Дальше Выше Быстрее. Черемухин ГА. часть-22

Авиакатастрофы.
Участвуя в расследовании катастроф и про­исшествий с самолетом Ту-154, я старался, когда это удавалось, «свалить» все на Анатолия Васильевича Шишмарева и на постоян­но принимавшего в этом участие Петра Михайловича Лещинского. Я старался так делать потому, что рассмотрение причин происше­ствий шло с позиции «кто виноват?

» Изготовители (т. е. мы, под­держиваемые МАП) старались доказать, что виноват летный или наземный экипаж, нарушивший Руководство по эксплуатации. Эксплуатанты, гражданский воздушный флот, говорили наоборот: виновата техника. При этом и те, и другие делали вид, что соблю­дается объективность рассмотрения событий происшествия, вместо того, чтобы совместно тщательно искать, найти и постараться на-
всегда устранить истинную причину. Мне было трудно так рабо­тать, но я, конечно, тоже делал все, чтобы доказать невиновность техники.
А что с позиции сегодняшнего дня?
Рассмотрю два происшествия.
10 июля 1985 г. произошла катастрофа самолета Ту-154 Б-2 №85311.
После выхода на крейсерскую высоту экипаж настолько прибирает газ (тягу двигателей), что самолет начинает терять скорость, посколь­ку экипаж старается поддерживать высоту полета. Через некоторое время экипаж еще раз прибирает газ. Самолет из-за падения скорости выходит на такие углы атаки, когда начинаются неприятности с двига­телями и после некоторых маневров экипаж их останавливает. Само­лет сваливается, входит в штопор. По переговорам с землей ясно, что экипаж не понимает режима полета...
Из записи разговоров экипажа (Э) с диспетчером (Д):
   23.45.10    Э    Так... ээ, кто нас, кто слышит, борт. ..
    отказ трех двигателей... выключаю
    три двигателя. 311 [номер борта] отказ
    трех двигателей
    выключаю, командир, выключаем три двига­теля,
    ответьте, кто слышит.
   23.45.28    Д    311, Лоцман на приеме
   23.45.30    Э    ..Двигателей... непонятный полет
    именно вращение самолета вот вот вот вот (неразборчиво) беспорядоч­ное вращение самолета... принимаем меры.
В результате комиссия за подписью пятнадцати докторов и канди­датов технических наук и семи утверждающих подписей, среди кото­рых академики и генералы, делает основное Заключение:
«1. Непосредственной причиной катастрофы самолета Ту-154 Б-2 № 85311 явилось нарушение экипажем основ пилотирования — на вы­соте эшелона экипаж уменьшил тягу всех двигателей до режима мало­го газа и пытался выдержать высоту полета, что вызвало потерю ско­рости и выход самолета на большие углы атаки.
Экипаж не контролировал скорость, не предпринял действий по ее увеличению, даже после двукратного срабатывания предупредитель­ной сигнализации, и вывел самолет на режим сваливания.
Пилот не предпринял предписанных РЛЭ мер по выводу из свали­вания, в результате чего самолет вошел в штопор».
Но находятся два мудрых инженера из ГосНИИ ГА, Рудольф Ам­барцумович Теймуразов и Владимир Давидович Кофман, которые де­лают замечание, поддержанное двумя начальниками из ГВФ:
 «Замечания ГосНИИ ГА к тексту Заключения По п. 1 Заключения текст первого абзаца не вытекает из результатов рассмотрения согласованных материалов ра­бочих групп и «Выводов», в которых не отмечено «нарушение экипажем основ пилотирования». Согласованные материалы по оценке действий экипажа отмечают, что весь процесс тор­можения от момента первого уменьшения режима работы дви­гателей ниже номинального и вплоть до сваливания характе­ризовался отсутствием логичных (естественных для летчика) действий экипажа по его предотвращению, причину которых по имеющейся информации однозначно установить не пред­ставляется возможным».
