Как черенок от метлы стал джойстиком Airbus и почему о нем спорят почти 40 лет

У каждого пилота A320 сбоку, у самого окна есть ручка размером с ладонь. Ручки капитана и второго пилота между собой никак не связаны. Если оба потянут их до упора в разные стороны, компьютер сложит две команды, получит ноль, и самолет полетит так, будто за управлением никого нет. Руль высоты эта ручка не двигает вообще. Она только заказывает компьютеру перегрузку, а как ее получить, тот решает сам. Летает так самый массовый реактивный лайнер в истории, в октябре 2025 года семейство A320 обогнало по поставкам Boeing 737.

Начиналось все с палки между коленями, которую французы до сих пор зовут manche à balai, черенок от метлы. Ее изобретатель потом годами судился за патент и выиграл даже у правительства США. По дороге от метлы к джойстику пилот ракетоплана X-15 упирал локоть в специальную опору, чтобы собственная рука не утянула ручку на себя, прототип F-16 оторвался от полосы, когда лететь никто не собирался, а два пилота Boeing 777 со связанными по старинке штурвалами почти минуту тянули их в разные стороны.

Это история самой ручки управления: как черенок от метлы превратился в джойстик, через который пилот договаривается с компьютером, и почему о нем спорят почти сорок лет.

Черенок от метлы

22 января 1907 года француз Робер Эсно-Пельтри подал заявку на патент на рычаг, которым одной рукой управляют сразу тангажом и креном. Тангаж — это когда нос идет вверх или вниз, крен — когда самолет ложится на крыло. Тянешь ручку на себя, нос задирается, наклоняешь вбок, и самолет кренится туда же.

Луи Блерио к тому времени разбогател на ацетиленовых фарах для автомобилей и тратил эти деньги на самолеты. В 1908 году он поставил такую ручку вместе с педалями на свой Blériot VIII, и эту пару потом десятилетиями ставили почти на все самолеты. Пилот сидел за ней нередко в плетеном кресле. 25 июля 1909 года Блерио на Blériot XI с такой же ручкой перелетел Ла-Манш за 36 с половиной минут (компаса на борту не было, Англию он искал на глаз). Тот самолет до сих пор висит под сводами бывшей церкви в парижском Музее искусств и ремесел, а в том же музее стоит моноплан самого Эсно-Пельтри.

На патенте Эсно-Пельтри неплохо заработал. Газеты 1926 года писали, что в 1924-м он отсудил у французских авиастроителей около 120 тысяч фунтов. В США дело шло тяжелее, иск к фирме Chance Vought он проиграл, зато в 1935 году Претензионный суд США признал, что его патент нарушало само американское правительство.

Потом изобретатель ручки увлекся ракетами и написал одну из первых книг о космических полетах. В начале 1930-х в его лаборатории в Булонь-сюр-Сен под Парижем взорвалось ракетное топливо, и он лишился четырех пальцев. Писали, что старики из соседней богадельни перепугались и решили, что это опять опыты того чудака, который собрался на Луну.

На Луну он не попал. Зато там теперь есть кратер Эсно-Пельтри.

Арендуйте сервер с доставкой на вашу площадку

Предоставим мощные серверы для запуска проекта on-premise с помесячной оплатой, полным контролем над железом на этапе запуска и возможностью выкупа.

Арендовать →

Колесо для двух рук

Штурвал появился почти одновременно. На моноплане Deperdussin 1910 года перед пилотом стояла П-образная рама с колесом, раму качали вперед и назад, а колесо крутили, и схему так и звали, Dep control. Самого Армана Депердюссена в 1913 году арестовали за мошенничество, а его фирму купил консорциум во главе с Блерио (колесо и ручка, выходит, оказались под одной крышей).

Один Deperdussin 1910 года уцелел в английской коллекции Shuttleworth. Элеронов на нем нет. Крен делают, перекручивая само крыло, и колесо, как пишет пилот Энди Сефтон, иногда приходится вертеть больше чем на пол-оборота, перехватывая руки, как в автошколе. Один из шеф-пилотов коллекции, по словам Сефтона, сострил, что элерон эта система никогда не заменит.

