Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Подробный разбор катастрофы SpaceShipTwo: только ли погибший пилот виноват?
lozga
01.jpg
На минувшей неделе Национальный совет по безопасности на транспорте (NTSB) опубликовал материалы слушаний по катастрофе SpaceShipTwo. Напомню, 31 октября 2014 года во время испытательного полета корабль разрушился в воздухе, один из двух летчиков-испытателей погиб, а второй получил тяжелые травмы. Команда специалистов NTSB прибыла на место катастрофы в течение суток, и уже 2 и 3 ноября на пресс-конференциях была названа непосредственная причина катастрофы - преждевременный поворот хвостового оперения в тормозное положение. На пресс-конференции специально подчеркивалось, что расследование катастрофы будет заключаться в установлении причины этого события, и займет это примерно год. Результаты расследования появились всего через 9 месяцев. Новостные агентства написали короткие заметки о том, что виноват второй пилот, преждевременно снявший блокировку системы торможения. Но в материалах почти двухчасовых слушаний NTSB вырисовывается более сложная картина.

Материалы слушаний выложены в открытый доступ, и их можно посмотреть здесь.

Матчасть


Прежде, чем говорить о причинах катастрофы, нужно понять, как работает система торможения SpaceShipTwo. В нормальном полете она является критическим компонентом, обеспечивающим торможение аппарата:

02.jpg

Полет SpaceShipTwo состоит из следующих этапов:

  1. Сброс с корабля-носителя WhiteKnightTwo на высоте ~15 км и скорости ~0,5 М.

  2. Разгон с набором высоты на ракетном двигателе.

  3. Подъем по инерции до высоты 110 км.

  4. Поворот хвостового оперения в режим торможения.

  5. Торможение в плотных слоях атмосферы.

  6. Поворот хвостового оперения в самолетный режим.

  7. Планирующий полет и посадка на аэродроме вылета.


Уникальность системы торможения заключается в том, что поворотом балок хвостового оперения аппарат переводится в аэродинамически устойчивую конфигурацию и тормозит, сохраняя правильное положение, как бадминтонный волан.

03.jpg

Система была успешно испытана в полете:



Технически, система торможения управляется четырьмя рукоятками:

04.jpg

Две нижние рукоятки управляют левым и правым замками системы торможения, для того, чтобы снять блокировку, нужно их потянуть вниз. Две верхние рукоятки управляют левым и правым исполнительными механизмами (актюаторами) системы торможения, для того, чтобы включить систему торможения, их надо потянуть на себя. Все рукоятки механически защищены от самопроизвольного движения при вибрации аппарата.

Полет снимался несколькими камерами. На слушаниях показаны данные с трех камер: наземной, на самолете-носителе и на хвостовой балке SpaceShipTwo:



На видео отчетливо видно, что хвостовые балки начинают поворачиваться, хотя данные из кабины говорят, что ни пилот, ни второй пилот не активировали систему торможения. В то же время, известно, что замки системы торможения были разблокированы вторым пилотом (погибший Майк Олсбери) после доклада о достижении скорости 0,8 М. Согласно карте полета замки системы торможения нужно было разблокировать после достижения скорости 1,4 М. Из-за того, что замки системы торможения были открыты на трансзвуковой скорости полета, на аппарат стали воздействовать нерасчетные аэродинамические силы, которые оказались сильнее приводов системы торможения и развернули аппарат в режим торможения, что привело к его разрушению:



При разрушении аппарата пилота (Петер Сиболд) вместе с креслом выбросило из кабины, он смог отстегнуть ремни кресла, и его парашют раскрылся автоматически.

05.jpg

Тело второго пилота (Майк Олсбери) было обнаружено в обломках кабины. На слушаниях ничего не было сказано о времени и причине смерти.

План полета, подготовка и другие человеческие аспекты


В этом полете распределение обязанностей между пилотом и вторым пилотом было следующим:

06.jpg

После сброса с самолета-носителя пилот управлял аппаратом и отдавал команду на зажигание ракетного двигателя. Второй пилот производил операции по включению двигателя. По достижении скорости 0,8 М второй пилот объявлял вслух "0,8 М!", чтобы пилот был готов к тряске трансзвукового участка полета. При приближении к скорости звука меняется обтекание аппарата воздухом, и практически любой самолет или ракету начинает трясти. Пилот, кроме непосредственного управления аппаратом, начинал управлять триммером стабилизаторов, а задачей второго пилота было громко сообщать о положении стабилизатора. Типичным был бы непрерывный доклад, например, "Пять градусов! Семь градусов! Девять градусов!". По достижении скорости 1,4 М второй пилот должен был разблокировать замки системы торможения.

