ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТА ПАССАЖИРСКИХ САМОЛЕТОВ
2.1. СОВРЕМЕННЫЙ УРОВЕНЬ НАДЕЖНОСТИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ, НАХОДЯЩЕЙСЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Статистические показатели надежности эксплуатируемой техники позволяют сравнить вновь создаваемые самолеты, системы и агрегаты с существующими, задать обоснованные требования к показателям надежности вновь проектируемых изделий. Отслеживания изменения фактического уровня надежности систем и агрегатов, можно постоянно совершенствовать техническое обслуживание самолета путем изменения содержания работ и их периодизации при обслуживании и ремонте самолета, уточнения долговечности изделий, перехода на новые прогрессивные методы технического обслуживания и т. д.
В настоящее время уровень безопасности полета оценивается следующими коэффициентами:
/С| — число катастроф на 105 ч налета;
/с2 — число катастроф на 105 полетов;
к3 — число катастроф на 108 км налета;
к^- число смертных случаев на 108 пассажиро-километров.
Уровень безопасности полетов на регулярных международных воздушных линиях имеет общую тенденцию к улучшению. В 1939 г. было примерно 10 катастроф на 100-106 пассажиро-километров, после второй мировой войны эта цифра сократилась до 4, а в настоящее время составляет 0,2. Анализ статистики авиационных катастроф, опубликованный ИКАО за 35 лет работы мировой системы воздушного транспорта, показывает следующее:
• годовой налет парка самолетов увеличился с 5-Ю6 до 16,9-106 ч;
• коэффициент к с 1950 по 1985 г. снизился примерно в 4,1 раза;
• число погибших на 108 пассажиро-километров, несмотря на увеличение пассажировместимости самолетов, существенно снизилось.
Показатели безопасности полетов на регулярных авиалиниях стран — членов ИКАО с 1950 по 1998 г. представлены в табл. 2.1, данные которой свидетельствуют об общей тенденции повышения уровня безопасности, но не отражают специфических условий эксплуатации и особенностей конструкции различных типов самолетов. Анализ уровня безопасности по типам самолетов показывает, что наработка на одну катастрофу лежит в пределах от 150 000 до 1 000 000 ч налета.
Уровни безопасности полетов на регулярных авиалиниях стран —
членов ИКАО за период 1950-1998 гг. (без СССР, СНГ, КНР, США)
|
Таблица 2.1
|
|
Год |
Число катастроф |
Число погибших |
Число катастроф на 100 000 ч налета |
Число погибших на 10~8 пассажиро — км К4 |
|
1968 |
35 |
912 |
0,31 |
0,29 |
|
1969 |
32 |
946 |
0,27 |
0,27 |
|
1970 |
28 |
687 |
0,23 |
0,18 |
|
1971 |
31 |
867 |
0,26 |
0,21 |
|
1972 |
42 |
1210 |
0,34 |
0,26 |
|
1973 |
36 |
862 |
0,28 |
0,17 |
|
1974 |
29 |
1299 |
0,23 |
0,24 |
|
1975 |
20 |
443 |
0,16 |
0,08 |
|
1976 |
2С |
734 |
0,15 |
0,12 |
|
1977 |
24 |
516 |
0,18 |
0,07 |
|
1978 |
25 |
755 |
0,18 |
0,09 |
|
1979 |
31 |
878 |
0,21 |
0,10 |
|
1980 |
21 |
812 |
0,14 |
0,09 |
|
1981 |
21 |
362 |
0,14 |
0,04 |
|
1982 |
26 |
764 |
0,18 |
0,08 |
|
1983 |
20 |
809 |
0,13 |
0,08 |
|
1984 |
16 |
228 |
0,10 |
0,02 |
|
1985 |
22 |
1067 |
0,13 |
0,09 |
|
1986 |
22 |
546 |
0,14 |
0,06 |
|
1987 |
25 |
887 |
0,15 |
0,08 |
|
1988 |
25 |
699 |
0,16 |
0,07 |
|
1989 |
27 |
817 |
0,19 |
0,11 |
|
1990 |
22 |
440 |
0,13 |
0,03 |
|
Год |
Число катастроф |
Число погибших |
Число катастроф на 100 000 ч налета Кх |
Число погибших на 10-8 пассажиро — км К4 |
|
1991 |
25 |
510 |
0,11 |
0,06 |
|
1992 |
25 |
990 |
0,15 |
0,10 |
|
1993 |
31 |
801 |
0,13 |
0,07 |
|
1994 |
18 |
980 |
0,12 |
0,08 |
|
1995 |
8 |
454 |
0,14 |
0,05 |
|
1996 |
20 |
293 |
0,07 |
0,035 |
|
1997 |
14 |
266 |
0,046 |
0,031 |
|
1998 |
12 |
113 |
0,037 |
0,013 |
Статистика катастроф по отдельным этапам полета показывает, что некоторые участки полета опаснее других, а наиболее опасными являются взлети особенно посадка. В табл. 2.2 приведены статистические данные о катастрофах по этапам полета.
