Наука и техникаHi-Tech

Спинной мозг самолета – автопилот

Иван Варгатый https://vk.com/vivan755

Авиалайнер шел спокойно, словно застыл в прозрачном янтаре, однако каждые семь секунд рассекал почти милю воздуха. Хоть на его киле и красуется триколор с надписью «ВВС России» чуть ниже, хоть и произведен он в СССР, и летит над своей территорией, но в небе теперь царят свои законы. Эшелоны теперь задаются в футах, да и к милям приходится привыкать. Хорошо, хоть главный для летчика документ – руководство по летной эксплуатации – по-прежнему написан с родными километрами в час, а в кабине о милях напоминает лишь проградуированный в узлах указатель скорости на доске правого летчика. Электронные высотомеры светятся янтарным – показывают в футах. Тридцать одна тысяча. Девять с половиной километров над уровнем моря.

– 8-5-605, вам на 320-м пересекает 82-010, визуально наблюдаете?

Шесть глаз – командира, штурмана и помощника командира, в просторечии «правака» – взглянули вправо и увидели белую полосу, что тянулась за блестящей сигарой. Это был тяжелый Ан-124, пересекавший им трассу тремястами метрами выше.

– Самара-Контроль, я 8-5-605, ноль десятого наблюдаю, расходимся.

Небо большое, однако скоростным самолетам там бывает очень тесно. Но не сейчас – корабли шли на разных эшелонах, да еще и грузовик перебегал дорогу спецлайнеру с большим запасом – километров за десять. Черные экраны VSITCAS мирно показывали нулевую вертикальную скорость, не переходя в другой режим – опасности столкновения нет. «Руслан» пересек среднее лобовое стекло, уплыл в левое и убежал в левую форто… Ах-х-х!!! Самолет рухнул вниз, словно получив экс-кик от Зевса.

Трое членов экипажа охнули, но усидели на местах благодаря притянутым ремням. Правый летчик такой чести не удостоился – он влетел макушкой в верхний электрощиток, усидев в кресле лишь благодаря тому, что ударился коленями о штурвал. Щедро посыпав слова перцем, он спросил:

– Какого?

– Спутный зацепили… – не повернув головы, ответил командир. Ту-154 закрутили невидимые смерчи спутного следа, отброшенные вниз тяжелым грузовиком. И ведь как удачно влетели – захочешь, а не попадешь. Ледяные глаза майора водоворотом вбирали в себя, казалось, две приборных доски сразу – левую и среднюю. Потеряли двести футов высоты, автопилот работает, вон планка на ИН-3 ушла на край, а штурвал чуть пополз на себя – АБСУ возвращает машину на заданную высоту. Добро горят зеленые табло «Стаб Н» и «ЗК», двигатели работают – режим 87 без изменений… Сорокалетний авиалайнер шутя перепрыгнул воздушную яму.

Бортинженер вопросительно повернулся к командиру. Тот, заметив это краем глаза, скомандовал:

– Помощник командира, осмотреть самолет.

Жалобно потиравший голову «правак» послушно отодвинул кресло, перелез через ноги штурмана и ушел в салон. С виду самолет исправен, АУАСП превышения предельной перегрузки не показал, но мало ли что случилось после такого рывка? Запросто могла вылезти гофра на панели крыла, и сейчас из-под нее струйкой пылит топливо…

Правый летчик обошел салон, пообщался с немногочисленными пассажирами, через иллюминаторы внимательно осмотрел крыло. Порядок. Через пару минут вернулся в кабину:

– Осмотр без замечаний, баки визуально герметичны… Вадим головой помял багажную полку.

– Сильно? – спросил бортинженер.

– Не очень. Подлетел и головой оставил вмятину, сам в кровь, проводницы обрабатывают.

Преодолев ноги штурмана, летчик упал в кресло и рывком подъехал к приборной доске. Правда, почему-то взялся не за привычный козырек приборных досок, а за штурвал. Самолет козлом прыгнул вверх, автопилот эдакой наглости не выдержал и сердито пролаял сигнал отключения. Табло «Стаб Н» погасло. Командир наконец повернулся к помощнику:

– Что, снаряд в одну воронку дважды не падает, решил попробовать доломать?

Ответ был бы излишен. Будущий командир корабля наконец понял, почему старые летчики, по возможности, всегда пристегнуты даже в чистом небе. Командир тем временем снова включил автопилот, вернул самолет на эшелон и нажал желтую кнопку «Н». Серый бочонок корректора высоты запомнил давление, дальше машина снова будет держать высоту сама.

Пока человек толком не понимал, что такое полет и как управлять самолетом, автопилот был не нужен. Летали визуально с парой простейших приборов – «шариком» да барометром, проверяли, как себя ведет хрупкая деревянная птица при тех или иных действиях органами управления: по сути, закладывали основы практической аэродинамики. Но довольно быстро самолеты вышли на маршруты – и встал вопрос: можно ли дать летчику отдохнуть в горизонтальном полете, чтобы вместо удержания машины он занялся хотя бы навигацией? Просто застопорить рули не выйдет – атмосфера почти всегда побалтывает самолет, да и его балансировка меняется по мере выработки топлива, сброса груза, если таковой случится, и других факторов. Нужен был автомат, знающий крен и тангаж и управляющий рулями при отклонении оси самолета от заданных углов – автопилот (АП).

Не сразу, но такой появился. В 1930-е годы электроавтоматика, тем более небольших размеров и массы, только зарождалась, поэтому первые автопилоты были гидропневматическими. Такой автопилот получил, к примеру, американский Douglas DC-3 и его советская копия Ли-2, созданные еще до Второй мировой войны, похожий был установлен и на мощный послевоенный Ил14. АП взял на себя самую черную работу: держал заданные углы крена (поперечного наклона) и тангажа (продольного наклона, по-флотски – дифферента), а также мог держать заданный курс – выходил на него, кладя машину в крены.

В таком автопилоте два гироскопа – гирополукомпас (ГПК) и авиагоризонт. Они раскручиваются потоком воздуха, идущего в вакуумную систему. С рамой гироскопа связана вакуумная заслонка, перекрывающая при отклонении гироскопа от нейтрали один из двух каналов приемного коллектора. Эти каналы идут к камере пневмореле, которое управляет гидравлическим золотником, подающим гидросмесь в исполнительный цилиндр (рулевую машинку – РМ), от которого уже перемещаются рули. Давление в гидросистеме невелико – порядка 10 кгс/см². От рулевой машинки идет цепь обратной связи к приемному коллектору гироскопа, за счет этого автопилот работает плавно: если расхождение между фактическим, например, креном и заданным велико, то, как рулевая машинка ни сдвигай коллектор, все равно один канал будет перекрыт, потому что гироскоп завален от нейтрали сильно.