Одна из загадочных авиакатастроф произошла в июле 1996 г. с авиалайнером Boeing 747–100 авиакомпании Trans World Airlines (TWA) США. Самолет, вылетевший из аэропорта Джона Кеннеди (Нью-Йорк) в Париж, разрушился в воздухе, превратившись в огненный шар. До момента аварии воздушное судно успело отлететь к юго-востоку от Нью-Йорка. Обломки упали в океан у берегов Лонг-Айленда. Погибли все, кто находился на борту. В истории полетов «Боингов» данной модификации такого раньше не случалось. Взлет рейса TWA 800 происходил в 20:18:21 EDT (Североамериканское восточное время) в штатном режиме. Эксперты терялись в догадках, почему самолет буквально рассыпался в воздухе. Последний сеанс связи с самолетом в 20:30 EDT. В 20:29:15 командир ВС заявил: «Посмотрите на этот сумасшедший индикатор расхода топлива на четвертом номере… видишь это?» [56]. Оба самописца прекратили запись в 20:31:12, когда лайнер набирал высоту [57].

Комиссия Национального совета по безопасности на транспорте США расследовала авиационное происшествие в 4 лет и 1 месяца. Его итогом стал отчет об авиационной аварии «Разрушение Боинга 747-131 рейса 800 авиакомпании Trans World Airlines над Атлантическим океаном 17 июля 1996 г.» [58], опубликованный 23 августа 2000 года. Опросы свидетелей проводили сотрудники ФБР. Несмотря на многочисленные исследования и эксперименты на моделях, конкретную причину аварии эксперты найти не смогли. Причиной происшествия были названы неполадки в электрической системе лайнера: из-за короткого замыкания произошел взрыв топливного бака. Сотрудники NTSB (National Transportation Safety Board) сообщили, что наиболее вероятным источником возгорания было короткое замыкание вне бака, которое затем проникло в бак через систему индикации количества топлива. Многих эта версия не устроила.

С 1959 по 1996 гг. на военных и гражданских транспортных самолетах (включая рейс 800 TWA) было зарегистрировано 26 взрывов и возгораний топливных баков [58. С. 179]. У рейса TWA 800 и рейса 7К9268 авиакомпании "Когалымавиа" похожая драматургия происшествий: погибло, соответственно, 230 и 224 человека. Происшествия случились во время набора высоты. В обоих случаях у лайнеров неожиданно прервалось электропитание. Как в одном, так и в другом случае на последней секунде полета в кабине пилотов регистраторы записали непонятный звук; свидетели видели в обоих случаях огненный шар; экипажи не подавали сигналов об аварии; в результате взрыва самолеты разорвало на многочисленные части и фрагменты, которые разбросало на большой площади (десятки квадратных километров). На последних секундах полета силовые установки самолетов вырабатывали мощность, значительно превышающую технические возможности агрегатов. Данный факт комиссия приняла за ошибку в работе прибора (рейс 800 TWA).

Важные для расследования показания дал командир рейса 507 Stinger Bee, который находился примерно в 20-25 милях к северо-востоку от рейса 800 TWA. Примерно через 3 года после происшествия, во время опроса данного свидетеля группой экспертов NTSB, он рассказал, что наблюдал свет, который «включался и выключался более двух минут, минимум, но я вероятно, видел его [свет] более пяти минут». Многие свидетели, находившиеся поблизости от аварии в то время, когда она произошла, заявили: что они видели и/или слышали взрывы, сопровождаемые большим огненным шаром над океаном, и наблюдали падение в воду обломков, некоторые из которых горели. Около одной трети из числа свидетелей сообщили, что они наблюдали свет, похожий на вспышку, движущийся по небу вверх до точки, где появился большой огненный шар. Группа свидетелей определяла полосу света как объект, движущийся в небе, который может быть описан как светящаяся точка, фейерверк, сигнальная ракета, падающая звезда или что-то подобное [58. С. 230]. Обычно полосу света называли как восходящую, но ее также можно было описать как нисходящий дуговой разряд.

