Орнитологическая безопасность полетов: проблемы и пути решения
Автор: Колесниченко Ю.М.
Источник: научно-технический журнал «Проблемы безопасности полетов», Москва, ВИНИТИ, № 12, С. 26-34
Автор: Колесниченко Ю.М.
Источник: научно-технический журнал «Проблемы безопасности полетов», Москва, ВИНИТИ, № 12, С. 26-34
Международная Организация Гражданской Авиации (IСAO) ежегодно регистрирует порядка 5400 столкновений воздушных судов (ВС) с птицами.
Ущерб авиакомпаний, наносимый птицами в результате столкновений с ВС, достигает 1 млрд долларов в год.
Авиационные перевозки имеют стандартный ежегодный 5-%-ный рост. Численность птиц, обитающих в городской черте, в том числе на территориях аэропортовых комплексов, также возрастает в не меньшем темпе. Конечно, нельзя утверждать, что полеты ВС являются серьезной угрозой для существования птиц. До подобной экологической проблемы еще далеко. Хотя нельзя исключить, что где-нибудь через 100 лет возникнет проблема серьезного влияния авиационных полетов на процесс исчезновения птиц как вида животного мира. Однако, сегодня столкновения ВС со стаями птиц или одиночными птицами при взлете или посадке ВС нередки.
Данный аспект является серьезной предпосылкой к летным происшествиям и, поэтому, ему посвящены специальные нормативные документы и различные научные разработки. К числу основных мероприятий по предотвращению скопления птиц на аэродромах, рекомендованных нормативными документами, относятся следующие:
Наибольший эффект от проводимых мероприятий по отпугиванию птиц достигается в сезон миграции (весной и осенью), так как в этот период года многие птицы имеют слабую привязанность к территории.
Аэропортовые службы в настоящее время вынуждены использовать в своей работе Руководство по орнитологическому обеспечению безопасности полетов, утвержденное еще в 1989 году (РООП ГА-89). Данное руководство морально устарело. Налицо еще один пример несоответствия имеющейся нормативно-правовой документации в ГА, в отличие от зарубежных руководств, обновляемых регулярно. Согласно РООП ГА-89 орнитологическое обеспечение безопасности полетов представляет собой комплекс мер по предотвращению скопления птиц на аэродромах и прилегающих к нему территорий.
Сотрудникам аэропортов кроме РООП ГА-89 необходимо использовать в своей работе документ Международной Организации Гражданской Авиации ICAO-9137, который позволяет разрабатывать и внедрять в аэропортах эффективные программы по борьбе с условиями концентрации птиц в районе аэродромов. В программах ICAO изложена роль и обязанность всех, кто причастен к борьбе с птицами в аэропорту.
Для осуществления визуального и радиолокационного контроля за скоплениями и массовыми перелетами птиц на пути технических средств аэродрома и с целью устранения концентрации птиц в зонах ответственности аэропортов были созданы инспекционные группы авиационной орнитологии. Специалисты этих групп призваны внедрять на аэродромах современные методы орнитологического обеспечения безопасности полетов. Работать группы авиационной орнитологии должны в режиме круглосуточного дежурства (далеко не все аэропорты придерживаются этого требования).
Отпугивание птиц от аэродромов производится с помощью различных средств: биоакустических установок, ультразвуковых и лазерных установок, механических птицеотпугивателей, ружей, ракетниц, газовых пушек и других механических и пиротехнических средств, трещоток, зеркальных шаров, сетей, тушек мертвых птиц. Одной из новейших разработок является аудиотелескоп, который идентифицирует виды подлетающих птиц по их крикам на большом удалении. Эта система состоит из 192 микрофонов, расположенных на земле в форме концентрических кругов диаметром 2 м. Сотрудники Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН разработали специальную систему орнитологического мониторинга аэропортов – лазерную установку, сканирующую небо над ВПП. Луч имеет ширину 30-40 см и попадает на сетчатку глаза птицы, которая тут же теряет ориентацию в пространстве и разворачивается в другую сторону. Лазерный «зайчик» слепит птиц и вызывает болевой шок. Данный способ отпугивания эффективен в комплексе с биоакустическим методом.
