Jak działa ABSU? Pytania i odpowiedzi

Jak działa mechanizm ABSU w kanale podłużnym i poprzecznym (bocznym)?

Wszystkie ruchy wykonane za pomocą pokrętła pochylenia (dół-góra) na PU-46 są ruchami wytrymowanymi i są pokazane na wykresach MAK jako „wytrymowane wychylenia kolumny wolantu”. Natomiast wszystkie ruchy wykonywane za pomocą pokrętła przechylenia (lewo-prawo) na PU-46 są ruchami niewytrymowanymi.

Jeśli pilot wyłączy kanał podłużny ABSU, gdy samolot ma stery poziome wychylone do góry lub do dołu, to stery pozostaną w dotychczasowej pozycji i samolot będzie nadal poruszał się w ten sam sposób jak przed wyłączeniem.

Jeśli pilot wyłączy kanał boczny ABSU, gdy jedna lotka jest wychylona w dół, druga w górę, to lotki wrócą do położenia neutralnego i samolot ustawi się w pozycji poziomej (lub przechylonej, jeśli nie był dobrze wyważony w kierunku poprzecznym).

Ster wysokości, czy stery wysokości? Jeden czy dwa?

W Tu-154M są dwa stery wysokości: lewy na lewej połowie statecznika poziomego i prawy na prawej. Każdy wychyla się osobno. Korzysta z nich układ stabilizujący lot, czyli część autopilota ABSU, która w czasie normalnych lotów jest zawsze włączona – także wtedy, gdy wolantem porusza pilot. Oczywiście ruch wolantem na siebie lub od siebie generuje jednakowe wychylenie obu sterów wysokości. Ponieważ nakłada się nań także ruch każdego ze sterów osobno, spowodowany działaniem układu stabilizującego lot, w rzeczywistości każdy ze sterów wysokości może wychylić się nieco inaczej.

Czy samolot może zniżać się, mając stery wysokości wychylone do góry?

Tak! Tak właśnie było 10 kwietnia 2010 podczas zniżania się w kierunku Siewiernego.

O tym, czy podczas zniżania stery wysokości będą wychylone w dół czy w górę, czy też ustawione poziomo (w linii statecznika poziomego), decyduje to, jak wcześniej zostanie ustawiony statecznik poziomy. Bowiem podczas podchodzenia do lądowania przez rozpoczęciem zniżania wychylane są klapy. A wysuwaniu się klap w dół do kolejnych coraz bardziej wychylonych położeń towarzyszy przestawianie płaszczyzny całego statecznika poziomego do kolejnych pozycji. Im klapy są bardziej wysunięte, tym statecznik poziomy jest ustawiony pod bardziej ujemnym kątem względem osi podłużnej samolotu. Natomiast o tym, jak dokładnie nachyla się statecznik w miarę wychylania klap do kolejnych pozycji, decyduje wyważenie samolotu (przednie, środkowe lub tylne). Dodatkowo pilot może to ustawienie jeszcze nieco zmienić jednym z przełączników, które ma na panelu przed sobą. W sumie to cała ta zmiana kąta pochylenia płaszczyzny statecznika poziomego względem osi podłużnej samolotu jest tylko po to, żeby podczas lądowania, po wychyleniu klap i slotów, mieć nadal jak największy zakres pracy sterów wysokości i w górę, i w dół.

Jak kolumna wolantu połączona jest ze sterem wysokości?

Wolant połączony jest pod podłogą kokpitu z systemem metalowych rurek przenoszących jego ruchy, które to rurki są z kolei podłączone do sterowników hydraulicznych. Te rurki wspomagane są sprężynami, które zapewniają to, że wychylenie wolantu z położenia równowagi wymaga użycia siły. A także i to, że wolant po puszczeniu wraca do położenia równowagi. To położenie równowagi nazywa się położeniem neutralnym lub wytrymowanym. Każde przesunięcie wolantu w kierunku na siebie lub od siebie wymaga użycia siły, zarówno żeby go wychylić, jak i żeby utrzymać w położeniu wychylonym.

Do przetwornika hydraulicznego docierają (i) sygnały z układu wolantu oraz (ii) sygnały z podsystemu stabilizacji lotu, należącego do systemu autopilota ABSU. Przetwornik je sumuje i odpowiednio zmienia ciśnienie płynu w przewodach prowadzących do lewego i prawego steru wysokości.

Jak odbywa się trymowanie steru wysokości?

Podczas normalnego lotu, gdy pilot steruje wolantem, musi on nacisnąć guzik trymera na wolancie i poczekać, aż układ trymujący wolant zadziała i tak zmieni naprężenia sprężyn w układzie pod podłogą kokpitu, by w położeniu, w jakim się wolant akurat w tym momencie znajduje, przestała być potrzebna siła do tego, aby go dalej w tym położeniu utrzymać. Układ trymera mechanicznie zmienia powoli naprężenia sprężyn tak długo, jak długo pilot trzyma wciśnięty guzik trymera. Gdy pilot czuje, że już nie musi siłą utrzymywać wolantu w tej pozycji, zwalnia guzik trymera i nowa wytrymowana (neutralna) pozycja jest ustalona.

