Насколько опасны беспилотники для пассажирских самолетов
Малые беспилотные летательные аппараты с каждым годом получают все большее распространение - их используют в съемках телепередач и музыкальных клипов, для патрулирования территорий или просто ради удовольствия. Управление дронами не требует специального разрешения, а их стоимость постоянно снижается. В итоге авиационные власти некоторых стран решили изучить, представляют ли эти устройства опасность для пассажирских самолетов. Результаты первых исследований получились противоречивыми, но в целом регуляторы пришли к выводу, что полеты частных дронов следует взять под контроль.
В июле 2015 года самолет авиакомпании Lufthansa, заходивший на посадку в аэропорту Варшавы, чуть было не столкнулся с мультикоптером, пролетев на расстоянии менее ста метров от него. В апреле 2016 года пилоты пассажирского самолета компании British Airways, приземлившегося в аэропорту Лондона, доложили диспетчерам о столкновении с дроном при заходе на посадку. Позднее, правда, следствие пришло к выводу, что никакого дрона не было, а то, что летчики приняли за него, скорее всего было обычным пакетом, поднятым ветром с земли. Впрочем уже в июле 2017 года в британском аэропорту "Гатвик" самолет чуть было не столкнулся с дроном, после чего диспетчеры вынуждены были закрыть для посадки одну полосу и перенаправить пять рейсов на резервные полосы.
По данным британской исследовательской организации UK Airprox Board, в 2016 году в Великобритании был зафиксирован 71 случай опасного сближения пассажирских самолетов с дронами. Опасным сближением в авиации считается сближение самолета с другим самолетом на расстояние менее 150 метров. С начала текущего года случаев подлета дронов к самолетам в Великобритании было зафиксировано уже 64. В США в прошлом году авиационные власти зарегистрировали чуть менее 200 случаев опасного сближения. При этом насколько именно малые беспилотники могут быть опасны для пассажирских самолетов, авиационные власти пока представляют себе плохо. Некоторые специалисты ранее предполагали, что столкновение с дроном для пассажирского лайнера будет не опаснее обычного столкновения с птицами.
По данным специализированного издания Aviation Week & Space Technology, с 1998 года во всем мире из-за столкновения в воздухе пассажирских рейсов с птицами погибли 219 человек, причем заметная часть из них выполняла полеты на небольших частных самолетах. При этом ежегодно авиакомпании по всему миру тратят в общей сложности 625-650 миллионов долларов на устранение повреждений, полученных пассажирскими самолетами из-за столкновения с птицами. Кстати, в целом пассажирские лайнеры считаются устойчивыми к прямому попаданию пернатых. При разработке и испытании новых самолетов даже проводятся специальные проверки - самолет обстреливают тушками различных птиц (уток, гусей, кур), чтобы определить его устойчивость к таким повреждениям. Проверка двигателей на заброс в них птицы вообще является обязательной.
В середине марта прошлого года исследователи из американского Университета Джорджа Мейсона опубликовали работу, в которой объявили, что угроза дронов для авиации сильно преувеличена. Они изучили статистику столкновения самолетов с птицами за период с 1990 по 2014 год, включая эпизоды, закончившиеся человеческими жертвами. В итоге ученые пришли к выводу, что реальная вероятность опасного столкновения дрона с самолетом не так велика: всего один случай за 187 миллионов лет должен закончиться масштабной катастрофой.
Чтобы попытаться определить, действительно ли дроны представляют угрозу для пассажирских самолетов, в 2016 году авиационные власти Европейского Союза и Великобритании заказали два независимых исследования. Инженеры, которые проводят эти исследования, обстреливают разные фрагменты самолетов дронами различной конструкции или их деталями с целью вызвать реальные повреждения, которые пассажирские летательные аппараты могут получить при столкновении. Параллельно проводится математическое моделирование таких столкновений. Исследования проводятся в несколько этапов, первые из которых уже завершены, а результаты представлены заказчикам. Как ожидается, после полного завершения работ авиационные власти разработают новые правила регистрации и эксплуатации дронов частными лицами.
