РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОТЕРИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТИРОВКИ И УПРАВЛЕНИЯ САМОЛЕТОМ В ПОЛЕТЕ
В 2006 г. в России произошли три авиакатастрофы по причине потери пространственной ориентировки в полете. 22 февраля 2006г. Ми-8Т под Красноуфимском. 3 мая 2006г. А-320 под Сочи. 30 июля 2006г. Су-24 под Калининградом. Всего в авиации всех стран мира в 2005- 2006 гг. по данной причине произошли 24 авиакатастрофы.
23 августа 2000 г. ночью при уходе на второй круг упал в Арабском заливе вблизи аэропорта. Мухарак, Бахрейн самолет А-320. Под Сочи, через шесть лет, катастрофа повторилась с точностью до деталей.
Выводы по расследованию катастрофы в Бахрейне:
пп. 3. «Во время выполнения ухода на второй круг после полета по кругу, представляется, что летный экипаж испытал пространственную дезориентацию (потерял пространственную ориентировку).
пп. 4с. «Командир корабля не полностью воспринял приборную информацию, которая образуется на заключительном этапе полета, при этом он испытывал информационную перегруженность».
По данным МАК «..причиной катастрофы самолета А-320 (под Сочи) стали неадекватные действия командира его экипажа, одновременно второй пилот упустил из внимания посадочные параметры».
«В сложных метеоусловиях сыграл свою роль человеческий фактор» - уточнил министр транспорта РФ Игорь Левитин.
По классификации ИКАО это CFIT - «Столкновение исправного воздушного судна с землей». Но корректно ли так классифицировать произошедшие катастрофы? Потеря пространственной ориентировки, это чисто психофизиологическая ситуация, присущая летчику, как индивиду, и происходящая из-за отсутствия в кабинах самолетов соответствующего, жизненно необходимого приборного оборудования. К примеру, если в полете откажет кислородное оборудование и произойдет катастрофа, то в этом случае будет классифицировано: «Отказ оборудования воздушного судна». Пространственная ориентировка, это такая же жизненно необходимая функция человеческого организма, как и дыхание.
Для решения проблемы потери пространственной ориентировки с дальнейшей потерей управления самолетом вышеперечисленные катастрофы необходимо классифицировать как: «Отсутствие жизненно необходимого оборудования в кабине воздушного судна». Таким образом, действия летчиков в Бахрейне и под Сочи необходимо рассматривать, как действия в стрессовой ситуации, при недостаточной информации, в дефиците времени, из-за отсутствия необходимой индикации в кабине самолета.
Психофизиологические аспекты происхождения и процесса потери пространственной ориентировки с дальнейшей потерей управления самолетом рассмотрены в журнале «Проблемы безопасности полетов» № 12, 2006 г. в статье «Потеря пространственной ориентировки и управления самолетом в полете». Были сделаны следующие выводы:
1. В кабинах современных самолетов для ориентации в пространстве и безопасного управления применяется индикация не соответствующая решению данных задач.
2.В кабинах современных самолетов необходимо установить два новых индикатора:
а). Пилотажный индикатор для решения задач безопасного управления самолетом.
б). Индикатор для пространственной ориентировки летчика в любых метеоусловиях полетов.
Суть проблемы и ее решение.
В настоящее время в кабинах самолетов, как военного, так и гражданского назначения, применяется два типа основных авиационных приборов – авиагоризонтов - указателей углов крена, тангажа, скольжения самолета в полете.
1 тип – так называемая прямая («американская») индикация углов крена и тангажа (на рис. 3а., 3b., 3с.).
Увеличить plencov-2-3.gif (128кб)
Применяется на всех типах самолетов и вертолетов западного производства. Представляет на экране индикатора неподвижный, стилизованный силуэт своего самолета, относительно которого вращается по крену и перемещается по тангажу подвижная линия условного горизонта, якобы повторяющая положение линии истинного горизонта, (видимая из кабины самолета линия естественного горизонта), и указывающая при изменении положения своего самолета, углы крена и тангажа.
