Говорит командир корабля. Вопросы, ответы и наблюдения опытного пилота - Патрик Смит

Не так давно был случай, когда несколько пассажиров встревожились, заметив, что на их самолете нет одного обтекателя. Они отказались сесть на борт из-за того, что — как писали в СМИ — «отсутствовала часть крыла». В действительности обтекатель сняли для ремонта, после того как он был поврежден машиной бортпитания. Полет без обтекателя может привести к перерасходу топлива, однако самолет остается абсолютно пригодным к работе. (В перечне допустимых повреждений и неисправностей (configuration deviation list, CDL) можно проверить, допустимо ли, чтобы той или иной детали не было на самолете, и каков при этом перерасход (см. вопрос про неисправности)).

Способен ли реактивный лайнер выполнять фигуры высшего пилотажа? Может ли Boeing 747 сделать мертвую петлю или летать в перевернутом положении?

Теоретически любой самолет может выполнить практически любой маневр: мертвую петлю, бочку или даже перевернутый поворот на горке[8]. (Во время демонстрационного полета в конце 1950-х годов Boeing 707 был сознательно перевернут вверх дном.) Однако возможность выполнения этих трюков во многом зависит от запаса тяги или от количества лошадиных сил. А у гражданских самолетов, как правило, недостаточно мощности двигателя относительно своей массы. В любом случае этого делать не стоит. Составные части авиалайнеров не предназначены для фигур высшего пилотажа, в ходе их выполнения они могут получить повреждения (возможны и более тяжелые последствия). Кроме того, уборщикам всю ночь придется оттирать пятна кофе и т. д.

Возможно, теперь вы еще больше недоумеваете: как самолет может летать в перевернутом положении? Наверняка на вас повлиял и мой рассказ о том, что крыло слегка искривлено наверху и имеет плоскую поверхность внизу, чем обусловлена разница давлений, которая, в свою очередь, обеспечивает подъемную силу. Если лететь в перевернутом положении, разве она не будет направлена в противоположном направлении, заставляя самолет двигаться к земле? Да, отчасти это так. Но, как мы уже выяснили, крыло создает подъемную силу, направленную в обе стороны, и разница давлений по Бернулли в данном случае не очень важна. Обычное изменение угла атаки крыла играет гораздо более важную роль. Все, что требуется от пилота, — удерживать правильный угол, при котором будет отклоняться достаточное количество воздушного потока, а отрицательная подъемная сила от перевернутого аэродинамического профиля с легкостью компенсируется за счет «эффекта воздушного змея»[9].

Вы утверждали, что не собираетесь утомлять читателей специальной терминологией. «Описание устройства реактивного двигателя, — писали вы, — точно будет неинтересным». И все же, если вас не затруднит, расскажите, как он устроен

Представьте себе устройство двигателя как последовательную сборку вращающихся зубчатых дисков — компрессоров и турбин. Воздух втягивается и направляется через крутящиеся компрессоры. Он плотно сжимается, смешивается с распыленным керосином и воспламеняется. Сгоревший газ затем шумно вылетает из сопла двигателя. Перед этим ряд вращающихся турбин поглощает часть энергии газа. Турбины обеспечивают энергией компрессоры и большой вентилятор в передней части гондолы (обтекателя) двигателя.

Двигатели более ранних поколений получали почти всю тягу из горячего сгоревшего газа. В современных двигателях большой вентилятор, расположенный впереди, делает основную часть этой работы. Реактивный двигатель можно уподобить вентилятору в кольцевом обтекателе, вращающемуся во внутреннем контуре турбины и компрессора. Наиболее мощные двигатели — компаний Rolls-Royce, General Electric и Pratt &Whitney — имеют тягу почти в 450 тысяч ньютонов. Двигатели дают энергию системам электрики, гидравлики, нагнетания давления и борьбы с обледенением. Поэтому реактивные двигатели часто называются энергетическими установками.

Что такое турбовинтовой двигатель?

Все современные гражданские самолеты с воздушными винтами имеют турбовинтовые двигатели. Это, по сути, реактивные двигатели. Только компрессоры и турбины обеспечивают энергией воздушный винт, а не вентилятор — так достигается высокая производительность на малых высотах и во время перелетов на небольшие расстояния. Иными словами, это реактивный двигатель с воздушным винтом. В турбовинтовом двигателе нет поршней, поэтому вас не должна вводить в заблуждение приставка «турбо». Здесь нет никакой связи с автомобильным турбонаддувом. Турбовинтовые двигатели надежнее поршневых и отличаются высокой тяговооруженностью.

