С чего начинается предмет: как классифицируют самолёты и куда в этой системе попадает Cessna 172, из чего сделан планер, как устроены три канала управления, шасси, кабина и топливная система. Всё, что лётчик обязан знать про машину, на которой полетит, и что из этого спрашивает Росавиация.
Макашин Сергей Львович — дисциплина «Общее знание воздушного судна» (видео 1.1–1.3, 2.1). Это его материалы, на которые он сам ссылается как на «папку лекций Макашина».
Это те цифры, которые преподаватель повторял из занятия в занятие и которые проверяются в билетах. Все значения сверены с РЛЭ Cessna 172S NAV III; где преподаватель называл другое число, это отмечено отдельно.
По массе Cessna 172 — лёгкое воздушное судно 4 класса (до 10 т), по спутному следу — категория L (Light), до 7000 кг. Разница между рулёжной и взлётной массой — те самые 8 фунтов топлива, которые уйдут на запуск и руление.
На занятии скорость выпуска закрылков прозвучала как «85 и 100 узлов», а скорость манёвра — как «110 KIAS с надписи на панели». В РЛЭ 172S: VFE = 110 узлов для 10° и 85 узлов от 10° до FULL, VA = 105 KIAS при максимальной массе. Держитесь цифр РЛЭ, а логику запоминайте по преподавателю: чем больше выпущен закрылок, тем меньше допустимая скорость.
| Категория | Закрылки убраны | Закрылки FULL | Масса |
|---|---|---|---|
| Нормальная | +3,8 g / −1,52 g | +3,0 g | 2550 lb |
| Многоцелевая | +4,4 g / −1,76 g | +3,0 g | 2200 lb |
Расчётные перегрузки конструкции — 150 % от этих значений. Указателя перегрузки в кабине нет: ограничения выдерживаются не прибором, а скоростями и плавностью движений органами управления.
На занятии отрицательные пределы прозвучали как −1,76 и −1,96. В РЛЭ 172S и по АП-23 отрицательный предел равен −0,4 от положительного: нормальная категория −1,52, многоцелевая −1,76. Число −1,96 в документах не встречается. На другом занятии, уже по аэродинамике, второй преподаватель называл именно «+3,8 и −1,52» — это правильная пара.
1 gal ≈ 3,8 л и ≈ 6 lb. 1 lb ≈ 0,454 кг, обратно 1 кг ≈ 2,205 lb. 1 ft ≈ 0,305 м, обратно 1 м ≈ 3,281 ft. Узел — морская миля 1852 м в час. Таблицы перевода лежат в первом разделе РЛЭ, но в билете калькулятора не будет.
Любая классификация существует не сама по себе, а для того, чтобы правильно задавать требования. Классификация по взлётной массе — чтобы проектировать аэродромы. Классификация по экипажу — чтобы определить лётчиков, имеющих право пилотировать в одиночку. Категории по АП-23 — чтобы задать прочность конструкции и разрешённые манёвры. Лётчику не нужно помнить все классификации наизусть, но нужно понимать, зачем каждая из них появилась.
Лекция начинается с конкретного примера — Ан-2. Самолёт пришёл «на службу» в 1947 году и до сих пор летает. По нему хорошо видно, как одна и та же машина одновременно попадает в несколько классификаций и нигде полностью не помещается.
На Ан-2 обязательно два человека в кабине. Один летать не должен — не «запрещено словом», а потому, что машина конструктивно сделана под двух пилотов: органы управления разнесены, нагрузка на систему управления большая, кабина под распределение обязанностей.
Из-за двух человек в экипаже Ан-2 не относится к классу лёгких воздушных судов: по той классификации, которую преподаватель приводит первой, в экипаже лёгкого ВС должен быть один человек.
К лёгким воздушным судам относятся самолёты, у которых в экипаже один человек. Если в экипаже двое — самолёт уже не относится к классу лёгких ВС. Ан-2 — пример: экипаж два человека, класс ЛВС не присваивается.
Параллельно существует другая классификация лёгкого ВС — по массе (495–5700 кг). Преподаватель сам отдельно подчёркивает, что это две разные классификации, и в Росавиации могут встретиться оба определения как разные вопросы. К ним мы вернёмся в следующей лекции.
Эта классификация — техническая, под неё проектируется взлётно-посадочная полоса. Командир должен знать, какие классы ВС принимает данный аэродром.
Командир Ан-12 читает аэронавигационную информацию: если у аэродрома указан только 3 класс — Ан-12 туда не сядет. Командиру Cessna 172 этот же аэродром по этому параметру не интересен — Cessna относится к 4 классу и сесть может практически везде.
Преподаватель уточнил эту классификацию специальным слайдом — в Росавиации есть отдельный вопрос на определение лёгкого ВС по массе (это другое определение, не то, что в первой лекции про экипаж Ан-2).
Класс лёгкого ВС по массе:
· Сверхлёгкое ВС — до 495 кг включительно.
· Лёгкое ВС — в диапазоне от 495 кг до 5700 кг (5700 — не включая).
Знак нестрогий, как в нормативе: «495 — это просто не смог набрать», верхняя граница 5700 — строго не включая.
Преподаватель в одной лекции определил «лёгкое ВС» через экипаж (один человек), в другой — через массу (495–5700 кг). Это не противоречие: в Росавиации могут встречаться оба определения как разные вопросы. На тесте читай постановку вопроса внимательно.
Категория задаёт, какие манёвры разрешены и какие требования к прочности конструкции. Определения зафиксированы в авиационных правилах АП-23 — «Нормы лётной годности лёгких воздушных судов»; документ переводной, родом из США.
Категории лёгких ВС: преподаватель прямо предупредил — «один вопрос будет правильным, другой — абсолютной ерундой, не ошибитесь». То есть в тесте сравнивают две формулировки рядом.
До 9 пассажирских мест (исключая пилота), максимальный взлётный вес не более 5700 кг, для неакробатического применения. Включает все манёвры обычного полёта, режимы сваливания (кроме колокола), плоские восьмёрки, боевые и крутые развороты, манёвры с креном не более 60°. Сюда относится Cessna 172.
Те же 9 мест и 5700 кг, но для ограниченного акробатического применения. Может использоваться для всего, что разрешено в нормальной категории, плюс штопор, плоские восьмёрки, боевые/крутые развороты, манёвры с креном от 60° до 90°. Cessna 172 при правильной подготовке тоже относится к многоцелевой.
Самолёт сертифицирован для акробатики «вверх колёсами», колокола, разворотов на вертикали с перегрузкой до ~9 g. Cessna сюда не входит.
Винтовые многодвигательные самолёты с количеством мест не более 19 и взлётной массой до 8600 кг. Сюда попадают двухдвигательные Cessna, Piper Twin, Beechcraft. Если масса больше 8600 кг — это уже АП-25, нормы лётной годности транспортной категории.
«Переходная категория» почти нигде больше не упоминается. Даже в РЛЭ Tecnam P2006 (двухдвигательный) написано, что самолёт относится к нормальной категории — про переходную там вообще не сказано. В тесте Росавиации она всё равно фигурирует, но в реальных РЛЭ можно не встретить.
Cessna 172 сертифицирована для двух категорий из четырёх. Здесь — что это значит на практике.
Cessna относится к категории нормальных ВС и при определённой подготовке может применяться в категории многоцелевых ВС. Чтобы Cessna можно было использовать для штопора, её надо правильно подготовить к полёту: уменьшить взлётный вес, исключить пассажиров на задних креслах, ограничить заправку. Все требования прописаны в РЛЭ.
При выпущенных закрылках пределы немного ниже. Точные значения — в РЛЭ.
PPL не предусматривает штопорной подготовки: лётчик должен распознать срыв и предотвратить штопор. Намеренный штопор разрешается только при выполнении ограничений многоцелевой категории. Полёты со штопором — у коммерческих пилотов и инструкторов; в PPL это не входит.
Эта классификация — для диспетчера, не для конструктора. Она задаёт интервалы между самолётами в воздухе и на ВПП. Категория указывается пилотом в плане полёта.
