Лед – ТЕРРОРИСТ НОМЕР ОДИН

Наука и жизнь
№22 (684)

Загадочные падения самолётов зимой

Уважаемая редакция!

Содержание прилагаемой статьи представляется мне таким важным и злободневным, что я разрешаю безвозмездно публиковать её, перепечатывать, копировать, переводить на иностранные языки и распространять всеми средствами массовой информации.
С уважением, Игорь Маркович Ефимов

Игорь Ефимов за 50 лет творческой деятельности опубликовал 12 романов, множество повестей и рассказов, полдюжины философских и историко-политических исследований, сотни статей и рецензий. Но в 1973 году он также выпустил популярную книгу по истории авиации «Сильнее ветра, быстрее звука». Тема была ему хорошо знакома, потому что в 1960 году он окончил Ленинградский Политехнический институт по специальности «газовые турбины» (основная часть любого современного турбореактивного двигателя), работал в исследовательской лаборатории газовых турбин Центрального котлотурбинного института, потом преподавал аэродинамику и термодинамику в Политехническом институте. Всё это позволило ему взглянуть по-новому на проблему сотен таинственных авиакатастроф, случавшихся в морозную погоду в течение последних трёх десятилетий.


Как хорошо, как бережно наша родная советская власть охраняла нас от ужаса новостей! Мы ничего не знали о наводнениях, лесных пожарах, смерчах, землетрясениях, затонувших подводных лодках, взрывах на шахтах в нашей родной стране. А здесь?! Любое крупное несчастье сразу попадает в заголовки газет, на экраны телевизоров, в новости интернета. Так и стоят до сих пор перед глазами кадры тридцатилетней давности: прихваченная льдом поверхность реки Потомак в Вашингтоне, отломившийся хвост гигантского авиалайнера, рухнувшего на взлёте, фигурки нескольких чудом выживших пассажиров, барахтающихся в ледяной воде и случайный прохожий, бегущий на помощь, срывающий с себя на ходу пальто, кидающийся вплавь.
Потом к этому привыкаешь. Да, жизнь полна непредвиденных катастроф. Сострадание притупляется, страх за себя и близких слабеет. Но как-то откладывалось в подсознании, что большинство авиационных катастроф, которым не было найдено удовлетворительного объяснения, происходили на взлёте или посадке и непременно – в заморозки с дождём и туманом. Однако всегда думалось: умные люди, знающие специалисты, конечно, занимаются этим, рано или поздно они разберутся, уяснят, что происходит, и примут необходимые меры.
Вскоре в новостях начало мелькать имя главного подозреваемого. ЛЁД. Если самолёт простоит на земле холодную ночь, а утром начнётся потепление при большой влажности воздуха, лёд начинал осаждаться на крыльях и корпусе самолёта. Он увеличивал вес лайнера, поэтому мощности моторов иногда не хватало для того, чтобы оторваться от земли. Было приказано производить обязательную очистку ото льда перед вылетом с помощью тёплых растворов и специальных химикалиев.
Моему скептическому уму эти меры всегда казались недостаточными. Хорошо, на земле вы можете очистить поверхность самолёта ото льда. А что если самолёт идёт на посадку из верхних слоёв атмосферы, где его корпус остыл до минус 40 по Цельсию и попадает во влажный воздух с температурой, близкой к нулю? Вся влага осядет на крыльях и корпусе в виде льда. И вы не сможете послать пилота соскребать этот лёд совком и лопатой.
Кроме того, так уж случилось, что в молодости я был инженером. И специальностью моей были как раз газовые турбины – главный элемент современных турбореактивных двигателей. Эти двигатели состоят из трёх основных частей (см. иллюстрацию). Сначала наружный воздух попадает в компрессор (вращающийся ротор, усаженный рядами специальным образом спрофилированных стальных лопаток), который сжимает воздух до нужного давления. Потом в камерах сгорания в сжатый воздух впрыскивается топливо (обычно керосин). Потом раскалённые газы устремляются на лопатки турбины, вращающей ротор компрессора, и после этого вылетают из заднего сопла, создавая необходимую тягу.
