Когда идеей «загорается» Тим Такер

Как распространить полезный опыт, который не соответствует общепризнанным правилам? Такое возможно либо с участием медийных личностей, либо с применением так называемого административного ресурса. Правда, даже подобные ухищрения во благо общего дела либо с треском проваливаются, либо превращаются в вялотекущий процесс противостояния амбициям и существующей технической политике. Об опыте борьбы с вихревым кольцом сегодняшний рассказ.

Явление, вызывающее неприязнь

Довольно опасное явление в практике применения вертолетов — вихревое кольцо. Как по своей природе, последствиям, так и поиску противоядия, оно сродни самолетному штопору и режиму перехода на сверхзвук. В обоих случаях было незнание проблемы, были жертвы и поиски решения задачи обеспечения безопасности полетов. Причем, с участием, как сегодня говорят, медийных личностей, если считать таковыми выдающихся летчиков-испытателей, конструкторов и инженеров. Были и силовые методы. В итоге проблемы купированы. Во всяком случае, найдены обоснования физических явлений, приводивших к трагедиям, сформированы технические подходы, снижающие негатив, подготовлены методики и учебные программы для летного состава.

Вихревое кольцо (тороидальный вихрь) несущего винта возникает при высокой вертикальной скорости снижения, когда вертолет попадает в собственную струю потока, который закручивается на концах лопастей и перестает создавать подъемную силу, а вертолет падает с ускорением.

При этом, как ни странно, многое, связанное с вихревыми кольцами на вертолетной, по сути — винтовой технике, до настоящего времени остается не просчитанным с точки зрения физики, а методики, далеко не всегда эффективные, то и дело критикуются опытными специалистами. И это общемировая практика, буквально породившая устойчивую неприязнь к вихревому кольцу. Именно неприязнь, а не устойчивое стремление кардинально решить проблему.

От А до Я — человеческий фактор

Достаточно сказать, что ряд американских авиаконструкторов, стремясь не допускать образования вихревого кольца на хвостовых винтах вертолетов (зачастую у винтоклылых машин два винта — несущий и хвостовой, и оба с аналогичными проблемами), конструктивно заваливают плоскость их вращения вбок на значительные углы, мирясь при этом с неизбежным возникновением перекрестных связей в системе управления, но надеясь на уменьшение числа катастроф. Хотя на публику говорят о других причинах, в основном о «человеческом факторе».

Кстати, если говорить о кольцевом вихре на несущем, либо хвостовом винте вертолета, то от момента создания условий для его образования, до полного «замыкания», когда он начинает опасно влиять на поведение воздушного судна, проходит не более шести секунд. Отсюда и «человеческий фактор» — человек, особенно не сильно владеющий эффективными методиками предотвращения проблемы, попросту не может вывести вертолет из опасного режима.

Между тем, более 95 процентов аварий вертолетов происходит из-за образования на лопастях тороидального вихря (вихревого кольца). Остальные пять процентов приходятся на влияние ветра, потерю визуальных ориентиров, либо проблемы с техникой.

Журнал «Вертолетная индустрия» еще в 2008 году в материале «Попасть на вращение» поднимал тему увеличивающихся потерь одновинтовой вертолетной техники из-за случаев «непроизвольных, неуправляемых» левых вращений на режимах близких к висениям и откровенного непонимания летчиками физики этого явления. Именно это непонимание делает пилотов беспомощными и при попадании их во вращение, и при выходе из него.

Для каждой головы свое яблоко

Судя по практике, режим вихревого кольца на несущем винте возникает при моторном снижении с поступательной скоростью меньше 40 км/ч. и вертикальной скоростью больше 2-3 м/с. Условия для возникновения проблемы появляются в четырех случаях: при заходе на посадку с попутным ветром; при заходе на посадку с перелетом при попытке исправить расчет, уменьшив поступательную скорость и увеличив вертикальную; при заходе на посадку на площадку ограниченных размеров, окруженную высокими препятствиями; при выходе из авторотации на малой скорости увеличением общего шага без предварительного увеличения поступательной скорости.

Так случилось, что буквально все четыре проявились в 1987 году во время полета швейцарского пилота Клода Вишара на вертолете SA315B Lama.

«Я работал на лесозаготовках на SA315B Лама на очень крутом склоне, делая то же самое, что делал много раз прежде, — говорит Клод. — Во время полета над лесом у склона горы, вертолет вдруг просел. Я сразу же дал больше газу, но несущий винт уже попал в вихревое кольцо. Меня спасло то, что впереди был обрыв, позволивший набрать горизонтальную скорость. В результате, вертолет прекратил резкий спуск всего в нескольких метрах от макушек деревьев. Инцидент потряс меня. Я не спал двое суток, то и дело проигрывая случившееся в голове. В конце концов, решил, что должен найти лучший способ вывода машины из режима вихревого кольца».

Есть винт — получай вихрь

Стоит отметить, что тороидальный вихрь не является исключительной «привилегией» одновинтовых вертолетов, от Робинсонов до Ми-8, примеры попадания которых в опасный режим отмечались во время работ по ликвидации аварии на Чернобыльской атомной станции. Кстати, вывод Ми-8Т из зоны вихревого кольца только увеличением мощности двигателей при горизонтальной скорости полета возможен. Но для этого требуется не менее 380 метров запаса высоты.