Спутный след тяжёлого самолёта образуется за счёт перетекания вихря с крыла. Cessna, попавшая в этот вихрь, получает мощный разворачивающий момент — её «колбасит», переворачивает, вплоть до полного переворота. Поэтому если в одном направлении взлетают сначала тяжёлый, а потом лёгкий — лёгкий взлетает через 3 минуты. Интервалы задаются и в расстояниях, и во времени.
Преподаватель упомянул и сразу отметил как совершенно бесполезную для нас информацию. Пример: МС-21 — «среднемагистральный», обеспечивает перевозку полезной нагрузки до ~6000 км. Эту классификацию в презентации можно посмотреть самостоятельно.
Cessna 172 — американский самолёт, и главный документ по нему тоже американский. Никакой дополнительный учебник по Cessna не нужен — в РЛЭ всё есть.
РЛЭ (POH, Pilot's Operating Handbook) Cessna 172 — главный документ. Разработан компанией Cessna, оригинал на английском, лежит в кабине конкретного самолёта. Существует русский перевод; на нём прямо написано: «данное руководство не является официальным переводом и должно использоваться только для справки. Для лётной эксплуатации используйте оригинал документа». Но все цифры и рекомендации в переводе корректны.
Всего 353 страницы. Документ должен быть на гаджете — в поезде, в метро всегда можно открыть и почитать.
FAA H-8083-25B — Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge, книга американской FAA. Конструкция крыла, характеристики полёта, погода, приборное оборудование, работа двигателя, поведение на аэродроме — фактически каждый раздел соответствует одной из дисциплин нашего курса.
«Энциклопедия пилота» — книга, выпущенная сподвижниками авиации общего назначения. Иллюстрации в значительной степени взяты из FAA H-8083-25B.
Мнемоника, которую он даёт первой: 172 — почти площадь крыла в квадратных футах, в РЛЭ стоит 174,0 ft². Дальше буква модификации: серии идут по алфавиту — N, S и так далее, и по букве сразу понятно поколение борта, а с ним и предельная масса.
В школьном парке разные борта: например RA-67421, по которому он показывает пустую массу, и 172N с бортовым, который в эфире читается «November». РЛЭ у них разное — и разбег с посадочной дистанцией тоже. Его собственная оговорка на занятии, которую он потом исправил: 585 ft — это посадочный пробег, а не разбег; разбег летом на Мячково он оценивает примерно в 860 ft, тогда как таблица РЛЭ для стандартных условий даёт 960 ft разбега и 1630 ft до высоты 50 ft.
Дальность на занятии звучит как «550 миль — 900 км» и «638 миль — 1100 км, до семи часов». По таблицам РЛЭ это 518 NM на режиме 75 % (8500 ft, 53 галлона) и 638 NM за 6,72 часа на 45 % (10 000 ft). То есть вторая цифра совпала, первая завышена — считать надо по разделу 5, а не по памяти.
Преподаватель сразу выделяет это как экзаменационный камень и говорит, что сам на нём всё время «спотыкался». Если запомнить правильно один раз — балл на тесте практически гарантирован.
Расположение силовой установки не влияет на аэродинамическую компоновку самолёта.
На аэродинамическую компоновку влияет только расположение крыла, фюзеляжа и оперений (горизонтального и вертикального) относительно друг друга. Один или два двигателя, винт спереди или сзади — это другая классификация.
Дальше лектор пробегает по компоновочным схемам подряд, в порядке слайдов. Первая — «нормальная»; именно к ней относится Cessna 172. Назвали её «нормальной» не потому, что она самая распространённая, а потому, что у неё особый баланс моментов в горизонтальном полёте.
Вектор подъёмной силы крыла приложен позади вектора веса, между ними есть небольшое плечо. Из-за этого плеча самолёт всё время стремится «клюнуть носом» — и чтобы это не случилось, горизонтальное оперение создаёт компенсирующий момент: его подъёмная сила направлена вниз, плечо до центра тяжести большое, момент — «носом вверх».
Главное практическое следствие: горизонтальное оперение не поддерживает самолёт в воздухе — оно обеспечивает горизонтальный полёт. И именно эта геометрия даёт продольную устойчивость: если набегающий поток случайно увеличит угол атаки крыла, момент «носом вниз» вырастет, и самолёт сам, без вмешательства лётчика, вернётся к исходному режиму.
Если центр приложения подъёмной силы совпадает с центром тяжести, момента нет. Самолёт теряет ту самую способность сам возвращаться в горизонтальный полёт — это нейтральная аэродинамическая компоновка. Подробнее это разбирают в отдельной дисциплине «Основы полёта», там на устойчивость отведено около четырёх часов.
Горизонтальное оперение вынесено вперёд: «переднее горизонтальное оперение» (ПГО). На большом угле атаки ПГО первым теряет подъёмную силу — нос опускается, и самолёт сам возвращается к нормальному полёту. Классический пример — VariEze Берта Рутана (США, ~1974 г.), полностью композитный, часто самодельный, толкающий винт. Первый самолёт братьев Райт тоже был «уткой». В России преподаватель видел восстановленный VariEze на аэродроме Кудиново под Москвой.
Горизонтальное оперение как отдельная поверхность отсутствует; функции продольной и поперечной устойчивости решают одни и те же рулевые поверхности. Главный пример — Ту-144: на сверхзвуке выступающие поверхности создают слишком много сопротивления и могут разрушаться, поэтому на дозвуковых режимах самолёту помогают выдвижные ПГО, а на сверхзвуке крыло работает «чистым».
Изменение курса идёт не через вертикальное оперение, а через крен: вектор подъёмной силы наклоняется в сторону опущенного крыла, его горизонтальная составляющая искривляет траекторию. Тот же принцип работает на любом обычном самолёте — чтобы развернуться, мы создаём крен; просто на летающем крыле он остаётся единственным способом.
Три несущие поверхности вдоль фюзеляжа; горизонтальное оперение тоже создаёт подъёмную силу вверх. Возможно только при определённом положении центра тяжести — схема неустойчива и опасна, требует мастерства. Поэтому в учебной и общей авиации её не делают.
Тоже разработка Берта Рутана — самолёты Quickie 1 и Quickie 2. Шасси убраны в законцовки крыла и не складываются; самолёт трёхопорный с хвостовой опорой, аэродинамически очень чистый, профиль фюзеляжа сделан как у крыла птицы. В СССР подобные проекты публиковали в журнале «Моделист-конструктор».
Полное обоснование «нормальной» схемы требует понятия аэродинамический фокус — в Росавиации этот термин на контроле, но раскрывают его в дисциплине «Основы полёта». Здесь достаточно интуиции про моменты крыла и горизонтального оперения.
Эта классификация уже привычна — моноплан / биплан / триплан. На тестах встречается; Cessna 172 относится к монопланам.
Моноплан — одно крыло. Cessna 172 — моноплан; размах ≈ 11,2 м, длина фюзеляжа ≈ 8–8,5 м (точные значения — в РЛЭ).
Биплан — два крыла, высокая манёвренность и малый радиус разворота на малой скорости, но низкая максимальная скорость. В Первую мировую — преимущественно французские и британские самолёты. Сейчас встречается прежде всего у учебных и акробатических машин: По-2 Поликарпова («кукурузник», именно По-2, не Ан-2 — маленький деревянно-тканевый биплан) и Pitts акробатической категории.
Триплан — три крыла, характерная немецкая схема Первой мировой (по силуэту можно было определить принадлежность). Полутораплан — упомянут как существующее понятие, для частного пилота не принципиален.
Здесь преподаватель явно отмечает: спрашивают на тестах. Особое внимание — на различие среднеплан и центроплан; на этом «прокалывают» лётчиков в Росавиации и на собеседованиях в авиакомпании.
Низкоплан — крыло расположено под фюзеляжем. Пример — Tecnam P2002.
Среднеплан — крыло проходит по середине фюзеляжа.
Высокоплан — крыло сверху фюзеляжа. Сюда относится наша Cessna 172.
Парасоль — крыло и фюзеляж не имеют общей части: крыло крепится подкосами, «как корзина к воздушному шару».
Есть ещё «чайка» — крыло в форме чайки, пример биплан И-15. Преподаватель отдельно говорит, что сейчас он не помнит самолётов, которые применяют схему «чайка», и в современной авиации она почти не встречается.
Различие «среднеплан» и «центроплан» — лётчик должен его понимать. Это конкретный вопрос на контроле, и его же задают на собеседовании в авиакомпании.
