Будова літака: погляд зсередини

Заглянувши в пілотську кабіну великого сучасного літака, ми побачимо безліч всіляких приладів. Це вірні помічники водія крилатої машини. Вони дають можливість керувати складним механізмом літака при зльоті, в повітрі, під час посадки, допомагають контролювати поведінку машини і служать для орієнтування в польоті.

Був час, коли літаки літали тільки вдень і притому в гарну погоду, а їх маршрути простягалися недалеко. Щоб не заблукати в повітрі, пілоти намагалися водити свої машини вздовж залізниць і шосейних доріг і великих річок. Тепер літаки впевнено літають в якому завгодно напрямку, в усі пори року, в будь-який час доби і покривають тисячі кілометрів без посадки.

Очі і вуха літака

Подібно до того, як роблять це мореплавці, штурман повітряного корабля протягом усього польоту веде числення шляху. Він враховує курс проходження, швидкість і час польоту на всіх ділянках маршруту і за цими даними крок за кроком відзначає пройдену відстань і положення літака на карті. Виходить лінія фактичного шляху літака.

Зорове орієнтування – найбільш простий і надійний спосіб літаководіння. Він дуже зручний, коли наземні предмети добре видно з літака. Але ж це буває не завжди. Якщо літак летить на великій висоті, вони мало помітні. Їх стає як би менше, і в таких умовах орієнтуватися по наземних предметах важко. А при польоті вночі або над хмарами земля прихована від очей льотчика і штурмана. У цьому випадку доводиться орієнтуватись тільки по приладах.

Особливо велику допомогу екіпажу надає радіо. Це – вуха та очі сучасного літака. На борту є радіостанція, призначена спеціально для зв’язку. Льотчик користується нею для переговорів. Вона дає можливість літаку «слухати» землю. Для орієнтування ж служать інші установки, наприклад радіокомпас. А останнім часом для цієї мети став застосовуватись так званий панорамний радіолокатор. Він дозволяє екіпажу «бачити» землю в будь-яких, навіть самих несприятливих, умовах польоту. Штурман як і раніше може контролювати свій політ, але вже не по самим орієнтирам, а по їх світловим відмітками на радіолокаційному екрані.

Звичайно, обслуговувати панорамний радіолокатор в роботі не набагато складніше, ніж користуватись іншими приладами, встановленими на літаку. Набагато важче навчитись правильно розпізнавати, що ж зображено електронним променем на невеликій поверхні екрану. Адже радіолокаційне зображення дуже умовне. Воно нагадує рентгенівський знімок. І якщо непосвяченому такий знімок здається незрозумілим, то лікар розбирається в ньому порівняно легко. Так само безпомилково повинен вміти читати радіолокаційне зображення штурман літака.

Досвідчений штурман, якому доводилось вже літати по даному маршруту, завжди зможе виявити набагато більше об’єктів, що представляють інтерес для літаководіння. Він орієнтується по зображенню на екрані майже з таким же успіхом, як якщо б бачив землю своїми очима.

Однак справа не тільки в досвідченості штурмана. Не менш важлива і розбірливість радіолокаційного зображення, його чіткість. А це вже визначається якістю самої станції. Головну роль тут грає роздільна здатність радіолокатора: його здатність сприймати роздільно об’єкти, розташовані близько один від іншого.

Щоб зобразити на малюнку подробиці, художникові потрібно гостро заточений олівець. У радіолокації ж справа зводиться до гостроти пучка радіохвиль. Багато що залежить від того, яку антену має радіостанція літака і на якій хвилі ведеться робота. Чим більше антена, тим вище роздільна здатність радіолокатора, тим більш гострим «радіозором» він володіє. Але місця на літаку дуже мало, і там не можна ставити великих антен. Роздільну здатність доводиться підвищувати за рахунок зменшення довжини радіохвиль. В даний час літакові радіолокатори в основному використовують хвилі довжиною від 10 до 1,25 сантиметра.

Електрони малюють

Електронне зображення являє собою спрощену карту місцевості. Карта ця – ніби жива, вона весь час змінюється. Її невтомно заново і заново викреслює тонкий промінь електронів на екрані електроннопроменевої трубки. Антена радіолокатора дозволяє «бачити» все навколо літака.

Місцевість, що розстеляється під літаком зображається у вигляді мозаїки світлих і темних цяток, які повторюють в мініатюрі розміщення наземних об’єктів. Найбільш виразно відзначаються на екрані лінії, що розділяють суходіл і воду. Вода зображується темними плямами, а суша – світлими. За світлою лінією визначається форма водойми.

Річки виглядають на екрані радіолокатора темними звивистими лініями. Характерні вигини їх добре помітні і служать хорошими орієнтирами. Літак може виявитися і над промисловою зоною. Тоді на екрані з’являться яскраві плями, що повторюють конфігурацію міст і фабрично-заводських масивів.