Продуктовые отходы, накапливающиеся на территориях крупных транспортных авиаузлов, а также наличие свалок промышленных и продуктовых отходов в районах аэропортов, способствуют увеличению численности так называемых оседлых птиц, которые не совершают сезонные перелеты, а постоянно базируются на одной и той же территории. Поддержание свалок промышленных и продуктовых отходов в соответствии с требованиями санитарных норм РФ местными администрациями далеко не всегда выполняется, что объясняют дороговизной. Причем расходы местных администраций на эти работы по сравнению с теми, которые несут авиакомпании на восстановление поврежденных ВС после столкновений с птицами, несравнимы. Например, стоимость восстановительного ремонта только одного авиационного двигателя в зависимости от величины его внутреннего разрушения от попадания птиц достигает нескольких миллионов рублей, тогда как расходы на соблюдение требований санитарных норм РФ на свалках не превысят и ста тысяч.
Перелетные птицы совершают длительные полеты и над территориями материков, и над океаническими пространствами, и над пустынями. То есть, выбрать более или менее не посещаемое птицами воздушное пространство для полетов ВС на малых высотах просто невозможно. Крупные виды птиц летают на высотах до 3000 м, мелкие – от 100 м до 500 м. Поэтому, вероятность встретить птиц на высоте эшелона 10-11 тыс. м практически близка к нулю. Однако, есть виды птиц, которые при перелетах достигают высот около 8 тыс. м, например, был замечен перелет стаи горных гусей в области Гималаев. Опасность для ВС представляют отдельные виды птиц, которые совершают перелеты на высотах до 3 тыс. м, а также основная масса птиц, совершающая свои полеты в диапазоне высот от 100 м до 500 м в районе аэродрома в секторах взлета/посадки ВС.
Был подсчитан риск столкновений ВС с птицами в зависимости от высоты полета:
Очевидно, что наиболее «птицеопасным» этапом полета является нахождение ВС на высоте Круга (400 м), при выполнении которого полет происходит длительное время на высотах возможного скопления птиц. По статистическим данным ГосНИИ ГА случаи столкновений ВС с птицами чаще наблюдались в Южном, Приволжском и Уральском округах.
Наибольшую опасность представляют собой перелеты птиц в утренние (66,9% случаев) и ночные (33,1% случаев) часы. Специалисты ГосНИИ ГА определили характерные цирканнуальные пики столкновений в ночное время: зима – 21,7%, весна – 11%, лето – 13,7%, осень – 18,6%.
Скорость полета птиц достаточно высока для того, чтобы не успеть отреагировать вовремя на приближающийся авиалайнер на малых высотах. Известно, что скорость полета у перепелов достигает 40 км/час, чаек – 60 км/час, скворцов – 80 км/час, ворон – 90 км/час, уток – 120 км/час, беркутов – 130 км/час, стрижей – 160 км/час и т.д. Однако, определяющим фактором опасности возможного столкновения птиц с ВС при выполнении взлета/посадки, напротив, является не скорость полета птиц, а их нахождение на рулежных дорожках или ВПП и низкое медленное хаотичное кружение стаи над землей, вызванное одним из примененных методов отпугивания, которые производят инспекционные группы авиационной орнитологии аэропортов.
По видам птиц случаи столкновений распределяются следующим образом (данные ГосНИИ ГА): голуби – 26,2%; чайки – 19,1%; водоплавающие (гусеобразные, гагары и др.) – 14,0%; воробьи – 13,4%; дневные хищные птицы – 13,1%; врановые – 6,2%; стрижи – 3,2%; совы – 2,5%; журавли, аисты, цапли – 2,0%. Для «Шереметьево» основную опасность представляют чайки, которые гнездятся рядом на озере, а также утки, галки, скворцы и чибисы. А а/п «Домодедово» вообще расположен в районе птичьих трасс, над этой зоной весной и осенью происходит массовый перелет пернатых (в «Домодедово» часто фиксируются случаи столкновения ВС с птицами ночью на большой высоте свыше 2,5 км.
К основным формам поведения птиц относительно ВС на аэродромах и в воздушном пространстве следует отнести: ознакомление, избегание, привыкание и агрессию.
У птиц, впервые попавших на летное поле во время сезонных миграций или после вылета из гнезд, происходит ознакомление с движущимися ВС по ВПП. В этот период птицы плохо ориентируются и часто сталкиваются с ВС. Галки, майны и трясогузки используют ВС для гнездования, располагая гнезда в двигателях, воздухозаборниках на крыльях и в других частях, имеющих внешние отверстия. Некоторые виды птиц при определенных условиях могут проявить агрессивную реакцию на ВС – взлетающие самолеты пытаются активно атаковать чибисы, гнездящиеся на аэродромах.
