Образование подъемной силы. Угол атаки равен нулю
С известной долей приближения, в качестве универсального правила определения величины подъемной силы можно взять следующий постулат: подъемная сила возрастает с увеличением кривизны верхней части профиля и угла атаки. Но до определенного предела.
С увеличением угла атаки подъемная сила растет
Когда угол атаки достигает значительной величины, становится критическим, характер обтекания крыла изменяется. Сходящий с него воздушный поток перестает быть плавным, ламинарным. Он отрывается от верхней поверхности крыла, и начинает завихряться, становиться турбулентным. В этом случае подъемная сила крыла резко падает, и самолет начинает терять высоту или срывается в штопор.
Срыв потока на крыле
Для того чтобы вывести машину из этого режима, необходимо как можно скорее увеличить ее скорость — перевести самолет из набора высоты в пикирование и добавить оборотов двигателям. Если эти действия совершаются своевременно, нормальный характер обтекания крыла восстанавливается и подъемная сила возвращается в норму.
Недостаток компоновочной схемы «Трайдента» заключается как раз в том, что при выходе на критические углы атаки двигатели оказываются в возмущенном воздушном потоке, сходящем с крыла, что приводит к их неустойчивой работе и даже остановке. При этом пилоты лишаются возможности увеличить скорость самолета при помощи тяги двигателей. Концентрация больших масс в хвостовой части самолета заставляет его еще больше задирать нос, и тогда в турбулентном потоке оказывается горизонтальное оперение, размещенное на вершине киля. Рули высоты становятся неэффективными, и машина попадает в режим так называемого «глубокого срыва», выход из которого невозможен. Самолет теряет скорость и начинает падать подобно листу, сорванному ветром с дерева. Свой коварный характер это явление продемонстрировало 3 июня 1966 года, во время сертификации самолета, когда на высоте примерно 3000 м «Трайдент» G-ARPI вошел в режим «глубокого срыва» и плашмя рухнул на землю, похоронив под обломками четырех летчиков-испытателей.
Срывные режимы самолета с Т-образным хвостовым оперением
Для предупреждения пилотов о приближении к опасным режимам «Трайденты» были оборудованы двумя системами. Первая сообщала о выходе на предкритические углы атаки тряской органов управления. Если летчики не предпринимали действий по переводу самолета в нормальный полет, в действие вступала вторая система и отклоняла штурвал вперед, опуская нос машины и помогая ей набрать скорость. Поначалу эти системы не отличались высокой надежностью, что приводило к большому количеству ложных срабатываний. Пилоты ВЕА не доверяли им, поэтому внутренние правила авиакомпании не запрещали отключать эти системы в полете.
Использование механизации крыла для увеличения подъемной силы на взлетно-посадочных режимах
Для увеличения подъемной силы на взлетно-посадочных режимах «Трайденты» имели мощную механизацию крыла, состоящую из предкрылков и многосекционных закрылков. В действие они приводились правым летчиком при помощи рычажков, установленных на центральной консоли пилотской кабины. Эргономика этих органов управления была настолько неудачной, что в процессе эксплуатации «Трайдентов» имели место случаи ошибочной уборки предкрылков вместо закрылков. Поскольку выпущенные предкрылки дают значительно больший прирост подъемной силы, чем закрылки, их уборка на малой скорости немедленно выводила самолет на срывные режимы. И только точные и своевременные действия экипажа по исправлению допущенной ошибки (выпуск предкрылков, дача штурвала от себя, увеличение оборотов двигателей) могли предотвратить трагедию.
Рычаги управления механизацией крыла самолета «Трайдент»
В 15.20 экипаж капитана Кея занял свои места в кабине «Трайдента». Слухи о возможной забастовке пилотов взбудоражили пассажиров, и они всеми правдами и неправдами пытались заполучить билеты на ближайший рейс в нужном направлении. Поэтому салон рейса ВЕ548 был забит до отказа — все 109 пассажирских кресел занимали счастливчики, которым удалось купить билеты до Брюсселя. Буквально за несколько минут до вылета на борт был посажен сменный экипаж БЕА, который должен был принять в Брюсселе грузовой «Виккерс» «Вэнгард» и привести его обратно в Лондон. Таким образом, общее количество пассажиров и членов экипажа на борту «Трайдента» достигло 118 человек.
«Трайдент» в посадочной конфигурации — мощная механизация крыла выпущена на максимальный угол
Погода в тот день была типичной для лондонского лета: резкий, порывистый ветер с Атлантики гнал по небу низкие темные облака, из которых то и дело проливался холодный дождь. Экипаж выполнил предполетную карту, рассчитал взлетную тягу двигателей и запросил разрешение на взлет.
Атмосфера в кабине была довольно напряженной. Боли в области сердца все больше беспокоили капитана Кея, и он нервно массировал левую сторону груди, пытаясь понять причину внезапно возникшего дискомфорта. Младшие офицеры Кигли и Тайсхерст стали невольными свидетелями конфликта в комнате предполетной подготовки и поэтому боялись проронить лишнее слово, чтобы не вывести из себя такого вспыльчивого командира.
