Airbus A321 – семейство узкофюзеляжных самолетов для авиалиний малой и средней протяженности. Лайнеры А321 введены в эксплуатацию в начале 1994 года, являются самыми крупными в семействе А320. Особенностью лайнера является то, что 20% его конструкции состоит из композитных материалов.

Техническая характеристика Airbus A321 [27]:

Размеры

Длина: 44,5 м.

Размах крыльев: 34,1 м.

Высота: 11,8 м.

Масса

Максимальная взлетная масса: 93500 кг.

Максимальная масса без топлива: 71500 кг.

Максимальная коммерческая загрузка: 23400 кг.

Емкость топливных баков: 23700–29 680 л.

Летные данные

Дальность полета с максимальной загрузкой: 5000–5500 км.

Максимальная крейсерская скорость: 840 км/ч.

Максимальная скорость: 890 км/ч.

Потолок (максимальная высота полета): 11900 м.

Часовой расход топлива: 3200 кг.

Пассажирский салон

Количество кресел (одноклассовый): 220.

Ширина салона: 3,7 м.

Airbus A321 оснащен двумя турбовентиляторными двигателями CFM56-5A(5В). Газотурбинный двигатель (ГТД) – тепловая машина, предназначенная для преобразования энергии сгорания топлива в кинетическую энергию реактивной струи. Семейство самолетов А320, разработано европейским консорциумом «Airbus S.A.S». Выпущенный в 1988 году, он стал первым пассажирским самолетом, на котором была применена электродистанционная система управления (ЭДСУ). Самыми крупными в семействе А320 являются лайнеры А321, введенные в эксплуатацию в начале 1994 года. С помощью датчиков, установленных на органах управления, механические перемещения рычагов управления в кабине самолета преобразуются в аналоговые или цифровые электрические сигналы, которые по электропроводке поступают в вычислительную систему управления [28]. Вычислитель получает сигналы и от датчиков угловых скоростей, перегрузок, углов атаки и скольжения, вычислителя системы воздушных сигналов и других устройств. В соответствии с заложенными алгоритмами управления они преобразуются во входные сигналы приводов органов управления.

ЭДСУ позволяет применить системы ограничения предельных режимов и значительно снизить вероятность попадания самолета в нежелательные режимы полета. Автоматизация штурвального управления позволяет обеспечить оптимальные характеристики управляемости и устойчивости ВС и улучшить их летно-технические характеристики на дозвуковых скоростях полета. Высокие требования предъявляются к надежности ЭДСУ, поскольку выход таких систем из строя приводит к потере устойчивости и управляемости ЛА, т. е. к катастрофическим последствиям. Перерыв в питании, после выходе из строя одного из источников питания, – не допускается.

Помехозащищенность является важной характеристикой ЭДСУ. Влияние работающих бортовых систем и внешних электромагнитных воздействий на сигналы ЭДСУ должно приводить лишь к малым искажениям, не отражающимся на направленности ее работы, не должно приводить к появлению сигналов о ложных отказах.

Процесс программного изменения и стабилизации отдельных параметров движения летательного аппарата осуществляется с помощью средств автоматики без воздействия летчика на органы управления. Для автоматического управления (АУ) каким-либо параметром движения летательного аппарата должен быть реализован некоторый контур автоматического регулирования, включающий измерители текущего значения регулируемого параметра и его отклонения от заданного значения и регулирующее устройство. Воздействуя на объект управления, регулирующее устройство обеспечивает поддержание сигнала отклонения в области нулевого значения; устройство состоит из вычислителя, формирующего сигнал, и средств передачи сигнала управляющего воздействия на органы управления. Для целенаправленного управления траекторией полета реализуются контуры регулирования положения летательного аппарата на заданной пространственной траектории, параметры которой формируются бортовыми и наземными информационными средствами. При решении задачи АУ траекторным движением необходимо точное выдерживание заданной приборной скорости посредством изменения тяги двигателей. Для этой цели применяется бортовое регулирующее устройство, называемое автоматом скорости или автоматом тяги.

