Sukhoi Superjet 100: о наземных и летных испытаниях от первого лица
В эксплуатации у российских и иностранных заказчиков сегодня находится более 100 самолетов SSJ100.
До начала коммерческих полетов с пассажирами Sukhoi Superjet 100 успешно прошел полномасштабные сертификационные испытания: 200 программ стендовых, наземных и летных испытаний, в том числе 25 специальных программ испытаний во всем диапазоне ожидаемых условий эксплуатации. Летная программа составила 2594 летных часа в 1087 полетах. В ходе испытательных полетов самолеты SSJ100 опробовали свыше 20 аэропортов России, СНГ и Европы, на практике подтвердив возможность успешной эксплуатации.
О том, как испытывают гражданские самолеты, на примере Sukhoi Superjet 100 рассказывает ведущий инженер по летным испытаниям компании Гражданские самолеты Сухого Игорь Александрович Соболев.
Об испытательных самолётах SSJ100
Еще на этапе планирования испытаний SSJ100 было принято решение, что в них будут участвовать шесть самолётов: один для статических, один для ресурсных и четыре для летных испытаний.
Планер первого построенного самолета SSJ100 был передан в “Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского“ (ЦАГИ) для проведения статических испытаний. Это отдельная значимая часть мероприятий, в ходе которых проверяется прочность конструкции, ее отдельных элементов, аэродинамические характеристики и прочие фундаментальные моменты, без которых не обойтись. А вот второй построенный самолет стал первой машиной для летных испытаний.
Первый и третий опытные самолеты предназначались для проведения основных испытаний на прочность, аэродинамику, работу двигателей и системы управления.
По объему установленного испытательного оборудования и выполняемым задачам они были взаимозаменяемы. Этим двум самолётам пришлось много полетать далеко за пределами всех тех ограничений, при которых эксплуатируются обычные серийные лайнеры в авиакомпаниях. В процессе лётных испытаний оценивалось поведение SSJ100 при минимальных и максимальных скоростях полёта, на предельных перегрузках, в условиях реального обледенения, при имитации отказов двигателя, бортового оборудования и различных систем.
Внутри салонов “единички“ и “тройки“ — как их называют испытатели ГСС — минимум интерьера и никаких пассажирских кресел. Есть только четыре рабочих места для борт-операторов и специальные металлические поручни вдоль прохода. Для чего нужны эти поручни? По российским авиационным правилам полётов экспериментальной авиации, опытные самолеты должны быть оборудованы системой аварийного покидания в воздухе. Поэтому в районе переднего багажного отсека, в полу салона устроена специальная шахта, которая заканчивается люком в нижней части фюзеляжа. При необходимости покинуть самолёт в полёте, дверца люка открывается навстречу набегающему потоку, защищая от его напора, и позволяет испытателям безопасно эвакуироваться. Поручни нужны как раз для того, чтобы при аварийном покидании экипаж мог добраться от своих рабочих мест до шахты. К счастью, эта система на испытаниях ни разу не пригодилась.
На “единичке“, после завершения ее участия в программе летных испытаний, мы проводили некоторые виды специальных наземных испытаний, в том числе — оценивали молниезащиту самолёта. На современных лайнерах, оснащенных изрядным количеством электроники и множеством бортовых компьютеров, испытания на молниезащиту проводятся в несколько этапов. Сначала осуществляется математическое моделирование, затем пути прохождения токов при попадании молнии в самолет проверяются на специальных масштабных моделях, и только потом проводят программу испытаний на “живом“ самолете.
Во время этих испытаний самолёт устанавливают в ангаре на большие эбонитовые платформы, чтобы надёжно изолировать его от пола, и подсоединяют специальные кабели. Заряд молнии может попасть в носовую часть лайнера, пройти по обшивке и выйти через киль, крылья или оперение. А может попасть в крыло или киль и выйти в носовой части. В наземных испытаниях проверяются все возможные пути прохождения молний, пропуская через конструкцию токи высокого напряжения. Необходимо убедиться в том, что молния, попав в самолет, не выведет его системы из строя. Испытания прошли успешно.
На следующие два испытательных самолета, “четверку“ и “пятерку“, помимо рабочих мест операторов-испытателей, были установлены запрошенные первыми заказчиками интерьеры. На “четверке“ был салон в одноклассной компоновке: два туалета и полностью эконом-класс. А на “пятерке“ был установлен бизнес-класс. Эти два самолета также дублировали друг друга и были предназначены для испытаний бытового, пассажирского и радиоэлектронного оборудования.
