CC BY
462
2005 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА 86(4)
серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов
УДК 629.735.083:681.518.52(075.8)
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ПОЛЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛЕТОВ
Е.С. БОРОДИН, С.А. АРШАКУНИ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Зубковым Б.В.
В статье рассмотрена практическая реализация мер по повышению безопасности полетов путем внедрения автоматизированной системы обработки и анализа полетной информации на базе современных стандартов спутниковой связи и средств передачи информации.
Введение
В гражданской авиации обработка полетной информации (ПИ) играет важную роль в деле повышения БП и экономичности работы воздушного транспорта. ПИ является единственным объективным источником информации о деятельности экипажа в течение всего полета, поэтому систематический контроль и оценка летной деятельности экипажа на основе обработки ПИ обеспечивают значительное повышение уровня профессиональной подготовки экипажей. В инженерно-авиационной службе (ИАС) систематическая обработка ПИ и особенно каждого полета может привести к существенному изменению методов технической эксплуатации ВС по состоянию.
Улучшение организации летной работы на основе средств объективного контроля предусматривает систематический контроль каждого выполненного полета, выявление и систематизацию нарушений со стороны экипажей и разработку эффективных мероприятий по повышению уровня БП. Основу средств объективного контроля составляет наземная обработка ПИ.
Наземная обработка ПИ играет ведущую роль в решении одной из основных задач ГА -повышения уровня БП.
Анализ использования полетной информации и применяемого оборудования
Систематическая обработка ПИ в авиационных предприятиях ГА началась в 1974 г.
В настоящее время на авиапредприятиях ГА эксплуатируются наземные устройства типа «Луч-74» и «Луч-84» для автоматизированной обработки информации. Из-за ограниченных возможностей этих технических средств не удается проконтролировать все выполненные полеты на магистральных самолетах ГА, а также автоматизировать полностью процесс расшифровки, анализа и накопления ПИ.
Устройство обработки полетной информации «ЛУЧ-74» предназначено для обработки полетной информации, накопленной бортовыми регистраторами: МСРП 12-96, МСРП-64 и МСРП-256, выполнено на базе ЭВМ M-6000.
Устройство «ЛУЧ-84М» аналогично назначению «ЛУЧ-74», но в отличие от него может реализовывать более сложные алгоритмы, позволяющие оценивать соответствие летнотехнических характеристик ВС, которые в процессе эксплуатации постепенно изменяются, требованиям НЛГС. Система одновременно реализует программы техники пилотирования и работоспособности AT.
При автоматизированной обработке полетной информации с использованием ЭВМ производятся:
- автоматизированная (первичная) обработка - воспроизведение, декодирование, расшифровка и документирование в физических величинах закодированной информации;
- экспресс-анализ - проведение по заданным алгоритмам автоматического количественного и логического анализа полетной информации;
- автоматизированная (вторичная) обработка - определение дополнительных нерегистри-руемых параметров полета по значениям регистрируемых для более глубокого анализа, систематизации и обобщения результатов обработки. Применяется в следующих случаях:
- при расследовании авиационных происшествий и инцидентов;
- при отказах систем и оборудования ВС;
- при необходимости анализа достоверности сообщений экспресс-анализа в случае, если алгоритмы этих сообщений содержат какие-либо параметры, не выводимые на график экспресс-анализа;
- при невозможности обработки полетной информации по программе экспресс-анализа;
- при отсутствии или неправильном оформлении паспорта к магнитной ленте.
Экспресс-анализ - основной из применяемых в гражданской авиации видов обработки информации, регистрируемой бортовыми средствами сбора полетной информации (БССПИ), при котором обеспечивается объективный анализ полетной информации. Он проводится методом сравнения записанных на носитель ССПИ параметров (или их сочетаний) полета с допустимыми значениями в соответствии с РЛЭ, сформированными в памяти ЭВМ устройства "ЛУЧ", вводом программы экспресс-анализа. Программы экспресс-анализа включают подпрограммы "Контроль техники пилотирования" и "Контроль работоспособности авиационной техники".
Сравнение параметров полета с допустимыми производится по специальным алгоритмам, составленным на основании РЛЭ, инструкций по технической эксплуатации (ИТЭ) систем и оборудования и других нормативных документов. Алгоритмы представляют собой математические и логические выражения, реализующие требования и рекомендации РЛЭ, ИТЭ и других документов по установлению режимов полета ВС и работы систем и оборудования, действиям экипажа на различных этапах полета и в различных ситуациях. При составлении алгоритмов входящие в них константы вводятся с учетом допуска на погрешность измерения и обработки полетной информации.
Для каждого ВС алгоритмы сведены в каталоги сообщений, в которых указывается нормативная документация, используемая для составления алгоритма, приводится его символьная запись, условное обозначение сообщения, выдаваемого на бланк экспресс-анализа в случае невыполнения алгоритма (выхода логической переменной за границу допусков, рекомендованных нормативной документацией), дополнительная информация, поясняющая использование алгоритма [3].