Когда самолеты потяжелели, у колеса нашлось важное достоинство, за него можно взяться двумя руками и упереться как следует. Потом пилотов стало двое, и обе колонки посадили на одни и те же тросы. Связь между ними никто специально не придумывал, механика одна, и капитан, потянув на себя, двигает колонку второго пилота прямо тому в руки. Позже пришли гидроусилители, как я понял, такие же, как гидроусилитель руля в машине. Нагрузка с рулей до рук доходить перестала, усилие стали изображать пружинами, а колонки так и остались связаны.

В 1969 году взлетел Concorde, первый пассажирский самолет, у которого от штурвала к рулям шел провод. Это и есть электродистанционное управление, по-английски fly-by-wire. На Concorde оно было аналоговым, с механическим резервом. Штурвалы в кабине остались. Только провод, в отличие от троса, ничего не передает обратно, и если механику убрать совсем, связь между колонками пришлось бы городить отдельно, с приводами и датчиками.

Зачем ракетоплану подлокотник

Боковую ручку в 1950-х всерьез взялись испытывать военные, и началось все с тесноты. 11 августа 1956 года капитан ВВС США Роберт Уайт испытал боковую ручку на перехватчике F-102A. По истории испытательного центра на авиабазе Эдвардс, место на приборной доске хотели освободить под экраны радара для будущего F-106.

Потом Уайт летал на ракетоплане X-15. Ручек там было целых три. В технической записке NASA 1962 года перечислены обычная центральная ручка, боковая справа и еще одна слева, для маленьких ракетных двигателей, которыми рулили там, где воздуха почти нет. Боковую поставили для участков с большой перегрузкой. Пилот X-15 Уильям Дана потом писал, что локоть упирали в специальную опору, чтобы рука не могла уйти назад: после запуска двигателя пилота вдавливало в кресло примерно на 2 g, а к выключению на 4 g, когда все в теле, и рука тоже, весит вчетверо больше обычного.

Прикинем, что сделала бы с ручкой такая рука. В 1955 году анатом Уилфрид Демпстер составил для ВВС США таблицы масс частей тела, и по ним предплечье весит около 1,6% массы тела, кисть около 0,6%. У пилота в 80 кг это 1,76 кг. На 4 g такая рука давит с силой около 69 ньютонов, примерно семь килограммов, а ручку A320, для сравнения, до упора отклоняют около 100 ньютонов. Почти 70% полного усилия, и пилот тут ни при чем.

Поэтому у боковой ручки, как правило, есть подлокотник. Предплечье лежит, работает одна кисть, и вес руки в управление не лезет.

Эффект Попая

Следующий шаг сделали на палубном истребителе F-8 Crusader, который NASA переделало в летающую лабораторию с номером 802. Тросов от ручки к рулям в нем не осталось совсем, все шло через бортовой компьютер Apollo, того же типа, что водил корабли к Луне. Чтобы электроника влезла, из самолета вынули пушки вместе с патронными ящиками. Первый полет на этой системе пилот NASA Гэри Крайер сделал 25 мая 1972 года.

В 1973-м к NASA пришла General Dynamics со своим будущим YF-16 и попросила проверить на F-8 боковую ручку. Как рассказывает история программы, изданная NASA, спорили тогда две школы. Одна ручка стоит намертво и меряет только силу нажатия, и от таких у пилотов случался «эффект Попая», названный в честь моряка из мультфильма с огромными предплечьями. Рука от постоянного напряжения просто забивалась. А вот другая ручка чуть ходит, на 3-6 мм в любую сторону, и для YF-16, по версии NASA, выбрали ее.

Осенью 1973-го Крайер и Том Мак-Мертри слетали с боковой ручкой шесть раз. Первые маневры Крайер оценил на 2 по шкале Купера — Харпера, это такая школьная оценка наоборот, где 1 значит «отлично», а 10 значит, что управление будет потеряно. Рука после часового полета не устала, а по крену боковая ручка, по его ощущениям, разгоняла самолет даже бодрее центральной.

20 января 1974 года летчик-испытатель General Dynamics Фил Острайкер вывел прототип YF-16 на скоростную рулежку. На скорости около 130 узлов он приподнял нос, и, как он сам потом рассказал, оторвать самолет от полосы на пару футов в тот день как раз собирались. Левое крыло резко пошло вниз. Пилот дал ручкой вправо, и самолет закачало с крыла на крыло.

