Как осматривать то, что летает

Предисловие

Я давно, правильнее сказать: очень давно, ушёл из военной авиации и все мои достижения в виде погон подполковника, классности «мастер», десятка типов, освоенной в качестве инженера, авиационной техники остались в прошлом.
Авиация, системы лётной и технической эксплуатации изменились, инженерное искусство то ли умерло, то ли умирает, главенствуют компьютеры и связанные с ними технологии. Казалось бы, действуй по алгоритму, соблюдай технологические карты и безопасность полётов обеспечена, но сообщения средств массовой информации говорят об обратном: летательные аппараты падают и, по всей видимости, будут падать.
На мой взгляд, это связано в том числе и с тем, что сначала пишутся инструкции по которым технику нужно эксплуатировать, а потом идут наработки. Ни какие испытания, ни какое моделирования в настоящее время не может полноценно заменить «живую» эксплуатацию.  Любой инженер знает, что как бы не была толста инструкция или наставление, всегда проявится то, что в ней не изложено или изложено, но неполно или неправильно. Слишком сложен современный летательный аппарат, как технический объект и авиационный комплекс, частью которого он является; слишком непредсказуема внешняя среда и не до конца изучены физические явления с которыми сталкивается человек. Корреляция очень простая: чем больше площадь диапазона допустимых высот и скоростей полета летательного аппарата, тем он более технически сложен. Большинство летательных аппаратов буквально живут движением, самолет не может при отказе чего-либо остановиться в воздухе и съехать на обочину, как автомобиль или лечь на грунт, как подводная лодка. Ничто не спасет классический самолет в воздухе при потере скорости от которой, как известно, подъемная сила находится в квадратичной зависимости; ровно как ничто не спасет вертолет при потере оборотов несущего винта. Путь пройденный авиацией за сто с небольшим лет буквально усеян проблемами и, связанными с ними авариями и катастрофами: штопор, флаттер, бафтинг, шимми, волновой кризис, звуковой барьер, реверс рулей, дивергенция, балансировочные «ложки», скоростные и прочие «подхваты», «валежки», титановый пожар, старение материала...  и так далее и тому подобное,  нет им не конца не края.  Поэтому, для летательных аппаратов список фатальных отказов достаточно обширен: отказ силовой установки и управления, пожар в воздухе, разрушение конструктивных элементов и так далее.
В этих заметках я хочу рассказать: о своей личной авиационной практике, о том, что знаю сам; о опыте, приобретенном, как говорят в авиации «на бетоне» в качестве техника и инженера, проведшего тысячи осмотров самолетов и вертолетов и множество летных смен в качестве старшего инженера полетов. Мои строки, ни в коем случае не дополнение к существующим инструкциям и наставлениям, а изложение тех «мелочей», которым в силу тех или иных причин, не предают значения. Я намеренно делаю книгу небольшой, во всяком случае,  не больше регламента технической эксплуатации, которые инженеры и техники носят в накладных карманах своих авиационных комбинзонов. Эта невзрачная книжка в мягкой, но прочной обложке, скрепленная металлическими винтами долгие годы была моим верным другом. Постараюсь как можно меньше обращаться к техническим источникам, в основном доверяясь собственной памяти и если будут замечены какие-либо недостатки, заранее приношу свои извинения, так как я уже ближе к Альцгеймеру чем к юношеской психопатии.
На все известные и банальные термины определения ссылки приводятся из ныне популярной википедии, эта энциклопедия не идеальна, но во всяком случае, широко распространена и доступна.
Что бы избавить Вас от многочисленных: «например»,«примечания автора»,сноски;  буду заключать подобный контент в квадратные скобки.
Если эти строки помогут кому-либо заинтересоваться авиацией, а уж тем более, предотвратить хотя бы одну предпосылку к лётному происшествию [Сейчас , это называют «инцидент».], цель их написания будет достигнута.
Выражаю сердечную благодарность своим преподавателям и наставникам,сослуживцам и однополчанам,коллегам и ученикам.  Спасибо вам, ребята, за совместную службу и работу в ВВС.
С уважением, Георгий Бирюков.
октябрь 2021 года.
....
«Существует пять основных неисправностей авиационной техники: лопнение, капление, дымление, отсутствие контакта там где он должен быть и наличие контакта там где его быть не должно.»

(Из заветов старых мастеров)

«Чем больше бумаги, тем пятая точка чище.»
(От туда же)

Введение

На первый взгляд в осмотрах летательных аппаратов нет ничего сложного: ты следуешь указанным в инструкции или регламенте маршрутом, смотришь на то, о чём написано в этих документах и проверяешь отмеченные параметры. Вот собственно и всё, но если бы осмотр сводился только к этому, то смысла в данных строчках не было. Существует множество нюансов и тонкостей, которые являются всеобъемлющими и касаются любого типа летательного аппарата, в силу этого их невозможно изложить в регламентирующих документах. Вот об этих нюансах я и буду говорить.
Ни в коем случае нельзя подразумевать под нюансами интуицию. На мой взгляд интуиции не место в технической и лётной эксплуатации, слишком велика цена ошибки. Только конкретные знания, умения, навыки и строгий научный подход.
В авиации, как и в любом деле, необходимо любить объект с которым работаешь. Конечно, можно быть крепким профессионалом и без метафизической составляющей, без сантиментов и тому подобного, но асом стать невозможно.

Воздушный шар, дирижабль, планер, самолет, автожир, вертолёт,  ракету, конвертоплан, «Пепелац» и «ТАРДИС» наконец; нужно любить и тогда он (она) тебя не подведёт, таков первый принцип осмотра.