Климатические испытания
Поскольку в четвертой и пятой машинах уже был салон, им достались испытания климатические.
Климатические испытания проверяют самолет на возможности его работы при максимальных отрицательных и плюсовых температурах, на высокогорных аэродромах, при автоматических посадках в условиях бокового ветра. Для проведения испытаний мы летали в условиях якутских морозов и в крайних северных широтах — в Тикси,воздействие высоких температур проверяли в Эмиратах и Кувейте, в Исландии выполнялись автоматические посадки при предельном боковом ветре, а обледенение тестировали в Архангельской области.
А погода часто совсем непредсказуема. И нужных условий иногда приходится ждать долго. Когда мы прилетели на испытания в Якутию, я думал, что там всегда зачетные, в смысле — идущие в зачет сертификации, морозы. Но все оказалось сложнее. Необходимую минусовую температуру мы поймали не сразу. Было это зимой 2012 года, местные сразу предупредили: “Зря вы прилетели, у нас четко, если в декабре “полтинник“, то потом будет еще холоднее. В этом году мороза больше сорока не было, поэтому вы можете тут сидеть месяц-два, ничего не поймаете“. А у меня еще с Комсомольска, есть подарочная кружка и я во все командировки ее с собой вожу. Так вот — она шаманская. Она погоду, какую надо сделает, я им так и сказал. Все посмеялись, а мороз-таки наступил! Температура падала каждый день: 49, 50, 53! Мы провели испытания на нужной температуре, и погода отступила, опять “потеплело“ до минус 45. Проходит несколько дней и опять температура вниз пошла. После этих двух морозов нам якутские коллеги сказали: “Мужики, забирайте свою шаманскую кружку и уезжайте отсюда! Холодно! “
В Архангельске, когда мы летали “на обледенение“, эта кружка тоже помогла.
За годы наблюдений погоды метеорологи могут указать, где с высокой вероятностью можно встретить условия сложного обледенения, требуемые для этих испытаний. В России — это побережье Камчатки и регион между Мурманском и Архангельском, вблизи побережья Белого моря. Причём “ловить“ лёд следует в определённое время года — в апреле и в ноябре. Архангельск всё-таки поближе, чем Камчатка и поэтому большинство советских и российских самолетов испытывались на обледенение именно здесь.
Мы прилетели на испытания в Архангельск в апреле 2009 года. Любопытно, что во время испытаний на обледенение, отношение авиаторов к погоде разительно меняется. Если в обычное время прекрасная видимость вызывает радость, то во время испытаний на обледенение специалисты недовольны потерянным днем. И наоборот, тяжелые свинцовые тучи, температура чуть ниже нуля, да еще и снег с дождем считаются идеальными условиями. Задача испытаний — поймать близкие к наихудшим условия обледенения.
И за пять летных дней — пять раз подряд экипаж “ловил“ нужные для проведения испытаний условия.
Испытания на земле и в воздухе
Температурные испытания идут как на земле, так и в воздухе. В Якутске зимой на эшелоне температура заходит за минус 70. И там нужно продемонстрировать, что вспомогательная силовая установка (ВСУ) работает нормально и стопроцентно запускает двигатели не только на вымерзшей стоянке, но и в полёте. Причем с “затяжкой“: выключил и запуск только через 15 минут, чтобы за это время движок остыл как следует, а потом снова запуск, и так не менее десятка раз, на различных высотах и скоростях полета. А в жаре ситуация обратная. В тропических широтах температура наверху “всего лишь“ минус 42. И там расход топлива сразу возрастает, тяга двигателей становится меньше, системе кондиционирования самолета работать труднее. Эксперты уже просят показать запуски “горячего“ двигателя: выключаете и тут же, через полминуты, пока он еще раскалённый, надо запускать заново и так по много раз.
Аэродинамика и пробежки по бассейну
Наш SSJ100 — низкоплан, соответственно, двигатели расположены ближе к земле. При этом за время всех испытаний никаких проблем с двигателями не было, и даже при самых плохих условиях не было их повреждений и незапланированных ремонтов или замен. Много зависит не от того, насколько двигатели высоко или низко расположены, а насколько они разнесены в стороны, потому что двигатели сами не засасывают ничего, в них попадает то, что отлетает от колес передней опоры шасси — всё так же как в автомобиле.
