Koliko je avion dobar? Koji je avion bolji?

Pitanja iz naslova dobijam često. Da bih probao da odgovorim najpre ću pokušati da objasnim kako izgleda sam proces procene kvaliteta aviona, kako se avion ocenjuje prema nameri korišćenja i kako izgleda ispitivanje prototipova aviona radi sertifikacije, kupovine ili pak analize mogućnosti potencijalnog protivnika u borbi. Moraću unapred da se izvinim usko stručnoj populaciji zbog (namernog) preskakanja nekih tehničkih detalja koji su po mom mišljenju za ovakvu vrstu teksta bili suvišni, a sa druge strane i širokoj populaciji koja možda ovaj tekst shvati kao suviše komplikovan, suviše stručan i pomalo dosadan. Pisanje je bilo podjednako komplikovano koliko i projektovanje „višenamenskog“ aviona.

Dve osnovne podele prilikom ispitivanja ili procene kvaliteta aviona su ispitivanje karakteristika stabilnosti i upravljivosti kao i ispitivanje i odredjivanje (ili potvrdjivanje) performansi samog aviona. Ova ispitivanja imaju svoje podgrupe koje su definisane sertifikacionim zahtevima sa jedne strane i samim tehnićkim karakteristikama aviona sa druge strane.

Treći pravac je ispitivanje sistema i opreme aviona, njihovih karakteristika i performansi koji takođe može imati svoje podgrupe i podele na osnovne sisteme aviona, naoružanje, avioniku, gorivo, električne instalacije, stajni trap, APU i sl.

Pored merljivih stvari u performansama aviona (maksimalna brzina, radijus zaokreta, dolet, brzina penjanja i sl. svedenih na vrednosti pri standardnoj temperaturi od 15 stepeni Celzijusa na nivou mora) ili performansi i karakteristika sistema aviona (domet radara, opseg i domet optoelektronske opreme, frekfencijski opseg sistema za ometanje i njegova jačina, domet raketa i sl) postoji i deo koji se odnosi na verovatno najslabiju kariku u ovom paketu a to su performanse čoveka (odnosno posade) u datom okruženju.

Projektovanje

 
Početak projektovanja aviona počinje sa detaljnim definisanjem taktičko tehničkih zahteva koje taj avion treba da ispuni. Svaki TTZ mora biti u skladu sa sertifikacionim zahtevima prema civilnim standardima, MIL preporukama prema vojnom sistemu, zahtevima koji su specifični za planiranu misiju ili pak kombinacija i jednih i drugih.

Ocenjivanje kvaliteta i karakteristika upravljanja i rada sa avionom je posao opitnih pilota i opitnih inženjera. Ovi ljudi su obučeni da sebe stave u ulogu “prosečnog pilota”( bilo da je to prosečan saobraćajni pilot, prosečan pilot učenik ili prosečan borbeni pilot) i da sa te strane daju svoj kritički osvrt na posmatrane situacije prilikom izvršavanja opitnih letova, zadataka i testova.

Pošto ocene za karakteristike upravljanja avionom mogu biti i kvantitativne i kvalitativne, potrebno je da postoji veci broj opitnih pilota različite konstitucije, navika, mentaliteta, filozofije i frekvencije upravljanja prilikom ocenjivanja. Ovaj broj je obicno 3 do 6 mada može da dostigne i 30 pilota koji predstavljaju statistički uzorak prosečnog pilota. Prema antropometrijskim tablicama, teži se da se pokriju veličine izmedju 5og i 95og percentila pilotske populacije.

Ocenjivanje kvaliteta upravljanja avionom sa aspekta radnog opterećenja (mentalnog i fizickog) se vrši prema definisanim mernim skalama. Jedna od najrasprostranjenijih i najčesce korišćenih mernih skala je tzv “Cooper-Harper” (u daljem tekstu HQR) skala (mada postoje i druge, npr. NASA-TLX, CH-M i sl) koja se koristi radi utvrđivanja nivoa kvaliteta upravljanja avionom.