Конечно, комиссия включает в план исследований установление причины неадекватного поведения экипажа, но весь план сводится к изучению: взаимодействия экипаж — РЛЭ (Руководство по летной эксплуатации), т.е. возможности неправильного его толкования (усво­ения).
Теперь давайте отвлечемся от «безграмотности экипажа» и задума­емся над причиной отсутствия «логичных (естественных для летчика) действий»...
В те годы я, как и большинство в КБ, был согласен с «хорошим» решением комиссии, а, став экспертом, получил возможность (вну­треннее «разрешение») глубже задуматься о положении и действиях экипажа.
Экипаж ясно сказал: «...отказ трех двигателей...». Может, был отказ одного типа прибора (его питания или что другое...), введше­го в заблуждение экипаж и заставивший его убирать газы. Остает­ся непонятным, как экипаж поддерживал постоянную высоту, снижая работу двигателей. Если по какой-то причине в системе статического давления стало снижаться давление, то экипаж увидел бы увеличе­ние высоты и скорости. Тогда его действия с уборкой газа становятся вполне логичными и «естественными для летчика». При этом отсут­ствие немедленной реакции приборов на уборку газа могло вызвать у экипажа реакцию на «отказ двигателей» или их системы управления.
Такую реакцию статики я могу себе представить, как результат от­рыва одной из плит замера статических давлений и постепенное уве­личение ее угла атаки или что перед статическими отверстиями об­разовалась растущая стенка льда, вызвавшая отрыв потока и падение давления.
А может быть, это была первая воздушная диверсия? Например, впуск в кабину экипажа какого-нибудь газа, лишающего всех членов экипажа «разума» в любом возможном виде. Тогда надо было иссле­довать организмы членов экипажа не только на присутствие алкоголя в крови, и не только строить предположения о полной безответствен­ности экипажа, допуская, что во время происшествия за штурвалами могли сидеть штурман и радист, а летчики (оба), например, обедали. Надо было искать до тех пор, когда слова — «не представляется воз­можным» — стали бы не нужны.
Я не хочу, чтобы в моих воспоминаниях погибло много людей, и не буду рассказывать о большинстве катастроф, в которых с боль­шим или меньшим участием мне приходилось разбираться.
Я думаю, что очень многие из авиаконструкторов покинули бы свою профессию, если бы хоть раз увидели разбившийся самолет с пассажирами.
Я еще остановлюсь на случае, один из выводов по которому меня потряс и заставил задуматься. Речь идет о катастрофе 8 июля 1980 г. с самолетом Ту-154 Б № 85355 в городе Алма-Ата. Самолет в начале взлета в сумерках и облаках попал в вертикальный порыв (сдвиг ве­тра), и уже с высоты 150 метров начал энергично приближаться к зем­ле примерно с той же отрицательной вертикальной скоростью, какую положительную он имел на наборе до 130—140 метров.
Сначала меня удивило, почему экипаж, снижаясь, ведет себя со­вершенно спокойно и не смотрит на прибор «Вариометр», показываю­щий вертикальную скорость, и радиовысотомер. Это «почему» меня долго беспокоило. Объяснение «халатность» меня не устраивало.
Наконец, я понял, что им не нужно было смотреть на эти приборы, потому что все было обычно, как всегда. Двигатели работали привычно; экипаж все делал по РЛЭ: убрали механизацию, переставили стабили­затор. Все, как всегда, но в обстановке далекой от этого. И только сиг­нал опасного сближения с землей и, вероятно, увиденные ими фонари на земле, и то не сразу, вывели экипаж из уверенности, что «все идет, как всегда». И это далеко не редкость, когда экипаж, уверенный в нормаль­ности, с недопустимо большой задержкой выходит из этого состояния.
