Авиационный коллапс заставит еврочиновников в корне пересмотреть существующие модели оценки вулканической опасности. Авиакомпании, потерявшие в общей сложности за время вынужденного простоя сотни миллионов евро, уверены, что закрытие воздушного пространства над континентом было мотивировано скорее нежеланием бюрократии взять ответственность на себя, нежели научно обоснованными данными. Насколько своевременным было решение "перекрыть керосин" авиакомпаниям? Может ли компьютер снять ответственность с человека? Действительно ли вулканический пепел способен парализовать авиадвигатель? Ожидают ли нас в будущем подобные ситуации?

Модель поведения

В основе решения о запрете полетов над Европой лежала компьютерная модель распространения облака вулканического пепла, а не полевые замеры с помощью атмосферных зондов. Для того чтобы точно оценить силу извержения вулкана, ученым надо знать, на какую высоту поднялось облако пепла - для этого достаточно банальной авиаразведки. А вот рассчитать, куда направится пепельный шлейф, можно пока только приблизительно - с помощью специальных компьютерных программ, которые используют авиационные метеослужбы в своей работе. Одной из наиболее распространенных является Puff Volcanic Ash Tracking Model (модель распространения пепла в результате вулканического выброса). "Итоги" попытались воспроизвести ту "картинку", которая и легла на стол еврочиновникам. Мы ввели в систему время начала извержения вулкана и его продолжительность, и компьютер нам тут же рассчитал, какой именно регион и в какой момент окажется под облаком пепла. Если верить программе, на прошлой неделе было действительно опасно летать практически над всей территорией Европы. "Такой прогноз неточен, ведь многие начальные параметры, необходимые для расчета распространения облака, неизвестны, - комментирует старший научный сотрудник отдела вулканологии Сингапурской обсерватории Земли кандидат геолого-минералогических наук Александр Белоусов. - Определять опасные для полетов зоны необходимо по данным дистанционных измерений со спутников, наземных метеорадаров и по результатам прямых измерений со специализированных самолетов-лабораторий". В Ассоциации воздушного транспорта (IATA) тоже уверены, что решение прекратить полеты было принято преждевременно: "Мы не понимаем, почему столь серьезные решения принимались фактически без оценки степени риска, профильных консультаций и нашего участия", - заявил "Итогам" генеральный директор и президент IATA Джованни Бизиньяни. Он же нелицеприятно отозвался и об унифицированной методике закрытия воздушного пространства Европы, основанной только на компьютерном моделировании: "Общий запрет на полеты был преждевременным. По крайней мере авиакомпании, входящие в IATA, провели успешные испытательные полеты в нескольких европейских странах. Результаты не выявили неисправностей и проблем". Критикуют европейских бюрократов и летчики. Один из пилотов авиакомпании Lufthansa, согласившийся побеседовать с "Итогами", уверен, что министры транспорта поддались давлению: "Юридически мы могли взлететь, но тогда степень ответственности полностью ложилась на нас. Полеты были разрешены только по визуальному контакту, однако обойти эту пыль практически невозможно - ее не видно на глаз. К тому же из-за очень маленького размера частицы пепла не могут обнаружить бортовые радиолокационные системы. Вот нам и пришлось ждать погоды".

Невидимый убийца

Многие авиационные эксперты и ученые, тем не менее, уверены, что опасность полетов все-таки существовала. Впервые проблему защиты авиации от вулканического пепла специалисты осознали в 80-е годы прошлого века. 24 июня 1982 года самолет Boeing 747 авиакомпании British Airways выполнял рейс из Куала-Лумпур в Перт. На крейсерском эшелоне лайнер попал в облако пепла, который выбросил вулкан Галунггунг. В результате все четыре двигателя остановились - и самолет начал планировать вниз. Когда до земли оставалось около трех километров, экипажу каким-то чудом удалось запустить двигатели и совершить аварийную посадку в Джакарте. Расследовавшие инцидент эксперты установили, что причиной остановки двигателей стали мелкие частицы вулканического пепла, парализовавшие работу силовых установок. После этого летчикам категорически запретили пересекать облака, образованные извержениями.

Сегодня ученые могут предсказать начало извержения, рассчитать направление распространения облака, но оперативно оценить концентрацию пепла, размер его частиц, химический состав пока бессильны.