Ось на екрані простяглася довга світла і притому мало викривлена лінія. Це – залізниця. Якщо вона прокладена на високому насипу і, крім того, електрифікована, то зображення буде дуже виразним. Яскраві смужки, що перетинають чорні стрічечки річок, – залізничні мости. Темні лінії, що з’єднують міста, – це широкі автомагістралі.

При польоті над морем водій повітряного корабля бачить на екрані темну поверхню з яскравими плямами островів. Якщо внизу пливуть кораблі, вони будуть відзначені маленькими світлими цятками.

Радіолокатор не дає такого докладного малюнка земної поверхні, який може побачити око, зате він розширює радіус огляду, і для орієнтування можна користуватися об’єктами, що знаходяться на значній відстані.

У цьому випадку штурман діє подібно астроному, який роздивляється зоряне небо. Помітивши порядок розміщення окремих зірок, астроном безпомилково визначає те чи інше сузір’я, в яке вони входять. Штурман ж за взаємним положенням, скажімо, окремих яскравих плям, що зображують міста, може визначити район, над яким він в даний момент пролітає.

Але як бути, якщо літак летить над одноманітною голою пустелею або над степом, над нескінченними масивами тайги або над неживою, крижаний тундрою? У такому випадку водій повітряного корабля вдається до допомоги наземних пеленгаторів або літакового радіокомпаса. Орієнтирами стають невидимі і, найчастіше, дуже віддалені радіостанції.

Панорамний радіолокатор теж можна використовувати при польоті над такою місцевістю. Але для цього треба заздалегідь, в певних пунктах, встановити невеликі радіомаяки-відповідачі. За запитом з літака вони будуть посилати відповідні сигнали і на екрані виникне світла відмітка того чи іншого маяка.

Заглянемо в кабіну штурмана, який зосереджено розглядає повільно картину, що повільно змінюється, яку малюють електрони. Перед нами невеликий, слабо освітлений круглий екран, дещо поглиблений в металеву коробку блоку індикатора. Навколо нього – дрібні рисочки. Це градусні поділки азимутальної шкали індикатора. Перед самим екраном поміщений круглий диск. Він прозорий, і його помітиш не відразу. Але придивившись, ви побачите на ньому три паралельні лінії, що перетинають все коло. Середня проходить по діаметру, а дві інші – на невеликій відстані від центру. Цей прозорий диск штурман може повернути і встановити в потрібному положенні при відліку кутів і напрямків.

Тепер зверніть увагу на саме зображення. Перед вами кілька концентричних світлих кіл. Їх називають мітками дальності. Кожна з них відповідає певній відстані від літака. Саме за цими мітками і визначається відстань до будь-якого відміченого на екрані об’єкта.

Штурман може в дуже великих межах змінювати радіус огляду. Ось він простягнув руку і повернув перемикач на пульті управління. Включений найбільший масштаб зображення. Радіус місцевості, що оглядається – найменший. У такому режимі роботи панорамного радіолокатора зображення виходить досить детальним: можна докладно «переглянути» місцевість, яка розстилається безпосередньо під літаком.

Але ось штурмана зацікавили об’єкти, розташовані дуже далеко. Він перемикає огляд. Тепер на тій же площі екрану зобразиться велика поверхня. Масштаб, звичайно, буде дрібніше. Коли радіус огляду досягає, скажімо, 200 кілометрів, на екрані зображується площа в 125.000 квадратних кілометрів. Це майже дорівнює території Чехії. Зображення в такому масштабі використовується головним чином для загального орієнтування.

Якщо потрібно переглядати не всю місцевість, яка оточує літак, а тільки частину її, можна переключити радіолокатор на секторний огляд. Тоді антена не буде робити повного оберту навколо своєї вертикальної осі, а стане переміщатись справа наліво в межах невеликого кута. На екрані ж з’явиться відповідний сектор електронної карти, що йде з центру. Інша частина поля екрану залишиться темною.

Курс літака на екрані

Кожен, хто користувався географічною картою, добре знає, що зображення на ній завжди орієнтується щодо країн світу. У такої карти північ – вгорі, південь-внизу. Електронне зображення на екрані радіолокатора теж може бути орієнтоване подібно карті. Тоді верхня точка екрану буде відповідати півночі, а нижня – півдню.

Звичайно, таке зображення не виходить само собою. У станції передбачений зв’язок радіолокаційного індикатора з компасом, який мається на кожному літаку. Як відомо, компасна стрілка залишається зверненою своїми кінцями на північ і південь, куди б не повернув літак. Це положення стрілки передається на індикатор, в результаті чого радіолокаційне зображення розташовується так, як диктує стрілка.

