Читать книгу Системы аэромеханического контроля критических состояний - В. Б. Живетин - Страница 5

Отметим, что, согласно данным ИКАО (Международная организация гражданской авиации), величины вероятности катастроф тяжелого коммерческого самолета следующие:

– нормативная 3·10^–7 на один полет (Р_н);

– целевая 1,35·10^–8 на один полет (Р_ц).

При этом Р_н = 3·10^–7 – одна катастрофа на 3·10⁷ полетов.

Факторы риска R, обусловливающие катастрофы воздушного судна, включают:

1) производственные погрешности (дефекты) исполнения силовых элементов, включающих: системы контроля и управления; системы обеспечения внутренних процессов воздушного судна ;

2) профессиональный риск экипажа воздушного судна, в том числе личного состава наземных служб, обусловленных уровнем знания характеристик воздушного судна, надежности рекомендаций по управлению им ;

3) системный риск, обусловленный недостаточным уровенем контроля и дефектами авионики, посредством которой реализуются управления состоянием воздушного судна во внешней среде ;

4) риск, обусловленный недостоверной информацией о состоянии воздушного судна и о состоянии среды, в которой протекает полет воздушного судна .

Проблема оценки вероятности риска полета самолета включает в себя оценку роли каждого фактора риска, а также оценку их суммарной величины.

Раньше при анализе риска катастроф мы шли снизу вверх. Этот путь обладает простотой, но не позволяет получить решение проблемы в целом, а только по отдельным каналам в условиях их независимости.

Однако воздушное судно – это «организм», катастрофа которого, как правило, реализуется во взаимосвязи отдельных элементов, объектов, подсистем, систем.

Для предотвращения летных происшествий, в том числе катастроф, созданы системы, включающие: конструкцию самолета, двигатель и бортовые системы, обеспечивающие эффективность и безопасность эксплуатации воздушного судна.

Сложность построения теории катастроф воздушных судов обусловлена зависимостью события А – катастрофы воздушного судна от факторов риска .

Система управления безопасностью, цель которой – минимизация риска, включает множество подсистем контроля факторов риска на макро– и микроуровнях, создаваемых в процессе разработки и реализации воздушного судна на следующих уровнях:

– стратегической системы (перспективное состояние);

– тактической системы (теории обеспечения безопасности);

– оперативной системы (полет: экипаж; СПКР…);

– системы контроля (текущее состояние техники).

Учитывая сказанное, а также материалы ИКАО, посвященные безопасности полетов, выделим следующие разделы анализа, необходимые для вероятностной оценки авиационных происшествий, включающих катастрофы.

I. Факторы, влияющие на безопасность.

1. Отказы системы.

2. Активный отказ, скрытые условия для отказа.

3. Недостатки в оборудовании.

4. Человеческий фактор.

5. Конструкция системы.

II. Аналитические методы и инструменты анализа безопасности.

1. Статистический анализ.

2. Анализ тенденций.

3. Нормативное сравнение.

4. Моделирование и тестирование.

5. Экспертная панель.

III. Оценка безопасности полетов.

1. Описание системы.

2. Определение опасной ситуации.

3. Оценка серьезности ситуации.

4. Оценка вероятности того, что опасная ситуация будет иметь место.

5. Оценка степени риска.

6. Снижение риска.

IV. Факторы, вносящие вклад в человеческие ошибки – происшествия, аварии.

1. Процедуры.

2. Обучение.

3. Личные факторы.

4. Культура.

5. Организационные факторы.

6. Конструкция, оборудование.

V. Цикл обеспечения безопасности.

1. Выявление нарушения.

2. Оценка риска.

3. Оценка контроля.

4. Коммуникации риска.

5. Действие.

6. Наблюдение за процессом.

7. Выявление нарушения.