Как сделать так, чтобы чувствующий себя нормально экипаж всегда был насторожен? Я со всеми этими сомнениями испортил на­строение Виктору Васильевичу Уткину (начальнику ЛИИ). Мы, на­верно, больше часа проговорили в его номере в гостинице «Алма-Ата» на тему «сертификации человеческих отказов». Надо было утром рано вставать, и я его оставил, а сам спать не мог. Сколько-то времени про- трепался с дежурной по этажу на разные темы. Потом она принесла мне в номер яркие, разноцветные самовар и чайник с очень крепким казахским чаем. Выпив одну-другую чашку, я уснул.
Но должен сказать, что ответа на вопрос о «сертификации экипа­жа», несмотря на многие беседы, в том числе и с иностранцами, кроме предложения «все автоматизировать», я не получил. Однако я хорошо понимаю опасность идеи «все автоматизировать». Я, кажется, об этом уже говорил но это, по моему мнению, настолько важно, что повторе­ние будет оправдано. При полной автоматизации командир корабля из летчика превращается в оператора, теряет навыки управления са­молетом. Мы сажаем на борт летчика, чтобы в случае отказа (ов) в си­стеме управления он мог, используя свои навыки, совершить посадку и спасти пассажиров.
Если надежность систем автоматизации (вероятность отказа) в соответствии с требованием Норм летной годности 10~9, можно все автоматизировать и сажать на борт оператора, который будет давать задания (взлет, посадка и т.д.) автоматической системе (и то может ошибиться). Если же нет уверенности в безотказности на уровне 10 9, то, где разумная степень (уровень) автоматизации и потребный объем тренировок летчика на нештатные ситуации? Это очень серьезный во­прос, на который я не знаю ответа.
Знаю, что авиакомпании тренируют экипажи на нештатные ситуа­ции на тренажерах. Однако вопрос о количестве времени распознания экипажем нештатной ситуации остается еще открытым.
До сих пор «человеческий фактор» является причиной более поло­вины всех происшествий. По мере роста автоматизации «человеческий фактор» также растет, и в 2008 г. уже говорят о 70—80%. Если бы мож­но было сказать: «Ну, что же, сам виноват», но в катастрофах гибнет подавляющее большинство совсем невиновных людей.
Впрочем, я не совсем прав — волнение по поводу «человеческого фактора» живет и увеличивается.
В апреле 2005 г., по сообщению «Российской газеты» от 21 апреля 2005 г., члены Международной академии проблем человека в авиации и космонавтике обсуждали современные проблемы летного труда. К ясным выводам они не пришли, но констатировали, что уже сегод­ня пилот загружен (должен знать и уметь) больше, чем на то имеется человеческих возможностей. Опять тот же вопрос: как сертифициро­вать взаимодействие «человек-самолет»? Или пора все автоматизи­ровать?
Несмотря на все увеличивающиеся нагрузки экипажа, конструкто­ры, в угоду авиакомпаниям, уменьшают число членов экипажа, увели­чивая информированность и ее наглядность на экранах электронных приборов, включая подсказку последовательности действий экипажа.
В 1972 г. на голландском В-747 (я летел из Амстердама в Монре­аль), мне выпал случай понаблюдать, как бортинженер непрерывно перелистывал толстую книгу (объемом с телефонный справочник). В ней содержались указания экипажу о последовательности их дей­ствий от посадки на рабочие места до их покидания после завершения полета.
Вероятно, увеличение объема и наглядности информации для эки­пажа — правильный инженерный путь. Если бы в упомянутых мною пяти катастрофах:
 с МиГ-21 И: была бы перед глазами пилота яркая надпись — «Это не МиГ-21»;
 с Ту-144 в Париже: при включении экспериментального блока загорелась бы надпись — «Триммирование обязательно»;
 с Ту-144 Д под Москвой: — «топливо в отсеке ВСУ»;
 с Ту-154 Б-2 № 85311: была бы комплексно вычисленная инфор­мация об отклонении режима полета от заданного (как это делает «Ин­дикатор вертикальных режимов» (ИВР) на Ту-144 не только по одним воздушным измерениям);
 с Ту-154 Б № 85355: опять же была бы информация об уходе с за­данной траектории, то, возможно, катастроф не было бы.