Высказывание о том, что в авиации нет мелочей, давно стало банальностью, но несмотря на это, оно не стало менее важным. Как пример, вспоминается такой отказ, как разрушение привода регулятора оборотов свободной турбины на одном из типов вертолетных двигателей. Привод представлял собой гибкий валик, проходящий поверх двигателя в металлической трубке, отбортованной хомутами. На рабочих режимах работы он входил в резонанс и разрушался. Причину резонанса, в те годы не выяснили. Проблему решили, изменив конструкцию: валик сделали короче, кожух мощнее, заменили материал кожуха на более прочный.  Предварительных признаков отказа - никаких, единственное за что можно было зацепиться инженеру, это не большие следы потертостей в местах прохождения трубки через хомуты, возникающие из-за повышающейся вибрации вала. Заметил, сумел отселектировать от сотен других мелких повреждений - молодец, не смог: цена вопроса - безопасность полетов.

Внимание к мелочам - принцип номер два.

Некоторую неточность вносит сам термин «визуальный осмотр», который по определению подразумевает получение информации только с помощью органов зрения. Это не так.

Необходимо задействовать все органы чувств, только тогда он может быть эффективным, и это третий принцип осмотра того, что летает.

Глава 1 Симметрия

Любой летательный аппарат [далее автор будет использовать термин то самолет, то вертолет, в зависимости от контекста], тем более - самолет, объект красивый и симметричный. Ещё А.Н. Туполев сказал, что красивый самолет хорошо летает.
Симметрия конструкции, это то на что нужно обращать внимание ещё только подходя к самолету.
Стояночная конфигурация привычна для глаза и любое её нарушение заметно. Самолет, на ровной площадке, должен стоять без крена в ту или иную сторону. Наличие такового говорит о неравномерной (для самолетов классической трехточечной схемы):
- зарядке амортизаторов основных стоек шасси;
- зарядке пневматиков основных опор;
- нагрузке плоскостей крыла.
Правильность зарядки амортизаторов определяется по так называемому "зеркалу" - выходу штоков амортизаторов, который регламентируется. Я никогда не доверял глазомеру и измерял выход штоков при помощи маленькой карманной бумажной линейки (такую, если даже потеряешь, не страшно, она не может принести вреда, это просто клочок бумаги).
Зарядка пневматиков проверяется по обжатию. Повышенное и пониженное обжатие одинаково плохи. В первом случае давление в пневматике недостаточно, следовательно, снижается критическая угловая частота вращения [окружная скорость] колеса и возможно разрушение из-за её превышения. Во втором случае, давление избыточное, что так же может вызвать разрушение, так как способность пневматика «впитывать» в себя тепловую энергию тормозов не безгранична [cуществуют различные предохранительные устройства, плавкие вставки и тому подобное. Но во-первых: не все летательные аппараты ими снабжены; и во-вторых: не всегда они срабатывают].Часто можно видеть, как при осмотре летчик или техник постукивает по пневматику ногой. Это имеет смысл только только в том случае, когда колеса спаренные или имеет место тележка колес, тогда если одно колесо даже полностью разряжено, другое принимает его нагрузку, незначительно увеличивая обжатие. Разницу заметить сложно, в этом случае, обстукивание сразу выявляет неисправность.
На самолетах с одинарными колесами это действие бестолково. Пневматик под давлением буквально «каменный», это связано с тем, что чем больше эксплуатационное давление в пневматике, тем большую энергию он может поглотить и тем компактнее его можно сделать. Для многих бывает удивительным узнать, что самолет имеет огромные показатели удельного давления на опорную поверхность, гораздо большие чем грузовик, трактор или танк При выкатывании с ВПП или РД, если такое происходит, он проваливается в грунт по несущие плоскости, а на асфальтовой площадке с легкостью проламывает покрытие, особенно летом.
При осмотре пневматиков необходимо так же уделять внимание равномерному их износу по окружности колеса, неравномерность может говорить:
- о плохой балансировке;
- проблемах в системе торможения;
- юзе [прекращении вращения колеса при движении].
Проблемы с балансировкой связаны с нарушениями при монтаже и встречаются крайне редко, а вот срабатывание антиюзовой автоматики, наоборот, часто. Любая посадка в дождь, снег, на обледеневшею полосу - повод для тщательного осмотра пневматиков.
Если вы сами не встречали самолет после полета, а перед вашим осмотром такого рода посадка была, необходимо провернуть колесо (или прокатить самолет), что бы посмотреть всю его окружность. По «закону подлости» пятно износа, вплоть до последнего слоя корда, может находится на контактной площадке колеса со стоянкой и его просто не видно. Повреждение в случае, например, аквапланирования [при посадке в сильный дождь или покрытую водой полосу], когда резина буквально кипит в месте контакта с поверхностью может быть одно, но его достаточно для разрушения пневматика.
Такого рода случаи  бывают при посадке с заторможенным колесом, но тогда, пневматик разрушается, как правило, еще на пробеге.
На камерных колесах (если таковые остались в авиации) биение может вызвать неправильный монтаж камеры и покрышки, место для зарядного штуцера на пневматике обозначается специальной меткой.
Важна так же и иная симметрия, а именно равномерный износ пневматиков колёс основных стоек, которые как правило меняются одновременно, но даже если было заменено одно колесо, темп износа колес правой и левой стойки должен быть одинаков. Если нет, то необходимо проверить уровень и разность выработки тормозных колодок или тормозных дисков, а так же давление в тормозных цилиндрах. Разница допускается, но желательно, что бы она была минимальна, или, лучше, что бы её вообще не было.
Эта разница в показаниях работы симметричных элементов (давления тормозов основных опор, время уборки стоек, оборотов турбокомпрессора левого и правого двигателей и тому подобное в авиации называется «вилкой»,которая допускается и регламентируется. Мой вам совет: сводите её к нулю, это сложно и бывает трудоёмко, но это правильно. Мне абсолютно синхронное или слитное перемещение стрелок, одновременное срабатывание ламп сигнализации доставляло эстетическое удовольствие.