Реактивные и турбовинтовые двигатели работают на реактивном топливе, то есть очищенном керосине (варианте того вещества, которое используется в походных лампах). Существуют разные сорта этого топлива — авиакомпании используют Jet-A[10]. Реактивное топливо на удивление стабильно, но менее воспламеняемо, чем кажется на первый взгляд — как минимум до распыления. Если зажечь спичку и бросить в лужицу разлившегося топлива, оно не загорится. (Издательство не несет ответственности за любой ущерб, который может быть причинен вследствие данного заявления.)

Я заметил как-то отверстие под хвостом, в верхней части, которое испускает какой-то выхлоп. Что это такое?

Это ВСУ (вспомогательная силовая установка) — небольшой реактивный двигатель. Он используется для поддержки систем электричества и кондиционирования воздуха, когда не действуют основные двигатели, или для того чтобы дополнить их, когда они работают. На всех современных самолетах есть ВСУ. Она, как правило, расположена в конце фюзеляжа под хвостом. Если вы поднимаетесь на борт по открытому трапу, и вам кажется, что вокруг вас работают десять тысяч фенов, знайте — это ВСУ.

ВСУ — это также источник воздуха высокого давления, необходимого, чтобы завести основные двигатели. Внутренние аккумуляторы на больших самолетах не обладают достаточной мощностью, чтобы побудить компрессоры двигателей вращаться. Они раскручиваются при помощи воздуха, получаемого от ВСУ. Первым гражданским авиалайнером, в стандартную комплектацию которого вошла ВСУ[11], стал Boeing 727, впервые запущенный в эксплуатацию в 1964 году. До этого внешний источник подачи воздуха — тележку с баллонами сжатого воздуха, или «хаффер», — подцепляли к воздуховодным трубам самолета. Эти тележки можно увидеть и сегодня. Их применяют в тех случаях, когда ВСУ не работает и нужно запустить первый двигатель. Именно он становится источником подачи воздуха для остальных двигателей.

Большинство турбовинтовых двигателей заводятся при помощи электрики, а не пневматики. Если нет ВСУ, а аккумуляторов самолета недостаточно, электроэнергия поставляется посредством наземного источника внешнего питания (ground power unit, GPU). Он буксируется на небольшом тягаче и выглядит как один из генераторов, которые применяют в дорожно-строительных работах.

Если электроэнергия в аэропорту подается через ВСУ, то почему случается видеть, как двигатели вращаются, пока самолет стоит на площадке?

Такого не бывает. Двигатели самолетов практически никогда не работают на площадке. Правда, иногда ветер вращает вентилятор первой ступени. Даже легкий ветерок способен сильно его раскрутить. Это кажется невозможным, так как самолет прижат к зданию или ориентирован не в том направлении, но все дело в том, что ветер дует сзади. На новейших двигателях больший объем всасываемого воздуха поступает в обход блока компрессоров и турбин, обеспечивая прямое попадание на лопасти вентиляторов сзади.

Сколько стоит авиалайнер?

Вы поверите, если я скажу, что новенький Airbus A330 или Boeing 777 стоит 200 миллионов долларов? Или что за новый Boeing 737 платят 70 миллионов? Даже самолеты небольших авиакомпаний, которые большинство из вас терпеть не может, оцениваются в несколько миллионов долларов. Цена в 20 миллионов — вовсе не редкость для высококлассного реактивного или турбовинтового самолета заштатной авиалинии (вспомните эту сумму, когда будете подниматься по трапу и отпускать шуточки насчет игрушечного вида самолетиков). Цена за подержанный лайнер зависит от возраста, модернизации и исправности. Многое определяют двигатели, каждый из которых стоит несколько миллионов, и техническое обслуживание: сколько осталось до капитального ремонта и какие именно работы требуются. В зависимости от всех этих факторов подержанный Boeing 737 можно купить как за два, так и за 20 миллионов долларов.

Авиакомпании напрямую не владеют частью, а иногда и всеми самолетами из своего парка. Они берут их в аренду у банков или лизинговых агентств, делая регулярные выплаты (так же как вы платите за свою машину, купленную в кредит). Другие варианты приобретения им не по карману.