Сколько метров нужно для посадки? Больше, чем обещает Руководство по летной эксплуатации!
Производители самолетов корпоративного класса уделяют самое пристальное внимание взлетно-посадочным характеристикам, поскольку потенциальные владельцы не в последнюю очередь интересуются, смогут ли они пользоваться небольшими аэродромами, ближайшими к месту базирования или назначения. К примеру, более чем из 5000 аэродромов общественного пользования в США только 760 располагают взлетно-посадочными полосами длиной не менее 1800 м. Еще 2300 аэродромов имеют полосы длиной по меньшей мере 1200 м. Очевидно, что чем меньше полосы требуется самолету для выполнения взлета или посадки, тем шире его географические возможности и тем привлекательнее он выглядит в глазах покупателя.
Поскольку на карту поставлено многое, летчики-испытатели, поднимая в воздух очередную новую модель, оттачивают технику пилотирования до тех пор, пока не смогут систематически демонстрировать невероятно короткий пробег. Затем эти данные публикуются в Руководстве по летной эксплуатации. В чем секреты тонкой настройки?
"При верификации взлетно-посадочных характеристик самолета, выполняем заход на скорости Vref до высоты 50 футов над полосой. Выравнивания, по сути, нет. При касании немедленно выпускаем интерцепторы и тормозим с максимальной интенсивностью", — объясняет Пит Рейнолдс, бывший руководитель испытательных программ Learjet, отлетавший сотни часов на испытаниях различных моделей бизнес-джетов Bombardier, в том числе Global Express. Сейчас он возглавляет агентство PTR Aero, консультирующее по вопросам летных испытаний.
Рейнолдс отмечает, что скорости на посадке рассчитываются в зависимости от скорости сваливания при заданной конфигурации механизации крыла и шасси. Для более старых самолетов скорость сваливания определяется через угол атаки, при котором достигается минимальная возможная скорость (при которой самолет сохраняет управляемость). Например, Vref по этой формуле высчитывается как 1,3 скорости сваливания. Для более новых самолетов скорость сваливания определяется через максимальный угол атаки, при котором самолет способен продолжать полет с перегрузкой 1g. Эта скорость, как правило, выше, чем минимальная скорость полета, но Vref оказывается равной 1,23 скорости сваливания. По сути, в результате скорость на заходе у тех и у других примерно одинаковая.
Характеристики крыла — не единственный фактор, определяющий скорость сваливания. Некоторые самолеты демонстрируют очевидную тенденцию к сваливанию на крыло или деградации устойчивости по скорости при подходе к сваливанию. Для таких самолетов сертифицирующие организации требуют искусственных методов определения минимальной скорости, при которой самолет остается управляемым.
Такие самолеты, в том числе ранние модели семейства Learjet, Global Express и классические модели Gulfstream класса large-cabin, оборудуются автоматом отдачи ручки, который толкает штурвал вперед для ускорения выхода из сваливания. Момент срабатывания автомата и определяется как скорость сваливания. У других самолетов, например новых Learjet, в хвостовой части устанавливается L-образный фальшкиль, который усиливает устойчивость по скорости, заставляя самолет опускать нос при таких значениях угла атаки, при которых самолет полностью управляем, но они ниже, чем фактический угол атаки крыла, при котором происходит сваливание.
Момент изменения тангажа и определяется как минимальная скорость сваливания, хотя она и не коррелирует с максимальным коэффициентом подъемной силы крыла. Таким образом, если на заходе скорость самолета составляет 1,23–1,30 скорости сваливания, то подъемной силы может быть более чем достаточно, и это часто приводит к взмыванию перед касанием.
Большинство РЛЭ в деталях описывают технологию, позволяющую выжать из самолета опубликованные в руководстве ВПХ. Например, в некоторых РЛЭ указывается, что до высоты 50 футов над землей необходимо выдерживать скорость Vref, затем скорость можно снижать. Пилот должен выполнять снижение по глиссаде под углом 3° практически до земли. Выравнивание необходимо лишь для того, чтобы выдерживать вертикальную скорость снижения на уровне 6 футов в секунду, при истинной скорости 120 узлов. Ниже этой скорости выравнивание не выполняется.
