CC BY
166
2006
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность
№ 97
УДК 629.735.015: 681.3
АНАЛИЗ АВИАЦИОННЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ ВЕРТОЛЕТНОГО ПАРКА ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ В РОССИИ
В.И. БУГАЙ, В.Г. ЦИПЕНКО По заказу редакционной коллегии
Проведен анализ и обобщение авиационных происшествий и методов исследования безопасности полетов вертолетного парка гражданской авиации России.
В последние десятилетия вертолеты прочно заняли достойное место в авиации, поскольку являются неотъемлемой частью авиационного парка любого современного государства. Они успешно применяются как в народном хозяйстве, так и в военном деле. Статистика свидетельствует, что ежегодно увеличиваются объемы работ, выполняемых вертолетами - на сегодня единственным не требующим аэродромов видом авиационной техники. Вертолеты транспортируют грузы и пассажиров в труднодоступные районы, с вертолетов вносятся минеральные удобрения для подкормки посевов, ведется борьба с вредителями сельскохозяйственных культур, на вертолетах доставляются вахты на буровые и нефтедобывающие установки, вертолеты используются для геологической разведки, аэрофотосъемки, патрулирования и борьбы с лесными пожарами, а также для выполнения сложных строительномонтажных работ.
Что касается гражданской авиации в России, то ее экономическое состояние не позволяет авиакомпаниям и аэропортам в полной мере уделять достаточное внимание обеспечению заданного уровня безопасности полетов и повышению эффективности летной эксплуатации воздушных судов. В то время как зарубежные авиакомпании закладывают 12-18% получаемой прибыли в мероприятия по повышению безопасности полетов, российские находятся на грани выживания и не имеют достаточно средств на обновления самолетно-вертолетного парка, что неблагоприятно сказывается на безопасности полетов.
В табл. 1 приведены данные по авиационным происшествиям в России за последние 7 лет, из которой видно незначительное снижение катастроф и аварий и, в тоже время, увеличение числа погибших.
Что касается методов исследования безопасности полетов вертолетов в нормальных и особых случаях полета, то в нормирующих документах воздушных судов [1, 2] сказано, что соответствие требованиям должно быть подтверждено путем летных испытаний и расчетов, основанных на результатах испытаний, обеспечивающих такую же точность, как и результаты, полученные при непосредственном проведении испытаний, или воспроизводящие эти результаты испытаний с запасом.
Таким образом, основными методами исследования безопасности полетов вертолетов являются летные испытания и расчетные методы, при этом, естественно, наибольшую важность и сложность имеют вопросы исследования безопасности в особых случаях полета.
Следует отдельно остановиться на связи летных испытаний и расчетных методов оценки безопасности полетов вертолетов. Этот вопрос имеет две стороны [3]: во-первых, проведе-
Таблица 1
Данные по авиационным происшествиям в России за последние 7 лет
Классификция Год На самолетах На вертолетах Всего
1 - 3 классов 4 класса 1 - 3 классов 4 класса
Авиационные происшествия, в том числе: 1998 5 8 13 7 33
1999 4 - 14 3 21
2000 2 4 5 5 16
2001 3 5 8 8 24
2002 6 7 7 1 21
2003 2 2 3 2 9
2004 - 2 14 1 17
катастрофы 1998 1 2 4 2 9
1999 - - 6 1 7
2000 2 1 - 2 5
2001 2 - 3 2 7
2002 2 2 2 1 7
2003 - - 2 - 2
2004 - 1 5 - 6
аварии 1998 4 6 9 5 24
1999 4 - 8 2 14
2000 - 3 5 3 11
2001 1 5 5 6 17
2002 4 5 5 - 14
2003 2 2 1 2 7
2004 - 1 9 1 11
Погибло человек, в том числе: 1998 13 2 15 7 37
1999 - - 41 2 43
2000 15 3 - 2 20
2001 155 - 17 2 174
2002 83 18 29 1 131
2003 - - 29 - 29
2004 - 3 47 - 50
экипаж 1998 5 1 3 1 10
1999 - - 6 2 8
2000 9 2 - 1 12
2001 17 - 6 2 25
2002 26 3 5 1 35
2003 - - 6 - 6
2004 - 2 10 - 12
пассажиры 1998 8 1 12 6 27
1999 - - 31 - 31
2000 6 1 - 1 8
2001 138 - 11 - 149
2002 57 15 24 - 96
2003 - - 23 - 23
2004 - 1 37 - 38
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
Годы
Рис. 1. Показатели аварийности и число погибших (члены экипажа и пассажиры) за 1998 - 2004 гг.
нию летных испытаний (в частности, в особых случаях полета) всегда предшествует проведение расчетных работ, на основании которых составляется программа испытаний, а во-вторых, несмотря на развитие методов и средств летных испытаний, все же нельзя смоделировать в полете все возможные варианты особых ситуаций, как из-за большой опасности некоторых экспериментов (например, испытание вертолета с неработающим двигателем в условиях горной местности), так и из-за сложности моделирования необходимых условий полета (например, при определении максимально допустимой величины скорости ветра).
Кроме того, пилотируемый полет вертолета является функционированием сложной системы "человек - машина", и от согласованности характеристик человека и техники в такой комплексной системе зависит безопасность полетов и эффективность использования вертолета. Изучение работы системы "человек - машина" в полете представляет собой чрезвычайно сложную задачу, поэтому проведение таких исследований является дорогостоящим мероприятием, особенно, если учитывать статистический характер задачи [4].
