Катастрофа Су-30 в Иркутске. Ванганём немножечко?⁠⁠2

Что видно и слышно (траектория,  перегрузки, топливо, ЭДСУ, ответы на вопросы, вопросы на ответы)

На данный момент из представленных в сети видео с записью момента катастрофы Су-30 наиболее содержательными являются 2 из них, которые условно назовём видео №1 и видео №2. Видео №2 представляет наибольший интерес, так как имеет ракурс съёмки падающего самолета близкий к «виду с боку», что удобно для анализа траектории движения по тангажу. Поступательным перемещением кадров совместим между собой ряд кадров видео №2.

Учитывая, что камера во время съёмки двигалась такое простое совмещение имеет погрешности. Для их нивелирования проделаем совмещение двумя разными способами. В способе показанном сверху ориентиром является недостроенное малоэтажное здание,

а во втором случае высокое здание стоящее слева. Штриховые линии показывают обрезанные границы наложенных друг на друга кадров.

Визуально различие между способами совмещения не заметно. В обоих случаях бросается в глаза то, что Су-30 непосредственно перед падением движется по сильно искривленной траектории и совершает интенсивные необычные колебания по углу тангажа.

Траектория. Силуэты самолета соответствующие некоторым моментам времени A, B, C времени, в первом способе окружены прямоугольными рамками ориентированными длинной стороной параллельно оси самолета. Рамки, позволяют установить, с точностью не хуже нескольких градусов уж если не абсолютные значения угла тангажа, то уж точно его относительные изменения вдоль траектории. На участке траектории от A до B изменения угла тангажа составило +32°, а на участке траектории от B до C –18°. Учитывая изменение наклона траектории найдем, что изменение угла атаки на участке от A до B составило +12°, а на участке от B до C –22°.

Ориентируясь на размер силуэта самолета на видео и его реальную длину (около 21.5 м) можно сделать вывод, что на участке траектории от A до C, изменение высоты составило около 294 м. На видео между этими моментами проходит примерно 1.34 с, что даёт среднюю скорость снижения самолета перед падением около 220 м/с. С учетом формы траектории получим среднюю скорость полета около 239 м/c. Здесь и далее надо понимать, что используемые способы измерения при располагаемом качестве видеоматериалов имеют погрешность измерения линейных размеров и скоростей ориентировочно порядка ±15 %.

Зная форму траектории и расстояние «между моментами» A и С проведём анализ кривизны траектории. Для траекторий полученных при обоих способах совмещения получается, что наибольшая её кривизна наблюдается между моментами времени A и B. В точке максимальной кривизны при разных способах построения траектории её радиус кривизны оказывается не большим, чем 550...650 м. Для найденной скорости полета это даёт оценку снизу значений максимальной «присутствующей на видео №2» нормальной перегрузки в диапазоне от 8.9 до 10.4 единиц g. Отметим, что максимальная допустимая эксплуатационная перегрузка Су-30 равна 9 g. В окрестности точки C нормальная перегрузка по разным оценкам находится в диапазоне 0 до 5 единиц g.

Кончилось топливо? Некоторые СМИ, например Царьград со ссылкой на другие источники сообщили, что предположительно Су-30 упал после выработки топлива. Из чего можно сделать вывод, что он должен был упасть с не работавшими двигателями. На видео №2, во время падения самолета отчетливо слышен шум двигателя. К сожалению эта 8-секундная версия ролика обрывается лишком рано, чтобы можно было уверенно утверждать, что этот звук принадлежит именно разбившемуся самолету. Здесь пригодится видео №1, в котором хорошо слышно, что шум работающих двигателей пропадает примерно одновременно со всеми звуками порождёнными самолётом примерно через секунду после его падения. Слышен не просто звук двигателя,  вентилятор которого мог продолжать вращаться от набегающего потока. Слышен звук реактивной струи. Это с высокой вероятностью позволяет утверждать, что этот шум двигателей принадлежит именно разбившемуся Су-30, а не, например, другом Су-30, который мог его сопровождать или случайно оказаться поблизости. Соответственно, очень вероятно, что хотя бы один из двигателей разбившегося Су-30 работал вплоть до столкновения с землей.

