Насколько далеко могут зайти авиакомпании, чтобы обеспечить вам комфортную поездку?
Это типичный январский день в Чикаго - пасмурное небо, снег на земле, 20-градусная жара, - но Терри О’Тула гораздо больше интересуют угрожающие грозы, бушующие над восточной частью Тихого океана. О'Тул смотрит на данные о погоде, отображаемые на экране настольного компьютера в центре управления полетами United Airlines, недалеко от международного аэропорта О'Хара. Диспетчер О'Тул разрабатывает и назначает планы полета, которые включают маршруты и высоты. Как и пассажиры и члены экипажа United, и, возможно, больше всего бухгалтеры компании, О’Тул хочет, чтобы рейсы United максимально избегали турбулентности.
Грозовые тучи, конечно, могут быть легко замечены как пилотами, так и радарами, но не сильным ветром, который иногда закручивается на многие мили по ветру от шторма. Менее чем через два часа рейс 52 United вылетит из Гонолулу в Лос-Анджелес. О’Тул открывает спутниковый снимок Тихого океана на другом мониторе. Окно, наложенное на изображение, предупреждает его о зоне, в которой авиалайнеры могут столкнуться с турбулентностью на высоте от 28 000 до 38 000 футов. Коробка находится прямо напротив всех возможных маршрутов, которые О’Тул может назначить UAL 52.
Хотя шторм может рассеяться до того, как самолет войдет в зону, остаточная турбулентность может сохраняться в течение длительного времени, вызывая нестабильность. Лучшее, что может сделать О’Тул, - это найти высоту либо выше, либо ниже «отбивной». Это начало сложной игры с числами.
«Мы редко летаем ниже 28 000 футов», - говорит О’Тул. В идеале авиалайнер должен подняться на большую высоту, где воздух может быть более ровным. Но чтобы свести к минимуму расход топлива, авиалайнеры обычно летают так высоко, как позволяют ограничения по весу, так что они уже достигли своего потолка. Чтобы избежать турбулентности, большинству авиалайнеров приходится снижаться; это заставляет их сжигать больше топлива, что съедает прибыль компании.
О’Тул нажимает на значки рейсов United, которые уже находятся в зоне оповещения, и набирает сообщение для самолета UAL, летящего на высоте 37 000 футов: «Как дела?» Он нажимает клавишу возврата, и сообщение передается через спутник на экран компьютера в кабине самолета.
Пока О'Тул ждет ответа, он вводит параметры погоды и топлива в компьютер, который составляет наиболее экономичный план полета для UAL 52, Boeing 777, который будет нести почти полный комплект пассажиров и грузов. Через несколько минут матричный принтер распечатывает результаты: рекомендуемая высота и маршрут, а также большое количество информации о погоде и цифры, относящиеся к другим маршрутам и высотам. UAL 52 может быть назначен.
«На высоте 33 000 футов мы будем в пяти часах и 32 минутах, что значительно выше нашего целевого времени. И для этого потребуется 60 000 фунтов топлива», - говорит О’Тул, просматривая расчеты компьютера. Напротив, «если я прогоню его на высоте 24 000 футов, мы уложимся в заданное время, потому что там очень сильный попутный ветер. Но вы также рассчитываете сжечь на 8 000 фунтов больше топлива», что стоит около 3 000 долларов. еще 000 фунтов груза или пассажиров…. Но если воздух плохой, спускаемся ниже, - уверяет он меня. «Мы не задумываемся об этом».
От летного экипажа United, уже находящегося в этом районе, приходит ответ: «Большую часть пути свет включается и выключается; знак ремня безопасности». Согласно распечатке, если UAL 52 летит на высоте 37 000 футов, он на самом деле сожжет немного больше топлива, чем на высоте 33 000 футов, потому что выше попутный ветер не такой сильный. Но воздух там кажется более гладким. О’Тул решает сократить расходы на топливо и планирует полет UAL 52 на высоте 37 000 футов. Скорее всего, это меньше, чем столкновение или столкновение с авиакомпанией, если рейс попадет в сильную турбулентность.
