Отказ двигателя

В новостях время от времени появляется сообщение: рейс вернулся в аэропорт вылета или сел в ближайшем аэропорту из-за отказа двигателя. Для пассажира, который боится летать, это звучит как описание катастрофы, которая едва не случилась.

Полёт после отказа одного двигателя – безопасная ситуация, к которой экипаж подготовлен. Двухдвигательный самолёт способен продолжать полёт на одном двигателе, снижаться до необходимого эшелона и приземлиться в ближайшем пригодном аэропорту, а сама такая посадка занимает от нескольких десятков минут до пары часов.

Что происходит в первые минуты

Экипаж узнаёт про отказ сразу: падают обороты двигаетля, меняется температура выхлопных газов, на ICAMе появляется сообщение с аварийным чек-листом. Двигатель при этом не разрушается, а выключается экипажем при выходе параметров за бесопасные пределы.

Тяга становится асимметричной, и самолёт начинает медленно разворачивать в сторону отказавшего двигателя. Pilot Flying (PF) парирует разворот педалями, отклоняя руль направления, или при помощи триммирования, а Pilot Monitoring (PM) читает аварийный чек-лист и ведёт радиосвязь с диспетчером. В салоне это ощущается как короткое изменение звука и небольшое покачивание в первые секунды.

Дальше экипаж выполняет drift down – постепенное снижение до высоты, на которой самолёт может продолжать горизонтальный полёт на одном двигателе. Обычно это 6-7 километров вместо крейсерских 10-12, потому что на большой высоте разрежённый воздух уменьшает тягу. Почему эшелон зависит от массы и плотности воздуха, редакция «Лёгкого неба» разбирала в статье На какой высоте летают самолёты.

Такое снижение не всегда совпадает с обычным, но для пассажиров чаще всего выглядит как нормальный, плавный уход вниз. Объявление пассажирам звучит после того, как самолёт переведён в стабильный режим и экипаж закончил радиообмен с диспетчером: сначала пилоты управляют самолётом, а рассказывают уже потом. Так же устроен и уход на второй круг, где очерёдность действий такая же.

Почему одного двигателя хватает

Запас заложен в сертификацию типа. Нормы лётной годности требуют, чтобы после скорости принятия решения V1 самолёт с отказавшим двигателем смог продолжить взлёт: оставшийся двигатель обязан обеспечить подъём с выпущенным шасси, а после уборки стоек – градиент набора высоты не менее 2,4% без увеличения режима работы. Это худший расчётный случай, потому что взлёт с полной загрузкой требует от двигателей максимума.

В обычном рейсе запас ещё больше. Взлёт выполняют на уменьшенной тяге FLEX, когда фактическая масса меньше максимально допустимой, чтобы снизить износ двигателей. Полная взлётная тяга остаётся неиспользованным резервом и включается при необходимости.

В крейсерском полёте двигатели работают не на максимуме, поэтому одного хватает для горизонтального полёта, хотя и ниже, и медленнее. Расход топлива при этом растёт, ведь оставшийся двигатель работает на повышенном режиме, а асимметричная тяга и отклонённый руль направления добавляют сопротивление.

Почему двум двигателям не страшен океан

Раньше двухдвигательным самолётам было запрещено удаляться от запасного аэродрома более чем на 60 минут полёта, поэтому трансатлантические рейсы выполняли трёх- и четырёхдвигательные лайнеры. Сейчас маршруты над океаном проходят по правилам ETOPS (Extended-range Twin-engine Operational Performance Standards) – допуску на полёты двухдвигательных самолётов на увеличенном удалении от запасных аэродромов.

Цифра в обозначении означает время полёта до запасного аэродрома на одном двигателе. ETOPS-180 разрешает удаляться на 180 минут такого полёта, у современных широкофюзеляжных типов допуски доходят до 330 и 370 минут, чего хватает почти на любую точку планеты.

Допуск выдают не самолёту, а конкретному сочетанию типа и двигателя, который требует от всех участников:

• подтверждённую статистику отказов у этой пары «самолёт – двигатель»;
• расширенную программу технического обслуживания с дополнительными проверками;
• запрет на выполнение одинаковых работ на обоих двигателях одним человеком;
• запас топлива, рассчитанный на полёт до запасного аэродрома с отказавшим двигателем.

Маршрут при этом строят по земле, а не по прямой линии на глобусе. Диспетчерская служба авиакомпании подбирает воздушные трассы так, чтобы в любой их точке до одного из запасных аэродромов оставалось не больше отведённых минут, а прогноз погоды на этих аэродромах проверяют перед вылетом. Рассчитывается и точка равного времени (ETP, Equal Time Point) – место на маршруте, от которого полёт до пункта назначения и возврат на аэродром вылета занимает одинаковое время.

Как далеко самолёт улетит без тяги

Отказ обоих двигателей встречается крайне редко и почти всегда имеет общую причину: выработку топлива, попадание в плотную стаю птиц или облако вулканического пепла. Самолёт в этом случае не падает, а переходит в планирование, потому что крыло продолжает создавать подъёмную силу.

Насколько далеко он при этом улетит, определяет аэродинамическое качество – отношение пройденного по горизонтали расстояния к потерянной высоте. У пассажирских лайнеров оно составляет примерно от 15-20, поэтому с высоты 11 километров самолёт пролетает порядка 150-200 километров, на которые уходит около 20 минут.

Электричество и управление при этом сохраняются. Из фюзеляжа автоматически выпускается аварийная турбина (RAT, Ram Air Turbine) – небольшой воздушный винт, который раскручивается набегающим потоком и питает основные приборы и часть гидравлики. Параллельно экипаж запускает вспомогательную силовую установку (ВСУ) в хвосте, если высота позволяет.

В 2001 году Airbus A330 авиакомпании Air Transat потерял топливо из-за утечки над Атлантикой и планировал около 20 минут до аэродрома Лажеш на Азорских островах; на борту было больше 300 человек, погибших нет. Похожая история произошла в 1983 году с Boeing 767 в Канаде, который сел на бывшей военной базе Гимли после ошибки в расчёте заправки.

Что на борту продублировано

Резервирование касается не только двигателей: отказ любого одного элемента не должен лишать экипаж возможности управлять самолётом и садиться.

Электричество производят генераторы на каждом двигателе, генератор ВСУ, аварийная турбина и аккумуляторы. Гидравлических систем на Airbus A320 три, они независимы, а между двумя из них при потере давления работает PTU (Power Transfer Unit) – устройство передачи гидравлической мощности без смешивания жидкостей. Топливо подаётся насосами по нескольким контурам, поэтому любой двигатель можно питать из любого бака перекачкой.

Отдельно дублируются данные о полёте. Приёмники полного давления и датчики стоят комплектами, показания сравниваются между собой, а в кабине есть резервные приборы с собственным питанием.

Действия при отказе двигателя экипаж отрабатывает на тренажёре (FFS, Full Flight Simulator) не реже одного раза в шесть месяцев. Посадку с отказавшим двигателем встречают пожарные расчёты аэропорта: они выезжают к полосе по регламенту при любой нештатной посадке, даже когда экипаж не запрашивает помощь.