Система предупреждения о приближении сваливания самолёта

 

На штурвалах самолёта установлены механизмы тряски штурвала, которые обеспечивают тактильное и звуковое предупреждение пилотам о приближающемся сваливании.

Система состоит из двух независимых компьютеров с датчиками информации. Один компьютер выдаёт команду на включение механизма тряски штурвала командира, а второй – штурвала второго пилота.

 

Система включается, когда датчик AIR – GROUND на правой стойке покажет, что самолёт находится в воздухе, или скорость самолёта станет больше 160 узлов.

Система выключается, когда вышеупомянутый датчик покажет, что самолёт находится на земле, или же скорость самолёта уменьшится менее 60 узлов.

 

При расчёте момента включения механизма тряски используются четыре алгоритма:

- normal stall warning (сравнение α текущего и α включения механизма тряски)

- asymmetry stall warning (поправка на положение предкрылков)

- high thrust stall warning (поправка на тягу двигателей)

- speed floor stall warning (включение тряски независимо от угла атаки при падении скорости).

 

В первом алгоритме анализируется текущий угол отклонения закрылков (trailing edge flaps). Каждой позиции закрылков соответствует свой угол атаки включения тряски штурвала. Если текущий угол атаки превышает установленный предел, то выдаётся команда на включение тряски штурвала.

 

Второй и третий алгоритм включаются при выпущенных закрылках.

Второй алгоритм отслеживает загорание сигнализации LE FLAPS TRANSIT. Через 8 секунд после её появления (для исключения ложных срабатываний при выпуске-уборке предкрылков), выдаётся команда на первый алгоритм на понижение границы включения сигнализации. То есть компьютер считает, что сваливание начнётся на меньшем угле атаки и соответственно включит сигнализацию.

 

Третий алгоритм следит за режимом двигателей и скоростью полёта. Если N1>65%, N2>75%, то в зависимости текущих N1 и скорости полёта рассчитывается CTG (coefficient of thrust gradient) и, соответственно, выдаётся команда на первый алгоритм на понижение границы включения сигнализации. При этом команды от второго и третьего алгоритмов сравниваются и на выходе остаётся та, что больше по величине. Физический смысл третьего алгоритма – двигатели на повышенных режимах работы создают дестабилизирующий кабрирующий момент, способствующий попаданию самолёта в сваливание.

 

Четвёртый алгоритм анализирует только угол выпуска закрылков и текущую скорость полёта (таблица соответствия на рисунке). Когда скорость падает менее табличного значения, тряска штурвала включается независимо от угла атаки.

 

Информацию о текущем угле атаки система получает с датчиков угла атаки, расположенных справа и слева носовой части самолёта.

 

 

Также эти компьютеры рассчитывают и выдают на индикацию две скорости, обозначенные на линейке скоростей пилотажного индикатора. Большая из этих скоростей обозначается вершиной столбика янтарного цвета (цифра 8 на рисунке). Это минимальная скорость маневрирования (minimum maneuver speed). Она рассчитывается по текущему углу атаки и скорости самолёта. При полёте на данной скорости механизм тряски штурвала сработает при перегрузке 1.3 (см. уточняющий текст ниже). При изменении текущей нормальной перегрузки вершина янтарного столбика не перемещается по линейке скоростей.

 

 

Меньшая скорость обозначается вершиной красно-чёрного полосатого столбика и обозначает расчётную скорость начала срабатывания механизма тряски штурвала (цифра 9 на рисунке). В расчёте этой скорости участвует, в том числе, и текущая нормальная перегрузка (stick shaker speed), то есть при увеличении перегрузки красно-чёрный столбик ползёт вверх. Фактическое сваливание самолёта должно произойти на скорости меньшей, чем индицируемая скорость включения тряски штурвала.

 

Логика расчёта минимальной скорости маневрирования (вершина янтарного столбика) меняется в зависимости от положения закрылков.