Среднеплан — это аэродинамическая компоновка, описывает, где крыло относительно фюзеляжа. Центроплан — это конструктивный элемент: средняя по размаху часть крыла, имеющая общую часть с фюзеляжем.
У высокоплана (Cessna) центр тяжести при крене оказывается ниже точки приложения подъёмной силы. Это «маятник»: самолёт сам стремится вернуться к горизонтальному полёту — он более устойчив.
У низкоплана (Tecnam P2002) центр тяжести при крене наоборот стремится увести самолёт ещё больше в сторону опущенного крыла. Самолёт быстрее опускает или поднимает крыло — он более манёвренный, но требует чуть другой техники пилотирования.
Эту тему преподаватель отдельно отметил как «нигде не контролируется» — но прошёл, потому что без неё непонятно, почему Cessna 172 выглядит именно так.
У Cessna 172 крыло удерживается подкосами. Подкос вместе с фюзеляжем и крылом образует треугольник — самую жёсткую конструкцию, поэтому крыло и весь самолёт получаются легче. Прочность лонжерона можно уменьшить, и это компенсируется подкосом.
У её сестры Cessna 177 Cardinal подкосов нет: крыло мощное, с цельным лонжероном, кабину сделали бесподкосной. И Pitts, и По-2, и Ан-2 построены по расчалочно-стоечной схеме — у них есть и стойки, и расчалки. Расчалка — это натянутая тяга (трос или лента), работающая на растяжение.
Эта тема тоже встречается в тестах Росавиации. И здесь же преподаватель впервые проговаривает понятие аэродинамического качества — это отдельный экзаменационный вопрос.
Главное преимущество — низкая минимальная скорость. Самолёт может медленно подойти на посадку, у него небольшая кинетическая энергия, поэтому он быстро останавливается и легко садится на короткие полосы. У Cessna здесь ещё и хорошая механизация крыла. Похожий пример — Wilga 35, буксировщик и эвакуатор планеров. У такого крыла невысокое аэродинамическое качество: у Wilga ≈ 4 (преподаватель сам пометил эту цифру как «наверное, немного приплюсовал»).
На контроле спрашивают понятие аэродинамического качества и формулу дальности планирования.
Дальность планирования = высота × аэродинамическое качество. То есть с высоты H и качеством K самолёт без двигателя пройдёт по горизонтали примерно H · K (без учёта ветра).
На прямоугольном крыле под нижней поверхностью — избыток давления, сверху — недостаток. Через законцовку воздух перетекает с нижней стороны на верхнюю. Этот переток образует дополнительное лобовое сопротивление — его называют индуктивным.
Эллиптическое крыло (классический пример — британский Spitfire) даёт более равномерное распределение подъёмной силы по всему размаху и меньшее индуктивное сопротивление. Spitfire выпускался и с обрезанной законцовкой — в зависимости от приоритета (дальность или манёвренность).
Трапециевидное крыло — компромисс: переток через законцовку уменьшается, аэродинамическое качество растёт. У Cessna 172 законцовки крыла как раз трапециевидные.
Стреловидное — чем больше стреловидность, тем меньше лобовое сопротивление и расход топлива на больших скоростях, но самолёт требует большей минимальной скорости. Угол стреловидности отсчитывают от перпендикуляра к строительной горизонтали фюзеляжа (СГФ). Пример — Tecnam P2002.
Треугольное (дельта) применяется для скоростей более 2 махов. Треугольник — самая прочная фигура, выдерживает большие перегрузки и просто в производстве. Применяется на самолётах для завоевания превосходства в воздухе.
Тип стреловидности влияет на диапазон рабочих скоростей и сложность конструкции. На контроле как отдельный вопрос здесь преподаватель не выделил, но материал «бэкграунда».
Прямое крыло — стреловидность нулевая. Прямая (положительная) — кромка крыла отклонена назад; пример сверхзвуковой МиГ-15. Обратная стреловидность — кромка крыла отклонена вперёд; позволяет одновременно держать хорошую минимальную и хорошую максимальную скорость. Пример — Су-47 «Беркут» и американский X-29. Массово не пошла, потому что требует развитой автоматизированной системы управления и прочного крыла из дорогих материалов. Учебно-тренировочный СР-10 с обратной стреловидностью 10° преподаватель тоже упомянул.
Переменная (изменяемая) стреловидность — положение крыла меняется в полёте. Примеры — Ту-160, МиГ-23. По словам военных лётчиков, три положения крыла — это фактически «три разных самолёта», машина сложная в пилотировании.
Базовые функции и основные схемы. Тип оперения выбирается на этапе конструирования; в полёте лётчик его не меняет.
Классическое оперение: ВО и ГО на задней части фюзеляжа. Это стандартная и самая распространённая схема, к ней относится Cessna 172.
Т-образное: ГО поднято на верх ВО. Применяется при коротком фюзеляже — иначе ГО оказывается в «тени» крыла, поток над ним становится турбулентным и эффективность руля высоты падает. Поднимая ГО, его выводят в чистый ламинарный поток.
Двухкилевое применяется на самолётах с большой скоростью и большой массой. V-образное встречается редко; даёт меньше требований к мощности силовой установки, меньше расход топлива, больше дальность полёта и больше дальность планирования при отказе двигателя. Сегодня V-tail встречается в основном на беспилотной авиации; на контроль Росавиации он не выносится.
Основные варианты по количеству и форме корпуса: однофюзеляжный (Cessna), двухфюзеляжный, с гондолой, лодка / амфибия.
Из «лодок» преподаватель отдельно упомянул «Борей» — амфибию из Самары. Фюзеляж сделан как лодка, со специальным выступом, который позволяет самолёту сначала выйти на глиссер, а уже потом оторваться от воды. На «Борее» можно летать по обычной лицензии PPL, но без посадок на воду — для этого нужно отдельное обучение гидроавиации.
Детальный силовой набор фюзеляжа и крыла — лонжерон, нервюра, стрингер — лектор оставляет на следующую лекцию, где они станут одним из главных вопросов Росавиации.
Шасси (или «посадочное шасси») обеспечивает перемещение самолёта по земле, взлёт и посадку.
Трёхопорное с носовой опорой — Cessna 172, Tecnam P2002. Носовое колесо обычно поворотное; за счёт него самолёт управляется на земле. Трёхопорное с хвостовой опорой — из-за положения плоскости вращения винта при разбеге формируется сильный разворачивающий момент, который лётчик должен компенсировать. Эта схема сложнее в пилотировании.
Однопорная + лыжная используется на планерах. Лыжа позволяет садиться на неподготовленную заснеженную площадку, но у неё нет торможения. Двухопорная (велосипедная) — для самолётов с большой взлётной массой: мощное центральное шасси легче убрать в фюзеляж, чем в моторные гондолы. Пример — американский разведчик U-2.
По количеству — одно-, двух- и многодвигательные. По расположению — винт в носовой части или толкающий за крылом. В авиации общего назначения используют преимущественно две первые компоновки.
Винт в носовой части (Cessna): работающий винт создаёт воздушный поток, который обтекает крыло и рулевые поверхности, и добавляет к самолёту дополнительные аэродинамические силы. Минус — винт находится в холодном набегающем потоке, есть определённая вероятность обледенения лопастей без специальных мер.
Толкающий винт (позади крыла): крыло работает в чистом потоке, не обдуваемом винтом. Выхлопные газы двигателя могут немного повышать температуру в зоне лопастей и тем самым уменьшать обледенение. Преподаватель называет преимущества и недостатки «очень спорными»: выбор обычно диктуется не аэродинамикой, а удобством размещения экипажа и обзором.
Подробно типы двигателей (поршневой, реактивный, электрический) — в Лекциях 5–7.
Лекция заканчивается «практическим» вопросом — он привязан к выбору однодвигательного или двухдвигательного самолёта на маршруте. И именно это идёт в Росавиацию.
ФАП-128 — правила выполнения и подготовки полётов в РФ. Действует только для гражданских воздушных судов. Норматив, который преподаватель просит знать, находится в 5-м разделе (коммерческие перевозки).
Для коммерческого полёта на однодвигательном самолёте маршрут должен быть разработан так, чтобы в любой момент на любом этапе маршрута при отказе силовой установки самолёт мог выполнить аварийную посадку.