При определении причин неисправности следуйте простым правилам: от большей вероятности причины неисправности к меньшей [ если дома на ковре вы нашли пожеванный пульт дистанционного управления телевизора, то скорее всего, это сделал ваш лабрадор, а не крокодил из Пекинского зоопарка ]и от меньших трудозатрат диагностических мероприятий к большим [при нажатии на кнопку, что-то не срабатывает; в первую очередь, проверьте кнопку, а не это «что-то»], а так же помните о принципах конкретности и системности.
Поясню, что я имею ввиду.
Например, эксплуатируемый вами тип снабжен системой раскрутки колес в воздухе, что влияет на износ. Да, это экзотика, но конкретно на данном типе, безусловно важно.
Или, самолет не имеет МРК [механизм разворота колеса]и разворачивается, как танк, за счет разности давления в тормозах, эксплуатируется на одном аэродроме, где разворотов в одну сторону при рулении больше, чем в другую.
Или, летчик маленького роста на посадке, в точке выравнивания, что бы лучше видеть полосу привстаёт с опорой на педали, где как раз находятся гашетки торможения на данном типе. Результат - посадка с заторможенным колесом.
При диагностике неисправности и определении причин необходимо учитывать абсолютно всё: человек - самолёт - аэродром - другие самолеты - метеорологические и орнитологические условия и т.п. в этом заключается принцип системности.
Таким образом, принцип конкретности является четвертым, а системности пятым принципом осмотра авиационной техники.
Колесо (колеса) передней стойки, как правило [но не факт, на МиГ-21 переднее колесо имело аварийный тормоз] не тормозные , редко доставляют проблемы, но и у них есть свои особенности. Неравномерный износ пневматика по окружности переднего колеса возможен в случае возникновения автоколебаний передней стойки по типу «шимми» [название модного танца 20-х годов того же века].
В этом случае предварительными признаками является возникновение тряски носовой части самолета на разбеге до подъёма передней стойки и на пробеге после её опускания. Интенсивность тряски может возрастать от вылета к вылету вплоть до отрывов приборной доски и разрушения передней опоры. Поэтому, при обнаружении неравномерного износа пневматика переднего колеса необходимо проверить заправку и работоспособность механизма демпфирования: то есть непосредственно демпфера колебаний или МРК, если демпфер с ним совмещен. Особенно это важно на самолетах с одинарным передним колесом, так как спаренные колеса сами по себе конструктивно обладают демпфирующими свойствами. Узким местом является и то, каким образом вы узнаете о повышенной вибрации, далеко не все параметры фиксируются средствами объективного контроля. Пилоты сами по себе люди с одной стороны романтичные, с другой стороны, суеверные им очень много всякого «кажется». «Кажется» машину потряхивает; «кажется» есть тенденция к крену в горизонтальном полете; «кажется» самолет летит как-то боком; а скольжения вроде бы и нет; мал запас по управлению, не хватает правой педали (у вертолетчиков) и так далее, список можно продолжать долго. А вот записывать, то есть документально фиксировать эти «кажется» они совсем не стремятся, по разным причинам: «уходит» погода, осталась последняя посадка по данному упражнению, нет запасного борта и так далее и тому подобное. Что тут можно сказать? Пишите! Требуйте официальную запись в соответствующих документах. И если даже пилот ваш друг, вы живете на одной лестничной площадке, и вам завтра идти на рыбалку, а жены посещают один и тот де кружок макраме, не бойтесь испортить отношения, фиксируйте все замечания. Живые люди гораздо лучше могильных холмиков, не правда ли?
А отношения? Отношения наладятся.
«Пишите!» это шестой принцип осмотра.
Читателю, наверное, скучны и непонятны философские обобщения, сделанные из осмотра какого-то колеса. Не скажите... В авиации нет мелочей и это не просто заезженный штамп, но и абсолютная истина. Именно разрушение пневматика на разбеге, вследствие наезда на посторонний предмет, оставшегося на полосе от взлетающего впереди DC-10, с дальнейшим разрушением топливных баков и пожаром поставило крест на карьере прекрасного самолета «Конкорд» [катастрофа 25 июля 2000 года в аэропорту имени Шарля де Голля], а заодно и на всей концепции пассажирской сверхзвуковой авиации, не говоря уже о трагической и страшной гибели людей.
«Пойдём» вокруг нашего самолёта дальше.
В отличии от стояночного крена [такого термина в авиации нет, но подобрать более подходящую формулировку мне не удалось], стояночный угол изменяется слабо, но бывают исключения, связанные с особенностями конструкции конкретного самолета. Например: перетекание топлива в фюзеляжных баках, как бывало на Ил-28. Самолёт при длительной стоянке "садился на хвост" по этой причине. Так же стояночный угол может быть неправильным из-за «пере» или «недо» зарядки амортизатора передней стойки.
Проверка положения отклонения рулей сложностей не вызывает,
единственное, на что следует обращать особое внимание, так это на правильность отклонения рулевых поверхностей после выполнения сложных монтажно-демонтажных работ вообще, а на системах управления особенно. В этом случае необходимо подключив самолет к источникам электричества и давления проверить всё самому. Особенно такие ошибки «любят» канал крена. Случаи перепутывания, когда рули отклоняются на нужные углы, но в ненужную сторону, к сожалению бывают. Человеческий фактор одна из основных причин летных происшествий и наземного травматизма. Чем более нелепа ошибка, тем она опаснее. Только постфактум начинаются вопросы: как? Как можно закачать воздух в амортизационную стойку вместо азота?[Приводит к взрыву амортизационной стойки. Явление довольно «интересное». Резкое обжатие вызывает выделение кислорода из воздуха, что вкупе с нагревом и наличием углеводородной среды в виде гидравлического масла вызывает подобный эффект.] Как можно поставить и  не расконсервировать кислородный шланг? Как можно перепутать и поставить лопасть несущего винта вертолета другой стороной если стороны лопасти даже окрашены в разный цвет? Как можно запускать второй двигатель, если воздушный стартёр первого не отключился и продолжает работать [Приводит к разрушению редуктора воздушного стартера.] ? На эти вопросы нет ответов. К сожалению, ошибаются все и самые умные, и самые опытные , и самые дисциплинированные. Только контролем, только дополнительной парой глаз, только перекрестным осмотром можно свести вероятность таких ошибок к минимуму.
Обязательно проверяйте положение закрылков перед выруливанием, ясно что они должны выпускаться синхронно и должны находится во взлетном положении, но они должны находится на механическом и (или) гидравлическом замке и не убираться под действием нагрузки, если такая несимметричная уборка произойдет на взлете, то компенсировать возникший крен из-за большой разности площади закрылка и (например) элерона, будет нечем. Поэтому, если есть возможность, прикладывайте усилие к закрылку перед тем, как дать разрешение на выруливание. На МиГ-21 техники делали это при помощи собственной спины. Понятно, что ни на каждом типе до закрылка и дотянешься, значит должна быть какая-то другая возможность проверки фиксации закрылка.
Наиболее неприятными для инженера являются замечания, связанные с признаками несимметричного обтекания самолёта в полете. Это может быть наличие небольшого крена или опять же небольшого скольжения в установившемся горизонтальном полете. Если система, органы, рули управления в соответствующем или связанном с ним канале в порядке, то машину необходимо нивелировать. Это трудоемкая и скрупулезная процедура. Поэтому, в начале, осмотрите машину на наличие признаков грубой посадки, для всех типов  и превышения максимально-допустимой перегрузки в полете для маневренных (деформации и трещины в узлах силовых элементов опор шасси; разрывы обшивки нижней поверхности крыла и гофры верхней поверхности, особенно корневых частей), внимательно изучите записи средств объективного контроля, если таковые имеются. Проверьте показания акселерометра, но, как правило, они снабжаются кнопкой сброса показаний [Тут бы смайлик поставить, но не уместно.].

