Компьютерра - Журнал "Компьютерра" №772
Она не утонула. То есть, конечно, утонула, но не сразу.
6 Раз спасти пассажиров с терпящего бедствие самолета невозможно, приходится уповать на надежность автоматики. Однако у такого подхода есть и обратная сторона: чем больше автоматических систем на борту, тем проще летчику расслабиться, потерять квалификацию и, в критической ситуации, подвести беспарашютных пассажиров. Александр Долотовский согласен, что такая проблема есть.
- В практике западных авиакомпаний поощряются летчики, летающие в свободное от основной работы время на легких и пилотажных самолетах, кроме того, в условиях хорошей видимости экипаж должен выполнять взлет и посадку только вручную, без использования автопилота.
С точки зрения разработчика авиатехники, необходимо создавать такие самолеты, чтобы в случае отказа автоматики характеристики самолета ухудшались незначительно, чтобы с пилотированием этой машины мог справиться даже средний летчик. Так же устроен и Sukhoi Superjet 100.
Автоматические системы управления на самолетах появились сначала на боевых машинах, и это не удивительно: надо было обеспечить максимальную простоту управления и маневренность техники при увеличении нагрузки на летчика. На пассажирских самолетах подобные системы стали появляться в восьмидесятые годы.
- На нашем новом самолете она тоже, разумеется, есть, - рассказывает Долотовский. - Система не позволяет летчику выйти за разрешенный диапазон. При любых его действиях - потере пространственной ориентировки, уклонении от столкновения и других - автоматика не позволяет летчику выводить самолет за пределы безопасных режимов полета, обеспечивая, таким образом, максимальную безопасность.
К примеру, если маневры летчика приводят к критической потере скорости, система управления сама включит двигатели на максимум, чтобы избежать падения. На самолете, оборудованном такой системой, невозможно критически пикировать, делать "бочки", свалиться в штопор.
Superjet, как и любой современный самолет, рассчитан на то, что большую часть времени проходит горизонтальный полет, а пилот вмешивается в управление либо тогда, когда автоматика отказывает, либо на взлете и посадке. Разработчики попытались сделать управление максимально комфортным. Система подстраивается под вес самолета, его скорость, смещение центра тяжести с таким расчетом, чтобы в управлении для летчика от этих параметров ничего не зависело.
- Если взять самолет, не имеющий средств автоматизации, - говорит Долотовский, - то с изменением обстоятельств полета пилотажные характеристики сильно меняются: самолет по-разному реагирует на управление, и летчику нужно прикладывать совсем разные усилия[С этим фактом хорошо знакомы и автолюбители: машина на разных скоростях совершенно по-разному слушается руля.]. Это впервые почувствовали на истребителях, где техника эксплуатируется в предельных режимах, разница между которыми огромна. Кстати, именно на советском МиГ-19 впервые появилась автоматическая система регулировки управления АРУ-1в, которая регулировала управление в продольном канале в зависимости от скорости и числа Маха[Здесь - отношение скорости полета к скорости звука.] полета, предоставляя летчику адекватную реакцию самолета на отклонение ручки. Американцы сделали такой же механизм на пятнадцать лет позже.
Механизм этот, по словам Долотовского, очень простой и надежный, и в Superjet есть нечто подобное, только гораздо более совершенное.
7 Интересно, что испытания самолета, в соответствии с правилами, начинаются в режиме, в котором немалая часть автоматики, о которой говорилось выше, отключена.
- Авиапроизводитель, создавая самолет, всегда должен думать о плохом, - говорит Долотовский. - Полет на самолете совсем без отказов - это прекрасно, но готовиться все должны к худшему.
Из-за стремления к надежности система управления самолетом - многоуровневая. Она получает информацию о скорости, весе, расположении центра масс самолета, о высоте его полета, и так далее - перечень большой. С одной стороны, обилие информации дает возможность разработать хорошие алгоритмы, которые все это учитывают, а с другой - делают алгоритмы зависимыми от источников этих данных. Поэтому система обучена в случае отказа одного или нескольких произвольных датчиков идти по пути деградации алгоритма: второстепенный функционал может при этом урезаться, но самолет способен лететь дальше.
