Siergiej Amielin
Сергей Амелин
Aml
 

10.2. Możliwe konsekwencje użycia automatu ciągu

FRAGMENT KSIĄŻKI

Jak wynika ze wstępnego raportu MAK, zniżanie samolotu nr 101 po ścieżce schodzenia odbywało się przy włączonym autopilocie, w kanałach: podłużnym i poprzecznym, a także przy włączonym automacie ciągu. Oznacza to, że zautomatyzowany system sterowania był włączony, działał tryb stabilizacji pochylenia i przechyłu samolotu, a także automatyczna regulacja obrotów silników, utrzymująca stałą prędkość przyrządową.

Fakt, że podczas podejścia do lądowania użyto autopilota i automatu ciągu, wywołał zdumienie wielu czynnych i byłych pilotów. Dawali temu wyraz na forach lotniczych. Zazwyczaj autopilota i automatu ciągu używa się w trakcie lądowania w trybie automatycznym – z wykorzystaniem ILS. Ponieważ jednak na Siewiernym nie było ILS, użycie trybu stabilizacji pochylenia i przechyłu było dozwolone jedynie do wysokości decyzji (dla samolotu nr 101 wynosiła ona 100 m). Jak jednak wynika z raportu wstępnego MAK, do wyłączenia autopilota w kanale podłużnym doszło „5 sekund przez zderzeniem z przeszkodą (drzewem), które zapoczątkowało niszczenie konstrukcji samolotu”. Innymi słowy, pilot pociągnął wolant do siebie dopiero 5 sekund przed zderzeniem z brzozą, na której samolot stracił końcówkę skrzydła, czyli wtedy, gdy leciał najwyżej kilka metrów nad ziemią. Stabilizacja pochylenia powinna zostać wyłączona znacznie wcześniej! Stabilizacja przechyłu też!

Pamiętajmy również, że instrukcja eksploatacji Tu-154M w ogóle nie przewiduje użycia automatu ciągu podczas lądowania bez ILS. Można go używać jedynie w trakcie lotu na wystarczająco dużej wysokości lub przy automatycznym i półautomatycznym podejściu do lądowania. Użycie automatu ciągu bez ILS może doprowadzić do katastrofy. Mówi się o tym nawet w podręcznikach dla pilotów. W Dynamice lotu i pilotowaniu samolotu Tu-154 A.I. Piatina czytamy:

Zbyt późne wyłączenie autopilota i automatu ciągu prowadzi do wypadków lotniczych i twardego lądowania, co negatywnie wpływa na poziom bezpieczeństwa lotu, zwłaszcza przy nagłym wejściu w mgłę na etapie wyrównywania. Z tego względu działania załogi w warunkach niespodziewanego wejścia w mgłę w pobliżu ziemi powinny był bardzo precyzyjne i nastawione na natychmiastowe odejście na drugi krąg. Wypracowanie takiej precyzji działań odbywa się w trakcie treningów na symulatorze.

Jak jednak wynika z raportu MAK, załoga samolotu nr 101 nie odbywała regularnych treningów na symulatorze. Podczas takich treningów ćwiczone są przede wszystkim procedury, z których korzysta się w sytuacjach awaryjnych, i wyrabianie odpowiednich nawyków. Ćwiczy się także współdziałanie w kokpicie i zarządzanie zespołem. Załoga musi wiedzieć, co należy zrobić w konkretnej sytuacji awaryjnej, kto ma to zrobić i w którym momencie.

Do czego może doprowadzić użycie automatu ciągu, w połączeniu z drobnymi błędami załogi, znakomicie pokazuje katastrofa Tu-154B-2 w Norylsku, do której doszło 16 listopada 1981 r.

Przed podejściem do lądowania załoga pomyliła się w obliczeniu masy do lądowania i położenia środka ciężkości samolotu. W rezultacie źle wyliczyła prędkość przyrządową wymaganą podczas zniżania wzdłuż ścieżki. Pomyliła się o 5 km/h, szacując ją na 265 km/h (zamiast na 270 km/h). Podejście do lądowania zostało przeprowadzone z użyciem automatu ciągu. Na lotnisku działał system ILS, a załoga zdecydowała się lądować w trybie półautomatycznym, z włączonym automatem ciągu, ale ręcznie korygując tor lotu za pomocą wskazówek nakazu wyświetlanych przez odbiornik ILS na pokładzie. W tej kwestii nie złamała przepisów.

