Осадки и обледенение самолета на большой высоте? Есть и такое...
Привет читателям "Небесных историй"!
Что ж, на днях история авиации пополнилась ещё одним печальным случаем. Разумеется, общественность всколыхнулась, шокирована и всё такое. Кто-то и вовсе уже озвучил причину ("Баба за штурвалом!") - как правило, это мимопроходящие "эксперты-по-всему", коих постоянно много в аналитике исторических событий, футбольных матчей и военных действий.
Да, девушка там была - её последние прижизненные слова, разошедшиеся по Сети руками малоэтичных представителей человечества, впечатлительным особам лучше не слушать. Правда, была она вторым пилотом, а вот командиром экипажа был вполне себе ядрёный мужик в возрасте 55 лет.
Ну и, разумеется, куда без в голову раненых конспирологов, для которых мир полон магии и заговоров. Вот на что я наткнулся в богомерзком Threads:
Уже по манере написания очевидно, что пациент несерьёзно относится к программе лечения. Тем не менее тема, которую он затронул своим недоверием, наверняка будет интересна любителям авиации.
На самом деле - ну откуда дождь на высоте почти 11 километров при температуре -47°C? Они там что, сдурели что ли?
Думаю, надо пояснить. Доклад о полёте в осадках, как и о температуре воздуха -47C имеется в выложенных в сеть радиопереговорах борта. Их вела 20-летняя Наталия Гадела Филгуэйрас, второй пилот.
Выдержка из радиопереговоров (перевод)
Мимокрокодил не поверил в возможность подобного явления. И зря.
Могут или нет встречаться осадки на высоте 35000 футов (10670 метров)?
Давайте об этом (и не только) поговорим. Заваривайте чай, усаживайтесь по удобнее - разговор, как в НИ принято, не будет коротким.
Кристаллическое обледенение: невидимая опасность на больших высотах
Подчеркну сразу: это НЕ ВЕРСИЯ происшедшего с самолётом LearJet 60 - и в первую очередь потому, что кристаллическое обледенение (ICI - Ice Crystal Icing), о котором мы поговорим ниже, опасно для двигателей самолёта и датчиков температуры (и систем, которые её используют), но обледенение конструкции самолёта - а именно версия с обледенением стабилизатора сейчас и гуляет по Сети - в условиях ICI крайне маловероятна.
(Более того, даже обычное обледенение маловероятно в известных условиях полёта этого самолета.)
Ко всему этому вернёмся ниже, а сейчас расскажу основное, про что хотел поведать в этой статье: про "дождь" на большой высоте.
На больших высотах (особенно в тропических широтах) самолёты могут столкнуться с довольно необычным и потенциально опасным явлением — кристаллическим обледенением.
В отличие от привычного обледенения, вызванного переохлаждёнными каплями воды, здесь опасность представляют мельчайшие кристаллы льда, диаметр которых может составлять всего около 40 микрометров. Они образуются в мощных облаках вертикального развития (читай, грозовых) и восходящими потоками выносятся на очень большую высоту.
Коварство такого обледенения в том, что кристаллы практически не обнаруживаются метеорадаром. То есть пилот может принять решение на обход облачности сверху, и лететь, как ему кажется, в безопасности - ан нет, самолёт входит в зону ICI и появляются риски.
Хорошая новость - в северных широтах явление довольно редкое, а если и случается, то не настолько опасное, как во влажных тропиках.
Следует отдельно заметить, кристаллики льда обычно не накапливаются на выступающих поверхностях самолёта, поэтому привычных пилоту признаков обледенения может и не быть.
Зато есть непривычные. Которые - испытал лично! - при первой встрече, кхм, обескураживают.
Признаки попадания в ICI
Два главных признака попадания в условия ICI:
1. Появление воды на лобовом стекле
На эшелоне, где температура воздуха составляет минус 40–50 °C, экипаж вдруг замечает многочисленные капельки воды, растекающиеся по лобовому стеклу - один в один как будто самолёт попал в дождь. Что совершенно невероятно при таких температурах и поэтому вызывает изумление.
Объяснение простое: мельчайшие ледяные кристаллы, сталкиваясь с обогреваемым стеклом, тают и превращаются в воду. Иногда потоки могут быть очень приличными.
В общем, "дождь" на высоте 11 км явление редкое, но случается. Никаких заговоров - масоны и тут ни при чём.
Вот так это выглядит на практике:
С дождём разобрались, поехали дальше!
2. Необычное повышение показаний температуры (TAT)
TAT (Total Air Temperature) — температура заторможенного воздушного потока, измеряемая специальным датчиком. Она выше статической температуры наружного воздуха (SAT) из-за нагрева, возникающего при торможении набегающего потока.
В условиях ICI показания TAT могут неожиданно начать расти и приблизиться к 0 °C, хотя реальная температура воздуха остаётся значительно ниже нуля.
Причина заключается в попадании ледяных кристаллов внутрь обогреваемого датчика. Кристаллы частично плавятся, вода скапливается возле чувствительного элемента, и датчик начинает измерять температуру этой ледяной водяной смеси, близкую к 0 °C, вместо действительной температуры заторможенного потока.
Следующее так же является признаком ICI:
Перевод из QRH - умной книжки для пилотов Боинг 737 по действиям в нештатных и аварийных ситуациях
Главная опасность ICI
Она связана с двигателями. Попадая внутрь двигателя, кристаллы могут частично плавиться при контакте с нагретыми поверхностями, а затем повторно замерзать и накапливаться на элементах компрессора. По мере накопления лёд способен нарушить нормальное течение воздуха через двигатель. Кроме того, отделяющиеся куски льда могут повредить лопатки компрессора.
Последствия могут быть серьёзными: повышенная вибрация двигателя, помпаж, самопроизвольное снижение тяги и даже остановка двигателя - одного или всех.
Случай с грузовым Boeing 747-8F авиакомпании AirBridgeCargo
31 июля 2013 года самолёт Boeing 747-8F, следовавший по маршруту Москва-Гонконг, при обходе грозовой деятельности над территорией Китая, в районе Чэнду, попал в условия кристаллического обледенения на высоте 41 000 футов (12500 м). В результате два двигателя практически одновременно потеряли тягу, а три из четырёх впоследствии оказались повреждены.
Особенно интересно то, что незадолго до происшествия экипаж наблюдал резкое повышение температуры на 20 °C, хотя самолёт продолжал полёт на большой высоте.
При этом явление может наблюдаться не только непосредственно над облачностью, но и за пределами наиболее интенсивных областей грозовой деятельности, в том числе под наковальнями мощных кучево-дождевых облаков и с подветренной стороны от них. Опасная концентрация кристаллов могут сохраняться даже после ослабления конвекции.
В общем, появление "дождя" на лобовом стекле в сочетании с аномальными показаниями TAT на большой высоте — повод заподозрить ICI, даже если метеорадар не показывает ничего особенно опасного.
Что делать пилоту?
В первую очередь важно иметь представление о подобном явлении и рисках, с ним связанных. Это, как модно нынче говорить, база.
Следует заметить, что об этом явлении в авиации стали говорить относительно недавно. Например, я узнал о нём после описанного выше события с Boeing 747, и плюс-минус тогда же в документах Боинг-737, пилотом которого я в те годы был, появились соответствующие рекомендации и процедуры.
Избежать попадания в зону ICI не всегда возможно, но если попал, то следует выполнить определённые действия. Я не знаю, что там написано в QRH самолета Лирджет 60 (думаю, то же самое), но на Боингах первые действия такие:
1. Включить противообледенительную систему двигателей
2. Свести к минимуму время полета над грозовыми очагами
и, если условия позволяют:
3. Покинуть зону кристаллического обледенения.
Далее, QRH описывает возможные негативные эффекты от продолжительного полёта и что с этим делать.
Перевод чек-листа Ice Crystal Icing
Теперь давайте поговорим о случае с Learjet 60 и известным фактам.
Learjet 60. Факты
Повторюсь для торопыг: выше я рассказал о явлении ICI, а триггером рассказа послужила публикация, в которой юзер удивлялся осадкам на большой высоте. На данный момент прямая связь между ICI (с чем они, очевидно, столкнулись) и крушением совершенно неочевидна - информации о проблемах с двигателями нет, - и вопросов лично у меня больше, чем ответов.
Тем не менее по имеющейся в Сети информации можно кое-что воссоздать плюс-минус достоверно.
Экипаж обходил мощную грозовую деятельность. При этом они испытывали чувствительную болтанку - пилот докладывала о скачках по высоте +/- 600-700 футов - и это прям прилично, скажу я вам.
Мы живём в эпоху доступности информации. Буквально в первые часы после события умельцы наложили траекторию самолёта на метеоданные, и, судя по ним, самолёт или влетел в грозовой очаг или прошёл чётко над ним.
Различные цвета на изображениях ниже - это зоны осадков, зафиксированные метеорологическими сервисами. Красные зоны, как правило, ассоциируются с очагами грозовой деятельности.
А вот эта картинка - наложение траектории полёта и докладов пилота на вертикальный разрез погоды - очень наглядная:
Перевод. Оригинал взят на сайте Aerobuzz
Если данные, отражённые метеосервисом, соответствуют реальным, то, глядя на этот вертикальный разрез, можно предположить, что пилоты решились на обход грозового очага сверху. В приницпе, это допустимый маневр, хоть он и не рекомендован - особенно при наличии безопасных путей обхода по горизонтали.
Читающим меня молодым (или будущим) пилотам следует запомнить, что при принятии решения на обход "верхом" пилот должен учесть риски, связанные с дальнейшим развитием очага (грозы растут вверх), с выбросом града (его на радаре плохо видно), с возможным - как мы уже знаем - кристаллическим обледенением, болтанкой и так далее. Нужно обеспечить приличный запас по высоте между самолётом и верхней границей облачности - и при этом чётко понимать, что угроза может быть не видна ни глазу, ни бортовому метеорадару. То есть визуально чистое небо над очагом ещё не означает отсутствие угроз. Гроза может вырасти - и "привет"!
А если ты над грозой ещё и в "хмари" собрался лететь, то... Может, не стоит геройствовать?
В северных широтах грозы редко вырастают до космоса, здесь они часто растекаются по тропопаузе, будучи не в силах её пробить. При этом высота тропопаузы в северных широтах обычно низкая (ниже 35000 футов), самолёт вполне может лететь прилично повыше, и такой полёт "верхом" - да, будет безопасным. А вот в южных регионах, особенно рядом с огромными водными просторами или над ними, расклад абсолютно иной.
Короче говоря, в обходе "верхом" столько рисков, что пилот должен сто пятнадцать раз подумать, прежде чем принять решение лететь над очагом. Тем более, когда вокруг тебя грозовая деятельность, достигающая 40000-47000 футов, что говорит о её значительной интенсивности. В общем, я бы не рискнул. Тем более, что, судя по карте, обойти боком этот отдельно стоявший очаг не представлялось сложным.
Ярким примером неучёта рисков при обходе гроз верхом является катастрофа Ту-154 под Донецком в августе 2006 года.
Ну а внутри очага, то есть внутри грозового облака, летать вообще страшно. Там и мощные потоки воздуха (как вверх, так и вниз) и, соответственно, жуткая болтанка. Там и град, и лёд и все остальные "удовольствия", максимально сокращающие жизнь людей, доверившихся пилотам.
Там летать нельзя.
Точка!
Почему в Сети упорно обсуждают тему обледенения самолёта?
Потому что пикирование самолёта можно объяснить критическим обледенением передней кромки стабилизатора.
Крыло самолёта создает пикирующий момент, а стабилизатор призван его компенсировать. Но если он обледенел свыше определённой степени, то перестаёт играть свою роль, самолёт "ныряет" и уходит в плохо контролируемое пикирование.
В Сети очень быстро сопоставили грозовую деятельность, доклад об обледенении и пикирование, приведшее к столкновению с землёй. Отсюда и версия номер один об обледенении.
Замечу, что для разных типов самолётов критичность обледенения стабилизатора разная. На многих современных лайнерах на стабилизаторе даже не устанавливается противообледенительная система (ПОС) - в виду её нецелесообразности. Примером такого самолёта является Боинг-737.
Важно заметить, что некритичность образования льда на стабилизаторе или крыле не говорит о возможности летать в условиях интенсивного обледенения в течение неограниченного времени. Это прямо запрещено документами этого самолёта. Да и, наверняка, всех других.
А вот для Лирджет 60 ситуация иная. Обледенение стабилизатора для него критично, и поэтому на самолёте ПОС стабилизатора установлена.
Стабилизатор Лирджет 60
Казалось бы, версия есть, и версия весьма правдоподобная - стабилизатор обледенел, перестал компенсировать момент от крыла, самолёт ушел в пике и...
Есть кое-что, что смущает в версии обледенения конструкции самолёта.
При такой низкой температуре, как -47°C, обледенение конструктивных элементов самолёта (крыла, стабилизатора) весьма маловероятно. Ну, так работает физика. Поэтому лично я пока бы поостерёгся обвинять лёд на стабилизаторе и, тем более, пилотов, забывших про использование ПОС.
Замечу, я не пилот Лирджет 60, но на "Боингах" ПОС при полёте на эшелоне не используется при температуре ниже -40°С.
Я попросил GPT рассказать об использовании ПОС на Лирджете. Собственно, здесь та же ситуация, как и на "Боинге":
Ответ ЧатGPT
То есть при полёте на эшелона при заявленной температуре воздуха за бортов -47°C они и не должны были использовать ПОС. Невключение не могло быть ошибкой и, тем более, нарушением.
А где, собственно, сам стабилизатор?
На изображениях, вырезанных из видео падения самолёта, стабилизатор не виден. Если это не результат смазанной картинки, то, очевидно, его в какой-то момент оторвало. Ещё бы понять, когда именно и по какой причине.
Физическое отсутствие стабилизатора очень хорошо объясняет пикирование самолёта и невозможность вывода.
То есть отсутствие стабилизатора может быть не только следствием пикирования и нерасчётных перегрузок, но и - теоретически - причиной самого пикирования. На данном этапе информационного вакуума этот вариант не исключён. Пилот такого самолёта, увы, не может определить, на месте ли стабилизатор или уже нет.
Что ещё?
Если вернуться к разговору про ICI, то есть ещё один датчик, который теоретически может быть подвержен неправильной работе в условиях кристаллического обледенения - приёмник полного давления воздуха.
С его помощью самолёт определяет важнейший для пилотирования параметр - приборную скорость полёта. Если датчик "забит" льдом, неисправен, то показания становятся ложными. Скорость на приборе может быть значительно ниже фактической. Катастроф по этой причине вагон и маленькая тележка.
Но это мною так, к слову сказано. На Лирджете, насколько я знаю, нет автоматической защиты при потере скорости. То есть автопилот не будет вводить самолёт в пикирование, если определит, что приборная скорость упала ниже установленного порога. Да, можно допустить, что это сделал КВС (он, очевидно, был пилотирующим пилотом), но тогда доклады второго пилота становятся не очень понятными.
В общем, пока что дело ясное, что дело тёмное. Как, впрочем, всегда в первые дни (недели, месяцы...) после громких событий.
Спасибо за внимание!
Летайте безопасно!
авиаликбез
learjet
катастрофа
Спасибо, Денис, за этот ликбез.
Я мало что знал/помнил об ICI.