В 16.07 лайнер занял место на исполнительном старте. Буквально за минуту до этого экипаж сообщил на «вышку» о том, что у них возникла «небольшая проблема», но не указал, в чем она заключалась. Скорее всего, речь шла о включении аварийного табло «Низкое давление» в пневмосистеме, которая приводит в действие автомат отклонения штурвала при выходе на срывные режимы. Расследование причин катастрофы так и не дало ответа на вопрос, что случилось на борту за минуту до взлета, но в обломках самолета был найден предохранительный клапан этой системы, в котором отсутствовала контрующая проволока. Даже легкого сотрясения было достаточно, чтобы клапан открылся и начал стравливать воздух из системы в атмосферу. Погасло ли табло само собой, или экипаж просто-напросто отключил ненадежную автоматику, останется для нас навсегда тайной, но в 16.08.24 «Трайдент» уже набирал скорость, разгоняясь по полосе 28R лондонского аэропорта Хитроу.
Нельзя сказать, чтобы летчики любили этот аэропорт. Воздушные подходы к Хитроу находятся над густонаселенными кварталами пригородов Лондона, и появление первых реактивных самолетов породило нового врага гражданской авиации — местное население. Жители окрестных городков вполне мирились с рокотом поршневых моторов и свистом турбовинтовых двигателей. Но когда с неба раздался истошный вой турбин, их терпению пришел конец. Граждане буквально засыпали своими жалобами и судебными исками и администрацию аэропорта, и руководство авиакомпаний, и даже парламент. Во многом они были правы — люди поселились в этих местах задолго до самолетов и имели право на спокойный сон и возможность разговаривать друг с другом, не переходя на крик в момент, когда над домом проносится очередной лайнер. В качестве одной из мер по снижению уровня шума на местности было предложено уменьшать обороты двигателей сразу после взлета и переходить в набор высоты по более крутой траектории. Эта изобретательность чиновников от авиации пришлась явно не по вкусу пилотам, которые резонно замечали, что лучше слушать рев турбин над головой, чем в один прекрасный день обнаружить, что в любимый семейный садик валится 50-тонная махина реактивного лайнера, под завязку залитая керосином. Первые реактивные двигатели не отличались хорошей приемистостью, и в критической ситуации запаса высоты могло просто не хватить для того, чтобы они успели набрать необходимые обороты. Но политические резоны (ведь жители городов, примыкающих к аэропорту — тоже избиратели!) восторжествовали над здравым смыслом, и на самом ответственном отрезке взлета летчикам приходилось тянуть ручки управления двигателями на себя и вспоминать недобрым словом политиков-дилетантов.
В 16.09, спустя 90 секунд после взлета, Кигли напомнил капитану Кею, что пришло время применить меры по снижению шума и сбросить обороты. В этот момент самолет достиг нижней кромки облачности на высоте 210 м и попал в сильную болтанку. Порывы ветра швыряли самолет из стороны в сторону, потоки дождя заливали стекла кабины, но автопилот уверенно держал машину на заданном курсе. Спустя три секунды Кигли уменьшил обороты турбин и убрал закрылки. «Трайдент» лежал в левом вираже с креном 20°, разворачиваясь на радиомаяк Эпсома. Полет проходил по-прежнему в облаках, и воздушные потоки ощутимо трясли машину. Состояние Кея становилось, по-видимому, все хуже и хуже, боль отвлекала от пилотирования, и поэтому он упустил момент, когда скорость самолета упала до 250 км/ч, что практически равнялось скорости сваливания. Возможно, в этот момент сработала система предупреждения о выходе на срывной режим, и в руках у Кея завибрировал штурвал. «Трайдент» отчаянно нуждался в увеличении тяги двигателей.
Последующий ход событий можно восстановить лишь предположительно. Несовершенство бортовых магнитофонов, записывавших переговоры членов экипажа с землей и друг с другом, не позволило полностью расшифровать их последние слова. Полагаться можно только на показания «черных ящиков», регистрировавших различные параметры полета и действия, которые совершали пилоты в последние секунды перед столкновением с землей.
Что имел в виду Кей, когда произнес слово: «Предкрылки!»? Может быть, он решил, что неопытный второй пилот убрал их вместо закрылков. А может Кей решил сам убрать их и сообщил об этом экипажу. Что значила его фраза: «Загони их»? Вполне вероятно, что Кей дал команду Кигли ввести новые данные в автопилот, но Кигли интерпретировал команду весьма своеобразно — убрал предкрылки. Так или иначе, одно можно утверждать с уверенностью. Минимально безопасная скорость для уборки предкрылков на высоте 900 м равняется 352 км/ч. В 16.10.24 на высоте 530 м и скорости 252 км/ч кто-то из пилотов привел в действие механизм уборки предкрылков.