Мне с самого начала было ясно, что если лёд появился на крыльях, он не мог не появиться внутри компрессора. Компрессор всегда имеет ту же температуру, что и корпус и крылья (или даже более низкую), раскалённые газы вылетают назад, и слабый поток тепла по тонкому корпусу компрессора никогда не сможет одолеть ураган холодного воздуха, влетающего во входное сопло. Если хотя бы тонкий слой льда появится на лопатках и внутри корпуса, он изменит всю аэродинамику компрессора, ослабит мощность мотора. Если слой льда достигнет 5-6 миллиметров, он заполнит весь зазор между лопатками и корпусом, лопатки начнут задевать за него и, в конце концов, остановят вращение. Но то, что было столь очевидно мне, не могло не быть очевидно инженерам, работающим в современной авиации. Я был уверен, что они занимаются проблемой, ищут оптимальные решения и вот-вот найдут их.
Событие, случившееся 15 января 2009 года, пошатнуло мою уверенность. Напомню читателю: у самолёта компании Ю-ЭС Эйрвэйс, марки А320-214 (изготовлен американо-французской компанией во Франции в 1999 году) через шесть минут после взлёта из аэропорта Ла-Гвардия в Нью-Йорке внезапно отказали оба мотора, и герой-капитан Салленбергер сумел посадить огромный авиалайнер на поверхность реки Гудзон. Пока самолёт медленно погружался, пассажиры и команда выбрались на крылья, и все 150 человек были спасены.
Причиной аварии было объявлено столкновение со стаей канадских гусей на высоте примерно 980 метров. Неделю спустя обломки самолёта удалось поднять со дна реки, и в правом моторе действительно нашли одно птичье перо. В левом моторе никаких следов птиц обнаружено не было, но разрушения были серьёзнее, чем в правом (см. интернет, Flight 1549, U.S. Airways Investigation, Википедия).
Быть записным скептиком вообще очень соблазнительно. Скепсис так похож на мудрость, а усилий требует так мало, что нужно постоянно одергивать себя и уклоняться от этого соблазна. Я готов допустить, что столкновение с птицами имело место. (Один из пилотов доложил, что он видел птиц, слышал удар, после которого на ветровом стекле самолёта появилось что-то бурое.) Вполне возможно, что никакие птичьи останки не могли сохраниться в моторах, погрузившихся в воды Гудзона. (Но так же возможно и то, что единственное найденное перо – это просто часть грязи, плавающей в этой не самой чистой реке.) Во что я не могу поверить: что два гуся-террориста договорились одновременно залететь в два мотора. А чёрный ящик, извлечённый со дна реки после аварии, бесстрастно доложил, что оба мотора остановились именно одновременно.
Да, столкновения самолётов с пернатыми случаются. Но даже если удар приходится на мотор, его принимает защитная решётка, установленная на входе. Представить себе, что разлетевшиеся кусочки птичьей плоти могут повредить стальные лопатки, рассчитанные выдерживать мощные центробежные силы, очень нелегко. Допустить, что эти повреждения могут привести к остановке мотора, – для этого понадобится фантазия сказочника Андерсена; мне такие случаи неизвестны. Вероятность того, что это неправдоподобное событие произошло одновременно в двух моторах, должна быть равна одной десятимиллиардной.
Посреди всеобщего ликования по поводу чудесного спасения ста пятидесяти человек, посреди торжественных вручений наград герою-пилоту и всей команде на фоне простого, как в сказке, объяснения катастрофы (гуси-лебеди нагадили! Злые Ивиковы журавли!) почти никто не заметил самую важную деталь расследования: представители компании признались, что ровно за два дня до «чуда на Гудзоне» в таком же А320, вылетавшем тем же рейсом в тот же город Шарлот, что в Северной Каролине, точно так же заглох один из моторов. Пассажирам было приказано приготовиться к аварийной посадке. Но – о, чудо! – мотор удалось снова запустить. Полёт закончился благополучно. Причиной остановки была объявлена неисправность температурного датчика. Датчик заменили, и самолёт вернулся к полётам.
Я склонен думать, что и 13-го, и 15 января причина остановки была одна и та же: образование льда в компрессоре. Просто 13-го слой его был тоньше или он быстро растаял, и мотор удалось перезапустить. Удары в моторах, которые слышали пассажиры и пилоты 15 января, были, скорее всего, скрежетом лопаток о лёд. Отключение камер сгорания (оно происходит автоматически при остановке ротора) тоже должно было сопровождаться звуком удара или серии ударов.