2 тип – так называемая смешанная («советская») индикация углов крена и тангажа. Применяется на всех военных и некоторых гражданских типах самолетов российского производства. Представляет на экране индикатора подвижный по крену и неподвижный по тангажу стилизованный силуэт своего самолета, относительно которого перемещается по тангажу линия условного горизонта, неподвижная по крену. Изменение положения самолета по крену указывает угол между линией условного горизонта и силуэтом самолета, а угол тангажа условно указывает параллельное перемещение линии условного горизонта вверх или вниз относительно неподвижного силуэта самолета.
Увеличить plencov-4-5.gif (123кб)
В настоящее время разработана индикация третьего типа (на рис. 5а., 5b., 5с.), однако она пока в авиации не применяется.
Согласно Приложению № 9 «Авиационных правил – 21», (п. 8.2.2 Технические требования к средствам определения и индикации крена и тангажа). «Индикация крена и тангажа АГН должна осуществляться по виду с самолета на землю, (линия искусственного горизонта – авиагоризонта параллельна истинному горизонту) и обеспечивать экипажу представление положения самолета относительно истинного горизонта, в диапазонах +/- 360 градусов по крену, и +/- 75 градусов по тангажу.
Данные технические требования к приборам – авиагоризонтам абсолютно не корректны и требуют изменения, как в терминологии, так и в понятиях. В определении: «Индикация крена и тангажа АГН должна осуществляться по виду «с самолета на землю» соотнесены не совместимые понятия. Крен и тангаж – параметры положения самолета в пространстве, т.е. положение связанной с самолетом системы координат (Х1,Y1,Z1) по отношению к земной (X,Y,Z). Осуществлять индикацию этих параметров «по виду с самолета на землю» или «с земли на самолет», это вводить летчика в заблуждение. Летчик знает, что движется в пространстве его самолет, а «вид с самолета на землю» предлагает ему видеть на экране индикатора свой самолет неподвижным, и наблюдать движущуюся окружающую среду (на рис. 4а., 4b., 4с.). Такая индикация алогична, по своей сути. К тому же оба типа индикаторов содержат как «вид с земли на самолет» - стилизованный силуэт самолета, так и «вид с самолета на землю» - движение линии условного, а не искусственного горизонта.
Определение: «линия искусственного горизонта – авиагоризонта параллельна истинному горизонту» верна как для первого, так и для второго типа существующих индикаторов, но только в горизонтальном полете. При больших углах тангажа, линия искусственного горизонта становится линией условного горизонта и уходит за обрез прибора, что не дает летчику возможность видеть ее положение в пространстве. Летчик наблюдает синий или коричневый фон. Определить положение в пространстве своего самолета ему при этом, естественно, затруднено.
Современные авиагоризонты 1 го и 2 го типа не могут быть сертифицированы по двум причинам:
Первая – существующие авиагоризонты не указывают углы тангажа самолета.
Вторая – положение и перемещение линии горизонта на индикаторах, не соответствует положению и перемещению линии истинного горизонта видимой из кабины самолета.
Угол тангажа (Q) – это угол между связанной продольной осью самолета (ось Х2, Х3) и горизонтальной плоскостью (осью Х).
При изменении положения самолета в пространстве по тангажу, индикаторы 1 го и 2 го типов показывают (на рис. 3в., 3с.) параллельное перемещение вверх или вниз линии искусственного (условного) горизонта относительно неподвижного силуэта самолета, представленного на индикаторах направленным от летчика. Ось Х1 на индикаторе направлена от летчика параллельно плоскости горизонта. Таким образом, показаний углов тангажа на индикаторе нет ни в статическом состоянии, ни при динамическом изменении положения самолета по тангажу. По данному признаку индикаторы не могут быть сертифицированы.
Линия истинного (естественного) горизонта, видимая летчиком из кабины самолета в полете, не изменяет своего положения (на рис. 2а., 2в., 2с.), при изменении положения самолета, как по крену, так и по тангажу.
Правильное положение линии истинного (естественного) горизонта на индикаторах 1 го типа, линия искусственного горизонта указывает только при перемещении самолета в горизонтальном полете (на рис. 1а., 2а., 3а., 4а.).