При выпущенных закрылках (максимальная высота полёта 20000 футов) обеспечивается запас по перегрузке 0.3 до включения механизма тряски штурвала. Данный запас обеспечивает выполнение горизонтального разворота с креном 40° и обеспечивает «полные маневренные возможности самолёта» (full maneuver capability).

При убранных закрылках этот запас обеспечивается только на высотах ниже 10000 футов. В диапазоне высот 10000 - 20000 футов он уменьшается из-за влияния растущего числа М. Но не ниже 0.155, что соответствует горизонтальному развороту с креном 30° и обеспечивает «достаточные маневренные возможности самолёта» (adequate maneuver capability).

Выше 20000 футов вершина янтарного столбика показывает запас до начала аэродинамической тряски (low speed buffet), а не до начала тряски штурвала. Причем величину запаса можно установить предварительным программированием FMC в диапазоне 0.15 ÷ 0.65 для классики и 0.2 ÷ 0.6 для NG (по умолчанию Боинг устанавливает запас 0.3).

Чтобы узнать, какой запас установлен на конкретном самолёте нужно на земле открыть страницу INDEX зайти в MAINT открыть FMCS выбрать PERFORM FACTOR. Данный запас будет индицироваться в строке MANEUV FACTOR (он пишется с единицей, т.е. запас 0.3 обозначается 1.3)

 

На некоторых «классических» самолётах SMC (Stall Management Computer) дополнительно рассчитывает flaps up maneuvering speed (зелёный кружочек), minimum flap retraction speed (зелёная буква F), high speed buffet (дно верхнего янтарного столбика, цифра 15 на рисунке) и maximum operating speed (дно верхнего красно-чёрного столбика, цифра 14).

 

 

На самолетах модификации NG, кроме этого, рассчитывается рекомендуемая скорость для пилотирования при заходе на посадку и после взлёта (flap maneuvering speed, цифра 2 на рисунке). Данная скорость обозначается символом UP или цифрой, обозначающей угол выпуска закрылков. Эта скорость рассчитывается FMC по текущему весу самолёта и обеспечивает, как минимум, координированный разворот с креном 40 (то есть нормальную перегрузку 1.3) до срабатывания механизма тряски штурвала при полёте на небольшой высоте. При увеличении высоты данный запас может не обеспечиваться.

 

 

В нормальных условиях рекомендуемая скорость всегда будет больше минимальной скорости маневрирования, но при отказах механизации крыла может стать меньше.

 

Компьютер системы предупреждения о сваливании также рассчитывает угол тангажа, при достижении которого, будет достигнут угол атаки тряски штурвала (PLI pitch limit indicator). Данный символ индицируется на пилотажном приборе только при выпущенных закрылках.

 

Также данная система даёт команду в систему выпуска предкрылков на автоматический довыпуск выдвижных предкрылков при приближении к сваливанию (autoslat system). Команда выдаётся на угле атаки меньшем, чем угол атаки тряски штурвала. На классике данная система работает в диапазоне углов выпуска закрылков 1 – 5 градусов, а на NG – в диапазоне 1 – 25 градусов.

 

Кроме рассмотренных функций, на самолётах модификации NG предусмотрена активная помощь пилоту по выходу из сваливания. Когда компьютер системы предупреждения сваливания определяет, что самолёт находится на режиме сваливания (stall ID), то он выдаёт сигнал в систему управления самолётом (FCC), которая перекладывает стабилизатор на пикирование. Чтобы пилот не смог легко парировать данный пикирующий момент взятием штурвала на себя, включается модуль EFSM (Elevator Feel Shift Module), подающий дополнительное командное давление на загружатель штурвала. При этом градиент усилий на угол отклонения штурвала увеличивается почти в четыре раза. Условия срабатывания модуля EFSM: включился механизм тряски штурвала и после этого угол атаки увеличился ещё на 8 - 11°, а также нет запрещения для работы модуля из-за малой высоты полёта (100 футов).