"По сути своей пепел - это мелко раздробленная вулканическими взрывами горная порода, - объясняет Александр Белоусов. - Состав ее может быть различным - базальт, андезит, риолит. Кроме того, в состав пепла входит и вулканическое стекло, которое образуется в результате быстрой закалки магматического расплава при выбросе в атмосферу". Даже у одинаковых по силе извержений характеристики пепла всегда разные, а именно они имеют значение для определения того, насколько опасен пепел для самолета. Например, температура плавления пепла андезитового состава - порядка 800 градусов по Цельсию, и в двигателе самолета он легко плавится, налипает на лопатки турбин и вызывает его остановку. Температура плавления пепла базальтового состава - порядка 1200 градусов по Цельсию. Это намного выше большинства разогретых поверхностей турбин авиадвигателей. Воздействие частиц пепла зависит также от их размеров. Мелкие частицы начинают слипаться в реактивном двигателе уже при температуре около 500-700 градусов. Кроме того, они переносятся в облаке на наибольшие расстояния. Как раз такой вот тонкий пепел базальтового состава и был выброшен исландским вулканом. "В исландском случае, - рассказывает Александр Белоусов, - сила извержения была невелика - 3-4 балла по шкале интенсивности из восьми возможных, но его частицы, порядка десяти микрон в диаметре, легко переносились и достигли Европы". Этот пепел представлял реальную опасность для аэропортов, чьи терминалы находились ближе всего к Исландии: требовалось ограничить работу тех терминалов, которые ближе всего находились к центру извержения, - это Рейкьявик, Лондон, Осло, Стокгольм. Закрывать всю Европу было не обязательно.

Вулканизируй это

Что могло произойти с самолетом, чей экипаж проигнорировал бы, например, запрет министров транспорта и отправился в рейс? В районе вулканического облака миллионы частиц, имеющих острые края, словно одна большая пескоструйная машина, начали бы шлифовать фюзеляж и стекла лайнера, медленно, но верно приводя к их разрушению. "Но это мелочи по сравнению с теми повреждениями, которые вулканическая пыль способна причинить двигателю, - говорит пилот-инструктор Павел Савушкин. - Проникая в глубь двигателя, пепел начнет плавиться, облепляя лопатки турбин и тем самым нарушая прохождение воздушного потока. "Задохнувшись", двигатели глохнут и могут загореться. Остывшие частицы вулканической породы под воздействием встречного потока рано или поздно отлетят от лопаток турбин, и двигатели вновь запустятся. Однако такой сценарий возможен, если у пилотов хватит высоты для исправления ситуации".

Исландское извержение продемонстрировало зависимость человечества от воздушного транспорта. Это означает, что нет другого выхода, кроме как разрабатывать авиадвигатели нового поколения. "Для того чтобы начинать проектирование, необходимо провести огромную исследовательскую работу, - рассказал "Итогам" заведующий кафедрой "Конструкция и проектирование двигателей" Московского авиационного института профессор Юрий Равикович. - Например, понять, какой размер частичек пепла более опасен для полетов. На большинстве самолетов сейчас стоят газотурбинные двигатели. А все фантастические прототипы супердвигателей у изобретателей только на бумаге".

Директор одного из российских инновационных центров Вадим Куликов уверен, что сегодня авиации просто необходимо начать работу над двигателями, которые устойчивы к любым природным катаклизмам. "Вероятно, газотурбинные силовые установки в перспективе будут замещаться двигателями внешнего сгорания, - полагает Куликов. - Сегодня мировые авиаинженеры уже работают над созданием подобных силовых машин. Такие двигатели не подвержены внешним природным явлениям, весь рабочий процесс у них замкнут внутри самой конструкции".

Существуют разработки и в нашей стране. Инженер-механик одного из закрытых КБ Дмитрий Колкунцов создал двигатель, которому не страшны полеты в вулканических облаках: "Недостаток современных двигателей в том, что для эффективной работы им нужен атмосферный воздух, с которым и попадает вредоносный пепел. Мой двигатель работает в замкнутом цикле, а потому пепел ему не помеха". В основе изобретения Колкунцова лежит двигатель роторного типа. Если взглянуть на него в разрезе, то конструкция выглядит следующим образом. На шлицевой вал, заключенный в специальную цилиндрическую полость, под определенным углом на роторе установлены специальные лопатки. Причем топливом может служить даже обычный сжиженный газ. Ротор раскручивает генератор, заряжающий специальную батарею. Она запускает электродвигатель, к которому на вале прикреплен авиационный винт. Два литра внутреннего объема роторной системы, по мнению автора проекта, вполне способны дать мощность в сто лошадиных сил. Конструкция может быть модульной. Для среднемагистрального самолета достаточно мощности порядка 720 лошадиных сил.

Массовое применение подобных двигателей, как считает конструктор, можно ожидать в ближайшие лет 20-30.

И еще раз учиться

Несомненно, исландский вулкан преподал человечеству урок и объединит усилия специалистов разных стран к проектированию техники, устойчивой к неблагоприятным внешним воздействиям, и созданию совершенных -моделей вулканического мониторинга. Развивая сеть геофизических наблюдений (сеть сейсмо-станций, GPS-станций, мониторинг состава и температуры газов), можно точно знать, когда вулкан начнет активизироваться. Изучая концентрацию, размер и составы пепловых частиц, можно понять, какие из них наиболее опасны для авиадвигателей. А вот как собрать эмпирический материал, задачка не из легких. Например, с помощью специальных зондов исследовать пепловые облака, отбирая пробы из них же. И, наконец, вулканологи предлагают применять радары и спектрозональную съемку со спутников, чтобы предельно точно определять степень опасности того или иного извержения. Ученые считают, что к этому мы придем лет через десять. А до тех пор каждый проснувшийся вулкан будет закрывать самолетам чистое небо. Как говорится, выбирайте пути объезда....