Устройство предотвращения сваливания самолета "толкатель штанги"

Введение

Устройство предотвращения сваливания самолета
Толкатель штурвала – это устройство, устанавливаемое на некоторых самолетах с фиксированным крылом для предотвращения перехода самолета в состояние аэродинамического сваливания. Некоторые крупные самолеты с фиксированным крылом демонстрируют плохую управляемость после сваливания или уязвимы к глубокому сваливанию. Чтобы предотвратить приближение такого самолета к сваливанию, конструктор может установить гидравлическое или электромеханическое устройство, которое при достижении углом атаки самолета заранее определенного значения оказывает давление на систему управления рулем высоты, а затем прекращает это давление при достаточном уменьшении угла атаки. Система, предназначенная для этой цели, называется толкателем штурвала. Требования безопасности, предъявляемые к самолетам с фиксированным крылом в транспортной категории, а также ко многим военным самолетам, достаточно высоки в отношении характеристик управляемости перед сваливанием и восстановления после него. Некоторые из этих самолетов не могут соответствовать этим требованиям безопасности, полагаясь исключительно на естественные аэродинамические свойства. Для соответствия нормативным требованиям конструкторы самолетов могут установить систему, которая постоянно контролирует критические параметры и автоматически активируется для снижения угла атаки при необходимости, чтобы избежать сваливания. К критическим параметрам относятся угол атаки, воздушная скорость, положение закрылков и перегрузка. Действия пилота для распознавания проблемы или реагирования на нее не требуются.

История

В октябре 1963 года авиалайнер BAC One Eleven был потерян после крушения во время испытаний сваливания. Пилоты вывели самолет с Т-образным хвостовым оперением за пределы возможностей восстановления после сваливания и попали в глубокое сваливание, при котором турбулентный воздушный поток от свалившегося крыла сделал элероны неэффективными, что напрямую привело к потере управления и катастрофе. В результате этого крушения на всех серийных авиалайнерах One Eleven была установлена комбинированная система предупреждения о сваливании и автоматического вывода из него (stick shaker/pusher). Более широким последствием инцидента стало новое конструкторское требование, касающееся способности пилота распознавать и преодолевать условия сваливания; конструкция самолета транспортной категории, не соответствующая требованиям, может быть приемлемой, если он оснащен автоматическим выводителем из сваливания (stick pusher). Помимо регуляторного давления, различные производители самолетов стремились разработать собственные улучшенные системы защиты от сваливания, многие из которых включали в себя предупредитель о сваливании (stick shaker). Американская аэрокосмическая компания Boeing разработала и интегрировала системы предупреждения о сваливании в многочисленные самолеты, которые она производила. Среди других самолетов, в разработке которых участвовала Boeing, региональный авиалайнер De Havilland Canada Dash 8 серии 300 был оснащен этой системой. Существуют различные модификации и функциональные различия между автоматическими выводителями из сваливания, устанавливаемыми на разных самолетах. Bombardier Aviation также установила автоматический выводитель из сваливания на семейство бизнес-джетов Challenger 600. Хотя в более ранних моделях самолета он отсутствовал, Lockheed Martin решила установить автоматический выводитель из сваливания на транспортный самолет нового поколения C-130J Super Hercules, который демонстрировал неожиданные характеристики сваливания, что задержало ввод типа в эксплуатацию и не могло быть устранено путем многочисленных аэродинамических доработок. Семейство Embraer ERJ было оснащено автоматическим выводителем из сваливания, несмотря на то, что все испытания на сваливание были успешно завершены. В Европе авиалайнеры, не склонные к глубокому сваливанию, такие как узкофюзеляжный McDonnell Douglas MD-80, регулярно требуют оснащения автоматическими выводителями из сваливания, даже если другие регулирующие органы считают такие устройства ненужными. Принцип действия автоматического выводителя из сваливания применим и к вертолетам. Устройства для автоматического снижения шага винта доступны, как правило, в качестве дополнительного оборудования, функционирующего аналогично автоматическому выводителю из сваливания. Однако автоматический выводитель из сваливания не следует путать с предупредителем о сваливании (stick shaker), который предупреждает пилотов о приближающемся сваливании посредством быстрых и громких вибраций штурвала. Неопытным пилотам активация автоматического выводителя из сваливания может показаться особенно резкой, сильной и тревожной, но это преднамеренная и нормальная часть его работы, обеспечивающая его срабатывание до начала серьезного сваливания. В 2000-х годах произошла серия авиационных происшествий, которые были частично связаны с неправильными действиями экипажей при активации автоматического выводителя из сваливания. В начале 2010-х годов, в ответ на эту волну аварий, Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) выпустило рекомендации, призывающие операторов обеспечить надлежащую подготовку экипажей по использованию автоматических выводителей из сваливания.

In October 1963, a BAC One Eleven airliner was lost after having crashed during a stall test. The pilots pushed the T tailed plane past the limits of stall recovery and entered a deep stall state, in which the disturbed air from the stalled wing had rendered the elevator ineffective, directly leading to a loss of control and crash. As a consequence of the crash, a combined stick shaker/pusher system was installed in all production One Eleven airliners. A wider consequence of the incident was a new design requirement related to the pilot's ability to identify and overcome stall conditions; the design of a Transport category aircraft that fails to comply with the specifics of this requirement may be acceptable if the aircraft is equipped with a stick pusher. In addition to regulatory pressure, various aircraft manufacturers have endeavoured to devise their own improved stall protection systems, many of which have included the stick shaker. The American aerospace company Boeing had designed and integrated stall warning systems into numerous aircraft that it has produced. Amongst other aircraft Boeing were involved in the development of, the 300 Series of the De Havilland Canada Dash 8 regional airliner was equipped with this system. There are several variations and functionality differences amongst the stick pushers installed in different aircraft. Bombardier Aviation also incorporated a stick pusher onto their Challenger 600 family of business jets. While not included in earlier models of the aircraft, Lockheed Martin chose to include a stick pusher in the new generation C 130J Super Hercules transport plane, which suffered from unexpected stall characteristics that had delayed the type's entry into service and could not be resolved via multiple aerodynamic alterations. The Embraer ERJ family has been equipped with a stick pusher, despite the reportedly completion of all stall tests without incident. In Europe, airliners not known for possessing deep stall characteristics, such as the McDonnell Douglas MD 80 narrowbody airliner, have been routinely required to be outfitted with stick pushers even where other regulatory bodies have found such devices unnecessary. The principle of the stick pusher is also applicable to rotorcraft. Collective pull down devices have been made available typically as an aftermarket addition, which function in much the same way as the stick pusher. However, a stick pusher should not be confused with a stick shaker, the latter being a device that warns pilots of an imminent stall through rapid and noisy vibrations of the control yoke (the "stick"). To unfamiliar flight crew, the activation of the stick pusher can feel particularly abrupt, vigorous and alarming, but this is an intended and normal part of its functionality to ensure it takes effect before a serious stall sets in. During the 2000s, there was a series of accidents that were attributed, at least in part, to their flight crews having made improper responses to the activation of the stick pusher. During the early 2010s, in response to this wave of accidents, the Federal Aviation Administration (FAA) issued guidance urging operators to ensure that flight crews are properly training on the use of stick pushers.