По данным статистики столкновения ВС с голубями чаще происходят зимой и редко весной, при этом чаще при наборе высоты. Столкновения с чайками происходят в основном летом, редко весной и осенью, преимущественно на этапах разбега ВС. Большую опасность для ВС в зоне взлета и посадки представляет особенность чаек кружиться в воздухе, поднимаясь на высоту до 200 м. Дневные хищные птицы и водоплавающие крупные птицы сталкиваются с ВС во время крейсерского полета, чаще весной, на маршрутах их перелета в горных районах. Хищные птицы охраняют свой гнездовой участок и, поэтому, ведут себя агрессивно по отношению к небольшим ВС. Хищные птицы не боятся самолетов и, находясь на летном поле или поблизости от него, весьма неохотно уступают дорогу воздушному транспорту, в результате чего создается сложная орнитологическая обстановка. Зарегистрированы случаи агрессивного поведения, а в отдельных ситуациях и нападения на ВС хищных птиц (орлы, беркуты, грифы, канюки, коршуны). Были случаи нападения крупных хищных птиц на самолеты малой авиации. В августе и сентябре 1983 года скопление коршунов и канюков на аэродроме в Кургане привело к резкому снижению безопасности полетов из-за частых столкновений с ВС. Врановые и воробьи создают наиболее опасную обстановку на аэродромах в зимний период времени.
Установлено, что наиболее орнитоопасными периодами года для зоны а/п «Шереметьево» являются июнь, июль и октябрь; для а/п «Домодедово» – апрель и октябрь, для а/п «Пулково» – период с июля по сентябрь, а, например, для аэропорта в Ульяновске – март, апрель, август и октябрь. В сентябре 2006 года при взлете Ту-134 в а/п Норильска в момент отрыва от ВПП экипажем была замечена стая птиц. По прибытии в «Шереметьево» при осмотре ВС было выявлено, что лобовик правого полукрыла имеет вмятину шириной в несколько сантиметров. Также следы столкновения с птицами были на передней опоре шасси, правой и левой половинах крыла. Комиссия, расследовавшая этот случай, пришла к выводу, что причиной инцидента стала неудовлетворительная орнитологическая обстановка на аэродроме в Норильске. Но был и другой аспект, который подчеркнули члены комиссии – сам экипаж, заметив стаю птиц на аэродроме, не придал этому значение настолько, чтобы сообщить на землю диспетчеру УВД. Например, в «Аэрофлоте» это действие обязательно для экипажа (п. 13(f) стр. 8.24.10 РПП ОАО «Аэрофлот»). Это правило не только дисциплинирует администрации аэропортов (по факту данного сообщения от экипажа, сделанного своевременно, авиакомпания имеет право предъявить счет руководству аэропорта), но и вносит весомый вклад в общую базу данных орнитологических служб.
В авиации известны случаи, когда в ясную погоду, ранним утром, при заходе на посадку получали значительные повреждения планер и двигатели, с отказами двигателей, из-за столкновений со стаей птиц, взлетевших с летного поля. Это происходит в связи с несвоевременным выполнением службами аэропорта работ по отпугиванию птиц и предотвращению их скопления на летном поле. До сих пор не изобретено абсолютно эффективного метода отпугивания птиц, поэтому и в нормативных документах нет жесткого требования, как обеспечить на летном поле стопроцентное отсутствие единичных птиц, не говоря уже о прилетающих стаях. Более того, уничтожение птиц и разорение их гнезд запрещено законодательством РФ, что отмечено в п. 4.7.1.1 РООП ГА-89.
Естественно, наиболее опасной является ситуация, когда птица попадает в двигатель летящего авиалайнера. В случае столкновения со стаей птиц возможно даже их фатальное попадание во все двигатели самолета. Подобный случай имел место в 2000 году, когда в условиях простых метеоусловий, при посадке в аэропорту «Шереметьево» произошел серьезный инцидент с самолетом Ил-96 авиакомпании «Аэрофлот» – столкновение ВС со стаей сизых чаек (примерно, около 200 птиц). Экипаж формально был предупрежден о нахождении птиц на территории летного поля, а вот то, что стая птиц находилась на ВПП в момент посадки ВС диспетчеры не знали, так как специалисты аэродромной службы не заметили ее. Экипаж увидел стаю птиц на ВПП только во второй половине пробега ВС на скорости около 100 км/час, когда вся стая взлетела прямо перед самолетом. В итоге, взлетевшие птицы погибли, столкнувшись с ВС, повредив планер и все 4 двигателя авиалайнера. Посадка не привела к человеческим жертвам потому, что самолет уже находился на пробеге по ВПП, но два двигателя, значительно поврежденных, были досрочно сняты с ВС в ремонт.
По статистическим данным Ространснадзора до 1996 года в среднем по России происходило 1,2-1,5 столкновений ВС с птицами на каждые 100 тыс. часов полетов, а, начиная с 1996 года, эта цифра уже равняется 3 (на каждые 100 тыс. часов налета ВС). В течение десятилетнего периода (1990-2000 гг.) наблюдалась следующая обстановка в области орнитологической опасности: 1990 г. – 93 столкновения птиц с ВС; 1991 г. – 85; 1992 г. – 54; 1993 г. – 43; 1994 г. – 32; 1995 г. – 43; 1996 г. – 69; 1997 г. – 53; 1998 г. – 72; 1999 г. – 45; 2000 г.– 55 соответственно. Всего было 644 зафиксированных случая, из них 4 привели к авариям, причинами которых были отказы двигателей. Таким образом, риск отказа двигателя, приводящего к катастрофе по причине столкновения с птицами, составляет 0,6%. Это небольшой процент. Например, авиационные катастрофы, обусловленные возникновением инфаркта миокарда у пилотирующего пилота (что является фактически казуистикой в ГА) по статистике ICAO встречаются в 2% случаев (от всех катастроф).
По данным ГосНИИ ГА (1985 г.) наибольшее количество столкновений птиц в тот период произошло с турбовинтовыми ВС – 49%, турбореактивными – 32%, поршневыми – 15,6%, а с вертолетами – 3,4%. Теоретически эти факты объяснимы. Турбореактивные ВС в основной массе сталкиваются с птицами при полетах в районе аэродрома (взлет/посадка, полеты на высотах Круга). Полеты же турбовинтовых самолетов происходят на эшелонах, близких к высотам сезонных перелетов стай птиц, поэтому помимо зоны аэродрома столкновения с птицами у них происходили и на эшелонах полета. Поршневые ВС имеют малые скорости и высоты полета и птицы легко их замечают и уходят от столкновений. Нередко от столкновений с птицами выходили из строя винты турбовинтовых и двигатели турбореактивных самолетов. В 50% случаев после полученных повреждений от столкновений двигатели досрочно снимаются с ВС в ремонт.
На современных самолетах используют различные технологии и уловки для предотвращения столкновений с птицами. Так, на коки двигателей наносятся изображения каплевидной линии различного цвета переменной толщины в виде спирали, получившее условное название «орлиный глаз». Предполагается, что при вращении кока с этим изображением на работающем двигателе происходит визуальный эффект, отпугивающий птиц.
Однако, не только двигатели являются частыми мишенями (44% по данным ГосНИИ ГА), но и крыло – 31% случаев, лобовое остекление – 6%, антенна радиолокатора – 6%, фюзеляж – 5%, стабилизатор – 3%, фара – 2,6%, шасси – 2%, носовая часть – 0,4%. Однако, наиболее опасными являются попадания птиц в двигатели (возможна остановка двигателя) и в лобовое стекло (возможна разгерметизация кабины).
По этапам полетов ВС (за исключением вертолетов) специалисты ГосНИИ ГА распределяют случаи столкновений следующим образом (данные представлены по убыванию частоты столкновений): во время снижения ВС – 24,5%; при наборе высоты – 20,2%; при заходе на посадку – 16,6%; полет на крейсерской высоте – 15,6%; в период разбега/пробега ВС – 12,4%; при выполнении авиахимических работ – 7,8%; на взлете – 2,6%; на рулении – 0,3%. В периоды сложной орнитологической обстановки для уменьшения риска столкновения ВС с птицами экипажам ВС дается рекомендация производить взлет и заход на посадку только с включенными фарами независимо от времени суток.
Реакция птиц на свет фар, включаемых экипажами при взлете и посадке ВС, не всегда позволяет им избежать столкновений. В период ознакомления птицы не связывают свет фар приближающегося самолета с реальной опасностью. В сумерках и, особенно в ночное время, напуганные самолетом птицы, подобно другим животным, некоторое время пытаются двигаться от опасного объекта в свете фар, увеличивая дистанцию. Этим объясняются нередкие в практике Гражданской авиации случаи столкновений птиц с летящими с зажженными фарами ВС в ночное время суток, когда экипаж поздно включал фары, находясь на «прямой», т.е. непосредственно перед посадкой ВС. Степень опасности от столкновения ВС с птицами зависит от их массы (А – до 1,8 кг; Б – от 1,8 до 3,6 кг; В – свыше 3,6 кг), а также от количества стай, их размеров, особенностей поведения птиц относительно ВС.
