Коэффициент сцепления (КС) колес самолета с поверхностью взлетно-посадочной полосы – важнейший параметр, влияющий на безопасность приземления в странах с непростыми погодными условиями, таких, как Россия. Ошибки при расчете КС могут стать причиной как неприятных инцидентов, так и серьезных происшествий.
Как происходит замер КС в аэропортах сегодня, и за счет каких технологий безопасность посадки будет совершенствоваться в будущем — рассказывает технический эксперт Денис Широков, инженер «Опытного завода №31 Гражданской авиации».
Выезды с взлетно-посадочной полосы могут быть обусловлены рядом факторов или их суммой. Ошибки пилотирования, сбои в работе систем самолета, просчеты диспетчеров – всегда на виду. Состояние же поверхности ВПП обсуждается существенно реже. Между тем, именно коэффициент сцепления поверхности с колесами шасси самолета играет важнейшую роль в обеспечении безопасной посадки.
Содержание:
История вопроса
Требования к аэродромам в отношении обеспечения необходимых характеристик сцепления на поверхности ВПП, достаточных для эффективного торможения, обсуждались в отрасли с начала 1950-х годов.
С 1972 по 1974 год Международная организация гражданской авиации (ICAO — International Civil Aviation Organization) запустила программу по оценке оборудования, применяемого для измерения эффективности торможения на ВПП. Это была совместная инициатива Канады, Великобритании, США, СССР, Франции и Швеции.
На основе испытаний различных измерительных устройств выяснилось, что существуют большие расхождения в точности измерений поверхностей ВПП. В итоге для устройств измерения сцепления были составлены корреляционные таблицы с показателями КС для мокрых, покрытых уплотненным снегом или слоем льда взлетных полос.
В 1976 году Комитет летной годности ИКАО совместно с Министерством гражданской авиации СССР предложил трехуровневую систему, включающую рекомендуемые уровни определения состояния сухой, нормальной и не соответствующей нормативам безопасной посадки поверхности.
В настоящее время не существует общепризнанных процедур разработки методов и средств применения устройств измерения сцепления. Государства пошли путем разработки своих методов и устройств в привязке к местным условиям.
Не верь глазам своим
Визуальная оценка состояния ВПП не дает понимания всех возможных нюансов. Вы заметите неровности – выступ гудрона между стыков бетонных плит, трещины, камень. Но легкое обледенение поверхности не будет заметно глазу, хотя его влияние на показатель КС критически важно.
Основным критерием необходимости замера КС является любая смена климатических условий: осадки, туман, изменения температуры, обледенение или таяние льда. Регулярность замеров определяется начальником аэродромной службы, либо ответственным за эксплуатацию ВПП на конкретном объекте.
Максимально точно считать показатель КС возможно только с помощью специального оборудования. В России эти задачи выполняются с помощью аэродромных тормозных тележек (АТТ) различных модификаций.
С 1975 года на территории СССР для замеров КС ВПП стала применяться специальная тормозная тележка АТТ-2 с аппаратом визуальной регистрации (АВР).
Аэродромная тормозная тележка – это одноосный агрегат с разновеликими колёсами, соединёнными карданным валом. Одно из колес – измерительное, его проскальзывание при буксировке приводит к появлению тормозящей силы. Ее уровень фиксируется специальным датчиком, считывающим внутреннее напряжение в конструкции изделия.
Усиленный сигнал регистрируется по микроамперметру АВР и далее преобразуется в показатель коэффициента сцепления.
Пороговые значения и как их понимать
Все значения КС выше 0,4 трактуются, как благоприятные условия посадки, при которых у самолетов не должно не возникнуть никаких проблем со сцеплением с ВПП. Показатели в диапазоне от 0,4 до 0,31 сигнализируют о сложностях, которые необходимо устранить. Если КС ниже 0,31 – принимается комплекс срочных мер.
Пороговые значения КС – одинаковы для всех моделей и типов резины колес самолетов.
Снятые с тележки замеры передаются в службу эксплуатации аэродрома, далее – диспетчерам. Они отправляют данные о состоянии ВПП перед посадкой командиру экипажа самолета.
Важно отметить, что в кабину передается обобщенная сводка, без точных цифр: «уровень КС хороший» или «нормальный», тогда можно спокойно садиться; либо – «плохой», тогда самолету необходимо «повисеть» в воздухе, пока коэффициент сцепления не приведут к нужному значению. Если и после комплекса процедур не удается привести КС в норму, то принимаются меры предосторожности вплоть до закрытия ВПП или всего аэропорта.
