СВЕРХЗВУКОВОЙ ПАССАЖИРСКИЙ - НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА БЕЗОПАСНОСТЬ

Александр Аркадьевич Гомберг

Статья написана в продолжение опубликованного в журнале "Двигатель" № 4 - 2007 материала о возможности и целесообразности создания сверхзвукового пассажирского самолета "Фанстрим" (SSBJ Fanstream).

"Абсолютные гарантии дает только страховой полис!"
И. Ильф и Е. Петров "Золотой теленок"

Нужна ли безопасность?

Странный вопрос - конечно же ДА! А на авиационном транспорте? Тем более, ведь вопросы безопасности - это необъятная тема для дискуссий, постоянная головная боль конструкторов, менеджеров, эксплуатантов и предмет для волнений многих пассажиров… И хороший бизнес для страховых компаний. Впрочем, большинство пассажиров просто не думает о возможности несчастья, садясь в самолет. А кто думает - тот не летает! И все же, стоит самолету коснуться полосы - все пассажиры испытывают чувство облегчения. Любопытно, какие чувства испытывает пилот?

Как известно, безопасность гражданских самолетов обеспечивается разными способами, но почти все они связаны с повышением надежности. Спасение пассажиров в нештатных (аварийных) случаях предусматривается только на земле, для чего воздушные суда снабжены спасательными жилетами, выходами основными и аварийными, привязными ремнями. На случай аварии в полете имеются только кислородные маски (если произойдет разгерметизация или задымление салона), да система пожаротушения. В отличие от гражданских, военные самолеты оборудуются системами аварийного покидания, то есть реальными системами спасения членов экипажа!

Понятно, что спасти всех пассажиров гражданского самолета технически почти невозможно из-за непомерной массы такой системы. Известны только экзотические решения для бизнес-джетов (BJ). А нужны ли и возможны ли технические спасательные системы для сверхзвуковых бизнес-джетов (SSBJ), если последние все-таки появятся?
Что говорит статистика?

Известно, что в ходе выполнения гражданских пассажирских перевозок погибает в среднем один из 500 тысяч пассажиров. Создатели авиационной техники давно и убедительно доказали, что воздушный транспорт - один из наиболее безопасных. Это действительно так. Правда ценой очень больших затрат, как умственных так и финансовых, да порой еще и ценой жизни испытателей и нервов конструкторов.

Что касается налета на одну потерю в ВВС, то эта информация, как правило, закрытая. Однако известно, что, например, в истребительно-бомбардировочной авиации при возникновении угрозы катастрофы в конце минувшего века благодаря наличию систем спасения (катапульты, парашютных систем и т.п.) удавалось сохранить жизнь экипажей в 70…90 % случаев.
Отечественный гражданский сверхзвуковой лайнер Ту-144 перевез приблизительно 3,5 тыс. пассажиров, а англо-французский "Конкорд" - 1,5 млн. При этом в результате катастроф погибло немногим более 120 человек. Напрашивается вывод: пассажирская сверхзвуковая авиация менее безопасна, чем дозвуковая… Однако это утверждение нетрудно оспорить, поскольку объем пассажироперевозок на сверхзвуковых лайнерах недостаточен в смысле репрезентативности (не будь известной катастрофы "Конкорда", унесшей более сотни жизней, и статистика для "сверхзвуковиков" выглядела бы намного привлекательнее. Причинами же двух чрезвычайных происшествий с Ту-144 стал, по-видимому, в основном "человеческий фактор", да и произошли они не на сверхзвуке. И все же, принять дополнительные меры безопасности для экипажей и пассажиров SSBJ необходимо!

Что думает пассажир?

