Откройте шторки иллюминаторов

Птицы против самолетов

Самолет готовится к взлету, шторки иллюминаторов открыты, откидные столики подняты, пассажиры лениво тянутся убрать гаджеты в сумку сиденья напротив. «Нам дано разрешение на взлет», – любезно сообщает бортпроводник. За окном, если небо ясное, вдалеке колышутся деревья и летают птицы. «Птицы, – паникует воспаленный мозг. – Птицы… что, если птица попадет в двигатель или залетит прямо в окно, а оно треснет?» Легко окрестить волнующегося пассажира параноиком, но на самом деле страх его – вполне себе справедлив.

Проблема столкновения воздушных судов и птиц так же стара, как сама авиация. Первая такая «встреча» зарегистрирована еще 7 сентября 1905 года на самолете «Райт Флайер III», третьей машине братьев Райт. Согласно данным Международной организации гражданской авиации, каждый год случается больше 5 тыс. столкновений самолетов с птицами. В 45 % случаев в деле фигурируют двигатели. Помните чудо на Гудзоне? Самолет A320 в 2009 году не пришлось бы сажать на воду, если бы утки не попали в оба двигателя и не вывели их из строя. В России подобный инцидент известен по фразе обращения бортпроводника – «идем правее, на солнце, вдоль рядов кукурузы». Легендарная посадка A321 под Жуковским тоже понадобилась из-за движения пернатых «по встречке».

Вообще-то в любом современном аэропорту установлены системы отпугивания птиц – например, звуковые раздражители. Проблемой птиц и воздушных судов занимается целый раздел науки – авиационная орнитология. Фото: Adam Samu, airliners.net

Такие ситуации в перелетах – редкость. Обычно, даже если выходит из строя один двигатель, на втором самолет благополучно долетает без всяких экстренных посадок. И все-таки есть у самолета уязвимое место для «птичьей проблемы» – кабина пилотов. Мало кто бывал там, но каждый наверняка видел ее в кино или на картинках. Интерьер почти всегда одинаковый: лента высот, лента воздушной скорости, координатор поворота, искусственный горизонт, кнопки, кнопки, рычаги. Вокруг – стекло. «Отсюда открывается самый хороший вид», – любят повторять летчики. И это так. Если, конечно, какая-нибудь птица его не испортит. Из-за большого размера лобовое стекло нельзя в полете починить или поменять на другое, оно хрупкое, трещины по нему ползут быстро, и в случае, если стекло лопается, летчиков из-за давления вытягивает наружу. А без водителя, сами понимаете, доехать проблематично.

Птичка и самолет не смогли разойтись... Фото: Amir Hashim, independent.co.uk

Неприятные последствия для птицы, попавшей в двигатель. Фото: Micah Maziar, flickr.com

Первые самолеты строились не застекленными. Они летали довольно низко, только при хорошей погоде, и защита от ветра и осадков им, в общем-то, была не нужна. Чтобы обезопасить пилотов и дать им возможность работать в любых погодных условиях, в 1920-х самолеты модернизируют, добавляя так называемый фонарь – стеклянный купол над кабиной. Для этого использовалось либо безосколочное стекло, которое при разрушении не крошилось на острые части, либо нитрат целлюлозы, который быстро желтел и чрезвычайно легко воспламенялся. С закрытой кабиной в то время выпускались нидерландский пассажирский самолет Fokker F.VII 1924 года, немецкий транспортник Junkers W 34 1926 года, американцы Ford Trimotor 1926 года и Lockheed Vega 1927 года, а также пассажирские самолеты компаний Douglas и Boeing середины 1930-х годов.

В 1933 году немецкая компания Röhm & Haas впервые выводит на рынок органическое стекло, и фонари кабин пилотов начинают делать из него. В остеклении современных самолетов оргстекло занимает от 80 до 100 % площади.

Советский самолет Су-27 на 38-м Международном авиакосмическом салоне Париж-Ле-Бурже. Фото: DAVE CASEY, commons.wikimedia.org

Первым делом – самолеты

Стекла в самолетах относятся к группе материалов, разрушение которых может привести к катастрофе, поэтому к их прочности предъявляют самые высокие требования. Современным авиалайнерам из-за скорости и высоты их полета уже недостаточно однослойного оргстекла, и чаще всего производители используют склеенные между собой силикатные и органические стекла – триплекс (три слоя), пентоплекс (пять слоев) или полиплекс (больше пяти).

Для лобового стекла и иллюминаторов выбирается разный тип остекления: носовая часть самолетов подвергается атакам птиц и требует абсолютной устойчивости, а пассажирские окна расположены по бокам фюзеляжа, где такой проблемы вообще нет. Поэтому «наши» иллюминаторы не так важны, но и в них, если приглядеться, можно заметить два слоя. Наружный принимает на себя всю внешнюю нагрузку – речь, в основном, о разнице в давлении внутри и снаружи корпуса. Внутренний блокирует доступ к наружному из салона – чтобы пассажир не захотел потрогать. Если по верхней вдруг ползет трещина, другая принимает на себя ее функции – конструкция взаимозаменяема, как и все важные элементы авиалайнеров. Небольшое отверстие внутри служит для исключения перепада давления.

Иллюминаторы ORPE Technologiya, еще не встроенные в салон. rostec.ru

Остекление кабины пилотов более внушительно, там в дополнение к оргстеклу используется силикатное или акриловое, а слоев – больше, и сама конструкция более плотная. Все виды стекла «отливаются» листами, а фиксируются с помощью крепежной ленты. Международный авиационный стандарт требует, чтобы и стекла, и несущие их элементы фонаря выдерживали удар птицы весом до 0,91 кг без ее проникновения внутрь кабины, а панели располагались таким образом, чтобы, потеряв видимость в одной, пилот со своего рабочего места мог компенсировать ее другими.