Может сложится впечатление, что симметрия это всегда хорошо, но это не так.

Пример 1. На двухдвигательных вертолетах с двигателями со свободной турбиной, при осмотре двигателя всегда следует проворачивать свободную турбину вручную, в одну сторону она должна вращаться без усилий, а в другую нет. Если это не так, то проблемы с муфтой свободного хода главного редуктора, коих как известно две и они расположены в местах соединения двигателя и редуктора. По этой же причине, несущий винт вертолета так же свободно вращается только в одну сторону.

Пример 2. Если, анализируя средства объективного контроля вертолета, вместо достаточно ровной линии оборотов несущего винта вы видите красивую, симметричную синусоиду, а ещё и экипаж жалуется на колебания оборотов.
Причина: «Лёгкий» винт.
Причина причины: сильное потепление, перелёт в зону жаркого климата.
Причина причины причины: не отрегулирован несущий винт под конкретные температурные условия.
Причина причины причины причины: длина вертикальных тяг автомата перекоса не соответствует температурным условиям.

Глава 2 Цвет

Изменение цвета является важнейшим диагностическим признаком, который широко используется в авиации. Различные термокраски, термоизвещатели, индикаторные ленты, термопокрытия, ультрафиолетовая диагностика, диагностика методом красок  используются очень широко. Но речь идёт о том, что инженеру это далеко не всегда доступно, а вернее сказать, почти никогда не доступно, на полевых, промежуточных аэродромах, площадках подскока, местах вынужденных посадок. Особенно это актуально для вертолетчиков, для которых вся авиационная жизнь, это площадки подскока.
И так. Рядовая летающая машина всегда в каких-то пятнах и подтеках и это нормально, если вы конечно не принимаете её с летно-испытательной станции завода. Приёмка, это святое, уж там-то эксплуатационники расправляют свои орлиные перья, там-то ни-ни. А дома? Что дома? Эксплуатация, она и есть эксплуатация, как же без грязи?
Искусство осмотра заключается и в том, что бы отличать «нормальные» пятна от «ненормальных». Это же касается и цвета естественных оправлений (как сказал бы врач) летательного аппарата, а именно: цвет дренажного и отстойного топлива; наличие и цвет дыма при запуске и работе силовой установки; различные подтеки масла, гидравлической жидкости; висящие на нижних конструкционных частях капли чего либо.

Сначала о красном цвете. В авиации к нему трепетное отношение. Перед выруливанием ничего красного на самолете быть не должно. В том числе и красных подтеков гидравлического масла, которое специально подкрашено в данный цвет. Различного рода чехлы, заглушки, снимаемые в последнюю очередь, должны быть сблокированы между собой и окрашены в красный цвет или иметь флажки красного цвета, такие же флажки должны иметь блокировочная лента или фал. В кабине всё что красное без надобности трогать нельзя, на земле она вся переплетена паутиной из фалов, связывающих между собой чеки, предохранители и защитные кожухи. Тем не менее, ошибки случаются. Например, в кабинах часто устанавливаются переносные огнетушители конечно же ультра красного цвета, но будучи агрегатом не авиационным, они не имеют контровки раструба (распылителя), который под действием вибрации откручивается и может попасть куда угодно. Второй пример, уже за кабинный. Предполетная проверка анероид-мембранных приборов. На ПВД [приёмник воздушного давления] одеваются маленькие струбцины, они то как раз не красного цвета и флажками обычно не оборудованы, так как чисто технологическая принадлежность прибора, именно  их можно забыть снять перед вылетом. Важно правило: если при подготовке к полету использовались какие либо временные технологические струбцины, чехлы, дюриты, заглушки и тому подобное, необходимо проверить их отсутствие.