В конструкции САУ для уменьшения влияния отказов используются различные устройства, ограничивающие размер хода и моменты рулевых машинок, значения перегрузок, углов крена и тангажа. Вероятность полного отказа ЭДСУ пассажирских самолетов составляет менее 10^{– 9}, а военных – менее 10^{– 7} на 1 час полета, то есть такой отказ практически невозможен [28]. К недостаткам относится обеспечения резервным ЭДСУ, для высокой степени надежности. Выход из строя электронной системы управления Airbus A321 (при всех исправных силовых механизмах) превращает летательный аппарат в планирующую по воздуху конструкцию, подчиненную индивидуальным аэродинамическим характеристикам самолета.

4. Заключение официальных ведомств о причине крушения рейса 7К9268

В штаб-квартире Межгосударственного авиационного комитета в городе Москве была проведена работа по изучению летной, медицинской и технической документации. Проводился анализ уровня профессиональной подготовки членов экипажа, материалов по поддержанию летной годности, истории эксплуатации и выполнения правил технического обслуживания и ремонта воздушного судна [29]. В ходе расследования каких-то существенных недостатков не нашли. Вывод Федеральной службы безопасности о взрыве бомбы на борту лайнера А321 косвенно подтверждает квалификацию пилотов компании "Когалымавиа" и отсутствие технических проблем с самолетом. Следствие не выявило просчетов, связанных с крушением самолета А321, и в системе безопасности аэропорта Шарм-эш-Шейха.

Комиссия по расследованию причин крушения самолета авиакомпании «Когалымавиа» в небе над Синаем опубликовала предварительные данные бортовых самописцев разбившегося лайнера. В Межгосударственном авиационном комитете заявили, что полет лайнера Airbus-321 авиакомпании "Когалымавиа" проходил в штатном режиме вплоть до прекращения записи параметрического регистратора [30].

Пресс-служба МЧС России опубликовала снимки со спутников, на которых была обозначена зона мониторинга в районе крушения самолета "Когалымавиа". Координаты места падения самолета: 30°10′09″ с. ш., 34°10′22″ в.д. Координаты мест нахождения обломков и фрагментов ВС [31]:

30°10′22″ с. ш., 34°10′25″ в. д.;

30°10′10″ с. ш, 34°10′18″ в. д.;

30°10′08″ с. ш, 34°10′29″ в. д.;

30°10′08″ с. ш, 34°10′16″ в. д.;

30°09′10″ с. ш , 34°11′09″ в. д.;

30°09′00″ с. ш, 34°11′23″ в. д.;

30°08′58″ с. ш, 34°11′11″ в. д.;

30°08′55″ с. ш, 34°11′28″ в. д.;

30°08′52″ с. ш, 34°11′24″ в. д.

В публикации [32] сообщается, что взрывное устройство на А321 было заложено в багажном отсеке. Под килем А321 обнаружено загадочное отверстие, возникновение которого техники не могли объяснить обыкновенными причинами. Смывы с краев отверстия показали, что поблизости от него произошел взрыв самодельного взрывного устройства. Чемодан с бомбой взорвался, когда борт находился на высоте около девяти тысяч метров. Взрывная волна буквально разорвала ЛА на части. Фюзеляж и хвост воздушного судна развалились в воздухе. К расследованию происшествия был подключен следственный комитет России. Были возбуждены уголовные дела по ст. 263 УК РФ – ("Нарушение правил безопасности движения и эксплуатации железнодорожного, воздушного, морского и внутреннего водного транспорта") и по ч 3. ст. 238 УК РФ ("Оказание услуг, не отвечающих требованиям безопасности").

