Общее состояние проблемы. Основными причинами авиационных происшествий являются человек, авиационная техника и внешняя среда.
Процесс эксплуатации авиационной техники непосредственно связан со взаимодействием ВС с внешней средой. Из всего спектра воздействия на ВС внешней среды следует выделить те метеорологические явления, под влиянием которых возможно возникновение АП. Они называются опасными метеорологическими явлениями (ОМЯ), к которым принадлежат сильная атмосферная турбулентность, сдвиг ветра (СВ), обледенение ВС, грозы, электрические разряды, ливневые осадки, снег, туман и наличие в атмосфере посторонних предметов (птицы, зонды и др.).
Опасные метеорологические явления на полет ВС влияют по-разному. В частности, атмосферная турбулентность, сдвиг ветра и спутный след изменяют силы и моменты, действующие на ВС, и вызывают его возмущенное движение. Следствием столкновения с птицей или удара молнии могут быть местные повреждения конструкции ВС или его агрегатов. Такие явления, как туман и низкая облачность затрудняют самолетовождение, выполнение посадки и другие связанные с управлением ВС функции экипажа, чем провоцируют его возможные ошибочные действия.
По данным ICAO, из общего числа АП, связанных с метеорологическими условиями. 62 % вызваны ухудшением видимости, 11 % — грозовыми явлениями, 11 % — сильной болтанкой, 7 % — обледенением, 9 % — другими причинами. Среди других причин одно из первых мест занимают случаи столкновения ВС с птицами. По данным Федеральной авиационной администрации США (FAA), за период с 2006 по 2011 гг. зафиксировано 16 949 случаев столкновения ВС с птицами.
С целью выявления реального влияния внешней среды на БП выполнен статистический анализ АП на основании материалов ICAO, FAA, Национального Комитета безопасности перевозок США (NTSB), бюллетеня инспекции БП Укравиатранса.
Результаты анализа зависимости АП от метеоусловий показывают, что значительное число катастроф и тяжелых авиационных происшествий происходит на этапах взлета, захода на посадку и приземления ВС. Главную опасность представляет ограниченная видимость, связанная с низкой высотой облаков, туманами, снегопадами и резкими сдвигами ветра, а также обледенение ВС и его двигателей. При выполнении полета по маршруту наиболее вероятными являются АП, связанные с попаданием ВС в грозу, которая сопровождается градом, значительной конвективной турбулентностью, интенсивным дождем и молниями.
Анализ описанных в литературе АП, которые имели место при турбулентности на высотах, показывает, что в большинстве случаев они проявлялись при грозах или в непосредственной близости от них. Если исключить эти случаи, то в чистом виде сильная турбулентность в ясном небе (ТЯН) — явление относительно редкое. В то же время она признана опасной для авиации в основном из-за неожиданности влияния на ВС. Поэтому из многочисленных ОМЯ, влияющих на безопасность полетов ВС, рассмотрим природу грозовых образований, ТЯН и зоны со сдвигом ветра, а потом кратко опишем методы и средства выявления и защиты ВС от влияния этих опасных явлений природы.
Грозы и электрические разряды. Техническим центром FAA был выполнен статистический анализ 800 сообщений о попадании молнии в ВС. Использование компьютерной базы позволило сгруппировать их по определенным признакам.
Виды режимов полета ВС, которые сообщались летными экипажами, и погодные условия сопоставлялись в процентном отношении к общему количеству ударов молний. Среди них — высота
полета, температура, месяц года, в котором имел место удар молнии, вид осадков, степень турбулентности атмосферы, электрическое состояние до и после удара молнии, режимы полета. Рассчитаны гистограммы, представляющие информацию о частоте ударов молний в ВС в зависимости от условий.
На гистограмме, характеризующей влияние времени года на распределение ударов молний в ВС, показано, что наибольшее количество случаев происходит весной (март, апрель, май). Этот вывод противоречит преобладавшему ранее мнению о том, что больше всего случаев происходит летом.
