Оценка необходимого резервирования систем штурвального управления

При практическом выборе минимально необходимого резервирования систем штурвального управления и взаимодействующих с ней систем с целью обеспечения потребных надежности управления и безопасности полета исходят из условия сохранения работоспособности системы при рассматриваемых отказах. В зависимости от вероятностей возникновения отказов, наличия критериев отказов и от характера воздействия отказов на систему, ее работоспособность должна обеспечиваться при установленном количестве возможных в эксплуатации отказов.

Именно такой принцип принят как в отечественной, так и зарубежной практике по существу с самого начала применения резервированиях систем управления [24, 21, 22].

В принципе возможен и иной подход, когда требования к степени резервирования основываются только на количественных показателях надежности, которым должны отвечать системы в зависимости от заданных требований надежности управления и безопасности полета для рассматриваемого самолета.

В связи с этим необходимо заметить следующее. Количественные требования к уровню безопасности, принятые в ряде Норм летной годности, имеют, как правило, рекомендательный или вспомогательный характер. Для установления обязательного количественного требования к уровню безопасности необходимы соответствующие статистические данные, полученные из многолетнего опыта эксплуатации большого парка самолетов рассматриваемого или достаточно близкого типа самолетов, что далеко не всегда бывает возможным.

Далее, применительно к системам штурвального управления и взаимодействующим системам, как правило, нет достаточных и, главное, достоверных характеристик интенсивностей отказов всех элементов этих систем, чтобы можно было определить ожидаемую вероятность, характеризующую надежность управления и безопасность полета.

Наконец, особенностью систем, вероятность отказа которых р<10~7 на 1 час полета, является практическая невозможность доказать (экспериментально проверить) фактическую —реали­зованную в конструкции системы надежность [6]. На рис.7.74 показана степень увеличения времени испытаний системы на надежность (ТИСп) с целью ее подтверждения с заданным уровнем достоверности в зависимости от среднего времени наработки системы (Тср) и числа отказов /, возможных в процесса испытаний (после каждого отказа система восстанавливается и испытания продолжаются). Даже для резервированной системы с полностью автономными каналами (когда надежность системы может быть оценена по результатам испытаний только одного канала) при Рср= 10~4 на 1 час полета для канала и отсутствии, сверх всего, отказов в нем в процессе испытаний (/ — 0, что обычно маловероятно) при достоверности испытаний 90% время испытаний одного канала ТИсп составляет 2,6 года, а сокращение времени испытаний путем одновременного испытания большого числа отдельных каналов практически неосуществимо.

Поэтому“чисто вероятностный”подход реально невозможен. Однако количественные статистические показатели надежности элементов, частей систем совершенно необходимы при анализе характеристик надежности управления и безопасности полета, например, для сравнительной оценки этих характеристик для различных вариантов резервирования структур систем штурвального управления и взаимодействующих с ними систем, гри оценке эксплуатационной надежности разных схем систем.

Теперь на основании отечественного и зарубежного опыта эксплуатации магистральных самолетов различных классов, типов и назначений можно сформулировать следующие основные положения по обеспечению недежности систем штуравльного управления и взаимодействующих с ними систем магистральных самолетов и безопасности их полета, отвечающей этому уровню надежности.

—Система штурвального управления и все взаимодействующие с ней системы должны быть практически безотказными, если при отказах этих систем не обеспечивается безопасность полета, оп­ределяемая условием безопасного завершения полета, включая посадку самолета. Условия реализации практической безотказности систем были определены выше.

—Нормальная работоспособность системы штурвального управления и взаимодействующих с ней систем, обеспечивающих управление самолетом с заданными характеристиками, должна сохраняться при любом одном отказе в каждом канале управления(по тангажу, крену, курсу, включая взаимодействующие системы),за исключением отказов типа рассоединения, заклинення, разрушения.

—При любой комбинации двух последовательных отказов, не отнесенной к практически невероятной, допустимо такое ухудшение работоспособности системы, при котором обеспечивается безопасный переход на другие режимы, если это необходимо, и продолжение полета самолета на этих режимах, включая безопасное его завершение.

—Рассматривается любое заклинение, рассоединение или разрушение подвижных элементов системы управления, если не показано, что такой отказ практически невероятен. При этом, если рассматриваемый отказ отнесен к категории более частой, чем “практически невероятный”,допустимо ухудшение работоспособности системы управления в пределах, обеспечивающих безопасное завершение полета, включая посадку самолета.

—В тех случаях, когда нет достаточной уверенности в практической безотказности основной системы управления (обеспечивающей нормальное управление самолетом с заданными характеристиками), рассматривается применение резервных или аварийных систем. Примерами таких систем могут быть резервная аналоговая СДУ при основной цифровой СДУ, аварийная механическая(гидромеханическая) систем а при основной СДУ. Практически применение таких систем связывается с начальным этапом освоения новых, недостаточно отработанных основных систем и возможностью последующего исключения резервной или аварийной

систем в отлаженной эксплуатации.

—В автоматических системах управления, непосредственно воздействующих на рычаги управления или рулевые поверхности самолета (например, системы ограничения предельных режимов полета, СДУ, совмещенного управления, балансировки самолета, в том числе, переставным стабилизатором) должна быть обеспечена возможность в случаях отказов этих систем их “пересиливания” летчиком(непосредственно усилием летчика, с помощью резервных систем И Т. Д.).

—Должны быть предусмотрены меры по защите слаботочных автоматических систем управления(аналоговые и цифровые СДУ, САУ и т. п.) на случай возможности внешних воздействий —ударов молний, электростатических разрядов, электромагнитных полей и т. п. (специальная защита блоков и соединительных шин, оптоволоконные связи, резервные и аварийные системы).

—Структура и параметры систем энергопитания(гидросистемы, электросистемы)должны обеспечивать полет и безопасную посадку самолета при отказе, как минимум, двух систем энергопитания каждого вида.

При практически безотказных системах электродистанционного управления самолетом (СДУ) должны быть исключены перерывы в любых видах электропитания СДУ длительностью более допустимой для рассматриваемого типа СДУ.

Распределение источников гидравлического и электрического питания на двигателях самолета должно выполняться с учетом отказа минимального числа систем питания при отказах двигателей.

—При отказе всех двигателей самолета должно быть обеспечено управление самолетом, как минимум,—на время и на режимах, необходимых для повторного запуска двигателей, как максимум,—для планирования самолета с неработающими двигателями с максимальной высоты полета и безопасной посадки самолета.

—Должны быть предусмотрены конструктивные меры, исключающие ошибки обслуживающего персонала при проведении регламентных и ремонтно-восстановительных работ (разнотипность разъемных соединений-механических, электрических и