О цветах побежалости

Как правило, теплонапряжённые элементы ТРД (корпуса камер сгорания, корпуса турбин, форсажных камер, удлинительных выхлопных труб и насадков) под воздействием, испытываемых ими высоких температур изменяют свой цвет, что в большинстве случаев является нормальной эксплуатационной практикой. Но иногда возникают «свежие» пятна побежалости с строго очерченными границами и большей интенсивности цвета. Это говорит о локальном нагреве данной области конструкции двигателя, вследствие, например, нарушения распыла топлива форсунок основной или форсажной камеры сгорания или нарушения протекания вторичного потока в ОКС [основная камера сгорания], то есть причин может быть много, но следствие одно -разрушение, вследствие тепловых напряжений или прогара конструктивных элементов двигателя с последующим пожаром.   
Если вам не повезло и на вашем типе, приходится осматривать лопатки турбины, внутренние поверхности удлинительных или выхлопных труб, как было когда-то на Вк-1А [Несколько метров по узкой стальной трубе (на Ил-28) с УЗДЛ [ультразвуковой дефектоскоп лопаток], фонариком, электрическим удлинителем и маслом (смазка кромки лопатки, для прохождения сигнала)  проверка 56 рабочих лопаток турбины на вытянутых руках, иначе не дотянешься, так как мешает обтекатель диска турбины, через каждые 5-8 часов. Да, это было занятие закаленных, сильных, спокойных, упрямых и уравновешенных людей, не страдающих клаустрофобией.], то обращайте внимание на наличие беловатого налета на этих элементах, как правило, это свидетельствует о превышении допустимого времени работы силовой установки на повышенных режимах (максималы, взлетные, чрезвычайные,  различные форсажы и т.д.). Неприятно то, что в данном случае может не быть нарушений сплошности, геометрии элементов конструкции, но эксплуатировать такой двигатель нельзя, так как изменение кристаллического строения металла уже произошло.  Это как два ножа, один выполнен из закаленной стали, а другой нет; внешне абсолютно одинаковые они совершенно различны по потребительским свойствам. Особенно при этом страдают сопловые и рабочие лопатки первой ступени турбины, они то и разрушатся раньше других элементов двигателя. На современных двигателях эти детали работают при  температурах превышающих температуру их плавления, работоспособность обеспечивается только системой охлаждения, сбой в работе которой, даже на секунду, приведет к выходу двигателя из строя, такие рабочие температуры необходимы для получения приемлемых экономических и эргономических характеристик двигателя. Чем выше рабочая температура газов перед турбиной, тем двигатель более совершенен. Поэтому эволюция материалов лопаток турбины прошла длинный путь от стали к кадмию, далее к жаропрочным сплавам, далее к жаропрочным сплавам направленной кристаллизации, далее к монокристаллам и керамике.
Немного о теплонапряженных режимах вообще: если средства объективного контроля, различные счётчики  и тому подобные приборы, зафиксировали пусть небольшое, но выходящее за пределы технических условий превышение наработки на теплонапряженном режиме, то при отсутствии вообще каких либо признаков неисправностей или отказов - снимайте двигатель с эксплуатации, так как поведение его непредсказуемо по вышеизложенной причине.
 
О цвете дыма при работе двигателя или ВСУ [вспомогательная силовая установка]
Наверное, все видели шлейф сажи за взлетающим самолетом. Что делать, ещё никому не удалось создать ТРД [турбо-реактивный двигатель] со 100% КПД и полным сгоранием углеводородного топлива, а сажа, это и есть не сгоревший углерод в почти чистом виде. Реактивные двигатели увы коптят и коптят нещадно, несмотря на то, что работают на повышенных коэффициентах избытка воздуха. Но я  рассказываю не об этом, а о цвете дыма, в диагностике.
 
И так: цвет дыма - белый.

Как правило, наличие обильного белого дыма при работе силовой установки вообще не является признаком горения, а является признаком попадания топлива или жидкости, содержащей керосиновые фракции на горячие поверхности двигателя. Дым представляет собой смесь паров  и в меньшей степени продуктов термического разложения керосина. Возгорание в этом случае возможно только при наличии инициатора в виде искры или открытого пламени. Здесь необходимо добавить, что такое состояние топлива крайне взрывоопасно. На самолетах первого поколения реактивной авиации (МиГ-15, МиГ-17, Ил-28 и т.п.) при запуске сзади двигателя всегда стоял механик и давал команду запускающему двигатель: «Есть пламя!», говорящую о том, что сработали воспламенители (из кабины этого не видно) и можно двигать стоп-кран вперед, подавая основное топливо. Если запуск по какой либо причине срывается, то обязательно делается холодная прокрутка двигателей, для удаления паров и свободного топлива из ГВТ [газо-воздушного тракта].
Наличие белого дыма может быть и не связано с горением топлива вообще. Например в случае титанового пожара [Горение титана при интенсивном трении и избытке воздуха. Пример: рабочие лопатки компрессора и корпус компрессора двигателя изготовлены из титана, в этом случае при взаимном задевании, возможен титановый пожар. Цвет дыма в данном случае обусловлен наличием большого количества диоксида титана, образуемого при горении.], то есть когда горит непосредственно металл. Но, насколько мне известно, двигатели сейчас изготавливаются таким образом, что появление этого страшного явления невозможно. Белый дым даёт так же горения магния. Из магниевых сплавов в авиации выполняются элементы колёс, некоторые кронштейны, они выкрашены в специфический темно-зеленый цвет, но не из-за горючести материала а по причине его низкой коррозионной стойкости, коррозию лучше видно на такого цвета поверхности. В данных случаях, дым это уже не диагностический признак, а фиксация факта.

Цвет дыма - сизый.
 
Данный цвет обуславливается попаданием масла в газовоздушный тракт двигателя например из-за неисправностей уплотнений опор, нарушения наддува лабиринтов [лабиринтные уплотения двигателя] или из-за попадания топлива непосредственно в масло при выходе из строя уплотнений, разделяющих эти среды в местах возможного контакта (приводы насосов, насосов -  регуляторов и т. п.) в этом случае, вязкость масла падает и уплотнения двигателя перестают «держать». При правильной эксплуатации двигателя разбавление масла топлива можно заметить по увеличивающемуся уровню масла без его заправки. Выброс масла в ГВТ может произойти из-за неисправности каких либо внешних устройств, находящихся в контуре циркуляции масла, например воздушно-масляных радиаторов из-за их загрязнения и вследствие этого повышенного противодавления. Комбинации вышеизложенных причин могут вызывать дым при работе силовой установки на определенных этапах: дым на запуске, при выключении, на определенных режимах работы двигателя. В этих случаях необходимо разбираться исходя из конструкции и особенностей эксплуатации конкретного типа летательного аппарата. При «нормальной» эксплуатации такого рода дым можно наблюдать при выполнении консервационных и расконсервационных работ на силовых установках.

Цвет дыма - чёрный.

