Действительно, пусть какая-либо из самолётных систем - например, автопилот - оказалась "особой". Это означает, что запас надёжной работы автопилота не соответствует расчётному. В зависимости от случайностей при изготовлении он может быть и больше и меньше расчётного запаса. Некоторые из изготовленных автопилотов могут надёжно работать много лет, другие - могут неожиданно быстро отказать и стать причиной катастрофы. О катастрофах, произошедших по этой причине, рассказано в книге: Петров Ю. П. "Расследование и предупреждение техногенных катастроф", издательство "БХВ-Петербург", 2007 г.
Результаты исследований, проведённых в СПбГУ, были признаны "научным открытием, имеющим большое практическое значение". Однако практическая значимость вскрылась позже, а первоначально были получены интересные теоретические результаты:
Было обнаружено, что одна из важнейших теорем теории дифференциальных уравнений, лежащая в основе практических приложений теории - теорема о непрерывной зависимости решений от параметров, приводимая во всех учебниках, на самом деле не верна, точнее - не полна, имеет не замечаемые исключения. Оказалось, что существуют "особые" системы, не имеющие непрерывной зависимости решений от параметров. Поэтому нельзя опираться в расчётах на эту важнейшую теорему без дополнительной проверки - проверки на "особость", которую ранее не проводили.
Было обнаружено, что знаменитый "второй метод Ляпунова", используемый для проверки устойчивости нелинейных систем и считающийся наиболее надёжным, на самом деле не верен, точнее - не полон, поскольку существуют "особые" системы, для которых построена функция Ляпунова, но реальной устойчивости всё равно нет. Поэтому - вопреки широко распространенному мнению - весьма трудоёмкое построение функции Ляпунова само по себе ещё ничего не гарантирует.
Было обнаружено, что широко применяемая во всем мире методика проверки устойчивости линейных систем по корням характеристического полинома или по собственным числам матрицы коэффициентов не всегда даёт верный ответ. При встрече с "особыми" системами эта методика приводит к опасным ошибкам.
Если до исследований СПбГУ считали, что все задачи математики, физики и техники делятся на два класса - класс корректных и класс некорректных задач, требующих отдельных методов решения, то в СПбГУ был открыт третий, промежуточный класс - класс "задач-перевёртышей", меняющих корректность в ходе эквивалентных преобразований, использованных при их решении. Не замечаемые ранее встречи с задачами третьего класса часто приводили к ошибкам в расчётах, а ошибки в расчётах неизбежно приводили к авариям и даже катастрофам.
Помимо выявления причин и источников ошибок, в СПбГУ были разработаны более совершенные методы расчётов, страхующие от ошибок и уменьшающие вероятность аварий и катастроф.
Все эти постепенно развертывающиеся открытия были признаны не сразу. Они много раз обсуждались, перепроверялись, и только после публикации результатов исследований в наиболее авторитетных научных журналах (в том числе, например, в "Докладах Академии наук", № 4 за 2000 г.) они были окончательно признаны научным сообществом.
Однако любое научное признание, любые публикации сами по себе еще не влекут за собой практических приложений. Государство, общество должны уметь использовать научные открытия. И вот здесь - как оказалось - дело обстоит плохо, очень плохо, несмотря на то, что на помощь СПбГУ пришли учёные Балтийского государственного технического университета (БГТУ), более известного как "Военмех". Как люди, более приближённые к практике, они быстро поняли, что разработка, совершенствование и использование научных открытий, сделанных в СПбГУ, позволит уменьшить аварийность (прежде всего, - в авиации), позволит сократить число аварий и катастроф, которых в нашей авиации, к сожалению, много, очень много. Только за 2006 год катастрофы в гражданской авиации в России унесли 409 жизней. Что касается военной авиации, то там долгое время все было засекречено, и лишь в ноябре 2007 года.
Первый заместитель министра обороны А. Колмаков сообщил, что за последние 10 лет военная авиация России потеряла 280 воздушных судов, погибли 707 человек, ежегодный размер потерь от авиакатастроф в военной авиации превысил 3 миллиарда рублей (опубликовано в газете "Красная звезда" от 10.11.2007 г.).
Значительная часть аварий и катастроф происходит из-за погрешностей при проектировании и расчете, в том числе - из-за встречи с "особыми" объектами. Катастрофы, неоднократно происходившие по этой причине, и их характерные особенности рассмотрены на стр. 27–31 четвертого издания книги: Петров Ю. П., Петров Л. Ю. "Неожиданное в математике и его связь с авариями и катастрофами", издательство "БХВ-Петербург", 2005 г.