Сегодня в разных странах единых правил полетов дронов не существует. Так, в Великобритании не требуется регистрировать и лицензировать дроны массой менее 20 килограммов. При этом эти аппараты должны выполнять полеты в зоне прямой видимости оператора. Частным беспилотникам с камерами нельзя подлетать к людям, зданиям и автомобилям на расстояние ближе 50 метров. В Италии вообще практически нет специальных правил для беспилотников, кроме одного - дронам нельзя летать на большим скоплением людей. А в Ирландии, например, все дроны массой более одного килограмма должны быть зарегистрированы в Управлении гражданской авиации страны. К слову, в Евросоюзе Ирландия является одним из ярых сторонников ужесточения правил использования дронов.
Между тем, пока в Европе планируют закручивать гайки, в США, наоборот, полеты дронов намерены сделать более свободными. Так, в начале этого года Федеральное управление гражданской авиации США пришло к выводу, что легкие потребительские квадрокоптеры не представляют большой угрозы для самолетов, хотя их полеты вблизи аэропортов и недопустимы. В феврале американские компании 3DR, Autodesk и Atkins уже получили разрешение на управление полетами дронов в самом загруженном аэропорту мира - Международном аэропорту Хартсфилд-Джексон Атланта, ежегодно пропускающем через себя около ста миллионов пассажиров. Здесь квадрокоптеры использовались для составления трехмерных карт аэропорта в высоком разрешении. Они выполняли полеты в прямой видимости оператора и под контролем авиадиспетчеров.
Первой результаты исследования в октябре прошлого года опубликовала рабочая группа Европейского агентства по авиационной безопасности. Эти исследователи пришли к выводу, что серьезной угрозы любительские дроны для пассажирских самолетов не представляют. Участники рабочей группы во время работы сосредоточились на изучении последствий воздушных столкновений пассажирских самолетов с дронами массой до 25 килограммов. Для исследования беспилотники были разделены на четыре категории: крупные (массой более 3,5 килограмма), средние (до 1,5 килограмма), малые (до 0,5 килограмма) и "безвредные" (до 250 граммов). Для каждой категории специалисты определили степень опасности, которая оценивалась по пятибалльной шкале: 1-2 - высокая, 3-5 - низкая. Безопасными считались аппараты, получившие четыре-пять баллов.
Для определения степени опасности исследователи использовали данные о высотах полета аппаратов по категориям, учитывали вероятность их появления в едином воздушном пространстве с самолетами, а также результаты компьютерного и натурного испытаний столкновения дронов и лайнеров. Кроме того, индивидуальная степень опасности оценивалась для каждого беспилотного аппарата по четырем пунктам: повреждения корпуса, угроза жизни пассажиров, угроза жизни экипажа, угроза нарушения расписания полетов. Для упрощения оценки исследователи вели расчеты для самолетов, летящих на скорости в 340 узлов (630 километров в час) на высоте трех тысяч метров и более и на скорости в 250 узлов на меньшей высоте.
По итогам всех вычислений участники европейской рабочей группы пришли к выводу, что малые дроны на высоте до трех тысяч метров практически не представляют угрозы для пассажирских самолетов. Дело в том, что такие аппараты на большую высоту, где они могут столкнуться с самолетом, поднимаются крайне редко. Кроме того, они имеют очень маленькую массу. Средние дроны, по оценке специалистов, не представляют серьезной угрозы для лайнеров. Лишь если аппарат массой 1,5 килограмма (такую массу имеет большая часть любительских дронов) столкнется с самолетом на высоте более трех тысяч метров, он может угрожать безопасности полетов. Крупные аппараты признаны опасными для пассажирских самолетов на всех высотах полетов.