Правда, в РЛЭ нет упоминаний о сопровождающем такую посадку лязге челюстей в тот момент, когда основные (а затем носовая) стойки впечатываются в полосу. Грубая посадка гасит несколько узлов воздушной скорости, снижает кинетическую энергию самолета, которую и поглощают тормоза, чтобы самолет мог остановиться. Да, посадка "с треском" — именно то, что нужно, чтобы точно уложиться в циферки. Где эта технология действительно хороша, так это на авианосцах. Там есть заботы поважнее, чем деликатность посадки.
Для целей сертификации гражданских ВС, по словам Рейнолдса, "посадочная дистанция" рассчитывается примерно как половина расстояния от условной точки на высоте 50 футов над торцом полосы до нормальной зоны касания в 300 м от торца ВПП. Вторая половина — это пробег после того, как колеса шасси коснулись бетона. После касания применяется максимальное торможение. "Критически важно сбросить скорость, — поясняет Рейнолдс. — И тут противоюзовое оборудование тормозов — самый значительный фактор, поскольку оно компенсирует и технику посадки, и разнообразие условий". В общем, лучшее изобретение после хвостового крюка и аэрофинишeра для посадки скоростных самолетов.
"Летчики-испытатели выполняют все эти маневры в строгом соответствии с руководством. Этот процесс жестко регулируется, — рассказывает Роберт Агостиньо, бывший коллега Рейнолдса по Bombardier Business Aircraft, а ныне возглавляющий летный департамент в крупной корпорации. — Выполняешь пункт по списку, оцениваешь результат. Любое отклонение — испытания прекращаются. Алгоритм повторяется столько раз, сколько необходимо, пока не получишь нужного результата". Нужный результат касательно посадочных характеристик достигается в условиях, приближенных к идеальным, включая состояние ВПП, метеоусловия и подготовку пилота. Так что более актуальна такая постановка вопроса: если вам и удастся остановить самолет в рамках указанной в РЛЭ дистанции, насколько высока вероятность, что вы сможете повторить этот подвиг?
Посадочная дистанция в РЛЭ и в жизни
Понятно, что не многие пассажиры бизнес-авиации согласятся присутствовать на борту в тот момент, когда пилот, руководствуясь инструкциями для испытателей, вознамерится достичь опубликованных в РЛЭ цифр. Большинству нравятся мягкие посадки, ничем не выделяющиеся из всего полета.
Поэтому большинство корпоративных и чартерных операторов разрабатывают свои критерии идеальной посадки с заложенными резервами безопасности на основе рекомендаций регулирующих органов — в США это FAR Part 135 или Part 121. Согласно этим рекомендациям, так называемая расчетная посадочная дистанция получается путем умножения указанного в РЛЭ значения на 167%. Некоторые эксплуатанты могут запросить освобождение от данного стандарта, но им придется предоставить проверяющему инспектору очень убедительные аргументы.
Резерв в 67% позволяет пилоту произвести мягкую посадку в пределах 230–450 м от начала полосы, вместо того чтобы точно "приложить" самолет в точке 300 м от торца. Оставшуюся полосу можно использовать для плавного замедления самолета путем умеренного торможения. "Лишние" метры также служат резервом безопасности на случай неидеальных метеоусловий, ветра и состояния полосы. Порывистый или боковой ветер серьезно усложняет задачу точного попадания в предполагаемую точку касания. Порывистый боковой ветер вкупе с узкой полосой потребует не только мастерства, но и максимального усилия на педали.
Распространенной практикой является выдерживание на заходе скорости на 5–10 узлов выше Vref. Дополнительная скорость дает запас на случай непредвиденных обстоятельств, например сдвига ветра. Минус в том, что лишняя скорость увеличивает посадочную дистанцию. Например, на Learjet 45 каждый дополнительный узел скорости увеличивает посадочную дистанцию на 15 м (50 футов).
