Тейлстрайк: зачем лайнер бьет хвостом по взлетной полосе?
Летный образец новейшего лайнера на взлетно-посадочной полосе. В кабине – опытный экипаж летчиков-испытателей. Самолет начинает разбег и... хвостом касается полосы. Между металлом и бетоном высекается сноп искр. Зрелищно, да, но зачем же портить самолет?
Авиаинциденты с «тейлстрайком» (то есть с ударом хвостом о полосу) в авиации не такая уж редкость, и можно было бы подумать, что, устраивая подобные испытания, авиастроители проверяют свои самолеты на прочность. Однако все на самом деле обстоит несколько иначе.
«Главная цель таких испытаний, – говорит заслуженный летчик-испытатель России Владимир Бирюков, – не проверка прочности (хотя и такая задача ставится), а определение так называемой минимальной скорости отрыва самолета. Чтобы самолет взлетел, требуется, чтобы подъемная сила превысила вес летательного аппарата. Величина подъемной силы зависит от площади крыла, скорости набегающего потока воздуха (которая приблизительно равна скорости разбега) и угла атаки крыла. Чтобы получить минимальное значение скорости, при которой самолет оторвется от земли, необходимо выставить максимальный угол тангажа (атаки). Ограничителем этого угла при разбеге как раз и является хвост (нижняя хвостовая часть фюзеляжа). Хвост касается полосы – достигнут максимальный угол. Обычно такие – довольно непростые и опасные – испытания проводятся при различных значениях тяговооруженности, то есть отношения тяги к весу самолета. Наиболее сложным вариантом является тот, при котором взлет с максимальным углом тангажа осуществляется при половинной тяге двигателей».
Для самолетов, которым предстояло взлетать с увеличенным углом атаки, предусматривались предохранительные устройства на случай удара о полосу. Например, хвост Concorde оснащали маленьким колесиком.
Разумеется, режим взлета, при котором хвост касается полосы, является экстремальным. Когда будет подготовлено руководство по летной эксплуатации лайнера, в нем линейным пилотам будет предписано отрывать машину от земли на скорости намного более высокой, чем та, минимальная, установленная в ходе летных тестов. Но при ошибке пилотирования, например, когда летчик возьмет штурвал на себя слишком рано и резко, у него будет некий резерв, который все-таки позволит поднять самолет в небо. Каков этот резерв, как раз и определяется в ходе испытаний.
На самом деле портить даже испытательный летный образец нового лайнера никому не хочется, и поэтому в тестовых полетах, в которых предполагается контакт с полосой, используется специальный демпфер (пята, каблук), который монтируется на хвостовую часть самолета. Это именно из него высекается красивый сноп искр. Естественно, демпфер постепенно изнашивается, хотя в целом это довольно крепкое и износостойкое устройство. В отчете об испытаниях по установлению минимальной скорости отрыва для лайнера A350 говорилось, что на аэродром под Парижем, где проходили тесты, было доставлено три демпфера, но обошлись всего одним.
Среди возможных причин авиапроисшествий, связанных с ударом хвостом о полосу, можно назвать сильные порывы ветра вблизи полосы, а также неверно выбранное положение стабилизатора в результате неправильной оценки загрузки самолета.
И все же удары хвостом самолета о полосу случаются и вне испытаний. И тогда они могут стать причиной серьезного авиапроисшествия. «Чаще всего самолет ударяется хвостом о полосу во время посадки, – рассказывает Владимир Бирюков. – Первая возможная причина – это посадка со скоростью ниже расчетной. Частным случаем такой ситуации можно назвать так называемое длительное выдерживание: в этом случае пилот старается удержать самолет в воздухе на минимальной высоте над полосой, чтобы "притереться" к ней пневматиками и совершить мягкую, без удара, посадку. Естественно, что в такой ситуации скорость самолета будет постепенно падать и, чтобы сохранить достаточную для полета подъемную силу, пилот будет увеличивать угол тангажа, задирать кверху нос машины. И это чревато касанием хвоста полосы. Другая причина – посадка с превышением вертикальной скорости. В этом случае при касании амортизационные стойки шасси, рассчитанные на посадку с перегрузкой не более 2 g, полностью сжимаются. А затем может произойти касание хвостом. При взлете подобные случае происходят гораздо реже, но тоже случаются, когда в результате ошибки пилотирования летчик слишком рано берет штурвал на себя».