Президент России В.В. Путин 17 ноября 2015 года провел совещание об итогах расследования причин крушения российского пассажирского самолета 31 октября 2015 года на Синае. В совещании приняли участие Министр обороны С.К. Шойгу, директор Федеральной службы безопасности А.В. Бортников, начальник Генерального штаба Вооружённых Сил В.В. Герасимов, Министр иностранных дел С.В. Лавров, директор Службы внешней разведки М.Е. Фрадков. А.Бортников доложил президенту: проведены исследования личных вещей, багажа и частей самолета, потерпевшего крушение в Египте 31 октября. В результате проведенных экспертиз на всех предметах, выявлены следы взрывчатого вещества иностранного производства. По оценке специалистов «на борту воздушного судна в полете сработало самодельное взрывное устройство мощностью до 1 кг в тротиловом эквиваленте», произошло разрушение ВС в воздухе, чем объясняется разброс частей фюзеляжа на большом расстоянии [33].

Глава российского государства дал указание спецслужбам искать виновников взрыва лайнера «Когалымавиа», где бы они ни находились. В.В. Путин заявил: «Мы должны делать это без срока давности, знать их всех поимённо. Мы будем искать их везде, где бы они ни прятались. Мы их найдём в любой точке планеты и покараем» [34]. Теракт на борту самолета, по словам главы государства, относится к числу «наиболее кровавых». В течение 2015 года в Египте, в России, в Германии и во Франции были проведены исследования фрагментов воздушного судна, а также бортового оборудования, имеющего энергонезависимую память. В сентябре 2016 в Каире с участием специалистов МАК, Франции, Германии, Ирландии, США была выполнена "выкладка" фрагментов конструкции воздушного судна и двигателей. В результате проведенных работ была определена зона начала разрушения самолета в воздухе и установлен факт «высокоэнергетического динамического воздействия на обшивку самолета по направлению "изнутри-наружу" и "взрывной декомпрессии" в полете» [35].

5. Неочевидность выводов комиссии, проводившей расследование аварии

Корреспондент из Лондона М. Табак сообщила [36], что Великобритания считает вероятным нахождение взрывного устройства на борту российского самолета A321. Об этом заявил журналистам глава МИД Великобритании Филип Хаммонд. Министр заявил, что информация поступила из нескольких источников, он не стал их называть. На чем было основано утверждение г-на Хаммонда, когда не до конца изучены и исследованы материалы по происшествию? По данным Aгенства Pейтер, директор Национальной разведки США Дж. Клэппер признал, что "Синайская провинция Исламского государства" имеет в Египте значительное влияние. В числе других государств российская авиация бомбит базы террористов. Клэппер не исключает, что самолет на Синае могли сбить террористы "Исламского государства". При этом он добавил, что прямого доказательства причастности какой-либо террористической группировки к крушению самолета А321 еще нет, такую версию считает маловероятной [37].

Тандем Великобритании и США действует согласованно, акцентируют внимание на вероятности совершения взрыва на борту террористами. Нейтральное заявление зарубежных высокопоставленных персон выглядело бы не столь категорично и более логично. Намеки и последующие утверждения официальных лиц Великобритании – это сознательная попытка завуалировать реального виновника драмы и направить расследование в заведомо ложное русло. Они предлагают несколько возможных вариантов, в который вплетают сценарий выгодный для себя. Если расследование не найдет решения, отбросятся не работающие гипотезы, то комиссия выйдет на одну оставшуюся версию (от "компетентных организаций").

Преждевременные высказывания о причинах крушения самолета, появлявшиеся в СМИ до окончания официального расследования, затрудняли комиссии решение задачи. В действительности происходило все не так прямолинейно, как убеждают общественность и экспертов официальные лица иностранных государств. Взрыв на борту самолета 1 кг ВВ – заключение, не имеющее подтверждающих аргументов. Криминалисты не смогли обосновать достоверность взрыва ВВ внутри салона: не были обнаружены следы взрывчатых веществ на обломках самолета. В материалах отсутствуют доказательства возможности разрушения фюзеляжа от разгерметизации на множество обломков. По этим причинам нельзя согласится с проведением взрыва 1 кг ВВ в тротиловом эквиваленте в салоне самолета, с последующим разрывом корпуса А321 и разлетом множества обломков на большой площади. В ходе расследования не было освещено как происхождение посторонних звуков в кабине пилотов, так и причина термических ожогов на телах погибших. Комиссия не выявила неисправной работы оборудования, нарушений или неправильных действий со стороны экипажа, управлявшего самолетом. Однако, начиная с момента взлета и до разрушения, наблюдались отклонения в работе навигационных приборов и силовой установке ВС, некоторые из них были аномальные.