В мае 2007 года ВС А-320 с 104 пассажирами на борту и 8 членами экипажа, взлетая в а/п «Шереметьево», в простых метеоусловиях, столкнулся с птицей. Однако, экипаж не заметил серьезных отклонений в работе двигателей и продолжил полет. Приземление в пункте назначения было благополучным, но при осмотре ВС было выявлено попадание птицы в правый двигатель с повреждением рабочих лопаток вентилятора. В а/п «Шереметьево» работает Инспекционная группа авиационной орнитологии ОАО «МАШ», идет круглосуточный контроль за орнитологической обстановкой, произведена вырубка кустарника на площади свыше 900 кв.м., засыпаны пруды, работают 8 стационарных биоакустических установок «Bird Gard Super Pro Amp» (площадь покрытия 16 Га у каждой), также есть мобильная установка «Bird Gard Super Pro», установлено 44 механических птицеотпугивателя МПО-1, есть устройства типа «Сигнал охотника» и т.п. И тем не менее, справиться с орнитологической обстановкой в период сезонного увеличения миграции птиц не удалось.
Вспомним наиболее трагические случаи. В 1985 году под Саратовом на этапе взлета учебный «МиГ-19» столкнулся со скворцом. В итоге было пробито лобовое стекло кабины самолета, фрагменты стекла и птицы с огромной силой ударили летчика-курсанта в голову и летчик мгновенно погиб. Самолет посадил пилот-инструктор, который находился в кабине сзади. В 1988 году в Эфиопии, в аэропорту города Бахр-Дар из-за столкновения со стаей голубей разбился Boeing-737, тогда погибло 35 человек. В 1991 году в Италии на авиашоу разбился самолет английских ВВС «Lockheed», с которым столкнулась чайка. Погибло два пилота. В 1994 году в аэропорту «Хитроу» в Лондоне произошла катастрофа самолета Boeing-747, самолет столкнулся со стаей голубей, погибло 350 человек. Из-за попадания в двигатель гуся российский транспортный самолет АН-8 разбился в Конго, погиб 21 человек. По этой же причине – столкновение самолета с гусем – погиб американский астронавт Теодор Фримен, который должен был быть в составе экспедиции на Луну. Десять лет назад на авиасалоне в Ле Бурже во время показательного полета МиГ-29 стал резко терять высоту, легендарный летчик-испытатель Анатолий Квочур катапультировался на предельно малой высоте. Парашют раскрылся и катапульта с пилотом успешно приземлилась. Столкнувшись с землей, самолет взорвался. При расследовании этого события в катастрофе косвенно был обвинен пилот, но потом комиссией в турбине двигателя самолета были обнаружены останки птиц. Причина катастрофы была установлена – попадание птиц в газовоздушный тракт двигателя, приведший к резкой потере тяги.
Над территориями европейской части России основные направления перелетов птиц пролегают с северо-востока на юго-запад осенью, и с юго-запада на северо-восток весной, в диапазоне высот от 500 м до 3000 м. При этом наиболее опасны осенние перелеты птиц, т.к. они более многочисленны и интенсивны. В крупных аэропортах разрабатываются и применяются Карты-схемы Орнитологической Обстановки на весну, лето, осень и зиму в районах аэропортов. Орнитологи подробно отмечают расположение водоемов, подвиды птиц, места гнездования и кормежки, основные направления перелетов и их высоты, а также время суток перелетов птиц. Информация включается в сообщения ATIS. Экипажи обязаны учитывать подобную информацию при принятии решения на вылет/посадку или во время полета в районе аэродрома. Например, в Канаде создана орнитологическая Карта Сезонной Миграции Птиц над территорией Канады, которая для повышения безопасности полетов успешно применяется авиационными властями. А вот для территорий Европы и России подобные Карты Сезонной Миграции Птиц не разработаны и авиационные власти лишены сегодня возможности глобального учета миграционных потоков птиц. Хотя, угроза безопасности полетов и ежегодные расходы страховых компаний и авиакомпаний на восстановление ВС после столкновений с птицами очевидны и постоянно возрастают. Но, пока еще не настал тот момент, когда авиационные власти РФ начнут внедрять орнитологические Карты Сезонной Миграции Птиц в нормативные документы для выполнения полетов в воздушном пространстве России. Стоит также добавить, что на современном этапе подобные Карты Сезонной Миграции Птиц над территорией России должны разрабатываться с применением IT-технологий, то есть необходимо создавать электронные интерактивные карты с доступом on-line для экипажей, диспетчеров УВД, орнитологических служб, администраций аэропортов и авиационных властей.