Przelatując nad dalszą radiolatarnią prowadzącą, samolot znajdował się 18 m nad ścieżką schodzenia. Zniżał się z prędkością pionową 3 m/s. Aby wejść na ścieżkę, załoga zwiększyła prędkość pionową do 5 m/s, co spowodowało zmniejszenie kąta pochylenia samolotu; dziób się opuścił. W efekcie zaczęła rosnąć pozioma prędkość maszyny – samolot przyspieszył, bo szybciej się zniżał.

W odległości 2 km od progu pasa startowego samolot nadal znajdował się 10 m nad ścieżką schodzenia. Doszło do zwiększenia prędkości poziomej do 275 km/h. W tym momencie automat ciągu zareagował na jej wzrost i zredukował moc silników niemal do minimum (do małego gazu). To z kolei doprowadziło do przepadnięcia samolotu – pikowania i gwałtownego wzrostu prędkości pionowej.

Na wysokości 90 m nad ziemią prędkość pionowa wzrosła do 7 m/s, a samolot leciał już poniżej ścieżki schodzenia. Prędkość pionowa rosła nadal i doszła do 8 m/s, ponaddwukrotnie przekraczając wartość prawidłową.

Dowódca statku powietrznego próbował wrócić na ścieżkę schodzenia i mocno pociągnął wolant ku sobie; ster wysokości odchylił się o 21°. Jednak przy odchyleniu o kąt przekraczający 20° efektywność działania steru wysokości dramatycznie maleje, więc samolot praktycznie nie zmienił toru lotu. Nie czując reakcji maszyny, dowódca jeszcze mocniej pociągnął wolant do siebie, w wyniku czego odchylił ster wysokości do maksimum (które wynosi 29°). Mimo to tor lotu nie uległ zmianie – samolot nie słuchał steru wysokości, wychylonego za bardzo do góry, i nadal szybko się zniżał.

Na wysokości 55 m dowódca zwiększył moc silników i wydał komendę odejścia na drugi krąg. Jednak silniki pracowały na małym gazie, w który to stan wprowadził je automat ciągu, i do osiągnięcia mocy startowej potrzebowały znacznie więcej czasu niż normalnie. Stopniowo nabierały obrotów i zwiększały moc, ale działo się to zbyt wolno. Samolot nadal się zniżał, choć już nieco wolniej.

W efekcie Tu-154B-2 nie zdołał odejść na drugi krąg – zabrakło zapasu wysokości – i wylądował twardo w odległości 470 m od początku pasa startowego. W chwili uderzenia o ziemię prędkość pionowa wynosiła 4–5 m/s, zaś pozioma około 275 km/h. Samolot spadł na zaśnieżone pole i sunął po zmarzniętym gruncie, rozpadając się na kawałki; 300 m dalej zderzył się z nasypem. Od maszyny oderwały się skrzydła, kadłub rozerwało na kilka części. Zginęło 99 osób, spośród 167, które były na pokładzie.

Katastrofa w Norylsku niepokojąco przypomina tragedię smoleńską – nic więc dziwnego, że włączony automat ciągu zaczął być traktowany jako jedna z głównych przyczyn zdarzenia. Należy jednak pamiętać, że automat ciągu nie mógł być jedyną przyczyną upadku samolotu nr 101. W Norylsku przyczynił się do tego jeszcze stosunkowo niewielki błąd załogi, choć trzeba przyznać, że to właśnie użycie automatu ciągu sprawiło, iż błąd ten miał fatalne następstwa. Został on jednak popełniony na długo przed tragicznym rozwojem wydarzeń. Podczas całego podejścia do lądowania piloci postępowali prawidłowo, dlatego prokuratura umorzyła wobec nich postępowanie. Jednak, mimo poprawnego postępowania załogi na etapie zniżania, doszło do katastrofy – co po raz kolejny dowodzi, że w lotnictwie nie ma czegoś takiego jak nieistotne drobiazgi.