Щоб контролювати напрям польоту, екіпажу дуже важливо бачити прямо на екрані, куди направлений літак в даний момент. Для цього служить яскрава радіальна лінія – курсова риса, – прокреслюють електронним пучком. Вона чітко показує, в який бік прямує повітряний корабель серед зображених на екрані об’єктів. Коли льотчик змінює курс, автоматично змінюється і напрямок курсової риси. Якщо потрібно направити літак до якогось певного об’єкту, льотчик безпосередньо бачить, чи не ухиляється машина в сторону.

Орієнтувати радіолокаційне зображення, подібно географічній карті, потрібно не завжди. Досить зробити відповідне переключення, і картина на екрані орієнтується зовсім інакше: не по меридіану, а щодо поздовжньої осі літака. Тепер курсова риска йде вже прямо вгору, і положення її не зміниться навіть при зміні курсу. А саме електронне зображення в цьому випадку буде переміщатись на екрані так само, як відбувається переміщення наземних об’єктів перед очима льотчика, коли буває видна земля.

Крім можливості орієнтуватися, що саме по собі дуже цінно, радіолокаційне зображення дозволяє штурману визначати навігаційні елементи польоту, необхідні йому для всіляких розрахунків. Наприклад можна швидко і легко виміряти кут між поздовжньою віссю літака і напрямком на будь-який орієнтир, видимий на екрані. Для цього досить повернути розташований перед екраном прозорий диск, щоб діаметральна лінія його пройшла через зображення орієнтира. Тоді між курсовою рискою (віссю літака) і лінією на диску (напрямком на об’єкт) і буде вкладений шуканий кут.

Коли потрібно виміряти відстань до якого-небудь орієнтиру, використовують, як вже зазначалось, мітки дальності. Але що робити, якщо об’єкт виявиться не на світній окружності, а між кільцями? У цьому випадку штурман вдається до допомоги лічильно-вирішального пристрою, який має станція. Результат штурман читає на шкалі цього пристрою.

Дотримуватись розкладу – закон для будь-якого виду транспорту. Він обов’язковий і для літаків повітряних ліній. Тому екіпаж повинен весь час контролювати швидкість руху своєї машини. Але враховувати швидкість повітряного корабля – це не те ж саме, що, скажімо, виміряти швидкість руху автомобіля. Автомобіль переміщається по нерухомій землі, літак ж знаходиться в повітрі, яке само переміщається щодо землі.

Уявіть собі, що широку річку перепливає плавець. Якщо він не буде враховувати течії, його віднесе далеко вбік. Щоб потрапити в намічену точку на протилежному березі, плавець повинен направити свій рух в точку, розташовану дещо вище за течією. І чим швидше рухається річковий потік, тим більше доведеться відхилити напрямок запливу в сторону.

Літак теж переміщається разом з повітряним потоком. Тому дуже важливо визначити, на який же кут щодо своєї поздовжньої осі літак зноситься вітром. Цей кут авіатори називають кутом зносу. Чим він більший, тим більшу поправку доводиться вносити в курс проходження. Водій повітряного корабля в такому випадку поступає подібно річковому плавцеві. Він направляє машину так, щоб її не відносило в бік, і вона могла рухатись наміченим шляхом.

Якщо не міняти режим польоту, то при попутному вітрі, природно, шляхова швидкість повітряного корабля зростає, при зустрічному вітрі – зменшується. Це найпростіші для штурманських розрахунків і найбільш рідкісні випадки. Найчастіше доводиться мати справу з бічним вітром. Як же врахувати його вплив на політ?

Два рухи одного і того ж тіла можна скласти подібно до того, як складають сили, прикладені в одній точці за правилом паралелограма. Одна його сторона зображує повітряну швидкість літака, а інша – швидкість вітру. Діагональ покаже результат обох рухів і буде відповідати шляховій швидкості літака. У цих розрахунках штурману допомагає панорамний радіолокатор.

Всі позначки, намальовані електронним променем, поступово переміщаються в одну і ту ж сторону. У цьому відбивається біг земних орієнтирів щодо літака. Значить, якщо зафіксувати, в якому напрямку йде зсув світових відміток на екрані, можна буде сказати, в якому напрямку рухається літак відносно земної поверхні. Не думайте тільки, що цей напрямок те ж саме, що і курс літака. При бічному вітрі вони не збігаються.

Штурман повертає вже знайомий нам прозорий диск. Він домагається того, щоб переміщення світлових відміток на екрані відбувалося паралельно лінії, нанесеній на поверхні диска. Тоді ця лінія буде розташована якраз вздовж напрямку шляху. Тим самим штурман знайде напрямок шляхової швидкості літака. А кут, укладений між курсовою рискою – її, як ми пам’ятаємо, прокреслює по радіусу екрану електронний промінь – і лінією на диску, покаже йому, яка величина кута зносу. Але визначити напрямок шляхової швидкості – це тільки півсправи. Необхідно дізнатись і її величину.