Система управления полетом А321 состоит из двух пилотажных ЭВМ (FMGС). Нормальный режим работы – параллельный режим. Каждая FMGС производит собственные вычисления; одна ЭВМ работает в основном режиме, а другая в резервном. В сообщении МАК говорилось, что бортовой параметрический регистратор прекратил запись в полете в процессе набора высоты на эшелоне 308 (9400 м). Если на борту самолета взрыв был локальным (1 кг ВВ), то у лайнера не могли одновременно разрушится системы выработки электроэнергии, резервного электропитания, управления, прекращена подача топлива ко всем агрегатам силовой установки. Оценивая площадь разлета обломков, разрыв несущих балок, термические ожоги на телах пострадавших, фрагментацию тел, процесс разрушения развивался стремительно. Местное племя бедуинов «Аль Таяха» видело, как российский лайнер потерпел крушение. По словам кочевников, Airbus A321 вспыхнул в воздухе. Расследование не выяснило причину дальности разброса разрушенных элементов конструкций самолета, багажа, тел пассажиров (до 13 км по оси эллипсоида рассеяния). В логику версии о теракте на борту А321 не укладывается спонтанное, резкое изменение угла кабрирования, предшествовавшее взрыву. Вывод комиссии о причине катастрофы и разрушения ВС прозвучал неожиданно. Заключение вводит общественность в заблуждение, его нельзя считать доказанным.

Главная задача специалистов состояла в построении алгоритма развития аварийной ситуации. Чтобы понять причину аварии, комиссия должна была предложить рабочий сценарий, при котором могли бы реализоваться отклонения, проявившие себя в ходе развития трагического события, и произойти мощный взрыв. У комиссии не было однозначных ответов на вопросы, связанных с катастрофой, или идеи, связывающей аномальные явления, происходившие во время движения самолета, в причинно-следственную связь. Очевидно, когда эксперты не справилось с технической задачей, расследование зашло в тупик.

По характеру воздействия происшествие с российским самолетом аналогично аварии с пассажирским самолетом авиакомпании Daallo Airlines, который совершил экстренную посадку в столице Сомали 02.02.2016 г. По телевиденью показали самолет с дырой в корпусе в районе крыла. РИА Новости сообщает: «Взрыв произошел спустя несколько минут после взлета, и лайнер был вынужден вернуться в аэропорт Могадишо» [38]. Известно о двух пострадавших. Энергии двух взрывов – сопоставимы, но последствия и количество пострадавших в этих инцидентах кардинально отличаются.

Разброс фрагментов самолета А321 на большой площади отметает вариант попадания в него ракеты или взрыва на борту воздушного судна 1 кг ВВ в тротиловом эквиваленте. На каналах центрального телевиденья был показан фронтовой бомбардировщик СУ-25 4М ВКС России, сбитый над небом Сирии 24.11.2015 г. ракетой с истребителя F-16C ВВС Турции, падавший с высоты 6000 м. Ракета, начиненная десятками килограмм взрывчатого вещества, попала в хвостовую часть летательного аппарата (ЛА). При этом фюзеляж самолета, не разрушаясь, падал по крутой траектории вниз.

6. Физические свойства Земли и ее оболочек

6.1. Электрическое поле Земли

Современная физика оперирует понятием поля. Его рассматривают как особую форму материи, обладающей специфическими физическими свойствами [39, 40, 41]. Физическая энциклопедия дает определение электрическому полю, как частной форме проявления (наряду с магнитным полем) электромагнитного поля, определяющим действие на электрический заряд (со стороны поля) силы, не зависящей от скорости движения заряда. Характерным является то, что на электрические заряды, помещенные в это поле, действуют силы, пропорциональные этим зарядам.