Значительное количество ударов характерно и для зимних месяцев (декабрь, январь), когда условия для грозовых явлений возникают не настолько часто. Некоторые из ударов молний случались при полете ВС сквозь снег, что объясняется сильной наэлектризованностью атмосферы в метель. Одной из причин частых столкновений с молниями в зимние месяцы может быть то, что избежать таких ситуаций труднее, поскольку возникновение молний во время метелей определить сложнее, чем во время летних гроз. Экипажу относительно легко установить и избежать летней грозы, связанной с наличием кучево-дождевых облаков, содержащих ливневые осадки и поднимающихся на большую высоту. Зимние метели часто связаны с дождевыми слоистыми облаками, которые распространяются на большие площади и не имеют прочных дождевых ядер, легко фиксирующихся метеорологическими локаторами.
Подтверждены данные, что большинство разрядов молнии возникает при температурах, близких к температуре замерзания воды, т. е. от +5 до -5 °С.
Более 85 % ударов молнии в ВС происходит в интервале температур от -6 до +20 °С.
На количество ударов молнии влияет высота полета. В соответствии с данными, 36 % ВС было поражено на высотах ниже 3000 м, а 87 % — на высотах полета ВС до 4900 м. То, что большинство ударов молнии происходит на высотах полета ВС до 4900 м, не свидетельствует о редком появлении молнии на больших высотах. Известно, что грозовые облака могут простираться на высоту 20 000 м, а разряды молний происходят по всему их объему.
Распределение ударов молнии в зависимости от высоты полета влияет также на их распределение по этапам полета. Как видно из гистограммы, больше всего ударов молнии в ВС приходится во время набора высоты (37 %) и захода на посадку (21 %).
Результаты анализа АП и специальных исследований показывают, что фактическая вероятность удара молнии в ВС в активных грозовых облаках составляет 102, т. е. молния попадает в ВС в среднем один раз на сто полетов в грозовом облаке.
Сдвиг ветра. Для детального статистического анализа АП, вызванных СВ, были использованы материалы расследований NTSB, по данным которого в воздушном пространстве США за 1985 2005 гг. произошло 185 авиационных происшествий, в которых погибло 257 чел. Наиболее опасными фазами полета с точки зрения влияния СВ остаются снижение, заход на посадку и посадка ВС.
Большое количество АП на этапах снижения и посадки обусловлено малыми скоростями полета ВС на этих этапах и их быстротечностью.
На количество АП влияет также абсолютная скорость ветра в условиях СВ, причем на легкие ВС больше, чем на тяжелые. Как видно из рисунка, на тяжелые ВС приходится 16 АП, на легкие — 169. Кроме того, самая неблагоприятная скорость ветра для АП — 5. 10 м/с.
По данным ICAO, СВ на малых высотах является причиной 20 % случаев выкатывания нормально функционирующих ВС за кромку взлетно-посадочной полосы ВПП и более 10 % приземлений до кромки.
Приведенные примеры иллюстрируют опасность явления СВ и подтверждают актуальность обеспечения безопасности полетов в этих условиях.
Обледенение ВС. Наиболее тяжелым происшествием из-за обледенения ВС была катастрофа АТР-72 (31 октября 1994 г. в районе г. Розелаун, штат Индиана, США) с гибелью 68 чел. Эта катастрофа стала поводом для целого ряда новых научных работ. В одной из них выполнен подробный анализ 149 происшествий, в том числе 65 катастроф с общим числом погибших 1095 чел. (1946— 1996 гг.), вызванных обледенением, по данным Всемирного фонда безопасности полетов.
Наибольшее число жертв (256 чел.) имело место в катастрофе ВС DC-8 на взлете в аэропорту г. Гандер (Канада, 12 декабря 1985 г.). В Российской Федерации обледенение стало причиной катастрофы самолета Як-40 в аэропорту Шереметьево 9 марта 2000 г.
Высокий процент катастроф (43,6 %) говорит о том, что обледенение является очень опасным фактором авиационных происшествий.
