Вывод самолета из критических режимов - новый подход к обучению пилотов

Текст статьи перепечатывается с разрешения редакции журнала «АТО»

Все катастрофы, связанные с попаданием самолета в сложное пространственное положение (СПП) и режимы сваливания, объединены общей причинно-следственной связью: неготовностью (в том числе и психологической) экипажей гражданской авиации к распознаванию начала развития опасной ситуации и к действиям, необходимым для вывода воздушного судна из подобных ситуаций. Здесь и далее под СПП (на Западе используется термин Upset) будем подразумевать опасное нарушение допустимого летного положения воздушного судна, например чрезмерный крен или недопустимый угол тангажа. Сложное пространственное положение — это такое положение самолета в пространстве, когда его тангаж выше +25° или ниже -10° либо или крен превышает 45°. Нормальное эксплуатационное пространственное положение самолета находится в пределах всего лишь 10—13% от возможных значений (90° тангаж и 180° крен). Коммерческие пилоты подготовлены к управлению ВС на максимум 20—25% от этих значений (тангаж -10°... + 30°, крен 0—45°). Но фактически при попадании ВС в сложное пространственное положение пределы, к которым подготовлены пилоты, значительно превышаются. Как правило, попадание самолета в СПП приводит к выходу самолета за ограничения по скорости полета и перегрузке.

Анализ действий экипажей воздушных судов, потерпевших катастрофу, часто свидетельствует о том, что пилоты не осознают опасности при приближении к критическому режиму полета, а попав в такой режим, не в состоянии его правильно распознать и тем более предпринять необходимые действия по выходу из него. Вместе с тем анализ этих происшествий показывает, что при правильных действиях пилотов в большинстве случаев из этих ситуаций самолеты выводятся. Кроме того, при наличии соответствующей теоретической и практической подготовки можно было бы вообще избежать попадания в такие ситуации.

Возникает проблема: гражданские самолеты периодически (и довольно часто!) по разным причинам попадают в такие критические режимы, как сваливание, СПП и превышение ограничений по скорости полета и перегрузке, и вывести их из этих режимов в абсолютном большинстве случаев пилоты из-за своих неправильных действий оказываются не в состоянии. Очевидно, что для решения этой проблемы надо пилотов обучить: что такое критические режимы, как избежать попадания в эти режимы, как из этих режимов безопасно вывести самолет.

Одно из основных направлений в подготовке пилотов — создание технических средств обучения, позволяющих имитировать расширенные полетные области с выходом на критические режимы. Однако прошло почти 20 лет, как эта проблема стала очевидна, но ничего не меняется — по крайней мере, у нас в России. Да, разговоры о необходимости обучения линейных пилотов методам и приемам, позволяющим вовремя предотвратить развитие критической ситуации, а в случае развития таковой грамотно вывести из нее самолет, периодически возникали на различных уровнях (в том числе и на уровне Минтранса). Периодичность этих разговоров зависела от частоты и масштаба очередной авиакатастрофы, связанной с попаданием самолета в СПП или сваливание: случилась катастрофа — всплеск очередных дебатов на тему «что-то надо делать». Проходило два-три месяца, трагедия потихоньку забывалась, и разговоры на эту тему стихали. До следующего летного происшествия... Практически же дальше этих разговоров дело не шло. Межгосударственный авиационный комитет (МАК) в своих отчетах по расследованию причин авиапроисшествий неоднократно и постоянно рекомендовал авиационным властям и авиакомпаниям обратить внимание на подготовку пилотов в части предотвращения попадания самолетов в критические режимы и умения выходить из подобных режимов.

Надо сказать, что в процессе летных испытаний транспортного самолета и его сертификации обязательно проводят испытания на сваливание и минимально допустимые скорости полета. Это, пожалуй, самые интересные и наиболее сложные виды испытаний. Им предшествует специальная подготовка, включающая вывод самолета из СПП, а также тренировки по выводу из различных видов штопора на самолете, который позволяет это делать. При подготовке и проведении таких испытаний необходимо использовать любой шанс, позволяющий почерпнуть какие- то знания и навыки. На тяжелых самолетах специально штопор не делают, хотя в моей летной практике было три таких случая, каждый раз по разным причинам, когда после сваливания самолет попадал в штопор. Проблема в том, что для таких испытаний очень трудно сделать какие-либо предварительные расчеты, поскольку задача математического моделирования режимов полета, связанных с нестационарным обтеканием, остается до сих пор не решенной. Между тем заниматься этими задачами крайне актуально, поскольку слишком много катастроф, случившихся в гражданской авиации в последние годы, стали следствием потери управления самолетом из-за попадания его в сваливание или сложное пространственное положение, когда летчик теряет пространственную ориентировку, а самолет выходит за пределы летных ограничений.

