Эта граница называется критическим углом атаки.
На самолетах рабочие углы атаки находятся где-то в пределах до 15 градусов. Если крыло задрать еще сильнее, верхняя часть потока, обтекающая его криволинейную поверхность, уже не сможет соединиться с нижней частью потока за задней кромкой крыла. Верхний поток начнет срываться, закручиваться и станет турбулентным. А давление в таком турбулентном, вихреобразном потоке станет равным тому, что под крылом, - и подъемная сила резко упадет.
Значит, для создания и поддержания подъемной силы нужно как-то выдерживать угол атаки крыла, не доводя его до критического значения, - в так называемом летном диапазоне.
Чтобы внезапно не выскочить за предел летного диапазона, надо иметь какой-то запас угла атаки. Если, к примеру, критический угол равен 15 градусов, то лучше лететь на угле атаки 10, имея запас по углу атаки (или запас по сваливанию) 5 градусов. И не задирать крыло выше этих 10 градусов.
Цифры эти приведены здесь весьма произвольно. На самом деле, диапазон летных углов атаки на высоте гораздо более узок: чем больше высота полета, тем меньше становится критический угол атаки, тем ближе подкрадывается он к летным углам.
Таким образом, с ростом высоты полета запас по сваливанию уменьшается.
Выдержать в полете безопасный запас по сваливанию не так и трудно. Как только самолет задирает нос, так его скорость начинает падать. Как только самолет начнет опускать нос, скорость увеличивается. А пилотируется самолет именно выдерживанием скорости.
Если в полете уменьшится тяга двигателей, самолет начнет терять скорость. Для того чтобы сохранить прежнюю подъемную силу, а значит, высоту, придется чуть увеличить угол атаки. Скорость начнет падать. Для сохранения заданной высоты придется все увеличивать и увеличивать угол атаки, выбирая запас по сваливанию.
Многотонный самолет инертен и не так-то быстро теряет скорость. Так что выдерживание безопасного запаса по сваливанию - дело не очень сложное. И автопилот, и пилотирующий вручную летчик делают это автоматически.
Правда, можно одним коротким, резким движением штурвала на себя "вздернуть самолет на дыбы". При этом угол атаки на еще безопасной скорости может выйти за критическое значение. Но так никто не пилотирует.
А если экипаж прозевал, и самолет потерял скорость и подошел к опасному пределу, - хоть что-то может предупредить пилотов?
Во-первых, если угол атаки достиг критического значения и начинается срыв потока с верхней поверхности крыла, завихрения начнут трясти самолет. Перед сваливанием он как бы зависает и весь дрожит. Достаточно сунуть штурвал от себя, опустив нос и уменьшив таким образом угол атаки, как тряска прекращается, а самолет начинает разгонять скорость.
Во-вторых, на тех самолетах, где по конструктивным особенностям срыв потока с крыла не вызывает заметной тряски, устанавливают специальный механизм принудительной тряски штурвала. Как штурвал затрясло - толкай его от себя, и все прекратится.
В-третьих, на некоторых самолетах устанавливают специальный прибор, показывающий наглядно текущий угол атаки и границу критического угла. Шкала прибора крупная. Деления широкие. И вполне можно отдать отчет, как изменяется угол атаки и как близко он подходит к критической черте.
Кроме того, на этом приборе устанавливается еще звуковая и световая сигнализация: загорается красная лампочка и гудит сирена. Если экипаж не услышит сирену, не увидит красную лампочку, не обратит внимание на слившиеся стрелку и красный сектор на шкале прибора - ну, тогда, еще через пару градусов, самолет начнет сваливаться. Но даже в этот момент пилоту достаточно энергично отдать штурвал - и все восстановится.
На любимом моем самолете Ту-154, на котором я пролетал двадцать три года, в полете угол атаки стоит обычно в пределах около шести градусов по прибору. А критический угол караулит где-то на девяти градусах. Самолет себе спокойно идет на автопилоте, все стрелки неподвижны.