Процентное распределение катастроф самолетов авиакомпаний мира по этапам полета
|
Таблица 2.2
|
Из данных таблицы видно, что около 50 % катастроф реактивных самолетов приходится на этапы снижения перед посадкой, захода на посадку и непосредственно на этап посадки.
Необходимо знать характер изменения коэффициента количества катастроф в зависимости от налета самолетов в пределах установленного ресурса. Такая осредненная характеристика приведена на рис. 2.1 для конкретного типа самолета. Наиболее опасным является начальный этап эксплуатации, что объясняется недостаточной
освоенностью нового самолета летным составом и службами обеспечения полетов, некоторыми недостатками конструкции и недостаточной изученностью особенностей самолета. Однако после налета примерно 2′ 104 уровень безопасности эксплуатации этого самолета превышает средний уровень 1970-х годов, приведенный в табл. 2.1.
Следует отметить, что это достигнуто благодаря усилиям эксплуатирующих организаций в совершенствовании подготовки летного состава, наземных служб обеспечения полетов, улучшению технологии обслуживания и ремонта самолета, а также совершенствованию конструкции систем самолета.
По данным различных источников причины катастроф распределяются следующим образом (данные приведены в %):
ошибки экипажа………………………………………………………………….. 6…46
отказы авиационной техники…………………………………………………. 15…22,6
ошибки служб организации полетов………………………………………. 5…3,8
неблагоприятные метеорологические условия………………………… 3…5.8
некоторые особенности характеристик управляемости……………. 2…1,7
диверсии……………………………………………………………………………… 0…0.4
прочие………………………………………………………………………………… 3…2.7
неизвестные причины…………………………………………………………… 8… 12,6
Анализ этих данных приводит к заключению, что наибольший процент летных происшествий приходится на причины, связанные с эксплуатацией самолета (ошибками экипажа, обслуживающего персонала, служб организации полетов). На катастрофы из-за отказов
авиационной техники по оценкам различных источников приходится от 10 до 25 % общего числа катастроф.
Наиболее типичные ошибки экипажа:
• нарушение правил взлета;
• нарушение схемы захода на посадку;
• снижение ниже допустимой высоты в полете;
• невыставление барометрической высоты;
• потеря пространственной ориентации, навигационные погрешности;
• несогласованность в действиях экипажа.
Для служб управления воздушным движением и аэродромного обслуживания характерны следующие ошибки:
• отсутствие рекомендаций при плохой видимости;
• прием самолета на неподготовленную полосу;
• ошибки диспетчерской службы, приводящие к столкновению самолетов.
О большом влиянии на безопасность полета указанных выше ошибок свидетельствует и статистический анализ, проведенный в различных авиакомпаниях, эксплуатирующих однотипную технику.
Показатели потерь самолетов Западного производства по регионам мира с 1986 по 1995 г. при летных происшествиях (на миллион отправлений в рейс) следующие:
Страна или регион Показатель потерь
Соединенные Штаты и Канада……………………………………………………. 0,5
Латинская Америка и Карибский бассейн……………………………………… 4,6
Европа……………………………………………………………………………….. 1,0
Ближний Восток………………………………………………………………….. 1,5
Африка……………………………………………………………………………………. 11,1
Китай……………………………………………………………………………………… 4,2
Япония…………………………………………………………………………………….. 0,8
Азиатско-Тихоокеанский регион…………………………………………………. 2,9
Океания……………………………………………………………………………………. 0,3
По всем регионам………………………………………………………………… 1,5
Наиболее низкий уровень безопасности полетов наблюдается в авиакомпаниях Юго-Восточной Азии, Среднего и Ближнего Востока, Латинской Америки. Наивысший уровень безопасности наблюдается в парке самолетов, эксплуатируемых авиакомпаниями США и Канады. Примерно в 2…3 раза ниже по отношению к североамериканскому уровень безопасности полетов в авиакомпаниях Западной Европы.