Алгоритмы составляются и корректируются только с ведома и разрешения генерального конструктора ВС.
Результат экспресс-анализа полетной информации - специальный бланк, на котором, помимо служебной информации о номере рейса, ВС, дате полета, выводятся номера сообщений о нарушениях режимов полета, отказах, неисправностях авиационной техники, времени начала и окончания события, экстремальное физическое значение определяющего параметра в процессе нарушения или его максимальное и минимальное значения. Для подтверждения и уточнения достоверности выводимых на бланк экспресс-анализа сообщений о нарушениях данные физических или кодовых значений параметров выводятся на обзорный график.
При вторичной автоматизированной обработке используются специализированные программы, в которых, как правило, реализованы расчетные методы по определению пространственной траектории движения ВС, отказов систем и оборудования, технического состояния и ресурса агрегатов, систем и оборудования, статистических характеристик по оценке прочности и надежности элементов ВС.
На первоначальном этапе создания данные системы наземной обработки ПИ сыграли зна-
чительную роль в организации систематического контроля техники пилотирования и работоспособности авиационной техники (АТ), но на современном этапе развития ГА существующая система обработки ПИ не удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям.
Основными недостатками систем обработки ПИ, использующихся до настоящего времени (например, «Луч-74», «Луч-84»), являются большая трудоемкость и длительность обработки.
Машинное время, затрачиваемое устройством на обработку информации одного полета, составляет в среднем около 1,5 часа (время от установки ленты на устройство «Луч-74» и «Луч-84» до вывода на печать результатов обработки).
Необходимость последующей ручной обработки полученных результатов обусловлена тем, что в специальном программном обеспечении не используются методы статистической обработки параметров полета, вследствие чего выходная информация имеет низкую достоверность. Из всех выдаваемых сообщений о событиях выхода параметров полета за пределы допустимых значений значительная часть оказывается ложной. Перед передачей информации в летную или инженерно-авиационную службу все сообщения о событиях полета проверяют вручную по графику изменения параметров полета и ложные сообщения аннулируются. Кроме того, выдаваемой программой экспресс-анализа информации недостаточно для оценки техники пилотирования. Руководящие документы обязывают группу расчета и анализа заполнять по результатам расшифровки таблицу фактических показателей техники пилотирования, содержащую значения параметров полета в характерных точках траектории движения ВС.
Таким образом, с помощью «Луч-74» и «Луч-84» осуществляется не автоматизированная обработка ПИ, а смешанная с достаточно большой долей ручного труда. Кроме того, не используются современные методы статистического анализа результатов обработки ПИ для прогноза показателей летной деятельности экипажа, состояния и надежности АТ.
Необходимо внедрение автоматизированной системы обработки ПИ на базе современных средств вычислительной техники.
Описание и принцип действия внедряемой автоматизированной системы обработки и анализа полетной информации
Все оборудование для получения и обработки полетной информации в режиме реального времени можно разделить на два вида:
1. Бортовое оборудование.
2. Наземное оборудование.
К оборудованию, устанавливаемому на борту ВС, относится:
• Бортовая аппаратура сбора полетной информации (БАСПИ);
• Система бортовой спутниковой связи 1пшагва1 М1шМ-Аего.
В качестве источника данных выступают регистраторы полетной информации (например, МСРП, ТЕСТЕР).
Наземным оборудованием является так называемый «ситуационный центр», куда входит:
• Наземный терминал спутниковой связи 1пшагеа1 М1шМ-Кега;
• Сервер с модемным пулом и подключенным сетевым окружением (рабочие места).
Рассмотрим подробнее отдельные составляющие системы (из бортового оборудования это
относится к БАСПИ, т.к. система спутниковой связи была описана выше, а из наземного проанализируем применяемое программное обеспечение, устанавливаемое на сервере и рабочих местах, поскольку именно с его помощью происходит обработка, анализ и выдача конкретных данных пользователю).
Блок БАСПИ, устанавливаемый на конкретное ВС и служащий для передачи данных от бортовых регистраторов (например, МСРП) через спутниковые терминалы Тптагеа! в «ситуаци-
онный центр», по своему устройству схож с системным блоком ПЭВМ. В общем случае БАСПИ состоит из:
• процессорной платы формата PC/104 с установленным в нее процессором (Geode MMX 300МГц), оперативной памятью 128 Мб, контроллером видеокарты VGA;
• электронного диска (flash-disk) с объемом до 288 Мб, для хранения поступающей информации, специального программного обеспечения;
• контроллера интерфейса IRING, который служит для преобразования аналоговых данных, поступающих от бортовых регистраторов в цифровые данные для обработки и передачи по каналам связи;
• источника питания.