Сотрудники БГТУ "Военмех" горели желанием положить конец этим катастрофам, спасти жизни людей. Образовалась инициативная группа, намеревающаяся на основе анализа технической документации, выявить среди многочисленных самолётных систем опасные "особые" системы и разобраться - как можно их обезвредить. Выявилось препятствие: университеты не обладают правом запрашивать техническую документацию. Этим правом обладает авиакомпания, эксплуатирующая самолёты. Обращались (еще в 2004 году) в авиакомпанию "Пулково" (позже она изменила своё наименование на ГТК "Россия"). Получили отказ. Обратитесь в Госавианадзор - сначала в его Северо-Западное отделение в Петербурге (руководитель - П. В. Ненюков), затем - и в центральное управление "Ространснадзор" в Москве (и. о. руководителя Ю. И. Евдокимов). И от тех и от других раз за разом получали пустые отписки. А ведь эти организации ("Ространснадзор" и его подразделение Госавианадзор) обладают большими правами (могут, например, запретить полёты любых самолётов вплоть до устранения выявившихся недостатков). Причём единственной обязанностью этих могущественных организаций является обеспечение безопасности авиапассажиров и лётчиков. Но и эту единственную обязанность они, как выяснилось, выполнять не хотят. Любопытна их мотивировка: "эксплуатируемые в России самолёты обладают соответствующими Сертификатами, соответствуют Нормам лётной годности", и поэтому - следует вывод - ничего делать не нужно (с подлинными ответами Госавианадзора и другими документами читатель может ознакомиться в "Приложении" к уже упоминавшейся книге "Расследование и предупреждение техногенных катастроф", там они факсимильно воспроизведены).
Руководители "Ространснадзора" и Госавианадзора не понимают, что если несмотря на Нормы и Сертификаты катастрофы самолётов происходят, то это означает, что Нормы и Сертификаты не идеальны, не гарантируют от катастроф и их надо постоянно совершенствовать - в соответствии с достижениями науки, с её постоянно растущими возможностями.
Ответы руководителей "Ространснадзора", Госавианадзора и аналогичные ответы из аппарата полномочного представителя Президента РФ по Северо-Западу наглядно демонстрируют всю меру неуважения к науке, презрения к ней, которые постепенно появились и укрепились у современных российских чиновников. А ведь раньше было не так. В середине 20 века, с увеличением авиационных скоростей, губить самолёты начали "флаттер" и "шимми", т. е. автоколебания крыльев ("флаттер") и самолётных шасси ("шимми").
Тогдашние "Нормы" и "Сертификаты лётной годности" выполнялись, но самолёты и их пассажиры гибли. Учёные Академии наук СССР раскрыли тогда причины этих грозных явлений, и тогдашний Госавианадзор сразу потребовал уточнения "Норм" и "Сертификатов", потребовал внесения необходимых небольших изменений и в "Нормы", и в конструкции самолётов, которые сразу укротили и "флаттер" и "шимми" (о них сейчас вспоминают только историки техники), безопасность полётов существенного возросла.
Нужно вообще отметить, что технический прогресс всегда двойственен: увеличивая безопасность в целом, он в то же время создаёт пусть менее существенные, но новые опасности, с которыми обязательно нужно бороться. В середине 20 века внедрение реактивных двигателей в целом повысило безопасность полётов, но породило опасные "флаттер" и "шимми", которые обязательно нужно было победить (и их победили!). Точно так же широкое использование в последней трети 20 века компьютерных расчётов при проектировании в целом было большим благом, но, как всегда, породило новые проблемы. Если раньше, при "ручном" счёте, отсеивать опасные "особые" системы часто помогала интуиция опытных инженеров, то компьютер интуицией не обладает, и если методы распознавания "особых" систем не заложены в алгоритмы и программы (а они ещё не заложены), то ошибки в расчётах и порождённые ими аварии и катастрофы будут продолжаться и множиться. Сейчас есть полная возможность на основе исследований, выполненных в СПбГУ, внести необходимые (и совсем небольшие) уточнения в алгоритмы и программы, в методики расчёта и проектирования - уточнения, страхующие от аварий и катастроф.
Но делать это надо настойчиво и энергично, преодолевая косность чиновников. Делать так же энергично, как полвека назад, когда победили "флаттер" и "шимми". Но тогда Академия наук СССР действовала по-боевому. Сегодняшняя Академия наук (в лице ее Северо-Западного научного центра, руководитель Ж. И. Алферов) помощи СПбГУ пока ещё не оказала.
Поэтому становится особенно важной роль печати и других средств массовой информации. Нужно разъяснить людям (и особенно - людям влиятельным и власть имеющим, которые, кстати, летают чаще остальных), надо разъяснить, что их жизнь - в их руках. Напомню, что у известного писателя В. Распутина в недавней авиакатастрофе погибла дочь, у известного журналиста Г. Боровика в авиакатастрофе погиб сын. Нужно привлечь влиятельных людей - вполне возможно, что их авторитет поможет преодолеть косность чиновников, не желающих использовать достижения науки, страхующие от аварий. Нужно убедить их в этом - и тогда человеческие жизни будут спасены.