HQR skala nam pruza mogućnost izbora ocene od 1 do 10 gde je HQR1 najbolja ocena definisana kao “Karakteristike aviona su najpribližnije željenim a radno opterećenje pilota je zanemarljiv faktor u ispunjavanju traženog zadatka”
Ili recimo HQR10 najgoru ocenu aviona za dati zadatak definiše kao “Karakteristike aviona sa velikim nedostatcima a radno opterećenje ogromno i kontrola nad avionom je izgubljena tokom dela izvršenja zadatka”. Da budem jasniji, pod ovim karakteristikama aviona misli se na kvalitet odziva aviona na zadatu komandu od strane pilota.

3 nivoa kvaliteta

 
Nivo 1 je ocena kvaliteta upravljanja gde pilot uz minimalno radno opterećenje ispunjava zadatak sa “željenim” performansama, karakteristikama i tolerancijama.

Nivo 2 je ocena gde je radno opterećenje povećano ili veliko ali je pilot u stanju da “adekvatno” izvrši zadatak.

Dok je Nivo 3 ocena gde je bezbedan let moguć ali ispunjenje zadatka nije moguće.

Ova skala se gotovo uvek koristi u kombinaciji sa jos jednom skalom a to je skala koja definise Oscilacije Indukovane od strane Pilota prilikom upravljanja avionom ili tzv. PIO skala.

PIO skala je skala koja ocenjuje magnitudu oscilacija aviona izazvanih komandovanjem od strane pilota prilikom izvršenja složenog manevra. PIO obično dolazi do izražaja prilkom preciznog komandovanja sa velikom frekvencijom zadatih komandi od strane pilota. Neki klasični primeri koji služe za otkrivanje PIO-a su zadatak punjenja goriva u vazduhu, zadatak brze promene cilja blizu zemlje, dog fight i sl. PIO može biti katastrofalan i veliki broj udesa se desio zahvaljujući lošim PIO karakteristikama aviona.
Neki od tipičnih zadataka koji se postavljaju pred opitne posade su sledeći:
Ocenjivanje karakteristika i kvaliteta upravljanja avionom prema Cooper-Harperu prilikom zaokreta od 9G pri brzini od 850 km/h, konfiguracija aviona ta i ta, itd… Faktori koji se ocenjuju su sposobnost da se održava brzina prilikom manevra +/-10 km/h, sposobnost da se održava konstantno G opterećenje +/- 0.25G, sposobnost držanja nagiba +/- 2 stepena i sl. Date vrednosti su “željene” performanse dok bi “adekvatne” performanse bile sa malo većom tolerancijom, na primer +/-15 km/h, +/-0.35G, +/-4 stepena i sl.

Ocenjivanje karakteristika i kvaliteta upravljanja avionom prema Cooper-Harperu tokom zadatka sletanja sa čistim bočnim vetrom brzine 5 m/s a konfiguracija aviona ta i ta, itd. Faktori koji se ocenjuju su sposobnost da se održava konstantantna putanja aviona +/- 2 stepena prema žiro direkcionalu a u osi piste, sposobnost sletanja u zonu dodira na pisti +/-10 m, sposobnost praćenja ILS-a prilikom prilaza +/- toliko i toliko odstupanjei sl.

Ocenjivanje

 
Ovi i ovakvi zadaci su manje više odavno definisani u industriji i već su tu godinama. Koriste se kako bi se avioni testirali i sertifikovali pred civilnim ili vojnim vlastima i kako bi se demonstrirala saglasnost sa postavljenim taktičko tehnološkim zahtevima za avion.
A tipična kvalitativna ocena opitne posade bi bila sledeće sadržine:

DOBRA ocena:
Kvaliteti i karalkteristike upravljanja aviona XYZ su testirani dana tog i tog na aerodromu tom i tom. Avion serijski broj taj i taj korišćen prilikom testiranja opremljen motorima tim i tim. Konfiguracija aviona : (stajni trap uvučen, Flaps 0, vazdušne kočnice uvučene, centar težišta taj i taj, težina prilikom testiranja ta i ta, visina ta i ta, spoljna temperatura vazduha ta i ta, snaga motora po potrebi, brzina 850 km/h, konfiguracija podvesnog tereta ta i ta). Prilikom agresivnog uvodjenja u zaokret i tokom inicijalnog zauzimanja G opterećenja posmatran je jasan odziv aviona, brzina valjanja je predvidiva i odgovara zadatoj komandi od strane pilota a zaustavljanje valjanja momentalno na procenjenom uglu nagiba (oko 85 stepeni), odrzavanje konstantnog nagiba ne zahteva dodatni rad od strane pilota. Zauzimanje zadate G sile je ostvareno jednostavnim longitudinalnim komandovanjem sa jasnim porastom gradijenta sile na palici prilikom rasta G opterecenja. Sile po lateralnoj i longitudinalnoj osi u skladu, pružaju jasnu naznaku rastućeg G opterećenja i brzine valjanja pilotu. Odziv aviona bez oscilacija po sve tri ose, komandovanje predvidivo, bez prekomernih inputa. Sposobnost održavanja G opterećenja (9G) je lako i jednostavno i ne zahteva prekomeran rad, postiže se jednostavnim fiksiranjem palice. Posmatrane vrednosti u granicama željenih performansi +/-0.1G. Održavanje linije horizonta kao i konstantnog nagiba i brzine ne predstavlja problem, brzina se održava jednostavnim radom ručice gasa u granicama željenih performansi, rad motora stabilan, 78% N1 suv režim. Sveukupno HQR2 za zahvat i održavanje željenih perametara, bez izražene tendencije za PIO, PIO1. Posmatrane performanse i karakteristike komandovanja u okviru ovog testa u potpunosti zadovoljavajuće.

NAPOMENA: Znacaj nagiba sedista od 30 stepeni dolazi do izrazaja prilikom duzeg rada na opterecenjima 7+G, sediste je udobno, naslon za ruku dobro pozicioniran obezedjuje neometan rad sa palicom sa strane (sidestick)i oslobađa pilota dodatnog stresa na ruci. Dugmad na palici i gasu pozicionirana na pravom mestu i jasno razvrstana po obliku obezbeđuju pilotu mogućnost neometanog rada i selektovanja komandi jednostavnim pritiskom palcem ili kažiprstom prilikom manevara sa velikim G silama i pružaju mu mogućnost dodatnog fokusa na cilj.

LOŠA ocena:
Kvaliteti i karalkteristike upravljanja aviona XYZ su testirani dana tog i tog na aerodromu tom i tom. Avion serijski broj taj i taj korišćen prilikom testiranja opremljen motorima tim i tim. Konfiguracija aviona : (stajni trap uvučen, Flaps 0, vazdušne kočnice uvučene, centar težišta taj i taj, težina prilikom testiranja ta i ta, visina ta i ta, spoljna temperatura vazduha ta i ta, snaga motora po potrebi, brzina 850 km/h, konfiguracija podvesnog tereta ta i ta). Prilikom agresivnog uvođenja u zaokret i tokom inicijalnog zauzimanja G opterećenja primećena je povećana osetljivost aviona po lateralnoj osi, inicijalni odziv je mnogo oštriji od komandovanog te je avion nepredvidiv po lateralnoj osi. Zauzet ugao nagiba prilikom inicijalnog zadavanja komande i ciljanja nominalnog ugla od 85 stepeni je premašio 97 stepeni što je izazvalo momentalnu kontra reakciju pilota i ponovno agresivno valjanje u kontra smeru nazad do 60 stepeni nagiba. Dalje zauzimanje ugla je obezbeđeno sa dodatnim komandovanjem a ukupan broj podbačaja i prebačaja ciljanog nagiba je 6. Oscilacija po lateralnoj osi izazvana nepredvidivim odzivom aviona izuzetno otežava rad i ne dozvoljava brzo i precizno zauzimanje željenih parametara. HQR7 / PIO4 za zauzimanje i održavanje nagiba. Praćenje linije horizonta otežano zbog konstantnog rada po nagibu. Zauzimanje opterećenja od 9G otežano dodatnim trenjem u komandnom sistemu palice koje rezultira konstantnim prekomernim komandovanjem zbog malih sila na palici te onemogućuje precizan rad, posmatrane vrednosti +/-1 G. HQR7 za zauzimanje i održavanje G opterećenja. Zauzimanje brzine u ovoj konfiguraciji otežano, rad motora pri punoj snazi (100% N1) sa dodatnim sagorevanjem jedva obezbeđuje zahtevane performanse, avion bez rezerve snage. Pilot prilikom zadatka borbe u vazduhu u ovim situacijama neće biti u mogućnosti da posveti svoju pažnju borbi i cilju već će većina njegove pažnje biti fokusirana na održavanju samog bezbednog leta te ispunjenje borbenog zadatka neće biti moguće.

