Загадки авиакатастроф

Когда экипаж в составе капитана Стенли Кея, 21-летнего второго пилота Джереми Кигли и 24-летнего бортинженера Саймона Тайсхерста направлялся к самолету «Трайдент» с регистрационным номером G-ARPI, Кей, несомненно, был обеспокоен тупой болью за грудиной, но он и близко не мог предположить, что это симптом смертельно опасного заболевания.

«Трайдент-3» авиакомпании ВЕА

Кей, Кигли и Тайсхерст должны были вылететь рейсом ВЕ548 в Брюссель на самолете «Трайдент I» фирмы «Де Хевиленд». «Трайдент», совершивший свой первый полет в 1962 году, был первым в мире самолетом, у которого три реактивных двигателя были установлены в хвостовой части фюзеляжа. Он почти на год опередил своего американского конкурента «Боинг-727» и на 10 лет советский лайнер «Ту-154», которые были построены по аналогичной схеме.

Размещение двигателей в хвосте самолета имеет свои преимущества и недостатки. Плюсами схемы, при которой два двигателя устанавливаются на пилонах по бокам, а один внутри фюзеляжа, является, во-первых, более высокая по сравнению с четырехдвигательными самолетами экономичность. Во-вторых, освобождение крыла от пилонов делает его аэродинамически чистым, что позволяет не только повысить несущие свойства плоскостей, но и облегчить их конструкцию. В-третьих, снижается шум в пассажирском салоне и повышается комфорт. В-четвертых, за счет малого удаления двигателей от оси симметрии машины даже полная остановка одного из двигателей в полете не вызывает значительной асимметрии тяги.

«Ту-154»

Однако любые достоинства есть лишь обратная сторона недостатков. И «Трайдент», и другие машины, построенные по аналогичной схеме, имеют общий и очень серьезный изъян: при выходе самолета на срывные режимы возникает опасность попадания двигателей и горизонтального оперения в возмущенный поток, сходящий с крыла.

Здесь необходимо сделать небольшой экскурс в область аэродинамики. Дело в том, что подъемная сила создается крылом за счет двух основных факторов: несимметричности профиля крыла и установки его под некоторым углом к набегающему воздушному потоку. Этот угол называется углом атаки крыла и обозначается греческой буквой а.

Образование подъемной силы. Угол атаки равен нулю

С известной долей приближения, в качестве универсального правила определения величины подъемной силы можно взять следующий постулат: подъемная сила возрастает с увеличением кривизны верхней части профиля и угла атаки. Но до определенного предела.

С увеличением угла атаки подъемная сила растет

Когда угол атаки достигает значительной величины, становится критическим, характер обтекания крыла изменяется. Сходящий с него воздушный поток перестает быть плавным, ламинарным. Он отрывается от верхней поверхности крыла, и начинает завихряться, становиться турбулентным. В этом случае подъемная сила крыла резко падает, и самолет начинает терять высоту или срывается в штопор.

Срыв потока на крыле

Для того чтобы вывести машину из этого режима, необходимо как можно скорее увеличить ее скорость — перевести самолет из набора высоты в пикирование и добавить оборотов двигателям. Если эти действия совершаются своевременно, нормальный характер обтекания крыла восстанавливается и подъемная сила возвращается в норму.

Недостаток компоновочной схемы «Трайдента» заключается как раз в том, что при выходе на критические углы атаки двигатели оказываются в возмущенном воздушном потоке, сходящем с крыла, что приводит к их неустойчивой работе и даже остановке. При этом пилоты лишаются возможности увеличить скорость самолета при помощи тяги двигателей. Концентрация больших масс в хвостовой части самолета заставляет его еще больше задирать нос, и тогда в турбулентном потоке оказывается горизонтальное оперение, размещенное на вершине киля. Рули высоты становятся неэффективными, и машина попадает в режим так называемого «глубокого срыва», выход из которого невозможен. Самолет теряет скорость и начинает падать подобно листу, сорванному ветром с дерева. Свой коварный характер это явление продемонстрировало 3 июня 1966 года, во время сертификации самолета, когда на высоте примерно 3000 м «Трайдент» G-ARPI вошел в режим «глубокого срыва» и плашмя рухнул на землю, похоронив под обломками четырех летчиков-испытателей.

Срывные режимы самолета с Т-образным хвостовым оперением