Тонкость в том, что тип поверхности ВПП также играет роль в уровне КС и изменении его динамики. Например, рифленый бетон позволяет осадкам стекать и сам за счет текстуры типа «терки» играет на повышение сцепления. При одинаковой температуре и влажности значение КС на обычном и рифленом бетоне будут значительно отличаться.
Сегодня большинство ВПП имеют поверхность из рифленого бетона, а в условиях Крайнего Севера часто используется абразивная кварцевая подушка, которая позволяет обеспечивать уровень КС в 0,55-0,57 даже при обледенении.
Цена просчета
Достаточно лишь немного ошибиться с передачей сводки по КС пилотам при резкой перемене погоды, чтобы такой просчет вылился в инцидент. Допустим, измерение КС показало предельно допустимое значение по нижней границе на уровне 0,33 и было решено дать разрешение на посадку.
Исходя из полученных данных о КС ВПП, посадка начала выполняться с определенным расчетом угла захода, скорости снижения и т.д. Однако за время захода самолета на посадку резко подул сильный ветер, который все расчеты «обнулил», повышая вероятность выката самолета за пределы полосы.
Что делать? Поступать как с часами, которые некоторые люди специально подводят немного вперед, чтобы меньше опаздывать. В случае с КС лучше всегда немного занижать реальный показатель с поправкой на внезапное ухудшение погоды. Конечно, это нужно делать с оглядкой на текущую погодную ситуацию, динамику изменений за последние часы и учитывать вероятность резких колебаний.
Например, из собственной практики могу сказать, что неоднократно наблюдал изменения КС прямо по ходу измерения в аэропорту на Севере: с вполне комфортных 0,63 до 0,42 буквально во время движения АТТ на дистанции в несколько десятков метров.
КС в России и в мире
Сам факт существования широкого распространения устройств замера КС в России обусловлен климатическими условиями. Из-за стремительных перепадов погоды без высокой точности определения коэффициента сцепления не обойтись даже на юге страны. КС в России – критически важный параметр, а исправная измерительная техника – необходимость.
Например, замерять КС в аэропорту где-нибудь в ОАЭ часто нет необходимости – там ровный мягкий климат, почти нет осадков, резких колебаний температуры и влажности. Достаточно профилактически наблюдений, очистки от наслоений резины с колес самолетов, проверки на трещины, удаления камней и т.д.
Однако уже в Канаде, где климат вполне сопоставим с российским, в аэропортах работают так называемые скидометры (skid – тормозной путь, англ.). А в Великобритании даже на вертолетных площадках КС замеряется миниатюрными тележками 50 на 40 см.
Перспективы развития
За первой российской АТТ-2 последовала модель АТТ-2М. У тележки появилась подвеска, увеличилась точность ее замеров и выросла скорость.
Современные модели АТТ задействуют меньшее количество проводов для измерительных устройств. Наличие электромеханической муфты с дистанционным управлением позволяет обойтись всего одним оператором, в отличии от 2-3 человек на предыдущих моделях.
В будущем в этой области получат развитие лазерные технологии измерения. Уже сегодня существуют решения, состоящие из лазерных датчиков, сканирующих покрытие ВПП и определяющих уровень сцепления. Однако пока они делают это без конкретных цифр, определяя только общий пороговый уровень состояния полосы.
Из последних инноваций можно отметить использование реперных GPS-точек для отметки начала и завершения замеров. GPS-привязка позволяет четко определить точку начала и окончания, зафиксировать точную дату и время проведения измерений, что повышает качество расследований инцидентов.
Дальнейшее совершенствование показателя КС будет достигаться комплексом мер: совершенствование материалов поверхности ВПП, реагентов для ее обработки и повышением точности работы аппаратных комплексов измерения. Отрасль ждет уточнения таблиц корреляции между показателями КС и современными типами поверхностей взлетно-посадочных полос.
Вот уж действительно – самолеты самый безопасный вид транспорта. И данная статья еще раз подтверждает этот факт. Провела почти 250 часов в воздухе, и посадок было предостаточно всяких. Я не боюсь летать и необычные посадки и взлеты в ярких нестандартных местах – это удивительно и интересно. Всегда с пониманием отношусь, если кружим в воздухе и ждем разрешения на посадку от аэропорта.
Не понятно для чего столько средств тратить на разработку новых методов и усовершенствование устройств по измерению сцепления шасси самолета со взлетно-посадочной полосой. Все коэффициенты, связанные с разными погодными условиями, уже выверены. Может, будет эффективнее направить усилия на создание такого покрытия ВПП, которое будет обеспечивать необходимый показатель сцепления независимо от внешних воздействий