Это хорошо иллюстрируют специальные сертификационные испытания — испытания на взлётно-посадочной полосе, покрытой слоем воды. Самолет на разных скоростях совершает пробежки по специальному бассейну, заполненному водой, поэтому эти испытания еще иногда называют пробежкой по бассейну. Чем выше скорость движения, тем выше поднимаются фонтаны воды. В итоге на скорости 200 км/ч струя воды поднимается над крылом, достигая уровня киля. Но благодаря правильной аэродинамической компоновке и соотношению расстояний между стойками шасси и заборниками двигателей, рассчитанными специалистами ГСС, в двигатели SSJ100 с полос ничего не попадает.
Такие же испытания проводятся на заснеженной полосе, при различных видах снежного покрова — сухом и мокром снеге, слякоти. Мы, кстати, долго нужную слякоть не могли поймать, потому что полосы всегда чистые. И в начале апреля 2012 года вдруг грянул снегопад, мощный, мы попросили, чтобы на нашем аэродроме в Жуковском ни в коем случае полосу не чистили. Однако всю полосу нам не уступили, выделили только половину со снегом. В этот день у нас получилось долетать все оставшиеся испытания: руления, взлеты, посадки, с реверсом двигателя, без реверса, с имитацией отказов и без них.
Испытания самолетов после выхода в серию
По правилам, если к выходу в серию готовится новый тип самолета, на котором установлен новый тип двигателя, а у нас было именно так, положено провести дополнительный этап испытаний, так называемые сертификационные контрольные испытания. Поэтому, помимо наших шести испытательных самолетов, в работе участвовал ещё и первый серийный борт — абсолютно типовой, предназначенный для коммерческих полетов, на котором нет никакого испытательного оборудования. На нем требовалось отлетать не менее 150 часов безотказно и желательно по тем же самым аэропортам, где в будущем самолет будет эксплуатироваться. Мы запросили у наших заказчиков их маршрутную сеть, планируемую для полётов SSJ100, выбрали из неё пять региональных российских аэропортов, и приступили к полётам туда в качестве гражданской машины со служебными пассажирами на борту.
В ходе этих испытаний мы продолжали совершенствовать самолет, потому что одно дело — испытательный борт, другое — серия. С ноября 2010 по март 2011“семерка“ летала с представителями сертификационных органов на борту, которые остались довольны самолетом.
Демонстрация аварийной эвакуации
На этой же машине также проводились испытания по демонстрации аварийной эвакуации на земле.
Эти испытания регламентированы множеством жёстких правил, отклонение от которых не допускается. Их проводят на полностью типовом самолёте, стоящем в ангаре, в кромешной темноте. Разрешено использовать только половину штатных аварийных выходов. Условные “пассажиры“, принимающие участие в испытаниях не знакомы с конструкцией и эксплуатацией данного самолёта. Им заранее неизвестно в какую именно сторону — левую или правую, придётся покидать самолёт. Процентное соотношение мужчин и женщин, а так же людей в возрасте старше 50-ти тоже чётко регламентировано. Несколько кукол нужного размера и веса имитируют грудных детей, и часть “пассажирок“ должна эвакуироваться с этими “младенцами“ на руках. Шторки на всех иллюминаторах должны быть закрыты, а в центральном проходе разбросаны коробки, сумки и чемоданы, изображающие ручную кладь, выпавшую из багажных полок.
По команде “Приступить к эвакуации!“ внутри самолёта гасится свет и включается аварийное освещение. После этого подготовленные бортпроводники открывают двери, приводят в действие надувные трапы и помогают пассажирам эвакуироваться. Тем, кто работает с самолётом, разрешается участвовать в этих испытаниях только в роли членов экипажа. У меня была самая легкая роль: я должен был первый выскочить наружу, освободить проход из кабины остальным, а внизу помогать “пассажирам“ отбегать от трапа, чтобы не возникал затор. Остальные члены “экипажа“ в соответствии с инструкцией, должны были прихватить с собой кто фонарик, кто аварийный топор, кто радиостанцию, у них были четкие функции. Они же последними покидали самолет. По сертификационным правилам на эвакуацию дается 90 секунд. Все прошло успешно, и мы перекрыли норматив с большим запасом по времени.
Испытания продолжаются и в настоящее время. Любой тип самолета, пока он находится в эксплуатации, проходит дополнительные сертификационные испытания, однако теперь они служат целям дальнейшего совершенствования самолета, расширения условий полётов и повышению надёжности её эксплуатации в авиакомпаниях. Поэтому наши испытательные SSJ100 остаются в строю. Заказчики высказывают свои пожелания, развиваются технологии, меняется оборудование — все время ведется работа по совершенствованию самолета.
Фото с сайта АО "ГСС"
