ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ
Безопасность полетов — комплексная характеристика воздушного транспорта и авиационных работ, определяющая способность выполнять полеты без угрозы для жизни и здоровья людей.
Вероятность возникновения в полете АП (назовем ее уровнем риска и обозначим через Q) является сложной функцией и зависит от свойств АТС, параметров состояния и воздействия на ВС внешней среды, эксплуатационных факторов и параметров полета.
Свойства АТС могут быть представлены различными параметрами, характеризующими отдельные ее элементы (ВС, экипаж, службы обеспечения полета и УВД). Обозначим вектор этих параметров через X. Вектор параметров состояния и воздействия на самолет внешней среды Y включает в себя: барометрическое давление, плотность, температуру и влажность воздуха, направление и скорость ветра, горизонтальные и вертикальные порывы воздуха и их градиенты; электрические воздействия, обледенение, град и др. 14
Под эксплуатационными факторами подразумеваются: состав экипажа ВС, класс и категория аэродромов, параметры и состояние ВПП, продолжительность полета, масса и центровки для всех предусмотренных конфигураций ВС, режимы работы двигателей и продолжительность работы на определенных режимах, периодичность и виды технического обслуживания, назначенный ресурс, особенности применения ВС, характеристики воздушных трасс, наземных средств обеспечения полета, минимумы погоды, применяемые топливо, масла, присадки и другие специальные жидкости и газы. Вектор этих параметров обозначим через Z. Вектор параметров полета © включает в себя: высоту полета, горизонтальные и вертикальные скорости, перегрузки, углы атаки и скольжения, крена и тангажа.
Одно из свойств авиационной системы — возможность генерации в полете неблагоприятных факторов, которые и приводят к АП. Эти факторы и определяют функциональное состояние АТС с точки зрения безопасности полета на текущий момент. Обозначим вектор параметров этих факторов через X(t).
Таким образом, уровень риска
Q=F[X, f;Z7e7x(t)]. (1.1)
Определение функции (1.1) в строго формализованном виде — основная задача в теории безопасности полетов. Решение ее возможно при создании достаточно полной модели авиационной системы, учитывающей не только связи внутри ее элементов, но их взаимооотношения между собой и с внешней окружающей средой. Сложность решения этой проблемы заключается не только в многообразии этих связей, но и в том, что элементы авиационной системы весьма разнородны по своему исполнению, функциям, что затрудняет выбор единого подхода для их формализованного представления. Поэтому в настоящее время на основе уравнения (1.1) реализуются лишь частные решения, например, определение частных вероятностных показателей БП, определяемых отказами авиационной техники, ошибками авиационного персонала и внешними условиями.
Одно из основных направлений повышения безопасности полетов в АТС.— повышение надежности работы ее элементов.
В соответствии с действующим ГОСТ 27.002—83 под надежностью понимается свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.
Надежность является комплексным свойством объекта, которое в зависимости от его назначения и условий эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость как для объекта, так и для его частей. При этом в качестве объекта могут быть деталь, узел, агрегат, система и летательный аппарат в целом.
Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.
Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Признаки (критерии) предельного состояния устанавливаются нормативнотехнической документацией на данный объект. Под предельным понимают такое состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы или неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой.
Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения технического обслуживания и ремонта. Применительно к авиационной технике наиболее частое употребление имеет термин «эксплуатационная технологичность». Понятие эксплуатационной технологичности, являясь более широким, естественно включает в себя и ремонтопригодность.
Важнейшей характеристикой объекта является его работоспособность. Под ней понимается состояние объекта, при котором он. способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.
Исправность — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией. В зависимости от типа эксплуатационного объекта в качестве характеристик, определяющих его исправность или работоспособность в заданных условиях, принимаются один или несколько параметров (время выпуска шасси, давление масла в маслосистеме, температура газов в двигателе и др.). При несоблюдении соответствующих требований, изложенных в нормативнотехнической документации, не исключено появление отказов, неисправностей и повреждений в процессе эксплуатации авиационной техники.