«Каждый раз, когда я пытался погасить раскачку, получал крен на полной скорости», вспоминал Острайкер.

Ракета-макет на конце крыла чиркнула по бетону, правый стабилизатор ударился о полосу, и он решил, что удержать самолет на земле уже не выйдет. Дал газу и улетел. Через шесть минут сел.

Крен оказался слишком чувствительным. На небольшое усилие на ручке самолет отвечал слишком резко, и в тот же вечер инженеры сделали так, что на рулении, взлете и посадке чувствительность падала вдвое. Официальный первый полет прошел, как и планировали, 2 февраля.

А вот двигалась ли сама ручка, источники спорят. NASA пишет, что для YF-16 выбрали ручку с небольшим ходом. Ветераны программы еще рассказывают, что с неподвижной ручкой пилоты в горячке давили так, что гнули датчики, но это байка. Подтверждений у нее нет, но звучит круто.

Concorde с джойстиком

Пока в Калифорнии летал F-8, во Франции электродистанционное управление уже возило пассажиров на Concorde, правда со штурвалами. В 1978 году на первом серийном Concorde отрабатывали боковую мини-ручку, ту, что потом досталась Airbus. До авиакомпании этот самолет так и не дошел. Налетал 909 часов, в 1977-м первым из Concorde сел в Нью-Йорке, а в 2025 году во Франции его объявили историческим памятником. Сколько из этих часов пришлось на ручку и что о ней говорили пилоты, в открытых источниках найти не удалось.

Потом ручку надо было показать пилотам пассажирских самолетов. Как рассказывал Бернар Зиглер, на один A300 поставили боковую ручку слева и компьютер с теми же законами управления, что потом получил A320. Справа оставили обычный штурвал. Законами управления называют правила, по которым компьютер переводит движение ручки в движение рулей.

Авиакомпании присылали своих пилотов попробовать, и ручка, по словам Зиглера, понравилась всем без исключения. Только ручка на том A300 была одна, и как уживутся две такие в одной кабине, на нем было не проверить.

Кучер и лошади

Бернар Зиглер был сыном первого руководителя Airbus Industrie Анри Зиглера. Родился он в 1933 году в Булонь-сюр-Сен (в той самой Булони, где незадолго до этого взорвалось топливо Эсно-Пельтри). Десять лет летал на истребителях, в 1972 году пришел в Airbus главным летчиком-испытателем, сидел в правом кресле в первом полете A300, а потом отвечал в компании за всю инженерию. Мемуары он озаглавил «Ковбои Airbus». Когда в 2021 году Зиглер умер, Airbus, как писала Telegraph, сказал о нем коротко: без Зиглера не было бы Airbus.

Свою идею он объяснял притчей про кучера. Кучер вожжами велит лошадям трогать, дальше они сами идут по дороге, и вмешивается он, только когда пора выбирать, куда свернуть. С ручкой A320 так же. Отпустил ее, и самолет держит ту траекторию, где его оставили, с перегрузкой 1 g, то есть с обычным весом, когда в кресло не вжимает. Скорость и тяга могут меняться, а крутить триммер, как на обычном самолете, где без этого ручку приходится все время подпирать рукой, не нужно. Сам Зиглер говорил, что из всех Airbus по-настоящему другой самолет впервые почувствовал именно в A320.

Похоже на электронную педаль газа в современной машине. Нога не тянет тросик к заслонке. Она только сообщает блоку управления, сколько хочется тяги. Потянул ручку на себя, значит, заказал перегрузку, наклонил вбок, попросил скорость крена. Заодно компьютер не пускает самолет за ограничения и, например, не даст крен больше 67°. Считают все это пять компьютеров двух разных типов, на разных процессорах и с программами от разных команд, чтобы одна ошибка не сидела во всех сразу.

Кстати, A320 часто называют первым лайнером с электродистанционным управлением. Первым был Concorde. Инженеры Aérospatiale Доминик Брьер и Паскаль Траверс, которые делали систему для Airbus, называют A320 первым во втором поколении таких систем, где все рули управляются электрически, через законы управления.

