Полет – прекрасное, незабываемое чувство. Когда самолет медленно отрывается от поверхности земли и набирает высоту, появляется ощущение бесконечной свободы. Пилоты однозначно не боятся летать. Эта профессия предполагает наличие любви к небу и высоте, стрессоустойчивости и уверенности в собственных силах.
Несмотря на бурное развитие авиации, начавшееся в 1903 году историческим полетом братьев Райт, к 1920-м идеология полета мало изменилась. Основными инструментами пилота по‑прежнему оставались глаза и вестибулярный аппарат, так что полеты в темноте, тумане или при низкой облачности были сопряжены с большим риском. Стоило пилоту перестать видеть землю или солнце, как он терял ориентацию в пространстве, что неизбежно приводило к сваливанию в штопор.
Впрочем, аэропланы летали и ночью — ориентируясь по освещенным объектам на земле. Эксперименты по наблюдению за голубями, которых выпускали из самолета с заклеенными бумагой глазами, подтвердили, что «слепой полет» при помощи одних только органов чувств вряд ли возможен. Требовались надежные приборы.
К тому времени многие приборы для ориентации в пространстве уже существовали.
Во‑первых, это был указатель поворота и крена, представлявший собой изогнутую стеклянную трубку с металлическим шариком внутри.
Во‑вторых, гирокомпас и гирогоризонт, разработанные Элмером Сперри-младшим, сыном основателя компании Sperry. Не хватало только надежного высотомера.
Недостающее звено предоставил молодой выходец из Германии Пауль Коллсман. Он родился в 1900 году в Германии, а в 1923-м эмигрировал в США, где на протяжении пяти лет работал механиком в Pioneer Instrument Co., подразделении компании Bendix, выпускавшей авиационные приборы. В 1928 году Коллсман уволился и основал компанию Kollsman Instrument Co. с капиталом в $500.
Образцом для альтиметра Коллсмана стал швейцарский хронометр — самый точный механизм того времени
Действие существовавших в то время барометрических альтиметров (высотомеров) было основано на изменении атмосферного давления с высотой. Сам принцип был вполне хорош, но точность приборов составляла 30−50 м, а это никак не годилось для «слепого полета». Во время работы в Pioneer Instrument Коллсман разобрал множество таких приборов и неоднократно обращал внимание на несовершенство механизма, приводившего стрелку указателя высоты в движение: точность изготовления шестерен оставляла желать лучшего. Коллсман взял за образец самый совершенный механический прибор, известный в то время, — швейцарский хронометр. По его заказу одна из швейцарских часовых компаний изготовила механизм, который позволял измерять высоту с точностью до 1 м.
А 24 сентября 1929 года состоялся первый по‑настоящему «слепой» полет: самолет под управлением лейтенанта Джеймса Дулиттла (того самого, который в 1942 году возглавил знаменитый рейд американских ВВС на Токио, а потом дослужился до генерала и командовал 18-й воздушной армией в Европе) взлетел и совершил 15-мильный облет по маршруту. Кабина самолета была занавешена, и пилот ориентировался исключительно по приборам, одним из которых был барометрический альтиметр Коллсмана.
фото: Один из первых маршрутов KLM, Амстердам – Джакарта. Точками обозначены пересадки
Компания Kollsman и сегодня по‑прежнему выпускает отличную авионику. А словосочетания Kollsman window (окошко для выставления давления на уровне аэродрома) и Kollsman number (само это давление) давно стали нарицательными среди англоязычных пилотов.
Зарождались первые авиакомпании, а в 1944 году множество стран объединилось, подписав Чикагскую Конвенцию и создав ICAO – интернациональную организацию, регулирующую полеты. Появился современный правовой базис для международных полетов. Возникла необходимость создать и систематизировать правила полетов, используя знания, опыт и технические возможности того времени.
Правила визуальных полетов (ПВП, Visual Flight Rules, VFR) опираются на тот факт, что пилот на протяжении всего полета будет видеть естественную линию горизонта, воздушное пространство вокруг себя и часть поверхности земли снизу.
Согласно приложению 6 конвенции о международной гражданской авиации, самолет, летящий визуально, должен иметь на борту средства измерения и отображения:
- приборной воздушной скорости (позволяет выдерживать безопасную для маневров скорость)
- барометрической высоты (для поддержания необходимой для полета высоты)
- магнитного курса (дает возможность выдерживать направление на точку назначения)
- времени (позволяет узнать расстояние до точки через скорость)
Сами правила полетов достаточно просты:
- пространственное положение самолета, необходимое для безопасного маневрирования, выдерживается по естественной линии горизонта
- конфликтующий трафик ищется пилотом визуально, и для его разведения не требуется помощь диспетчера (два самолета на встречных курсах поворачивают каждый вправо)
- навигация обеспечивается чтением аэронавигационной карты и соотнесением ее ориентиров с наблюдаемой поверхностью, а также выполнением точного штурманского расчета на земле
- процедуры строятся по тем же ориентирам и публикуются в специальных сборниках. Пример такой процедуры для захода на посадку: долететь до такого-то озера, повернуть от него к такой-то деревне, посреди деревни повернуть влево, а там уже и полосу становится видно
- для управления трафиком можно использовать ограничения по высоте или ориентирам (например, построить запретную зону над Москвой от МКАДа)
Помимо самого маневрирования воздушным судном, на пилота возлагается обязанность по сканированию трафика и ориентиров на земле. Поэтому большую часть времени визуальный пилот смотрит наружу. Это, в свою очередь, приводит к пониженной точности выдерживания параметров полета (высоты, скорости, курса).
Для таких полетов необходимы достаточно строгие метеорологические условия.