Дополнительным подтверждением наличия топлива на борту служат кадры видео №2. Масштаб кадров на видео меняется, поэтому для ориентира относительного размера кадров выбраны стволы двух относительно удалённых от точки съёмки дерева (зеленые рамки). Сопоставляя длину самолета и поперечным размеры наблюдаемого огненного шара (фиолетовые рамки) получим условный диаметр шара около 55 м.

Предположив, что шар образован продуктами горения с температурой 800°С образовавшимися в результате сгорания смеси воздуха с парами керосина при стехиометрическому отношении масс 15 к 1 получим, что масса шара при его плотности 0.33 кг/м3 составляет около 28 тонн, из которых примерно 2 тонны приходится на керосин. Разумно предположить, что Су-30 упал не на бензоколонку, соответственно 2 тонны керосина, а возможно и более, непосредственно перед крушением находились на его борту.

Выводы по видео. Наблюдаем падающий самолет, маневрирующий не только с перегрузками близкими к предельно допустимым, но и с большой амплитудой их изменения за короткое время. Почти в любых условиях полета, а особенно при пикировании на опасно малой высоте, когда стоит задача за короткое время существенно изменить направление траектории полета, пилотирование с переменными перегрузками является далёким от оптимального способом пилотирования. Это наблюдение, а также отсутствие катапультирования пилотов указывает на то, что пилоты в той или иной степени не контролировали ситуацию, в том числе не смогли катапультироваться. Этот вывод хорошо согласуется с озвучиваемой в СМИ версией (РБК: ««РИА Новости» узнало, почему упавший в Иркутске Су-30 не отвели от домов» ) о том, что причиной катастрофы стала потеря сознания лётчиками по причине некорректной работы кислородного оборудования.

Заметим, что человек не способен длительно переносить высокие перегрузки. Перегрузка величиной +10 g для тренированного человека занимающего сидячую позу является переносимой при продолжительности воздействия порядка одной или нескольких секунд (см. «Переносимость перегрузок человеком» ). Далее человек теряет сознание или оказывается не в состоянии осуществлять нетривиальные действия необходимые, например, для пилотирования в сложных условиях или приведения в действия системы катапультирования.

Если версия с некорректной работой кислородного оборудования верна, тогда можно предположить, что в ситуации когда пилоты по какой-либо причине потеряли сознание, то в результате этого в целом по-видимому исправный самолет (по крайней мере, с одним работающим двигателем), в отсутствии активных действий со стороны пилотов может перейти в режим полета, при котором лётчики могут оказываться в условиях действия перегрузок при которых они с большой вероятностью могут потерять сознание. Получается замкнутый круг причинно-следственных связей. Из этого следует, что первопричиной катастрофы может быть как «потеря сознания», так и попадание в условия сравнительно длительного воздействия больших перегрузок. Если существуют способы попадания в условия действия нежелательно больших перегрузок, то попасть в обозначенный замкнутый круг будет не сложно и без некорректно работающего кислородного оборудования.

Откуда могут взяться большие перегрузки когда они не нужны?

ЭДСУ. Самолет Су-30 для достижения высокой маневренности и экономичности обладает статической неустойчивостью . Если у такого самолета зафиксировать органы управления, то в отсутствии корректирующий действий быстро за доли секунды нарастают отклонения от заданной ранее траектории движения. Самолет самопроизвольно постоянно стремится задрать или опустить нос. Управлять таким самолётом напрямую – «голыми руками» крайне сложно и утомительно. Для обеспечения комфортных для пилота условий пилотирования искусственная устойчивость обеспечивается электронно-дистанционной системой управления (ЭДСУ), которая с частотой около 40 Гц отслеживает и корректирует малые отклонения траектории самолета от заданной.