spp_1.jpg

Попадания самолета в СПП были и раньше, однако должного анализа причин ошибочных действий экипажа, выявленных и указанных в материалах расследования авиационного происшествия, не проводилось. Чаще всего просто писали, что это была ошибка летчика, но мало кто задавался вопросом о том, что за этим стоит, и почему летчики допускают такие ошибки.

Причина же заключается в том, что программы подготовки линейных пилотов не предусматривают обучение таким элементам, как вывод из сваливания или СПП. Правда, в советские времена, вплоть до 80-х гг., первоначальное обучение летчики проходили на самолете Як-18, который позволял выполнять сложный пилотаж. То есть фактически летчики имели хоть какое-то представление о том, что такое штопор, вираж с креном 60°, пикирование, горка и т. д. В настоящее время этот вид обучения в программе подготовки летчиков сильно сокращен. Мотивируется это тем, что гражданский пилот возит пассажиров и ему надо уметь летать только в рамках летных ограничений. Зачем тратить время и деньги на дополнительное обучение? Тем не менее, существует масса причин, по которым летчик может попасть в критическую ситуацию: отказ двигателя или неполадки в системе управления, потеря экипажем пространственной ориентировки и пр., и число таких случаев стало увеличиваться.

Мне часто приходится участвовать в работах комиссий МАК по расследованию летных происшествий, и это еще более убедило меня в том, что истинной первопричиной многих крупных авиакатастроф последних десятилетий является отсутствие знаний и навыков по действиям в отдельных критических ситуациях. Причем причиной попадания самолета в сложное пространственное положение может быть и ошибка пилотов, а может быть и наоборот: самолет сначала по какой-то причине (не связанной с ошибками экипажа) попадает в СПП, а летчик не знает, что делать в таком случае. Но все же анализ показывает, что чаще всего летчики все-таки сами «загоняют» самолет в это состояние. Так было, например, 14 сентября 2008 г. в районе аэропорта Перми с самолетом Boeing-737-500 авиакомпании «Аэрофлот-Норд». Дело в том, что на самолетах западного производства (в том числе и на самолетах Boeing) принципиально другой вид индикации авиагоризонта (так называемый прямой), а не тот, который был принят у нас в стране (так называемый обратный). Именно с обратным видом индикации и имел предыдущую летную практику экипаж. Перейти с одного типа на другой вполне возможно, (мы сейчас не спорим о том, какой вид индикации лучше и почему), но в этом конкретном случае экипаж в режиме ручного пилотирования оказался не готов воспринимать эту индикацию. А дальше пошла последовательность неправильных действий экипажа и, как следствие, попадание самолета в ситуацию, которая привела к катастрофе. Это типичные ошибки от недоученности, от конкретных пробелов в обучении. Летчики не могут вывести самолет из СПП просто потому, что в состоянии растерянности, а порой и шока, они не знают, как действовать. Хотя делается все относительно просто, но только тогда, когда знаешь, что именно надо делать.

Сваливание самолета и переход в штопор — крайне опасные режимы полета. Анализ катастроф показывает, что пилоты, не осознавая этой опасности, несмотря на признаки приближающегося сваливания и предупреждающую сигнализацию, даже не понимали, насколько близки они к катастрофе и не предпринимали необходимых простых мер, чтобы избежать попадания в эти режимы. Не говоря уже о том, что их действия при выводе самолетов из таких режимов были порой прямо противоположными тем, которые требовались. Яркий пример тому — катастрофа Ту-154 авиакомпании «Пулково» под Донецком в 2006 году. Пилоты пытались набрать высоту, чтобы обойти грозовое облако сверху, при этом потеря скорости и сваливание казались летчикам меньшим злом, чем потеря высоты, поскольку им внушают, что самое страшное — потерять высоту, и они тянули штурвал на себя, не понимая того, что тем самым все больше загоняют самолет в безвыходное положение. Аналогичным образом и второй пилот экипажа самолета A330 авиакомпании Air France, потерпевшего катастрофу в июле 2009 г. над Атлантикой, долгое время неосознанно удерживал ручку управления в положении на кабрирование и его восклицание зарегистрировал речевой самописец — But I’ve had the stick back the whole time! — за 45 секунд до катастрофы.

