Авиация и космонавтика 2003 07

Теперь еще раз вернемся к истории. Во времена капитана Лафона и позже существовала теория, что самолёты штопорят, попадая в особые атмосферные вихри. С началом Первой мировой войны случаи штопора участились. Особенно с 1916 года, когда родилась истребительная авиация и возникли маневренные воздушные бои. Упав в штопоре, погиб русский ас Евграф Николаевич Крутень.

Теория вихрей и воздушных ям лётчиков не удовлетворяла. Чтобы выяснить причину штопора, кому-то нужно было его выполнить преднамеренно. Таких кандидатов в первопроходцы трое. Хотя этому и нет строгих документальных подтверждений, их имена наиболее доказаны. Все они выполнили рискованный эксперимент летом – осенью 1916 года. Это англичанин Фрэнк Гудден, француз Гиннемер и русский Константин Арцеулов. Все трое действовали независимо друг от друга. Всем им повезло, так как тогда, как и сейчас, не все самолеты выходили из штопора, им же попались самолеты благополучные. Четких рекомендаций, как действовать в штопоре, они не оставили, но стало понятно, что причина штопора заключается в потере скорости и превышении угла атаки, а не в атмосферных вихрях. В Фарнборо на Королевском заводе, где Гудден выполнил свой первый штопор, работал математик и инженер Линдеман. Его так заинтересовала проблема штопора, что он специально научился летать и провел ряд испытательных полётов с применением приборов самописцев и фоторегистрацией. Хотя его имя не числится рядом с первопроходцами, его заслуга в победе над штопором не меньше, чем Гуддена, Гиннемера и Арцеулова. Иногда случалось, что практический опыт и интуиция летчиков опережали теорию, но без науки едва ли можно было решить проблему штопора кардинально. В нашей стране большой вклад в теорию штопора внесли ученые А Н Журавченко и B.C. Пышнов. Журав- ченко. будучи артиллерийским офицером, стал в Первую мировую войну первым штурманом-бомбардиром России. Летая на Илье Муромце, он создал теорию бомбометания и написал инструкцию, которой предпослал такой эпиграф: "Самолет летит правильно. Надо уметь его направить. Бомба падает точно, надо уметь ее вовремя сбросить".

Это был ответ скептикам, не верившим в эффективность воздушного бомбометания. Как видим, Журавченко успешно применял теорию к решению практических задач. С 1919 года по 1964 он работал в ЦАГИ.

Под его руководством была спроектирована и построена вертикальная штопорная труба ЦАГИ. С началом функционирования этой аэродинамической трубы вопросы обеспечения безопасности полетов от штопора стали решаться наиболее кардинально.

Пышнов Владимир Сергеевич – ученый в области аэродинамики, профессор академии имени Жуковского. Он работал в частях ВВС, в КБ Поликарпова, был председателем секции Научно-технического комитета ВВС. Он также внес большой вклад в теорию штопора. Исторические справки автор почерпнул из его лекций на семинаре для слушателей летчиков академии Жуковского.

Окончательные сведения о штопоре конкретного самолета могут быть получены из летных испытаний. Как уже было сказано, эти испытания сложны и рискованны. Безопасность испытаний на штопор обеспечивается упреждающими научными исследованиями. Сначала изготавливается динамически подобная модель самолёта и испытывается в штопорной трубе, где и определяются характеристики штопора модели. Результаты этих испытаний позволяют прогнозировать характеристики штопора самолета. Сходимость результатов испытаний модели и самолёта достаточно высока. На модели отрабатываются и методы вывода, и рекомендации лётчику по действию рулями. В этих же испытаниях определяются параметры установок аварийного вывода из штопора. Это – или противоштопорные ракеты, или противоштопорный парашют. Специальные пороховые ракеты двухстороннего действия устанавливаются на левом и правом крыле самолёта на период испытаний. При нажатии летчиком специальной кнопки в кабине одна ракета дает тягу вперед, другая назад, и пара сил ракет останавливает штопорное вращение. Ракеты, как правило. используются на истребителях, а на пассажирских и транспортных самолетах для вывода из сваливания и штопора применяются противоштопорные парашюты, которые устанавливаются в хвостовой части самолета. Параллельно с испытаниями в аэродинамической трубе проводится математическое моделирование. Казалось бы, при таком обеспечении безопасности, какой еще риск? В чем опасность? Это помогут понять случаи, известные автору или произошедшие с ним самим.

Кама. К. К. Арцеулов у самолета Ньюпор 21, на котором он впервые в России преднамеренно выполнил штопор

К. К. Арцеулов в 1968 году

Фотография штопора, полученная путем наложения отдельных заснятых кинокадров

В 1960 году ЛИИ были поручены лётные испытания и исследования на штопор первой модификации МиГ-21. Летчик фирмы выполнил два или три полета на штопор и дал положительное заключение. Тогда считалось, что за три полета можно определить главное: выходит самолёт из штопора или нет, а в последующих полетах можно исследовать всякие тонкости и влияние различных факторов. Испытания в аэродинамической трубе были проведены, но материалы испытаний еще не были обработаны. Ориентируясь на результаты полётов, ЦАГИ дал предварительное заключение. Летные испытания, кроме всего прочего, еще и производство, а значит, это план, сроки, обязательство по выполнению. А самолет для испытаний был оборудован не полностью. Не были установлены противоштопорные ракеты. Руководство, посовещавшись, предложило мне начать полеты без ракет хотя бы в условиях, в которых выполнял полеты лётчик фирмы. Я дал согласие.

К этому времени я уже имел опыт испытаний на штопор. В полетном задании сказано, как действовать рулями, сколько можно сделать попыток вывода, на какой минимальной высоте нужно применить ракеты, если вывод рулями оказался безуспешным, на какой высоте катапультироваться, если не помогли и ракеты. Рекомендованные действия рулями основаны на проверенных опытом результатах, ибо никто не рискнет дать лётчику неопробированные рекомендации. Однако лётный опыт иногда опережал науку, и опытный испытатель мог еще иметь и свою программу действий, со своей ответственностью за конечный результат.

И вот в очередном полёте самолёт вошел в плоский штопор и на рекомендованные действия рулями не реагировал. Я с тоской посмотрел на кнопки с надписями "Вывод из правого", "Вывод из левого". Кнопки были, а ракет, которыми они управляли, не было. А самолёт идет к земле со скоростью 100 метров в секунду. Уже проскочил высоту, на которой по заданию нужно было применить ракеты. В условиях крайнего дефицита высоты и времени я стал импровизировать. Применил отклонение элеронов и так же отклонил руль направления и руль высоты в такт колебаниям самолета. Самолёт из штопора вышел. Эффект элеронов я знал от старших товарищей, а об использовании для вывода колебаний самолета я тогда не знал.