Окна кабины оборудованы солнцезащитным козырьком. Большинство из них можно открыть, когда самолет находится на земле, наверняка вы обращали на это внимание, когда поднимались по трапу, – иногда в этот момент пилоты говорят с инженерами через открытые окна. Почти все остекление больших самолетов имеет антибликовое покрытие и внутренний нагревательный элемент, чтобы бороться с обледенением.

Характеристики авиационного стекла:

1. Оно должно одинаково хорошо переносить разогрев и охлаждение – интервал рабочих температур для него составляет от –60 до +200 °C.

2. Иметь высокую светопропускную способность с коэффициентом проникания света не менее 70 % без оптических искажений. Несмотря на то что чаще всего пилоты ведут машину по приборам на панели, визуальный контакт важен, например, при посадке, взлете и рулении.

3. Быть ударопрочным. Для этого на заводах по его производству образцы обстреливают из пневматических установок. Может появиться легкая потертость, но трещина – не должна, она грозит разгерметизацией салона.

4. Быть безопасным, то есть не разбиваться при ударе, чтобы не ранить экипаж осколками.

5. Защищать от радиации.

6. Небольшой вес и легкая конфигурации.

Авиационное оргстекло, alta-gamma.ru

В будущее не возьмут иллюминаторы?

В будущем авиационного стекла намечаются две развилки. Некоторые конструкторы хотят делать иллюминаторы панорамными, то есть до пола, например, чтобы пассажиры любовались видами в течение всего полета. Другие пытаются вообще отказаться от стекла в салоне. И последние ближе к своей цели. Любое стекло в самолетостроении снижает прочность продукции, увеличивает цену самолета и уменьшает его скорость. Еще в 2014 году французская студия Technicon Design представила проект бизнес-джета вообще без окон, с одними только гибкими дисплеями высокого разрешения, на которые предложила просто транслировать вид за пределами кабины. Ну, вполне себе Матрица на три часа полета, можно выбрать и время суток за окном, и какие города пролетаешь. В 2013 году бразильцы представили на рынке бизнес-джет Lineage 1000, который существенно нарастил скорость за счет облегчения конструкции после отказа от некоторых (не всех!) иллюминаторов и увеличил дальность полета более чем на 300 км.

Фото интерьера бизнес-джета Lineage 1000. midamericajet.com

В 2018 году Virgin Atlantic, наоборот, заказала концерну Airbus разработку лайнера с прозрачным полом. Задача не из легких: во-первых, производителю придется перераспределить грузовой отсек и модернизировать в принципе всю конструкцию. Во-вторых – аэрофобия, боязнь полетов, и так большая проблема для компаний со всего мира, а уж со стеклянным полом на этот рейс точно купят не все билеты… Главный адепт установки в самолетах панорамных окон – французский инженер Флориан Барджо (Florian Barjot) – считает, что дополнительные панорамные отсеки можно будет продавать значительно дороже, потому что пассажиры любят смотреть в окно. Что ж, тут он прав.

О перспективах авиационного стекла «Машинам и Механизмам» рассказал Антон Павлов, старший преподаватель кафедры эксплуатации и управления аэрокосмическими системами ГУАП: «В полном смысле единое панорамное стекло на самолеты поставить невозможно. Такое остекление необходимо увязывать с силовым набором фюзеляжа (шпангоутами, стрингерами) – то есть остекление будет секционированным в любом случае. Для перспективных широкофюзеляжных самолетов иллюминаторы остаются сугубо фактором, повышающим комфорт пассажиров. А мы должны помнить, что в авиации всегда во главе угла стоит экономическая эффективность. Предполагаю, что из-за пандемии коронавируса любые работы в принципе затормозятся примерно лет на 5–10».

Вторым делом – ракеты

Стекла стоят не только на самолетах, но и на космических кораблях, и на орбитальных станциях. Несмотря на кажущиеся сходства, разница между ними значительна: самолет движется в разреженной атмосфере, а космический корабль – в вакууме. У таких стекол разные температурные режимы, разное крепление, разные требования к герметичности. Если речь о спускаемом аппарате, например, то его остекление должно выдерживать температуры до 200–300 °C при входе в атмосферу. При выводе в космос остекление машин тоже подвергается воздействию высоких температур, да и на сверхзвуковых военных и экспериментальных самолетах также приходится учитывать нагрев остекления за 150 °C.

«Купол» МКС. nasa.gov

Но зачем нам вообще нужны стекла в космосе? На самом деле, чаще всего – для наблюдения. На МКС, например, установлен модуль «Купол»: круглый иллюминатор посередине, а еще шесть в форме трапеций – вокруг него. Через эти «окна» космонавты наблюдают за планетой, орбитой или коллегами, работающими вне станции. На «Куполе» стоят стекла из плавленого кварца с противоударными заслонками, похожими на автомобильные «дворники». Но и там, несмотря на защиту, без трещин не обойтись! В 2016 году астронавт Тимоти Пик (Tim Peake) выложил фотографию с приличной царапиной на «Куполе». Европейское космическое агентство тут же пояснило, что стекла четырехслойные и небольшая трещина от космического мусора во внешнем слое никакой опасности не представляет.

В принципе, с самолетами точно так же. Маленькие трещины не опасны, а на случай больших всегда есть запасной план. Так что, когда будете лететь, лучше не закрывайте шторки иллюминаторов, а наслаждайтесь видом. Пока щедрые авиаперевозчики не отобрали его у нас.