Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №31/2004

ЗООЛОГИЯ

В.Д. ИЛЬИЧЕВ

Авиационная орнитология

Птицы против самолета. На первый взгляд их противостояние кажется несерьезным. Какую конкуренцию может составить воробей могучему многотонному лайнеру, затянутому в алюминий и пластик, вооруженному моторами в тысячи лошадиных сил? Что ему одна воробьиная сила?

Но в действительности все достаточно сложно. Для стоящего на аэродроме лайнера воробей не опасен. Но для лайнера, набирающего скорость для взлета или для взлетевшего, воробей – фактор, с которым пилот не может не считаться. Столкновение птицы с самолетом может оказаться гибельным для обоих. Когда же лайнер набрал высоту 8–9 км, летчик может успокоиться – на таких высотах птицы не летают.

На самолет, летящий со скоростью 700 км/час, столкнувшаяся с ним птица действует втрое сильнее, чем снаряд 50-миллиметровой пушки с силой удара в 200 000 Н. Лобовое стекло самолета не пробивает пуля, но птичье тельце, встретившееся на пути скоростного истребителя, его пробивает. Оно может пробить обшивку фюзеляжа и крыльев или попасть в двигатель. Чем все это грозит самолету?

Отверстие в обшивке фюзеляжа или крыльев со временем будет все увеличиваться, ухудшая аэродинамику, заклинивая рули и элероны, разрушая самолет. Повреждение стекол кабины разгерметизирует её – на больших высотах это создает смертельную опасность для экипажа и пассажиров. Кроме того, осколки стекол могут поранить летчика.

Попав в воздухозаборник двигателя, тело птицы может деформировать или даже оторвать лопатки ротора, при этом двигатель потеряет мощностъ, заглохнет, в нем может возникнуть возгорание. Каждая из этих ситуаций может стать причиной катастрофы. В лучшем случае столкновение с птицей окончится дорогостоящим ремонтом.

Характер последствий столкновения самолета с птицей зависит, в первую очередь, от того, какая часть самолета стала мишенью для удара. Вероятность попадания птиц в двигатель, например, зависит от типа самолета. Так, для самолетов гражданской авиации примерно 40% столкнувшихся с ними птиц попадает в двигатели, 33% – в крылья, 16% – в лобовое стекло кабины, 7% – в фюзеляж. Для военных самолетов статистика иная: двигатель – 55% столкновений, фюзеляж – 11%, лобовое стекло – 10%, крылья и рули – 14%.

Вероятность попадания птицы в самолет вообще и в двигатель в частности для одномоторного реактивного истребителя, летающего на малых высотах, выше, чем для многомоторного турбовинтового лайнера, рабочие высоты которого (8–10 км) лежат за пределами птичьих возможностей. Лайнер может столкнуться с птицей только при взлете или посадке. Последствия столкновений для истребителя и пассажирского лайнера будут тоже разными – отказ единственного мотора в воздухе равносилен гибели, тогда как отказ одного из многих двигателей оставляет шанс на спасение.

Какие птицы чаще всего сталкиваются с самолетами? В таблице приведены данные орнитолога В.Якоби по общей статистике столкновений для разных видов птиц.

Таблица.

Вид

Доля в общей статистике столкновений, %

Куропатка
Перепел
Голубь
Лысуха
Журавль
Дрофа
Чибис
Чайка
Гусь
Утка
Цапля
Ястребиные
Стриж
Ворона
Грач
Галка
Сорока
Скворец
Жаворонок
Дрозд
Ласточка

0,55
0,68
11,9
0,42
1,09
1,09
1,5
7,13
3,15
4,55
0,41
8,71
0,28
1,64
7,13
0,41
0,14
5,21
3,29
0,41
3,98

В целом на долю представителей отряда воробьиных приходится 32,2% столкновений, чаек – 15,9%, дневных хищников и голубей – около 15%.

В гражданской авиации нашей страны ежегодно происходит свыше 1,5 тыс. столкновений с птицами. Хотя это и ничтожный процент относительно всего объема перевозок, но в абсолютных цифрах за этим стоит значительный материальный ущерб и, что самое главное, жизни людей.