Вскоре после аварии агентами ФБР был опрошен экипаж (пилот, второй пилот и бортинженер) вертолета HH-60, который в момент аварии выполнял плановый облет. ЛА располагался примерно на расстоянии 11 морских миль от того места, где упала в океан основная часть обломков. В момент аварии в районе дул слабый ветер и присутствовали рассеянные облака на небе. Не было никаких значительных метеорологических условий, которые могли бы нарушить полет. Во время беседы следователей с пилотом вертолета он сказал, что вертолет летел по курсу 238º. Согласно документу опроса, пилот вертолета заявил, что он первоначально заметил красную полосу света, очень быстро движущуюся справа налево. Она двигалась по нисходящей дуге, почти горизонтальной. Комиссии Национального совета по безопасности на транспорте пилот сообщил, что он заметил и наблюдал полосу в течение 1-2 секунд, после чего увидел взрыв [58. С. 245]. Второй пилот на следующий день вспомнил, что наблюдал объект, движущийся слева направо, как раз перед появлением огненного шара. Он заявил, что затем увидел серию из трех взрывов, каждый из которых был длинней, чем последний.

В выводах комиссии отмечено: авария в воздухе рейса 800 TWA не была подготовлена ранее существовавшими условиями, способными привести к инициированию смеси паров топлива с воздухом в топливном баке, взрыву, декомпрессии и разрушению конструкции [58. С. 257]. Национальный совет по безопасности на транспорте определил, что вероятной причиной аварии с рейсом 800 TWA был взрыв топливного бака, в результате воспламенения горючей топливно-воздушной смеси в баке. Чрезмерное напряжение попало в него через электропроводку, связанную с системой индикации количества топлива [58. С. 308]. Эксперименты подтвердили, что взрыв паров в топливном баке способен создать достаточное внутреннее давление для разрушения резервуара [58. С. 306]. Комиссия считает маловероятным, чтобы легко воспламеняющаяся смесь паров топлива и воздуха в топливном баке загорелась от удара молнии.

Разнообразные технические экспертизы и сделанные из них выводы подробно описаны в отчете [58]. Специалисты назвали место возможного замыкания в электропроводке, ставшей причиной взрыва паров авиационного топлива в нижней части фюзеляжа, между крыльями самолета. Несмотря на исследования, продолжавшиеся несколько лет, комиссия не дала ответа на главный вопрос: каким образом у взрыва появилась энергия, способная порвать лонжероны и поднять оторванную носовую часть с высоты 15537 до 16 678 футов [58. С. 263].

Самолет израсходовал мало топлива. Следовательно, для паров освобожден небольшой объем. Какая-то часть энергии взрыва была затрачена на разрушение фюзеляжа ВС. Энергии, оставшейся от разрушения авиалайнера, было явно недостаточно, чтобы разбросать обломки на километры от эпицентра взрыва. Какой объем паров авиационного топлива должен был взорваться, чтобы кабина самолета могла продолжить траекторное движение и подняться над местом взрыва 348 метров? Если угол кабрирования самолета составлял угол 12° к линии горизонта, то кабина пролетела по горизонтали, поднимаясь над морем, еще 1600 м. Учтем, что эта массивная конструкция, с большим аэродинамическим сопротивлением. В отношении полос света, движущихся с диаметрально противоположных сторон, до появления огненного шара, и прозвучавших нескольких взрывов, озвученных свидетелями с вертолета, в отчете отсутствует какая-либо экспертная оценка.

9.2. Аномалии, наблюдаемые 15 октября 2015 г. во время полета Airbus A321 рейса 7К9268

Из совокупных сведений, собранных комиссией об аварии, можно сделать некоторые предварительные выводы:

а) во время взлета двигатель лайнера благополучно прошел пик механических нагрузок;

б) силовая установка аэробуса работала с существенным отклонением скорости, от установленной технической характеристикой А321;

г) неизвестный внешний физический фактор воздействовал на авиационное топливо, на показания приборов, задающих курс, и углы тангажа;

д) ЭДСУ отрабатывало программу полета по ложным сигналам;

е) резкое изменение угла тангажа произвела система автоматического управления, контролирующая исполнение программы полета;

ж) экстремальная ситуация, разрушившая А321, произошла внезапно и развивалась стремительно;

з) взрывное устройство мощностью 1 кг ВВ в тротиловом эквиваленте не могло стать причиной разброса фрагментов воздушного судна на площади ~ 30 км² и фактором поражения многих тел термическими ожогами.