По мере выработки топлива вес самолета уменьшается, и ему уже не требуется большая подъемная сила, иначе он станет стремиться набирать высоту. Поэтому автопилот потихоньку опускает и опускает нос вниз, уменьшая таким образом угол атаки. Подъемная сила от этого уменьшения угла тоже уменьшается и вновь становится равной уменьшившемуся полетному весу. Так автопилот выдерживает заданную высоту.
В конце долгого маршрута, глядишь - текущий угол атаки уже где-то около четырех градусов. А критический - так и сторожит на девяти.
Запас по сваливанию растет по мере облегчения самолета. В начале полета, на тяжелом самолете, было три градуса, а теперь, на легком, после выработки топлива, стало пять градусов.
Если воздух на высоте по каким-то причинам станет теплее обычных 55–60 градусов мороза, самолету становится труднее лететь. Двигатели, засасывающие теплый, а значит, более жидкий воздух, теряют тягу. Крыло, обтекаемое жидким теплым воздухом, тоже теряет подъемную силу. Чтобы ее поддержать, самолет вынужден лететь на большем угле атаки, а значит, запас по сваливанию уменьшается.
Когда самолет еще может лететь, но уже не может набирать высоту, это называется "достиг потолка". По мере выработки топлива самолет снова может забраться повыше. Это уже будет его потолок для меньшего полетного веса.
Чем меньше вес, тем большего потолка может достичь самолет. Но не до бесконечности. По ряду причин максимальная высота полета ограничена. Для самолета Ту-154 максимально допустимая высота полета 12500 метров.
На большой высоте воздух более разрежен и позволяет самолету лететь с большой скоростью. На малой высоте воздух плотен, и при превышении приборной скорости давление скоростного потока может просто разрушить самолет.
Создать же прочный самолет, чтобы летал быстро на малых высотах, экономически не выгодно: он сможет возить только свою тяжелую, прочную конструкцию, а больше не поднимет.
Так что быстро летать лучше все-таки на не таком прочном, но зато легком самолете, на больших высотах. Приходится для этого создавать герметичную кабину и поддерживать в ней комфортные условия. И много чего еще надо добавить в конструкцию, чтобы безопасно летать на границе стратосферы.
Чтобы быстро лететь, нужна большая тяга двигателей, для преодоления сопротивления воздуха. А большая тяга - это большой расход топлива. На высоте же сопротивление жидкого воздуха меньше, а значит, потребуется меньшая тяга для достижения той же скорости.
Выходит, на высоте меньший расход топлива. Вот где собака зарыта! Оказывается, современные самолеты летают высоко потому, что там, на границе стратосферы, полет оптимален.
Это означает, что большую загрузку, с наименьшим расходом топлива, с приличным запасом по сваливанию, а значит, безопасно, можно перевезти именно на высотах от 10100 до 12100 метров.
Цифры высот полета, эшелонов, таковы: "туда" - 8100, 9100, 10100, 11100, 12100; "обратно" - 8600, 9600, 10600, 11600. Ты летишь на 10600, а навстречу тебе два шлейфа тянутся за самолетами на 10100 и 11100. Между нашим и встречным эшелонами должен выдерживаться промежуток по высоте, 500 метров, чтобы не столкнуться. Плюс-минус 30 метров. (Летчики, пожалуйста, не уточняйте).
Возможность маневрирования при полете на эшелонах не очень велика. Все самолеты всегда летят практически на максимальной скорости, грубо, 850–900 км/час. Это оптимальная, безопасная скорость. Не сильно-то обгонишь. Хорошо, когда впереди летит однотипный борт, с такой же, как у тебя, скоростью. Тогда выдерживать положенную друг за другом дистанцию 30 км нетрудно.
