам отказались.
Итак, картина ошибок в работе топливной автоматики была следующей:
Сбой в работе автоматического управления подачи топлива мог произойти из-за отказа отдельных топливных клапанов и насосов. Они управляются FCMC. При этом одновременный отказ всех топливных клапанов и насосов крайне маловероятен. Автоматическая перекачка топлива работала корректно до 19:34. До этого времени оба FCMC правильно управляли последовательностью работы всех клапанов. Но после этого дальнейшее автоматическое управление нарушилось. Произошёл сбой в работе выходной шины.
С 19:34 система FWC не выдавала экипажу предупреждений по работе топливной автоматики. Бортовые компьютеры не контролировали клапаны и насосы топливной системы, а экипаж не получал сигнализацию с централизованного дисплея (ECAM) о неисправностях в системе автоматической перекачки топлива.
Данные бортового самописца (FDR) показывают, что экипаж шесть раз осуществлял проверку работы топливной автоматики, но во время этих «проверок» не обнаружил сбоя автоматической перекачки топлива. Единственным методом обнаружения сбоя перекачки была регистрация количества топлива в каждом баке во время каждой проверки и сравнение её с предыдущей.
В 19:41 один из клапанов не открылся. FCMC обнаружил, но не сообщил экипажу, что клапан неисправен и закрыт.
В 02:58 количество топлива во внутреннем баке 1 уменьшилось до 1000 кг, что является пороговым уровнем. Сигнализации не было. Переключение на другой компьютер не произошло из-за ошибки в программном обеспечении.
На борту было достаточно топлива для выполнения безопасного полёта. Но оно находилось «не в тех местах». Экипаж не проверял его распределение по бакам, да и не обязан был это делать. Всё это показывает, что экипаж не знал о неисправности автоматической системы перекачки топлива и о том, что топливные баки поставляющие топливо в двигатели опустошались до опасных значений. В итоге первый двигатель остановился. Отказ главных выходных шин обоих FCMC привел к отсутствию предупреждений экипажу.
Отсутствие топлива в баке, поставляющем в двигатель №1 привело экипаж в недоумение. Символы подачи топлива не отображались. Из отчёта: «После отказа FCMC стрелки перекачки топлива экипажем могут не отображаться. Это не указано ни в одной документации».
В 03:49 бортовой самописец зафиксировал, что количество топлива в баках триммера (хвостового оперения), левом и правом внешних баках начало уменьшаться, в то время как количество топлива во внутренних и центральных баках увеличивалось. Это указывало на то, что пилотам удалось начать ручную перекачку топлива. Но экипаж не был в этом уверен.
Отказ шин препятствовал отображению ошибок на странице состояния топливных индикаторов на верхней панели.
ИТОГОВЫЕ ВЫВОДЫ О ПРИЧИНАХ.
Произошёл сбой в системе управления подачи топлива в двигатели. Сигналы с бортовых компьютеров проходили через аварийную шину. В результате произошли нарушения в последовательности перекачки топлива. Этот сбой отразился на отсутствие сигнализации экипажу.
ОКОНЧАНИЕ
При дальнейшем расследовании выяснилось, что у экипажей были замечания в работе FCMC на A340-600. Это подтвердилось анализом частоты возникновения неисправностей FCMC1(2) на этом типе самолета. Экипажи были готовы к неисправностям в работе FCMC1(2) на половине своих рейсов.
Выпуск А340 в 2021 году был прекращён.
Из отчёта: «С развитием более сложных топливных систем самолетов и методов управления топливом требует сигнализации экипажу о низком уровне топлива. Многие авиаконструкторы признали, что система оповещения о низком уровне топлива является правильным и желательным решением.
Сейчас система сигнализации низкого запаса топлива указывает на суммарный остаток, а необходимо сигнализировать пилоту запас топлива в баке из которого непосредственно поступает топливо в двигатель. Необходим индикатор количества топлива для каждого расходного топливного бака. Федеральное управление гражданской авиации (FAA) считает такой подход целесообразным.
В настоящее время нет дополнительного требования оповещать экипаж о низком уровне топлива в расходных баках. Оповещение должно срабатывать, когда в баке остается не меньше топлива, чем требуется для работы двигателя (двигателей) в течение 30 минут в нормальных крейсерских условиях. У экипажа будет не менее 30 минут, чтобы исправить аварийную ситуацию или совершить безопасную посадку в аэропорту». В отчёте указано, что не все одобрили эти рекомендации.
Какие тайны принесут новые самолёты, в которых автоматика отодвигает навыки экипажа на второй план.
Предыдущая часть: