Введение

Сброс топлива — это процедура, применяемая воздушными судами в определенных аварийных ситуациях перед возвратом в аэропорт вскоре после взлета или перед вынужденной посадкой до достижения запланированного аэродрома назначения для уменьшения веса самолета.

Проблемы с весом

Самолеты имеют два основных типа ограничений по весу: максимальный взлетный вес и максимальный вес при посадке, обусловленный прочностью конструкции. При этом максимальный вес при посадке, обусловленный прочностью конструкции, почти всегда ниже максимального взлетного веса. Это позволяет самолету, выполняющему обычный полет, взлетать с большим весом, расходовать топливо в пути и прибывать с меньшим весом. Проблемы с весом при посадке возникают при нештатных, внеплановых полетах. Если самолет взлетает с максимальным взлетным весом, а затем вынужден приземлиться задолго до пункта назначения, даже если он возвращается в аэропорт вылета сразу после взлета (например, из-за механической неисправности или проблем со здоровьем пассажира), на борту будет больше топлива, чем предусмотрено для посадки. Приземление с весом, превышающим максимально допустимый, может привести к повреждению конструкции или даже к разрушению самолета при посадке.

История

Когда в конце 1950-х и начале 1960-х годов в США начали эксплуатироваться реактивные самолеты, действующее в то время правило FAA предписывало, что если отношение максимальной взлетной массы самолета к максимальной посадочной массе превышало 1,05, самолет должен быть оснащен системой сброса топлива. Самолеты, такие как Boeing 707 и 727, а также Douglas DC-8, были оснащены такими системами. Любой из этих самолетов, которому требовалось вернуться в аэропорт взлета при весе, превышающем максимальную посадочную массу, сбрасывал достаточное количество топлива для снижения веса самолета ниже этого предела, а затем совершал посадку. В 1960-х годах Boeing представил 737, а Douglas – DC-9, первые модели которых предназначались для коротких маршрутов; значение 105% не представляло проблемы, поэтому они не были оснащены системами сброса топлива. В 1960-х и 1970-х годах компании Boeing и Douglas "увеличивали" возможности своих самолетов за счет разработки компанией Pratt & Whitney все более мощных модификаций двигателей JT8D, которые использовались на обеих сериях самолетов. Оба самолета теперь могли выполнять более длительные полеты с увеличенными ограничениями по весу, и соблюдение существующего правила 105% стало проблематичным из-за затрат, связанных с установкой системы сброса топлива на самолеты, находящиеся в производстве. Учитывая разработку более мощных двигателей, FAA изменило правила, исключив требование 105%, и был принят Федеральный авиационный регламент 25.1001, в котором указывалось, что система сброса не требуется, если выполняются требования к набору высоты FAR 25.119 (Набор высоты при посадке) и FAR 25.121 (Набор высоты при заходе на посадку), при условии 15-минутного полета. Иными словами, для ухода на второй круг с полностью выпущенными посадочными закрылками и всеми работающими двигателями, а также при настройке закрылков для захода на посадку и неработающем двигателе, соответственно. 11 сентября 2001 года произошел масштабный сброс топлива, когда воздушное пространство США было закрыто из-за терактов 11 сентября. Международные рейсы, направлявшиеся в США, были либо возвращены в пункт отправления, либо перенаправлены на посадку в Канаду и другие страны. Многие из этих рейсов были заправлены топливом для полетов вглубь территории США; для тех самолетов, которые не могли приземлиться в середине полета из-за избыточного веса топлива, сброс был необходим. 4 апреля 2018 года самолет McDonnell Douglas KC-10 Extender, принадлежащий ВВС США, сбросил 43 тонны топлива над Рейнской Палатинатом с высоты 5000 метров вскоре после взлета с авиабазы Рамштайн. 14 марта 2023 года российский истребитель Су-27 сбросил топливо на американский беспилотник MQ-9 Reaper над Черным морем, согласно заявлению Европейского командования США. Видеозапись инцидента подтвердила сообщение.

Типы воздушных судов

Поскольку большинство реактивных самолетов с двумя двигателями могут соответствовать этим требованиям, большинство самолетов этого типа, таких как Boeing 737 (все модели), DC-9/MD-80/Boeing 717, семейство A320 и различные региональные реактивные самолеты ("RJ"), не оснащены системами сброса топлива. В случае возникновения чрезвычайной ситуации, требующей возврата в аэропорт вылета, самолет совершает круги вблизи аэропорта для расхода топлива, чтобы снизить вес до предельного значения максимальной структурной массы при посадке, или, если ситуация требует, просто совершает посадку с превышением допустимого веса без задержки. Современные самолеты проектируются с учетом возможности посадки с превышением веса, но это делается только в экстренных случаях, после чего требуется ряд проверок технического обслуживания. Дальнемагистральные самолеты с двумя двигателями, такие как Boeing 767 и Airbus A300, A310 и A330, могут быть оснащены системами сброса топлива или не быть, в зависимости от конфигурации, выбранной при заказе, поскольку на некоторых самолетах они предлагаются как опция для заказчика. Трех- и четырехдвигательные самолеты, такие как Lockheed L-1011, McDonnell Douglas DC-10/MD-11, Boeing 747 и Airbus A340, как правило, испытывают трудности с выполнением требований FAR 25.119 при максимальной конструктивной взлетной массе, поэтому большинство из них оснащены системами сброса топлива. Boeing 757 не имеет возможности сброса топлива, поскольку его максимальная масса при посадке близка к максимальной взлетной массе.

Площадь и уровень полета

Операции по сбросу топлива координируются с органами управления воздушным движением, и принимаются меры предосторожности для обеспечения безопасности других воздушных судов в этих районах. Обычно сброс топлива производится на достаточной высоте (минимум 6000 футов над уровнем моря), чтобы топливо успело рассеяться до достижения земли. Топливо выходит из самолета через специальные точки на каждом крыле, как правило, ближе к законцовкам крыла и дальше от двигателей, и первоначально выглядит скорее как жидкость, чем как пар. Определены специальные районы, где разрешен сброс топлива, чтобы избежать повреждений или вреда в местах возможного падения топлива; как правило, это акватории морей или необитаемые участки суши. Рейс 89 авиакомпании Delta Air Lines является примером сброса топлива с нарушением установленных правил: 14 января 2020 года самолет сбросил более 10 000 галлонов топлива на малой высоте над населенной территорией в Лос-Анджелесе, что привело к травмам 56 человек, в том числе школьников.

Ставки демпинга

Трудно указать точные значения скорости сброса топлива даже для конкретных типов воздушных судов, поскольку топливо сбрасывается не путем перекачки, а под действием силы тяжести, чтобы обеспечить большую независимость от электрических систем, которые могут быть недоступны в ситуации сброса топлива. Это означает, что фактическая скорость сброса зависит от давления столба топлива: чем больше топлива на борту, тем выше скорость его истечения. Также это означает, что скорость сброса не является постоянной, а уменьшается в процессе сброса, поскольку уменьшается столб топлива и его давление. Как правило, для Boeing 747 пилоты указывают скорость сброса в диапазоне 1–2 тонн в минуту или используют эмпирическую формулу: время сброса = (вес сбрасываемого топлива / 2) + 5 (в минутах). В 2009 году Airbus A340-300, вернувшийся в аэропорт вылета вскоре после взлета, сбросил 53 тонны топлива за 11 минут.

Скорость спуска топлива на демпинг

Средняя скорость снижения сброшенного топлива составляет примерно [значение опущено]. Управление воздушным движением, получив информацию от пилотов, выполняющих процедуру сброса топлива, обычно обеспечивает разделение других воздушных судов на 2000 футов (610 м) по высоте и в плане, поскольку попадание сброшенных паров в реактивный двигатель может привести к серьезным нарушениям его нормальной работы.

Сброс и сжигание

Сброс топлива с дожиганием – это сброс топлива, при котором топливо намеренно воспламеняется с использованием форсажной камеры самолета. Яркое пламя в сочетании с высокой скоростью делает этот прием популярным элементом авиашоу или финалом фейерверков. Сброс топлива с дожиганием также называют "факельным сбросом" или "зиппо". Сброс топлива с дожиганием на General Dynamics F-111 Aardvark настолько мощный, что может поджечь взлетно-посадочную полосу, поскольку пламя прожигает резину от следов торможения. Самолет использовался для этой цели в Австралии на церемонии закрытия летних Олимпийских игр 2000 года и (до 2010 года) регулярно на фестивале Riverfire в Брисбене и Гран-при Австралии. F-111 идеально подходит для выполнения этого маневра, поскольку сопло сброса топлива расположено между соплами двигателей.