Для оценки современного уровня надежности выполнения планов полетов специально проведенным анализом был охвачен период эксплуатации отечественного парка 12 типов пассажирских самолетов с налетом около 27-106 ч, причем рассмотрены все случаи прерванных взлетов, вынужденных посадок, выключений двигателей в полете, поломок силовых элементов конструкций самолетов. Результаты анализа в обобщенном виде приводятся в табл. 2.3.
|
Распределение отказов в %, вызвавших нарушение регулярности полетов (с начала эксплуатации по 1.01.1998 г.)
По причинам нарушений планов полетов для всех типов самолетов |
Отказы авиационной техники.. ………………………………………………. 76,2
Ошибки экипажа и обслуживающего персонала………………………….. 19,2
Метеоусловия………………………………………………………………………. 2,4
Столкновение с птицами………………………………………………………. 2,2
Регулярность вылета самолета связана с комплексом вопросов, зависящих от надежности работы самолета, его систем и агрегатов, от оснащенности его пилотажно-навигационными системами и от слаженности работы различных эксплуатационных служб (своевременности и качества технического обслуживания, ремонта самолета, устранения эксплуатационных дефектов, составления расписания полетов с учетом реальных возможностей и т. п.). Регулярность вылетов оценивается отношением числа вылетов, осуществленных в предусмотренное расписанием время, к общему числу вылетов, указанных в расписании. При оценке регулярности вылетов эксплуатируемых самолетов необходимо дать не только количественную оценку этого параметра самолета, но и установить следующее:
• наименование и число агрегатов самолета, явившихся причиной задержки вылета;
• распределение задержек вылета из-за отказов различных функциональных систем самолета;
• влияние на регулярность вылетов внешних условий эксплуатации (метеорологических, климатических, конъюнктурных);
• время, необходимое для восстановления работоспособности агрегатов, систем;
• возможность вылета самолета с данным видом отказа;
• влияние организации и качества технического обслуживания на регулярность вылета самолета;
• организация служб аэропорта.
Для определения количественных показателей регулярности вылетов эксплуатируемых самолетов, а также выявления организационных и технических причин задержки вылетов при существующем в настоящее время порядке подготовки самолета к полету были собраны и статистически обработаны соответствующие документы о вылетах рейсовых самолетов трех типов (Ил-18, Ил-62, Ил-86) в нескольких аэропортах Советского Союза. Исходными документами для получения информации служили наряды ежедневного вылета самолетов, акты ОТК о задержках вылетов самолетов из-за отказов авиационной техники, расписание вылетов.
Средняя регулярность вылетов с учетом отказов только авиационной техники за рассматриваемый период эксплуатации по самолету Ил-18 составила 98,7 %, по Ил-62 — 96,1 %, по Ил-86 — 98 %. Однако в отдельные годы наблюдались колебания этого показателя по самолету Ил-18 в пределах от 98 до 99 %, по Ил-62 — в пределах от 94 до 98,1 %, по Ил-86 — в пределах от 98 до 99 %. Распределение задержек по отдельным системам приведено в табл. 2.4, откуда видно, что наибольшее количество задержек вылетов связано с неисправностями двигателей и их систем, а также пилотажно-навигационного оборудования.