Увеличить plencov-1.gif (90кб)
При изменении положения самолета по тангажу (на рис. 1b., 1с.), линия искусственного горизонта на индикаторах 1 и 2 типов смещается параллельно вверх или вниз (на рис. 3в., 3с.), относительно неподвижного силуэта самолета. Такое перемещение указывает не положение видимой из кабины линии истинного (естественного) горизонта, которая не перемещается, а изменение положения ЛА относительно линии земли (на рис. 4а., 4в., 4с.), то есть изменение высоты полета. Таким образом, линия искусственного горизонта на индикаторах 1 го и 2 го типов является линией земли и указывает не углы тангажа, а изменение положения самолета по высоте (Н). По данному признаку индикаторы также не могут быть сертифицированы.
Пояснение:
а). Линия истинного горизонта – линия границы неба и земли, находящаяся в горизонтальной плоскости неподвижной системы координат, связанной с землей. Линия истинного горизонта перпендикулярна вертикали земли.
б). Линия естественного горизонта в полете – видимая из кабины самолета граница неба и земной или водной поверхности. На земле положение линии естественного горизонта совпадает с положением линии истинного горизонта при наблюдении над водной поверхностью. При этом обе линии совпадают с положением линии земли, при высоте: «ноль». С набором высоты линия земной поверхности остается на земле, а линия истинного (естественного) горизонта, видимая из кабины самолета при любых изменениях углов крена и тангажа своего самолета, остается неподвижной на уровне глаз летчика.
в). Линия земли – линия, находящаяся в горизонтальной плоскости земли вертикально вниз от ЛА. Расстояние от центра тяжести ЛА до линии земли – высота полета.
г). Линия ложного горизонта – линия, возникающая при наблюдении естественного горизонта при оптических иллюзиях, при полете в горах, при полете между облаками, на восток в сумерках, ночью.
д). Линия искусственного горизонта – искусственно изображаемая в пространстве линия, по своему положению в пространстве совпадающая в полете с положением линии истинного (естественного) горизонта, при любых изменениях положения самолета в пространстве.
е). Линия условного горизонта – символическая линия изображаемая на индикаторе, и условленно принимаемая в полете за положение линии истинного (естественного) горизонта. Линия условного горизонта, в канале углов тангажа, как правило, привязана к поперечной связанной оси (Z1, Z2, Z3) самолета.
Разработчики индикации 1 и 2 типов пытаются в одном индикаторе совместить решение двух основных задач полета: обеспечить правильную пространственную ориентировку, для чего в приборе установили линию искусственного горизонта, и обеспечить безопасное управление самолетом, для чего в приборе выполнили неподвижным силуэт самолета. Как видно из вышеуказанного, решение обоих задач в одном индикаторе не достигается, что и ведет к потере пространственной ориентировки и управления самолетом в полете.
Вывод
В кабинах современных самолетов необходимо установить две информационные системы:
1). Индикация в любых метеоусловиях полетов линии искусственного горизонта по своему положению, перемещению и параметрам соответствующей линии истинного (естественного) горизонта видимой летчиком из кабины самолета.
2). Индикация положения и перемещения в пространстве своего самолета, выполненного на индикаторе в виде движущегося по крену и тангажу объемного макета, относительно неподвижной линии условного горизонта.
В технических требованиях необходимо четко разделить требования к двум различным приборам:
Пп. 8.2.2. «Пилотажный индикатор – индикация углов крена, тангажа, скольжения и других параметров положения и движения ЛА в пространстве должно осуществляться корректно, и обеспечивать экипажу представление о положении ЛА в пространстве в истинной (неподвижной) системе координат в диапазоне: + / - 360 град. по крену; + / - 90 град. по тангажу».
Пп. 8.2.3. «Индикатор пространственной ориентировки – индикация линии искусственного горизонта, земли, параллелей и меридиан, должно осуществляться во всем видимом из кабины самолета диапазоне, и обеспечивать экипажу ЛА представление положения истинного горизонта и земли в любых метеоусловиях полетов».