Чёрный цвет, это цвет горения плохо распылённого или не распыленного топлива при недостатке кислорода, смесь «богата» по топливу. В эксплуатации такой дым можно наблюдать при запуске двигателя, без предварительной продувки, если перед этим был срыв запуска. В этом случае топливо накапливается в нижней части ГВТ (корпус основной камеры сгорания, иногда топливо накапливается в нижней части корпуса форсажной камеры)  в виде лужи и при плохой работе дренажной системы, может загореться красивым оранжевым пламенем. Так же горит топливо, попавшее на двигатель из вне и по какой либо причине загоревшееся. В этом случае дым сначала будет белым, а затем - черным. Наглядной демонстрацией такого пожара является, уже упомянутая, катастрофа самолета «Конкорд», когда топливо из пробитого бака-отсека по нижней поверхности несущей плоскости попало в зону форсажного пламени.

О цвете топлива

Инженер по эксплуатации любит топливо, он фактически купается в нем. Любого специалиста по летательным аппаратам и силовым установкам можно безошибочно определить по элегантному запаху керосина ТС-1[топливо сернистое] или РТ[реактивное топливо] исходящему от него. А как же иначе? Если проверку качества топлива приходится производить практически ежедневно: проверка топливозаправщиков,колонок централизованной заправки, складов ГСМ[горюче-смазочные материалы], отстоя топливных баков летательных аппаратов и т. п. Каждый из вас, сидя в уютном кресле пассажирского самолета перед вылетом, наверное хоть раз но видел, как где-то там, на грешной земле, некто в техническом комбинезоне  и куртке крутит перед носом прозрачную банку в которой находится керосин и в лучах проходящего света от фонаря, или солнца, пытается в ней что-то разглядеть. Это то самое и есть: визуальная проверка качества топлива. При всей не презентабельности данной процедуры, она крайне важна, для безопасности полетов и в ней так же есть свои нюансы.
Отстой сливается из одного или нескольких баков самолета, в зависимости от типа. Краны слива расположены в самых нижних точках топливной системы, где обычно и скапливаются загрязнения.  Поэтому и крутит банку инженер, так как загрязняющие топливо частицы, сразу становятся видны. Но самым опасным видом загрязнения топлива является свободная вода и лёд. Если воды много она скапливается в нижней части ёмкости для осмотра и видна сразу, а лёд в виде прозрачных, но видимых, из-за различной плотности сред, кристаллов. Для определения свободной, но ещё не сконденсировавшейся воды, используют марганцовку[перманганат калия], специальную пасту или химический карандаш и то и другое и третье легко растворяется водой и окрашивает её. Если топливо окрасилось, значит - вода. Я всегда использовал марганцовку, из-за доступности, а химический карандаш ещё пойди найди.
Откуда свободная вода появляется в топливе? Ответ:  из самого топлива. Керосин крайне гигроскопичен, воду из окружающей среды он впитывает, как губка. Несмотря на то, что авиационное топливо специально обезвоживают различными методами, вода в нём есть всегда. Задача правильной эксплуатации авиационной техники заключается в том, что бы вода не перешла из растворенного в свободное состояние. Поэтому нельзя оставлять самолет в не заправленном или частично заправленном состоянии на достаточно длительное время, особенно зимой. Дело в том, что в частично заправленном баке вода, растворенная в топливе, конденсируется на внутренних поверхностях, расположенных выше уровня заправки в виде капель, а зимой, инея и при последующей заправке или колебания уровня топлива при движении, попадает в топливо. Это может быть, например, когда самолет прилетел на аэродром ночью, а заправили его только на следующий день. Из двух форм агрегатных состояний воды: жидкого и твёрдого, лёд наиболее опасен из-за потрясающей способности быстро забивать топливные фильтры. Если зимой двигатель перестаёт реагировать на движения РУД[рычаг управления двигателем], затем уходит на обороты малого газа, затем выключается, а на многодвигательном самолете это же проделывают все остальные двигатели в порядке их запуска, то это грязное топливо и с вероятностью 99,9% таким загрязнителем является лёд.
Топливные фильтры бывают грубой и тонкой очистки, расположенные в топливной системе последовательно, иногда они совмещены в одном устройстве. Каждый  фильтр снабжён перепускным клапаном, который в случае загрязнения срабатывает и пропускает топливо дальше, такая «логика» объясняется необходимостью поддержания работоспособности «ни смотря ни на что».  Поэтому, сначала загрязняются фильтры топливной системы летательного аппарата, затем входной фильтр топливной системы двигателя, затем фильтры насосов-регуляторов и регуляторов форсажа и, в последнюю очередь, топливные фильтры форсунок. Происходит каскад отказов. Плюс необходимо время на выработку «чистого» топлива из магистралей между топливными баками и силовой установкой, поэтому двигатель отказывает или на взлёте, или сразу после взлета, а это очень опасно, из-за отсутствия достаточной высоты и скорости.
 Со льдом борются специальной обработкой топлива (сушка, вымораживание и т. п.),  добавляя в топливо различные антикристаллические добавки в различных соотношениях на складах ГСМ. Если при проверке топливо имеет небольшой молочный или опалесцирующий оттенок, то это говорит о том, что используемая антикристаллическая присадка некондиционна, как правило, по смешиваемости с топливом.
Топливо может менять цвет так же под воздействием биоповреждений, то есть размножившихся в нём микроорганизмов, как правило это характерно для эксплуатации в жарком и влажном климате, опасность представляет в данном случае не сколько изменение цвета топлива, сколько сами микроорганизмы, скапливающиеся в виде киселеобразной массы, способной забить топливные фильтры. Для исключения биоповреждений топлива в советское время использовали те же антикристаллические присадки  жидкость «И» [этилцеллозольв] и «ТГФ» [тетрагидрофурфуриловый спирт], надо сказать, что эти вещества являются опасными не только для микроорганизмов, но и для человека, особенно при попадании внутрь.

Изменение цвета гидравлической жидкости.