Но тут очень важно, чтобы экипаж поверил этой информа­ции, несмотря на его ощущения и показания привычных для него при­боров. Мы знаем много случаев, когда экипаж к сигналам «опасное сближение с землей», «большой угол атаки» и т.п. относится с раздра­жением и бездействует: «Чего он там пищит?»
Вероятно, нельзя ставить экипаж перед дилеммой: какая инфор­мация правильная, какая неправильная. Она должна быть однознач­ной и правильной (вычислительные машины при достаточном объеме данных могут выдать правильный результат при многих отказах). При уходе с заданного режима, вне зависимости от пожеланий экипажа, на экране (или/и лобовом стекле) должна быть яркая информация о размерах «ухода».
Все эти мероприятия по информации экипажа о состоянии само­лета и фактического отклонения от заданной траектории (высота, ско­рость) должны входить в обязанности конструкторов, несмотря на то, что наблюдение записано за экипажем. Если что не входит в Нормы летной годности, то должно входить в Нормы разрабатывающей само­лет фирмы.
Всем, кто захочет подробнее ознакомиться с психологией и опытом летчиков, советую обратиться к книгам капитана Василия Ершова, из­данным в 2008—2009 гг. издательством ЭКСМО.

Ламинаризация обтекания.
Пожалуй, КБ Туполева из всех рос­сийских КБ наиболее полно и давно занималось проблемой искус­ственного управления обтеканием. Без малого полвека вдохновителем и организатором этих работ был Владимир Александрович Стерлин, теснейшим образом работавший с ЦАГИ и ЛИИ. Приказами А. Н. Ту­полева, а потом А. А. Туполева он неизменно назначался ведущим по всем летающим лабораториям этой тематики.
Я никогда не упускал случая «подсмотреть», что делается, и при­нять в этом участие. В середине пятидесятых годов в бригаде проек­тов (Б. М. Кондорский, И. Б. Бабин, В. И. Козловский, В. А. Стерлин, Т. А. Черемухин, А. А. Юдин) в поисках путей уменьшения сопро­тивления и увеличения максимального коэффициента подъемной силы у тяжелых сверхзвуковых самолетов начали работу по лами- наризации обтекания на дозвуковых скоростях и сдуву на закрылок на взлете-посадке. Особенно серьезное развитие тема сдува на закры­лок получила на рубеже создания самолета Ту-134 в начале шестиде­сятых годов. Первый его вариант, именовавшийся Ту-124 А, преду­сматривал проработку использования сдува на простой отклоняемый закрылок.
Модель Ту-124 была помещена в аэродинамическую трубу ЦАГИ Т-101 для исследования сдува на поворотный закрылок, и создана ле­тающая лаборатория на базе самолета Ту-110 со специальными дви­гателями Д-20 ПО с отбором воздуха на сдув. На основании трубных (Ту-124 в Т-101) и летных (Ту-110) исследований системы сдува на по­воротный закрылок (ССЗ) были сделаны следующие выводы:
 по результатам испытаний в натурной аэродинамической трубе Т-101 определены аэродинамические характеристики самолета Ту-124 с системой (ССЗ) и оптимальные параметры этой системы. Аэродина­мические характеристики крыла с системой ССЗ, полученные в труб­ных и летных испытаниях, совпадают удовлетворительно;
 коэффициенты подъемной силы при взлете и посадке по сравне­нию с исходными выдвижными закрылками на Ту-124 увеличиваются примерно на 30%, а прирост подъемной силы от закрылков — пример­но в два раза;
 летная оценка (Ту-110) положительная. В ней сказано, что при­менение системы ССЗ позволило уменьшить скорости планирования, приземления и отрыва на 30 км/час. На всех исследуемых режимах полета двигатели с отбором воздуха работали устойчиво. Наиболее оптимальными углами отклонения являются на взлете 83 = 30°, на по­садке 83 = 60°. Автоматическое включение системы сдува желательно осуществлять при отклонении закрылков на 10—15°. В продольном от­ношении самолет достаточно устойчив и управляем;
 летные испытания Ту-110 с отказом одного двигателя на взлете- посадке показали достаточную эффективность сдува на закрылок для четырехдвигательного самолета. Однако для самолета с двумя двига­телями отказ одного двигателя практически приводит к двум отказам: потере тяги и снижению эффективности системы сдува. По этому со­ображению система на Ту-134 не была применена.