Жизнь вернулась в своё русло, и время от времени продолжала подбрасывать в заголовки новостей новые сообщения о таинственных катастрофах, случавшихся в морозно-мокрую погоду. В январе Боинг-777 Британских авиалиний «не долетел» 300 метров до посадочной полосы в Лондоне. В марте без всяких видимых причин рухнул турецкий авиалайнер, подлетавший к Амстердаму. 14 февраля упал самолёт, подлетавший к городу Буффало в штате Нью-Йорк, погибли все 50 человек, находившихся на борту. Последнее сообщение пилотов: «Мы видим лёд на крыльях».
Встревоженный тем, что ни в каких новостях ни разу не упоминалась гипотеза «образование льда внутри компрессора», я полез в отчёты Американского национального бюро по безопасности транспорта (National Transportation Safety Board), созданного после трагедии 11 сентября. Обнаружилось, что это учреждение считает лёд врагом – опасностью номер один. Но только лёд, образующийся на крыльях и корпусе самолётов. Принимаются всё новые и новые меры по снятию его перед вылетом, изобретены пневматические полосы на крыльях, которые раздувшись могут взломать лёд, образовавшийся во время полёта. Однако никакого упоминания о возможности образования льда внутри компрессора я не нашёл.
Когда я делился своими тревогами со знакомыми русскими учёными, они смотрели на меня с недоумением. Как всякому человеку, не знакомому детально с внутренним устройством турбореактивного двигателя, им казалось нелепостью допустить, что внутри пышащего пламенем мотора (мы все видели огненные языки, вырывающиеся из заднего сопла на взлёте) может в какой-то момент образоваться лёд. И конечно, при расследовании катастроф никаких следов этого опаснейшего «террориста» мы не найдём.
«Всё это даёт мне право хотя бы забить тревогу», – решил я и послал соответствующие письма в Федеральное управление авиацией (Federal Aviation Administration) и в Бюро по безопасности транспорта. Ответов пока не получил и не жду их в ближайшем времени, зная неповоротливость чиновничьего аппарата. Но один американский друг, которому я показал письмо, высказал важное соображение: «Если твоя гипотеза подтвердится, представляешь, какие миллиардные убытки понесёт весь бизнес авиационных перевозок? Поэтому ты должен быть готов к тому, что гипотеза, которую наверняка выдвигали и отдельные американские инженеры, будет встречать мощнейшее противодействие самых разных сил».
И действительно, попробуем представить себе, что произойдёт, если завтра Федеральное управление авиацией объявит внутреннее обледенение компрессора главной причиной десятков таинственных аварий, случающихся каждый год.
Первым делом придётся запретить все взлёты и посадки в условиях, чреватых образованием льда на крыльях и корпусе самолёта, а это приведёт к отмене сотен рейсов и полному хаосу в расписаниях многих аэропортов.
Во-вторых, необходимо будет выработать новые стандарты на допустимое расстояние между концами лопаток компрессора и корпусом, а увеличение этого расстояния приведёт к снижению эффективности двигателя и к возрастанию расходов на топливо.
Существующие моторы придётся возвращать на заводы для уменьшения высоты лопаток и для вмонтирования специальных датчиков, которые будут оповещать пилотов о начавшемся образовании льда внутри компрессора.
В конструкциях новых моторов необходимо будет предусмотреть какую-то систему обогрева входной части мотора (электричеством или горячими газами, взятыми из выхлопной части).
Если виноваты гуси, их в суд не потащишь; но судебные иски, вчиняемые авикомпаниям родственниками погибших, могут обернуться настоящим золотым дождём для американских адвокатов.
Миллиарды и миллиарды новых трат в условиях сурового мирового финансового кризиса – легко ли пойти на это?
Так что, дорогой читатель, нам не приходится ждать скорого повышения безопасности полётов. Всё, что мы – пассажиры и пилоты – можем пока сделать: внимательно следить зимой за погодными условиями в месте взлёта и посадки нашего рейса и – если уж очень дорожим жизнью – отказываться от полёта, когда эти условия приводят к внешнему обледенению самолёта.

Игорь Ефимов


Комментарии (Всего: 1)

Varto inzheneram zadumatys nad cym pytannjam!

Редактировать комментарий

Ваше имя: Тема: Комментарий: *