Автору один раз в жизни удалось наблюдать изменение цвета гидравлической жидкости из-за попадания частиц износа элементов качающего узла. Причем интенсивность загрязнения была такова, что АМГ-10 по цвету и консистенции стало неотличимо от бронзовой краски. Обнаружено это было не при осмотре фильтров, а при обычном осмотре, через мерные стекла гидроблока на вертолете. При этом гидравлическая система работала штатно, без каких-либо признаков неисправности.
Ещё раз вынужден вернуться к фильтрам. Гидравлическим, топливным, масляным - неважно. Авиационные фильтры тонкой очистки изготавливают, как правило, из никелевой сетки саржевого плетения с микронной величиной ячеек. Отличит визуально грязный фильтр от чистого невозможно, только прибором. [Иногда фильтр засоряется быстро и до такой степени, что перепад давления на нём сминает его силовой каркас из нержавеющей стали. Такой деформированный фильтр говорит о крайней степени его загрязнения.] Ровно также, невозможно очистить фильтр каким либо механическим образом типа щеткой в ванночке с бензином. Фильтр можно очистить только ультразвуком. Поэтому в отрыве от базы важно иметь запас чистых фильтров, выходящих из строя чаще всего, как правило, это входные фильтры систем.

Глава 3 Стружка

В деятельности инженера существует ограниченный набор слов, способный надолго испортить настроение, и одним из лидеров этого списка безусловно является слово: «стружка». Когда я видел механика, борттехника или техника, идущего ко мне с магнитными пробками,  фильтрами-сигнализаторами, сигнализаторами стружки или просто фильтроэлементами, под ложечкой у меня начинало неприятно покалывать. Вопрос, который мне хотели задать, был известен заранее. После приветствий и  уставных экзерсисов, мне протягивали всё принесенное и спрашивали: «Можно летать или нет?»  Я смотрел в ясные, незамутненные ответственностью за принятие решений глаза подчиненного и и думал о том, что вот он совершенно прав. Это ты, а не он учился своей специальности семь лет и ты, а не он, сдавал сопроматы, материаловедения и разные механики научным светилам в городе-герое Москва. Это твоя минута славы! Вперёд, парень, за орденами! Ну, или по крайней мере, что бы не посадили. Часто, особый шарм данному событию придавала обстановка, в виде гектара горно-пустынной местности с уныло стоящим посреди этого великолепия вертолетом, а так же группа поддержки: пилоты и прочие командиры, заглядывающие тебе в глаза с выражением, с каким больной смотрит на онколога перед вынесением вердикта. А между тем, родной аэродром с его лабораториями, ТЭЧ [техническая эксплуатационная часть] и,  комплектами запасных частей далеко и решение принимать надо. Не большое философское отступление, или совет: «Если вы должны принять ответственное решение, относительно какого-то события или объекта, тем более в условиях пониженной информативности о нём, в первую очередь убедитесь является это событие или объект таковым». То есть, первый вопрос на который я должен был ответить в данной ситуации: «А стружка ли это вообще или нечто другое?».
И первым «другим» являются продукты термического разложения масла, так называемый «кокс». Особенно это характерно для агрегатов с высоконагруженными, высокотемпературными трибосистемами, то есть двигателям и редукторам. Эти продукты представляют собой небольшие частицы размером до 1-2мм черного или темно-коричневого цвета, достаточно твердые, действительно напоминающие уголь или кокс. Диагностика достаточно простая: «это» можно  раздавить между пальцами, приложив достаточное усилие, останется  грязь. С первого раза может не получится, поэтому помещаем «это» на зеркало и давим уже на твердой поверхности. Ура! Раздавили! Это самый лучший и чаще всего встречающийся исход для инженера. Дело, как правило, ограничивается промывкой системы и заменой масла, а то и просто помывкой или заменой фильтра. Если частичка осталась цела, нужно проверить проводит ли она электричество, то есть - «прозвонить» [мультиметром]. Дело в том, что на некоторых силовых агрегатах используют графитовые уплотнения, который, как известно, электропроводен. И если это графит, то вступает в силу конкретика то есть, необходимо ответить на вопросы. Где находится данное уплотнение? Есть ли повышенный расход масла? Дымит ли двигатель? Если поддымливает, то на каком режиме? После чего, принимается решение.
Второе «другое», так называемая «приработка»[элементы агрегата находятся на первой части кривой интенсивности отказов], мелкие практические пылевидные частички металла. Характерно для новых или только что отремонтированных агрегатов, после промывки маслосистемы и фильтров,  «приработка» исчезает. Кстати, «кокс» иногда включает в себя «приработку» и поэтому становится псевдомагнитным, то есть притягивается к магниту за счет содержащихся в нём металлических частиц. И, наконец, третье «другое» элементарная грязь в виде разнокалиберных частичек, в том числе металла, которого в конструкции агрегата просто нет, как правило, это результат плохо выполненного ремонта по причине низкой культуры производства.
А теперь о настоящей стружке. Выглядит она как небольшая, блестящая, реагирующая на магнит чешуйка. Даже если она одна, маслосистему необходимо промыть, поменять масло и «погонять» агрегат на земле. Если повторного появления нет, то, скорее всего, это нечто постороннее; если стружка появилась вновь и, тем более, в увеличивающихся количествах, то двигатель или редуктор необходимо снимать с эксплуатации, так как  пошло разрушение, скорее всего, беговых дорожек подшипников[элементы или какой-то элемент агрегата находятся на третьей части кривой интенсивности отказов] . Выкрашивающийся металл, попадая под опорные элементы принимает плоский, блестящий вид.
Существует огромное количество методов и  приборов для точного определения состава металлов и наличия их в масле. Эти приборы существовали и десять, и двадцать, и тридцать лет назад. Но имеет ли эксплуатационник доступ к этим инструментам «здесь и сейчас»?  Поди найди тот же спектрометр или прибор определения железа в масле. А работать нужно. Какой диагностический арсенал имел, например, инженер-вертолетчик на площадке? Лупа, магнит, зеркало да тестер он же мультиметр  (не всегда). Вот и всё.   Легче всего снять машину с эксплуатации и решить проблему заменой агрегата. Только вот где найти такое их количество? Снять исправный двигатель или главный редуктор, это ли не кошмар для инженера? Постоянная балансировка на острие из недостатка информации, безопасности полетов, необходимости выполнения задачи и стоимости - рутина технической эксплуатации в 70-е и 80-е годы прошлого века. Это было давно, но самолеты, вертолеты и силовые установки того времени летают до сих пор. Хотя тогда я думал, что в 21 веке мы будем летать на со всех других физических принципах и куда то дальше Земли.
Риск ошибки в принятии решения существует всегда, задача состоит в том, что бы свести его к минимуму. Наука и технология, должны заполнять всё поле деятельности авиации, но как бы они не расширялись, лакуны остаются. Исчезнут они когда-нибудь? Большой вопрос. Поэтому, аналоговый компьютер инженера (мозг), ещё долго и долго будет его главным оружием.