Теперь рассмотрим, почему чиновники из Госавианадзора, единственная обязанность которых - обеспечить безопасность полетов - не хотят эту обязанность исполнять. Если коротко: не хотят потому, что уверены в своей безнаказанности, уверены в том, что вину за катастрофу спишут на "человеческий фактор", на ошибки пилотов - особенно, если те погибли и возразить не могут.
Все это удобно проследить на особенно значимой для жителей Петербурга ужасной катастрофе самолета Ту-154 22 августа 2006 года на Донецком, когда погибло 170 человек (все пассажиры и экипаж), и в их числе 120 жителей Петербурга. Об уроках этой катастрофы можно обоснованно говорить потому, что впервые журналистам удалось достать и опубликовать расшифрованные записи бортовых самописцев - которые часто называют "чёрными ящиками". Удалось опубликовать и записи переговоров в кабине пилотов, и записи показаний приборов. При всех других катастрофах российских самолётов показания бортовых самописцев засекречивали, с ними мог ознакомиться только ограниченный круг лиц, что существенно помогало уводить от ответственности истинных виновников.
На этот раз показания самописцев были опубликованы (газета "Известия", № 208 от 10.11.06 г.) вместе с комментариями к ним со стороны опытных лётчиков, и это позволяет любому грамотному инженеру легко разобраться и указать истинную причину катастрофы.
Основной причиной катастрофы явились недостатки и упущения при проектировании и расчёте самолёта. Оказалось, что самолёты типа Ту-154 обладают опасной особенностью: "режимом подхвата". У самолетов, не обладающих такой особенностью, при увеличении угла атаки быстро происходит срыв потока, и подъёмная сила крыла падает. А у самолётов Ту-154 при увеличении угла атаки происходит "подхват", подъемная сила растёт вместе с лобовым сопротивлением, самолёт набирает высоту, но быстро теряет скорость поступательного движения. Как только она существенно упадет, рули самолёта теряют эффективность, и он сваливается в "плоский штопор", на выход из которого большие пассажирские лайнеры не рассчитаны (в отличие от военных и спортивных самолётов).
Именно попадание в "режим подхвата" стало причиной катастрофы в роковой день 22 августа 2006 года: при полете в условиях "болтанки" стали колебаться углы атаки, и в 11 часов 35 минут 40 секунд (как показали ленты самописцев) самолет попал в "режим подхвата"; уже через 10 секунд он вошёл в штопор, а затем упал на землю и погубил 170 человек.
Почему же самолёты типа Ту-154 выпустили в эксплуатацию с такими недостатками проектирования и расчёта? Дело в том, что "режим подхвата" - это очень редкий режим, возникающий в условиях встречи с вихревыми потоками воздуха. Вполне возможно, что этот режим не был замечен при испытаниях головного экземпляра самолёта.
Однако предупреждение было. Еще 10 июня 1985 года самолёт Ту-154, вылетевший из Ташкента, попал над Учкудуком в "режим подхвата", затем вошел в штопор, упал на землю и погубил 200 человек.
Можно догадываться, что сразу после этой ужасной катастрофы, под свежим впечатлением от нее, лётчики очень внимательно следили за тем, чтобы не попасть в "режим подхвата". Затем, постепенно, внимание притупилось, и в результате произошла новая, не менее ужасная катастрофа 22 августа 2006 года.
Ясно, что никак нельзя было оставлять в эксплуатации самолёт с такими серьезными недостатками проектирования и расчёта, обнаружившимися при катастрофе 1985 года. Заметим, что исправить этот роковой недостаток было совсем не сложно: достаточно было поставить на самолёте при его текущем ремонте небольшое автоматическое устройство, которое реагировало бы на производные от показаний самолётных измерителей скорости и высоты полёта и при опасной комбинации производных формировало бы аварийно-предупредительный сигнал. Тонкость здесь в том, что об опасном "режиме подхвата" говорят не столько сами значения высоты, скорости и других параметров, сколько их производные (скорость изменения этих величин). Когда поступательная скорость самолёта заметно упала, реагировать уже поздно. В то же время человек плохо "реагирует" на производные изменяющихся показаний приборов, а простое автоматическое устройство с этим справляется блестяще, и оно легко могло бы предотвратить это катастрофу.
Таким образом (на основании анализа открытых источников), причиной катастрофы 22 августа 2006 года, унёсшей жизни 120 петербуржцев, были недостатки проектирования и расчёта, не исправленые - даже после катастрофы 1985 года - ни проектировщиками и изготовителями самолётов, ни авиакомпаниями, ни Госавианадзором.