Третий всплеск интереса к отсосу пограничного слоя через щели возник в 1965—1966 гг. при проектировании сверхзвукового пасса­жирского самолета Ту-144. В сопротивлении самолета большую долю составляло сопротивление слива пограничного слоя перед воздухоза­борником. Тогда и возникла идея сделать на малодеформируемой по­верхности крыла самолета перед воздухозаборниками зону с отсосом пограничного слоя, и если и не получить ламинаризации, то хотя бы уменьшить толщину турбулентного пограничного слоя.
Для изучения возможности ламинаризации сверхзвукового по­граничного слоя была создана летающая лаборатория на базе самоле­та Ту-128 № 0101. КБ Туполева и ЛИИ исследовали ламинаризацию в полете на нижней поверхности специальной конусной носовой части фюзеляжа. Это проводилось посредством отсоса воздуха через щели шириной 0,1—0,15 мм с шагом 15 мм по потоку на до- и сверхзвуковых скоростях полета (М = 0,9—1,5) на высотах 11—12 км.
В указанных диапазонах стабильно осуществлялась ламинариза- ция обтекания поверхности носового конуса длиной 1 метр. Сопротив­ление трения при этом уменьшалось на 70 %, а толщина пограничного слоя в 6 раз.
На расстоянии от одного до двух метров от носка фюзеляжа сопро­тивление трения уменьшалось на 30 %, толщина пограничного слоя — в 2 раза.
При увеличении угла атаки фюзеляжа на 1,5 градуса против крей­серского сопротивление трения на расстоянии 4 метров от носка уменьшалось на 30 %, а толщина пограничного слоя — в 2 раза.
Необходимость дополнительного исследования управления погра­ничным слоем (УПС) на много больших дистанциях от носка, слож­ность конструкции, сертификация и, наконец, соображение, что «так не делают американцы», оставили Ту-144 без этой системы и с боль­шой высотой слива, так как, хотя летные испытания обещали умень­шение пограничного слоя в 2 раза, но возникал вопрос: «А что при от­казе системы отсоса?»
Когда в шестидесятые годы была показана реальная возможность управления пограничным слоем отсосом через проницаемую панель, перфорированную отверстиями, и уровнем проницаемости менее 20 %, то вновь возник серьезный интерес к управлению ламинаризацией об­текания (УЛО) дальних самолетов с очень радужными прогнозами, в том числе по части прочности и веса. В связи с этим на начальном этапе проектирования самолета Ту-160 задумались о снижении сопро­тивления за счет применения УЛО. Поэтому по инициативе КБ, ЛИИ и ЦАГИ, кроме проведенных в КБ (А. Д. Тохунц) теоретических иссле­дований, была доработана летающая лаборатории Ту-22 с целью иссле­дования в натурных условиях обтекания носовой части крыла большой стреловидности и относительно небольшого радиуса носка. Ибо теория показывала, что в связи с течениями вдоль размаха в районе передней кромки стреловидного крыла ламинаризация потока будет затруднена.
Результаты первых испытаний показали, что посредством отса­сывания пограничного слоя через панель с отверстиями диаметром 0,27—0,32 мм с проницаемостью 15% осуществляется искусственная ламинаризация обтекания носовой части крыла.