Обратим внимание на процессы, которые происходили с ЛА во время полета, и с учетом отклонения от норм оценим происшедшее. При анализе аварии будет опираться на достоверные сведения, опубликованные в информационном пространстве, и данные объективного контроля. Наша цель: установить причину катастрофы и определить лиц виновных в трагедии, объяснить изменение летных характеристик аэробуса А321 до аномальных значений, обосновать большую площадь разброса (десятки квадратных километров) фрагментов корпуса воздушного судна.

9.2.1. Аномалия курса

Географические координаты аэропорта Пулково: 59,8° с. ш., 30,26° в. д. [60]. Координаты аэропорта Шарм-эш-Шейх: 27,98° с. ш., 34,39° в. д. [61]. Самолет, вылетая из Шарм-эш-Шейха, должен был сместиться в западном направлении на расстояние 373 км, чтобы прилететь в аэропорт Пулково. Оптимальная линия траектории, соединяющая начальный и конечный пункты следования, предполагает азимут движения ЛА по курсу А ≈ 354°.

Основная технология, которая используется для получения полетной информации, называется ADS-B. Это сокращение от Automatic Dependent Surveillance – Broadcast (Автоматическое зависимое наблюдение в режиме радиовещания). Приемники ADS-B, установленные на борту другого самолета, в диспетчерском пункте или другом месте, обеспечивают прием всех этих данных, а компьютер отображает их в удобной форме, например на карте.

Технология позволяет пилотам в кабине самолета, а также диспетчерам на наземном пункте, видеть движение воздушных судов на экране компьютера без использования радаров. Основа системы: оборудованный ADS-B самолет примерно каждую секунду передает по радиоканалу свою точную позицию в течение всего полета. Также периодически, по запросу с наземных радаров, передаются скорость, высота, курс, вертикальная скорость самолета. Система ADS-B реализует принцип "каждый видит каждого", что позволяет предотвращать конфликтные ситуации. Система широко внедрена в гражданской авиации. Приемник microADS-B позволяет принимать все данные для отображения на компьютере.

Около 99% самолетов Европы охвачено ADS-B приемниками. Самолеты США, Канады, Карибов, Бразилии, России, Ближнего Востока, Индии, Японии, Тайланда, Малайзии, Индонезии, Австралии и Новой Зеландии имеют высокий процент охвата устройством ADS-B. Все модели Airbus обычно имеют ADS-B транспондер и видимы на Flightradar24.

На сайте Flightradar24 [62] были опубликованы карта и экран. На нем с момента вылета последовательно выводят параметры полета рейса 7К9268: время, скорость, высоту, координаты местоположения, азимут курса. Данные Flightradar24, но с несколько большим периодом охвата (с 04:00:47 до 04:13:19 UTC) представлены в работе [63]. Сведения от Flightradar24, оформленные в таблицы, выбиваются за рамки летно-технической характеристики Airbus А321. Для удобства данные параметров, изложенные и оформленные в таблицы в [62, 63], будем называть (табл. 1) и (табл. 2) соответственно.

Оторвавшись от взлетной полосы в 03:51 (UTC), Airbus А321 держал курс по азимуту А ≈ 10° [62]. В 03:57 курс отклонился к востоку (А ≈ 11°). В 04:02:26 самолет совершает поворот и держит новый курс. Азимут направления полета составил А ≈ 340°, самолет отклоняется к Западу от аэропорта Пулково. В точке разрушения азимут курса составлял А ≈ 336°. Суммарное изменение курса, за 22 минуты нахождения авиалайнера в воздухе, составило 35°. На начальном отрезке пути лайнер отклонялся к востоку (+17°) от линии ортодромии полета в Санкт–Петербург. На второй половине дистанции ВС отклоняется к западу (–18°). Информация о причинах серьезных изменений курса рейса 7К9268 в СМИ не обсуждалась. Диспетчерская служба аэропорта зигзагов самолета не комментировала, возможно, в этот день она их не видела.