- Наконец, когда у нас пропало вообще все, - говорит Долотовский, - и самолет летит "слепоглухонемым", система управления переходит на самый минимальный режим - direct mode. В этом режиме самолет получается почти примитивным (уровень реактивных самолетов 60-х годов), но летчик вполне может его посадить по запасным автономным приборам, очень простым и очень надежным. Самолет будет все так же легко подчиняться управлению.
Обеспечить такое многоступенчатое резервирование - дело нетривиальное. Долотовский считает, что в реальной жизни ни один летчик с подобной ситуацией не столкнется, но ради надежности предусмотрено и это. Мой собеседник вновь провел параллель с автопромом, вспомнив про то, что во многих автомобилях делают электронные педали газа или тормоза.
- Я слышал, - говорит он, - что на некоторых дорогих современных автомобилях было несколько случаев отказа этой электроники. При такой неисправности, если педаль тормоза сильно продавить, она начинает давить непосредственно на тормозной цилиндр. Правда, у водителя уже нет в распоряжении никакого усилителя, и две с половиной тонны предлагается останавливать практически ручником. С точки зрения авиационного инженера это - плохое решение.
Разумеется, критически важные системы современного пассажирского самолета резервируются. Только уровень кратности резервирования, по словам Долотовского, отличается.
- Возьмем рули на крыле, - говорит он. - На каждый руль приходится по два вычислителя. Каждый вычислитель сам по себе - двухканальный, плюс вычислители сверяются друг с другом и с датчиками. Плюс потеря одного руля не приводит к ухудшению динамики самолета. Они резервируют друг друга в управлении по крену. По тангажу - два руля высоты и стабилизатор. По курсу - руль направления, на котором не менее трех приводов, но его отказ некритичен.
На ум сразу пришла международная космическая станция, о системах которой мы писали в прошлом году. Впрочем, Долотовский, не умаляя сложности космических систем, попытался пояснить разницу. МКС - одна. Она все время поддерживает связь с Землей, вокруг нее постоянно суетятся десятки уникальных инженеров высочайшей квалификации.
- Большинство даже критических неполадок на космической станции, - говорит Долотовский, - оставляет экипажу время на их устранение, на обсуждение проблемы с ЦУПом, и, в крайнем случае, люди могут штатно вернуться на поверхность с помощью корабля-спасателя. Лишь бы воздух несколько часов оставался внутри.
На самолете критическая неисправность обычно фатальна. Поэтому маршрут полета всегда выбирается так, чтобы в течение получаса самолет мог сесть в каком-нибудь аэропорте, если вдруг придется лететь на одном двигателе. Если есть желание проложить такой маршрут, что аэропорты оказываются в часе лета, нужно сначала доказать, что самолет на одном двигателе туда доберется, а это совсем непростая задача.
8 После разговора с Александром Долотовским у меня неожиданно появилась возможность "порулить" новым и вполне исправным самолетом от "Сухого". Конечно, в Комсомольск, где базируется проходящая испытание техника, мы не поехали (да и кто бы меня пустил за штурвал). Зато побывали в инженерном тренажере, предназначенном для отработки и проверки системы управления, ее алгоритмов и логики с участием летчиков. В частности, он же использовался и для подготовки летчиков-испытателей перед первым вылетом.
Инженерных тренажеров существует достаточно много - это общее название определенного уровня установок для исследований. От обучающего тренажера инженерный отличается наличием программного инструментария для замены или модификации отдельных элементов. Если в двух словах, то обучающий тренажер это точная реплика самолета, а инженерный - его гибкая имитация.
Тренажер после включения встретил знакомыми заставками загружающейся Windows XP на экранах, на которых имитировалась приборная панель. Тренажер оснащен также системой визуализации вида из кабины. Мы стояли на взлетной полосе, и виртуальную машину в воздух поднял Долотовский, занявший левое кресло командира экипажа.
Штурвала в кабине нет.
- Раньше в кабине самолета, в первую очередь, бросался в глаза штурвал, - говорит Долотовский. - У нас вместо него боковая ручка управления самолетом, которая стала, по сути, резервным рычагом.