Продолжение испытаний было приостановлено из-за необходи­мости планового ремонта самолета Ту-22. Материалы результатов ис­пытаний к конструктивной проработке самолета Ту-160 опаздывали, а ожидаемое аэродинамическое качество самолета уже обеспечивало заданные данные и без ламинаризации.
Работы ЦАГИ, ЛИИ и КБ Туполева по конструктивной проработ­ке УЛО и анализу условий ее применения продолжались и породили множество сомнений, ответ на которые просматривались только в ре­зультатах натурной эксплуатации, что привело к убеждению в необ­ходимости создания летающей лаборатории. Поиск базового самоле­та привел к выбору Ту-154 по наличию техники, по конструктивным и по эксплуатационным возможностям (регулярные полеты по марш­рутам). Было показано, что:
 трехдвигательная силовая установка позволяет иметь необходи­мый расход отбираемого для системы УЛО сжатого воздуха от двига­телей;
 самолет конструктивно и аэродинамически позволяет устанав­ливать консоль крыла в диапазоне углов стреловидности 24—35°, что вполне перекрывало ожидаемые углы стреловидности крыльев маги­стральных самолетов.
После приложения больших усилий со стороны ЦАГИ (В. Г. Ми- келадзе) Министерство авиационной промышленности с 1984 г. на­чало выделять ЦАГИ средства на изучение проблемы УЛО. ЦАГИ из них оплачивало большую часть работ КБ по Ту-154ЛЛ, и дело шло. Был разработан и защищен эскизный проект Ту-154 ЛЛ. Прак­тически разработан комплект рабочей документации на доработку самолета и создание системы отсоса в рамках применения, разрабо­танного к этому времени, комбинированного управления ламинарным обтеканием (КУЛО). Были проведены испытания модели в аэроди­намической трубе ЦАГИ Т-106, показавшие наличие необходимой устойчивости-управляемости с 24° консолью в заданном диапа­зоне центровок. Для изготовления перфорированных панелей на про­изводстве КБ Туполева была создана специальная мастерская, обо­рудованная изготовленным Научным институтом авиационной технологии (НИАТ) координатным лазерным станком для пробивки малых отверстий (менее 0,1 мм) в титановых листах панелей отсо­са. Был изготовлен и испытан эжектор системы отсоса, показавший расчетные данные. Был выделен самолет для переделки в летающую лабораторию (первый вариант Ту-154М № 85606). Было начато из­готовление деталей доработки. Но в «перестройку» МАП прекра­тил финансирование ЦАГИ и АНТК им. А. Н. Туполева, и создание Ту-154 Л Л постепенно заглохло.
Одновременно велись и другие совместные с ЦАГИ работы по про­блеме ламинаризации. Были изготовлены по заказу ЦАГИ два отсека стреловидного крыла с системой КУЛО для испытаний в аэродинами­ческой трубе Т-107. Один из них был испытан, что еще раз доказало реальные возможности системы КУЛО. Второй, пролежав в ожидании панели с отверстиями 60—70 микрон, потерял герметичность и был от­правлен уже в АНТК им. А. Н. Туполева на доработку. Так как в нача­ле XXI в. в АНТК им. А. Н. Туполева многое было уничтожено, в том числе и мастерская перфорации, то отсек и не был, и уже не будет ис­пытан.
Привычка специалистов КБ Туполева изучать все новое, перспек­тивное к применению в авиации, перевела их усилия на «бумажное» изучение проблем ламинаризации. Одной из таких проблем стала за­дача приобретения понимания природы возмущений, вызываемых перфорированной панелью отсоса для ее конструктивного решения и, главным образом, для определения потребного диаметра отверстий перфорации и порядок размещения отверстий.
После наших испытаний в водной трубе и более серьезных испы­таний, проведенных в Америке и Европе, уверенность в утверждении, что ламинаризация — один из путей развития авиации, ушла далеко в будущее новых технологий.