Особливості польотів у гірській місцевості

Польоти в гірській місцевості – одні з найскладніших в авіації. Вони вимагають від екіпажу високої кваліфікації, ретельної підготовки та розуміння того, як рельєф змінює і погоду, і поведінку літака. Навіть невелика помилка тут коштує дорожче, ніж над рівниною. Далі розберу ключові особливості польотів у гірській місцевості.

Метеорологічні особливості

Головна загроза в горах – погода. Вона змінюється швидко: туман, низька хмарність, орографічні хмари над схилами, грози. Поганою видимістю «славиться», зокрема, аеропорт Тенеріфе-Північний.

Вітер, взаємодіючи з рельєфом, створює турбулентність, висхідні й низхідні потоки, зсув вітру і гірські хвилі. Низхідний потік за хребтом може перевищувати можливості набору висоти легкого літака: пілот тягне штурвал, двигун на злітному режимі, а висотомір показує зниження.

Гірські хвилі та ротор

Гірська хвиля утворюється, коли збігаються три умови:

• вітер на рівні хребта від 25 вузлів і більше;
• напрямок вітру в межах приблизно 30° від перпендикуляра до хребта;
• стійкий шар повітря на висоті вершин, між менш стійкими шарами.

Розріджене повітря та кисень

Зі зростанням висоти тиск падає, а разом з ним – густина повітря і парціальний тиск кисню. Молекул кисню в тому самому об’ємі стає менше, тож з кожним вдихом людина отримує менше кисню.

Вище 3000 метрів це загрожує гіпоксією (кисневим голодуванням). Її ознаки – головний біль, запаморочення, нудота, втома і, найнебезпечніше, погіршення мислення: пілот повільніше рахує й пізніше помічає помилку. Організм намагається компенсувати нестачу кисню частішим диханням і пульсом, а тривале перебування на висоті без акліматизації призводить до гірської хвороби.

Вплив висоти на характеристики літака

Тоді за хребтом повітря починає коливатися: гребені хвиль – це потужні висхідні потоки, западини – такі ж потужні низхідні. Хвиля може тягнутися на сотні кілометрів за гори.

Найнебезпечніший елемент цієї системи – ротор (rotor). Це горизонтальний вихор під гребенем хвилі, на рівні вершин або нижче. Турбулентність усередині ротора сягає найвищої категорії за шкалою FAA: вона здатна пошкодити конструкцію літака і за секунди вибити його з режиму. Якщо в повітрі є волога, ротор видно як рвану хмару, що клубочиться, – на відміну від гладенької лінзоподібної хмари (lenticularis) вище.

Це не теорія. У циркулярі FAA AC 00-57 зібрано десятки випадків зустрічі з гірською хвилею: перевантаження до +2,7 g на Boeing 747, руйнування Boeing 707 біля гори Фудзі в 1966 році. У 1993 році в Анкориджі Boeing 747 компанії Evergreen втратив двигун №2: NTSB назвав причиною надмірні бічні навантаження на пілон під час зустрічі з сильною турбулентністю в гірській хвилі.

Ключовий показник тут – density altitude, або висота за густиною повітря. Він враховує не лише висоту аеродрому, а й температуру та вологість. Спекотного дня в горах літак поводиться так, ніби злітає з набагато вищого аеродрому. Висока density altitude означає «тонке» повітря, а з ним:

• падає потужність двигуна – атмосферний поршневий двигун втрачає близько 3,5% потужності на кожну 1000 футів;
• крило створює меншу підіймальну силу;
• падає ефективність повітряного гвинта;
• зростають швидкість відриву і злітна дистанція;
• падає швидкість набору висоти;
• зростає посадкова дистанція, бо істинна швидкість на глісаді вища за приладову.

Звідси й практичні правила FAA: вище 5000 футів за density altitude суміш обов’язково збіднюють перед злетом, а у вологу погоду до розрахованої злітної дистанції додають ще 10%. Небезпека не в самих цифрах, а в тому, що літак начебто злітає – просто смуга закінчується раніше, ніж він набирає висоту, щоб перейти схил.

Гірські аеродроми: приклад Інсбрука

Інсбрук лежить у вузькій долині річки Інн, оточеній горами до 8000 футів на півночі й понад 10 000 футів на півдні та заході. Це аеродром категорії C (Category C): щоб виконувати сюди рейси, екіпаж проходить окрему підготовку. Перед першим заходом у погоду гірше 3000 футів нижньої межі хмар і 5 км видимості потрібен політ на місці у візуальних умовах або тренування на тренажері FFS чи FNPT II.

Місцева візитівка – фен (Föhn), сильний поривчастий південний вітер. Коли він дме, аеропорт переходить на смугу 08, і діють окремі «фенові» процедури: літак проходить над аеропортом, розвертається позаду й заходить на посадку в зворотному напрямку. Турбулентність при цьому може бути слабкою на заході й дуже сильною на короткому фіналі. Через таку геометрію Інсбрук стабільно потрапляє в списки найскладніших заходів на посадку.

Катастрофа Dan-Air 1008

25 квітня 1980 року Boeing 727-46 (реєстрація G-BDAN) виконував чартер із Манчестера до аеропорту Тенеріфе-Норте Лос-Родеос. На підході диспетчер дав екіпажу схему очікування (holding pattern), якої не було на жодній карті. Екіпаж не зрозумів, куди саме летіти, і повернув ліворуч – у район, де мінімальна безпечна висота (MSA) становить 14 500 футів, тоді як літак знижувався до 5000.

Спрацювала система попередження про зближення із землею (GPWS), командир перевів літак у набір і розворот праворуч, але той у хмарах зіткнувся зі схилом гори Ла-Есперанса. Загинули всі 146 людей на борту.

Іспанська комісія поклала відповідальність на командира. Британський додаток до звіту вказав і на іншу сторону: запізнілі та неоднозначні вказівки диспетчера прямо сприяли втраті орієнтування, а сама схема була практично невиконувана – і навіть без помилок екіпажу вела в район високого рельєфу.

Що змінилося з того часу

Такі катастрофи належать до категорії CFIT – зіткнення справного літака із землею. За даними IATA, у 2008–2017 роках сталося 42 смертельні CFIT з 892 загиблими, і це друга причина смертельних катастроф після втрати керування в польоті.

Головна зміна – система TAWS (EGPWS), яка порівнює позицію літака з базою рельєфу і попереджає про гору попереду, а не лише про землю під собою. За аналізом Airbus 2024 року, за двадцять років рівень смертельних CFIT у комерційній авіації впав на 98%, а оснащення TAWS зросло з 68% до 99% флоту. Разом з тим працюють точніші процедури заходу, кращі карти й окрема підготовка на складні аеродроми.

Отже

Гори не прощають приблизності. Вони одночасно псують погоду, забирають у літака запас характеристик і скорочують час на рішення. Тому гірський політ тримається на трьох речах: знанні місцевості, ретельному плануванні з реальними, а не оптимістичними цифрами, і чіткій взаємодії екіпажу.