І штурман знову звертається до радіолокатора. Спостерігаючи за світловими позначками, він вимірює довжину якої-небудь ділянки шляху літака і разом з тим стежить з секундоміром за часом.

Тепер у розпорядженні штурмана є всі ключі для визначення швидкості вітру. Проведений розрахунок може показати, що в політ потрібно внести зміни. Тоді штурман вирішує зворотну задачу. Він вже не вимірює колійну швидкість, а, виходячи з розкладу та маршруту, задається її величиною і напрямом, швидкість же вітру йому відома. По двом даним параметрам знаходиться третій – повітряна швидкість, яку повинен витримувати льотчик, який регулює режим польоту. Цим визначається і курс повітряного корабля. Зазвичай штурман вирішує подібні задачі за допомогою простого механічного приладу – ветрочета, або користується спеціальною навігаційною лінійкою. Це прискорює розрахунки.

Місцеположення літака

При польоті по заданому маршруту екіпаж у будь-який момент повинен знати, де знаходиться літак. Якщо штурман не може відповісти на це питання, значить літак заблукав, що дуже небезпечно. Адже вибрати правильно шлях для подальшого просування вперед можна лише тоді, коли знаєш, де знаходишся. Тому екіпаж застосовує всі заходи, щоб якомога точніше визначити своє місце розташування.

Спостерігаючи за картиною на радіолокаційному екрані, можна, як ми бачили, здійснити загальне орієнтування в польоті. Але, щоб відзначити точку літака на польотній карті, потрібно провести деякі вимірювання. На екрані вибирають який-небудь орієнтир, відзначений і на польотній карті. Визначити напрям на обрану відмітку – справа кількох секунд. А лінію цього напрямку легко провести на карті через той же орієнтир. Ясно, що десь на ній можна відзначити і положення літака. Але де саме? Потрібно дізнатись, як далекий літак від орієнтира. Штурман дізнався це за допомогою лічильно-вирішального пристрою радіолокатора. Потім знайдена відстань відкладається уздовж тільки що нанесеної на карті лінії. Виходить точка, координати якої відповідають місцю розташування літака в даний момент.

Такий спосіб дуже зручний при польотах над місцевістю з малою кількістю орієнтирів, так як для розрахунків потрібно всього один орієнтир. Але точність його не дуже висока. Для більш точного визначення потрібні два подібних орієнтира. Вимірявши за допомогою електронного зображення відстані до них, на карті проводять з відповідних точок дві дуги. Точка перетину дуг і вкаже координати літака. Замість природних орієнтирів можна при визначенні місця розташування скористатись радіомаяками-відповідачами, якщо вони встановлені на трасі польоту і координати їх заздалегідь відомі. Тут теж результат виходить більш точним, коли місце літака знаходиться не по одному відповідачу, а по відстані до двох маяків.

В обхід грози

Панорамний радіолокатор дає можливість екіпажу літака не тільки «бачити» землю, але й «переглядати» повітряну дорогу попереду машини. Якщо направляти випромінювання радіохвиль не вниз, а за курсом корабля, то радіолокатор буде грати роль запалених фар автомобіля, показуючи водієві перешкоди на шляху.

Але звідки можуть з’явитися якісь перепони в повітрі на великій висоті? Вони виникають завдяки змінам погоди на трасі польоту. Це – шторми, зливи з градом, області турбулентності, в яких відбувається хаотичний рух повітря у вигляді різких поривів і вихорів.

Розгул повітряної стихії зазвичай пов’язаний з грозами. Від вдалого обходу району грозовий діяльності залежить безпека польоту. Ось чому багато авіаторів вважають, що основна цінність панорамного радіолокатора полягає в тому, що він здатний виявляти грозові хмари.

Висвітлюючи радіопроменем шлях попереду машини, радіолокатор отримує віддзеркалення радіохвиль від дощових крапель, граду, снігу. В результаті на радіолокаційному екрані з’являються білі плями неправильної форми. Вони пливуть, повільно змінюючи свої обриси. Це зображення щільних хмар. Літаковий радіолокатор може помітити їх з великої відстані. Грози, наприклад, виявляються за 200 – 300 кілометрів.

Спостерігаючи за екраном, екіпаж в стані безпосередньо стежити за змінами погоди на трасі польоту. А це має особливу цінність у порівнянні з повідомленнями про погоду, переданими з землі. Льотчик завчасно може виявити небезпечну ділянку, намацати вільний прохід між хмарами, обійти їх стороною або вчасно піднятися, щоб пройти над ними.

Широке застосування радіо в авіації допомогло налагодити регулярний рух літаків по всіх повітряних трасах. Польоти вночі і за хмарами давно перестали бути рідкістю. Тепер це звичайна справа авіаторів.

Автор: Ф. Чеснов.