В качестве примера авиапроисшествия в конце полета можно привести случай восьмилетней давности, когда экипаж самолета MD-81, выполнявшего чартерный рейс из Копенгагена в Гренобль, начал выполнять заход на посадку по приборам в условиях наступившей темноты. В итоге самолет опустился на полосу с превышением вертикальной скорости и в сильно кабрирующем положении (высоко задрав нос). На борту находился 131 человек, но, к счастью, никто не пострадал, однако самолет получил серьезные повреждения. А все могло кончиться гораздо хуже. В сети можно найти видео, на котором похожий самолет – MD-80 – при жесткой посадке на американской авиабазе попросту лишается хвоста.
Интересно, что удары хвостом о полосу случаются не только в ходе коммерческой эксплуатации самолетов, но и при их испытаниях, причем в ситуации, когда такого касания в плане тестов не предусматривалось. Два года назад таким образом случайно пострадал летный испытательный образец новейшего Airbus A321neo. Поскольку испытания были «про другое», никто и не думал устанавливать на хвост лайнера демпфер. В итоге самолет выбыл на несколько недель из испытательной программы и поступил в ремонт.
Удар хвостом самолета о полосу чреват разрушениями как обшивки, так и силовых конструкций лайнера, поэтому, если что-то подобное случается, машину обязательно подвергнут серьезнейшему техническому осмотру. И если такой осмотр будет проведен недостаточно тщательно, может произойти катастрофа.
12 августа 1985 года лайнер Boeing 747 японской авиакомпании JAL вскоре после взлета лишился вертикального хвостового стабилизатора (киля), потерял управляемость и после безуспешных попыток экипажа спасти рейс потерпел катастрофу. Расследование показало, что корни трагедии уходят в 1978 год, когда этот же самолет при посадке ударился хвостом о полосу аэропорта в Осаке. Тогда пострадала не только обшивка: был поврежден гермошпангоут – герметичная переборка, своего рода пробка, отделяющая негерметичную хвостовую часть от пассажирского салона, в котором поддерживается давление на уровне нижних слоев атмосферы. Повреждения гермошпангоута выявили, однако ремонт (что удивительно для педантичных японцев) был проведен некачественно. Семь лет ничто не предвещало беды, но однажды гермошпангоут отвалился под давлением, а струя сжатого воздуха резко наполнила полость внутри стабилизатора. Тот лопнул как надутый бумажный пакет. Лайнер был обречен.
Другой Boeing 747, на этот раз китайский (авиакомпания China Airlines), дожидался своей горькой участи еще дольше. 7 февраля 1980 года лайнер ударился хвостом о полосу, после чего был отправлен в ремонт. Ремонт был выполнен, но опять-таки не слишком тщательно. 22 года спустя, 25 мая 2002 года последствия удара дали о себе знать. У лайнера, совершавшего непродолжительный полет между Гонконгом и Тайбэем, прямо в воздухе оторвался хвост, и самолет рухнул в воды Тайваньского пролива, унеся жизни всех пассажиров и экипажа.
«Конечно, вероятность удара хвостом о полосу в результате ошибки пилотирования приходится учитывать авиаконструкторам, – говорит Владимир Бирюков. – Ту часть фюзеляжа, которая примет на себя удар, укрепляют более устойчивыми к нагрузкам силовыми конструкциями». Также в самом уязвимом месте инженеры избегают размещать электро- и пневмопроводку, механические тяги, являющиеся элементами управления аэродинамическими рулями. Место потенциального удара не должно приходиться на герметизированную и наддуваемую часть фюзеляжа.
Удар хвостом о полосу – это, может быть, и не самое ужасное, что может произойти с самолетом. Однако, если уж такую ситуацию допустили, необходимо со всей серьезностью оценить последствия потрясения для конструктивных элементов и узлов лайнера. Небольшая авария может однажды обернуться большой бедой.