А если требуется с 10600 перейти на 11600? Надо, чтобы между встречным бортом, летящим на 11100, и тобой к моменту пересечения его эшелона был продольный интервал 30 км и боковой интервал 10 км.
Если же пересекаешь эшелон, занятый попутным бортом, интервал должен быть 20 км в момент пересечения.
Таковы правила полета по трассам - при непрерывном радиолокационном контроле диспетчером с земли. А если у диспетчера локатор почему-то не работает, то вообще самолеты на одном эшелоне летят по этому участку трассы с интервалом по времени 10 минут друг за другом.
Это я по поводу "тесноты" на воздушных трассах. Просто так, наобум - не обгонишь, не пересечешь. Все это - вопросы безопасности полета. И капитаны должны хорошо представлять себе всю аэронавигационную и метеорологическую обстановку, соотносить ее с возможностями машины, возможностями маневра и еще многими другими факторами.
Видели бы вы, как в свете зари вдоль всей трассы тянутся навстречу прямые жгуты спутных следов, и впереди точка самолета. Ближе, ближе - уже видно, как заворачиваются в разные стороны две струи расширяющегося пара… промелькнул - и медленно тает скрученная тугая нить траектории движения.
Это красота, доступная лишь посвященным. Каждый из нас натянул по чистому небу миллионы километров этих белых струн, и стратосферные ветра играют на них прекрасную мелодию Полета.
Материальная часть
Верит ли пилот в свой самолет? Любит ли он Машину? Надеется ли, что она выручит в трудную минуту?
Раньше не принято было даже думать о таких вопросах - это все было очевидно и описано во множестве книг, показано в фильмах, воспето в песнях.
Нынче что-то изменилось во взглядах. Все-таки былой авиационный романтизм изрядно замутился чьим-то чуждым, не нашим мировоззрением. Пожалуй, лучше всего эти нынешние взгляды на полет выразил один зарубежный участник интернетовского форума, видать, тоже летчик:
"Никогда нельзя слепо доверяться и полагаться на железо, тем более, в воздухе. Двигатели - не первой свежести и - не выдают полной мощности, автопилот может глюкнуть, внезапно начав закладывать "стаб." на максимальные углы и т. п.
Я, когда летаю на одномоторной технике, будь то VFR (визуально) или IFR (по приборам) (оговорюсь - в дальнем зарубежье), всегда держу в голове сценарий своих действий, в случае если ПРЯМО СЕЙЧАС встанет движок. Если лечу VFR, всегда смотрю и анализирую поверхность под собой. Лечу над лесом - выискиваю глазами полянки, дорожки, озерца и стараюсь оценить, держаться ближе к этим ВОЗМОЖНЫМ местам вынужденной посадки. С полетом IFR, все, конечно, сложнее - но и тогда, стараюсь сопоставить карту для визуального полета с картой для приборного полета.
Другими словами в небе всегда необходимо иметь психологию, "А ЧТО, ЕСЛИ?"
Видимо, что-то свихнулось. Такие высказывания свойственны… ну, скажем так, молодому пилоту. Да его и так видно невооруженным глазом. Он вещает:
"Пилотирование - это приобретенные инстинкты, и - ничего более".
Да уж. Я, старый воздушный извозчик, написал три книги для непосвященных и одну - для самых уж профессионалов, - и в каждой из них не устаю твердить об АНАЛИЗЕ как основе пилотирования…
Нет, таки молодой летчик, явно.
Опаской этой, довлеющей над тобой, надо переболеть. Потом это состояние тревожной готовности "а вдруг?" проходит. У меня в молодости такое тоже было.
Это ж разве Полет? Это - прокрадывание по небу. Человек, прижав уши, ползет, с оглядкой, в напряжении. Так недолго и с ума сойти. В каждый полет - как на подвиг.
Как же мы тогда летали на одномоторном самолете над тайгой, а на сухопутном Ил-14 - над Карским морем - и после этих полетов полюбили Небо еще больше?