Известно, что Земля заряжена отрицательно, ее полный заряд равен 6·10⁵ Кл [42. С. 82]. В отсутствие грозовых облаков, ее полярность всегда отрицательна. В тоже время верхний слой атмосферы (ионосфера) заряжен относительно Земли положительно. Электрическое поле в любой его точке характеризуется значением напряженности (Е), созданной всеми электрическими зарядами, которые имеются в Земле и в атмосфере. Между различными точками атмосферы, находящимися на разных высотах, имеется разность потенциалов. Опыты показывают, что атмосфера заряжена положительно. Электрическое поле вблизи земной поверхности зависит от влажности, осадков, облачности. Напряженность поля вблизи поверхности Земли (в различное время года и для различных регионов) величина практически постоянная Е_z = 130 В/м [42. С. 83]. Полная разность потенциалов между поверхностью Земли и верхними слоями атмосферы составляет ~ 400000 В. На высоте 1 км напряженность земного поля падает до 40 В/м. На высоте 10 км поле Еz не превышает нескольких вольт на метр. На высоте 50 км и больше напряженность едва заметна. Большая часть падения потенциала приходится на малые высоты. Быстрое убывание Е с высотой объясняют тем, что объемные заряды, сосредоточенные преимущественно в нижних слоях атмосферы, уменьшают напряженность поля от электрического заряда Земли. Электрическое поле Земли меняется в течение суток. Ночью поле больше его дневного значения. Напряженность атмосферного электрического поля (АЭП) уменьшается летом и возрастает зимой.

6.2. Магнитное поле Земли

Концепция магнитного поля заключается в том, что вокруг любого движущегося заряда возникает магнитное поле. Земной шар является природным постоянным магнитом, вокруг которого существует магнитное поле. Различают Северный и Южный магнитные полюсы Земли. Геомагнитные полюса – точки пересечения магнитной оси Земли с ее поверхностью, в которых магнитная стрелка располагается вертикально. Положение магнитных полюсов Земли со временем меняется. Ось диполя не проходит через геометрический центр вращения Земли. Магнитное поле Земли описывается полем бесконечно малого магнита, смещенного в Восточное полушарие от центра Земли на 342 км, с наклоном оси диполя на угол α ≈ 10° по отношению к оси вращения Земли [43]. Магнитный экватор – геометрическое место точек на земной поверхности, в которых магнитная стрелка располагается горизонтально относительно поверхности. Магнитный экватор не совпадает с географическим экватором.

Было предложено несколько гипотез, объясняющих природу и возникновение магнитного поля Земли, казавшихся правдоподобными. Большинство из них противоречили наблюдаемым фактам, или расчеты показывали не точность принятых предположений. Одна из них связывает происхождение поля с протеканием токов во внешнем (жидком) ядре планеты. Геомагнитное поле, измеренное в любой точке земной поверхности, само по себе является комбинацией нескольких магнитных полей, порождаемых разными источниками. Более 95% магнитного поля, измеряемого на поверхности Земли, генерируется во внешнем жидком ядре планеты. Эту часть геомагнитного поля часто называют главным полем. Главное поле меняется во времени очень медленно [44]. Говоря о его динамике, чаще всего называют общий западный дрейф аномалий и изменение полного магнитного момента планеты. Учеными рабочей признается гипотеза магнитного гидродинамо. Другая гипотеза находит причину образования поля во взаимодействии тока лавы с током солнечного ветра, образующегося в озоновом слое планеты.

Сегодня нет единой точки зрения, объясняющей происхождение магнитного поля Земли. Проблема происхождения магнитного поля Земли до настоящего времени окончательно не решена. Согласно современным теоретическим взглядам [43, 44, 45], силовые линии магнитного поля "входят" вблизи Северного географического полюса и "выходят" вблизи Южного полюса планеты. Напряженность магнитного поля на поверхности Земли зависит от места наблюдения и от времени. При отсутствии возмущений (от Солнца) на северном магнитном полюсе она редко превышает 0,6 эрстеда, на южном 0,7, а на магнитном экваторе 0,4 эрстеда. В некоторых районах Земли напряженность магнитного поля резко возрастает, она достигает двух Эрстед. Районы магнитных аномалий связаны, как правило, с залежами рудных ископаемых [43].