В реальности спустя примерно две секунды после объявления "0,8 М", на скорости примерно 0,82 М второй пилот произнес "Разблокирую!" и разблокировал замки системы торможения. Оба пилота успели отметить увеличение тангажа (аппарат начал задирать вверх нос).

Оба пилота проходили специальную предполетную подготовку, которая включала в себя работу на симуляторе SpaceShipTwo, планирующие полеты на WhiteKnightTwo, который в определенной конфигурации имитировал аэродинамику SpaceShipTwo на участке планирующего снижения и посадки, а также тренировки на спортивном самолете для отработки навыков работы в невесомости и вывода самолета из опасных режимов полета. В то же время, тренировки на симуляторе производились не в полетных костюмах (шлем, кислородная маска, высотный костюм), а в обычной одежде, и на симуляторе не имитировались перегрузки и тряска реального полета.

Неизвестной до слушаний особенностью являлось то, что замки системы торможения должны были быть разблокированы до скорости 1,8 М. Если этого не удавалось сделать, то дальнейший разгон необходимо было отменить, потому что в случае отказа замков системы торможения SpaceShipTwo не мог нормально затормозить. В результате на пилотов действовали следующие стрессовые факторы:


  • Полетная карта не использовалась в бумаге, операции выполнялись по памяти.

  • Операции нужно было выполнить в весьма сжатый срок, по данным полетов в симуляторе примерно 26 секунд.

  • Полеты с включением двигателей выполнялись давно, пилоты могли отвыкнуть от тряски и перегрузок.

  • Тренировки на симуляторе проводились в обычной одежде, отсутствие привычки к полетному костюму могло дополнительно усилить стресс.

  • В документации была прямо указана опасность поздней разблокировки системы торможения, а вот опасность слишком ранней разблокировки, хоть и считалась общеизвестной, в документации прямо указана не была. В результате пилоты могли стремиться разблокировать замки системы торможения как можно раньше, чтобы не вызвать отмену дальнейшего разгона.


При разработке аппарата конструкторы не установили никаких систем информирования о достижении безопасной скорости для разблокировки или защиты от преждевременной разблокировки системы торможения, полностью положившись на квалификацию пилотов. Несмотря на то, что при разработке SpaceShipTwo использовались технологии предупреждения возможных аварий, они оказались недостаточными. Регулирующие органы (FAA/AST) оказались неспособны дать адекватную оценку безопасности аппарата из-за новизны отрасли частных суборбитальных полетов, к тому же, при рассмотрении заявки на них было оказано давление, чтобы заявка была рассмотрена в 120-дневный срок, а решение было положительным. Взаимодействие инспекторов по безопасности и фирмы-разработчика (Scaled Composites) было недостаточно полным, быстрым и качественным. Также, инспекторы по безопасности назначались на полет, но не на разработчика, и не были знакомы с особенностями корабля и проводимых полетов.

Выводы


NTSB сформулировало десять рекомендаций по повышению безопасности. Конструкторы SpaceShipTwo сообщают, что уже разработали механизм, защищающий от преждевременной разблокировки системы торможения.
Формально, эта катастрофа стала первой космической катастрофой, произошедшей по вине экипажа. Но виноваты не только пилоты. Конструкторы, которые "сложили все яйца в одну корзину" и не установили никаких систем предупреждения или блокировки замков системы торможения от раскрытия в неподходящее время, тоже несут ответственность за эту катастрофу. Люди всегда ошибались, ошибаются и будут ошибаться. В ситуации, когда и слишком ранняя, и слишком поздняя разблокировка системы торможения одинаково смертельно опасна, инженеры, фактически, поспособствовали ошибке, напоминая об опасности слишком поздней разблокировки, но ничего не указав в документации или на приборной доске об опасности слишком ранней разблокировки. Практически закономерно, что люди ошиблись всего после восьми полетов.

