Развитие авиационной техники неразрывно связано с постоянным совершенствованием средств обеспечения безопасности полётов. Сегодня умные авиационные системы гарантируют высокую точность и надёжность автоматического пилотирования, однако при управлении воздушным судном в ручном режиме ошибочные действия лётчика остаются наиболее частой причиной возникновения внештатных ситуаций. Минимизировать риск целого ряда ошибок, связанных с попаданием в зону атмосферных возмущений, способен разработанный в Московском авиационном институте прогнозный дисплей с системой визуализации полётной траектории на лобовом стекле самолёта.

Разработкой дисплея занимались специалисты научно-исследовательской лаборатории "Пилотажные стенды и система "самолёт-лётчик" Александр Викторович Ефремов, Михаил Сергеевич Тяглик и др. Изначально он предназначался для решения задач, требующих высокой точности пилотирования, таких как посадка на палубу, облёт препятствий, дозаправка в воздухе.

В настоящее время завершается оценка эффективности дисплея для повышения безопасности полётов в условиях интенсивных и нестабильных вихревых воздействий. Например, инженер лаборатории Татьяна Воронка в своём исследовании доказала целесообразность использования данной системы при попадании самолёта в спутный след — вихревой поток, создаваемый другим летательным аппаратом.

Спутный след самолёта, особенно обладающего значительной массой, является серьёзной угрозой для других воздушных судов.

— Существует много примеров, когда при попадании самолёта в вихревой поток на эшелоне пассажиры и бортпроводники получали травмы, — рассказывает Татьяна Воронка. — Если же попадание в спутный след происходит на этапах взлёта, захода на посадку и посадки, то в большинстве случаев это приводит к фатальным последствиям. Особенно подвержены такому воздействию легкомоторные воздушные суда. В связи с появлением в гражданской авиации широкофюзеляжных самолётов и развитием малой авиации вероятность возникновения аварийных ситуаций возрастает.

Влияние спутного следа на самолёт зависит от условий вхождения в него. Боковое воздействие вихря вызовет большую нагрузку на фюзеляж и крыло, что очень опасно с точки зрения повреждения конструкции воздушного судна. Но наиболее неблагоприятный вариант — попадание в спутный след при параллельном курсе. Это приводит к резкому крену самолёта то в одну, то в другую сторону, что при минимальном запасе высоты может обернуться входом в штопор. Чтобы избежать таких последствий, требуется быстрая адаптация экипажа к изменившимся условиям.

— Наша система индикации показывает отклонение от заданной траектории, которое ещё нельзя уловить без технических средств, — объясняет Татьяна. — Лётчик видит допустимый коридор и может своевременно корректировать курс самолёта. Дополнительное преимущество заключается в том, что при этом не нужно постоянно мониторить приборы, что серьёзно облегчает задачу в стрессовой ситуации.

Проведённые экспериментальные исследования на пилотажных стендах МАИ показали, что при использовании прогнозного дисплея удаётся сохранить заданный уровень точности и безопасности пилотирования даже при попадании самолёта в сильный вихревой след на малом удалении от посадочной полосы. Работы стали частью Федеральной целевой программы, проводимой при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Восьмой рамочной программы Европейского Союза по развитию научных исследований и технологий "Горизонт 2020".

— Отклонения при посадке без индикации были в несколько раз больше, чем при посадке с индикацией. Также мы опирались на установленное правило, по которому лётчик может совершить посадку, только если отклонение воздушного судна при заходе на неё находится в определённых пределах. Во время эксперимента большая часть посадок без индикации требовала захода на второй круг, а при посадках с индикацией количество таких заходов сокращалось, — говорит Татьяна.

На следующем этапе исследователи намерены проверить возможность применения системы на сверхзвуковом пассажирском самолёте. Напомним, что в 2020 году Московский авиационный институт совместно с Центральным аэрогидродинамическим институтом имени профессора Н. Е. Жуковского и другими партнёрами стал участником консорциума научного центра мирового уровня "Сверхзвук" в рамках национального проекта "Наука".