"Если к порогу 50 футов (над полосой) вы подходите на высокой скорости, длина и воздушного и наземного участка (траектории) существенно увеличится", — подтверждает Рейнолдс. Это особенно актуально для легких бизнес-джетов, пилотируемых одним летчиком, поскольку они чаще летают в маленькие аэропорты с короткими полосами. Каждая секунда промедления на выравнивании отодвигает точку касания на полсотни метров, а то и больше, в зависимости от скорости. Замешкайтесь на 5 с — и вы "съели" 300 м, которые можно было бы использовать на плавное торможение. Более того, промедлите всего секунду после касания — и вы затормозите на те же 50–60 м дальше, чем могли бы. Аналогичные последствия — при заходе на посадку выше глиссады. По сравнению с идеальными условиями (снижением точно по глиссаде и прохождением торца полосы на высоте 50 футов) каждые дополнительные 10 футов высоты над торцом увеличивают посадочную дистанцию на 60 м.
Некоторые пилоты предпочитают посадку ближе, чем намеченные 1000 футов от торца ВПП, чтобы сократить посадочную дистанцию. Это может быть приемлемо, если траектория свободна от таких препятствий, как ограждения, огни порога ВПП и растительность. Но также критично учитывать высоту посадки пилота относительно шасси. Обычно она меньше 10 футов на легких реактивных самолетах при посадке в полной конфигурации. При посадке в промежуточной конфигурации это расстояние оказывается выше, уменьшая запас высоты над порогом ВПП.
На больших самолетах расстояние от уровня зрения пилота до нижней точки шасси увеличивается до 40 футов или более для самолетов с высокорасположенной кабиной. И при заходе в промежуточной конфигурации при таких 50 футах очень не рекомендуется "подныривать" под глиссаду, не имея абсолютной уверенности в отсутствии препятствий.
Агостиньо припомнил случай, когда экипаж бизнес-джета класса large-cabin предпринял попытку осуществить касание в самом начале полосы (на цифрах), поскольку полоса была короткой. Самолет не дотянул буквально пары метров до гладкой полосы, колеса коснулись неподготовленной поверхности, и их просто снесло, вместе с кусками обшивки и прилегающих элементов силового набора планера. Самолет после этого не подлежал восстановлению.
Есть еще ряд факторов, определяющих фактическую дистанцию торможения. Рейнолдс утверждает, что современные цифровые противоюзовые системы, особенно те, что встроены в электрическую систему управления тормозами, позволяют практически нивелировать несовершенства техники посадки. Помогают добиться систематически удовлетворительных результатов и автоматические интерцепторы. А если вы встанете на обе педали тормоза, вам наверняка удастся остановиться в заданных РЛЭ параметрах — если, конечно, позволит состояние ВПП.
Полосу в идеальном состоянии — с отличным покрытием и не покрытую слоем осадков, чистую от посторонних объектов, которые могут серьезно повлиять на качество сцепления, — вы найдете разве что в крупных аэропортах. С другой стороны, в таких аэропортах на ВПП нередко накапливаются следы стертых шин, которые при намокании становятся скользкими.
В РЛЭ более новых самолетов часто указываются посадочные характеристики самолета на полосах с разными типами загрязнения. Но вовсе не обязательно эти значения являются результатом испытаний. Известно, что компания Dassault действительно провела серию испытаний Falcon 7X на залитой водой полосе, однако в остальных случаях эти цифры получены дедуктивным методом. Предполагается, что скорость изменения отрицательного ускорения на мокрой ВПП будет примерно вдвое ниже, чем на сухой. Также может рассчитываться эффект от применения реверса тяги (если самолет имеет это оборудование), тогда как в сертификационных испытаниях на сухой полосе применение реверса запрещено.