Проблемой столкновений самолетов с птицами, разработкой биологических и технических мер, предупреждающих столкновения занимается специальная, недавно возникшая область науки – авиационная орнитология. Эта область получила официальное право на существование в 1965 г., когда в Ницце собрался специальный симпозиум по вопросам защиты самолетов от птиц. Этот симпозиум был созван Французской торговой палатой и Институтом агрономических исследований. В работе симпозиума приняли участие представители 10 стран, сделавшие более 70 докладов. Это были биологи, акустики, инженеры, авиационные специалисты – учредители и будущие партнеры.

Признание авиационной орнитологии, созыв специального симпозиума не были случайным или преждевременным мероприятием. К этому времени авиация уже накопила некоторый опыт, и опыт этот был весьма печальным.

Первое столкновение самолета с птицей произошло в 1912 г., когда в Калифорнии в результате попадания чайки в рулевое управление погибли машина и пилот. С появлением турбовинтовых и турбореактивных двигателей в 1950-е гг. опасность птиц для самолетов резко возросла. Высокие скорости с каждым годом увеличивали число столкновений самолетов с птицами, делали последствия таких столкновений все более тяжелыми.

Так, в США с 1942 по 1946 г. произошло 473 столкновения, с 1956 по 1966 г. – 1566, из них 837 столкновений только в 1965 г. В Канаде с 1957 по 1963 г. зарегистрировано 181 столкновение, в Англии с 1956 по 1960 г. – 738, в Голландии с 1960 по 1966 г. – 413, в Австралии в 1963 г. было 185 столкновений, а в 1964 г. – 208. В нашей стране в 1963 г. с птицами столкнулось 40 самолетов гражданской авиации, в 1966 г. – 101, в 1969 г. – 221 самолет.

Возрос и объем материальных потерь. В Канаде только для одной авиакомпании он составил 1,19 млн долл. – это стоимость 23 двигателей, поврежденных в результате попадания птиц. Другая авиакомпания за 2,5 года заменила 75 двигателей, причем замена одного поврежденного двигателя обходилась в 200–300 тыс. долл. В среднем канадские авиакомпании оценивают стоимость ежегодного убытка по вине птиц в 1 млн долларов.

В Великобритании убытки от столкновения самолета с птицами оцениваются специалистами в сумму до 100 тыс. фунтов стерлингов. Однако эти цифры характеризуют только стоимость ремонта, т.е. относятся к ситуациям, которые окончились для экипажа и пассажиров сравнительно благополучно, и самолету удалось приземлиться. Если же столкновение приводит к катастрофе, материальные потери многократно возрастают и, главное, при этом погибают люди.

В начале 1960-х гг. ситуация настолько обострилась, что проблема столкновений самолетов с птицами привлекла внимание государственных учреждений. В разных странах стали создаваться специальные комитеты с широкими полномочиями, включающие представителей авиации, инженеров и орнитологов. В 1962 г. такой комитет был создан в Канаде, в 1964 г. – в ФРГ, в 1966 г. – в США и других странах. Возникла необходимость международного сотрудничества, международной координации.

В 1966 г. возник Европейский комитет, объединивший усилия 15 стран Европы и Америки в разработке мер защиты самолетов от птиц. ИКАО – Международная организация гражданской авиации – активно включилась в решение проблемы. Международное сотрудничество оказалось очень плодотворным. За первым учредительным собранием авиационных орнитологов в Ницце в 1963 г. последовали несколько очень важных консультативных встреч и конференций. В 1969 г. в Кингстоне (Канада) состоялась Первая международная конференция по опасности птиц для самолетов, собравшая 250 участников из 19 стран, в том числе и из СССP.

Проблемам защиты самолетов от птиц были посвящены специальные заседания ИКАО (1966, 1968 гг.). На ежегодных заседаниях Европейского комитета и шести его рабочих групп обсуждались насущные задачи авиационной орнитологии, методы предотвращения столкновений самолетов с птицами, международное сотрудничество в этой области.

Что же достигнуто за эти годы? К чему привели объединенные усилия ученых и практиков? Прежде всего, были проанализированы все ситуации, сопутствующие столкновениям. Каждый случай изучался с разных точек зрения – биологической и авиационно-технической.

