НАУЧНО МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

НАУЧНО - МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Аль-Аммори Али,

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой информационно-аналитической деятельности и информационной безопасности,

Национального транспортного университета, Киев, Украина,

Аль-Аммори Х.А.,

аспирант кафедры международных перевозок и таможенного контроля, Национального транспортного университета, Киев, Украина

Клочан А.Е.,

аспирант кафедры информационно-аналитической деятельности и информационной безопасности,

Национального транспортного университета, Киев, Украина

Аль-Ахмад А.М.,

аспирант кафедры информационно-аналитической деятельности и информационной безопасности,

Национального транспортного университета, Киев, Украина

Семаева А.О.

аспирантка кафедры информационно-аналитической деятельности и информационной безопасности,

Национального транспортного университета, Киев, Украина

SCIENTIFIC AND METHODOLOGICAL BASES OF RELIABILITY AND SAFETY THE

AIRCRAFT'S FLIGHTS

Al-Ammouri Ali,

Doctor of Technical Sciences, Professor Head of the Department of Information Analysis and Information Security,

National Transport University, Kyiv, Ukraine

Al-Ammori H.A.,

postgraduate student, Department of International Transportation and Customs Control,

National Transport University, Kyiv, Ukraine

Klochan A.E.,

postgraduate student, Department of Information Analysis and Information Security,

National Transport University, Kyiv, Ukraine

Al-Ahmad A.M.,

postgraduate student, Department of Information Analysis and Information Security,

National Transport University, Kyiv, Ukraine

Semaieva A. O.

postgraduate student, Department of Information Analysis and Information Security,

National Transport University, Kyiv, Ukraine

Аннотация

Применительно к функциональным системам авиационного оборудования, имеющим сложную и разветвленную структуру, весьма непросто оценить понятия надежности и эффективности и тем более произвести их количественную оценку. Эти понятия для функцыональных систем авиационного оборудования имеют особые отличительные стороны и более глубокое содержание по сравнению с понятиями надежности и эффективности для элементов блоков. В значительной степени эти сложности обусловлены фундаментальным содержанием понятия теории надежности-отказа. Для функциональных систем авиационного оборудования воздушных суден гражданской авиации отказ системы может характеризоваться множеством ее различных проявлений в процессе эксплуатации, т.е. при использовании по назначению. Можно говорить об уровнях отказов, своеобразном ранжировании, т.е. различных уровнях эффективности функционирования.

Таким образом, оценка и исследование надежности и эффективности функциональных систем авиационного оборудования воздушных суден гражданской авиации на различных этапах их существования (проектирование, производство, эксплуатация) имеют сложное внутреннее содержание, которое необходимо увязать с требованиями нормативно-технической документации по производству полетов и техническому обслуживанию и ремонту, для обеспечения требований безопасности и регулярности полетов.

Для функциональных систем авиационного оборудования трудно указать границы допусковой зоны, в пределах которой условная эффективность постоянна и близка к ней, а показатели надежности неизменны, т.е. отказное состояние отсутствует. Для несложных простых систем в фазовом пространстве выходных параметров, возможно, указать, например, допусковую зону со значениями условной эффективности и надежности.

Abstract

With regard to the functional systems of aviation equipment, with a complex and branched structure, it is very difficult to evaluate the concepts of reliability and efficiency and, moreover, to quantify them. These concepts for the functional systems of aviation equipment have special distinctive aspects and deeper content in comparison with the concepts of reliability and efficiency for block elements. To a large extent, these difficulties are due to the fundamental content of the concept of reliability-failure theory. For functional systems of civil aviation aircraft equipment, many of its various manifestations can characterize a system failure during operation, i.e. when used as directed. We can talk about the levels of failures, about a kind of ranking, i.e. different levels of functional effectiviness.

Thus, the assessment and study of the reliability and efficiency of the functional systems of civil aviation aircraft equipment at various stages of their existence (design, production, operation) have complex internal content that must be linked to the requirements of the regulatory and technical documentation for flight operations, maintenance and repair, to ensure the requirements of safety and regularity of flight.

For functional systems of aviation equipment, it is difficult to specify the limits of the tolerance zone, within which the conditional efficiency is constant and close to it, and the reliability indicators are unchanged, i.e. the failure state is absent. For uncomplicated simple systems in the phase space of output parameters, it is possible to specify, for example, a tolerance zone with values of conditional efficiency and reliability.

Ключевые слова: Надежность, живучесть, безопасность полетов, функциональный отказ, особая полетная ситуация.

Keywords: Reliability, survivability, flight safety, functional failure, special flight situation.

Введение. В настоящее время интенсивно идут процессы эксплуатации самолетов нового поколения (СНП), таких как ТУ-204, ИЛ-96-300, АН-140, АН-148, АН-158, Boeing-777, А-320 и т.д. Очень важно на этапе эксплуатации обеспечить эксплуатацио-технические и летно-тенические характеристики этих самлетов в допустимых пределах в соответствии с нормотивно-технической документацией (НТД), руковдств по летной эксплута-ции (РЛЭ) и документов ИКАО по летной годности.

Эксплуатация СНП на начальном этапе привело как к положительным, так и отрицательным результатам. Главным отрицательным результатом в эксплуатации современных воздушных судов (ВС) в начале 90-х годов были, так называемые, электронные катастрофы. Появление таких катастроф резко осложнило начальный этап эксплуатации. Появилась необходимость научного обоснования эксплуатации современных ВС, методов и средств обеспечения информационно-управляющих систем (ИУС) ВС, разработки их новых классификаций, оценки причин ошибок пилотов на современных ВС, более глубокого анализа работы ИУС с целью исключения «электронных катастроф».

Постановка проблемы Проблема обеспечения эффективности ИУС и ВС, в целом, представляет собой многостороннюю и слабоструктурированную задачу. При ее исследовании и разработке требуется всестороннее рассмотрение с точки зрения надежности и живучести авионики, достоверности информации и обеспечения безошибочной работы экипажа в ИУС для обеспечения регулярности и безопасности процесса полета [1,2,3].

На сегодняшний день к сожелению аварии и катастрофы как по теническим так и по человеческому фактору не стали меньше. Снижение доли этих ошибок является очень актуальной и серьезной проблемой, которой занимаются большинство научно-исследовательских институтов мира [4,5,6].

Анализ источников литературы.

В работе [5] по результатам расследований авиационных происшествий с тяжелыми самолетами за длительный период их эксплуатации была приведена классификация недостатков техники по следующим категориям:

• отсутствие необходимого уровня резервирования систем, отказ которых приводит к возникновению катастрофических и аварийных ситуаций;

• наличие «общих точек» в системах, приводящих к отказу системы, несмотря на предусмотренное резервирование;

• самопроизвольное срабатывание систем, приводившее к возникновению аварийных ситуаций;

• недостаточная эффективность предупреждающей сигнализации опасных режимов;

• эргономические недостатки систем самолетов, способствовавших возникновению ошибочным действиям экипажа;

• неудовлетворительная компоновка и монтаж систем на борту самолетов;

• отсутствие блокировок возможных опасных ошибочных действий экипажа.

В работе [6], приводится методика обеспечения надежности и безопасности полетов, которая включает в себя следующие модели:

1 - Модель функционального отказа. На основе этого понятия проводится анализ функциональных отказов (АФО). Результаты проведения АФО представляют собой модель отказобезопасности самолета.

2- Перечень функциональных отказов (ФО), как модели нарушения функционирования системы с помощью экспертного метода.

3- Модель определения степени опасности (критичности) каждого ФО, с помощью метода «достраивания событий», который заключается в анализе всех возможных путей перехода из рассматриваемого состояния, в состояние, признанное катастрофическим событием.

Попытка решения этой проблемы системной методологией удалась лишь на каких-то этапах жизненного цикла (ЖЦ) - улучшилось качество и условия работы авионики и экипажа [7, 8].

Недостатки предусмотренных методов системного подхода при исследовании безопасности полетов можно описывать следующим образом:

• Оценка уровня безопасности полетов только по риску (оценка отрицательных факторов влияющих на безопасность полетов (БП)) и игнорирует оценку по эффективности (оценка положительных факторов оказавших влияние на БП);

• Весьма ограничена статистика при оценки БП, оценка только по отрицательным событиям (инциденты, аварии, катастрофы и т.д.);

• Практическая невозможность оценки БП при положительных тенденциях и уменьшаюшев-шися риске полета;

• Невозможность оценки уровня " нулевой аварийности" (нет замечании, нет аварии, нет катастроф и нет оценки);

• Применение концепции виновников за авиапроисшествии место выявления природы ошибок;

• Крайнее отрицательной мотивации летного состава (ЛС) на основные формы летного менеджмента - такие как разбор полетов - создание доссии на пилотов и т.д.

Центральной задачей процессного подхода к обеспечению эффективности, надежности и безопасности процессов полета на СНП является снятие аварийности по системе "экипаж - ВС". По данным ИКАО и ведущих авиафирм мира, таких как "Боинг", "Аэробус" и др., аварии и катастрофы по вине техники составляют 20-25 %, из-за ошибок пилотов составляют до 70 - 80%. Таким образом, задача безопасности полетов остается острой задачей и требует постоянного усевершенствования.

В документе ИКАО Doc 10004 - Глобальный план обеспечения безопасности полетов, в 20172019 гг. это определение приводится следущим образом:

Безопасность полетов - состояние, при котором риски, связанные с авиационной деятельностью, относящейся к эксплуатации ВС или непосредственно обеспечивающей такую эксплуатацию, снижены до приемлемого уровня и контролируются.

В литературе по теории надежности и безопасности встречаются такие определения [1,2,7,8].

Безопасность полета ВС - это свойство технической системы сохранять работоспособность в ожидаемых условиях эксплуатации.

Надежность функционирования эрготиче-ской сисемы - своиство эрготической сисемы сохранять во времени свои показатели (отказобезопасность, отказоустойчивость) и способность выполнять функции в установленных режимах работы и ожидаемых или экстримальных условий эксплуатации.

Отказобезопасность - комплексный показатель надёжности эргатической системы, определяемой вероятностью того, что неблагоприятные воздействия одного или совокупность факторов эксплуатации на функционирование системы будут парированы полностью или частично системы "экипаж - ВС" за определённое время [1,2].

Отказоустойчивость - комплексный показатель надёжности функциональных систем (ФС), определяемый вероятностью того, что система будет функционировать на определённом уровне качества после того, как произойдёт отказ (или несколько отказов) в компонентах аппаратуры или в программном обеспечении [1,2,3].

Такие свойства, как безопасность полета и надежность авиационной техники формируются на этапе создания авиационной техники, а на этапе эксплуатации вступають такие свойства системы «экипаж - ВС» как отказобезопасность и отказоустойчивость (рис.1.)

Повышение отказобезопасности на этапах ЖЦ включает в себя следующее:

- повышение профессионального мастерства ЛС и инженерно-авиационной службы (ИАС);

- уменьшение ошибок ЛС, управления воздушным движением (УВД), ИАС при техническом обслуживании и ремонте (ТО и Р);

- улучшение характеристик функциональных систем и ВС на етапах ЖЦ;

- совершенствование и развитие структур и методов бортовых и наземных систем автоматизированного контроля, диагностики и прогнозирования;

- повышение "интеллектуальности" современных ВС, что вызвано внедрением различных видов компьютерной техники в составе ФС ВС;

- изменение уровня и содержания подготовки ЛС для полётов на ВС нового поколения, включающих в себя знания компьютерной техники и основ информационных технологий.

Повышение отказоустойчивости систем и комплексов авионики может быть достигнуто тремя направлениями: резервированием систем, планированием и применением стратегий ТО и Р по состоянию, разработкой и внедрением надёжного программного обеспечения.

Аварии и катастрофы, которые время от времени происходят с ВС, являются следствием сбоев или отказов в работе системы «экипаж - ВС». Анализ статистики катастроф по регионам мира показывает, что уровень безопасности полетов самолетов зависит, прежде всего от надежности и эффективности системы «экипаж - ВС».

Отказ - случайное событие, в результате которого изделие перестает (частично или полностью) выполнять заданные функции.

Сбой - самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством экипажа.

Функциональный отказ - это событие невыполнения функциональной задачи вследствие нарушения информационного процесса.

Отказ функциональной системы - состояние функциональной системы, при котором она полностью или частично не выполняет установленные

нормативной и (или) конструкторской документацией функции в ожидаемых или экстремальных условиях эксплуатации ВС.

Информационный отказ - ухудшение или полная потеря свойств процессов хранения, переработки и передачи информационных сигналов информационно-управляющих систем (ИУС) "экипаж - ИУС" или " экипаж-ВС", при этом могут быть приняты неправильные решения.

Полет может протекать в особых случиях и особых условиях. Под особыми случаями полета понимаются ситуации, возникающие в результате внезапного отказа, сбоя авионики или попадание

ВС под воздействием неблагоприятных факторов или их сочетания, требующие от экипажа повыщен-ных психофизиологических нагрузок и неординарных действий по сравнению с пилотированием в нормальных условиях. Обычно такие отказы приводят к снижению эффективности и безопасности полета. Полеты в особых условиях - это полеты ВС в зонах обледенения, грозовой деятельности и ливневых осадков, сдвига ветра, сильной болтанки, пыльной бури и др.

Особые случаи полета связаны с воздействием следующих факторов: отказы двигателя и системы; отказы систем управления; электроснабжения; возникновения пожара; потерей управляемости и устойчивости; потерей ориентировки и радиосвязи и тд.

Отказ представляет собой событие, заключающееся в нарушении работоспособности ВС. Наиболее важный классификационный признак -степень

Степень влияния на

влияния на безопасность полета [4]. В соответствии с этим признаком возможная классификация отказов представлена в табл.1.

В гражданской авиации в настоящее время интенсивно стараются решить вопросы безопасности полетов. Статистика авиационных происшествий по данным ИКАО, как показывает, опыт эксплуатации ВС, имеет другой характер и требует специальный аппарат исследования.

Табл. 1.

безопасность полета

Вид отказа Следствие Примечание

Безопасный Не приводит к возникновению в полете особой ситуации Максимальная частота появления отказа 1° (повторяющееся событие) .

Технологический Приводит к усложнению условий полета Частота появления отказа не более 10 ■10 (умеренно вероятное событие). В руководстве по летной эксплуатации (РЛЭ) ВС должны приводиться рекомендации по продолжению полета, методам эксплуатации систем и парированию последствий отказа в полете.

Опасный Приводит к возникновению в полете сложной ситуации Маловероятное событие, частота появления не выше 10-5...ш-7.

Крайне маловероятное событие, частота появления от- —7 —9 каза не выше 10 ...10 . В РЛЭ должны приводиться рекомендации по принятию мер для предотвращения перехода аварийной ситуации в катастрофическую. При опасных и аварийных отказах экипажу должна быть обеспечена возможность своевременного их обнаружения для принятия предписанных РЛЭ действий.

Аварийный Приводит к возникновению в полете аварийной ситуации

Катастрофический Приводит к возникновению в полете катастрофической ситуации Практически невероятное событие частота появления 1°—9 отказа менее 10 .

Известно, что требования нормативно-технической документации (НТД) (НЛГ; BCAR; FAR; JAR) по эксплуатации ВС и систем допускают определенные уровни возникновения особых полетных ситуаций при использовании по назначению на час налета (как это показано в таб.2) [5 - 12]:

- усложненные условия полета (УУП) р ^ (J3 Уч;

- сложная ситуация (СС) рсс ю-5 у ч;

- аварийная ситуация (АС) рас ю-7 уч;

- катастрофическая ситуация (КС) ркс ю-9 у ч.

Основные положения зарубежных норм летной годности, относящиеся к градациям вероятностей появления ОПС приведены в таб.2.

Если рассматривать любое отказное состояние самолета (функциональный отказ) как отказное состояние одной системы, то для каждой системы самолета на основании приведенного материала можно принять следующие значения вероятности непоявления особых полетных ситуаций:

- катастрофа «по вине» одной системы должна быть событием практически невероятным, Р < 10-9;

- аварийная ситуация - событием крайне маловероятным, Р < 10-7;

- опасная ситуация - событием маловероятным, Р < 10-5;

- усложнений условий полета - событием умеренно вероятным, Р < 10-3.

Данную градацию целесообразно использовать для анализа функциональной недежности систем самолетов гражданской авиации нового поколения, такие как самолеты Б-767, А-380, АН-148, ТУ-204, которые отличаются повышенной степенью резервирования основных функциональных систем.

С целью установления уровня вероятности появления особых ситуаций полета для выпускаемых самолетов ГА проведен анализ материала по статистическим данным ИКАО. В результате определен следующий порядок величин, характеризующих эти вероятности для функциональных систем пассажирских самолетов:

- катастрофическая ситуация: Р < (0,1 -1) • 10-8;

- аварийная ситуация: Р < (0,1 -0,5) • 10-5 ;

- невыполнение задания (опасная ситуация): Р < (0,1 -1) 10-4 .

Приведенные величины будем использовать в качестве нормативов при количественной оценке влияния на безопасность полетов отказов ФС самолетов ГА нового поколения.

Таблица 2.

Вероятности проявления особых полётных ситуаций в нормах лётной годное! и.

IAR-25 1 Re ederal Aviation gulations ВС AR ИКАО TSS Concorde ЕНЛГС

Р Проявлении Р Проявлении Р Проявлении Р Проявлении Р Проявлении

Вероятное Незначительное Частое 10~3 Второстепенное событие Повторяющееся ю-3 Незначительное Повторяющееся ю-3 Усложнение условий полёта (без происшествий)

Умеренно вероятное 10"3- 10"5 Умеренно вероятное 10'- 10"5 Без особых затруднений (т.е. значительное) Умеренно вероятное 10' - 10"5 Умеренно вероятное 10"3- 105

Маловероятное 10"5- К) 7 Значительное для каждого события Маловероятное 10"5- 10"7 Без крайней опасности Маловероятное 10"5- ю-7 Значительное Маловероятное 10'- 107 Сложная ситуация (предпосылки авиационного происшествия)

Невероятное Опасное Крайне маловероятное 10"7- 10"9 Опасное для каждого события Катастрофическое для всех систем Крайне маловероятное >10"7 или 10"9 Опасное Крайне маловероятное >10"7 Опасное Крайне маловероятное 10"7- 10 9 Аварийная ситуация (предпосылки аварии)

Крайне невероятное Катастрофическое Исключительно невероятное 10"9 Крайне невероятное Катастрофическое Практически невероятное 10"9 Катастрафическая ситуация(аварии, катастрофы)

В связи с тем, что в настоящее время в НТД отсутствуют нормированные уровни надежности различных ФС, то за нормированный уровень надежности исследуемой системы будем принимать существующий уровень надежности по одинотипным системам, определенными традиционными методами по данным эксплуатации. При этом должно соблюдаться обязательное условие вероятности попадания ВС в особую ситуацию полета «по вине» этой системы меньше чем вероятности самой особой полетной ситуации, т.е. Бр1 (т) < Р^т) .

Безусловно классификация приведена в таб.2. учитывает только отрицательные процессы полета, таким образом реально мы рассматриваем теорию опасности полетов, а не безопасности полетов. Исходя из общей теории процессов «теория безопасности полетов» переходит в «теория безопасных полетов», которая рассматривается по общей классификации «положительные и отрицательные процессы».

Существующая теория «безопасности» полетов, основанная на системной методологии, учитывает только отрицательные полеты и разрабатывает классификации только по отрицательным явлениям

(авиапроисшествиям, аварийным факторам, показателям опасности и т.д.) [5,6,7,8]. Процессная методология решает эту проблему, как показано на рис.2. анализируя качество полетов как полифакторный процесс [13,14].

При системном анализе управление безопасностью полетов сводится в сущности к управлению опасностью и миллионные средства расходуются только на обработку таких отрицательных полетов. Уровень такой статистики самый малый - в общем количестве полетов они обычно составляют тысячные доли процентов. По такой статистике и проводится вся рекомендательно-профилактическая работа по управлению, которую образно можно назвать работой «по хвостам» - случилась катастрофа, авария - принимай меры.

Классификация положительных полетов (в сущности положительных процессов, т.к. аналогичное положение с теорией безопасности и в других областях, например, в атомной энергетике, горной промышленности и т.д.) позволила производить управление безопасностью не апостериорно, а априорно, т.е. до совершения отрицательных явлений [13,14].

Полет как полифакторный процесс

Нормально-безопасный полет (НБП)

Факторно-безопасний

(ФБ)

Относительно факторно-безопасний (ОФБ)

Предельно факторно -безопасний (ОФБ)

Факторно-опасный полет (ФОП)

З О Н И СИ АП К

М1п риск Средний риск Мах риск

Диапозоны опасности (ДО)

Полёты с М1п риском

Полёты со средним риском

Полёты с Мах риском

lN, % количеств о полётов 63% З - з( И 26% шечания; О -- инцидент; С П - авиапроис отклонения; Н М - серьезный шествие; К - - нарушения инцидент; сатастрофа. вид полёта

ФБ Зона (полож ОФБ безопасного п сительный пол ПФБ олёта ет) (+) Min риск Зон (отри] среднии риск а опасного пол ательный пол Max риск 1ёта ет) (-)

Рис.2 Анализ полетов как полифакторных процессов и выделение зон опасности и безопасности полетов

Классификация разделяет положительные по- дился принципиально новый метод управления без-леты по уровню неопределенности на факторно- опасностью производственных процессов на ос-безопасные и факторно-неопределенные. Так ро-

нове процессного анализа и общей теории процессов (ОТП). Метод имеет очень хорошие перспективы во всех отраслях народного хозяйства.

С помощью метода карт анализа факторных неопределенностей и прогноза по уровню факторных накладок, можно снять (ложную) негативную

амплитуда ФН

5

4

3 Предельные факторно-не

t определенные

I Параметры полета

'.Mill

р - Углы

3 _ тангажа

7 крена

б

5 курса

4 - атаки

3 Относительно _ - Вертикальная скорость

1 100 Ф ак ТО] Ш( (-6 езо па ГШ »ie — Высота Путевая скорость

90 - Перегрузка

80 - Параметры контроля

"0 тттшгателей тт т л

00

50

40

30 Факторно-безопасные

20

10 ■1 Щ

10 20 30 40 ЭО 60 70 80 90 100 1234 5678 9 200 1 2 3 4 5

период ФН

Рис.3. Карта анализа факторных неопределенностей и прогноза по уровню факторных накладок

оценку безопасности полетов и соответствующим уровнем управлять БП. Таким образом, для решения такой важной и актуальной задачи предлагается разработка процессной концепции безопасности полетов [15].

Ошибки в деятельности экипажа в конечном итоге выражаются в конкретных отклонениях в летной работе. Такие отклонения принято подразделять на следующие группы: правовые, технологические, отклонения в выдерживании требуемых параметров, отклонения в радиообмене. Правовыми отклонениями являются такие, которые обусловлены несоблюдением правил, регламентирующих выполнение полетов (отклонения от правил пилотирования, установленной схемы захода на посадку и т. п). Технологические отклонения - отклонения в технологии работы экипажа и правилах эксплуатации различных бортовых систем (включение или выключение агрегатов в условиях, не предусмотренных РЛЭ, отклонение от регламентированной конфигурации ВС для различных этапов полета, задание неправильных режимов работы силовой установки и т. п.). Отклонениями в выдерживании требуемых параметров полета ВС являются отклонения от нормативных значений таких параметров, как скорость отрыва при взлете, скорость и высота при изменении конфигурации ВС, крен на всех этапах полета и т. п. Отклонения в радиообмене обусловлены нарушением фразеологии и правил ведения связи.

В итоге все перечисленные отклонения обусловлены не только личностным фактором, заключающимся в отсутствии требуемых профессиональных знаний, недостаточном развитии летных навыков и умений, небрежном, недобросовестном отношении к подготовке и выполнению полета, недостаточной психологической подготовке к действиям в особых ситуациях, но и человеческим фактором, являющимся следствием технического и эргономического несовершенства ВС и, в первую очередь, недостаточной информационной поддержки экипажа в ОПС.

К внешним условиям, приводящим к возникновению ОПС, можно отнести ветровые возмущения, в том числе сдвиг ветра, атмосферную турбулентность, обледенение, электрические молниевые разряды, наличие вблизи ВС стай птиц и т. п. Факторы, обусловленные внешними условиями, часто называют внесистемными, т. е. не зависящими от внутренних свойств системы "экипаж -ВС".

Логическая схема формирования летной оценки в системы «экипаж - ВС» при ФО изображена на рис. 4., где указаны наиболее характерные связи взаимодействий экипаж, ФС, НТД, принятых решений и ОПС.

w HI

Г"

ВС

Функциональный отказ ВС

IHH

ЭКИПАЖ

Система распознавания ФО и сигнализации

Г"

Оценка экипажем резерва времени

Оценка соответствия ЛТХ и ЭТХ требованиям НТД

Оценка опасности по характеристикам движения и управления

I Характеристики экипажа | Соответствие свойств , системы «экипаж-ВС» НТД

Оценка возможности безопасного завершения полета

Уровень психофизио логических нагрузок экипажа

п

Незнач ительное ухудшение ЛТХ и ЭТХ в пределах эксплуатационных норм

т

Значительное ухудшение ЛТХ и ЭТХ, сигнализация о нарушении норм

Недопустимое ухудшение ЛТХ и ЭТХ с выходом на предельные нормы

л

Приемлемый

уровень психофизиологических нагрузок

Недопустимо высокий уровень психофизиологических нагрузок

Изменения плана полета

УУП СС АС

Летная оценка степени опасности особых ситуаций

I _РЛЭ, 11ГАПИ-88 и др.)

Рис. 4. Схема формирования лётной оценки степени опасности системы «экипаж - ВС» при ФО

Рассмотрим условия безопасности полетов более подробно. Очевидно, что возникновение отказа в системе, приводящее к отказу системы, может вызвать попадание ВС в одну из особых ситуаций полета в соответствии с НЛГС. Однако, НЛГС дает только качественную оценку ОПС. Кроме того, в

нормативных документациях по производству полетов отсутствует классификация ОПС. Можно представить ВС и системы в виде граф переходов состояния ВС из состояния Ро в Р1, Р2, Р3, Р 4. Можно соотнести отказы ФС с попаданием самолёта в ОПС как показано на рис.5.

Рис.5. Граф возможных состояний ВС в полете

где Р - нормальный полет; Р - усложнение условий полета; Р 2 - опасная ситуация; Р - аварийная ситуация; Р - катастрофическая ситуация.

Однако, выяснение условий промежуточных переходов, т. е. р "р " рз,

Р "Р "Р "Р > Р2 "Р "Р4 ' Рз " Р4 .

Представляется значительно более сложным и требует рассмотрения двойных или тройных отказов влияние внешних условий или неправильных действий экипажа при наличии отказа и т. д. Причем,

очень важным оказывается, в какой последовательности появляются отказы и каковы их функциональные признаки.

Уровни безопасности полётов характеризуются статистическими и вероятностными показателями, функционально связанными между собой [8, 10, 12] как это показано в таблице 2.

В гражданской авиации безопасность полетов - всеобще признанный приоритет. Однако универсальной методики расчета этого важнейшего показателя в мире не существует. Используются следующие основные 4 показателя:

1. ^ = —¡о5 - количество катастроф на

100000 часов налета, где пк - количество катастроф, Т налет в часах.

2. к2 = —¡О5- количество катастроф на

100000 взлет-посадок, где пк - количество катастроф, N - количество взлет-посадок.

3. к^ = — ¡об - количество погибщих на

Ь

1000000 перевезенных, где I - число погибщих, Ь - число перевезенных.

4.

k4 -

- коэффициент выживаемости в

^ - количество погибших в одном количество перевезенных в этом

полете, где полете, d -полете.

Также существуют и другие показатели: число катастроф на 100 млн. км налета, число погибших пассажиров на 100 млн. пасс-км, число авиационных происшествий на 100 000 полетов и др.

По статистическим данным, прведеным в табл.3, показано распределение АП по причинам их возникновения и по этапам полёта для гражданской авиации стран - членов ИКАО за 1960-2017 годы и военной авиации.

Таблица 3.

Распределение АП по причинам и этапам полёта

Авиация Причина АП Этапы полёта

Ошибки лич-ност-ного характера Отказы авиатехники Попадание в условия опасных внешних воздействий Взлёт и набор высоты Маршрут Учебное задание Заход на посадку и посадка

Граждан-ская,% 60-80 10-25 5-10 31 16 - 53

Военная, % 50-70 20-30 5-10 10-15 - 60 20-25

Как видно из табл.3, от 10 до 30 % АП приходится на отказы и неисправности авиатехники; эти данные могут значительно колебаться по типам ВС, времени налёта и эксплуатации, уровню квалификации состава и качеству обслуживания.

Количественная связь частоты возникновения особых полётных ситуаций и причин их возникновения, в том числе при отказах авиатехники, определяется из естественного соотношения: вероятность отказа авиатехники, вызывающей те или иные последствия, не должна быть выше вероятности возникновения ОС. Рассматриваемые системы противопожарной защиты и СУС наряду с другими ФС (авиадвигателями, СУ полётом, электро - и гидросистемами) относятся к классу жизненно важного самолётного оборудования, непосредственно влияющего на уровень безопасности полётов.

Информационные системы авиационного оборудования (АО) выполняют важные функции

п I Ъ

Рбип(< )=Ё Рао(< )■£ Ровк )■£ Р

/ =1 г=1 а=1

где Рао (?) - вероятность отказоустойчивой и безотказной работы авиатехники при эксплуатации в ожидаемых условиях; Рв„(?)- вероятность непопадания ВС в условиях опасных внешних воздействий; РЭФ (?) - вероятность парирования экипажем отказов авиатехники при эксплуатации ВС в ожидаемых и экстремальных ситуациях; Р д(?) - вероятность отказа в системе управления воздушным движением (УВД); Р ( ) - вероятность возникновения пожара; 1,П - характер, виды, сочетания

сбора, обработки информации о техническом состоянии функциональных систем (ФС) и комплексов и, в основном, существенно влияют на БП и эффективность эксплуатации. К информационным системам ВС относятся системы: отображения полетной информации в кабине экипажа; предупреждения о выходе ВС или ФС на критические параметры; сигнализации возникновения особых полетных ситуаций (ОПС), таких как возникновение пожара на авиадвигателях и в отсеках; а также систем контроля работы пилотажно-навигационных, энергетических комплексов и топливных самолетных систем; организации различного рода "подсказок" экипажу; контроля работы бортовых встроенных систем контроля и т.д..

Основным критерием эффективности функционирования подобных систем как систем «экипаж-ВС» является вероятность благополучного исхода полета [3]:

p*(t) -Г pved (t) -Г

/ j увд k-1

/ j пожарУ m-1

(1)

отказов авиатехники; г ,— - тип опасных внешних воздействий и их сочетания; а, Ъ, к, С, т, Ц - вид и характер ситуаций отказов авиатехники и ситуаций, парируемых экипажем.

Этот критерий включает в себя такие важные частные критерии как отказобезопасность, отказо-устоичевость и живучесть в плане повыщения надежности, безотказности авионики и безопасности полетов.

Процессное представление процессов создания СНП позволяет с одной стороны получить оценку влияния стадий ЖЦ на качество СНП, а с

другой - определить факторы, формирующие качественные показатели СНП.

Применительно к функционированию конечного звена "экипаж-ВС", непосредственно влияющего на безопасность полетов, используют показатели: отказоустойчивость и отказобезопасность.

Комплексным показателем уровня безопасности полетов может считаться энтропия вероятности благополучного исхода полета [16]:

п п

Еиф() = -£ рбпи Е рбпи ^ (2)

г=1 г=1

где Еифа - энтропия вероятности благополучного исхода полета, р - вероятность благопо-

бпи

лучного исхода полета.

Существующее положение не может считаться нормальным и требует применения новых подходов, информационных технологий, создания новых программно-методических комплексов (ПМК) и комплексов технических средств (КТС), которые могут быть внедрены в практику новых поколений самолетов типа ИЛ-86, АН-124, АН-225, АН-74, АН-22, В-747, В-757, В-767, А-310, А-320, А-340, ИЛ-96-300, ТУ-204 и др.

Выводы

1. Повышение безопасности полетов и эффективности эксплуатации авионики приобрело важнейшее социальное и техническое значение. Поэтому повышение надежности АО и комплексной информационной системы сигнализации (КИСС), а значит, и ВС в целом, является важной народнохозяйственной задачей.

2. Усложнение структур АО, применение бортовых ЭВМ и микропроцессоров, внедрение в практику новейших информационных технологий и методов эксплуатации "по состоянию" значительно ускоряет НТП в гражданской авиации.

3. Успешное решение проблемы повышения безопасности полётов и эффективности эксплуатации за счёт введения в их структуру видов резервирования и совершенствования стратегий эксплуатации требует раскрытия внутренних свойств отказоустойчивости, отказобезопасности АО для повышения эффективности строения, функционирования, адаптации и развития.

4. Таким образом, основная идея работы состоит в обобщении и разработке методологических, теоретических положений, направленных на повышение эффективности создания, использования по назначению, адаптации и развитию АО ВС на ЖЦ в категориях: свойств (ЛТХ; ЭТХ; показатели надёжности, живучести и эргатичности); ресурсов АО (функция, структура, параметр); аспектов деятельности за счёт эффективного планирования, реализации принципов программированной эксплуатации и

применения комплексных мероприятии по резервированию АО и восстановлению их уровнеИ на этапах ЖЦ.

Список литератури

1. ДСТУ 3589-97. Системи та комплекси авiацiИного обладнання: Термши та визначення. -К: Держстандарт, 1997. - 33 с.

2. Воробьев В.М. Надежность и эксплуатация систем управления механизацией крыла воздушных судов. - К.: КИИГА, 1989. - 158с.

3. Аль-Амморi Х.А. Анализ операторсько! дь яльносп при локалiзацil титаново! пожеж1 на повь тряному судш. Slovak international scientific journal

- Bratislava, 2018. -- № 17 Vol. 1. - С. 50-54.

4. Федоров С.М., Михайлов О.И., Сухих Н.Н. Бортовые информационно-управляющие системы / Под ред. С.М. Федорова. - М.: Транспорт, 1994. -262 с.

5. Человеческий фактор: Циркуляр ИКАО № 216 AN/131 1989.

6. Новожилов Г.В., Неймарк М.С., Цесарский Л.Г. Безопасность полета самолета. Концепция и технология - М.: Машиностроение, 2003. - 144 с.

7. Руководство по предотвращению аварийных происшествий (ДОС. 9422 - А/923)/ ИКАО, 1984. - 138 с.

8. Doc. 9388-А^908. Руководство по типовым правилам национального регулирования производства полетов и сохранения летной годности воздушных судов / Междунар. орг. гражд. авиац. -2-е изд. - Монреаль: ИКАО, 2002. - 138 с.

9. Единые нормы летной годности гражданских транспортных самолетов стран-членов СЭВ (ЕНЛГ-С) / Тех. ред. В.Н. Добровольская. - М.: Междувед. комис. по нормам летной годности гражд. самолетов и вертолетов СССР, 1985. - 470 с.

10. Безопасность полетов / Под ред. Р.В. Са-кача. - М.: Транспорт, 1989. - 240 с.

11. Авиационные правила. Ч.25. Нормы летной годности самолетов транспортной категории / Межгос. авиац. комитет. - М., 1994. - 332с.

12. Жулев В.И., Иванов В.С. Безопасность полетов летательных аппаратов: (Теория и анализ). -М.: Транспорт, 1986. - 224 с.

13. Хохлов Е. М., Аль-Аммори Али. Авторский процессный подход (авторский взгляд на первое десятилетие внедрения процессного подхода в глобальном масштабе 1995-2005г.г.) - Киев. 2010.176 с.

14. Хохлов Е.М., Бурыгин Н.А. Процессный анализ: Приоритетные идеи в области управления.

- К.: Либра-НМЦПА, 1993, 104 с.

15. Хохлов Е. М. Процессная концепция безопасности полетов // ВИНИТИ, Проблемы безопасности полетов.- Москва.- 1999.-№ 1. - с. 9-23.

16. Аль-Аммори Али. Информационно-факторный анализ как новая информационная технология // Вюник НАУ, Ки!в.- 2010. - № 2. - с- 101-106.