Как заправляют самолёты в воздухе

Дозаправку в воздухе автоматизируют

Российская авиация получит надежную защиту от «воздушных самоубийств». Так на сленге летчиков иногда называют дозаправку в полете. Модернизированные воздушные танкеры Ил-78-2 (Ил-78МД-90А) оснастят системой управления сближением с получающими топливо самолетами. За их маневрированием и стыковкой приемных устройств со шлангом танкера пилоты заправщиков смогут следить на специальном экране. Автоматика будет корректировать взаимное положение бортов. По мнению экспертов, автоматизация значительно повысит безопасность полетов и облегчит нагрузку на пилотов.

Как сообщили «Известиям» в главкомате ВКС, новая система управления дозаправкой прошла все этапы наземной отработки и компьютерного моделирования. Ее летные испытания проведут на базе модернизированного воздушного танкера Ил-78-2, который совершил первый полет 25 января.

В компании «Ильюшин» подтвердили факт разработки новой системы управления дозаправкой, но от дальнейших комментариев воздержались.

Комплекс контролирует несколько десятков параметров, в том числе положение танкера и заправляемого самолета, скорость и направление ветра, другие метеоданные. На основании этой информации с точностью до нескольких сантиметров создается 3D-модель процесса сближения и стыковки. Она отображается на экранах в кабине экипажа. Система контролирует и корректирует положение танкера и заправляемого самолета. Это позволяет произвести безопасную стыковку и перекачать топливо.

Дозаправка в воздухе позволяет увеличить дальность полета ударных самолетов и массу полезной нагрузки, сократить время перебазирования авиации, провести взлет с минимальным запасом топлива с укороченных полос. Однако она требует очень высокого уровня подготовки пилотов и считается одной из самых опасных летных операций. Экипажи двух воздушных судов должны сблизить их на расстояние до 26–28 м. И это на высоте 6–10 тыс. м при скорости 440–600 км/ч.

В российских ВКС для выполнения этой процедуры танкер выпускает подвижный шланг с конусом, а пилоту заправляемой машины нужно попасть в него специальной штангой. Ил-78-2 может одновременно заправлять два самолетов. В минуту перекачивается до 2,7 т топлива. Резкое изменение любого из параметров полета может привести к разрыву шланга, разливу топлива и его воспламенению.

При дозаправке в воздухе пилоты теряют до 4–5 кг веса. Во время этой процедуры у абсолютно здорового военного летчика фиксировали частоту пульса в 180–200 ударов в минуту (норма – 76-80), а в отдельных случаях она достигала 220 ударов.

В США и ряде других стран используется иная схема дозаправки. С заправщика выпускается специальная штанга, которая соединяется с горловиной на корпусе заправляемого самолета. Штангой управляет специальный оператор. Такая система теоретически безопаснее, но она значительно снижает скорость процедуры и накладывает серьезные ограничения на параметры полета.

— В случае внедрения новой системы сближения и стыковки дозаправка самолетов в воздухе упростится, — заявил заместитель главного редактора журнала «Авиапанорама» генерал-майор Владимир Попов. — Компьютер будет получать полетные данные одновременно с борта танкера и заправляемого самолета, сопоставлять их и выдавать пилотам удобную для восприятия картинку.

Эксперт отметил, что при этом система бортовых автопилотов помогает выдерживать благоприятный режим сближения и процесса дозаправки.

— Можно сказать, что появится еще один член экипажа — виртуальный. Хорошая автоматизация при дозаправке — залог безопасности полетов, добавил Владимир Попов.

Обновленный Ил-78-2 получил новое пилотажно-навигационное, оптико-электронное и светотехническое оборудование, более совершенные средства обороны и связи, усовершенствованную радиоэлектронику. В результате его возможности значительно возрастут. Самолет способен выполнять полеты с крейсерской скоростью до 750 км/ч на высотах до 10 тыс. м. Танкер вмещает до 118 т топлива. Новые Ил-78-2 смогут оставаться в строю до 40 лет.

is2006

is2006

Системы дозаправки в воздухе

Для заправки при помощи шланга самолёт-заправщик комплектуется одной или несколькими подвесными заправочными установками, расположенными на максимально возможном удалении друг от друга. Как правило, два из них находятся под крыльями, за мотогондолами двигателей, а третий размещён в хвостовой части фюзеляжа. Каждая заправочная установка оснащена гибким шлангом длиной в несколько десятков метров. На конце шланга имеется так называемый конус или буй, внешне напоминающий волан, в основании которого находится вентиль, запирающий просвет шланга.

Заправляемый летательный аппарат в свою очередь оборудован приёмной штангой, которая в целях улучшения аэродинамики аппарата может быть сделана убирающейся в корпус.