В наши дни подобные системы управления массово применяются на автомобилях под общим названием «Электронный контроль устойчивости». Некоторые из её вариантов имеют хорошо знакомые автолюбителям англоязычные аббревиатуры ESP и ABS. На автомобилях эти системы, как правило, предназначены для помощи водителю при управлении в условиях плохого сцепления с дорожным покрытием, когда велик риск потери управления. В случае же со статически неустойчивым самолетом, таким как Су-30, можно сказать, что он, совершая обычный дозвуковой полет, непрерывно находится в условиях близких к потере управления. Поэтому для его нормального пилотирования жизненно важна корректная работа ЭДСУ обеспечивающая его динамическую устойчивость.

Предположим версию, что в полете Су-30 произошёл критический отказ системы ЭДСУ или связанных с ней компонентов (датчиков, управляющих магистралей, исполнительных механизмов органов управления). Если лётчики после отказа не захотели или не смогли покинуть самолёт, то перед ними встала необычно сложная задача пилотирования статически неустойчивого самолета. В отсутствии привычных корректирующих действий со стороны ЭДСУ снижается качество контроля самолёта пилотами. В результате появляется риск кратковременной потери управления, например, в результате выхода самолёта на большие углы атаки. Если в условиях исправно действующей системы управления восстановление управления не представляет особой сложности, то можно предположить, что в условиях неисправной ЭДСУ такая ситуация или её повторение может сделать восстановление управления над самолётом невозможным, что повлечёт вскоре выход на большие перегрузки и попадание в обозначенный выше замкнутый круг.

Заметим, что в 2019 году после катастрофы Су-57 в Хабаровском крае версия с отказом ЭДСУ называлась как одна из возможных (Новости Хабаровск «Отказ системы управления назван возможной причиной крушения Су-57 в Хабаровском крае», ссылка также содержит весьма развернутые комментарии относительно системы ЭДСУ).

Обратив внимание на историю аварий и катастроф самолетов семейства Су-27, к которым относится и Су-30, можно найти другие случаи отказов системы управления на значительной высоте в результате которых летчики не катапультировались и погибли. Например, катастрофа, произошедшая 23 сентября 2014 в Казахстане. В описании причин данной катастрофы (статья по ссылке помимо указанной катастрофы также содержит описание и других аварий/катастроф) также упоминаются высокие перегрузки.

Выводы

Представляется возможным следующий сценарий событий.
1) На самолете по какой-то причине произошел отказ ЭДСУ. Появились проблемы с пилотированием самолета.

2) Сразу же или спустя какое-то время, ввиду возросшей сложности управления, однократно или повторяясь происходят события, при которых пилоты кратковременно теряют  управление (неконтролируемый выход на большие углы атаки и т.п.).

3) В результате действия высоких перегрузок и/или накопившейся усталости от экстремального пилотирования пилоты полностью или почти полностью утрачивают контроль за ситуацией в результате чего становятся неспособными произвести катапультирование или восстановить контроль самолетом.

4) Вскоре после этого самолёт разбивается.

Вернёмся к началу событий. ЭДСУ могла отказать как вследствие отказа двигателя так и по причине не связанной с двигателями. Сам по себе отказ по крайней мере одного двигателя является ситуацией, к которой пилотов двух-двигательных самолетов принято готовить, чтобы при таких вполне регулярных событиях не терять самолёт.
Отказ двигателя сам по себе тоже в некоторой мере усложняет пилотирование самолёта, поскольку поведение самолета при этом становится непривычным для пилота ввиду появления асимметрии тяги, что приводит к появлению возмущений по крену и рысканью.

На наблюдаемом финальном участке траектории не видно никаких признаков таких асимметричных возмущений. Отказ обоих двигателей исключается обрывающимся звуком работающего двигателя на видео №1.