Пилот должен видеть:
- большую часть земли на протяжении всего полета, что делает трудноосуществимым полет на больших высотах (над облаками)
- естественную линию горизонта, что делает невозможным полеты в самих облаках
- взлетно-посадочную полосу при взлете и заходе на посадку, что исключает возможность осуществления взлетов/посадок в тумане
Все это делало коммерческие визуальные полеты делом весьма непредсказуемым. Рейсы приходилось корректировать или отменять из-за погодных условий, полет на больших высотах (уменьшающий время полета и расход топлива) был недоступен. Это привело к появлению новых правил, по которым и стала летать коммерческая авиация (о них речь пойдет чуть ниже).
Но визуальные полеты остались. Они прочно закрепились в той нише, которая нетребовательна к регулярности полетов – малой авиации. Они проще в освоении (все частные пилоты учатся летать изначально именно визуально), менее требовательны к оборудованию самолета (можно сэкономить на самолете и его обслуживании) и диспетчерскому сопровождению (можно летать вообще без диспетчера). Визуальные полеты безумно красивы и позволяют пилоту сполна насладиться всеми красотами неба.
Правила полетов по приборам
По мере развития спроса на коммерческие перелеты встал вопрос о планировании рейсов. Любая неподходящая погода в точке вылета, прилета или на пути могла привести к отмене рейса. Увеличивающийся поток трафика требовал от пилотов более точного выполнения процедур, а уворачиваться от других самолетов становилось все сложнее. Научно-технический прогресс тоже не стоял на месте. Все это привело к появлению новых правил.
Правила полетов по приборам (ППП, Instrument Flight Rules, IFR) опираются на тот факт, что на протяжении любой части полета пилот может иметь ограниченную видимость.
Становятся возможными полеты в облаках, на больших высотах, посадки при очень плохой видимости. Одновременно, такие полеты становятся требовательнее к оборудованию и обслуживанию.
- маневрирование выполняется по искусственному авиагоризонту. При его отказе используются комбинированные данные с других приборов – высотомера, тахометра, магнитного компаса, часов, указателя скольжения и поворота
- конфликтующий трафик разводится указаниями диспетчера. Как правило, на самолетах установлена TCAS (traffic collision avoidance system, система предупреждения столкновения самолетов в воздухе), однако она используется лишь для подстраховки возможных ошибок диспетчеров
- навигация осуществляется выполнением указаний диспетчера, использованием наземных радиомаяков (VOR/DME/ADF/ILS), инерциальной системы навигации (IRS), либо спутниковой системы (GPS)
- процедуры выполняются по радиомаякам/инерциальной системе/спутникам, либо по прямым указаниям диспетчера
- управление трафиком тоже выполняет диспетчер, используя данные с радаров либо отчеты пилотов о достижении определенных точек
фото: Приборы Airbus A321
Пилот на протяжении всего полета смотрит на приборы. Человеческий организм не предназначен для полетов, а потому ему характерны визуальные и пространственные иллюзии. Достаточно отвести взгляд от авиагоризонта на несколько секунд, чтобы обнаружить, что самолет ушел в крен или пике. Требования к точности выдерживаемых параметров также возрастают. Такие полеты требуют существенно более высокого уровня подготовки экипажа, в частности, обучения его правильным техникам сканирования приборов. Пилот, допущенный к полетам в приборных метеорологических условиях, должен иметь инструментальный рейтинг в летной лицензии.
Требования к самому самолету также значительно выше. Теперь он должен быть оснащен дополнительными приборами, такими, как авиагоризонт, указатель скольжения и поворота, указатель вертикальной скорости. Нужны приемники уже упомянутых выше навигационных маяков, радиостанция для связи, транспондер (ответчик) для предоставления диспетчеру информации о местоположении.
Так как пилот почти все время смотрит на приборы, чтение аэронавигационных карт, изменение частот и ведение бортового журнала становятся более сложными задачами. Для снижения нагрузки в самолеты часто ставят автопилот, либо летают вдвоем. Сами приборы тоже часто дублируют, да так, чтобы у них были разные и независимые источники информации – отказ приборов в отсутствие видимости может быть очень опасен.
Полеты в облаках чреваты риском обледенения, поэтому зачастую на приборных самолетах можно встретить противообледенительные системы. Фюзеляж экранируют для защиты от удара молнии, а кабину иногда оснащают погодным радаром или грозоотметчиком. С целью уменьшения вероятности столкновения в воздухе на самолеты могут дополнительно ставить вышеупомянутую систему TCAS. При заходе на посадку в условиях плохой видимости полезно знать точное расстояние до поверхности земли, поэтому на некоторые самолеты дополнительно ставят радиовысотомер. Для посадки при особо низкой видимости, когда безопасное приземление находится за пределами физических возможностей человека, используют автопилот с функцией автоматической посадки.
По сути, приборные полеты — это настоящий простор для самого разнообразного (и весьма дорогого!) оборудования под всевозможные задачи. Иметь автопилот, TCAS или погодный радар совсем необязательно, но их наличие может здорово облегчить пилоту жизнь и внести существенный вклад в общую безопасность полета.
Как уже было упомянуто, по приборам летают авиалайнеры. Малая авиация тоже может летать по приборам, но большая ее часть летает визуально.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
При копировании материала ссылка на сайт Sauap.org обязательна!
Главное фото: https://rosphoto.com/images/u/articles/1511/i1447664827.jpg
Ссылки: https://www.popmech.ru/diy/8439-polyet-vslepuyu-kak-piloty-nachali-letat-po-priboram/, https://tjournal.ru/tech/170218-vizualnye-i-pribornye-pravila-poletov