Магнитные и географические полюсы Земли не совпадают, магнитная стрелка указывает направление север–юг только приблизительно. Плоскость, в которой устанавливается магнитная стрелка, называют плоскостью магнитного меридиана данного места, а прямую, по которой эта плоскость пересекается с горизонтальной плоскостью, называют магнитным меридианом. Магнитное поле Земли в каждой точке характеризуется вектором напряженности Т, совпадающим с касательной к магнитной силовой линии в сторону северного магнитного полюса. Величина вектора напряженности магнитного поля Земли составляет 0,4–0,6 эрстеда. Для его измерения применяется особая единица, которая называется гаммой: одна гамма = 1 эрстеда /100 000; 1 эрстед есть сила притяжения или отталкивания, равная 1 дине.

Магнитное поле Земли в данной географической точке полностью характеризуют склонение, наклонение и числовое значение горизонтальной составляющей. Эти три величины называются элементами земного магнитного поля. Склонение дает ту поправку к показаниям компаса, которую необходимо внести, чтобы найти истинное направление север–юг. Более 50 специальных магнитных обсерваторий, расположенные в различных пунктах планеты, систематически ведут магнитные наблюдения. Они показывают, что в настоящее время элементы земного магнетизма изменяются от точки к точке земного шара и определяются широтой и долготой данного пункта. На поверхности земного шара существуют пункты, величина склонения в которых равна 0°. Соединяя эти пункты линиями, получают одну замкнутую кривую, проходящую через оба магнитных полюса. Эта линия нулевого склонения носит название агонической линии. Агоническая линия Земли имеет неправильную форму и делит земную поверхность на две не вполне равные области восточного и западного склонения. Область западного склонения включает в себя Атлантический океан, Западную Европу, Индийский океан и Африку, а также восточные части Северной и Южной Америки. Область восточного склонения заключает в себя западные части Северной и Южной Америки, Тихий океан, Австралию, большую часть Восточной Европы и почти всю Азию, кроме небольшой области. В Восточной Сибири – аномалия, агоническая линия делает петлю внутри которой склонение западное. Причины аномалий не до конца выяснены.

Сила магнитного поля Земли характеризуется вектором напряженности Т, который в любой точке земного магнитного поля направлен по касательной к силовой линии. Для определения элементов земного магнетизма в некоторой точке "О" земной поверхности вектор Т раскладывается на составляющие в прямоугольной системе координат: ось OZ направлена по местной вертикали вниз, ось OY – на восток, ось ОХ направлена по касательной к истинному меридиану на север.

Проекция вектора Т на горизонтальную плоскость XOY дает горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли (Н), а на вертикальную плоскость – вертикальную составляющую (Z). Направление, совпадающее с вектором Н, называется магнитным меридианом, а вертикальная плоскость (Q) – плоскостью магнитного меридиана. Магнитное склонение отсчитывается от истинного меридиана и измеряется от 0° до 180° по ходу часовой стрелки со знаком "+", против часовой стрелки – со знаком "–". В различных точках Земли магнитное склонение неодинаково как по величине, так и по знаку. Угол между вектором Н и вектором напряженности Т называется магнитным наклонением (I). Угол I изменяется от магнитного экватора к магнитным полюсам в пределах от 0° до +90°. В Северном полушарии I > 0, в южном I < 0.

Горизонтальная и вертикальная составляющие рассчитываются по формулам:

Н = Тcos I,

Z = Тsin I.

На ЛА используют горизонтальную составляющую напряженности (Н) магнитного поля Земли для моделирования опорного направления. Величина горизонтальной составляющей влияет на устойчивость работы магнитного компаса (МК). Наиболее устойчиво МК работают в районе магнитного экватора и в средних широтах, где Н имеет наибольшее значение. В высоких магнитных широтах и районах магнитных полюсов Н минимальна, что приводит к значительным ошибкам в измерении курса по магнитному компасу или исключает возможность его использования.