Bardzo ciekawe są komentarze Jurija Darymowa, który analizował dokumenty śledztwa w sprawie katastrofy norylskiej, znajdujące się w archiwum państwowym:

Wszystko zostało starannie zarejestrowane i złożone w spójną całość, każdy wątek śledztwa zakończono wnioskami. Załoga w normie, samolot i silniki w normie, pogoda w normie, lotnisko w normie, podejście do lądowania w normie. Tylko ślad toru lotu na ścieżce (na radarze lądowania) od wysokości decyzji ostro spada w dół, dochodząc do ziemi.

Zastępca ministra lotnictwa cywilnego ZSRR, Borys Grubij, tak komentował tragedię w Norylsku:

Katastrofa to wydarzenie zachodzące w czasie i przestrzeni. Jest ono spowodowane poprzedzającymi je zdarzeniami i uwarunkowane sumą najróżniejszych czynników, które nakładają się na siebie w jednym miejscu i czasie. Tak stało się i teraz: przedni przedział bagażowy był przeciążony, przez co środek ciężkości samolotu przesunął się ku przodowi, do samego krańca dozwolonych wartości; załoga utrzymywała zadaną prędkość, ale ster wysokości okazał się nieefektywny, doszło do pikowania. Załoga w tym przypadku nie ponosi winy za zaistniałą sytuację. Pilotowi zabrakło czasu i wysokości, żeby zapobiec upadkowi maszyny. Próbował, ale zniżanie okazało się nie do pokonania. Do tragedii doszło na skutek udziału czynnika ludzkiego – jednak nie w trakcie lotu, jak przyjmowano początkowo, lecz podczas projektowania samolotu i podczas jego załadunku w punkcie wylotu.

Być może przyczyn katastrofy samolotu nr 101 również nie należy szukać wyłącznie w działaniach (bądź ich braku) w ostatnich minutach i sekundach lotu. Scenariusz tragedii mógł zostać uruchomiony znacznie wcześniej, tworząc łańcuszek okoliczności, które doprowadziły do nieszczęścia.

Po wydarzeniach w Norylsku wprowadzono zmiany w instrukcji eksploatacji samolotu Tu-154, zmniejszono zakres dopuszczalnych położeń środka ciężkości, zwiększono prędkość lądowania. Dodatkowo wprowadzono modyfikacje w konstrukcji samolotu, zwiększono płaszczyznę sterów wysokości i całego statecznika poziomego, aby wzmóc ich efektywność. Możliwe, że również w oparciu o wnioski z katastrofy samolotu nr 101 pojawią się nowe zalecenia i nie wykluczam, że będą one dotyczyć nie tylko technicznych, ale również organizacyjnych i prawnych kwestii przeprowadzania podobnych lotów.

Podczas badania katastrofy norylskiej jako błąd załogi wskazywano nieprawidłowe ustalenie prędkości – różnica wynosiła 5 km/h. Jednak w instrukcji eksploatacji Tu-154M wyraźnie napisano, że automat ciągu może utrzymywać prędkość z błędem plus minus 20 km/h, co oznacza, iż prędkość jest utrzymywana z dokładnością znacznie mniejszą niż konieczna podczas lądowania!

Instrukcja eksploatacji każdego samolotu w locie jest dla pilotów dokumentem podstawowym, a w tej dla Tu-154M zapisano wyraźnie, że z automatu ciągu podczas podejścia do lądowania można korzystać tylko w trybie lądowania automatycznego – w obecności ILS, lub półautomatycznego – według wskazówek nakazu. W pierwszym przypadku pilot włącza ABSU, w drugim natomiast steruje ręcznie, ale korzysta przy tym ze strzałek nakazu wyświetlonych na monitorze na przednim panelu, które wskazują mu, w jakim kierunku powinien poruszyć wolantem. Oba te tryby lądowania są możliwe tylko w obecności ILS.

Wprawdzie w opisie technicznym ABSU-154-2 wymieniona jest dokładność stabilizacji prędkości przyrządowej na poziomie ±5 km/h, ale to nie wystarcza. Nie bez powodu instrukcja eksploatacji zabrania używania automatu ciągu przy braku ILS. Najwyraźniej, wobec niewystarczającej dokładności automatu ciągu, jego użycie w trakcie lądowania stanowi realne zagrożenie.