Согласно статистике, собранной Национальным советом по безопасности на транспорте, в период с 1987 по 2000 год только два несчастных случая со смертельным исходом (в каждом из которых погиб один человек) на борту коммерческих авиалайнеров США были связаны с турбулентностью, и считается, что это явление причиной крушения всего одного американского авиалайнера - около 40 лет назад - в основном из-за того, что пилоты не реагировали должным образом, когда дул сильный ветер.
Хотя большинство столкновений с турбулентностью не смертельны, неспокойный воздух наносит ущерб авиационной отрасли. «Вероятно, меньше всего нас беспокоит то, что самолет упадет с неба», - говорит Лу Андельмо, диспетчер US Airways. «Больше всего нас беспокоят травмы». Турбулентность является основной причиной несмертельных травм пассажиров и членов экипажа, что приводит к потерям рабочего времени, а также к сверхурочным, оплачиваемым другим экипажам для заполнения. Травмы пассажиров также могут привести к судебным искам и мировым соглашениям. А если турбулентность достаточно серьезная, правила Федерального управления гражданской авиации обязывают авиакомпанию немедленно провести незапланированную (то есть дорогостоящую) проверку самолета на наличие повреждений или нагрузок, прежде чем самолет сможет вернуться в эксплуатацию.
Турбулентность может привести к такому количеству финансовых потерь, что точные цифры получить сложно, но группа по безопасности коммерческой авиации, представляющая собой партнерство между правительством и промышленностью, пытается установить и понять затраты, связанные с турбулентности в рамках общей миссии по изучению безопасности авиаперелетов. По словам Шерри Боренер, аналитика Центра Вольпе при Министерстве транспорта США, CAST обнаружила, что, среди прочего, внеплановая проверка в сочетании с однодневными затратами на неработоспособность составляет около 24 000 долларов США за каждый инцидент. Перенаправление в другой аэропорт из-за турбулентности стоит от 25 000 до 150 000 долларов, в зависимости от авиакомпании и количества пострадавших пассажиров. По оценкам, потери из-за задержек и отмен достигают 866 миллионов долларов в год.
Бортпроводники, проводящие большую часть времени на ногах, наиболее уязвимы к травмам. Компания Northwest Airlines даже выпустила обучающее видео, основанное на недавнем инциденте, когда один из ее рейсов приближался к району с сильной турбулентностью: по запросу из кабины пассажиры и экипаж возвращались на свои места, чтобы пристегнуться, когда стюардесса заметила что дверь в камбузе была открыта. За дверью была стойка, которая могла вылиться на другого члена экипажа, если бы турбулентность была достаточно сильной. Как только дежурный встал, чтобы запереть защелку, самолет ударил сильный нисходящий поток; дежурную отбросило к потолку и повредило голову и руку.
Кэндис Коландер, координатор Ассоциации бортпроводников по вопросам безопасности полетов, здоровья и безопасности, говорит, что в 1996 году, последнем году, за который у нее есть данные, в одной авиакомпании бортпроводники сообщили о 310 травм, связанных с турбулентностью, что привело к потере более 3 500 рабочих дней. Это только сообщения о травмах. По оценкам исследования CAST, на каждую зарегистрированную травму приходится более 15 незарегистрированных; только сообщения о травмах обходятся отрасли примерно в 26 миллионов долларов в год.
И тогда есть расходы, понесенные, когда пассажир предъявляет иск из-за травмы. Дэррил Дженкинс, приглашенный профессор Авиационного университета Эмбри-Риддл в Прескотте, штат Аризона, который исследовал вопросы страхования и судебных разбирательств, связанных с полетами, говорит, что, хотя авиакомпании оспаривают некоторые претензии, судебные издержки и вероятность плохой огласки часто вынуждают их урегулировать. В середине-конце 1990-х годов, по его словам, «урегулирование среднего иска стоило около 30 000 долларов». В сводке результатов CAST говорится, что судебные издержки «резко увеличились», и одно недавнее урегулирование достигло 10 миллионов долларов.