Распределение задержек вылета по отдельным функциональным
системам самолета
|
Система |
Ил-18 |
Ил-62 |
Ил-86 |
Ил-96-300 |
|
Кондиционирование |
1,28 |
2,49 |
3,5 |
1,6 |
|
Автоматическое управление |
1,98 |
2,99 |
9,5 |
3,7 |
|
Радиосвязное оборудование |
2,28 |
9,55 |
— |
2,9 |
|
Электроснабжение |
8,91 |
6,81 |
3,5 |
2,9 |
|
Бытовое оборудование |
1,12 |
1,16 |
0,5 |
0,8 |
|
Противопожарное оборудование |
5,65 |
1,16 |
4,0 |
1,2 |
|
Управление |
2,45 |
3,9 |
3,5 |
5,4 |
|
Топливная |
12,79 |
8,47 |
6,0 |
2,9 |
|
Гидравлическая |
0,89 |
0,5 |
9,5 |
8,7 |
|
Противообледенительная |
2,77 |
2,16 |
— |
1,6 |
|
Шасси |
5,64 |
7,64 |
2,0 |
5,4 |
|
Светотехническое оборудование |
0,68 |
0,91 |
1,0 |
— |
|
Пилотажно-навигационное оборудование |
14,86 |
20,93 |
19,0 |
11,7 |
|
Кислородное оборудование |
0,09 |
0,08 |
0,5 |
— |
|
Водоснабжение |
3,44 |
2,24 |
1,0 |
— |
|
Бортовые вспомогательные силовые установки |
— |
3,49 |
13,0 |
2,5 |
|
Двери, люки, створки |
2,17 |
2,32 |
6,5 |
1,2 |
|
Фюзеляж |
— |
0,08 |
— |
— |
|
Оперение |
2,17 |
0,08 |
— |
— |
|
Крыло |
— |
0,17 |
— |
— |
|
Двигатели и их системы (без системы запуска) |
17,15 |
15,96 |
14,5 |
25,9 |
|
Запуск двигателей |
13,39 |
4,98 |
7,5 |
21,3 |
|
Прочие |
0,29 |
1,93 |
2,0 |
0,3 |
Качественный анализ задержек вылетов показывает, что они происходят в основном по причинам:
• неблагоприятных метеорологических условий в аэропорту вылета, на трассе маршрута или в аэропорту прибытия;
• недостатка времени для подготовки к очередному рейсу из-за позднего прилета самолета в аэропорт из предыдущего рейса;
• несвоевременного обслуживания пассажиров наземными службами;
• отсутствия горюче-смазочных материалов и т. д.;
• неисправности авиационной техники;
• опоздания, болезни членов экипажа и др.
Рассмотренные количественные показатели регулярности вылетов самолетов показывают только частоту появления задержек вылетов, однако важно знать и продолжительность задержек. В результате обработки статистических данных установлено, что среднее время задержки вылетов из-за отказов авиационной техники для самолета Ил-18 составляет 155 мин, для Ил-62 — 160 мин, для Ил-86 — 163 мин для Ил-96-300 — 171 мин. Закон распределения времени может быть аппроксимирован экспоненциальной зависимостью с параметрами Я; = — 0,0064 1/мин для Ил-18, к2 = 0,00625 1/мин для Ил-62, Я3 = 0,00613 1/мин для Ил-86, Я = 0,00585 для Ил-96-300.
Практическое совпадение законов распределения времени задержек вылетов из-за отказов авиационной техники показывает, что трудоемкости устранения неисправностей на этих самолетах близки друг к другу, поскольку принципы, методы и средства технического обслуживания примерно одинаковы, а конструктивное выполнение систем на этих самолетах имеет много общего.
Закон распределения вероятностей времени задержек вылетов определяется для случаев, когда задержка имела место. Условную вероятность Р (г) того, что задержка вылета не превысит заданного времени, можно определить по формуле
РУОТ(0 = 1 — е-Ч (2.1)
Безусловная вероятность Р(г) того, что вылет самолета произойдет без превышения времени t, определяется по формуле
P(t) = 1 — (1 — Рвыл)[ 1 — Русл(»], (2.2)
где Рвыл — регулярность вылетов самолета; 1 — Русл(0 — условная вероятность задержки вылета на время.
Показатель числа задержанных вылетов на 100 полетов в различные периоды эксплуатации и в отдельные месяцы может отличаться от среднего значения в 2…3 раза, что подтверждается также данными по зарубежным самолетам. Отклонения от средней величины носят случайный характер и не зависят от времени эксплуатации самолета или его наработки.