Во время полета блок БАСПИ не нуждается в контроле со стороны оператора. Проверка работоспособности, а также необходимые настройки осуществляются при общем монтаже всей системы, а затем после каждых 2000 часов налета конкретного ВС.
Для отладки передачи данных, тестовых испытаний, проверки работоспособности в блоке предусмотрены интерфейсные разъемы контроля, куда могут быть подключены необходимые устройства ввода-вывода (монитор, принтер, клавиатура и прочее).
Для отображения необходимых процессов имеются следующие индикаторы:
• индикатор питания;
• загрузки данных;
• индикаторы поступающей и передаваемой информации.
Проанализируем принцип работы системы.
На ВС БАСПИ получает необходимые данные (которые задаются потребителем) о техническом состоянии ВС, траектории полета и т.д. с бортовых регистраторов (например, МСРП), а затем передает ее через самолетный терминал MimiM-Aero, который отслеживает спутник Inmarsat, находящийся на геостационарной орбите (спутники находятся над различными районами и обеспечивают полную зону охвата), и через него передает полученную информацию на наземный терминал Inmarsat. Далее информация поступает на главный сервер «ситуационного центра», где с помощью специального программного обеспечения производится обработка и автоматизированный анализ поведения самолета и действий экипажа.
Полученная информация сохраняется на сервере в течение необходимого времени (рис. 1).
В «ситуационном центре» оборудованы специальные рабочие места, где отображаются все данные по каждому ВС, совершающему полет и подключенному к этой системе.
Помимо рабочих мест диспетчерского центра заинтересованные пользователи при помощи TCP-IP соединения могут подключаться через Интернет к главному серверу (зная его точный IP адрес) и таким образом оперативно получать необходимую информацию по фиксированным ВС, на которые распространяются полномочия каждого конкретного пользователя (например, для авиакомпаний - это принадлежащие ей ВС).
Выход на связь для передачи данных в диспетчерский пункт осуществляется либо по циклограмме, заложенной в систему, либо в момент возникновения нештатной ситуации. На диспетчерский пункт передается протокол событий, суть нештатной ситуации, а также полная траектория полета за межсеансный промежуток. В этом случае канал связи занят периодически, время занятия канала существенно меньше времени отсутствия связи. Вместе с тем, дисциплина занятия канала допускает передачу "тревожных" сообщений в момент возникновения нештатной ситуации, что исключает дополнительные задержки в принятии решений. Этот режим также снижает объем информации, поступающей лицу, принимающему решения, что также повышает оперативность принятия решений.
Наземная
станция
Рис.1. Структурная схема внедряемой автоматизированной системы
Применение предлагаемой системы обеспечивает:
• возможность принятия решений по действиям в нештатных ситуациях в момент их возникновения,
• возможность передачи экипажу самолета по речевому каналу рекомендаций по действиям при развитии нештатной ситуации,
• выдачу указаний службам спасения ведомства и МЧС, а также другим службам, при неблагоприятном развитии нештатных ситуаций,
• выдачу точного целеуказания наземным службам на основании анализа поступившей GPS информации о местоположении самолета в момент возникновения чрезвычайной ситуации.
Область применения:
• контроль выполнения полетов самолетов на литерных рейсах,
• контроль при проведении учений авиации силовых ведомств,
• обеспечение испытаний авиационной техники за пределами видимости средств испытательных баз, контроль за работой экипажа и систем самолета, взлета и посадки, что особенно актуально для малоопытных экипажей и изношенной техники.
Таким образом, реализация внедрения данной автоматизированной системы обработки полетной информации позволяет осуществлять в режиме реального времени связь с ВС, контролировать его параметры и действия экипажа, а следовательно, напрямую влиять на уровень безопасности выполняемых полетов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хамракулов И.В., Зубков Б.В. Эффективность использования полетной информации. - М.: Транспорт, 1991, 175с.
2. Федеральные авиационные правила. Москва 1997г.
3. Жулев В.И., Иванов В.С. Безопасность полетов летательных аппаратов. - М.: Транспорт, 1986.
EFFECTIVENESS OF THE USE OF CONTEMPORARY MEANS OF WORKING AND ANALYSIS OF FLIGHT INFORMATION FOR PROVIDING OF FLIGHT SAFETY
Borodin E.S., Arshakuni S.A.
In the article is examined the practical realization of measures for an increase in the flight safety by introducing the automated system of working and analysis of flight information on the base of the contemporary standards of satellite communication and transmission media of information.
Сведения об авторах
Бородин Евгений Сергеевич, 1983 г.р., окончил МГТУ ГА (2004), аспирант кафедры безопасности полетов и жизнедеятельности МГТУ ГА, область научных интересов - информационное обеспечение безопасности полетов.
Аршакуни Сергей Андреасович, 1980 г.р., окончил УВАУГА (2002), аспирант кафедры безопасности полетов и жизнедеятельности МГТУ ГА, область научных интересов - поддержание летной годности воздушных судов.