По итогам натурных испытаний выяснилось, что в случае столкновения с дронами наибольшие повреждения могут получить ветровые стекла лайнеров, носовые обтекатели, передние кромки крыла, а также двигатели. В целом же ущерб от дронов массой до 1,5 килограмма может быть сопоставим с ущербом от птиц, с которыми самолеты регулярно сталкиваются в воздухе. Теперь же европейские специалисты готовятся к расширенному исследованию. На этот раз будут изучаться повреждения, которые дроны могут наносить двигателям пассажирских самолетов, а также оцениваться вероятность попадания аккумуляторов в технологические отверстия.
К слову, ранее ученые из Политехнического университета Вирджинии провели компьютерное моделирование ситуаций, в которых различные дроны попадают в работающий авиационный двигатель. Исследователи пришли к выводу, что серьезную опасность для движков представляют аппараты массой более 3,6 килограмма. Попав в двигатель, они будут разрушать лопатки вентилятора и разрушаться сами. Затем фрагменты лопаток вентилятора и дрона попадут во внешний воздушный контур, откуда их выбросит наружу, а также во внутренний контур - компрессор, камеру сгорания и зону турбины. Скорость обломков внутри движка может достигать 1150 километров в час. Таким образом, при столкновении при взлете с беспилотником массой 3,6 килограмма двигатель полностью перестанет работать меньше чем за секунду.
Между тем итоги британского исследования были подведены в середине текущего года - в июле компания QinetiQ, проводившая работы, передала отчет Национальной службе управления воздушным движением Великобритании. В исследовании, проводившемся британской компанией, использовалась специально спроектированная пневматическая пушка, которая с заданными скоростями выстреливала дронами и их деталями в передние части списанных самолетов и вертолетов. Для стрельбы использовались квадрокоптеры массой 0,4, 1,2 и 4 килограмма, а также беспилотники самолетного типа массой до 3,5 килограмма. По итогам стрельб специалисты пришли к выводу, что любые дроны опасны для легких самолетов и вертолетов, не имеющих специального сертификата защищенности от столкновений с птицами.
Пассажирские самолеты с защитой от птиц могут получить серьезные повреждения от дронов при полете на крейсерской скорости, которая составляет от 700 до 890 километров в час. К серьезным повреждениям исследователи отнесли разрушение ветровых стекол при столкновении с тяжелыми частями дронов - металлическими деталями корпуса, камерой и аккумулятором. Эти детали, пробив ветровое стекло, могут залететь в кабину пилотов, повредить панели управления и ранить летчиков. Опасными для лайнеров были сочтены аппараты массой от двух до четырех килограммов. Следует отметить, что крейсерскую скорость пассажирские самолеты развивают уже на большой высоте (обычно около десяти тысяч метров), на которую любительские дроны подниматься просто неспособны.
По данным компании QinetiQ, дроны массой четыре килограмма могут быть опасными для пассажирских самолетов на небольших скоростях полета, например при заходе на посадку. При этом тяжесть повреждений самолета во многом зависит от конструкции дрона. Так, во время испытаний выяснилось, что беспилотники с камерой, размещенной на подвесе под корпусом, имеют небольшие шансы пробить ветровое стекло пассажирского самолета. Дело в том, что при столкновении о стекло сперва ударится камера на подвесе, а затем уже корпус беспилотника. При этом камера и ее подвес сыграют роль своего рода амортизатора, приняв на себя часть энергии удара. Как ожидается, британские авиационные власти, выступающие за резкое ужесточение правил полетов дронов, закажут проведение дополнительного исследования.
Часть серийно выпускаемых сегодня дронов уже имеет функцию геозонирования. Это означает, что аппарат постоянно обновляет базу данных зон, закрытых для полетов беспилотников. В такой зоне беспилотник просто не взлетит. Однако помимо серийных аппаратов существуют и самодельные дроны, которые могут залетать в воздушное пространство аэропортов. И их довольно много. В целом же до сих пор ни одного случая столкновения самолета с дроном зарегистрировано не было, но это всего лишь вопрос времени. И даже если малые беспилотники и не представляют серьезной угрозы для пассажирских самолетов, они все равно могут оказать негативное влияние на авиацию, увеличив и без того немалые расходы компаний на ремонт лайнеров.
Василий Сычев
