На пороге — ЭДСУ. Готовы ли подразделения ТОиР?

Майк ГАМОВ
21 марта 2001 г. направляющийся в Париж самолет А320 фирмы Airbus сразу после отрыва от взлетно-посадочной полосы аэродрома Франкфурта начал медленно крениться на левый борт. Командир воздушного судна (КВС) легким движением боковой рукоятки управления вправо попытался устранить крен. Каково же было его удивление, когда самолет начал крениться влево еще больше. Угол крена превысил 20°. Тогда КВС приказал второму пилоту немедленно взять управление на себя. Перемещением такой же боковой рукоятки, находящейся под его правой рукой, второму пилоту удалось устранить крен и выровнять самолет. После того как машина перешла в установившийся горизонтальный полет на высоте 3600 м, экипаж начал анализировать возникшую ситуацию. Пилоты пришли к выводу, что рукоятка КВС формирует сигналы управления по крену обратного знака: при ее движении вправо самолет кренится влево, и наоборот.
Лайнер, управляемый только вторым пилотом, вернулся во Франкфурт и успешно выполнил посадку. При проверке на земле техники подтвердили вывод экипажа: движение рукоятки влево приводило к отклонению элеронов, обеспечивающему правый крен. Более того, правый крен отображался и на комплексном индикаторе состояния самолетных систем (КИСС). Стало очевидно, что имеется какая-то серьезная неисправность.
Как выяснилось в дальнейшем, перед полетом, в котором возникла эта нештатная ситуация, техники ремонтировали разъем бортового вычислителя системы управления элеронами и рулем высоты. Во время ремонта они каким-то образом умудрились поменять местами провода как в паре, соединяющей вычислитель с рукояткой КВС, так и в паре, идущей к КИСС. После ремонта проверка на правильность функционирования была проведена только с места второго пилота, причем вывод о правильности работы системы был сделан на основании отображения на экране КИСС. Если бы техники проверили функционирование обеих рукояток и, вместо того чтобы полагаться на показания КИСС, своими глазами, как в добрые старые времена, посмотрели бы, куда отклоняются элероны, они сумели бы обнаружить неисправность.
В ходе расследования этого летного происшествия выяснилось также, что в результате крена левое крыло самолета прошло в опасной близости от земли, едва не задев ее. Если бы это случилось, катастрофа была бы неизбежна. Авиационные власти Германии позже обнаружили также, что техники при проведении ремонта вообще пользовались схемой электропроводки самолета с каким-то другим бортовым номером, который к тому же не был четко указан на этой схеме. Положившись на данные вычислителя при проверке системы перед полетом, техники решили, что они правильно присоединили провода в ходе ремонта.
Электродистанционные системы управления (ЭДСУ) находят все более широкое применение в гражданской авиации. Когда-то они использовались только на военных самолетах. Сейчас это неотъемлемая часть таких пассажирских лайнеров, как, например, семейство А320, Boeing 777 и Embraer E190. ЭДСУ проникают и в мир деловой авиации. Такой системой будет оснащен новый флагман фирмы Dassault, бизнес-джет Falcon Jet 7X (см. врезку). На других самолетах административного назначения, к примеру на Saab 2000, ЭДСУ используются в меньшем объеме, для управления по одному из каналов или для обеспечения балансировки.
Несмотря на то что электродистанционные системы применяются уже свыше трех десятилетий, многие летчики до сих пор относятся к ним с настороженностью. Сказанное в равной степени можно отнести и к техническому составу. Чтобы перейти от традиционной механической проводки управления на электрическую требуется определенная степень доверия к последней. Чем больше вы узнаете о таких системах, об их достоинствах и недостатках уже сегодня, тем лучше вы будете завтра готовы к эксплуатации вашего первого самолета с ЭДСУ.