Вывод один: непонимание летчиками особенностей поведения самолета на критических режимах, неумение распознать в самом начале признаки опасности, неумение, если уж туда попали, выводить самолет из этих опасных состояний — вот основные причины таких катастроф. Нет сомнения, что если бы пилоты погибших лайнеров обладали этими знаниями и умениями, катастроф бы не случилось. Анализ показывает, что если все катастрофы этого типа принять за 100%, то примерно в 90% случаев при правильных действиях летчиков самолет можно вывести их таких состояний. Исключениями, пожалуй, являются только те случаи, которые происходят на очень малой высоте. Примером является вызвавшая в средствах информации большой резонанс катастрофа Як-40 в Шереметьево в 2000 г. (в этой катастрофе погиб известный тележурналист Артем Боровик), когда сваливание произошло на очень малой высоте, сразу после отрыва самолета. Но и эту катастрофу можно было предотвратить. Во-первых, нельзя взлетать на необработанном противообледенительной жидкостью самолете, особенно на таком, на котором нет предкрылков. Во-вторых, в условиях обледенения техника пилотирования должна быть несколько иной, чем при взлете в обычных условиях.

Недавняя катастрофа ATR 72 авиакомпании «ЮТэйр» под Тюменью — та же ситуация, когда сваливание на малой высоте произошло из-за неучета пилотами особенностей при взлете в условиях, когда поверхность крыла покрыта тонким слоем льда. Вывести самолет из сваливания из-за дефицита высоты практически невозможно. Но не попасть в режим сваливания — возможно на все 100%, ибо самолеты «загнали» в это положение сами пилоты, и основная причина, я повторюсь, в том, что они не понимали опасности этих режимов и не знали, как в такой ситуации действовать.

Еще в начале 90-х гг. прошлого века, после расследования целого ряда авиакатастроф мне стало очевидно, что вопросами подготовки пилотов по выводу самолетов из критических режимов нужно серьезно заниматься. К счастью, так думал не только я. Среди моих единомышленников оказались люди, которые в силу своей профессиональной деятельности хорошо понимали суть проблемы, пути ее решения и оказались просто неравнодушными энтузиастами. Одним из них стал С. Ю. Борис, потомственный авиационный инженер и ученый-исследователь, который работал в то время в ЛИИ им. М. М. Громова и тоже занимался этой тематикой. Еще одним членом команды стал директор Информационно-аналитического центра «Виконт-авиа» А. Н. Сорокин. Этот центр занимается анализом надежности авиационной техники и безопасности полетов ВС ГА, в том числе сбором и анализом статистики по эксплуатации самолетов. В свое время он выделился в самостоятельную структуру из одного из отделений ЛИИ. Наша команда существует до сих пор, хотя все мы давно работаем в разных организациях. Мы сделали огромное количество попыток привлечь внимание к этой теме, — начиная от поездок по компаниям и кончая моим визитом к министру транспорта, написали огромное количество писем в те инстанции, которые могли бы решать эти вопросы.

Интересно, что параллельно с хождениями по российским инстанциям, мы поднимали ту же проблему и будучи в Европе, во время наших поездок в компанию Airbus. Мы обратились к нашим коллегам с предложением на международном уровне заняться созданием спец- программы по обучению пилотов, ведь рост количества катастроф, связанных с потерей управления самолетом в полете, — одинаковая проблема и у нас, и на Западе. Тогда наши коллеги из Airbus ответили, что этот путь им не подходит и что летчиков не надо специально этому учить, они должны быть просто дисциплинированными. Надо делать самолеты, которые не позволят летчикам попадать в критические ситуации, и в концепции системы электродистанционного управления самолетов Airbus алгоритмически заложена защита самолета от попадания в режим сваливания. Но, к сожалению, жизнь показала, что и это не панацея. Более того, именно растущая автоматизация управления в какой- то мере привела к утрате классических летных навыков ручного пилотирования, которые требуются в критических ситуациях.