Podczas lotu z włączonym autopilotem w kanale podłużnym, gdy samolotem steruje ABSU, pilot może mienić pozycję wytrymowaną za pomocą pokrętła "dół-góra" na panelu PU-46. Każdy ruch pokrętłem powoduje reakcję systemu mechanicznego, utrzymującego wolant w położeniu wytrymowanym. To znaczy tyle, że w wyniku przekręcenia palcem pokrętła "dół-góra" do nowej pozycji, nie tylko ABSU wychyli stery wysokości, ale także powoli wychyli wolant do nowej pozycji. Te zmiany wychylenia wolantu nie są duże, rzędu kilku milimetrów lub pojedynczych centymetrów.

Co by się stało, gdyby pilot poruszał pokrętłem "dół-góra" i starał się jednocześnie utrzymać wolant w dotychczasowej pozycji?

Zapewne poczułby po chwili, że wolant chce się mu w dłoniach przesunąć i że musi użyć coraz większej siły, aby go utrzymać w dotychczasowym położeniu.

Jak zachowałby się wtedy stery wysokości?

Wychyliłby się zgodnie z poleceniem otrzymanym od autopilota, żeby docelowo uzyskać pochylenie ustawione pokrętłem "dół-góra".

Jak zachowałby się stery wysokości w sytuacji, gdyby pilot podczas lotu z włączonym autopilotem wychylił wolant w kierunku na siebie i trzymał go w tej pozycji, ale nie wychylił go na tyle, żeby wyłączyć (zerwać) autopilota?

W pierwszym momencie stery wysokości wychyliłby się w górę, zgodnie z ruchem wolantu. Po chwili, gdy samolot zareagowałby na to wychylenie i zmienił swoje ustawienie w przestrzeni, podnosząc dziób, autopilot zareagowałby, wychylając stery wysokości w przeciwnym kierunku, żeby uniemożliwić samolotowi dalszą zmianę kąta pochylenia i utrzymać to, które wcześniej zostało zadane pokrętłem. Zrobiłby to jednak z pewnym opóźnieniem. Autopilot zareagowałby na wychylenie sterów spowodowane wolantem tak samo, jak na zaburzenie pochylenia spowodowane np. zawirowaniami powietrza wokół samolotu. W rezultacie samolot wróciłby do poprzedniego ustawienia w przestrzeni, to znaczy, opuściłby dziób tak, aby kąt pochylenia wrócił do wartości jaką miał przez ściągnięciem wolantu. Do tego wszystkiego by doszło, mimo że wolant pozostawałby w swoim nowym, wychylonym (na siebie) położeniu. A pilot, żeby wolant w tym wychylonym położeniu utrzymać, musiałby cały czas działać nań siłą, ciągnąc na siebie..

Jeśli jednak samolot w momencie wychylenia wolantu nie leciałby pochylony pod takim kątem, jaki został ustawiony wcześniej za pomocą pokrętła "dół-góra", a ruch sterów byłby w dobrym kierunku, to autopilot poczekałby z reakcją do czasu, aż pochylnie przekroczy docelową wartość.

I to właśnie prawdopodobnie zdarzyło się 10 kwietnia 2010 roku w ostatnich kilku sekundach poprzedzających wyłączeniem autopilota w kanale podłużnym.

Autopilot wyłącza się sam automatycznie ("wysprzęgla"), gdy ster wysokości odchyli się od wytrymowanego położenia o więcej niż 4,5 stopnia, co odpowiada przesunięciu wolantu o 5 centymetrów od położenia neutralnego. Takie wysprzęglenie może się zdarzyć samoistnie, jeśli samolot wleci w zawirowania powietrza, dlatego – gdy samolotem steruje autopilot – obaj piloci nie mogą jednocześnie zostawić sterów, wstać ze swoich foteli i pójść na kawę.

Wolant i pedały inaczej działają przy wychylonych klapach, inaczej przy schowanych. Są dwa tryby pracy: "start-lądowanie" i "przelot". Przełączenie następuje w momencie wypuszczenia/schowania klap.

Czy wolant porusza się, gdy autopilot sam reaguje sterami, stabilizując lot?

Nie.

Czy wolant porusza się, gdy samolotem steruje autopilot w trybie stabilizacji, a pilot zmienia położenie wytrymowane sterów wysokości za pomocą pokrętła "dół-góra"?

Tak.

Czy stery wysokości poruszą się, gdy samolotem steruje autopilot w trybie stabilizacji a pilot poruszy wolantem, ale na tyle mało, żeby nie zerwać autopilota?

Tak.

Czy wszystkie ruchy sterami wysokości robione przez autopilota są ruchami wytrymowanymi?