Поскольку дозвуковых самолетов много, их аварии не вызывают такой бури эмоций и трансляций по телевидению и публикаций в других СМИ. Садясь в сверхзвуковую машину, пассажир склонен требовать больших гарантий. Так что на этом рынке при продаже самолета или услуг по перелетам придется ориентироваться не только на реальное качество продукта, но и на психологию покупателя. На рынке - как на рынке! Так что, предлагая сверхзвуковые полеты, следует постараться обеспечить максимально возможные гарантии безопасности. В рассматриваемом случае именно благодаря системе спасения такие гарантии получаются уникальными и беспрецедентными! Ни один серийный пассажирский самолет до сих пор не имеет системы спасения экипажа и пассажиров. И если предусмотреть в конструкции предлагаемого нами варианта SSBJ комплексную спасательную систему, то это может стать существенным преимуществом проекта.

Как спасти пассажиров и экипаж "Фанстрима"?

Схема работы системы спасения

Принципиальная возможность спасти людей "Фанстрима" имеется. Требования в идеальном варианте звучит так: "Система должна успешно функционировать при всех режимах, высотах и скоростях полета, включая H = 0 и V = 0". Задачка не простая: на сегодня этой формуле в полной мере удовлетворяют далеко не все системы спасения. Разве что знаменитое катапультное кресло К-36 - заслуженный предмет гордости ОАО НПП "Звезда" (да и всей отечественной авиации).

Применительно к пассажирскому "сверхзвуковику" следует применить некую комбинированную систему: спасать необходимо всех участников полета во всех случаях применения, включая сверхзвуковой, "прыжок" и суборбитальный полет. В принципе, прочная герметизированная кабина позволяет обеспечить выполнение этого требования. Основные проблемы, вероятно, возникнут при полете на малых высотах и скоростях. Отделяемая кабина для двух пилотов успешно применялась на бомбардировщике F-111A (США), более крупная была предусмотрена на первых "Шаттлах", а схожие парашютные системы применяются для десантирования военной техники и приземления спускаемых аппаратов космических кораблей.

Система спасения состоит из…

Собственно пассажирской кабины-капсулы, соединенной разрывными болтами с фюзеляжем самолета по фланцу. Кабина вместе с частью наплыва крыла, трапом, носовым обтекателем и передней стойкой шасси должна отделяться от опасных частей самолета (двигателей и топливных баков). По сути, отделяется вся передняя часть самолета. Под двойным полом кабины находится необходимое оборудование для работы системы жизнеобеспечения, включая аккумуляторы и баллоны со сжатым воздухом. Кабина оборудована системами связи и навигации, радиомаяком, запасом продуктов и питьевой воды. Иллюминаторы являются аварийными выходами, а в амортизированные пассажирские кресла "вложены" индивидуальные парашюты и спасательные жилеты, радио и световые маяки и спутниковые телефоны. В кормовой части кабины снаружи под верхним "козырьком" закреплен контейнер с парашютом и реактивными тормозными двигателями. Сам контейнер имеет реактивные ускорители для его принудительного катапультирования вверх через сбрасываемый люк в "козырьке". Стропы парашютной системы соединены с кабиной по двум поясам - носовому (за кабиной пилотов) и кормовому. Носовые стропы уложены вдоль фюзеляжа в соответствующих пазах и закрыты легкосбрасываемыми панелями. Там же под "козырьком" находятся телескопические штанги со стабилизирующими парашютами.

На "сверхзвуке" и в ближнем космосе

 

Отделяемая кабина "Фанстрима"

