Особенности поведения и пилотирования магистрального пассажирского самолета ТУ-154М на критических режимах полета

Наиболее сложным и опасным разделом летных испытаний является определение поведения самолета на больших углах атаки.

Для проведения этих испытаний выделяется один из опытных самолетов, который оборудуется средствами для покидания (вырезается дополнительный люк в полу пилотской кабины, кресла снабжаются гидроприводами для отката) и противоштопорным парашютом.

Испытания проводятся в сокращенном составе экипажа (два летчика и бортинженер).

Все одевают защитные шлемы и сидят на пристегнутых парашютах.

Перед началом испытаний проверяется в полете выпуск и сброс противоштопорного парашюта.

Испытания проводятся двумя методами:

- методом торможений до предельного значения угла атаки (то есть до начала сваливания) в различных конфигурациях;

- методом "дач" руля высоты до заданного значения a.

Торможения в полетной конфигурации (и "дачи") выполняются на больших высотах (10000-12000 м), а во взлетной и посадочной конфигурациях на высоте 6000 м. В любом случае при выполнении испытательных режимов полета запас высоты до верхней кромки облачности должен быть не менее 2000 м.

Методом торможений определяются минимальные скорости в полетной, взлетной и посадочной конфигурациях, от которых назначаются: безопасная скорость взлета (1,2 VS), захода на посадку (1,3 VS) и крейсерского полета. Методом "дач" руля высоты (они выполняются плавные и резкие) определяется запас самолета на вертикальный порыв в атмосфере, который можно встретить в зонах грозовой деятельности, повышенной турбулентности и т.д.

Нормируемый вертикальный порыв - 18 м/сек. С его учетом назначается "потолок" самолета.

Самолет Ту-154

Максимальный угол атаки, достигнутый на испытаниях Ту-154 в посадочной конфигурации с массой 75 тонн, составляет 20¦. Приборная скорость при этом была ~170км/ч. Начиная с a ~14¦, отмечался помпаж боковых двигателей, граница которого впоследствии была отодвинута до a~16¦ за счет автоматической "срезки" топлива. До введения дифференцированного отклонения стабилизатора отмечался "подхват" при полной отдаче штурвала "от себя" на a=20¦. Для вывода требовалась полная и энергичная (с темпом 0,5-1 сек.) отдача штурвала. В полетной конфигурации с большой массой сваливание происходит на a=15-16¦ (Vпр. ~ 290 км/ч). Имеется предупредительная тряска (более мелкая, чем на Илах) и помпаж.

С выпущенной механизацией Ту-154Б парашютирует, переваливаясь из крена в крен -10-15¦ за счет предкрылков (на эксплуатационных режимах полета они практически не работают). С убранными предкрылками самолет резко сваливается в глубокий крен (до 60¦), как Ту-134. В процессе испытаний Ту-154Б имело место сваливание в плоский штопор в июле 1972 года. Этому способствовали два обстоятельства: замедленная "отдача" штурвала на себя (~ 2 сек. вместо 0,5-1 сек.) и подхват, то есть самопроизвольное увеличение угла атаки при неизменном положении штурвала и руля высоты.

Автор этих строк еще не имел тогда опыта полетов на таких режимах. Это был мой первый полет на больших углах атаки, выполненный без всякой подготовки. Подхват был обусловлен недостаточным запасом руля высоты "от себя" вследствие того, что до этого случая стабилизатор в посадочной конфигурации ставился в положение 5,5¦ независимо от центровки. Кроме того, центровка при взвешивании самолета после полета оказалась запредельно задней. При полностью отданном "на себя" штурвале самолет продолжал бесконтрольно увеличивать угол атаки. Начался помпаж боковых двигателей (которые были выключены), а затем среднего двигателя, которому был установлен режим малого газа (выключать его было нельзя, чтобы не остаться без управления). При подходе к сваливанию возникла сильнейшая тряска (в посадочной конфигурации). АУАСП зашкалил, показания скорости на лицевой части прибора исчезли. Затем самолет свалился в левый плоский штопор и падал со Vу (по расшифровке) примерно 75 м/сек.