Как она работает
Электродистанционная система управления заменяет механическую проводку управления со всеми ее тягами, качалками, тросами, шкивами и тому подобными элементами. Это вычислительная система, которая на основе задаваемых пилотами перемещений органов управления в кабине формирует сигналы, подаваемые на приводы рулевых поверхностей. На штурвале и педалях устанавливаются датчики, преобразующие перемещение (или усилие) в электрические сигналы, поступающие на вход бортового вычислителя системы управления полетом (ВСУП).
ВСУП одновременно с сигналами от органов управления в кабине получает сигналы от вычислителя системы воздушных сигналов и других устройств, например от датчиков положения и ускорений, и преобразует команды летчиков в соответствующие этим командам входные сигналы приводов. Приводы рулевых поверхностей имеют две электрические цепи: командную и обратной связи. Сигнал в командной цепи содержит информацию о том, каким должно быть перемещение поверхности. Цепь обратной связи подтверждает достижение нужного положения и сообщает об этом вычислителю.
Программное обеспечение (ПО) бортового вычислителя позволяет оценить перемещение поверхности управления, проверить его соответствие заданным законам управления и обеспечить адекватную входным сигналам реакцию самолета. По сути летчик говорит самолету, что он от него хочет, а бортовой компьютер формирует оптимальный способ выполнения этого желания. Именно такой подход позволяет заведомо неустойчивым самолетам типа F-16 и F-117 выполнять команды их пилотов. Без помощи электроники пилот не смог бы справиться с колебаниями самолета. Программное обеспечение позволяет также предотвратить штопор, сваливание и другие нежелательные режимы полета.
Главное отличие электродистанционных систем от механических, с которым так трудно свыкнуться многим пилотам и техникам, заключается в отсутствии прямой связи между мозгом пилота и рулевыми поверхностями самолета. Вы вынуждены полагаться на то, что программное обеспечение в достаточной степени способно управлять самолетом и носители, на которых оно записано, не замерзнут, не загрязнятся, не придут в негодность в самый неподходящий момент.
Для большинства важнейших систем самолета ключевыми факторами обеспечения безопасности полета являются надежность их функционирования и резервирование. Это относится и к ЭДСУ. На борту самолета, как правило, имеется три параллельно работающих вычислителя, с собственными датчиками, преобразователями и электропроводкой. Каждый вычислитель сравнивает свои сигналы с сигналами двух других и способен "проигнорировать мнение" вычислителя, который, судя по-всему, выдает неверные данные. Питание вычислителей должно поступать от надежно работающего источника и дублироваться на случай полного отказа генераторов. ЭДСУ будет выполнять свои функции даже при отказе двух вычислителей из трех. И только в случае выхода из строя третьего вычислителя полет становится невозможным.

Миллионы операторов программного обеспечения
Разработка программного обеспечения для ЭДСУ является чрезвычайно сложной задачей. Программа должна быть написана таким образом, чтобы учесть практически все факторы, влияющие на полет самолета, — турбулентность, отказы систем, необычное положение самолета в пространстве и т. д. Все возможные ситуации должны быть отработаны как в лабораторных условиях, так и в реальном полете. При практически бесконечном числе вариантов и миллионах операторов когда-нибудь неизбежно всплывут программные ошибки и сбои.
2 августа 2005 г., примерно через полчаса после вылета из аэропорта Перт в Австралии, набирая высоту в режиме работы автопилота, самолет Boeing 777-200 неожиданно, без участия пилотов перешел на кабрирование. В результате такого маневра он перешел с высоты 11 км на 12,5 км, а его приборная скорость упала с 500 до 280 км/ч. Экипажу удалось выровнять самолет, вернуться в Перт и успешно совершить посадку. Поскольку в результате расследования происшествия было признано, что наиболее вероятным виновником произошедшего является ошибка в программном обеспечении, Федеральное авиационное управление США выпустило Директиву летной годности 2005-18-51, приостанавливающую эксплуатацию самолетов этого типа до соответствующей доработки ПО.

Доработка ПО на самолетах с ЭДСУ может быть обычным явлением
"На C-17 мы прошли через несколько этапов доработки программного обеспечения", — рассказывает Дэнни Бин, замдиректора по техобслуживанию фирмы FlightWorks в Атланте, ветеран ВВС США, четыре года отлетавший на этих самолетах большой грузоподъемности, оборудованных современной электроникой. "Мы столкнулись с большим числом досадных ошибок, — вспоминает он. — Но преимущества таких систем по сравнению с механической проводкой и простота их обслуживания перевешивают все их недостатки".
Одним из наиболее привлекательных свойств ЭДСУ является наличие встроенного контроля. Эта система автоматической диагностики оборудования ищет его неисправности в то время, когда самолет стоит на земле.
"ЭДСУ на нашем самолете Saab 2000 обеспечивает предполетный контроль оборудования с помощью встроенной системы даже при отказе двух генераторов, — рассказывает летчик Даг Раньон, работающий по контракту с агентством по найму летного состава Contrails, шт. Северная Каролина. — Лишь в редких случаях мне приходилось сталкиваться с тем, что система управления рулем высоты или направления не проходила одного из нескольких видов контроля, и я должен был снова запускать весь цикл проверки".