В результате анализа выявились важные закономерности. Оказалось, что число столкновений по сезонам распределяется неравномерно: оно возрастает в апреле–мае, достигает пиков в июле и сентябре, далее спадает к ноябрю и декабрю. Как объяснить такую неравномерность?

Конечно, зимой самолеты летают реже. Но дело не только в этом. Обращает на себя внимание отчетливое совпадение пиков со сроками весенних и осенних миграций (май, сентябрь) с одной стороны, массовым появлением молодняка и его летними кочевками (июль). Благодаря тому, что птиц в эти периоды становится значительно больше и ведут они очень подвижный образ жизни, вероятность столкновения их с самолетами возрастает.

Особенно она возрастает на трассах горизонтального полета, которые пересекаются мигрирующими стаями (здесь случается около 3/4 всех столкновений), и в районах аэродромов, где концентрируются и местные птицы, преимущественно молодые и мигрирующие. По статистике, около четверти всех столкновений приходится на аэродромные условия, т.е. происходят с взлетающим или садящимся самолетом.

Изучение аэродромных ситуаций важно еще и потому, что использование различных средств, предотвращающих столкновения, дает здесь больший эффект, чем в условиях горизонтального полета.

Аэродром и его окружение привлекают птиц по многим причинам. Полоса отчуждения, окружающая аэродром и недоступная посторонним посетителям, представляет птицам наилучшие условия для отдыха, кормежки и размножения. Рядом с этим своеобразным «заповедником» – взлетная полоса, где много корма – дождевые черви, грызуны, насекомые. Мусорные свалки, кучи хозяйственных отбросов, соседствующие с аэродромом, – еще один фактор, привлекающий галок, ворон, голубей и других птиц. Близость водных пространств (многие крупные аэродромы располагаются вблизи морских побережий и рек) способствует постоянным визитам чаек, уток и куликов.

В силу этих причин на аэродроме и в его окрестностях создается своеобразный аэродромный биоценоз со своими специфическими связями и отношениями, со своей экологией.

Птичье население аэродрома резко увеличивается во время миграций и после появления молодых. В эти периоды птицы представляют особую опасность для самолетов. Не только потому, что птиц становится много, но и потому, что среди них большинство составляют неопытные особи, не знакомые с аэродромными условиями и не боящиеся самолетов. Поведение таких птиц по отношению к самолету трудно предугадать.

Анализируя последствия столкновений самолетов с птицами, инженеры пришли к выводу, что тяжесть их последствий можно значительно уменьшить, внеся в конструкцию самолета некоторые изменения.

Для остекления кабины предлагается применять гнутые ориентированные органические стекла, плоские многослойные блоки на базе силикатных стекол, толстых (до 20 мм) поликарбонатных пластин. Входные каналы двигателей следует защищать сетками, лопатки компрессора изготавливать из специальных сплавов, предусматривать быстрое восстановление мощности двигателя при попадании птиц. Передние кромки крыла и хвостового оперения надо усиливать поддерживающими элементами.

Технологические способы защиты самолетов от птиц широко используются в современной авиации. На специальных стендах самолеты испытывают на «птицестойкость», обстреливая их из пневмопушек птичьими тушками массой 680 г при испытаниях двигателя и 1–1,8 кг при испытаниях остекления. В техническом паспорте самолета делается соответствующая запись. Согласно международным стандартам, продавать самолеты, не прошедшие такие испытания, не разрешается.

Технологические способы защиты самолета от птиц, несмотря на свою привлекательность, все же ограничены. Нельзя усиливать самолетные конструкции, не утяжеляя машину, защищать двигатель сетками, не лишая его мощности, тем более, что полной гарантии безопасности эти меры, так же, как и все остальные, не дают.

Поиск новых способов предотвращения тяжелых последствий при столкновениях самолетов с птицами продолжается. Вероятность таких столкновений, с одной стороны, и тяжесть их последствий, с другой, постоянно уменьшаются. Коль скоро речь идет о жизни людей и дорогостоящей технике, даже небольшие успехи имеют практическое значение.

 

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru