Метод оценки влияния умышленных воздействий диверсионного характера на безопасность полётов гражданской авиации Текст научной статьи по специальности «Математика»

2005 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА №90(8)

серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники.

Безопасность полётов

УДК 656.7.08

МЕТОД ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ УМЫШЛЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ДИВЕРСИОННОГО ХАРАКТЕРА НА БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЁТОВ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Ю.М. КОЛИТИЕВСКИЙ

В работе предлагается методология оценки влияния различных факторов, в том числе умышленных действий диверсионного характера, на безопасность полётов авиации. Показана связь показателей оценок безопасностей воздушного движения и полётов авиации с показателем оценки национальной безопасности. Сделан вывод о том, что данные показатели могут быть положены в основу системы объективного контроля указанных выше безопасностей, обеспечиваемых авиатранспортной системой России.

В соответствии с определением, приведенным в работе [1], безопасность полётов есть способность автотранспортной системы (АТС) выполнять заданный полёт, гарантирующая сохранение жизни членам экипажа, его пассажирам, неповреждаемость техники и зависящая от уровня и отношения свойств указанной системы, средств обеспечения и управления полётами, а также уровня профессиональных свойств экипажа и личного состава вспомогательных наземных служб. Однако, наряду с указанными факторами, уровень безопасности полётов (БП) очень сильно зависит от умышленных (преднамеренных) воздействий диверсионного характера. С учётом изложенного обеспечение заданного уровня БП требует не только обеспечения определённого уровня совершенства всех элементов АТС, строгого соблюдения установленных правил и условий выполнения полёта для данного ВС, но и проведения ряда мероприятий по пресечению указанных выше воздействий. Ниже под АТС будем понимать ЕС ОрВД РФ, авиакомпании, аэропорты и т. п.

Таким образом, для обеспечения БП необходимо организовать контроль соответствия уровня свойств авиатехники, подготовки личного состава и эффективности мероприятий по пресечению умышленных воздействий потребному для благополучного совершения полёта на конкретном ВС в заданных условиях.

Как подчёркивается в работе [1], одним из основных условий применения научных методов к исследованию вопросов функционирования таких сложных технических систем, как АТС, является высокая достоверность (гарантированность) результатов и принимаемых на их основе решений.

Применительно к каждому из ВС оценка уровня БП предполагает получение количественных оценок, с определённой вероятностью дающих представление о возможности благополучного завершения полёта конкретного ВС. При этом, чем точнее определены априорные закономерности ожидаемого процесса функционирования ВС, тем выше достоверность ожидаемых явлений. Грубые нарушения указанных закономерностей, не в последнюю очередь и за счёт заранее непредвиденных умышленных воздействий, неизбежно проявляются в виде предпосылок к лётным происшествиям (ПЛП) или даже АП (катастрофам).

С учётом изложенного в качестве видов сопутствующих событий (гипотез), при которых происходят катастрофы (АП), будем рассматривать следующее:

отказы авиатехники;

ошибки лётного и диспетчерского состава;

сближение ВС друг с другом и препятствиями на недопустимые расстояния;

умышленное воздействие на ВС внешней среды и различных факторов диверсионного характера.

Для задач по оценке обеспечиваемого авиатранспортной системой уровня БП характерны наличие в них многих неопределённостей, неполной и неточной информации, невозможности предвидеть последствия тех или иных решений и связанный с этим риск.

Наиболее распространённым методом, облегчающим процесс выбора решений в указанных ситуациях, является метод Байеса, который позволяет рационально использовать априорную информацию и снижать как влияние факторов неопределённости на процесс принятия решений, так и связанный с ним риск.

Теорема Байеса вытекает из основной теоремы теории вероятностей, в соответствии с которой вероятность события А (в данном случае катастрофы ВС), которое может произойти вместе с одной из приведённых выше гипотез Н1, Н2, ..., Нп, образующих полную группу несовместных событий, равна следующей величине [2]:

В этом случае вероятность катастрофы ВС (т.е. события А) вычисляется как сумма произведений вероятности каждой из гипотез на вероятность катастрофы при этой гипотезе. Здесь Р(Н;) - априорная вероятность 1-й гипотезы, которая предполагается заранее известной, Р(А) = Ркат_п - вероятность катастрофы п-го ВС.

В общем случае для получения объективных оценок уровня БП, обеспечиваемого авиатранспортной системой (ЕС ОрВД, авиакомпании, аэропорты и т.п.) в заданном объёме воздушного пространства и временном интервале, нужно учесть как вероятности катастроф всех воздушных судов, так и общий объём авиационной деятельности (суммарный налёт), запланированный в указанных объёмах и временном интервале.

В качестве первичного показателя уровня БП примем показатель, аналогичный показателю, приведённому в работе [3] для оценки уровня безопасности воздушного движения, который позволяет рассчитывать уровень БП, обеспечиваемый авиатранспортной системой на И-м эшелоне г-го сектора управления р-го дочернего предприятия по ИВП и УВД в течение g-х суток к-го месяца и-го года.

С учётом изложенного предлагается первичный показатель уровня БП следующего вида:

- Ьп = 1, ..., ^; N - количество ВС, зафиксированных на указанном эшелоне в течение

выше эшелоне и временном интервале ЛТик§.

Л^п = 1;вых 1т - 1вх 1т - время полёта Ьп-го ВС на Ь-м эшелоне.

В соответствии с формулой полной вероятности (1), где под событием А будем понимать катастрофу Ьп-го ВС, а под событием Н; - сопутствующую данной катастрофе ьую гипотезу, вероятность катастрофы Ьп-го ВС может быть представлена в следующем виде:

(1)

(2)

Здесь

Р„лт - вероятность катастрофы Ьп-го ВС, находящегося на Ь-м эшелоне г-го сектора

КАТ Ип

управления;

§-х суток;

ЫИ

суммарный налёт всех ВС, зафиксированный на указанных

Ип=1

Р = Р( НЛ Р(1) + Р( Н2) Р(2) + Р( Н3) Р(3) + Р( Н4) Р(4) . (3)

КАТип К 1 КАТип К 2 КАТип К 3 КАТкп К 4 КАТкп ^

Здесь

- Р(Н1) - вероятность отказа авиатехники;

- Р5А"Т - вероятность катастрофы Ьп-го ВС при отказе авиатехники;

Ип

- Р(Н2) - вероятность ошибок лётного и диспетчерского состава;

(2)

- РКдТ - вероятность катастрофы Ьп-го ВС из-за указанных ошибок;

КАТИп

- Р(Н3) - вероятность сближения Ьп-го ВС с другим ВС или препятствием на определённое расстояние;

- Р^3^ - вероятность катастрофы Ьп-го ВС при его сближении на указанное расстояние;

КАТИп

- Р(Н4) - вероятность умышленного (преднамеренного) воздействия на Ьп-е ВС различных факторов диверсионного характера;

- Р^4! - вероятность катастрофы Ьп-го ВС за счёт умышленного воздействия указан-

КАТИп

ных факторов.

В свою очередь, вероятность РК(А4Т) , как вероятность сложного события, в соответствии

Ип

с формулой (1) полной вероятности может быть представлена в следующем виде:

Р^п = Р(С1)Р(/е1'> + ••• + Р(СР )Р(Аср >’ (4)

где С1,., Ср - гипотезы (сопутствующие события), при которых происходит катастрофа Ьп-го ВС за счёт умышленного воздействия факторов (1,., Р) диверсионного характера.

В общем случае указанные факторы не поддаются строгому контролю, но нужно бы заранее определить “узкие места” авиатранспортной системы, в которых эти факторы могут принести максимальный ущерб. В первую очередь это захват воздушного судна с целью последующего поражения стратегически важных объектов типа АЭС. В этом случае речь идёт уже не об умышленной катастрофе Ьп-го ВС, а о событии, могущем повлечь за собой несравненно больший ущерб, чем указанная выше катастрофа ВС. Другими словами, вместо понятия “безопасность полётов” нужно оперировать понятием “национальная безопасность”, количественная мера которой должна определяться величиной наносимого ущерба в масштабах страны. В этом случае показатель уровня национальной безопасности, обеспечиваемого авиатранспортной системой на заданном временном интервале, должен быть равен, по аналогии с показателем (2) уровня БП, сумме вероятностей национальных катастроф всех элементов авиатранспортной системы, отнесённой к суммарному объёму О(АТ) их авиационной деятельности на указанном интервале:

уАНТС: (Ат) = —-— У РН атсу > £(аТ) 1

НК

национ. _ катастроф объём _ авиац. _ деятельности

.+ (5)

В качестве гипотез, сопутствующих национальной безопасности, обеспечиваемой авиатранспортной системой, примем следующие: экономическая, экологическая, информационная, безопасность полётов, антитеррористическая и другие виды безопасности.

В этом случае фигурирующая в выражении (5) вероятность Рнк$ - это вероятность национальной катастрофы за счёт Б-го вида безопасности, обеспечиваемого авиатранспортной системой страны.

В заключение рассмотрим связь показателей уровней безопасности движения (БВД), полётов (БП) и национальной безопасности (НБ).

Относительно связи показателей БВД и БП. Так как приведённые в выражении (2) гипотезы несовместимы, то есть катастрофа Ьп-го ВС может произойти при наступлении хотя бы одной из них, то сумма вероятностей этих гипотез равна единице:

Р(Н1) + Р(Н2) + Р(Н3) + Р(Нл) = 1.