Мы летали по прямым трассам, вдали от дорог, речек и озер, как уж пролегла на карте линия пути.
Мы верили в Машину. Мы верили в Судьбу. Мы гордились, что победили страх.
Мало того, выходя в салон и глядя в глаза моим пассажирам, я испытывал небывалую гордость: сердце замирало от сознания того, что вот этим моим рукам - вот эти люди доверили свои жизни. Как же можно было обмануть это доверие!
Когда человек доверяет железу, ему легче принимать решения и исполнять их не отягченными страхом руками. И если даже где-то что-то "глюкнет" - свободный от страха разум быстрее справится с мгновенным оцепенением неожиданности.
"Ожидающий" же и не доверяющий "железу" молодой пилот - запутается в нескольких готовых сценариях, которые он держит, и держит, и держит в голове…
Вот у такого летчика за спиной я бы не хотел лететь. Пусть он повзрослеет.
Поверьте старому практику. Мне нет нужды что-то вам доказывать: так - есть, и это проверено и на себе, и на опыте других.
Всем нам приходилось в жизни сдавать экзамены и, толпясь у дверей аудитории, со страхом ожидать, когда, наконец, возьмешь билет. И всегда среди толпы шустро и деловито шныряли трусовато-озабоченные личности: "Ребята, надо что-то делать, надо как-то выкрутиться… Что делать? Куда бежать? А…? Что…?"
Поддавшись страху собственной недоученности, такой бзделовитый человек сеял панику, и экзаменуемых постепенно охватывало неприятное чувство собственной неполноценности, проявлявшееся потом при ответе на билет.
Я всегда шел и брал билет первым. Всегда. И отвечал, в основном, без обдумывания. И всегда получал пять. Понимая, что нельзя настраиваться на плохое, - шел грудью вперед! Даже если что-то и не помнил - оно само всплывало, во вдохновении ответа. Верил, что отвечу отлично! Я же - знаю!
И когда стал летать, постарался в первые же месяцы преодолеть неизбежный страх неопытности и смело, с открытыми глазами, идти навстречу неизвестности полета.
Судьба была благосклонна ко мне. Судьба благосклонна и к абсолютному большинству летчиков - мне кажется, не в последнюю очередь потому, что они верят и в Машину, и в себя, и в Судьбу.
Мне тут же возразит оппонент:
"В этом-то и проблема: ключевые слова - "верит в свой самолет". Именно это, как одна из основных причин, и приводит к авариям, подобным Донецкой. Пилоты теряют чувство реальности и расслабляются, свято веря в "непобедимость" Ту-154 - ведь столько раз самолет вывозил. Под Донецком - не вывез…"
И на это я отвечу: не самолет "вывозит", а Разум, сидящий в том самолете.
Раз уж зацепили мою любимую, лучшую в мире Машину, расскажу-ка вам о ней, не как жених о невесте, а как зрелый муж о своей любимой женщине.
Вот поглядите на знаменитый парусник "Крузенштерн". При всем снисхождении к его тихоходности, неэкономичности, невыгодности, неудобстве управления и прочих, не вписывающихся в реалии века его недостатках - это же сама Романтика! Кажется, с этим согласится любой. И уж кто хаживал на этом раритете в реальные шторма - тот уж Моряк. Тот уж попробовал морской соли и набил мозолей. Тот Богу-то маливался, и не раз. И вышел из всех передряг настоящим мужчиной.
Вот такая для меня - любимая машина Ту-154. Любимая до конца дней, любимая несмотря ни на что, любимая просто, бескорыстно, беззаветно. Это же вся жизнь моя! На ней я стал настоящим пилотом, капитаном и инструктором, на ней пролетал 23 года, почти одиннадцать тысяч часов - только на ней!