Явления, которые вплотную соседствуют с вихревым кольцом, могут возникать и на машинах с соосной схемой расположения несущих винтов, на том же Ка-32. Вместе с тем, бытует мнение, что даже за пределами, указанными в инструкциях, попасть в такой режим невозможно. И это неправильно, потому что вынужденные длительные вертикальные снижения на малых поступательных скоростях (при работе с грузом на подвеске) в буквальном смысле слова угрожают появлением вихревого кольца со всеми вытекающими последствиями. Что в таком случае должен предпринимать пилот?

Существуют традиционные способы вывода вертолета из опасного режима. Например, такой, что применил на своем SA315B Lama в 1987 году Клод Вишар — попытался увеличить поступательную скорость вертолета, направив его вниз по склону горы. Также можно попытаться уменьшать вертикальную скорость плавным увеличением шага несущего винта. Вот только не перед каждым вертолетом во время полета есть спасительный склон, либо необходимый запас высоты. А значит, следует искать иные меры, способные выводить машину из режима кольцевого вихря. Искать очень активно, ведь пилот располагает какими-то тремя-пятью секундами, чтобы обнаружить надвигающуюся проблему и вывести вертолет из режима кольцевого вихря, не дав ему удариться об землю на вертикальных скоростях свыше 10 метров в секунду.

Это очень простой маневр

«Рассуждая о том, что в состоянии вихревого кольца на несущем винте хвостовой ротор продолжает нормально работать, я подумал, что смогу использовать его для устранения проблемы и провел эксперимент — рассказывает Клод Вишар. — Это очень простой маневр. Как только вы попадаете в вихревое кольцо, сразу же максимально увеличивайте мощность двигателя и циклическим движением повернуть вертолет на 15-20 градусов по курсу то в одну, то в другую сторону. Если несущий винт вращается против часовой стрелки, то сначала поворачивать нужно вправо, если по часовой — влево. Причем, весь маневр должен выполняться за две секунды. За первую секунду 15 градусов в одну сторону, за вторую 15 градусов обратно. Средняя потеря высоты в таком случае составляет от шести до 15 метров, в зависимости от продолжительности маневра. Такая техника работает при всех условиях полета, и обучать пилотов ей следует до состояния рефлекса».

По словам швейцарского пилота-инструктора, он отрабатывал такой способ предотвращения аварийной ситуации бесчисленное количество раз. И упорство было вознаграждено. В 1999 году, когда его вертолет в ходе поисково-спасательной операции все-таки оказался в режиме вихревого кольца, отработанные до автоматизма действия спасли жизнь пилоту и членам экипажа. В противном случае дело кончилось бы фатально.

А мы делаем так

Вместе с тем, беда заключалась в том, что единственными людьми, поверившими в эффективность метода Клода Вишара, оказались летные инструкторы, которых Клод тренировал в течение 20 лет в Швейцарском федеральном управлении гражданской авиации (FOCA). Благодаря этому, эффективная техника распространилась по всей Швейцарии. Не хватало только международного признания.

Потребовалось целых 25 лет, чтобы дело сдвинулось с места. Как всегда помог случай, который свел Клода Вишара с основателем и бывший долгие годы бессменным шеф-инструктором курсов по безопасному пилотированию Robinson Helicopter Company Тимом Такером. Тим Такер хорошо известен российской публике после его семинаров по безопасности в подмосковных аэроклубах.

«В июле 2011 года я преподавал на международных курсах по безопасности полетов на Робинсонах в Невшателе, Швейцарии. После двух дней теоретической подготовки мне предстояло совершить полет с каждым из участников. Нужно было пройти режим авторотации и выход из состояния вихревого кольца. Каково было мое удивление, когда один из пилотов сказал: «Давайте я покажу вам, как мы делаем это».

Как убедить отрасль

После памятного полета Тим Такер — теперь уже бывший главный летный инструктор Robinson Helicopter — стал страстным сторонником техники Вуйчарда по предотвращению попадания вертолета в режим вихревого кольца.

В течение следующего года методика Вишара прошла ряд корректировок, чтобы с 2012 года ее начали распространять на ежемесячном курсе безопасности завода вертолетов Робинсон. Затем, начиная с 2013 года, настало время зарубежных курсов безопасности, а вместе с ними и тяжелая битва по убеждению вертолетного мира в преимуществах техники Вишара. При поддержке Robinson Helicopter Company был опубликован ряд журнальных статей. А в ходе серии семинаров в США методику демонстрировали на практике. Наконец, в 2019 году методика была включена в обновленный справочник FAA по полетам на вертолете.

«Надеюсь, что и другие авиационные власти, в том числе Европейское агентство по авиационной безопасности, последуют за упреждающим шагом FAA, — резюмирует Клод Вишар».

В этой ситуации ясно одно — процесс официального признания одного из способов предотвращения попадания вертолетов в опасный режим вихревого кольца, не будет быстрым. Официальное дозревание обычно затягивается. Однако сам факт участия в процессе популяризации идеи медийного Тима Такера говорит о многом. Во всяком случае вялотекущий процесс противостояния амбициям и существующей технической политике начинает «разгоняться», вовлекая в процесс все большее число пилотов. А это уже, как минимум, скажется на безопасности полетов в лучшую сторону.