9.2.2. Аномалия скорости

Расстояние перелета от Шарм-эш-Шейха до Санкт-Петербурга по прямой линии 3576 км [64]. Время в пути самолета А321 составляет 05ч 10мин, с учетом 20 минут на взлет и посадку. Чтобы уложится в расписание полета, самолет должен был держать курс прямо в направлении Пулково (А ≈ 354°), поддерживая среднюю скорость ~ 740 км/ч. Силовая установка А321 не могла выйти на оптимальный режим работы. Горизонтальная скорость самолета к 11 минуте полета в 04:01:49 составляет 709 км/час, а через 43 секунды (04:02:26) снизилась до 674 км/час (табл. 1). Погода в тот день была ясной, метеорологические условия не могли стать помехой для развития требуемой скорости. Позже (04:08:52) скорость ВС стабилизировалась и составила 741 км/час. На последней минуте полета события развивались стремительно. Скорость и направление полета меняются несколько раз в течение нескольких секунд. Для формирования сведений о последней минуте полета, имеет смысл использовать табличные данные из [63]. Малые интервалы времени (табл. 2), дают более точное представление о динамике движения ЛА.

Airbus А321, оснащенный турбовентиляторными двигателями, развивает крейсерскую скорость 840 км/ч и максимальную скорость – 940 км/ч., что соответствует 0,79 М и 0,87 M. Число Маха (М) обычно используется в определении скоростей, близких к скорости звука. Эта величина непостоянна и зависит от состояния среды. На высоте 10 км скорость звука V ≈ 1078 км/ч. Данные параметров последних секунд полета показывают, что лайнер в 04:12:53 (h = 30875 футов), не достигнув установленного программой задания (h = 32000 фут), прекратил набор высоты. Горизонтальная составляющая скорости достигала 754 км/ч (табл. 1), вертикальная – составляла 948 км/ч, т. е. больше горизонтальной – в 1,26 раза. Самолет совершал крутой подъем. Угол кабрирования достигал ~ 52°. Лайнер поднимался со скоростью 1211 км/ч (1,12 М), что не укладывается в технические возможности А321. К тому же самолет должен был преодолевать звуковой барьер, что критично для ВС, рассчитанного на другие механические нагрузки.

В 04:11:56 (UTC) скорость А321 достигала 1235 км/ч (1,15 М). Чтобы превысить максимальную скорость, ограниченную техническими возможностями, сила тяги должна быть увеличена более чем в 1,4 раза. В 04:12:58 (UTC) поступившая информация показывала, что источник сигнала на самолете пикирует под углом –38°, его скорость 6680 км/ч. Можно предположить, что в данный момент лайнер был разрушен. Скорость обломка с прибором, подающим сигнал, возросла в несколько раз, вероятно, под действием энергии мощного взрыва.

9.2.3. Аномалия в углах кабрирования и пикирования

В 04:11:57 (UTC) самолет достиг высоты 30300 футов (табл. 2). При выходе самолета на эшелон пилоты, переходят, как правило, на систему автоматического задания курса полета. Программа ведет самолет по заданному маршруту (или реализует более сложную подпрограмму), выполняя полетное задание. Основной проблемой при передаче управления ЛА системе автоматизированного управления (САУ) является безопасность полета. Процесс программного изменения и стабилизации отдельных параметров движения летательного аппарата осуществляется с помощью средств автоматики без воздействия летчика на органы управления. Для целенаправленного управления траекторией полета реализуются контуры регулирования положения ЛА на заданной пространственной траектории, параметры которой формируются бортовыми и наземными информационными средствами. При решении задачи автоматического управления траекторным движением необходимо точное выдерживание заданной приборной скорости посредством изменения тяги двигателей. Для этой цели применяется бортовое регулирующее устройство, называемое автоматом скорости или автоматом тяги.

Для уменьшения влияния отказов в конструкции САУ используются различные устройства, ограничивающие размер хода и моменты рулевых машинок, значения перегрузок, углов крена и тангажа. На борту воздушного судна два прибора контроля могут подать сигнал системе управления и изменить угол полета. Один из них прибор гирогоризонт – контролирует положение самолета по углам тангажа относительно плоскости истинного горизонта. Второй прибор – высотометр, измеряющий высоту полета. Нам неизвестна конструкция приборов, установленных на А321. В качестве аналога авиагоризонта рассмотрим прибор АГБ-3 (АГБ-3К) российского производства, широко применяемого на вертолетах и самолетах с дозвуковыми скоростями.