Воздушное судно как система для реализации своей цели перемещается в пространстве внешней среды, где пересекается с другими системами, в силу погрешностей методов и средств контроля состояния воздушного судна и управления им при своем функционировании, создавая для ЛА риски R, в том числе катастрофы самолета. К таким системам относятся:

1) система посадки аэродромная, аэродром;

2) система управления воздушным движением (в том числе эшелонирование);

3) системы контроля состояния воздушной среды;

4) организации, включающие человеческий фактор, реализующие контроль и управление системами из пп. 1–3.

При изучении авиационных катастроф будем определять области безопасных или допустимых Ω_доп состояний и опасных Ω_оп состояний воздушного судна.

Воздушное судно в области безопасных состояний способно выполнять, а в Ω_оп не способно выполнять свое целевое назначение.

Предпосылки летных происшествий, аварий, катастроф происходят тогда, когда воздушное судно находится в одной из областей Ω_доп, указанных на рис. 1.2.

Рис. 1.2

Область опасных состояний Ω_оп включает следующие подобласти:

– область Ω_пр, где реализуются предпосылки летных происшествий, возвратных состояний в Ω_доп;

– область Ω_кр критических состояний, где реализуются аварии;

– область Ω_кат катастрофических состояний, где реализуются катастрофы.

Из области Ω_пр возможен выход либо в Ω_доп, либо в Ω_кр. Из области Ω_кр возможен выход в Ω_пр либо в Ω_кат. Из области Ω_кат выход в Ω_доп невозможен.

Отсюда следует, что катастрофа реализуется после отказа системы обеспечения безопасности в целом или ее отдельной подсистемы. Реализация отказа такой системы – это многоуровневый процесс, начинающийся в общем случае с микроуровня – отказа ее элемента, который завершается на макроуровне – отказом той системы, по вине которой возникает катастрофа, т. е. резкое (мгновенное) разрушение.

В процессе предупреждения критической ситуации и вывода из критической ситуации на воздушном судне используются две взаимосвязанные системы контроля:

– система контроля как подсистема интегрального комплекса бортового оборудования;

– интеллектуальные системы экипажа, реализующего управление воздушного судна, при формировании которого экипажем используются информационные данные о состоянии воздушного судна, полученные от интеллектуальных систем.

Информационные потоки на входе этих систем различные в случае, когда:

– совершается установившийся или неустановившийся горизонтальный полет;

– совершается неустановившееся пространственное движение.

Как сказано выше, в случае неустановившегося пространственного движения, что характерно для движения после сваливания, системы контроля интегрального комплекса бортового оборудования не способны формировать достоверную информацию о параметрах траектории движения, и летчик вынужден доверять своей интеллектуальной системе.

Рассмотрим качественную модель системы контроля, формируемую интегральным комплексом бортового оборудования и пилотом на структурно-функциональном уровне.

Синтез системы представлен на рис. 1.3.

На рис. 1.3 приведены следующие обозначения:

U₁ – управление ручное, сформированное экипажем;

U₂ – управление, сформированное бортовой системой автоматического управления;

U₃ – управление полем сил аэродинамического давления;

x*_изм – информация о состоянии поля сил аэродинамического давления;

x_изм – информация от бортовой системы контроля;

ВС – воздушное судно.

Сваливание обусловливает катастрофу, если выполняются следующие условия:

α(t) > α_доп,

где t [t₀,T]; Т – момент времени, когда высота полета Н = 0, а вертикальная скорость полета V_y больше некоторой величины V*_y.

Рис. 1.3

В полете вектор аэродинамической силы R = (R_y,R_x,R_z), изменяясь, меняет траекторию полета:

1) если R_y > R*_y – набор высоты, R < R*_y – потеря высоты;

2) если R_x > R*_x – ускорение, R_x < R*_x – торможение;

3) если R_z > R*_z – движение в одну сторону, R_z < R*_z – движение в другую сторону.

Взаимосвязь между направлением и величиной сил R_x, R_y, R_z и осей Χ_дY_дΖ_д земной системы координат позволяет установить направление движения самолета и параметры движения, а также опасное или безопасное состояние воздушного судна.

Роль пилота сводится к восприятию информации, последующей обработке (синтез) информации, включая анализ полученной информации и выработки решений по управлению воздушного судна.