Из истории авиакатастроф
Boeing-737 является одной из самых массовых моделей самолётов в мире, перевозящих пассажиров. Но и с ним происходят катастрофы, связанные с внезапной потерей контроля за самолётом. Внезапно перед посадкой авиалайнеры теряли управление и сваливались в штопор: так было в Перьми, в Казани и в Ростове-на-Дону.
Март 1991 года, «Boeing-737» разбился при посадке в Колорадо-Спрингс, погибли 25 человек. В сентябре 1994 года потерпел крушение самолёт при заходе на посадку в Питсбурге, погибли 135 человек.
В июне 1996 года самолет вышел из-под контроля перед посадкой в аэропорту Ричмонда. «Педаль не слушалась, двигалась очень туго, опустилась сантиметра на два. Я чувствовал, как по педали что-то бьет. У меня не было сил толкнуть её дальше. Самолёт вышел из-под контроля, его катастрофически поворачивало к земле», - вспоминал пилот Бишеп.
Затем Boeing перешёл почти в вертикальное положение и все попытки вернуть его в горизонтальное положение были бесполезными. Рулевая система оказалась заблокированной. Но внезапно рулевая система вновь заработала, выровнять самолёт, спастись от катастрофы и предотвратить гибель 51 человека удалось в последние секунды. Приземление в Ричмонде прошло благополучно, но о проблеме «Boeing-737» заговорили вновь, после подзабытых авиакатастроф 1991 и 1994 годов.
В 1991 году самолёт из Денвера, приближающийся к посадочной полосе в Колорадо-Спрингс, стал крениться, и пилоты попытались зайти на второй круг для посадки. Но исправить положение не удалось, несмотря на все старания. Лайнер столкнулся с землёй, не долетев до аэропорта.
Расследование, которое длилось в течение двух лет, доказало, что ни турбулентность, ни ошибка лётчика не могли быть причиной случившегося, но настоящую причину так и не нашли. И только значительно позднее была обнаружена и исправлена конструкционная ошибка в гидравлической системе управления рулями высоты в Б737 («Boeing-737»).
Несколько иная ситуация при расследовании авиапроисшествий в России. Проводя расследование, МАК, как правило, приходит к выводу, что причиной крушения самолётов становится некомпетентность пилотов.
При внешней похожей ситуации с катастрофами Б7377, описанными выше, (самолёт теряет управление и сваливается в штопор), после катастрофы в Казани МАКом было объявлено, что причиной тому является неправильное управление самолётом пилотами.
Теперь и в Ростове-на-Дону очередной камень катится в сторону пилотов. И, думаю, не случайно уже на первой стадии расследования появлялись «утечки информации» из секретного МАКа, обозначавшие пилотов причиной крушения лайнера: это и экономия, обусловленная расходованием лишних денег при уходе на запасной аэродром, это и хроническая усталость самих пилотов. А на финишной прямой расследования – обнародование части переговоров пилотов, из которой следует, что была якобы конфликтная ситуация в кабине самолёта.
Разберём сейчас только один аспект, который не был изучен в казанской авиакатастрофе. Этот аспект является техническим и, возможно, указывает на серьёзную недоработку у данной модели самолёта.
Думаю, и в катастрофе в Ростове-на-Дону он также выпадет из рассмотрения МАКа, так как совершенно не вписывается в его идеологию, когда причиной крушения, практически всегда, является человеческий фактор.
Управление стабилизаторами
Для управления самолётом в вертикальной плоскости служат рули высоты и стабилизаторы.
Рули высоты управляются гидравликой и практически мгновенно реагируют на изменение положения штурвала.
Вверху красная кривая – положение штурвала. В нижней части две кривых положения рулей высоты. Цена деления сетки по горизонтали – 1 секунда. Как видим, любое изменение положения штурвала, практически, единовременно повторяют рули высоты.Совсем другая ситуация с управлением стабилизаторами. Они приводятся в действие не гидравликой, а электрической системой.
Для управления самолётом при изменении скорости на самолёте Б737 установлена система STS (SpeedTrimSystem), которая выполняет свою функцию путём автоматического (без вмешательства пилотов) отклонения стабилизаторов. Данная система работает только в штурвальном режиме, когда отключён автопилот. Есть и другие условия для инициации работы системы STS, но сразу скажем, что и они выполнялись как в Казани, так и в Ростове на Дону.
Важным является такой момент: когда создаются условия для начала работы этой системы, она начинает работать лишь через пять секунд. За это время система только анализирует данные по параметрам полёта, но никак не реагирует для изменение угла установки стабилизатора. Стабилизаторы остаются в том же положении. И только после этой пятисекундной паузы электропривод начинается поворот стабилизатора в нужном направлении.
Согласно инструкции по эксплуатации (РЛЭ) Б737 скорость поворота стабилизаторами при большой скорости полёта с убранными закрылками (обычный режим полёта на эшелоне) примерно в три раза ниже, чем при полёте на малых скоростях и с выпущенными закрылками. Именно этот «скоростной» режим управления стабилизаторами, когда самолёт находится у земли, нас и будет интересовать, так как рассматриваем фазу посадки самолёта и ухода на второй круг, для которой и характерны малая скорость и выпущенные закрылки.