Тот факт, что конкретно эта причина катастрофы больше не повторится не вселяет в меня оптимизм и уверенность в дальнейшем успехе суборбитального космического туризма от Virgin Galactic. Если бы аппарат проектировался с учетом опасностей скоростных, высотных и космических полетов, то эта авария не стала бы катастрофой. Катапульты или спасаемая капсула экипажа не допустили бы гибели людей даже в случае разрушения аппарата. Но этого нет, и не планируется - SpaceShipTwo спроектирован в идеологии гражданских самолетов, а не космических аппаратов. Инженерно красивая концепция системы торможения является критически важным для безопасности полета компонентом. Но как инженеры обеспечивают ее надежность? Дублированы ли ее исполнительные механизмы? В истории авиации были самолеты с изменяемой стреловидностью крыла - Су-24, МиГ-23, F-111. Но в случае отказа привода поворота крыла у экипажа были катапульты. Какие системы спасения будут для пассажиров SpaceShipTwo, если откажут актюатор или замок системы торможения? Люк в кабине и парашюты, как во Вторую мировую войну? Все пассажиры должны будут проходить обязательную парашютную подготовку, прежде, чем подняться на борт. Но в случае такого отказа аппарат начнет вращаться, и перегрузка не позволит людям даже встать с кресла, сделав эту подготовку совершенно бесполезной. Понятно противоречие - на меры безопасности требуются деньги, и количество туристов, которые могут оплатить полет, станет еще меньше. Но в противном случае SpaceShipTwo может повторить судьбу Спейс Шаттла - сказочно красивого корабля, в котором погибло много людей, а сама концепция дешевого грузовика на орбиту оказалась провалом.

При подготовке публикации кроме видеозаписи слушаний использовались материалы:

Другие материалы по космическим авариям и катастрофам по тегу "космические происшествия".

Интересно? Подписывайтесь на обновления.

Записи из этого журнала по тегу «космические происшествия»


промо lozga ноябрь 4, 2014 17:00
Разместить за 20 жетонов
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

  • 1
Когда осваивали воздушное пространство, таких катастроф случались десятки, если не сотни в год.
А парашютов тогда вообще ещё не изобрели. Когда осваивали океанское мореплавание, регулярно не возвращались из рейса корабли с экипажами в сотни человек. А тогда даже телеметрию и радиосвязь еще не изобрели.

Печально не то, что на испытаниях принципиально нового класса транспортных средств кто-то навернулся, а то, что целый год разбираются и не продолжают испытания.

Мне лично печальным здесь кажется тот факт, что средств спасения пассажиров и экипажа нет и не предвидится. Надо думать, экономят. Как справедливо пишет автор: денег на безопасность нет => отток клиентов => ещё меньше денег. Порочный круг.

На чем вы собираетесь испытания сейчас проводить? Следущий корабль только строится еще.

Ну вот это и вопрос в том, что строят по одной штуке, когда надо строить малыми сериями по 5-8 штук.
Стоимость такой серии будет максимум вдвое больше стоимости единичного экземпляра.

И с марсоходами та же история - только в 2020 году собираются второй "Curiosity" запускать.

И после поломки одного выкинуть 4-7 штук других на свалку? Просто потому что может быть обнаружена проблема, которая не решается простой заменой детали.
Причем это не авиация, где тоже не строят серию пока не обкатают первый самолет, тут бОльшая цена.

Тогда не было других вариантов. А сейчас глупо не использовать уже известные и освоенные меры по обеспечению безопасности.

Тогда за 30 лет скакнули от первого робкого полета над пляжем до перелета через Атлантику. А в 60-е - за десятилетие от первого витка вокруг Земли до высадки на Луну.

А сейчас космонавтика уже сорок лет топчется на месте.

Нет ни межпланетных полётов, ни орбитальных станций с искусственной гравитацией и замкнутыми СЖО, ни многопусковых схем. Сверхтяжелых носителей, сравнимых с Сатурн-5 или "Энергией", что характерно, тоже нет.

Скоро пора уже будет считать людей, которые умерли от старости, так и не получив шанса куда-нибудь слетать. И их насчитается куда больше чем могло бы погибнуть при той модели освоения космоса, которая использовалась для освоения новых территорий и технологий до 70-х годов XX века.