В случае обнаружения непредвиденных обстоятельств, дефектов, сбоев в работе систем или неуправляемых маневров любой из пилотов, приняв решение об аварийном отделении, нажимает на кнопку и запускает систему спасения. Предполагается, что все пассажиры находятся на своих местах и пристегнуты к креслам и индивидуальным парашютам. Кресла пассажиров разворачиваются "спиной" к направлению полета и принимают заданное положение спинки. Срабатывают разрывные болты и освобождают кабину. С этого момента кабина совершает полет отдельно от самолета. После этапа свободного планирования выдвигаются штанги со стабилизирующими парашютами, и кабина после уменьшения скорости до установленного значения стабилизируется в нормальном положении с оптимальным углом атаки. На высоте 4 км при скорости около 400 км/ч автоматически приводится в действие парашютная система. Парашютный контейнер вылетает вверх через люк в козырьке за счет тяги прикрепленных к нему катапультных ускорителей, вытаскивая за собой стропы из пазов внешней обшивки кабины. Стропы, натянувшись, вытягивают из движущего вверх контейнера устройство с тормозными двигателями. Двигаясь дальше, контейнер освобождает купол основного парашюта. На основном парашюте кабина опускается на землю (воду). Перед контактом с поверхностью срабатывают реактивные "тормоза" и вертикальная скорость снижается практически до нуля. При контакте с поверхностью энергия удара поглощается благодаря расчетной деформации кабины, а кресла гасят все, что осталось и еще снижают перегрузку, воздействующую на пассажиров.

На малых высотах и скоростях

На высоте менее 4 км и при скорости менее 400 км/ч парашютная система срабатывает сразу после стабилизации кабины. А на высотах менее 50 м, когда основной купол раскрыться полностью не успевает, но и вертикальная скорость кабины невелика, работают только реактивные тормоза. При наличии некоторой горизонтальной скорости такая система и в этом случае "унесет" кабину от аварийного самолета и смягчит удар о поверхность.

После приземления (приводнения) экипаж и пассажиры могут покинуть кабину через основную заднюю дверь, через кабину пилотов (открыв или сбросив фонарь), а также через аварийные выходы иллюминаторов. При аварийной посадке на воду кабина сохраняет герметичность и нормальное положение, обеспеченное низким расположением центра тяжести, а также выпуском передней стойки шасси, если это получится. Запасов электроэнергии, продуктов и питьевой воды должно хватить на 7-10 дней, чего достаточно для обнаружения и спасения людей.

А зачем же парашюты у пассажиров?

При штатной работе системы спасения индивидуальные парашюты не пригодятся, однако могут возникнуть ситуации, когда ими стоит воспользоваться. Это можно сделать непосредственно из самолета, если он летит на "дозвуке" и небольшой высоте, выпустив трап и открыв заднюю дверь. В этом случае кабину может покинуть один из пассажиров, если его, например, перестали устраивать соседи! Так же можно поступить и на этапе спуска на основном парашюте, если он получил серьезные повреждения и не обеспечит мягкую посадку. В любом случае индивидуальный парашют будет способствовать тому, чтобы большее число пассажиров вообще купило билет на этот самолет!

Безопасный экстрим

Схема парашютного контейнера

Самолет "Фанстрим" может совершить посадку на одном двигателе, а в некоторых случаях (при небольшом остатке топлива) и без двигателя. Наряду с высокой степенью надежности самолета в целом, предусмотренная система спасения действительно позволяет обеспечить безопасность как при "обычных" сверхзвуковых дальних перелетах, так и при уникальных не совсем обычных суборбитальных полетах.

Важным свойством системы является то, что она должна работать по разным программам в зависимости от параметров полета, обеспечивать без переделок все виды полетов, сохраняя конструктивное единство. Важно отметить и еще раз подчеркнуть, что система спасения "Фанстрима" практически не содержит новых элементов или принципов; она базируется на отечественном и зарубежном опыте и может быть создана при участии соответствующих предприятий. В то же время не будет лишним сообщить, что именно практическая отработка системы спасения может стать основной экспериментальной частью проекта "Фанстрим".
Таким образом, на нашем "экстремальном" самолете благодаря применению традиционных путей повышения безопасности - высокого качества, надежности элементов и дублирования систем, диагностики и высококлассного обслуживания - с одной стороны и внедрению высокоэффективной всережимной и многоступенчатой системы спасения с другой стороны возникает возможность обеспечения самой высокой степени безопасности, приблизившись к уровню гражданской авиации сегодняшнего дня.