Неизученное статическое электричество

27 июля 2009 г. на самолете Cessna Citation X произошла нештатная ситуация, не описанная в программах подготовки пилотов. В условиях сильной турбулентности при наличии грозового фронта произошел одновременный отказ всех трех индикаторов скорости. О том, как развивались события, и о возможных причинах отказа рассказывает Кирилл МИНОВАЛОВ, пилотировавший этот самолет в качестве командира воздушного судна.
Данный случай произошел в Московской зоне при снижении с эшелона 12100 м до 5400 м на участке Сухотино—Скурыгино. Мы приступили к довольно крутому снижению, вертикальная скорость превышала 3000 футов в минуту. Грозовой фронт находился от нас справа на расстоянии 25 миль, слева — на расстоянии 40 миль. Расстояние достаточно большое, при этом вошли в зону облачности между двумя грозовыми фронтами и на высоте около 10500 м началась очень сильная турбулентность. Примерно через минуту я увидел статический разряд: белый, как сварка, светящийся шарик размером с мячик для гольфа, находился со стороны командира ВС, над обтекателем обдува лобовых стекол кабины экипажа, и набегающий поток его не сдувал. Впервые в своей летной практике я наблюдал такое явление, видел его и второй пилот.
Секунд через тридцать появилась надпись об отказе обогрева левой трубки Пито (Pitot heater fail left). Это не критично, да и условий для обледенения не было. Но еще через 30 секунд у нас пропала индикация скорости. Причем как на основных индикаторах у КВС и второго пилота, так и на механическом резервном (stand-by) индикаторе. То есть мгновенно его диск (там не стрелка, а диск) провернулся в положение «0». А оба основных индикатора показывали скорость 40 узлов, что тоже можно считать нулем, и эти 40 узлов находились в красной зоне.
Тут же сработала звуковая сигнализация, которую было невозможно отключить. Т. е. она подтверждала, что по всем приборам скорость ниже минимально допустимой скорости сваливания (stall speed). Одновременно появились сообщения об отказе обогрева остальных трубок Пито. А далее — цепная реакция, очевидно, система отреагировала на информацию о низкой скорости. Отключился автопилот, были сняты все защиты по допустимым отклонениям элеронов, рулей высоты и руля направления. Система управления силовой установкой (FADEC), получая неадекватные значения скорости полета, перешла в режим автономного управления (Reversion). В кабине чувствовались слабые перепады давления, т. е. система герметизации работала неэффективно. Как выяснилось впоследствии, тот же самый прибор, который отвечает за обогрев трубок Пито, отвечает и за поддержание давления внутри кабины.
Все это происходило в условиях турбулентности и при постоянных вспышках молний. Мы были на снижении, остальная индикация работала, то есть мы контролировали вертикальную скорость и эшелон по статическому датчику приемника давления. Мы продолжили снижение, уменьшив вертикальную скорость примерно до 1500–2000 футов в минуту.
Штурвал не имел защитных блокировок, поэтому приходилось очень аккуратно пилотировать самолет. Любое его чрезмерное отклонение могло бы привести к разрушению самолета. Необходимо было, продолжая снижение, удержаться в диапазоне между скоростью сваливания и максимально допустимым значением скорости (Vne). По всем признакам складывалось ощущение, что мы летим слишком медленно. Было желание добавить тяги двигателя, однако при снижении это могло бы привести к необратимым последствиям. Но я попросил диспетчера сообщить скорость относительно земли (ground speed) и диктовать мне ее каждую минуту. Скорость была 735 км/ч на высоте около 8500 м. Я, конечно, не знал скорости ветра, но понимал, что, скорее, нахожусь ближе к максимальному значению скорости, чем к минимальному. Это позволило мне не сделать ошибку, не превысить скоростной режим. Я не обратил внимания, когда исчез светящийся шарик. Мы были сконцентрированы на пилотировании самолета. Через четыре минуты турбулентность прекратилась, и мы стали проверять состояние самолета. Проверили предохранители — все нормально. Я решил нажать кнопку включения демпфера рыскания (Y-damper). Понятно, что Y-damper не может работать при неработающей индикации скорости. Но я просто нажал наудачу, и в эту секунду появилась индикация приборов скорости. Тогда я включил автопилот — он взял курс, и дальше полет продолжался на автопилоте. Примерно две-три минуты предупреждающие надписи продолжали светиться, мы успели их даже записать. А потом, постепенно, надписи стали по одной пропадать. После посадки мы подрулили к перрону на самолете, не имея ни одной надписи об отказе. Но все, что произошло, зафиксировал бортовой регистратор (flight data recorder).