Процесс заправки происходит следующим образом. Танкер разматывает шланг, и конус под напором воздуха расправляется из сложенного положения в своё рабочее состояние. Оба летательных аппарата сближаются друг с другом, причём заправщик летит прямо, с постоянной скоростью и неизменной высотой, а заправляемый занимает позицию сзади и немного снизу от танкера. Уравняв скорости и высоту, пилот заправляемой машины маневрирует таким образом, чтобы попасть заправочной штангой в неуправляемый конус. Соединение штанги и конуса производится электромагнитным замком. После установления соединения оператором заправки включается система перекачки, и топливо под большим давлением поступает в баки заправляемого ЛА. По окончании заправки пилот заправляемого самолёта просто уменьшает скорость, и конус отсоединяется от штанги, когда сила натяжения превысит мощность электромагнита.

Для облегчения навигации, стыковки и управления заправкой как танкер, так и заправляемые самолёты оборудованы световой сигнализацией.

Данным способом можно заправлять как самолёты, так и вертолёты. В свою очередь, из-за компактности заправочных установок заправщиком может выступать и достаточно небольшой самолёт, например палубный. Скорость перекачки топлива в современных заправочных установках достигает 1500 литров в минуту.

Данный способ осуществляется при помощи самолётов-заправщиков, оборудованных заправочными штангами. Штанга представляет собой телескопическую трубу длиной около 20 метров, закреплённую в хвостовой части заправщика. На штанге расположены маленькие крылышки, благодаря которым штанга в выпущенном состоянии, с одной стороны, не изменяет центровки танкера, а с другой стороны, может перемещаться в пространстве.

Процесс заправки сходен с заправкой при помощи шланга, но есть и некоторые существенные отличия. Самолёты сближаются и выравнивают скорости. Заправляемый самолёт занимает позицию снизу и немного сзади заправщика. Затем оператор заправочной станции, управляя крылышками на штанге, стыкует её с заправочной горловиной, которая расположена, как правило, за кабиной пилотов. После стыковки топливо под давлением подаётся в баки заправляемого самолёта.

Для облегчения навигации в тёмное время суток современные танкеры имеют систему, подсвечивающую область под собой, за исключением того места, которое должен занять заправляемый самолёт. Таким образом, пилоту необходимо держаться в затемнённой области под заправщиком.

Ввиду того, что штанга достаточно велика, её устанавливают только на крупные самолёты-заправщики. Современные заправочные установки позволяют перекачивать топливо со скоростью до 4500 литров в минуту. Поскольку такая скорость в целом велика, при помощи штанги заправляют не только лёгкие самолёты, но и бомбардировщики, транспортные самолёты или другие самолёты-заправщики.

Способ предложен советскими летчиками-испытателями И. И. Шелестом и В. С. Васяниным. Система успешно прошла госиспытания на самолётах Ту-4 и в 1951 году была принята на вооружение.

Самолёты в строю летели параллельными курсами — крыло к крылу, не находясь в потоке друг друга. Самолёт-заправщик выпускал из законцовки крыла трос со стабилизирующим парашютом. Бомбардировщик маневрировал таким образом, чтобы положить штангу, торчащую из торца крыла на трос. При проскальзывании троса по штанге бомбардировщика трос цеплял гибкую тягу, за которую вытягивал из крыла шланг. Далее трос выбирался заправщиком, а бомбардировщик выпускал шланг. Достигнув крыла заправщика, шланг стыковался с заправочной магистралью, и начиналась перекачка топлива. Топливо перекачивалось под давлением с большими расходами. После заправки процесс шёл в обратном направлении: бомбардировщик втягивал шланг, заправщик выпускал трос. После втягивания шланга трос освобождался, и заправщик был готов заправить другой самолёт.

На самолётах Ту-16 схема была изменена. Самолёт-заправщик выпускал из законцовки крыла шланг со стабилизирующим парашютом на конце. Бомбардировщик маневровал таким образом, чтобы положить край своего крыла на усиленный концевой участок шланга. При соскальзывании шланга с законцовки крыла бомбардировщика шланг ловился крюком, который втягивал шланг в заправочную горловину.

Процедуру заправки Ту-4 и Ту-16 можно увидеть в 12-м фильме сериала «Красные звёзды». Заправка Ту-16 также показана в художественном фильме «Случай в квадрате 36-80».

Полет без остановки

Ученые ЦАГИ разработали программный комплекс моделирования дозаправки в полете магистральных самолетов.