По словам Боренера, CAST подсчитала, что с 1988 по 2001 год турбулентность обошлась отрасли в 31 миллиард долларов. В эту цифру не входят затраты, которые почти невозможно подсчитать: после неприятного столкновения с турбулентностью люди, которые обычно боятся летать, могут еще реже садиться в самолеты; другие пассажиры, недовольные тем, что им не подали питание, пока самолет подпрыгивал и качался, могут снова отказаться лететь этой авиакомпанией. Однако иногда последствия тяжелого полета можно точно определить: в 1999 году American Airlines выложила 2 миллиона долларов группе из 13 пассажиров, которые убедили суд в том, что их летный экипаж не предпринял таких шагов, как зажигание «Пристегните ремни безопасности». » перед турбулентностью, связанной со штормом, вызвала «психологический стресс», потому что пассажиры думали, что они умрут.
Турбулентность бывает двух видов: конвективная и в чистом воздухе. Первый включает в себя восходящие и нисходящие потоки, создаваемые горячим восходящим воздухом и прохладным влажным падающим воздухом - и то, и другое вы найдете во время грозы и вокруг нее. К счастью, влага отражается на метеорологическом радаре, делая конвективную турбулентность видимой и в некоторой степени предсказуемой. Штормы также могут вызывать турбулентность ясного неба, но CAT, как его называют метеорологи, обычно проявляется в струйном течении - ветрах с запада на восток, которые дуют чуть ниже тропопаузы (разделение между тропосферой и нижней частью атмосферы). где происходит «погода» - и стратосфера, примерно на высоте от 30 000 до 35 000 футов над континентальным Ю. С.). Одной из серьезных причин CAT является явление, известное как горные волны: поверхностные ветры, которые ударяются в горы, а затем мощными порывами поднимаются вверх, иногда на многие мили.
Гарри Хайндс, менеджер отдела метеорологии United, сравнивает струйный поток с потоком воды. «Если поток прямой и движется быстро, вы можете попасть в него, и это действительно не проблема», - говорит он. «Но поместите камни в этот поток, вызывая белую воду, и вот что такое горная волна - атмосфера, набегающая на скалы, ударяющаяся и вращающаяся, - и вы получаете сдвиг ветра, который является просто изменением скорости и направления ветра. Это создает прибойные волны воздуха, точно так же, как прибойные волны воды. Разница между волнами в атмосфере и волнами в океане в том, что вы не можете видеть волны в атмосфере». Ну, по большей части.
«Чистый воздух» - это неправильное название, - говорит ученый Ларри Корнман из Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо.«Люди используют это, потому что пилоты летают и их сбивает что-то, чего они не видят. У вас может быть горная волна, в которой конденсируется водяной пар, и вы действительно можете увидеть нижнюю часть волновой структуры».
Избежать этих волн - одна из основных задач диспетчера, который начинает работать над поиском маршрута еще до того, как пассажиры прибудут в аэропорт. Когда Андельмо из U. S. Airway начинает смену в операционном центре авиакомпании в Питтсбурге, диспетчер, который собирается уйти с дежурства, информирует его о проблемах управления воздушным движением, погоде в целом и турбулентности в частности. Прежде чем планировать маршруты, Andelmo просматривает информацию о погоде, предоставленную через Интернет Национальной метеорологической службой, Weather Services International и Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (прогнозы, предупреждения о турбулентности и отчеты пилотов - «pireps» - можно увидеть на сайте add.aviationweather)..gov).
Эти источники показывают грозы и предоставляют диспетчеру карту всех недавних пилотных отчетов об умеренной или сильной турбулентности при ясном небе. Проблема в том, что CAT настолько переменчива, что пирепы могут устареть уже через 20 минут. «Турбулентность похожа на вторичный атмосферный эффект», - говорит метеоролог из United Airlines Джон Голдман. «Вы можете предсказать сдвиг ветра, вы можете предсказать стабильность атмосферы, но это сочетание этих вещей, которые вызывают турбулентность, и в районе, где есть турбулентность, она не будет наблюдаться во всех местах. Это очень случайно».
Действительно, полеты часто попадают в турбулентность в районах, которые, по словам пирепов, были гладкими. В 2000 году самолет авиакомпании U. S. Airways, пролетавший без происшествий над Чаттанугой, штат Теннесси, на высоте 35 000 футов, столкнулся с турбулентностью. «Голова людей ударялась [потолок] и треснула», - говорит Андельмо. «У нас были серьезные травмы».