Как видно по фото №2 стабилизаторы на малых скоростях самолёта системой STS отклоняются на малый угол таким образом, чтобы самолёт стремился «уходить» в пикирование. При росте скорости самолёта стабилизаторы начинают автоматически поворачиваться на такой угол, чтобы нос самолёта задирался вверх (режим кабрирования).
На примере двух авиакатастроф в России (в Перми и Казани), проанализируем условия работы и максимальную скорость поворота стабилизаторами системой их управления на самолёте Б737.
Цена одного деления по горизонтали 10 секунд. Таким образом, на Б737 в Перми стабилизатор, уже находясь в положении «пикирования», повернулся на угол в два градуса примерно за 13 секунд. При этом система STS «думала» не менее 7 секунд (горизонтальный участок графика на отметке 2 градуса), перед тем, как ещё больше «бросить» самолёт в режим пикирования.
Цена одного деления по горизонтали 1 секунда. Таким образом, на Б737 в Казани стабилизатор, также как и Перми, уже находясь в положении «пикирование» повернулся ещё на 1,8 градуса (2, 1 – 0,3 =1,8) за 13 секунд.
«Стабилизаторы-тугодумы»
Исходя из данных по двум авиакатастрофам (в Перми и Казани) можно сделать определённый вывод, что система электрического привода управления стабилизаторами на Б737 может изменять угол наклона стабилизаторов не быстрее, чем 1 градус за 7 секунд. При этом мы не забываем, что система перед началом поворота стабилизатором не менее 5 секунд анализирует поступающие данные и в этот период времени не управляет стабилизаторами, сохраняя угол поворота стабилизатором неизменным.
Достаточна ли такая скорость реакции управления стабилизаторами в быстроменяющемся по своим параметрам процессе посадки самолёта, либо его уходе на второй круг?
Давайте сравним данные Б737 со скоростью перекладки угла стабилизатора на отечественной технике. Для примера возьмём Ту-154 и его параметры во время катастрофы в Смоленске.
Цена одного деления по горизонтали 10 секунд. Перекладка стабилизатора на Ту-154 с угла -1,63 до угла -3,09 произошла за время менее 6 секунд. Таким образом, скорость управления стабилизатором на Ту-154 не более 3 секунд при повороте на 1 градус.
Отсюда вывод, что система управления стабилизатором на Б737 очень медленная (примерно в два раза медленнее) по сравнению с отечественной авиатехникой.
Системная ошибка?
А теперь применительно ко времени протекания событий, в ходе которых терялся контроль над самолётом, во время катастроф в Казани и Ростове-на-Дону.
В обоих случаях при заходе самолётов на посадку система, управляющая стабилизаторами, согласно её логике работы, устанавливала их на режим «пикирование». При наборе высоты (и скорости) система начинала медленно «думать» (с 5-секундной паузой на размышления) и также медленно переставлять стабилизатор на положение «кабрирование» (нос самолёта вверх).
При достижении горизонтального полёта (мы не забываем, что пилоты при большом угле полёта, штурвалом в обоих случаях, и это естественно, рулями высоты пытались перевести самолёт в горизонтальный полёт) система опять продолжает смещать стабилизаторы в положение пикирования и сводит «на нет» все усилия пилотов, воздействующих на рули высоты. Самолёт начинает пикирование, достигается критический угол полёта, при котором система управления стабилизаторами вообще отключается, оставляя стабилизаторы в положении «пикирование». Превалирующие над рулями высоты по аэродинамической силе «стабилизаторы-тугодумы» отправляют неуправляемый самолёт в крутое пике к земле…
Могла ли «логика» такой «задумчивой» и медленной (как было только что доказано) системы управления стабилизаторами на Б737 как в Казани, так и в Ростове-на-Дону адекватно реагировать на быстроизменяющиеся события при уходе на второй круг? Думаю, не всегда. Не в 100% случаев.
«Заточенная» на режим пикирования при посадке самолёта, эта инерционная система, обладающая большой аэродинамической силой, при стечении определённых обстоятельств, в состоянии вывести самолёт из-под контроля пилотов. Даже находясь в исправном состоянии.
А для выведения из режима «пикирование» в состояние «кабрирование» этой системе надо изменить углы стабилизатора как минимум на 3-4 градуса. И на это, с учётом времени на «размышление» электроники, требуется около 30 секунд. А этого времени, как в Казани, так и в Ростове-на-Дону, не было.
Кстати
Юрий Николаевич Антипов – независимый технический эксперт НП Саморегулируемая организация «Ассоциация технических экспертов» (СРО АТЭ) России. Живёт в Москве. Имеет два высших образования.
Занимался расследованием крушения ЯК-42 в Ярославле, когда погибла местная хоккейная команда; катастрофы Boeing в Донецкой области и Airbus А-321, потерпевшего крушение в небе Египта.
Снял фильм «МН17. Только факты» – о крушении Boeing 777 под Донецком (июль 2014 года).
Военный самолет загорелся при взлете в Ростове 
Первый серийный самолет Бе-200 таганрогской сборки представят в сентябре 
Что известно об авиакомпании и её самолете, разбившемся в Ростове? 
Какие самолёты были ослеплены лазером в аэропорту Ростова-на-Дону?