Для частных полётов это требование формально не действует — ответственность на самом пилоте, но логика та же.
Конкретное следствие — ограничение по удалению от береговой черты.
Идея простая: при отказе двигателя самолёт должен иметь возможность дотянуть до берега планированием. Поэтому, если идёшь над водой, нужно учитывать и аэродинамическое качество, и высоту полёта.
Подробно эта тема — в дисциплине «Основы полёта». Здесь — то, что должен помнить лётчик с первого занятия, плюс одна явно отмеченная тема Росавиации.
В горизонтальном полёте на самолёт действуют четыре силы: подъёмная, сила тяжести, сила сопротивления воздуха и сила тяги двигателя. Эти силы стремятся «погнуть» самолёт. Даже пассажиром в большом самолёте видно, как плоскость крыла «чуть-чуть машет» — самолёт делается не бесконечно прочным, ему оставляют гибкость, чтобы противостоять нагрузкам без статической деформации.
Конструктивные элементы силового набора (лонжерон, нервюра, стрингер) противостоят всем трём видам деформации. Подробнее в § 12–13 этой лекции.
Cessna — американский самолёт, и в РЛЭ всё в имперских единицах. Формулы перевода даны в первом разделе РЛЭ. Лётчик должен уметь пересчитывать.
В РЛЭ используются: фунты (lb), футы (ft), дюймы (in), галлоны (gal). Базовые приближения для топлива и массы: 1 gal ≈ 3,8 л, 1 gal ≈ 6 lb, 1 lb ≈ 0,454 кг.
Базовые размеры Cessna 172S из лекции: размах ~ 11,2 м (36 ft), длина фюзеляжа ~ 8,2 м (27 ft), площадь крыла ~ 16 м². Профиль крыла — NACA 2412: цифры характеризуют изогнутость и насколько кривизна верхней поверхности превосходит кривизну нижней. За счёт этой разницы кривизн формируется подъёмная сила.
Cessna пилотируется по приборной воздушной скорости. Подробно — в дисциплине «Навигация».
В кабине Cessna CAS мы не видим — вычислениями в полёте лётчик не занимается. Реакция молниеносна: взгляд на прибор → скорость → действие.
Узел = 1 морская миля (1852 м) в час. РЛЭ Cessna публикует обе скорости (KIAS и CAS) одновременно. В РЛЭ российских самолётов приводится только приборная. Инструментальная ошибка указателя скорости Cessna составляет ~3 узла — с точки зрения цены деления это практически ничто.
Ключевые скоростные ограничения, обозначенные на указателе воздушной скорости и на приборной панели. Их лётчик обязан помнить наизусть.
«Never exceeded» — никогда не превышаемая. На указателе обозначена красной линией. Нельзя превышать даже при выходе из штопора: превышение этой скорости при изменении вектора набегающего потока создаст перегрузку, на которую самолёт не рассчитан — можно оторвать хвостовое оперение или стабилизатор. В горизонтальном полёте Cessna до этой скорости не разогнать, она достижима только на пикировании.
«Normal operation» — нормальная конструктивная. На указателе обозначена жёлтым сектором. В этом диапазоне летать можно, но осторожно: превышение допускается только в спокойном воздухе и с особой осторожностью. Лётчик должен учитывать метеоусловия.
Скорость манёвра. На указатель скорости она не нанесена; на приборной панели висит табличка «Maneuvering speed 110 KIAS», и именно её называют на занятии — но в РЛЭ 172S для массы 2550 lb стоит 105 KIAS, а с уменьшением массы VA становится ещё меньше: 98 KIAS при 2200 lb и 90 KIAS при 1900 lb. При скорости выше VA резкие движения органов управления запрещены. Изменение направления возможно только плавным созданием крена. VA нужна в первую очередь при пролёте зон турбулентности или грозы.
Скорость выпуска закрылков. Выпускать закрылки можно только на определённой скорости — закрылок крепится механизмом ограниченной прочности, на большей скорости набегающий поток просто оторвёт его. «Проверять не стоит — разработчик сказал, что самолёт летает вот так».
Полёт с открытым окном на Cessna ограничен только VNE 163 узла — фактически можно держать окно открытым на всех нормальных режимах. «Летайте с открытым окном, держите свежий воздух сколько хотите». На некоторых других самолётах открытое окно меняет аэродинамику, на Cessna — нет.
На указателе воздушной скорости Cessna 172 — стандартная разметка зонами и явные V-скорости. Все скорости в KIAS.
Скорость сваливания растёт с креном — это указатель скорости не показывает. На больших углах крена нужно либо увеличить угол атаки (и подойти к срыву), либо потерять высоту. В программу основ полёта это входит отдельно.
Планер — это всё, что мы визуально наблюдаем: фюзеляж, кабина, крыло, хвостовое оперение. Лётчик не меняет конструкцию — он может повлиять только на среду обитания самолёта (скорость, атмосфера, турбулентность). Поэтому достаточно представлять составные части и знать ограничения.
Фюзеляж (от французского — «веретено») — основная часть конструкции самолёта, служащая для соединения в одно целое всех его частей, а также для размещения экипажа, пассажиров, оборудования, грузов.
Кабина в принципе входит в фюзеляж, но является отдельным конструктивным элементом, требующим учёта.
Два основных типа конструкции фюзеляжа:
| Монокок | Полумонокок — Cessna |
|---|---|
| Конструкция из шпангоутов и обшивки. Без стрингеров. | Конструкция: шпангоуты + стрингеры + обшивка. Каркас (шпангоуты и стрингеры) находится под обшивкой. Российский ГОСТ называет полумонококом именно конструкцию с каркасом под обшивкой. |
Каркасы бывают разные: на акробатическом Extra 330 каркас — трубчатая ферма, а не шпангоут со стрингером.
В Росавиации спрашивают: «Определите правильный силовой набор крыла и фюзеляжа». Это простой вопрос, надо им воспользоваться, чтобы легко набрать 70% и больше.
Главное, что нужно запомнить — и для теста, и для понимания конструкции. Здесь же определения по ГОСТ 21890-74, которые встречаются в формулировках Росавиации.
| Силовой набор фюзеляжа | Силовой набор крыла |
|---|---|
| Шпангоут + стрингер + обшивка. Шпангоуты — поперечные силовые элементы, формирующие сечение фюзеляжа. Стрингеры — продольные элементы, поддерживающие обшивку. Все вместе — каркас полумонокока. |
Лонжерон + нервюра + стрингер + обшивка. У Cessna два лонжерона — передний и задний; задний короче и не идёт на всю длину крыла. Нервюры обеспечивают аэродинамическую форму профиля. Стрингеры поддерживают обшивку. |
Продольный элемент силового набора, воспринимающий изгибающие моменты и поперечную силу. У крыла лонжерон идёт вдоль размаха. В английской авиационной терминологии «лонжерон» крыла — это main spar; Cessna использует именно это слово в технической документации.
Поперечный элемент силового набора крыла. Идёт по направлению полёта от передней до задней кромки и формирует аэродинамический профиль крыла в каждом сечении.
Продольный элемент силового набора, подкрепляющий обшивку; воспринимает местные нагрузки, а также продольные силы при общем изгибе.
В русскоязычной школе лонжерон относится только к крылу. В английской и зарубежной литературе можно встретить «лонжерон фюзеляжа» — у нас этот элемент так не называют. Росавиация в этом солидарна с отечественной школой: лонжерон только в крыле.
Формулировки Росавиации и определения по ГОСТ местами расходятся; для теста ориентир — определения Росавиации.
Преподаватель прямо назвал на контроле определения: что такое лонжерон, что такое нервюра, что такое стрингер, что такое пояс лонжерона, что такое стенка лонжерона.
У Cessna центроплан и лонжерон сделаны небольшого сечения — это компенсируется подкосом. Логика — обзор экипажу.
Часть лонжерона, находящаяся в фюзеляже, — это центроплан. У Cessna его сделали небольшого размера специально, чтобы обеспечить достаточную обзорность экипажу в верхнее воздушное пространство — иначе крыло перекрыло бы обзор и стало бы небезопасно. Прочность пришлось компенсировать подкосом: именно поэтому в компоновке Cessna появился подкос — он компенсирует недостаток прочности крыла в этой части.