Авиакомпании и правительство также работают вместе, чтобы предотвратить тяжелые поездки. «У нас есть регулярные телефонные конференции в течение дня с FAA и другими авиакомпаниями, где мы делимся любой имеющейся у нас информацией», - говорит представитель United Airlines Джефф Грин.«В случае, если нашим диспетчерам потребуется получить или поделиться какой-либо информацией, у нас есть возможность связаться с центрами управления операциями других авиакомпаний».
Авиакомпании и FAA характеризуют турбулентность как легкую, умеренную, сильную или экстремальную. Соответственно, категории определяются как (1) вызывающие небольшие беспорядочные изменения высоты или положения и ритмическую тряску; (2) те же характеристики, но с большей интенсивностью и быстрыми ударами и толчками, когда пассажиры натягивают ремни безопасности; (3) большие, резкие изменения высоты или пространственного положения и большие колебания воздушной скорости с временным выходом самолета из-под контроля; и (4) сильные толчки, делающие управление самолетом практически невозможным и возможны повреждения конструкции.
Но то, что ощущается как легкая турбулентность в Боинге 747, может показаться серьезной в Боинге 737. Турбулентность варьируется даже по длине самолета: пилоты чувствуют некоторую тряску, но центр самолета трясется больше, чем кабина, а задние секции раскачиваются вперед и назад больше, чем в центре. По словам Голдмана, «турбулентность - единственный метеорологический параметр, который является субъективным отчетом».
NOAA совместно с Национальной метеорологической службой регулярно публикует прогнозы турбулентности в условиях ясного неба, основанные на расчетах таких показателей, как температура, скорость и направление ветра в разных частях страны и на разных высотах. Но некоторые в отрасли считают прогнозы слишком консервативными. Поэтому несколько авиакомпаний, таких как United, вложили средства в собственные отделы метеорологии.
«Выдать прогноз CAT, в котором мы уверены, очень трудоемко», - говорит Голдман. «Нам нужно оценивать многие вещи. Даже тогда мы ждем, пока не начнем получать подтверждения от полетов в этом районе. И если их отчеты соответствуют тому, что говорят нам данные, мы выносим предупреждение». В противном случае United может ввести ненужные отклонения, что приведет к дополнительным расходам. Трудно сказать, что именно представляют собой эти дополнительные расходы, но готовность «Юнайтед» ежегодно тратить более 2 миллионов долларов только на создание отдела метеорологии является некоторым показателем.
Некоторые части страны известны тем, что почти все время имеют либо конвективную турбулентность, либо турбулентность при ясном небе, например, выше и к востоку от Скалистых гор, особенно вокруг Денвера. (Юнайтед называет круг, определяемый радиусом 50 миль вокруг города и высотой до 25 000 футов, как «денверский цилиндр», в котором пилоты всегда могут ожидать грубых поездок.) Другие обычно неспокойные районы включают побережье Мексиканского залива., южная Флорида, область вокруг Кейп-Кода, штат Массачусетс, и граница Монтаны и Канады.
Вместе с Национальным центром атмосферных исследований и другими организациями Программа НАСА по авиации и безопасности в настоящее время работает над тем, что она называет Системой прогнозирования и предупреждения о турбулентности, которая предназначена для снижения травм, связанных с турбулентностью. По словам Джима Уотсона, руководителя проекта TPAWS, разрабатываются две очень многообещающие технологии, помогающие обнаруживать турбулентность. Во-первых, это обновление программного обеспечения доплеровских радиолокационных систем, которые многие авиалайнеры уже используют для обнаружения сдвига ветра. Благодаря новым алгоритмам эти радары смогут искать и обрабатывать слабые радиолокационные отражения влаги или кристаллов льда, которые обычно обнаруживаются в конвективной турбулентности вдали от грозовых облаков.
Лазерный радар или лидар - это вторая разрабатываемая технология TPAWS (см. «Как лидар обнаруживает турбулентность» на следующей странице). Гораздо более чувствительный, чем доплеровский радар, лидар может отображать движение воздуха с очень высоким разрешением, что дает Уотсону и его коллегам надежду на то, что - в ожидании дальнейших усовершенствований и разработок - он сможет отражать мельчайшие частицы пыли, переносимые чистым воздухом. турбулентность. Но после терактов 11 сентября 2001 года, когда авиакомпании теряли пассажиров и были вынуждены тратить деньги на безопасность, стало ясно, что разработать такую дорогостоящую технологию, как лидар, будет сложно. «Одна из задач лазерной системы - сделать ее более доступной», - говорит Стив Хэннон, главный научный сотрудник CLR Photonics, фирмы из Колорадо, которая работает с НАСА над разработкой датчиков предупреждения о турбулентности.