Сегодня для пассажирских “тяжеловесов”, таких как, скажем, “Боинг-777” или А340, и 10 тысяч километров не предел. А гигант А-380 в состоянии без промежуточной посадки доставить почти шестьсот человек даже на 15 тысяч км. Но какой ценой достается этот комфорт? Подсчитано: на каждый килограмм топлива, необходимый для полета на большую дальность, нужно брать еще 1 кг, чтобы его довезти. Другими словами, если в баки заправлено 100 тонн топлива, то 50 тонн – это плата за беспосадочный полет.

Ученые считают, что возможность дозаправки пассажирских лайнеров в полете при больших расстояниях позволит использовать более легкие и дешевые самолеты, уменьшить загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива. А заодно и снизить шум в районе аэропортов. Плюс ко всему не такими “горячими” будут расходы на топливо, аэропортовые сборы, техническое обслуживание и ремонт.

Так, по оценкам специалистов, если заменить дорогие дальние авиалайнеры на более дешевые средней дальности, то к 2028 году экономия в стоимости мирового авиапарка может составить 350-400 млрд долларов. При этом не менее чем на 40 миллионов тонн в год уменьшится расход “горючки”, резко упадут – на 100 миллионов тонн! – выбросы в атмосферу. Исследования показали: снижение расчетной дальности, скажем, для A-380 до 8 тысяч километров приведет к снижению его веса и стоимости в полтора раза.

Что и говорить, цифры впечатляют. Правда, возникает вопрос: насколько все это безопасно? Все-таки одно дело, когда в воздухе закачивают горючкой бомбардировщик, и совсем другое -самолет с пассажирами. К тому же маневр дозаправки остается очень сложным.

По мнению исследователей, задачу можно решить через создание автоматической системы управления процессом. На роль заправщика для самолета таких размеров, как тот же А380, подошел бы отечественный Ил-78. В частности, математики ЦАГИ смоделировали сближение самолетов Ил-78 и Ан-124.

Есть тут, конечно, и еще один аспект, с которым нельзя не считаться. С 2012 года действие системы квотирования выбросов в окружающую среду будет распространяться и на деятельность авиакомпаний. А это значит, перевозчики должны будут приобретать сертификаты на каждую тонну “выхлопов”. Прогноз некоторых экспертов: тем, у кого большая маршрутная сеть, придется выплачивать девятизначные суммы в евро только за выбросы в атмосферу.

Подтолкнет ли подобная перспектива внедрение технологии дозаправки в практику авиаперевозок? Трудно сказать. По крайней мере большинство авторитетных пилотов, с которыми говорил корреспондент “РГ”, настроены весьма скептически.

Вместе с тем ученые отмечают: над нашей территорией проходит большинство авиатрасс, связывающих Европу и Юго-Восточную Азию. Оснащенные системой дозаправки, средние магистральные самолеты Ту-204 и перспективный самолет МС-21 были бы на этих авиалиниях вне конкуренции. То же можно сказать и о авиаперевозках на линиях США – Юго-Восточная Азия.

Специалисты считают, что разработанные под технологию полетов с дозаправкой в воздухе самолеты средней дальности в полном смысле станут “прорывным продуктом” на мировом авиарынке. Более того, дозаправка “сыграет на руку” и для сверхзвукового пассажирского самолета 2-го поколения: взлетная масса может быть снижена с 400 до 140 тонн, а это, по мнению ученых, решает ключевые проблемы проекта.

Словом, пока эта идея вызывает много вопросов и даже скепсиса, и прежде всего у самих летчиков. Но, как это нередко бывает, ситуация может измениться, и идея в том или ином варианте станет востребованной. На такой спрос в портфеле науки уже есть готовый ответ: модель, созданная математиками ЦАГИ.

Рубен Есаян, заслуженный летчик-испытатель, Герой России:

– Я считаю, что это не нужно. Во-первых, это небезопасно. А во-вторых, нет такой крайней необходимости с пассажирами на борту выполнять дозаправку в воздухе. Вы себе представьте картину: в точке, где это все должно происходить, надо держать танкер в воздухе. Который тоже будет иметь расход горючего. Он будет ждать, когда подойдет пассажирский самолет, в этом намеченном районе может быть и облачность, и обледенение, и все что угодно. Смысл? Все это сложно. На близком расстоянии – большие самолеты, нужно обучить экипажи гражданских пилотов. Если бы это было так актуально, то наверняка давно бы все придумали. Но почему-то пока придумывают большие самолеты, которые имеют большую дальность без дозаправки.

Источники:

http://iz.ru/701878/sergei-valchenko-aleksei-ramm/dozapravku-v-vozdukhe-avtomatiziruiut

http://is2006.livejournal.com/362961.html

http://rg.ru/2011/04/06/dozapravka.html