Глава 4 Звук, вибрация и тактильные ощущения. Запах

Аэродром наполнен звуками, как филармония во время репетиций, шум, а если на нём базируются вертолеты, то ещё и ветер наполняют его целиком. При высокой интенсивности полётов моментов тишины почти не бывает и если человек находится в такой обстановке постоянно, то конце-концов даже грохот на пределе болевого порога перестаёт для него быть чем то необычным. Тем не менее, существует устойчивое словосочетание в техническом языке при описании неисправности: «посторонний звук». Это не обязательно что-то громкое и слышное всем, оно может напоминать тихий шепот, шуршание, скрип на пределе возможностей слуха, но его раньше не было, а вот теперь оно есть иногда постоянно, иногда периодически возникающее нечто.
Таким образом, «посторонний звук» это звук, которого не должно быть при проведении данной технологической операции или подготовке летательного аппарата к полету.
Самым мощным источником акустических колебаний является конечно же турбореактивный двигатель, но это когда он работает, а когда его осматривают перед полетом, он тих и вроде бы нем. Вроде бы…
Каждый двигатель снабжается механизмом ручной прокрутки. Обычно, это достаточно мощный ключ который вставляется в соответствующий прилив на коробке приводов двигателя. Пользуются им редко, так как  удобнее прокручивать ротор двигателя рукой соблюдая, конечно, меры предосторожности. Только так, буквально на кончиках пальцев, можно почувствовать задевание ротора за элементы статора. Если задевание сильное, то слышен тихий шуршащий звук, это рабочие лопатки турбины прорезают сотовые или керамические торцевые уплотнения. И хорошо, если это так. Лопатки специально имеют острые края для этого, но если задевание затрагивает основной корпус турбины, то двигатель, скорее всего, подлежит съёму. Причина до банальности проста и поэтому часто встречается: «не выдерживается порядок охлаждения двигателя», особенно в зимнее время. Любой реактивный двигатель, суть - тонкостенный сосуд (бочка без крышки и дна). При резком отключении двигателя (не выдерживается время охлаждения), тонкостенный корпус охлаждается быстрее массивного ротора и «прихватывает» его. При этом «выбег» двигателя - время от момента уборки РУД на «стоп» до момента полной остановки ротора может быть в пределах технических условий. Замер «выбега» так же имеет непосредственное отношение к звуку. Обычно его измеряют по тахометру двигателя, до момента падения показаний на ноль, но точнее замерять выбег по звуку срабатывания храпового механизма обгонной муфты стартера или характерному звуку в елочных замках лопаток турбины. При падении оборотов посадка в замках становится свободной и при остановке возникает звук напоминающий, простите за банальность, «звякание».
Небольшое отступление от темы главы. Множество диагностических признаков связано со временем, да и само время является таковым. Это, уже упомянутые время работы на теплонапряженных режимах и время охлаждения двигателя, время выбега или просто выбег, время запуска, время прогрева двигателя, время приемистости, временная задержка розжига форсажа, время уборки и выпуска шасси, время перекладки рулей, срабатывания различных механизмов и механизации и тому подобное. Я решил не выделять всё это в отдельный раздел, а описать его в других, поэтому «время от времени» буду затрагивать то, что не соответствует названию главы, но соответствует логике контента.
И так. Близкородственное понятие «время прогрева» силовой установке имеет другую физическую причину чем «время охлаждения» той же силовой установке. А именно: необходимость выдерживания работы двигателя на режиме малого газ так называемый «прогрев» необходим не столько для компенсации температурных зазоров, сколько для прогрева масла, особенно с крутой вязкостно-температурной характеристикой и особенно в холодное время. Высокая кинематическая вязкость масла приводит к тому, что оно хуже поступает к смазочным поверхностям, что приводя к повреждениям и образованию стружки.

Теперь о запахе. Он безусловно является важнейшим диагностическим признаком, который до сих пор не поддаётся стандартизации и является абсолютно субъективным. Нет приборов определения запахов, нет параметров и числовых характеристик. Существуют только устойчивые словосочетания: «запах гари», «посторонний запах в кабине». Конечно, когда горит электрическая проводка или система кондиционирования гонит дым из-за неисправности турбохолодильника, причины очевидны. Но я хотел бы обратить внимание, дорогой читатель на запах, как диагностический признак при поиске причин неисправностей, которые не дают изменения запаха во внешней среде. Поясню это на примере.
Итак.
Пациент: турбовальный двигатель со свободной турбиной.
Анамнез: дым на всех режимах работы двигателя. Течь масла из выхлопного устройства при выключении двигателя.
Осмотр:  переполнение маслобака двигателя выше верхней отметки. Пониженная вязкость масла. Масло имеет запах топлива.
Причина: попадание топлива в коробку приводов двигателя из-за выхода из строя уплотнения привода топливного насоса.
Мысль, которую я хочу донести, очень проста. Всё с чем вы имеете дело на летательном аппарате,  должно иметь естественный, свойственный ему запах. Масло должно пахнуть маслом, керосин - керосином, бензин-бензином любая посторонняя нотка запаха должна вас настораживать.