В авиационных гироскопических приборах применяются гироскопы с двумя и с тремя степенями свободы, у которых главная ось располагается вертикально или горизонтально. Если на гироскоп не действует внешняя сила, то главная ось гироскопа постоянно сохраняет свое направление в мировом пространстве. Положение главной оси на вертикали места поддерживается системой электрической маятниковой коррекции. Система, состоящая из двух одноосных жидкостных маятниковых датчиков и коррекционных моторов, определяет истинную вертикаль и создает на осях карданова подвеса гироскопа моменты, вызывающие прецессионное движение главной оси гироскопа к истинной вертикали места. Гироскоп с такой коррекцией называют гировертикалью. Гировертикаль, имеющая визуальную индикацию углов крена и тангажа, называется авиагоризонтом. Прибор дает возможность контролировать углы крена самолета в пределах ±360°, углы тангажа – в пределах ±80° [65].

В качестве измерительного устройства в АГБ-3 применяется жидкостной маятник, корректирующий уход гировертикали. Он представляет собой плоскую медную чашу, заполненную токопроводящей жидкостью (электролит) с большим удельным электрическим сопротивлением. Чаша закрыта крышкой из изоляционного материала, в которую вмонтировано две пары боковых контактов, пятым контактом является сама чаша. Одна пара располагается по направлению продольной оси, другая – по направлению поперечной оси воздушного судна. Жидкости столько, что в чаше остается место для воздушного пузырька. Если ось гироскопа расположена вертикально, то воздушный пузырек в жидкостном маятниковом переключателе занимает среднее положение между четырьмя контактами и поровну перекрывает их. По управляющим обмоткам двигателей протекают одинаковые токи. Если ось гироскопа отклонилась от вертикали на некоторый угол, то в этом случае маятник не будет занимать горизонтального положения и пузырек воздуха в нем сместиться. Один из контактов больше покроется жидкостью, а другой воздушным пузырьком. По управляющим обмоткам коррекционного двигателя потекут различные токи. Возникнет коррекционный момент, вызывающий прецессию гироскопа к правильному положению. По мере возвратного движения гироскопа, величина коррекционного момента уменьшается и, когда он окажется равным нулю, ось гироскопа займет вертикальное положение. Авиагоризонт позволяет выдавать внешним потребителям электрические сигналы, пропорциональные углам тангажа.

Двухстрелочный высотомер ВД-20 предназначен для определения относительной высоты полета самолета. Его конструктивная особенность – барометрическая зависимость показаний давления за бортом от изменения высоты, он безразличен к знаку заряда атмосферного воздуха. Прибор работает как барометр-анероид, который реагирует на отклонение изменение давления внешней среды относительно места взлета, посадки или другого пункта, в котором известно давление.

Ранее было установлено, что незадолго до крушения рейса 7К9268 угол кабрирования самолета составлял θ ≈ 52°. Подобная траектория не заложена в программу полета пассажирских лайнеров. Конструкторы А321 не предполагали такой технической возможности, чтобы за короткое время вывести самолет на крутое кабрирование. Да и экипаж не мог принять иррациональное решение. Остается один разумный вариант причины случившегося: в ЭДСУ поступили ложные сигналы, которые были обработаны системой автоматического управления полетом, затем выданы команды исполнительным механизмам. Считаем, что положение гировертикали на последних секундах полета не соответствовало естественному геомагнитному полю Земли. Поверхность токопроводящей жидкости авиагоризонта, под действием сильного локального электрического поля, заняла наклонное, а не горизонтальное положение, по отношению к поверхности земли. Воздушный пузырек в жидкостном маятниковом переключателе сместился от вертикали прибора, в электрической цепи вырабатывались сигналы на подъем самолета. Если следовать данному предположению, токи, поступившие в ЭДСУ, сформировали измененную траекторию движения лайнера, не совпадающую с полетной программой.