Я думаю, что это не связано. Не летают, потому что нет цели, выгоды.

Какая выгода была в полетах братьев Райт или Лилиенталя? Чисто затратная операция.

Какая выгода была в достижении Южного Полюса? Больше ста лет прошло, а коммерческая эксплуатация Антарктиды так и не началась.

Какая выгода была в залезании на Эверест? Никакой. Хиллари полез туда "Потому что он существует".

Целей-то сколько угодно. Провести, например, нормальное геологическое исследование ближайших планет, например Уже сколько раз специалисты NASA говорили, что даже неспециалист сможет за один день сделать на поверхности другой планеты больше, чем ровер за месяц.

Почему-то человечество готово вгрохивать миллиарды в коллайдеры, которые выясняют такие законы строения вещества, которые найдут коммерческое применение в лучшем случае через сотни лет. А в куда более дешевое создание орбитальной лаборатории, за недельное посещение которой не надо давать Героя России - не готово.

А почему коллайдеры финансируют вместо космоса?

стоимость большого адронного коллайдера составила, вместе со стоимостью эксплуатации, меньше 10 миллиардов долларов.
Стоимость МКС - заявленная - больше 100 миллиардов долларов. Миллиард долларов стоит одна космическая (беспилотная!) миссия класса "Кассини-Гюйгенс". Впрочем, "Новые горизонты, исследовавшие Плутон, обошлись дешевле.

А коммерческая эксплуатация Антарктиды не началась, потому что запрещена международным соглашением! Впрочем, добыча угля на Шпицбергене тоже сокращается :)

Выгода была - быть первым. Первым перелететь ЛаМанш, Атлантику. попасть на полюс. Сейчас все первые места заняты - осталось первым ступить на Марс и на Меркурий. Но это совсем другие траты.

уже известные и освоенные меры

А что тут запроектировать можно? Индивидуальное катапультируемое кресло каждому? Или спуск обитаемой кабины на парашюте?

У них что, не было ни одного действующего пилота в составе разработчиков кокпита?! Просто контрольная карта на бумаге - это даже в гражданской авиации святое, где повторяемость действий в разы выше (и немало народа гробилось просто из-за того, что две паршивые странички текста были неудачно сформатированы). У военных так вроде даже пластиковые планшетки с флажками выполнения каждого шага могут использоваться.

Рутан-то на пенсию ушел. Вот и некому проследить стало.

Да, еще один большой недосмотр. Не говоря уже о том, что индикацию можно было доверить автоматике.

А почему бы автоматике не доверить выполнение операции (разблокировку системы торможения), а людям оставить контроль и ручное управление на крайний случай?

26 секунд. О какой тут бумаге может идти речь?! На нее ни кто смотреть даже не будет.

>> В истории авиации были самолеты с изменяемой стреловидностью крыла - Су-24, МиГ-23, F-111. Но в случае отказа привода поворота крыла у экипажа были катапульты.

Пилот ОКБ им. Микояна Михаил Комаров погиб на МиГ-23 вследствие флаттера крыла из-за превышения скорости.

История катастрофы такова: при проверке наддувом азотом кислородной системы не была проведена штатная продувка - в результате чего в части трубопроводов остался азот.
В полёте на трансзвуковой скорости с крылом в промежуточном положении в момент автоматического переключения баллонов, пилот получил порцию азота - что привело к потере им сознания.
Непроизвольно пилот упал вперёд, отклонив РУС, а так же потянул к максималу РУД - машина разогналась и превысила критическую скорость флаттера для данной аэродинамической конфигурации. Что и привело к разрушению сначала крыла, а затем и полному разрушению планера - кабина с потерявшим сознание лётчиком отделилась и упала отдельно от остальных обломков.

Как видим, катапульта не спасла и нарушение аэродинамической конфигурации было столь же фатальным по последствиям.

Что касается концепции управления СШТ - то она вполне правомочна и перегруженность автоматикой, которую от неё стали требовать, повлечёт другие проблемы, ничуть не менее опасные...