NEZADOVOLJAVAJUĆE / NEPRIHVATLJIVO. Preporučujemo smanjenje trenja u komandnom kolu, povećanje gradijenta sila po lateralnoj i longitudinalnoj osi (sila po G i sila po brzini valjanja).

NAPOMENA: Položaj pilota u avionu nepogodan za duži boravak na velikim opterećenjima, noge pilota dosta nisko, sedište i sistem veza neudobni. Nedostatak komandi selektora naoružanja i moda radara na palici i gasu kao i mogućnosti izbacivanja IC i radarskih mamaca komandovanjem sa rucice gasa i palice primoravaju pilota da skine ruku sa gasa i pri velikim opterećenjima pokuša da komanduje prekidačima na komandnoj tabli aviona, pilot NIJE bio u mogućnosti da dohvati dugme selektora moda radara kao i komandu za izbacivanje IC mamaca na sili većoj od 7 G, NEPRIHVATLJIVO.

Standardi jednostavnosti

Poslednjih tridesetak godina zahtev za karakteristike i kvalitete upravljanja aviona Nivoa 1 je postao standard te svi noviji avioni u zapadnom svetu projektuju i sertifikuju prema tom zahtevu. Ovo je velikim delom bilo pokretač razvoja “Fly-by-Wire” sistema posto FBW vrlo efikasno omogućuje štelovanje ovakvih karakteristika.

Avion koji na primer ima odlične performanse i najmanji radijus zaokreta ne mora kao takav biti najbolji avion za dogfajt ukoliko pilot ima poteškoća sa održavanjem zaokreta od 9G na duže vreme ili ukoliko zahtevane tolerancije držanja mete na nišanu iziskuju ogromno mentalno-fizičko radno opterećenje od strane pilota.

Mentalno-fizičko opterećenje može u datim momentima postati toliko da čovek recimo nije u stanju da glasno izgovori svoje ime ili pak da čuje šta mu neko drugi priča, to su jednostavno ograničenja ljudskog bića prilikom prezasićenja mentalnih kapaciteta u dinamičnim situacijama koja iziskuju izuzetnu koncentraciju.

Sa druge strane mozemo imati avion koji je jako stablna i mirna platforma i može poslužiti kao izuzetan jurišni avion ali je slabo pokretljiv i nije upotrebljiv kao avion za borbu i prevlast u vazduhu.

Filozofija dobrog aviona nije i ne sme da bude takva da zahteva dobrog pilota, dobar pilot nije onaj koji može sa avionom da uradi stvari koje drugi ne mogu, to je pogrešna postavka stvari koja u većini slučajeva pokazuje kaubojštinu i nedostatak vazduhoplovne kulture u pomenutom ratnom vazduhoplovstvu, kompaniji ili organizaciji.

Dobar pilot je pilot koji sa što manje napora i radnog opterećenja moze kvalitetno i bezbedno da izvrši postavljeni zadatak (manevar) poštujući norme i pravila. Dobar avion je onaj koji tu mogućnost pruža prosečnom pilotu.

Ono što je jako bitno u svemu ovome a gotovo uvek bude zanemareno kada opšta javnost ocenjuje neki avion je da se avioni ne prave radi aeromitinga, impresioniranja publike, ili činjenice da se neko pohvali da je suštinski poleteo i sleteo na zemlju. Avioni se prave kako bi omogućili izvršenje planiranih zadataka što lakše, efikasnije i što bezbednije za posadu ili okolinu a najbolji avion je onaj koji omogući posadi da uz minimalan napor to i ostvari, bilo da je u pitanju avion za osnovnu obuku, novi dugolinijski putnički avion ili čistokrvni lovac koji služi za prevlast u vazduhu.

Dakle kombinacija performansi samog aviona, karakteristika upravljanja avionom, performansi sistema aviona povezanih sa radnim opterećenjem i okruženjem posade je ono što određuje koliko je neki avion dobar ili ne, ovaj odnos je delikatan balans i poznavanje ovih stvari do najsitnijih detalja je ključno za određivanje sveobuhvatnog kvaliteta aviona.