На количество АП, вызванных обледенением, влияют время года, этап полета, а также масса ВС.
Наибольшее количество подобных случаев возникает в декабре и январе — по 23.5 %, приблизительно по 15 % — в феврале и марте. Происшествия, связанные с обледенением, происходили в мае, июле и августе в полете по маршруту. В последнем АП без человеческих жертв с ВС ВАЕ (штат Айова, США, 26 мая 1996 г.) при полете по маршруту в условиях обледенения отказали все четыре двигателя и ВС выполнило аварийную посадку только на одном запущенном двигателе.
В результате анализа обстоятельств АП определены этапы полета, на которых начинались признаки обледенения. Например, происшествие произошло на этапе начального набора высоты, но обледенение возникло еще на земле до начала взлета. В таком случае этапом возникновения происшествия принимается начальный набор высоты, а этапом начала обледенения — наземный этап. Из десяти наиболее тяжелых АП, вызванных обледенением, 5 катастроф (50 %) произошли в условиях начального обледенения ВС на земле.
Большая часть АП вследствие обледенения в полете присуща ВС, максимальная взлетная масса которых не превышает 50 т. Таким образом, обледенение ВС в полете существенно влияет налетные характеристики сравнительно небольших ВС. Начало обледенения на земле приводило к АП ВС с большими взлетными массами (две катастрофы ВС DC-8 с взлетной массой 160 т).
Исследования проблемы обледенения ВС показали, что в процессе выполнения одного полета вероятность обледенения поверхности ВС составляет. Это превышает уровень вероятности появления аварийной или катастрофической ситуации, установленный нормами летной пригодности, и требует принятия необходимых решений для борьбы с этим явлением.
Начальное обледенение ВС на земле — причина АП на этапе разбега и всех этапах набора высоты, в основе которой лежит человеческий фактор, т. е. ошибки в действиях пилота, не следующего нормативным документам, а также низкий уровень его обучения.
Экспертные оценки метеорологических явлений пилотами. Статистические данные о влиянии конкретных метеорологических явлений на безопасность полетов интересно сопоставить с экспертными оценками пилотов. Такие оценки получены после обработки данных специального опроса летного состава. Независимо от стажа работы и выполняемых функций в экипаже опрошенные специалисты единодушно признают опаснейшим метеорологическим явлением молнию. На второе место они ставят град, на третье — турбулентность. Турбулентность определяют, как наиболее частое метеорологическое явление.
Согласно обобщенному мнению экспертов, метеорологические явления на разных этапах полета ранжируются по степени их опасности. Следует иметь в виду, что в этом перечне сдвиг ветра на взлете и посадке включался в понятие турбулентности. На этапах набора высоты и, в особенности, полета по маршруту молния и град признаются пилотами самыми опасными — соответственно 65,4 % и 74,4 %. На этапах взлета и посадки оценки степени опасности метеоявлений распределены сравнительно равномерно по всем их источникам.
Важно также оценить, как часто случаются те или другие метеорологические явления в практике самолетовождения. Последовательность метеоявлений, полученная усреднением мест, присвоенных им пилотами при классификации ОМЯ по частоте встреч с ними, выглядит таким образом: турбулентность, гроза, сильный ветер, обледенение, СВ, сильный ливень, молния, град. Более 80 % опрошенных пилотов указали, что чаще всего влияют на полет турбулентность, гроза и сильный ветер.
По этапам полета эти явления можно представить в такой последовательности:
• на взлете — турбулентность, град, молния, ливень, ветер, другие;
• во время набора высоты — град, молния, турбулентность, ливень, ветер, другие;
• по маршруту — молния, град, турбулентность, ливень, другие, ветер;
• во время снижения — град, молния, турбулентность, ливень, другие, ветер;
• во время посадки — турбулентность, ливень, град, молния, ветер, другие.
Статистические данные показывают, что из перечисленных ОМЯ наибольшее влияние на безопасность полетов оказывают обледенение, ветровые возмущения, атмосферные электрические разряды.

http://avia.pro/