Nie. Stabilizacja lotu polega na drobnych ruchach wszystkimi sterami, aby utrzymać zadane parametry lotu, czyli pochylenie i przechylenie. Ruchy sterem kierunku pomagają utrzymać samolot w ruchu po prostej, przeciwdziałają holendrowaniu ogona samolotu. Wszystkie ruchy robione prze autopilota w celu stabilizacji są ruchami niewytrymowanymi.

Wszystkie ruchy wykonane za pomocą pokrętła pochylenia "dół-góra" na panelu PU-46 są ruchami wytrymowanymi i są pokazane na wykresach w "Raporcie MAK" jako "wytrymowane wychylenia kolumny wolantu". Ruchy wykonywane za pomocą pokrętła przechylenia "lewo-prawo" na panelu PU-46 są ruchami niewytrymowanymi.

Jeśli pilot wyłączy kanał podłużny ABSU, gdy samolot ma ster poziomy wychylony do góry lub do dołu, to samolot po wyłączeniu autopilota nie zmieni ustawienia lotek i będzie nadal poruszał się w ten sam sposób: nadal będzie się wznosił lub zniżał.

Jeśli natomiast pilot wyłączy kanał poprzeczny (boczny) ABSU, gdy jedna lotka jest wychylona w dół, a druga w górę, to lotki wrócą do położenia neutralnego i samolot ustawi się w pozycji poziomej (lub lekko przechylonej, jeśli wcześniej nie był dobrze wyważony w kierunku poprzecznym).

Z powyższego wynika, że na wykresach z rys. 25 i 49 z "Raportu MAK" widać, jak ABSU zmienia ustawienie kolumny wolantu. Widać to na krzywych „strimirowannyje polozenije kolonki szturbala” oraz „hod sztoka MET (kanala tangaza)”. Z tych wykresów NIE możemy jednak wywnioskować, czy zmiana ustawienia kolumny nastąpiła w wyniku ruchu pokrętem ABSU „dół-góra” na panelu PU-46, czy też zrobił to sam ABSU (bez ruchu pokrętłem), żeby utrzymać zadane pochylenie samolotu w zmieniających się warunkach (np. przy zmniejszającej się prędkości postępowej/przyrządowej).

Dlaczego jest mało prawdopodobne, że pilot nacisnął przycisk odejścia i czekał kilka sekund, i dopiero potem zareagował?

Po pierwsze, piloci byli przyzwyczajeni do tego, że guzik odejścia może nie zadziałać. Uważamy, że w ciągu pół sekundy po naciśnięciu guzika odejścia, najpóźniej po sekundzie, gdyby się nic nie działo, pilot zerwałby autopilota w kanale podłużnym i przestawił manetki gazu na pełny ciąg. W takiej sytuacji – tuż nad ziemią – nikt nie czeka i nie naciska guzika kilka razy. Dla pilota pociągnięcie wolantu na siebie jest działaniem na poziomie najprostszych odruchów, takich, które się robi, aby uratować życie. Pilot był przytomny, co pokazał chwilę później, zrywając autopilota. Jedynym racjonalnym wytłumaczeniem, jakie potrafimy podać, jest to, że wcześniej czekał aż ujrzy ziemię, bo chciał zatrzymać opadanie tuż nad nią, a już pod chmurą.

Po drugie, bo gdyby tak było, to samolot uderzyłby w ziemię obok bliższej radiolatarni prowadzącej. A nie uderzył.

Jeden z pilotów w tym właśnie czasie bardzo delikatnie operował wolantem, powodując wychylenie steru wysokości w górę. Nie wiemy, który. Ale za bardziej prawdopodobne uważamy, że dowódca, który był "pilotem lecącym". Samolot w wyniku tych działań zmniejszył prędkość opadania mniej więcej o połowę jeszcze przed zerwaniem autopilota. Czy pilot osiągnął to, co zamierzał osiągnąć, to osobna sprawa, ale dowody na to, że próbował wyhamować nieco lot, nie zrywając autopilota, są w danych odczytanych z rejestratora parametrów lotu i po raz pierwszy pokazanych na wykresie z rys. 49 z "Raportu MAK".

na wykresach danych otrzymanych z rejestratora parametrów lotu są też dowody na to, że dowódca bezpośrednio wcześniej operował pokrętłem pochylenia „dół-góra”, żeby sterować prędkością zniżania.

Samolot rozbiłby się koło bliższej radiolatarni prowadzącej, gdyby w czasie, o którym mowa w pytaniu, pilot czekał i nic nie robił. Do takiego wniosku doszliśmy jesienią 2010 roku. Na trzy miesiące przed tym, gdy MAK opublikował wyniki swojego badania i głośno stwierdził, że piloci sterowali tempem zniżania za pomocą guzika "dół-Góra". Ten nasz wniosek został w grudniu 2010 opublikowany w ostatnim rozdziale książki Siergieja Amielina „Ostatni lot. Spojrzenie z Rosji”. Rozdział ten ma tylko dwie strony (356-357) i nosi symptomatyczny tytuł „20.9 Pięć sekund od 10:41:51 do 10:41:56”.