Во всех вариантах предложенной мной версии практически исключается вероятность того, что погибший самолет после появления проблем с ЭДСУ не будет проявлять себя необычным видом траектории полета, что опять же ставит под сомнение то, что по сообщениям СМИ пилоты сопровождающего самолета заметили именно потерю сознания, а не пируэты самолета в воздухе.

Работа над ошибками.
В комментариях задают естественные и ожидаемые вопросы, вроде:
ТС - расскажи почему при отказе ЭДСУ:
1. пилоты около 20 минут не выходили на связь
2. при облете вторым бортом не реагировали движением рук/головы
3. длительно, около 20 минут летел не испытывая знакопеременных перегрузок

Отвечаю:
A1) Я не отрицаю, что при катастрофе в Иркутске могли иметь место все перечисленные в вопросе события (№1, 2, 3). Возможно, что даже в таком порядке.
С сожалению у тех кто не является непосредственным участником/свидетелем тех событий, по крайней мере пока, нет возможности познакомиться хотя бы с крупицами объективной информации о таком ходе событий.

A2) Пост не про то, что можно прочитать в чьих-то новостях, а про то в чём при желании и настойчивости может попытаться разобраться любой человек «с улицы». А именно увидеть, услышать в роликах, прочитать в других источниках, которые, надеюсь, никто с целью искажения информации о катастрофе не режиссировал и не редактировал.

A3) Если в посте есть какие-то нелогичные выводы и предположения, буду рад это для начала их обсудить.

A4) Я не отвергаю версию того, что пилоты потеряли сознание/уснули. Её проблема в том, что она порождает вопросов не меньше, чем ответов. Например:

Вопросы на ответы:

Q1) Был ли склад ГСМ или что-то аналогичное на месте будущей катастрофы Су-30? Или чем ещё можно объяснить сгорание примерно 2 тонн углеводородов сразу после падения самолета?

Q2.1) Сколько времени продолжалось сопровождение пилотами другого самолета за Су-30 не выходящим на связь?

Q2.2) За какое время до катастрофы и по какой причине сопровождающий самолет прекратил сопровождение?

Q3.1) Должен ли вроде как исправный самолёт с уснувшими пилотами вдруг начать падать спустя 20 минут мирного полета, который до этого спокойно вроде как летал бок о бок с другим самолетом(?

Q3.2) Если остановка одного или двух двигателей на исправном высокоманевренном самолете Су-30 переводит его в близкое к отвесному пикирование, то почему в гражданской маломаневренной авиации так мало авиакатастроф по причине остановки одного или всех двигателей? А в большинстве таких катастроф, основная их причина перехода в пике - потеря управления самолетом, первопричиной которой стали, активные ошибочные действия экипажа (часто спровоцированные непривычными для пилотов условиями полёта).

Q3.3) Если самолет с исправной ЭДСУ по какой-то причине оказался в состоянии пикирования, а пилоты никак не вмешиваются в управление, то должна ли ЭДСУ самолета устраивать «американские горки» (выход на предельные перегрузки, а спустя пол секунды, переводить самолет к околонулевой или сравнительно малой перегрузке)?

Q4) Ходят слухи, что якобы есть какие-то более менее официальные сообщения по-меньшей мере от лица КБ иркутского авиазавода, в которых может содержится информация:

Q4.1) О версии событий указывающей на недееспособность погибшего экипажа.
Q4.2) О том, что после потери связи с погибшим Су-30 кто-то из лётчиков специально повторно взлетал, чтобы подлететь и установить визуальный контакт с ним.
Q4.3) О том что этот контакт был установлен.
Q4.4) О каких либо неполадках с кислородным оборудованием.
Если кто-то может подсказать такие источники, буду вам очень признателен.

Q5) Если ли какие либо свидетельства о том как вел себя самолет(ы) до того, что видно на широко распространённых видео вроде видео №1 и №2?