Теперь посмотрим, а что сказал о катастрофе расследовавший её Международный авиационный комитет (МАК). После долгих колебаний он в феврале 2007 года всё же возложил вину на лётчиков, и одно из его обвинений в адрес пилотов потерпевшего аварию самолёта звучит так: "За штурвалом самолёта в момент катастрофы сидел неопытный стажёр". МАК должен был хорошо знать, что самолётом и до и во время аварии управлял опытный командир корабля, пилот первого класса Иван Корогодин. А стажёр - Андрей Ходневич - был не штатным, а дополнительным членом экипажа, он сидел в кресле второго пилота, но его действия контролировал - и мог в любой момент исправить - опытный штатный второй пилот Владимир Онищенко. Так что присутствие в кабине пилотов стажёра никак не могло быть причиной катастрофы.
Второй причиной катастрофы МАК посчитал решение командира воздушного корабля в 11 часов 35 минут отключить автопилот и взять управление на себя. Но это - обычное и вполне правильное решение, принимаемое командирами в сложной ситуации. Поскольку к этому времени возросла "болтанка", командир обоснованно взял управление на себя, чтобы уменьшить её.
Отметим, что надо различать - безупречность лётного мастерства у пилотов, отсутствие каких-либо ошибок у них, и вину - т. е. совершение таких ошибок, которые лётчики знали, как не допустить, но допустили, и которые привели к катастрофе. Да, пилоты Ту-154 не были безупречными мастерами. Расшифровка показаний бортовых самописцев показала, что и до аварии, во время спокойного полёта, и во время аварии командиром воздушного корабля отдавались команды с использованием ненормативной лексики, что, конечно, не способствует дисциплине в кабине пилотов. Но действия пилотов не содержали серьёзных ошибок и не привели бы к катастрофе, если бы не остались не устранёнными недостатки проектирования и расчёта самолётов Ту-154.
Поскольку МАК на эти недостатки не указал и не потребовал их исправления (возложив вину на пилотов), то недостатки остались неисправленными. Простых автоматических устройств, страхующих от попадания в "режим подхвата" на самолётах Ту-154 нет до сего дня. А это значит, что такая же катастрофа может произойти снова.
Впрочем, сообщения о пристрастности МАК, о его стремлении избавить авиакомпании от необходимости принимать реальные (а значит - неизбежно требующие дополнительных затрат) меры для предотвращения аварий и катастроф, и даже сообщения о прямой подкупленности членов МАК неоднократно публиковались в газетах. Неоднократно публиковались статьи о необходимости передать расследование катастроф организации, не зависимой от авиакомпаний. Публиковались, но пока ещё ничего не сделано (хотя ещё 14.07.06 г. Совет Федерации рекомендовал Правительству России "передать функции расследования авиационных происшествий независимому органу" и его рекомендация опубликована в газете "Известия" от 08.08.2006 г.).
Даже когда МАК бывает вынужден признать свои ошибки, он делает это так секретно, чтобы об этом было мало кому известно. Характерный пример - известная катастрофа 22 марта 1994 года над Междуреченском. Тогда упал и разбился, погубив всех пассажиров и экипаж, самолёт А-310, изготовленный франко-германским концерном с центром в Тулузе. Вел самолёт российский экипаж. Самолёт шел под управлением автопилота; внезапно стал стремительно нарастать крен, достигнув необратимого уровня. Самолёт сорвался в штопор, упал и разбился. Бортовые самописцы погибшего самолёта сохранились, и при расшифровке их записей и записей переговоров в кабине пилотов обнаружилось, что второй пилот Кудринский пустил в кабину и разрешил посидеть в пилотском кресле своему 16-летнему сыну Эльдару. Разумеется, такой поступок был грубейшим нарушением правил, и это позволило МАКу возложить вину на пилотов: якобы Эльдар "играл штурвалом" и эти "игры" стали причиной катастрофы. Но показания бортовых самописцев неопровержимо свидетельствуют: и до аварии и во время неё, самолёт шел под управлением автопилота, и именно ставший неисправным автопилот дал роковую команду на очень резкое увеличение крена, а экипаж не успел вовремя, до срыва самолёта в штопор, отключить автопилот и взять управление на себя.
В данном случае причина пристрастного "заключения" МАК очевидна: если причиной аварии признана неисправность самолётных систем, то большие суммы компенсаций родственникам погибших должен был заплатить франко-германский концерн, но поскольку МАК признал виновным российский экипаж, то эту компенсацию (многие миллионы долларов) пришлось заплатить из бюджета России (напомним, что среди членов МАК важнейшую роль играют представители изготовителей самолётов и авиакомпаний; их интересы прежде всего учитывает МАК, вынося заключения о причинах катастроф). Именно поэтому в официальных заключениях о причинах катастроф так редко говорится о недостатках и погрешностях расчёта и проектирования, приводящих к отказам и неверной работе авионики. На самом деле многие из катастроф происходят по этой причине.