spp_2.jpg

Примером служит уже упомянутая катастрофа рейса Air France AF447 над Атлантикой в июле 2009 г. Согласно отчету представителей французского Бюро по расследованию инцидентов на воздушном транспорте (BEA, Bureau d’Enquetes et Analyses) причинами крушения стали как технические неполадки самолета, так и человеческий фактор. Сбой датчиков скорости привел к отключению автопилота, и дальше самолет управлялся в ручном режиме, несмотря восстановившуюся работу датчиков скорости. При этом второй пилот, управлявший самолетом в момент катастрофы, продолжал тянуть ручку управления на себя даже после постоянного срабатывания звуковой сигнализации, предупреждающей о сваливании. «Ни один из пилотов не проходил подготовку по ручному пилотированию в режимах, близких к сваливанию, или при сваливании на больших высотах», — говорится в отчете. В итоге помимо мер чисто технического характера BEA рекомендовало организовать обучение пилотов ручному управлению лайнерами, особенно при попадании в сваливание.

Но вернемся к нашей поездке в Airbus, когда мы не нашли понимания с нашими западными коллегами относительно спецпрограммы по обучению пилотов. Каково же было наше удивление, когда буквально спустя 2—3 года после нашего разговора на эту тему два мировых конкурента в сфере разработки и производства современных самолетов — Boeing и Airbus — объединились и создали специальный небольшой теоретический видеокурс, который назывался Upset Recovery и был разослан авиакомпаниям. Оказалось, что автоматизация управления не привела к заметному снижению катастроф рассматриваемого типа, и, видимо, поэтому была предпринята попытка с помощью CD-диска объяснить летчикам основы теории, физику процессов, происходящих с самолетом на критических режимах полета. На мой взгляд, появление этого курса хотя и сыграло свою роль, но мало помогло — по той простой причине, что для летчика, перефразируя известную поговорку, лучше один раз самому попробовать, чем сто раз услышать. Когда пилотируешь самолет, не вспоминаешь формулы или графики, надо физически все это себе хорошо представлять; иными словами, надо к теории добавлять практику.

С началом перестройки в России в авиацию пришли новые люди, которые в погоне за прибылью не слишком интересовались вопросами безопасности, и мы на какое-то время совсем потеряли надежду до кого-то достучаться в нашей стране. А вот европейцы и американцы начали этим постепенно заниматься. Мне известно, что в США в 90-е годы стали появляться частные учебные центры, в которых пилоты многих серьезных авиакомпаний проходили специальный курс, включавший и теоретическую подготовку, и несколько практических полетов на небольшом самолете. Дело в том, что на больших самолетах обучать не только дорого, но и опасно. Ко всему прочему это нарушает график их эксплуатации, а с учетом того, сколько летчиков работает по всему миру, это просто нереально. В то же время небольшой пилотажный самолет вполне подходит для учебных целей. Казалось бы, можно пойти по такому пути. Обучение на маленьком самолете относительно безопасно, поскольку в случае ошибок такой самолет можно с помощью опытного инструктора вывести из опасного режима. Контрольные полеты для закрепления полученных навыков должны выполняться пилотами самостоятельно под надзором инструкторов. В принципе, такая программа была бы лучшим завершением курса теоретической подготовки, хотя это неизбежно приведет к увеличению стоимости летной подготовки. Однако при таком подходе возникают трудности, связанные прежде всего с необходимостью подготовки большого количества инструкторов. Разумеется, летчиков-испытателей для такой работы не хватит, надо будет готовить инструкторский состав из опытных линейных пилотов, а их подготовка тоже будет связана с определенным риском.

Более дешевым и безопасным в сравнении с летным этапом подготовки является использование специального тренажера для отработки навыков пилотирования на критических режимах. Но здесь надо отдавать себе отчет в том, что даже лучшие западные современные тренажеры самого высокого квалификационного уровня не приспособлены к этому — по той простой причине, что в их математической модели таких режимов полета просто не существует. Мне известно, что совсем недавно компания Airbus разослала строгое запрещение выполнять на имеющихся тренажерах полеты на сваливание, поскольку это может привести к возникновению у пилотов ложных навыков. А из практики мне известно, что гражданские пилоты в ряде случаев отрабатывают сваливание на тренажерах. Вопрос: что мы отрабатываем, если еще никто в мире не смог создать более или менее приемлемую математическую модель динамики движения самолета на критических режимах полета? И насколько адекватна будет такая подготовка, если на сегодняшних тренажерах нельзя воспроизвести все факторы, свойственные реальному полету на критических режимах — вибрации, бафтинговую тряску, перегрузки, а также различные иллюзии, которые могут возникать у летчика при вращении самолета.