Особая ситуация (ОС) — ситуация, возникающая в полете в результате воздействия неблагоприятных фахсгоров или их сочетаний и приводящая к снижению безопасности полета. К таким факторам относятся: отказы и неисправности отдельных элементов ■функциональных систем, воздействие неблагоприятных внешних условий, недостатки в наземном обеспечении полета, ошибки и нарушения правил эксплуатации функциональных систем и пилотирования, проявление неблагоприятных особенностей аэродинамики, устойчивости, управляемости и прочности ВС. По степени опасности особые ситуации разделяются на ситуации, усложняющие условия полета, сложные, .аварийные и катастрофические.
Усложнение условий полета (УУП) — особая ситуация, характеризующаяся незначительным увеличением психофизиологической нагрузки на экипаж ■или незначительным ухудшением аэродинамических характеристик, влияющих на устойчивость и управляемость ВС.. УУП не приводит к необходимости немедленного или предусмотренного заранее изменения плана полета и не препятствует его благополучному завершению, за исключением случаев, указанных в Руководстве по летной эксплуатации (РЛЭ).
2—209 17
Сложная ситуация (СС) — особая ситуация, характеризующаяся заметным повышением психофизиологической нагрузки на экипаж или заметным ухудшением летных характеристик, устойчивости, управляемости, а также выходом одного или нескольких параметров полета за эксплуатационные ограничения, но без достижения предельных ограничений и расчетных условий. Предотвращение перехода сложной ситуации в аварийную или катастрофическую может быть обеспечено своевременными и правильными действиями членов экипажа, в том числе немедленным изменением плана, профиля или режима полета.
Аварийная ситуация (АС) — особая ситуация, характеризующаяся значительным повышением психофизиологической нагрузки на экипаж, ухудшением, летных характеристик, устойчивости и управляемости и приводящая к достижению (превышению) предельных ограничений и расчетных условий.
Катастрофическая ситуация (КС) — особая ситуация, при возникновении которой предотвращение — гибели людей или потеря ВС оказывается практически невозможным.
По частоте возникновения особые ситуации подразделяют на повторяющиеся, умеренно вероятные,, маловероятные, крайне маловероятные, практические — невероятные. Для количественной оценки вероятностей возникновения особых ситуаций, должны использоваться следующие значения вероятностей, отнесенные либо к 1 ч полета, либо к одному полету в зависимости от характера рассматриваемого события: повторяющиеся — более 10~3; умеренно вероятные — 10_3… 10-5; маловероятные—10-5.. . 10-7; крайне маловероятные—10~7 . . . 10~9; практически невероятные — менее 10-9.
Безопасность полетов ВС при эксплуатации их в ожидаемых условиях, согласно НЛГС, должна отвечать следующим требованиям:
суммарная вероятность возникновения катастрофической ситуации для ВС в целом, вызванной отказными состояниями, не должна превышать 10~7 на 1 ч полета. При этом любое отказное состояние, приводящее к возникновению катастрофической ситуации,.
оценивается как событие не более частое, чем практическое невероятное, і. е. вероятность его должна быть менее 10-9;
суммарная вероятность возникновения аварийной ■ситуации для ВС в целом, вызванной отказными состояниями, не должна превышать 10_6 на 1 ч полета. При этом рекомендуется, чтобы любое отказное состояние, приводящее к АС, оценивалось как событие не более частое, чем крайне маловероятное, т. е. вероятность возникновения АС в этом случае должна быть менее 10-7;
суммарная вероятность возникновения сложной ситуации для ВС в целом, вызванной отказными состояниями, не должна превышать 1(У4 на 1 ч полета, при этом рекомендуется, чтобы любое отказное состояние, приводящее к СС, оцнивалось как событие не более частое, чем маловероятное, т. е. вероятность возникновения СС в этом случае должна быть менее 10-5;
■ вероятность возникновения усложнений условий полета (УУП), вызванная отказными состояниями, не может быть отнесена к событиям повторяющимся, т, е. вероятность возникновения УУП должна быть менее 10_3. Все УУП подлежат обязательному анализу для отработки соответствующих рекомендаций по действиям экипажа в полете.