14 февраля 1987 года первый A320 выкатили из цеха в Тулузе при премьер-министре Жаке Шираке, принце Чарльзе и принцессе Диане (крылья у самолета, между прочим, британские). Через восемь дней он впервые поднялся в воздух и провел там 3 часа 23 минуты, а в апреле 1988-го Air France начала возить на нем пассажиров. Сам этот борт, F-WWAI, теперь стоит в том же музее Aeroscopia, что и Concorde с мини-ручкой.

Ручка, которая досталась A320, ходит на ±16° по тангажу и на ±20° по крену. По графику из отчета BEA о катастрофе A320 Gulf Air в 2000 году, стронуть ее можно усилием около 5 ньютонов, это полкило, а до упора нужно около 100, десять килограммов.

Американскому регулятору ручка подкинула задачку. Нормы писали под штурвал, поэтому на каждый тип с боковыми ручками FAA выпускает специальные условия, и в условиях для A350 причина объяснена одной фразой:

«Такой рычаг управления рассчитан на работу только одной рукой».

Чуть дальше там уточнено, что работают им одной кистью, а сама ручка вместе с упорами должна выдержать 200 фунтов на себя и от себя. Прикинем: это около 890 ньютонов, или 91 кгс. Ручку размером с ладонь проектируют так, чтобы на ней мог повиснуть крупный мужчина, а для полного отклонения хватает 100 ньютонов.

Если интересно, можете почитать тут: https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR-2014-06-12/html/2014-13666.htm

Две ручки и одна сумма

А что будет, если за ручки возьмутся оба?

Это называется dual input, двойной ввод, и компьютер тогда складывает сигналы с учетом знака, на себя плюс, от себя минус. Сумма не может превысить одну ручку в упоре. К примеру капитан тянет до упора на себя, на 16°, второй пилот в это время отдает свою от себя на 10°. Компьютер получает 6°. Это 37,5% того, что хотел капитан.

Если обе ручки отклонены больше чем на 2°, перед пилотами мигают зеленые лампы, а голос каждые пять секунд повторяет DUAL INPUT. На самой ручке есть красная кнопка, та же, что отключает автопилот. Нажал и держишь, и соседняя ручка перестает учитываться, голос объявляет PRIORITY LEFT или PRIORITY RIGHT, а перед вторым пилотом загорается красная стрелка. Через 40 секунд приоритет закрепляется, и кнопку можно отпустить. На старых самолетах такой сигнализации может и не быть, Airbus до сих пор предлагает ее отдельной доработкой.

12 августа 1991 года A320 компании Ansett со 110 людьми на борту заходил в Сиднее на полосу 25, а на пересекающую ее полосу 34 садился DC-10 Thai Airways, которому велели остановиться до пересечения. DC-10 почти встал, когда его нос уже был на краю полосы A320, и капитан A320 с малой высоты ушел на второй круг. Около 12 секунд ручки двигали оба: капитан брал на себя, второй пилот держал свою то в нейтрали, то от себя, хотя потом не помнил за собой никаких движений. Компьютеры сложили оба сигнала. Капитан скомандовал «уходим», а слов «беру управление» никто не сказал.

Ручки на электроприводе

Работать с двойным вводом можно и иначе, связав ручки электроникой, чтобы соседняя повторяла каждое движение. В 1987 году Douglas и NASA прогнали через тренажер 62 пилота, и, как понял я, связанные ручки пилотам понравились больше, через них чувствовался сосед. Airbus все равно остался при пассивных ручках. Делает их с 1980-х французская Ratier-Figeac из городка Фижак.

Активную ручку двигает электропривод. Датчики меряют, как давит пилот, а компьютер решает, насколько ручку отклонить, примерно как в настройках игрового руля, который можно сделать тугим или легким. На бизнес-джете Gulfstream G500, который FAA сертифицировала 20 июля 2018 года, ручки пилотов двигаются вместе, даже под автопилотом, а перед ограничениями заметно тяжелеют. Их производитель BAE Systems называет эту ручку первой сертифицированной активной ручкой в гражданской авиации. Первым пассажирским лайнером с такими ручками стал МС-21 (внезапно), и выбрали их у той же Ratier-Figeac.

А штурвал бы спас?