ХИНТ: на гражданских авиалайнерах несвоевременный ввод реверса тоже приводит к фатальным последствиям - а ведь с этим концептуально летали и летают.
Просто если пилот ошибается - то он ошибается. И это факт.
Такой же, как посадка Ту-134, пилотируемого высококвалифицированным лётчиком-испытателем мимо полосы - в результате чего погибла вся верхушка командования Северным морским флотом.
Вот не должен был столь квалифицированный пилот совершать ТАКУЮ ошибку - а совершил...

Пилот без сознания катапультироваться не может, не вижу здесь противоречия.

На гражданских лайнерах реверс блокируют в воздухе.

Катапультироваться - не может, но может быть катапультирован автоматикой, по условию выхода машины за предельные режимы полёта. На ЯК-38 это было реализовано в серии.

Какой самолет "выплюнул" экипаж и полетел дальше? Як-38 ?
Там автоматику поставили потому что выбранная схема самолета с вертикальным взлетом могла кувыркнуться быстрее чем среагирует человек.

Это вы инцидент в 89 года в ЗГВ, что ли припомнили? С посадкой в Бельгии? Ну так там замполит на МиГ-23 своими руками всё, что надо было дёрнул.
Это, кстати не единственный такой случай и на разных самолётах. Везде пилоты катапультировались сами, осознанно или по ошибке.
За "Свистком" беспилотных полётов вроде как не числится.

Нет, именно когда самолет "выплюнул" экипаж автоматически, но не грохнулся сразу же сам, а какое-то время летел.

Насколько я знаю 38-й был единственным аппаратом, с полностью автоматической системой. И я такого инцидента за ним не знаю.

Это есть даже в Википедии:

4 марта 1976 года военный летчик-испытатель, Герой Советского Союза, полковник Хомяков должен был выполнить приемочный полет на серийном Як-38 с заводского аэродрома. На переходном режиме при повороте сопла ПМД летчик был неожиданно катапультирован в горизонтальном положении самолета на высоте около 70 м. Он приземлился на парашюте недалеко от места взлета.
Самолет между тем продолжал полет с автопилотом, набирая высоту на переходном режиме. Местная служба ПВО подняла шум по поводу появления в воздушном пространстве неопознанного объекта, который не отвечал на запросы с земли. Руководство было проинформировано, и принято решение сбить неизвестного. К этому времени самолет выработал топливо, и "беспилотный" Як-38 почти вертикально приземлился на заснеженное поле.

Спасибо, не знал. Но это был, похоже, единственный инцидент такого рода на 38-ом. И он был следствием дефекта электронной схемы, а не парадигмы САК.

Реверс на современных самолетах совсем не обязателен. поклонение реверсу привело к катастрофе Ту-204 в 2012 году когда не обжав стойки, не задействовав всю аэродинамику крыла командир дал полный газ - а реверса и нет. И вместо торможения получился полет над полосой пока она не закончилась бетонным заграждением.

Насколько я помню ту катастрофу, там пилоты последовательно нарушали правила - забыли про спойлеры и не стали уходить на второй круг. Кстати, там тоже не только они виноваты, их начальство требовало максимально мягких посадок.

На сколько помню да, ошибок было сделано много, и пилот доказывая всему миру что может коснулся земли очень мягко и второй пилот не ввел интерцепторы и на второй круг не пошли, т.к. не ожидали что вместо реверса получат разгон. Однако не будь у них такого настроя на торможение реверсом - сели бы. В добавок потом было сказано что реверс вообще не обязателен, хватает других систем для нормальной посадки и что упор на реверс делают ошибочно.

смог отстегнуть ремни кресла, и его парашют раскрылся

Ай, молодца!

Re: смог отстегнуть ремни кресла, и его парашют раскрылс

Судя по тому, что он потом лежал в больнице от кресла он отстегивался с травмами/переломами. Единственную умную вещь там сделали - самораскрывающиеся парашюты. А то и оба могли погибнуть.

от кресла он отстегивался с травмами/переломами.

От кресла травмы и переломы получить, конечно, можно... Но гораздо труднее, чем получить оные, вылетая вместе с ним из разрушающейся кабины.

Ну и с парашютами- согласен, дальновидное решение.

Re: от кресла он отстегивался с травмами/переломами.

Кабину тоже стоило бы проектировать более прочной. И спасать целиком, для легкой авиации появились отличные парашюты на весь самолет.

  • 1
?

Log in