В фюзеляже есть две вертикальные несущие балки, к которым крепится крыло. Крыло Cessna разъёмное — полукрыло можно снять, оставив только центроплан. Шпангоуты со штамповками — для крепления основных опор шасси. Четыре стрингера — для крепления двигателя. На самом деле двигатель крепится к передней противопожарной перегородке при помощи моторамы. Это отсек силовой установки.
До 1996 года топливные баки на Cessna — вставные канистры (как канистры). С 1996 года бак стал кессонным: часть крыла геометризируется и используется для хранения топлива; там тоже есть нервюры. Подробнее — на занятии по топливной системе.
Почему горизонтальное оперение Cessna создаёт силу вниз, а не вверх — мы говорили в § 2 лекции 1, здесь та же физика, но с уточнениями про центр давления и аэродинамический фокус.
Набегающий поток обтекает профиль крыла. Скорость потока сверху крыла выше — формируется разрежение и подъёмная сила. После крыла поток уходит вниз (так называемый скос потока). Стабилизатор оказывается в этом скошённом потоке и обтекается с отрицательным углом атаки. Подъёмная сила на ГО оказывается направленной вниз — именно она уравновешивает момент крыла и удерживает самолёт в горизонтальном полёте.
Подъёмная сила приложена примерно в районе 1/4 хорды профиля крыла. Центр тяжести расположен впереди этой точки. Между ними — плечо L. Это плечо создаёт момент, который стремится «уронить нос» самолёта. Горизонтальное оперение создаёт компенсирующий момент, направленный вверх: его подъёмная сила направлена вниз, плечо до центра тяжести большое, момент — вверх. Если набегающий поток увеличит угол атаки крыла, подъёмная сила вырастет, момент «носом вниз» вырастет — и самолёт сам, без вмешательства лётчика, вернётся к горизонтальному полёту. Это и есть продольная устойчивость.
Cessna можно перевозить в разобранном состоянии. После сборки обязательно делается облёт — и его относят к наиболее опасным видам полётов.
Cessna можно перевозить в разобранном состоянии: крыло снимается, остаётся центроплан. После сборки самолёта обязательно выполняется облёт. Облёт должен выполнять опытный лётчик — он должен быть готов к тому, что что-то может пойти не так. Облёт и перегоночные полёты по классификации полётов по назначению относятся к наиболее опасным и требуют особого внимания экипажа.
В точке крепления крыла Cessna есть эксцентрик — шайба со смещённым отверстием. Проворачивая её, можно немного менять угол установки крыла. Это конструктивная регулировка, лётчик ею не занимается, но в техническом обслуживании это используется.
Через подкос крыла проложена небольшая трубка — вентиляция топливных баков (ram-air). Она вернётся в Лекции 4, в разделе про топливную систему. В контексте планера достаточно знать, что подкос — это не только силовой элемент, через него ещё и идёт магистраль.
Конструкция планера не имеет ограничений по ресурсу — но за это отвечает регулярное ТО. На этом же контролируется отдельный вопрос Росавиации.
Планер самолёта не имеет ограничения по ресурсу — он эксплуатируется бесконечно. Но есть процедура: раз в 30 лет самолёт приходит на форму технического обслуживания, при которой снимается вся обшивка крыла, визуально проверяется целостность лонжерона, и обшивка восстанавливается. Если полный комплекс ТО выполняется, самолёт может летать 50 и более лет. «Есть самолёты 1976, может, и 1966 года — если на нём выполнен полный комплекс ТО, самолёт имеет лётную годность и может эксплуатироваться».
За техническое обслуживание самолёта отвечает владелец — не за качество работы, а за то, чтобы оно было выполнено. За правильность самой работы (что её сделал техник правильно) отвечает компания-исполнитель.
Это разделение — конкретный вопрос на тесте.
Лобовое стекло Cessna — органическое. Преимущества: не разлетается на осколки при ударе. Минус — легко царапается. Поэтому в полёте смотрят через всё стекло сразу, а не «через царапины» — видимость в плохую погоду от их числа сильно зависит.
На стоянке стекло закрывают чехлами. Чехлы должны быть надёжно зафиксированы — иначе при сильном ветре они «работают» по стеклу как наждак.
Правое сдвижное окно можно держать открытым в полёте — ограничение по скорости там очень мягкое (фактически до VNE 163 KIAS). На Cessna открытое окно не меняет аэродинамики.
Двери закрываются двумя движениями: сначала прижать створку до упора, потом опустить ручку-замок. Хлопать дверью нельзя — пыльник на петлях рассчитан на плавное движение. После закрытия защёлка должна быть в нижнем положении: иначе дверь может открыться в полёте.
Передние кресла регулируются продольно; задние — фиксированные. Ремни — четырёхточечные на передних креслах; пользоваться обязательно. Между передними креслами установлен огнетушитель с манометром зарядки — частный пилот должен уметь до него дотянуться сидя.
Принцип действия — вытеснение кислорода. Эффективен прежде всего в закрытом объёме. Аварийно-спасательная подготовка («АСП») разбирает работу с огнетушителем отдельно; здесь — только напоминание, что он есть, где он, и что заряд проверяется по манометру.
Положение самолёта в пространстве описывается тремя углами; для каждого есть свой канал управления и своя рулевая поверхность.
Угол между продольной осью самолёта и линией горизонта. Управляется штурвалом на себя / от себя через руль высоты. Штурвал на себя — руль высоты вверх, набегающий поток давит вниз на хвост, нос поднимается, траектория идёт вверх. От себя — обратно.
Угол между плоскостью крыла и линией горизонта. Управляется штурвалом влево / вправо через элероны. У Cessna крайнее положение элеронов соответствует повороту штурвала ровно на 90° — это одна из узнаваемых черт модели.
Угол в горизонтальной плоскости между продольной осью и вектором путевой скорости. Управляется педалями через руль направления. Сам по себе руль направления не меняет траекторию — он только разворачивает нос. Траекторию меняет крен; педали используются, чтобы совместить нос с вектором скорости.
В русской авиационной литературе используются греческие буквы: ϑ — тангаж, γ — крен (иногда обозначается «ξ»), ψ — рыскание. На тестах эти обозначения встречаются.
На крыле Cessna есть две подвижные поверхности: закрылок (внутренняя часть) и элерон (внешняя часть, на законцовке). На хвостовом оперении — руль высоты и руль направления.
Закрылок — поверхность, увеличивающая кривизну профиля крыла. Это даёт прирост подъёмной силы на той же скорости, но и прирост сопротивления. У Cessna закрылок щелевой (slotted) — при выпуске между крылом и закрылком открывается щель, через которую ускоренный воздух «прижимает» поток к верхней поверхности закрылка, отдаляя момент срыва.
На 172S — четыре положения: 0°, 10°, 20°, full = 30°. На 172N «полный» — 40°, машина «совершенно фантастически» ведёт себя на малых скоростях. Преподаватель отдельно отметил это поведение N-серии как «летает вообще на тяге», не желая садиться при правильной технике.
Элерон — на каждом крыле, отклоняется встречно, управляет креном. Флаперон — поверхность, совмещающая функции элерона и закрылка (на Cessna такого нет). Элевон — поверхность, совмещающая функции элерона и руля высоты (применяется на бесхвостках). Предкрылки — отклоняемые поверхности передней кромки (на больших самолётах; на Cessna их нет).
Почему элероны Cessna отклоняются вверх и вниз на разные углы и как это связано со скольжением.
На Cessna ход элерона вверх 20°, вниз 16°. Это и называется дифференциальным отклонением — не сам факт встречного движения (элероны всегда отклоняются встречно, это не определение термина), а именно разные углы вверх и вниз.
Зачем: опускающийся элерон создаёт больше лобового сопротивления, чем поднимающийся, и это разное сопротивление создаёт разворачивающий момент против создаваемого крена. На несимметричных профилях (как у Cessna) дифференциальные углы уменьшают этот паразитный момент и угол скольжения.
На спортивных самолётах с симметричным профилем (Су-26, Як-55, Extra 330) элероны отклоняются на одинаковые углы вверх и вниз. У этих самолётов подъёмная сила формируется за счёт угла установки крыла и угла атаки, а не из-за разной кривизны верха и низа профиля.
При создании крена самолёт начинает двигаться по криволинейной траектории. Вектор скорости направлен по касательной, а продольная ось остаётся направлена прежним курсом — они не совпадают. Самолёт идёт со скольжением: набегающий поток приходит сбоку, обдувка крыльев становится неравномерной, верхнее крыло немного затенено фюзеляжем. Результат — самолёт скользит внутрь радиуса разворота и теряет скорость и высоту.
При вводе в правый разворот правая педаль идёт вперёд: руль направления отклоняется вправо, набегающий поток разворачивает нос по вектору скорости. Самолёт перестаёт скользить. Контролируется по координатору поворота — прибору со штрафным шариком в трубке. При скольжении шарик отклоняется в сторону, противоположную развороту.
На Cessna при крене до 15° заметного скольжения не возникает — педалью можно не работать. При крене 20–30° необходимо соразмерное использование штурвала по крену и педали путевого управления.
Педали одновременно управляют рулём направления и передней (носовой) стойкой шасси. Это работает только на земле — после отрыва вес силовой установки разгружает амортизатор, амортизатор удлиняется, и шпингалет фиксирует стойку: в полёте носовое колесо не поворачивается.
Тяги от педалей к стойке выполнены через набор пружин на сжатие/растяжение. После фиксации стойки в полёте педали продолжают двигаться, но с определённым усилием — оно передаётся на руль направления.
Триммер позволяет лётчику разгрузить штурвал на устоявшемся режиме (набор / горизонт / снижение).
Триммерная поверхность установлена на заканцовке руля высоты. Её площадь маленькая, но плечо относительно оси большое — поэтому она способна удерживать руль высоты в отклонённом положении без усилия лётчика. Управление триммером — колесо на центральной консоли:
Триммируют после набора, в горизонтальном полёте, на снижении — на всех установившихся режимах. Цель: нейтральное положение штурвала — отпущенный штурвал не меняет положения, высота и скорость остаются постоянными.
На Cessna 172 установлен только триммер руля высоты — в других каналах триммеров нет. На больших самолётах триммеры могут быть во всех каналах.
Cessna с 1956 года использует тросовую систему управления — простую и проверенную конструкцию.
От штурвала и педалей к рулевым поверхностям идут стальные тросы — плетёные жгуты из множества тонких жил. Тросовая проводка работает во всех трёх каналах: продольном (руль высоты), поперечном (элероны) и путевом (руль направления).
За приборной панелью находится У-образная станина с подвесом штурвала; на оси установлены шестерни и цепь, цепь соединена с тросами. Тросы проходят через всё крыло (длина петли при размахе 11 м составляет около 20 м) и приходят к рулевым поверхностям.
Тросы фиксируются специальными тендерами, позволяющими регулировать натяжение. Регулировка обязательна при переходе зима ↔ лето: трос длиной 20 м заметно меняет длину при перепадах температур. Перерегулировка натяжения — часть планового технического обслуживания и выполняется на каждой форме (каждые 50 часов налёта или с привязкой к календарному времени, если самолёт не летает).
На фюзеляже Cessna есть смотровые лючки, через которые техник проверяет состояние тросов и натяжение. В полёте автопилот двигает триммерное колесо — это видно глазами, и это нормально.
Два конструктивных решения, которые делают рулевые поверхности безопасными при высоких скоростях.
На руле высоты есть выступающие «рога» — небольшие участки рулевой поверхности, которые выступают перед осью вращения руля. Без них при отклонении руля набегающий поток создаёт момент, который пытается вернуть руль в нейтральное положение — лётчику требуется ощутимое усилие. «Рога» располагаются по другую сторону оси, и набегающий поток создаёт на них компенсирующий момент. Усилие на штурвале уменьшается.
На заканцовке руля высоты Cessna размещён специальный груз — он не виден, но он там есть. Назначение — гасить флаттерные колебания. Без груза на некоторых скоростях набегающий поток заставляет руль высоты колебаться (отклоняется выше – ниже – выше – ниже). Возникают резонансные автоколебания — флаттер. В худшем случае руль высоты может просто разрушиться. Балансировочный груз повышает инерционность системы и подавляет колебания.
Флаттер бывает и у крыла. На некоторых самолётах (Tecnam) балансировочные грузы стоят и на элеронах; на Cessna этого нет — конструкция проверена испытаниями. Универсальная рекомендация при возникновении колебаний — снизить скорость: на малых скоростях флаттер не возникает.
На Cessna — классическое оперение: фиксированный стабилизатор + подвижный руль высоты, и киль + руль направления. Стабилизатор не «целиком подвижный» (как у некоторых больших транспортных самолётов).
В точках 2, 3 и 8 предполётного осмотра Cessna (раздел 4 РЛЭ) предписано проверять свободу перемещения рулевых поверхностей. Это делается рукой — рукой за элерон или руль высоты, наблюдая за реакцией штурвала.
Свободу перемещения руля направления при осмотре не проверяют — он нагружен системой управления (связан с педалями и носовой стойкой шасси).
Преподаватель особо подчеркнул: старая авиационная школа учила «не трогать поверхности руками с земли». В Cessna POH этот пункт явно прописан как обязательный. На земле можно и нужно шевелить элероны и руль высоты руками — это часть предполётного осмотра.
На 172S закрылки приводятся электромотором, расположенным на правом крыле. Через синхронизирующий вал движение передаётся на левое крыло.
Лётчик ставит селектор в одно из четырёх положений (0°, 10°, 20°, full = 30°); закрылок отходит с задержкой ~3–4 секунды на ступень. На приборной панели — индикатор положения закрылков, который повторяет реальное положение. Контроль обязателен: селектор может стоять в одном положении, а закрылок — в другом.
Если синхронизирующий вал отказал и один закрылок вышел, а второй нет — самолёт получает большой разворачивающий и кренящий момент. Аварийная процедура: убрать закрылки и садиться чистым крылом. Если электрика двигателя закрылков отказала на «выпущенных» — закрылки остаются в текущем положении (механического резерва нет).
Эксплуатационные ограничения по скорости: 10° — до 110 KIAS, 20° и больше — до 85 KIAS. Использовать закрылки как воздушный тормоз против ограничений нельзя: конструкция крепления рассчитана на свои значения, превышение оторвёт закрылок.
Каналов ровно два: продольный (руль высоты и триммер) и поперечный (элероны). Канала рыскания нет, контроля скорости нет — автопилот не удержит вас от разгона или потери скорости. Сервопривод поперечного канала стоит в правом крыле. И требование, которое читают как формальность, а оно про сертификацию: при включённом автопилоте командир занимает только левое кресло.
Ход элерона вниз на занятии звучит как 15°, на странице стоит 16°. Разница в пределах округления, но точное значение надёжнее взять из раздела 6 оригинального РЛЭ.
Cessna измеряет скорость, а угол атаки восстанавливает косвенно. Сирена сигнализатора срыва срабатывает за 5–10 узлов до скорости сваливания.
На передней кромке крыла — входное отверстие. В горизонтальном полёте набегающий поток создаёт перед ним избыточное давление, воздух идёт в кабину, к сирене. Сирена молчит. При увеличении угла атаки область разрежения над крылом смещается вперёд и доходит до этого входного отверстия. Воздух начинает двигаться из кабины наружу, сирена даёт звуковой сигнал — «противный звук охотничьего манка».
На некоторых старых Cessna и на Tecnam P2002 другая схема: на передней кромке крыла лепесток с микровыключателем. Когда поток меняет направление, лепесток перекидывается и замыкает контакт сирены.
При выпуске закрылков подъёмная сила растёт, но критический угол атаки уменьшается. На сигнализаторе срыва Cessna это никак не учтено — система настроена на чистое крыло.
На Cessna 172S с авионикой Garmin 1000 стоит двухканальный автопилот: продольный канал (руль высоты + триммер) и поперечный (элероны). Скорость и рыскание автопилот не контролирует.
В кабине установлены сервоприводы — компактные блоки с электродвигателями, которые тянут тросовую проводку через дополнительные тендеры. Автопилот двигает в том числе и колесо триммера — это видно глазами в полёте, и это нормально (часть проектной логики).
Поскольку автопилот не контролирует скорость, в горизонтальном полёте можно «угнать» машину в сваливание, не трогая АП руками — если, например, лётчик не заметил роста угла атаки. Поэтому пилот мониторит скорость при работе автопилота всегда.
Эксплуатационная рекомендация: автопилот включается выше ~800 ft над уровнем земли; на заходе допустимо использование до ~200 ft. До этой высоты — ручное пилотирование, «руками». Поддержание навыков ручного полёта — отдельная важная задача.
Точки предполётного осмотра Cessna прописаны в РЛЭ раздела 4. Здесь — что относится к системе управления.
Cessna — трёхопорное шасси с носовой стойкой и двумя основными опорами с дисковыми тормозами. Управление на земле — комбинированное: педалями и тормозами.
Шины шестислойные. У основной стойки давление выше, чем у носовой — она несёт большую часть массы. Точные значения PSI указаны в РЛЭ. На основных колёсах Cessna устанавливаются обтекатели (wheel fairings) — их снятие ухудшает крейсерскую скорость примерно на 2,5 узла.
Эксплуатация с грунта допускается, если прочность поверхности не превышает ~6,5 кг/см² (грунтовая полоса должна это выдерживать без разрушения).
На шине наносят красную линию через протектор на обод колеса. Если линия «съехала» — шина провернулась относительно обода, и есть проблема. Также проверяют осадку шины: разница диаметра у пустого и нагруженного колеса должна быть не больше ~1,5 см — это быстрая проверка давления «по глазу».
Стойка имеет амортизатор и расходомер. В полёте после отрыва амортизатор разжимается, стойка выходит ~ на 2 дюйма (≈ 5 см), и в верхней точке шпингалет фиксирует её от вращения. На земле управление носовым колесом педалями — в пределах ~ 10°; с использованием дифференциального торможения или буксировочной штанги — до ~ 30° (точные значения зависят от модификации). На стойке стоит шимми-демпфер — гасит автоколебания носового колеса при пробеге; на сервисуемых демпферах есть уровень масла.
На контроле может быть вопрос: при касании ВПП основные колёса должны быть параллельны оси полосы — то есть к моменту касания самолёт должен быть выровнен по курсу (нулевое скольжение по сносу).
Тормоза дисковые, по одному на каждое основное колесо. Управление — верхняя часть педали (носок), нижняя часть остаётся под пяткой для руля направления. Тормоза дифференциальные: левая педаль — левое колесо, правая — правое.
Системы ABS нет. При резком торможении колесо может заблокироваться — это «нормальная» цена за простоту. Техника: тормозить плавно, в основном после касания. Парковочный тормоз («parking brake») — отдельная ручка на приборной панели.
Аварийный приём, который он даёт: выпустить закрылки и убрать газ до минимума — самолёт «садится» на крыло и катится хуже. Это именно аварийный приём: как воздушный тормоз закрылки использовать нельзя, ограничения по скорости никто не отменял.
На некоторых вариантах Cessna устанавливаются винглеты (sharklets) — вертикальные «крылышки» на законцовке. Они уменьшают индуктивное сопротивление (переток воздуха через законцовку).
На самолёте три бортовых аэронавигационных огня (БАНО): красный на левом крыле, зелёный на правом крыле, белый сзади. Их геометрия — около 110–115° сектора в каждую сторону; при встрече с другим самолётом по цветам можно определить, как он летит относительно нас.
Стробоскопы — мощные импульсные огни, видимые на 360°; включаются на ВПП и в полёте. Beacon — отдельный проблесковый маяк (обычно красный), включается перед запуском двигателя и горит всё время работы силовой установки. Это сигнал «двигатель работает или вот-вот заведётся».
По РЛЭ Cessna (раздел 2, эксплуатационные ограничения): day VFR допускает полёт даже при неработающих БАНО, если видимость больше 2 морских миль. Для night VFR БАНО, стробы и beacon обязательны.
На 172S две фары установлены в передней кромке левого крыла — taxi light и landing light; компоновка иногда выглядит несимметрично, и это нормально. На 172N фара стояла в носу, под капотом.
Включение огней разнесено по отдельным тумблерам на панели рядом с BEACON и FUEL PUMP. Таксировочная фара включается на рулении, посадочная — на посадке и в условиях ограниченной видимости.
Cessna 172N имеет 40 gal заправки и карбюраторный двигатель — об этом ниже, в §14. Если самолёт сразу заправляется «по верх» каждый раз (что прописано в РЛЭ разделе 8), бак никогда не остаётся «пустым на ночь», топливо не «дышит» с конденсатом — срок службы системы выше.
В РЛЭ перечислены допустимые сорта топлива. Применение неодобренных — одна из основных причин остановки двигателей в авиации общего назначения. Среди причин лётных происшествий у частных пилотов топливо стоит на 2-м месте (у коммерческих — на 7-м). Лить «95-й» в Lycoming нельзя.
Базовые соотношения для расчётов: 1 gal × 3,8 ≈ л; 1 gal × 6 ≈ lb; 1 lb × 0,454 ≈ кг. Удельный вес 100LL — около 0,72 кг/л (это число всплывает в расчётах массы).
Топливо идёт: бак → селектор → расходный отсек → механический насос (привод от двигателя) → электрический насос (резерв) → фильтр → блок управления смесью (на инжекторе) → распределитель → форсунки в цилиндры.
После селектора топливо попадает в расходный отсек (у ног пилота, в нижней части кабины). Запорный клапан выведен как красная ручка, которая выдвигается примерно на 12 см — специально длинная, чтобы её было заметно. В аварийных процедурах (пожар двигателя, отказ) её тянут на себя — топливо в двигатель не поступает.
После расходного отсека стоит механический топливный насос, приводимый от самого двигателя. Это основной насос — он работает, пока крутится двигатель. Параллельно ему — электрический топливный насос (FUEL PUMP), включаемый отдельным тумблером на панели.
На предполётной проверке FUEL PUMP стоит OFF; на земле его длительное включение чревато переливом инжектора. Включают по процедуре из раздела 4 РЛЭ — есть фиксированные моменты.
Селектор расположен на полу между передними креслами. Положения: BOTH · LEFT · RIGHT · OFF.
BOTH используется на взлёте, посадке и в крейсерском полёте. Если одна линия пережата или забилась, двигатель не глохнет — питание идёт со второй стороны. В горизонтальном установившемся режиме допускается летать на одном баке: это нужно, чтобы выровнять остатки между баками или скомпенсировать асимметричную загрузку.
На манёврах с креном / снижением / разворотом топливо перетекает в крыле, на однобаковом режиме выработка перестаёт быть равномерной. Поэтому на манёврах — BOTH.
«Пустой бак + длительное скольжение» — опасное сочетание: при работе на одном крыле в скольжении забор топлива может быть оголён, и двигатель остановится. РЛЭ ограничивает скольжение на одном баке примерно 30 секундами.
В жёлтой зоне (≤ ¼ бака) длительные нескоординированные манёвры на одном баке запрещены — переходим на BOTH.
На 172S установлен Lycoming IO-360 с впрыском топлива. На входе двигателя стоит блок управления топливно-воздушной смесью — полностью пневматический, без электроники.
Воздух идёт через дроссельную заслонку (управляется чёрной ручкой throttle) и через суживающее сечение — вентури. После вентури разрежение растёт, и эта разница давлений подаёт топливо к форсункам.
В блоке две мембраны — воздушная и топливная; приоритет у воздушной. Перемещение красной ручки mixture на лётчика двигает иглу клапана и меняет долю топлива в смеси: вперёд до упора — 100% отмеренного топлива (богатая смесь); полностью назад — канал закрыт, двигатель глохнет.
После блока смеси топливо идёт к распределителю и далее по индивидуальным магистралям к 4 форсункам, по одной на цилиндр. Форсунка всегда распыляет топливо; клапан впуска при такте всасывания «забирает» смесь во впускное пространство, а оттуда — в цилиндр.
Для полного сгорания нужно 14,5 частей воздуха на 1 часть топлива — «1 : 14,5». И карбюратор, и блок управления стремятся поддерживать это соотношение. Подробно про обогащение / обеднение — в Лекции 6.