Ведь что такое тренажер? Это когда узкую досочку кладешь на пол и проходишь по ней. А реальный самолет — это когда досочка висит над пропастью. И хотя она одной и той же ширины, психологически это две разные ситуации, эмоциональный настрой совершенно разный. Конечно, одна только тренажерная подготовка полной стопроцентной уверенности не даст, однако позволит отработать основные навыки пилотирования на критических режимах, которые, без сомнения, пригодятся. Когда летчик почувствует, что он в реальном полете смог вывести самолет из сваливания, он обретет уверенность.

Все это доказывает необходимость интегрированного подхода при разработке программы, обучающей пилотов гражданской авиации правильным методам вывода самолета из сваливания. В идеале такая программа должна включать теоретическую, тренажерную и летную части, причем все эти разделы должны быть четко взаимоувязаны между собой. Этап тренировки на наземном тренажере в рамках этой программы должен занять особое место по многим причинам:

  • во-первых, использование специального тренажера безопаснее и дешевле по сравнению с летным этапом;
  • во-вторых, именно на этом этапе формируются практические навыки пилотирования на критических режимах;
  • в-третьих, только этот этап позволяет познакомить пилотов с широким диапазоном разновидностей критических режимов полета и продемонстрировать все типовые ошибки пилотов и правильные (безопасные) методы пилотирования в данных условиях;
  • в-четвертых, этот этап обладает высокой пропускной способностью, т. к. при наличии двух-трех таких тренажеров можно за относительно короткий период провести обучение всех пилотов авиакомпаний, являющихся основными перевозчиками в России, а в дальнейшем проводить на них регулярные тренировки для поддержания навыков.

Разработка такого специализированного тренажера и внедрение его в практику обучения и периодических тренировок летных экипажей гражданской авиации позволит существенно повысить их профессиональный уровень в отношении действий в особых ситуациях, связанных с угрозой попадания или попаданием самолета в сложные пространственные положения и сваливание.

Создание подобного тренажера прежде всего связано с разработкой адекватной математической модели поведения самолета на критических режимах полета. Эта задача не решена до сих пор, поскольку на сегодняшний день не существует надежных математических моделей динамики самолета при нестационарном обтекании воздушного потока, характерном для подобных режимов. Тем не менее есть очень интересные результаты, полученные, в частности, в итоге реализации европейского исследовательского проекта SUPRA (Simulation of Uрset Recovery in Aviation). Эти результаты уже сегодня могут позволить нам существенно продвинуться в решении задачи создания такого специализированного тренажера. Однако это большая самостоятельная тема, которая выходит за рамки обсуждения настоящей статьи и заслуживает отдельного разговора. Я надеюсь продолжить ее в следующих публикациях.

Уже в процессе работы над этой статьей мне пришлось еще раз убедиться в том, что обсуждаемая в ней тема крайне актуальна. Недавно я побывал в Ульяновском высшем авиационном училище гражданской авиации. Там состоялись очень интересные встречи как с руководством училища во главе с ректором С. И. Красновым, так и с летчиками- инструкторами. Разговор зашел о проблемах подготовки будущих пилотов и путях их решения. Среди прочих вопросов мы затронули и проблему подготовки курсантов, связанную с темой данной статьи. Честно скажу, я не ожидал встретить столь откровенно неравнодушную реакцию и озабоченность своих собеседников по этому поводу. Действительно, сегодня программы и курсы летной подготовки в части обучения курсантов предупреждению попадания самолетов в критические режимы и выводу из них требуют серьезной корректировки. Не будем забывать, что сегодняшние курсанты завтра сядут за штурвалы самолетов, и от них в значительной степени будет зависеть безопасность полетов. А основы пилотирования, знания и навыки прививаются именно с первых шагов, которые совершаются в стенах училища.


Статьи номера

Назад