В спорах про AF447 обязательно кто-нибудь скажет, что на Boeing такого быть не могло, там штурвалы связаны, и пилот сразу чувствует второго. Хорошо, проверим на одном рейсе.

5 апреля 2022 года Boeing 777 Air France, рейс AF011 из Нью-Йорка, заходил в Париж в облаках, вручную. Пилотировал второй пилот. Его удивил крен. Он начал уход на второй круг, а капитан рефлекторно взялся за свой штурвал. Следующие 53 секунды штурвалы держали оба и тянули в разные стороны. По отчету колонки 777 связаны торсионными валами, и если пилоты давят друг против друга сильнее 50 фунтов (23 кг), колонки расцепляются. В тот раз до этого дошло за пять секунд. Дальше рули отрабатывали среднее положение двух колонок, а сигнала о том, что колонки разошлись, у 777 нет. Сошлись они, только когда капитан скомандовал «push push» и пилоты перестали тянуть друг против друга. Среди факторов назвали то, что управление формально никто не передавал, и то, что экипаж не знал, как работает расцепка.

У ATR такая расцепка в полете необратима. В 2014 году ATR 72 Virgin Australia Regional на снижении к Сиднею попал в сильный сдвиг ветра, пилоты невольно потянули колонки в разные стороны, и нагрузки на хвост превысили прочность стабилизатора. Старшая бортпроводница получила серьезную травму, а повреждения нашли только через пять дней и 13 полетов. Отмечали, что ни света, ни звука, которые предупредили бы о встречных усилиях на колонках, у ATR не было.

После AF011 Air France стала искать двойной ввод в полетных данных. На 777 за 2022 год вышло 0,4 случая на тысячу полетов, и это только по тангажу, на Airbus 0,44.

Если капитан тянет до упора, а второй пилот упрямо держит свою ручку или штурвал в нейтрали, на Airbus руль получит полную команду капитана, а на расцепившихся колонках 777 только половину. Связанные штурвалы дают почувствовать соседа, но на AF011 почти минуты встречного усилия так и не хватило, чтобы кто-то из двоих отпустил. У пассивной ручки соседа не почувствуешь, остается слушать голос DUAL INPUT. Активные ручки G500 и МС-21 пробуют вернуть пилотам чувство соседа, не отказываясь от компьютера.

Куда дальше полетит черенок от метлы

За без малого 120 лет палка, которую Эсно-Пельтри поставил пилоту между колен, переехала к окну, перестала тянуть рули напрямую, научилась складывать команды двух пилотов и даже разговаривать с ними. И на пенсию она пока вообще не собирается.

Airbus разгоняет сборку A320 до 75 самолетов в месяц к концу 2027 года. По две ручки на борт, это около 150 новых ручек в месяц, примерно пять в день. При таком темпе A320neo распроданы до 2032 года, и ручки у окна еще долго будут выезжать из цехов Тулузы, Гамбурга, Мобила и Тяньцзиня.

Сменщика A320 Airbus собирается запустить в 2030 году, а пассажиров он начнет возить во второй половине 2030-х. Глава компании обещает экономию топлива около 25% и говорит скорее об эволюции, чем о революции. Кабину нового самолета пока никто не показывал, и гадать, останется в ней пассивная ручка или появится активная можно сколько угодно. Но чтобы Airbus почти через полвека вернул пилотам штурвал, представить сложно.

Активные ручки тем временем ищут новые самолеты. BAE Systems, та самая, что делает их для G500, взялась поставить такие на JetZero, будущий американский лайнер, у которого фюзеляж плавно перетекает в крыло.

Когда в следующий раз будете садиться в Airbus и увидите открытую дверь в кабину, гляньте на пульты у окон. Там та самая ручка, дальняя родственница палки Эсно-Пельтри. Один коллега, пересевший с Boeing, назвал его лучшим подарком, который авиация сделала пилотам (обедать с подносом на коленях за штурвалом, видимо, то еще удовольствие).

Если где-то в тексте ошибка, а в такой теме она почти наверняка найдется, поправьте мне в сообщениях. И залетайте в комментариях просто поспорить: что вам ближе, ручка у окна или штурвал перед собой?

Спасибо за прочтение и приятных взлетов и посадок!