Блок смеси и магнето двигателя полностью пневматически и магнитно автономны. Двигатель Cessna 172 работает и при полностью разряжённой аккумуляторной батарее, и при выключенном генераторе — пока он крутится, искра и подача топлива идут сами.
Полости баков сообщаются сверху через тонкую трубку — это и общая вентиляция («дышит» воздух с понижением уровня), и канал перетекания при крене. Под подкосом установлена ram-air трубка, которая в полёте создаёт небольшое избыточное давление в системе.
В двигателе используется не всё подаваемое топливо: избыток возвращается по return line в бак. На земле в жаркую погоду эта обратка может разогревать топливо в баке (около 60 °C), у Lycoming температура парообразования ≈ 75 °C — между ними небольшой запас. Если разогрев большой (долгое руление в жару), возможны паровые пробки и провалы мощности. Электрический насос в этом случае поднимает давление и «продувает» пары.
На современной Cessna 13 дренажных точек — больше, чем на старых сериях, специально для борьбы с водой и конденсатом.
Лётчик при предполётной подготовке берёт прозрачную чашку и сливает понемногу из каждой точки. Если внизу собирается вода (она тяжелее бензина и оседает в виде капель/прозрачного слоя под бензином), сливают, пока не пойдёт «чистый бензин». На цвет — голубое значит 100LL. Запах характерный.
На контроле спрашивают как часто отбирают пробы топлива. По документу — каждый вылет, все 13 точек. Преподаватель отдельно сказал, что встречаются мнения «можно через раз», но это не норматив: формально — каждый вылет.
Если в пробе много воды или грязи: покачать крыло, чтобы смешать остатки, потом опустить хвост и собрать осадок в дренаже — и снова сливать до чистого топлива. После этого ещё раз слить из всех точек.
| Пересчёт | Как считает он |
|---|---|
| Галлоны в литры | × 3,8 |
| Фунты в килограммы | × 2,72 — то есть фунт это 0,45 кг, но в его сторону счёт удобнее |
| Литры в килограммы | × 0,72 — удельный вес авиабензина |
При полной заправке, четырёх пассажирах и багаже взлёт невозможен: предел 2550 lb (около 1157 кг) будет превышен. Практическое правило: вчетвером — не более половины топлива. И причина, по которой он на этом настаивает: топливо у частных пилотов — вторая причина происшествий, тогда как в коммерческой авиации она примерно седьмая.
На старых Cessna (примерно до 1996 года) в крыле стояли мягкие баки-вкладыши, у 172S баки интегральные — сам кессон крыла. На конкретном борту объём мог быть увеличен по бюллетеню, и с ним менялась взлётная масса: у старых машин она была 2300 lb. А проверка насоса делается на слух и на ощупь: при включении по фюзеляжу идёт отчётливое «зудение» — нет его, значит насос не работает.
Заправляют на ровной поверхности, чтобы оба бака были на одном уровне. Селектор — допустимо L или R для уравнивания; на хранение оставляют OFF. Полные баки между полётами — рекомендация РЛЭ раздел 8: меньше «дыхания» баков, меньше конденсата.
В холодное время года в топливо можно добавлять Prist — присадку, которая понижает температуру замерзания воды в баке. Это не противообледенитель самой системы; задача — не дать воде, попавшей внутрь, превратиться в кристалл льда, который забьёт магистраль.
На MFD справа на странице двигателя — текущий запас в каждом баке, цветовые зоны и интегратор расхода.
Датчики уровня — ёмкостные, поэтому ремонт сложнее, чем у механических. Они показывают точное значение примерно до ~24 gal в каждом баке; выше отображается «условно полный» — точность индикации в верхнем диапазоне ограничена.
Красная зона — это не «эксплуатационный режим», а индикатор того, что бак практически пуст. Не падайте в неё в полёте. Жёлтая зона на каждом баке соответствует примерно четверти бака (≈ 6 gal от шкалы 24 gal).
Параллельно ёмкостным датчикам Garmin считает остаток через интегратор расхода (fuel flow): лётчик ставит на заправке точное значение, и далее прибор сам отнимает мгновенный расход. Это даёт хорошее дублирование: датчик + интегратор должны сходиться. Если разошлись — повод немедленно разобраться.
Маршрут планируется так, чтобы после прихода на запасной аэродром в баках оставался запас:
После того как индикатор показал «ноль» — летать нельзя, даже если интегратор расхода вроде бы оставляет «несколько галлонов». В РЛЭ это явно прописано. Подробнее про расчёт топлива на маршруте — в Лекции 5, в разделе про крейсерские таблицы.
Это сестринская модификация со многими отличиями. Знать её базово полезно — на учёбе встречаются оба варианта.
Заправка 40 gal. Двигатель — Lycoming O-360 с карбюратором. Резервного электрического насоса топлива на 172N нет: достаточно гравитационной подачи — бак выше карбюратора.
Запуск 172N в холодную погоду требует ручной подкачки топлива во впускной коллектор — через специальный пример. Это плунжер слева от пилота: повернуть на 180°, чтобы разблокировать, сделать 4–6 качков, закрыть, после этого нормальный пуск. Подробнее процедуры запуска — в Лекции 7.
Обогрев салона Cessna устроен очень просто и связан с двигателем — это важно понимать.
Тёплый воздух идёт от глушителя двигателя: выпускной коллектор — горячий, и воздух, проходящий рядом с ним, нагревается. Ручка CAB HT на панели открывает заслонку, которая впускает нагретый воздух в салон. Ручка CAB AIR подаёт холодный, забортный воздух.
Пассажирский воздух идёт через переднюю кромку крыла — небольшие воздухозаборники направлены вперёд по полёту, и их можно открыть отдельно над пассажирскими местами.
При любом подозрении на пожар в двигателе или в кабине обогрев нужно закрыть: вместе с горячим воздухом в кабину может пойти угарный газ или дым. Это явно прописано в разделе 3 РЛЭ.
На земле в жару обогрев / вентиляция дают мало эффекта — поэтому при стоянке часто держат дверь приоткрытой. Гарнитура связи, если положена на верх панели, искажает показания компаса (магниты в динамиках), поэтому её там не хранят.
Два жёстко формулируемых вопроса Росавиации связаны с зимней эксплуатацией.
Полёт с льдом, инеем или снегом на воздушном судне и в зонах статического давления запрещён. Перед вылетом самолёт должен быть полностью очищен от налипшего льда и инея. Это формулировка из эксплуатационных требований.
При температуре наружного воздуха ниже −6 °C (примерно «20 °F») запуск двигателя рекомендуется выполнять с предварительным авиа-подогревателем по разделу 4 РЛЭ — холодный пуск без подогрева может повредить двигатель.
В Cessna 172S с Garmin 1000 встроен датчик CO. При превышении порога на PFD появляется сообщение «CO LEVEL HIGH». В кабину угарный газ может попасть, например, при пробое выпускного тракта (часть нагретых газов уходит мимо системы обогрева в фюзеляж).
На некоторых самолётах рядом с панелью клеят простой картонный индикатор (стикер): меняет цвет при превышении CO. Это резерв на случай отказа электронного датчика.
Днём при видимости более 2 миль навигационные огни по разделу 2 РЛЭ и перечню минимального оборудования не обязательны — они для ночи. Стробоскопы — это 360°, и они нужны и днём, и ночью. Формулировку стоит перечитать в разделе 2 своего РЛЭ: именно так её и спрашивают.
Плановое ТО считается по лётным часам, и его подход: «осталось три часа до замены масла — меняем раньше», а не «дотянем». Органическое стекло моют только специальным средством: ни аммиак, ни спирт. А зимой лобовое стекло не отливают чайником с тёплой водой (это его анекдот про чужую ошибку) — нормальное решение это чехол на весь самолёт.
Американскую программу подготовки он приводит как ориентир — «около 35 часов теории на PPL». Цифру стоит проверить по действующей редакции Part 141: в записи она звучит мимоходом, а требования там менялись.
Собрано со всех четырёх занятий темы: это те места, где преподаватель прямо говорил, что вопрос есть в билетах или что на нём чаще всего ошибаются.
Только то, что преподаватель прямо назвал «вопросом на тесте». Преподаватель остановился на этих моментах буквально словами «это спрашивают» или «не ошибитесь».