Сейчас можно выделить три основных взаимно дополняющих направления расчетных исследований летных характеристик устойчивости и управляемости вертолетов:
- исследование с помощью аналитических методов;
- моделирование на ЭВМ;
- исследование на пилотажных стендах с участием человека-оператора.
Преимуществом аналитических методов является возможность просто установить основные закономерности, оценить устойчивость движения вертолета, определить влияние различных факторов на его летные характеристики и характеристики устойчивости и управляемости. Однако эти методы обычно основаны на существенных допущениях, следовательно, они недостаточно точны.
Поэтому в последние годы основное развитие получили методы исследования полета вертолетов с помощью моделирования на ЭВМ и на пилотажных стендах. Главная трудность
в этом вопросе заключается в достоверном задании аэродинамических характеристик вертолета, т. к. полученные в аэродинамических трубах характеристики вертолета часто не позволяют добиться удовлетворительного совпадения расчетов с результатами летных испытаний, поэтому сейчас интенсивно развиваются методы идентификации аэродинамических характеристик на основании летных испытаний [3].
В настоящее время для исследования задач динамики полета и пилотажных характеристик вертолета широкое применение находят различные пилотажные стенды. Здесь необходимо отметить, что исследование управления вертолета пилотом по своей сути является случайным процессом, поэтому его результаты нуждаются в статистической обработке. Но для того, чтобы статистическая обработка эксперимента позволяла получить необходимые данные, требуется, чтобы по основным параметрам и режимам полета при многократных исследованиях была обеспечена хорошая повторяемость условий, что в полете практически невозможно осуществить. Поэтому решить эту задачу позволяют исследования на пилотажных стендах. Особенно важную роль играют эти исследования для оценки поведения системы "вертолет - пилот - среда" в сложных условиях полета (например, при отказах в системе управления).
Результаты, получаемые в процессе моделирования полета вертолета, можно разделить на две основные категории [5]: объективные оценки, получаемые той или иной формализованной процедурой обработки эксперимента, и субъективные оценки, формулируемые пилотом. Здесь важно отметить, что моделирование динамики полета вертолета на ЭВМ имеет своей основной задачей получение объективных оценок (хотя в последнее время получили развитие и расчетные методы оценок пилота), а главной задачей моделирования движения вертолета на пилотажных стендах можно считать получение субъективных оценок, даваемых пилотом или оператором.
В последнее время интенсивное развитие получило направление математического моделирования динамики полета вертолетов и вертостатов с помощью разработки наукоемких высокоточных вычислительных комплексов. Этому направлению посвящены работы [6 - 8], показавшие широкие возможности применения математических моделей для исследования разнообразных особенностей динамики полета и летной эксплуатации сложных аэродинамических систем, включающих в себя систему винтов, аэростатическую силу и груз на внешней подвеске.
Подводя итог всему вышесказанному, надо заметить, что ни один из рассмотренных методов исследования не может полностью охватить весь круг проблем по обеспечению безопасности полетов вертолета. И только разумное сочетание и взаимное дополнение этих методов позволяют решить задачу повышения эффективности летной эксплуатации и уровня безопасности полетов вертолета в нормальных и особых случаях полета.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авиационные правила. Часть 25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. - Межгосударственный авиационный комитет, ЛИИ им. Громова, 1994.
2. Авиационные правила. Часть 29. Нормы летной годности винтокрылых аппаратов транспортной категории. Межгосударственный авиационный комитет, ЛИИ им. Громова, 1995.
3. Задачи и структура летных испытаний самолетов и вертолетов; (Под ред. А. Д. Миронова). - М.: Машиностроение, 1982.
4. Акимов А.И., Берестов Л.М., Михеев Р.А. Летные испытания вертолетов. - М.: Машиностроение,
1980.
5. Миль М. Л. Как создать вертолет, нужный людям. - М.: Машиностроение, 1999.
6. Ефимов В.В., Ефимова М.Г., Козловский В.Б. Математическая модель полета вертостата с грузом на внешней подвеске // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Аэромеханика и прочность, № 72, 2004.
7. Ефимов В.В., Ефимова М.Г., Козловский В.Б. Результаты вычислительных экспериментов по исследованию движения вертостата с грузом на внешней подвеске // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Аэромеханика и прочность, № 72, 2004.
8. Козловский В.Б., Кубланов М.С. Математическая модель полета вертолета с грузом на внешней подвеске // Научный Вестник МГТУ ГА, серия Аэромеханика и прочность, № 72, 2004.
THE AVIATION INCIDENTS AND RESEARCH METHODS OF SAFETY FLIGHT OF THE RUSSIAN CIVIL AVIATION HELICOPTER PARK ANALYSE
Bugay V.I., Tsipenko V.G.
In article the analysis and generalisation of the aviation incidents end research methods for safety conditions of helicopter park flight of civil aviation in Russia
Сведения об авторах
Бугай Виктор Иванович, 1953 г.р., окончил КИИ ГА (1983), руководитель САХА Якутского территориального Управления воздушного транспорта Министерства транспорта РФ, соискатель кафедры АКПЛА МГТУ ГА, область научных интересов - летная эксплуатация и безопасность полетов вертолетов.
Ципенко Владимир Григорьевич, 1938 г.р., окончил МЭИ (1961), доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов МГТУ ГА, автор свыше 250 научных работ, область научных интересов - аэродинамика и динамика полета летательных аппаратов.