За очень редкими исключениями, в РЛЭ нет информации о поведении самолета на полосе, частично покрытой снегом или льдом. Если же полоса полностью покрыта плотным снегом, то гарантированно предсказать посадочную дистанцию не возьмется никто. Опять же большинство аэропортов выдает информацию о состоянии ВПП, а в некоторых даже есть специальное оборудование, позволяющее точно измерить коэффициент сцепления. Это ценная информация для пилотов, но в случае с укатанным снегом пилоты "старой школы" предпочитают иметь в своем распоряжении в два, а то и в три раза больше полосы, чем указано в РЛЭ.
Опять же, пилотам легких бизнес-джетов приходится труднее, чем коллегам на более увесистых машинах, именно в силу того, что ЛТХ позволяют им выполнять полеты в маленькие аэропорты, где проблемы с ВПП встречаются чаще. И чтобы рассчитать, сколько полосы им понадобится при посадке, они полагаются только на ATIS и сообщения коллег. Кроме того, чем меньше самолет, тем меньше специального оборудования на нем установлено.
Как уже упоминалось, современные самолеты, оборудованные тормозными спойлерами и совершенными тормозными системами, демонстрируют стабильное и предсказуемое поведение на посадке, позволяя хорошим пилотам в идеальных условиях вписаться в цифры, указанные в РЛЭ. Но огромное число эксплуатируемых ныне самолетов предыдущего поколения не имеют такого оборудования. Например, на ранних моделях серии Learjet 20 противоюзовая система работает следующим образом: она позволяет выжать тормоз по максимуму, затем, улавливая скольжение, полностью сбрасывает давление в тормозах и потом вновь выдает максимальное торможение. Этот цикл повторяется несколько раз, пока скорость не снизится до нормальной скорости руления. Более поздние Learjet оборудовались более продвинутой аналоговой системой, которая обеспечивает более плавное торможение. У ранних моделей Cessna Citation вообще нет противоюзовой системы, у них есть система, которая дает вибрацию на педаль тормоза, когда улавливает скольжение. На сухих полосах система вполне отрабатывала свое предназначение, но на мокрой полосе отрегулировать степень усилия на педаль тормоза, чтобы получит плавное замедление, — не банальная задача. Шины и одинарные колеса у этих самолетов более склонны к гидропланированию, чем сдвоенные колеса с шинами высокого давления у нынешних бизнес-джетов. Наконец, у ранних Citations малюсенькие спойлеры, выпускаемые вручную, которые очень неэффективно гасят скорость на пробеге.
Помимо оборудования, поведение самолета на полосе определяется таким простым, но критическим для безопасности фактором, как износ и давление в шинах. РЛЭ Learjet 60/60XR, например, требует проверки уровня давления в шинах каждые 96 ч. Многие летные службы и операторы практикуют проверку шин каждый день перед первым полетом. Однако в отсутствие такого требования в документации и контроля со стороны начальства многие владельцы-пилоты оставляют проверку давления в шинах на совести техников, выполняющих плановое обслуживание, так что проходят недели между такими проверками. Между тем недостаточное давление существенно влияет на пробег, особенно на мокрой или покрытой снегом полосе.
Сколько мерить в метрах?
По словам Агостиньо, разработанные в его компании технологии (SOP) разрешают посадку на ВПП, длина которых меньше, чем 167% посадочной дистанции, указанной в РЛЭ, только если ВПП не покрыта существенным слоем осадков, притом в случае крайней производственной необходимости. При этом экипаж обязан провести анализ рисков, оценив потенциальный эффект препятствий на заходе, высоту прохождения порога ВПП, состояние ВПП, ее ширину (особенно при наличии бокового или порывистого ветра) и, разумеется, длину ВПП, потребную для взлета с топливом и пассажирами, превышение аэродрома и атмосферное давление. В любом случае, экипаж не имеет права производить посадку на ВПП, длина которой меньше, чем 145% посадочной дистанции по РЛЭ.
А вот Рейнолдс не столь консервативен. Но даже у него, опытнейшего летчика-испытателя, налет которого на реактивных самолетах перевалил за 9000 ч, есть правило: не меньше, чем 125% от цифры в РЛЭ, да и то при условии гладкой, чистой, сухой полосы.
Фред Джордж, AVIATION WEEK
Источник: АТО