По словам Хэннона, большинство исследований было сосредоточено на лидаре с «карандашным лучом» диаметром от 10 до 20 сантиметров, который фиксируется прямо перед самолетом и просто предупреждает экипажи о наличии турбулентности, а не чем более дорогой сканирующий лидар, который проходит по пути самолета и возвращает изображение воздуха. До сих пор неясно, нужно ли пилотам знать форму турбулентности, а не только тот факт, что она маячит впереди.
«На самом деле, я думаю, что все, что [авиакомпании] делают, это пытаются иметь более надежную и прочную сигнальную лампу непристегнутого ремня безопасности, в основном для того, чтобы люди были пристегнуты, и обеспечить безопасность салона с достаточным заблаговременным предупреждением., - говорит Хэннон.
Допплеровская модернизация ближе к развертыванию, чем лидар, но оба должны дать пилотам и экипажам около 90 секунд предупреждения. Штатный научный сотрудник НАСА Род Бог, бывший менеджер TPAWS, говорит, что, основываясь на недавних экспериментах, проведенных по продолжительности времени, которое требуется пассажирам и бортпроводникам, чтобы сесть и пристегнуться, 90 секунд - это примерно правильное количество времени.
Другой многообещающей технологией, не связанной с TPAWS, является использование радара нового поколения - общенациональной сети чрезвычайно мощных и чувствительных доплеровских радаров - для обнаружения турбулентности. Национальная метеорологическая служба, NOAA, ВВС и ВМС США, а также FAA используют около 160 радаров NEXRAD. Корнман уверен, что FAA профинансирует проект NCAR в этом году, в рамках которого данные NEXRAD со всего Чикаго будут быстро размещены в Интернете для диспетчеров и метеорологов United. «Другой аспект программы, о котором мы также говорим с United, - это передача этих данных в кабину», - говорит Корнман. Принтеры в кабине могли выдавать предупреждения, которые информировали бы пилотов о турбулентных условиях на пути их захода на посадку.
«В основном мы говорим нашим студентам, что по возможности просто избегайте турбулентности», - говорит Майк Корради, главный летный инструктор Embry-Riddle. «Таким образом, вам никогда не придется доказывать свои превосходные таланты пилота».
Даже умеренная турбулентность создает неприятные проблемы с пилотированием, и это отрезвляюще стало ясно, когда Корради пристегнул меня ремнями к левому сиденью тренажера. В отличие от авиасимулятора, устройство не имитирует ощущение движения, но круговой экран с углом обзора 220 градусов, показывающий сгенерированный компьютером полет в режиме реального времени, создает чрезвычайно реалистичную иллюзию полета.
После относительно гладкого взлета я выравниваюсь на высоте 8 000 футов, глядя на детализированную сцену вокруг и «под» собой. Все приборы на моей панели управления ровные, спокойные и легко читаемые. Затем Корради включает вход турбулентности, набирая до 3 по шкале, идущей до 10. Горизонт начинает подпрыгивать, качаться, катиться. Мои приборы - когда я могу их прочесть - показывают постоянное рыскание. Декорации танцуют. Все, что я могу сделать, это поддерживать видимость горизонтального полета, которая постепенно ускользает из моих рук, когда я пытаюсь выровнять самолет по приборам. В конце концов Корради останавливает изображение на экране и говорит мне посмотреть вверх, говоря: «Вот это изображение, которое ты никогда не захочешь видеть.«Я застрял в крене более 30 градусов, горный хребет находится на уровне глаз и примерно в миле прямо перед собой, и я неуклонно теряю высоту.
Я не пилот, и устройство для обучения полетам имитирует небольшой самолет, но профессионалам, управляющим большими реактивными самолетами, не намного легче. «Я могу вам сказать, очень утомительно находиться в турбулентности в течение длительного периода времени», - говорит Терри МакВенес, пилот Airbus A320 авиакомпании U. S. Airways. Усталость может подорвать концентрацию, а в районах повышенной турбулентности пилоты должны постоянно находиться за штурвалом; хороший толчок к самолету может отключить систему автопилота. Более современные и сложные системы автопилота могут справиться с этим, но многие пилоты предпочитают летать вручную в условиях турбулентности, потому что это дает им лучшее чувство контроля.