Охота за отказами
Отсутствие механических элементов проводки управления делает ненужными периодические формы технического обслуживания (ТО), связанные, в частности, с проверкой натяжения тросов и поиском трещин в тягах и качалках с помощью оборудования для неразрушающего контроля. Тросовая проводка обычно имеет ограниченный ресурс и нуждается в периодических проверках и заменах. Для этого необходимо снимать элементы интерьера, вскрывать панели пола, использовать полный комплект соответствующей оснастки и, плюс ко всему, проводить летную проверку работоспособности системы. В противоположность этому проверку взаимного расположения элементов ЭДСУ можно провести с помощью обычного транспортира. Да, это проще и быстрее, но не подумайте, что электродистанционные системы вообще не требуют обслуживания.
Как и любое современное электронное оборудование, система встроенного контроля имеет недостатки. Средства диагностики отлично справляются с обнаружением неисправностей, но при этом могут возникать затруднения при расшифровке кодов неисправностей. Надо быть готовым к постоянной работе с Перечнем допустимых отказов (Minimum Equipment List — Перечень неисправностей бортового оборудования, при которых в течение некоторого времени, например до очередной формы ТО, возможна летная эксплуатация самолета. — Прим. перев.), включающим в себя длинный список кодов неисправностей и соответствующих указаний.
Досадные мелкие отказы могут приводить к задержкам вылета, но они являются четким индикатором состояния системы. Очень важно отслеживать эти отказы и коды неисправностей. Даже если их легко устранить путем выключения и повторного включения питания, они могут свидетельствовать об ухудшении работоспособности датчика или какого-либо другого компонента системы, о повышенном сопротивлении в электрических цепях. Если вы фиксируете повторение таких нарушений нормальной работы системы, загляните в руководство по эксплуатации и будьте готовы к поиску и устранению неисправности.
Поскольку каждый привод должен получать сигналы от нескольких вычислителей, количество подходящих к нему проводов в 2-3 раза больше, чем при механической проводке управления. Причинами неисправной работы часто являются обычные проблемы с электропроводами вроде повреждения штырей и гнезд внутри разъемов. Тщательная проверка состояния проводов зачастую обеспечивает раннее обнаружение неисправностей. Со временем изнашиваются или теряют чувствительность преобразователи и датчики.
Хотя перечень всех этих недостатков и выглядит довольно грозным и внушающим опасения, все же ЭДСУ доведена до уровня очень надежной системы, которая при надлежащем обслуживании может снизить общие эксплуатационные расходы.
Бортовые средства контроля способны помочь в локализации и выявлении неисправностей, что обеспечивает быстрое их устранение. Модернизация ПО занимает обычно несколько минут и может быть выполнена в перерыве между полетами с помощью ноутбука или какого-либо устройства ввода данных. К числу основных преимуществ ЭДСУ относятся снижение нагрузки на экипаж и повышение безопасности полетов. При этом сокращение затрат на техобслуживание можно рассматривать в качестве своего рода дополнительных дивидендов. Хотя компоненты ЭДСУ (например, вычислители) и дороги, зато они надежны и обеспечивают простоту поиска неисправностей. В случае необходимости большинство кодов неисправностей можно переписать на персональный компьютер и отправить по электронной почте производителю оборудования.
Применение электродистанционных систем управления отражает современный уровень развития авиастроения, поэтому их появление на борту бизнес-самолетов неизбежно. Существует так называемая кривая обучения, отражающая время, затрачиваемое на выполнение работ техническим персоналом по мере освоения новой современной техники. Знание вычислительной техники, понимание схем и кодов неисправностей позволяет сделать процесс освоения более плавным. И, наконец, какими бы сложными не становились системы, ничто не сможет заменить хорошо обученного, добросовестного профессионала в области технического обслуживания и ремонта, обеспечивающего их бесперебойную работу.