Тряска прекратилась. Попытки вывести самолет с помощью отклонения рулей оказались безрезультатными. Был выпушен противоштопорный парашют, который сработал с замедлением, после чего самолет начал опускать нос, появилась скорость и вращение прекратилось. После выхода из штопора парашют бы сброшен.

После анализа этого полета ОКБ ограничило отклонение стабилизатора до 3¦ при задних центровках. Полет был повторен, руля высоты стало хватать. При штопоре режим был начат на высоте 6200 м. Самолет выполнил четыре витка и вышел из штопора на высоте 2100 м. Погода была ясной.

Катастрофа Ту-154Б в районе Учкудука (Карши) по своему характеру удивительно напоминает приведенный случай, хотя она произошла в полетной конфигурации, с большим весом и на большой высоте. Экипаж набирал высоту на скоростях значительно меньше рекомендованных (по расшифровке МСРП-64) и достиг эшелона 11600 м на скорости ~ 400 км/ч, на границе срабатывания АУАСП. Бортинженер на эшелоне дважды убирал режим на малый газ (который восстанавливал КВС), очевидно приняв начало тряски за помпаж. На показания АУАСП экипаж не реагировал (он был выключен) и, вместо отдачи штурвала "от себя" для ухода с режима тряски, продолжал выдерживать высоту эшелона. В результате самолет потерял в горизонтальном полете 110 км/ч скорости и на Vпр.=290 км/ч свалился в плоский штопор и разбился.

Мне пришлось выполнять имитацию этой катастрофы. Была достигнута интенсивная тряска самолета с началом раскачки оборотов на боковых двигателях, минимальная скорость составила 320 км/ч на левом и 315 км/ч на правом приборах. После полной отдачи штурвала "от себя" самолет свободно выходил из режима (было выполнено 2 полета). Указанная имитация доказала полное соответствие самолета Ту-154Б характеристикам, полученным на государственных испытаниях.

Самолет Ту-154М

Самолет Ту-154М имеет несколько худшие (по сравнению с Ту-154Б) характеристики поведения на больших углах атаки, которые вряд ли можно считать существенными. Сваливание происходит на меньших углах атаки, то есть несколько раньше. Объясняется это новым зализом крыла с фюзеляжем, направленным на повышение экономичности самолета. Зато Ту-154М имеет гораздо более эффективные предкрылки, которые позволили при двухщелевых закрылках снизить скорость захода на посадку на 5 км/ч по сравнению с Ту-154Б с трехщелевыми закрылками. Кроме того, увеличена площадь руля высоты, что облегчает вывод самолета из сваливания и выполнение посадки.

Следует отметить, что самолеты Ту-154 и Ту-134 не проходили сертификации, а проходили лишь Государственные испытания.

Выводы

Катастрофа Ту-154 в районе Карши свидетельствует о полном отсутствии понятия у экипажа по выводу самолета из сваливания.

Методика вывода из сваливания на всех типах самолетов одинакова.

Показатели:

Достигнут Mmaxmax = 0,95.

Легкая маховая тряска начинается после превышения М=0,9. Самолет легко достигает М=0,95 в режиме снижения. Тряска при этом мелкая, незначительная, поведение самолета нормальное. На самолете Ту-154М также достигнут Mmaxmax =0,95. Мелкая маховая тряска начинается несколько раньше (опять-таки за счет обтекателя крыла с фюзеляжем). В основном - все то же самое.

Лучшим самолетом на больших числах М является Ту-154.

06.12.95 в районе Хабаровска в ночных условиях потерпел катастрофу самолет Ту-154Б-1 №85164. В процессе перекачки топлива из левых крыльевых баков у самолета возник правый кренящий момент при полете под автопилотом. После достижения рулевым агрегатом РА-56 упора возник правый крен, который стал увеличиваться. Экипаж в это время проводил предпосадочную подготовку и поздно обнаружил крен (звуковой сигнализации предельных кренов на этом самолете не было). Еще некоторое время ушло на распознание и оценку ситуации.

Автопилот был выключен пилотами при крене примерно 60¦. За счет рывка РА-56 крен увеличился и самолет перешел в крутую спираль со снижением с Vy ~ 200 м/сек.

Экипаж, не имея навыков вывода самолета из сложных положений, с пилотированием не справился и самолет потерпел катастрофу.