Zapewne katastrofę samolotu nr 101, podobnie jak katastrofę w Norylsku, spowodowała nie jedna przyczyna, lecz splot różnych okoliczności, a włączony automat ciągu wydaje się jego bardzo prawdopodobnym elementem. Automat ciągu może w pewnych warunkach zredukować obroty silnika do granicznie niskich wartości, a wtedy moc startową osiąga się z dużym opóźnieniem – silniki potrzebują czasu, by osiągnąć odpowiednie obroty. To opóźnienie może okazać się fatalne – maszyna może nie zdążyć odejść na drugi krąg.

Tę hipotezę zdają się potwierdzać informacje opublikowane w polskich mediach na początku maja 2010 r., jeszcze przed wstępnym raportem MAK. Wynika z nich, że obroty silników samolotu nr 101 przed przejściem w tryb startowy wynosiły 60% maksymalnej wartości, co odpowiada małemu gazowi. Mniejszych obrotów podczas lotu w ogóle nie da się ustawić, gdyż silnik mógłby zgasnąć. Sterując ręcznie, piloci nigdy nie schodzą poniżej 70%. Tak niskie obroty mógł więc ustawić jedynie automat ciągu, próbując zmniejszyć prędkość samolotu.

Przyczyn nadmiernej prędkości poziomej prezydenckiego tupolewa mogło być kilka. Hipoteza podstawowa brzmiała – samolot początkowo leciał powyżej ścieżki schodzenia, a później, przy gwałtownym zejściu, rozpędził się do prędkości, która spowodowała przejście silników na mały gaz (analogicznie do katastrofy w Norylsku). Tę wersję częściowo potwierdza upubliczniony stenogram z rozmów w kokpicie.

W raporcie MAK nie wspomina się o środku ciężkości samolotu; zrodziło to sugestię, że mógł on być przesunięty za bardzo do przodu, jak w tupolewie z Norylska. U podstaw tego przypuszczenia legła informacja mediów, że w tylnej części kabiny pasażerskiej samolotu nr 101 znajdowały się wieńce, które delegacja miała tego dnia złożyć na polskim cmentarzu wojskowym w Katyniu. Media spekulowały, że dziennikarze polecieli innym samolotem, Jakiem-40, gdyż właśnie z powodu wieńców nie wystarczyło dla nich miejsca w Tu-154M.

Wieńce ważyły znacznie mniej niż pasażerowie, siedzący w przedniej części kabiny, i dlatego dziób samolotu był cięższy. To właśnie mogło spowodować nadmierne przesunięcie środka ciężkości maszyny ku przodowi. W takiej sytuacji, przy nieprawidłowym ustawieniu statecznika poziomego do lądowania, mogłyby wystąpić warunki znane ze scenariusza katastrofy norylskiej i ster wysokości przestałby działać efektywnie z powodu zbyt dużego kąta wychylenia; w rezultacie samolot straciłby sterowność i doszłoby do niekontrolowanego zniżania.

W roku katastrofy norylskiej wydarzyła się jeszcze jedna tragedia. Podczas startu z lotniska wojskowego, 7 lutego 1981 r., rozbił się samolot Tu-104. Zginęło wówczas całe dowództwo Floty Oceanu Spokojnego ZSRR – 17 admirałów i generałów – powracające z Leningradu z narady dowództwa marynarki wojennej. Oficjalnych przyczyn katastrofy nie podano do dzisiaj. Prawdopodobnie jednak maszyna spadła, ponieważ podczas startu przemieścił się ku tyłowi źle zamocowany ładunek, który przy okazji miał zostać dostarczony tym samolotem na potrzeby sztabu Floty Oceanu Spokojnego. W efekcie środek ciężkości statku powietrznego też się przesunął w kierunku ogona, nadmiernie uniósł się dziób samolotu, doszło do przekroczenia maksymalnego dopuszczalnego kąta natarcia, skrzydła przestały wytwarzać dostatecznie dużą siłę nośną i maszyna runęła na ziemię. W żargonie lotniczym zjawisko to nosi nazwę przeciągnięcia. Prowadzi ono do przepadnięcia, czyli utraty siły nośnej i wejścia samolotu w pikowanie lub korkociąg.