В предположении отсутствия отказов авиатехники (Р(Н1) = 0), ошибок лётного и диспетчерского состава (Р(Н2) = 0) и умышленного воздействия на ВС факторов диверсионного характера (Р(Н4) = 0), единственной причиной (гипотезой), влияющей на величину вероятности катастрофы Ьп-го ВС, является его сближение с Ьт-м ВС или препятствием на определённое расстояние. Так как в этом случае Р(Н3) = 1, то фигурирующие в выражении (2) вероятности катастроф Ьп-го и Ьт-го ВС равны их вероятностям столкновения:

Р,

КАТ

= Р (3)

кп

КАТ

кп

ст

кп

Р

КАТ

кт

Р,

(3)

КАТ

Р

кт

СТ

кт

При этом величина уровня БП имеет вид:

7БП (АТ) = А(аТ) (РСТкп + РСТкт )

катастроф

л.час

В свою очередь, так как величина вероятности столкновения одинакова для обеих ВС, то

РСТкп = РСП,

ткп "С1кт СТ

и показатель (2) уровня безопасности полётов примет следующий вид:

катастроф

У БП (АТ) = 27

_ ъуБЩ

л.час

столкновений л.час _

Аналогично может быть доказана связь показателей уровней безопасности полётов (БП) и национальной безопасности (НБ).

Таким образом, разработаны предложения по организации, приведенной на рис. 1 иерархической системы показателей оценок БВД, БП и НБ, реализация которых позволит, в свою очередь, организовать системы объективного контроля уровней безопасности ВД, полетов и национальной безопасности, обеспечиваемых авиатранспортной системой страны. В последнем случае особую роль играет разработанный в рамках данной работы показатель оценки влияния умышленных воздействий диверсионного характера как на уровень безопасности полётов, так и на уровень национальной безопасности. Принципы организации системы объективного оперативного контроля, обеспечиваемого системой ОрВД уровня БВД, приведены в работе [3], а критерии оценки эффективности системы государственного управления в части обеспечения национальной безопасности Российской Федерации на рис. 2.

где УБВД = , ^ Рст

А/ (АТ)

с

с

с

Гі

з

I

»

п

г

х

СИСТЕМА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕРОПРИЯТИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

тт

£ е ^ й ц О и ^ о е % >5 %

в4 %

в4 % ъ гъ з %

§ Е:

2: О :

г -к :

о Лі

ГІ “а

"а

с

£5

Л!

%

И

О!

О

и

%

Р

гъ

гъ

ъ .

гъ

П

«

гъ

%

я

ФЕДЕРАЛЬНАЯ

АЭРОНАВИГА-

ЦИОННАЯ

СИСТЕМА

(ФАС)

ЭКОНОМИЧНОСТЬ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

ОТРАСЛИ

БЕЗОПАСНОСТЬ

ПОЛЕТОВ

БАЛАНС ДОХОДОВ И ЗАТРАТ НА РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ, СТЕПЕНЬ УДОВЛЕТВОРЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА

... |

ИНФОРМАЦИОННАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ, ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ДР. БЕЗОПАСНОСТЬ СИСТЕМЫ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ОБОРОНОСПОСОБНОСТИ

—Т

ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ ИНФОРМАЦИОННОЙ, ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ, ЭКОНОМИЧЕСКОЙ И ДР. БЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМЫ

ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФАС И АСУ МО, УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ В ОСОБЫЙ ПЕРИОД

ЕС ОрВД РФ

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ _______СИСТЕМЫ ОрВД (Э)

БЕЗОПАСНОСТЬ ВОЗДУШНОГО ДВИЖЕНИЯ (У)

БЕЗОПАСНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА

Показатели объема Показатели стои- Пропускная Показатели Данные о столкнове- Показатели на- Данные о

авиационной дея- мостных характе- способность систем связи, ниях ВС, опасных дежности функ- нарушениях

тельности (налет, ристик, затрат, системы навигации, сближениях и сбли- ционирования и установлен-

интенсивность ВД) доходов от АНО ОрВД наблюдения жениях на заранее инерционности ного порядка

ВС (КЫР, БЗР, установленные рас- системы ОрВД ИВП РФ

КСР) стояния

Рис. 2. Многоуровневая система критериев оценки эффективности мероприятии по обеспечению национальной безопасности России

ЛИТЕРАТУРА

1. Стариков А.И., Зачеса В.Я., Зинковский Н.Н. и др. Безопасность полётов летательных аппаратов. - М., Транспорт, 1988.

2. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М., Наука, 1968.

3. Колитиевский Ю.М. Вопросы организации системы объективного оперативного контроля обеспечиваемого системой ОрВД уровня безопасности воздушного движения и управления этим уровнем. Научный Вестник МГТУ ГА; серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов, №74(8); 2004г.

THE METHOD OF ESTIMATION OF INFLUENCE OF WILLFUL INFLUENCES DIVERSION NATURE

ON SAFETY OF FLIGHTS OF CIVIL AVIATION

Kolitievsky Y.M.

In work is offerred the methodology of estimation of influence of different factors, including willful actions diversion nature, on safety of flights of aviation. It is shown relationship of factors of estimations safety of air motion and flights of aviation with factor of estimation to national safety. Conclusion is made about that that factor data can be prescribed in base of system of objective checking specified above safety, provided aviation by system of Russia.

Сведения об авторе

Колитиевский Юрий Михайлович, 1937 г.р., окончил ВВИА им. проф.

Н.Е.Жуковского (1968), доктор технических наук, ведущий научный сотрудник НИИ Минобороны РФ, автор свыше 130 научных работ, область научных интересов - эффективность систем ОрВД.