Когда во время полета происходит турбулентность средней или сильной степени, пилоты следуют определенным процедурам, а затем выбирают варианты. Сначала в салоне включают табличку «Пристегните ремни», возможно, даже делают объявление. Затем они замедляют самолет, подобно тому, как водитель тормозит на ухабистой дороге. «У всех самолетов есть скорость проникновения через турбулентность», - говорит МакВенес, имея в виду рекомендацию производителя об оптимальной скорости для полета в плохом воздухе. «Если вы находитесь в пассажирском салоне, вы услышите, как заглохнут двигатели».
После предупреждения салона, говорит Хэнк Краковски, ветеран-пилот United, «я разговариваю с авиадиспетчерской службой, чтобы узнать, что они знают о турбулентности в этом районе и имеет ли смысл изменение высоты». Управление воздушным движением обычно имеет некоторую информацию о любых недавних сообщениях о турбулентности на различных высотах. Если турбулентность возникает с подветренной стороны грозы, Краковски, согласно политике «Юнайтед», должен удвоить скорость ветра на своей высоте, чтобы определить расстояние, которое он должен держать между собой и грозой. Например, если скорость ветра составляет 23 мили в час, он должен пролететь не менее 40 миль от подветренной стороны шторма. «Как только я попал в ровный воздух, - говорит Краковски, - я сообщаю диспетчеру United, что изменил высоту, а затем смотрю, как это повлияет на расход топлива.”
Иными словами, игра чисел начинается снова. Если более низкая высота съест так много топлива, что Краковски может оказаться в опасной ситуации, если ему придется войти в трюм в пункте назначения или, что еще хуже, придется отклониться, он может позже подняться обратно и остаться там, при условии, что турбулентность не сильная. «Несмотря на то, что вы хотите создать для клиентов отличные впечатления, самое главное, что мы делаем для них, - это вовремя доставлять их к месту назначения и соединять», - говорит он. «Поэтому иногда им приходится жить, как и нам, с недостатками атмосферы».
Врезка: Как лидар обнаруживает турбулентность
Как и радар, лидар (обнаружение света и определение дальности) может вычислять расстояния, скорости и скорости вращения объектов, направляя на них электромагнитные импульсы и измеряя импульсы, которые отражаются обратно. В случае обнаружения турбулентности объектами являются крошечные атмосферные частицы. Но в отличие от обычных радаров, которые посылают радиоволны, лидар использует лазерное излучение с длиной волны в 10 000-100 000 раз короче.
Преимущество лазеров заключается в том, что лучи лазерного излучения распространяются параллельно друг другу узким лучом, в отличие от радиоволн радара, которые рассеиваются во всех направлениях. Концентрация увеличивает вероятность того, что лазерный луч попадет и отразится от пыли и других мельчайших частиц, известных как аэрозоли, которые находятся непосредственно на пути лидарного луча.
Лидар, таким образом, идеально подходит для обнаружения турбулентности в чистом воздухе, в котором только крошечные частицы, а не большие капли воды, отражают излучение. Но по тем же самым причинам лидар не может помочь в исследовании недр бури; лазерный свет будет полностью отражаться самыми внешними слоями облаков или дождя. Чтобы видеть сквозь влагу, обычный радар работает лучше.
Для обнаружения CAT лидары стреляют лазерными импульсами в воздух перед самолетом, где аэрозоли переносятся в том же направлении и с той же скоростью, что и ветер. Скорость аэрозолей измеряется путем наблюдения за доплеровским сдвигом лазерных отражений. Если аэрозоли удаляются, возвращающиеся световые волны будут иметь более низкую частоту и большую длину волны, чем исходный лазерный свет; сдвиг будет в сторону более высоких частот и более коротких длин волн, если аэрозоли приближаются к лазеру. Сравнивая относительное движение аэрозолей на пути луча, компьютеры на самолетах могут предсказать, когда неизбежна CAT.