Я сразу же доложил о случившемся в летную школу Flight Safety и связался с заводом-изготовителем. Мы тщательно разобрали всю ситуацию, и мне удалось их убедить, что произошедшее не связано ни с обледенением, ни с компьютерным сбоем. Я постоянно зимой летаю в Инсбрук и знаю, что такое обледенение, — оно имеет другие симптомы. Замерзший датчик (трубка Пито) фиксирует показания текущей скорости, так как в трубках Пито сохраняется давление на момент замерзания, и потом показания начинают плавно меняться в зависимости от высоты, а не от скорости самолета. В данном случае было совсем другое: за одну секунду индикация перешла в ноль, давление исчезло на всех трех трубках Пито. Компьютер же выдавал совершенно адекватные команды, соответствующие скорости самолета 40 узлов, исходя из показаний всех датчиков.
После долгих обсуждений и сравнения наших показаний с данными бортового регистратора в компании Cessna перестали сомневаться в том, что события именно так и развивались. У меня кроме электронных файлов с регистратора забрали на исследование блок управления обогревом трубок Пито и одну из трех трубок. На замену дали новые.
Сейчас исследование идет в области природного явления, связанного со статическим зарядом. По моему мнению, плазменный разряд фактически перекрыл поток воздуха в трубку Пито, при этом не закупорив трубку в отличие от льда. Вот почему давление в трубках упало и даже механический прибор показал нулевую скорость.
Снижение с большой вертикальной скоростью, которое мы выполняли, могло привести к ускоренному накоплению заряда. В грозовых фронтах разность потенциалов между облаками — сотни миллионов вольт. Самолет сбрасывает накопленный заряд через наиболее выступающие металлические части. Если у меня перед стеклом на маленьком выступе образовался светящийся шар, представляю, что происходило на трубках Пито. Разряд происходил в течение нескольких минут, и в течение этого времени вся индикация была парализована тем, что плазменные шары блокировали поток воздуха. На исправность самолета это никак не влияет — это чисто природное явление. Возник статический плазменный разряд перед трубкой Пито, потом он исчез. После приземления и при подготовке к очередному полету самолет прошел все тесты: электронное оборудование показало полную работоспособность.
Когда я прилетел, стал думать о явлении, с которым я столкнулся. Стал изучать то, что происходило с самолетом Airbus A330 компании Air France. И, по моему глубокому убеждению, все это в точности соответствовало моему случаю. Я изучил все сообщения, которые присылал самолет A330, все доклады пилотов. Они тоже доложили о том, что вошли в зону сильной турбулентности. Они доложили о статическом электричестве, значит они видели какое-то свечение, а это крайне редкое явление. Дальнейшая последовательность сообщений: отказ индикации скорости, отключение автопилота — соответствуют тому, с чем пришлось столкнуться нам на нашем самолете.
Но нам было гораздо проще справиться с ситуацией. У нас была поддержка с земли. Кроме того, когда ты летишь на эшелоне, как было у A330, у тебя минимальный запас по скорости между максимальным и минимальным значением. А выход за пределы ведет либо к сваливанию, либо к разрушению самолета. А главное — в системе управления Citation X механическая проводка (штурвал), а у A330 — электродистанционная система управления (джойстик), и я не знаю, как она себя поведет, если все датчики согласованно покажут нулевую скорость. Минимальное движение джойстика может привести к разрушительному отклонению управляющих поверхностей.
Официальное расследование моего случая не закончено, но подобное явление может произойти с любым самолетом, необходимо делать выводы и обучать пилотов. В целом в этой ситуации мой самолет повел себя надежно. Если бы я сейчас решал вопрос, на каком самолете лететь, то я выбрал бы Cessna Citation X.

Читайте также:  Вулканический осадок