Свою машину надо любить, как жену. Надо любить ее облупленный штурвал, ее шаткое кресло, горячие после посадки колеса, гибкое крыло, мощные закопченные двигатели. Просто любить за то, что она - часть самого тебя. В ней уютно. Она дает восторг и наслаждение мягкой, как поцелуй, посадки. Она подпитывает тебя осознанием ежедневной, настоящей, мужской силы, достоинства, благородства. Обладать такой красавицей - высшее счастье, а научить летать на ней мальчишку и потом насладиться искусством ученика - высшая Божья награда.
Как же я могу не доверять любимой!
Мне тут же ответят: "Любовь, любовь… Совокупление!"
Что ж, каждый выбирает чувства и ощущения - по себе. И летная практика давно показала: каков ты по жизни, таков и в полете.
Или ты сочиняешь сценарии и прокрадываешься по жизни, никому не веря и не ожидая, что и тебе поверят, или идешь по велению сердца - и тебе верят!
Или ты любишь женщину сердцем и готов терпеть лишения и страдания ради обладания ею - или ты расчетливо потребляешь женщин другой частью тела.
Я хочу, чтобы пассажиры поверили моему сердцу.
Когда твоя женщина заболеет, и ты теряешься, и суетишься возле нее, и говоришь "потерпи, родная", и ждешь не дождешься приезда скорой помощи, - ты понимаешь, что от тебя здесь мало что зависит, и только любовью своей можешь поддержать страдающего человека.
Когда что-то случается в полете с Машиной, суетиться нельзя, и скорой помощи не жди. Думай, и решай, и справляйся сам, и молись, молись в душе: "потерпи, родная!" И она вывозит!
Не Машина "не вывезла" под Донецком - капитан загнал ее. В тот страшный момент он не думал о том, что любимой плохо, что она уже трясется от полной потери скорости! Так надо же было ту скорость держать!
Поэтому экипаж должен Машину любить. И беречь. И следить. И думать. Тогда она - "вывезет".
Каждый из нас с вами постоянно наблюдает повседневную картину: гастарбайтер добыл ржавые "Жигули" и добивает их, без меры загружая и погоняя на базар. Мне такую машину жалко. А ему нет. Скажи ему - он и не поймет, засмеется: "дарагой, это ж кусок железа!"
Ну, давайте и самолет так перегружать. И потом говорить: "железу доверять нельзя".
В начале восьмидесятых Ту-154 был для нас верхом технического прогресса. А ну-ка: на нем стояло не тросовое управление рулями, а гидравлическое! Три дублирующих друг друга независимых гидросистемы! Самая большая тяговооруженность! Скороподъемность зимой 30 метров в секунду! Да какой другой лайнер мог соперничать в этом с "Тушкой".
Конечно, экономичности никакой - но кто об этом думал при социалистическом реализме. Мощь! Скорость! Маневренность! Красота!
Рояль против гармошек.
И - не обойти грозу?
Эта машина требовала от летчика ума, знаний, тонкости пилотирования, она ставила интересные задачи, не прощала ошибок. Кто летал на этой прекрасной машине - был явно не середнячок, не ремесленник: отбирали лучших. И это был ведь самый массовый самолет в стране, он перевозил основную часть пассажиров.
Были катастрофы? Были. Но не больше, чем на других типах. Шло освоение новой техники. Прогресс брал свои жертвы. Кровью людской писались дополнения к летным законам.
Так это было и будет всегда. Но пилот должен верить в свою Машину, любить ее и надеяться на нее - независимо от количества катастроф.
Не бывает плохих самолетов. Бывают, изредка, летчики, которые Машину не любят. Они долго не летают. А вот спросите у "тушечников": хоть один скажет о своей Машине плохо?
И сейчас Ту-154 в строю. И сейчас это - мощный самолет. И сейчас на нем возят людей. Не виноват самолет в том, что его иногда пилотируют неумело. А "иногда неумело" пилотируют нынче потому, что летчиков в стране все меньше и меньше. Но это проблема - государственная.
Теперь, слава Богу, наметились положительные сдвиги.