Особенности проблемы безопасности посадки в сложных. метеоро логических условиях
Рассматривая проблему безопасности посадки в сложных метеорологических условиях, необходимо анализировать не только последствия отказов бортовой аппаратуры, но и наземных курсоглис — садных радиомаяков. Даже если отказы радиомаяков не сопровождаются резкими эволюциями самолета, продолжение нормального захода на посадку становится невозможным. В подавляющем большинстве последствия отказов радиомаяков подобны последствиям медленных отказов в бортовой аппаратуре.
Остановимся более подробно на вопросе безопасности посадки в сложных метеорологических условиях при отказах в комплексе наземных и бортовых технических средств. Для краткости будем называть этот комплекс посадочными средствами или посадочным комплексом.
Упростим рассматриваемый вопрос, положив, что запас топлива на борту самолета во всех случаях достаточен для перелета на запасной аэродром с простыми метеорологическими условиями. Допустим также, что при любых видах отказов располагаемое время на парирование отказа больше потребного. В таком случае критическая ситуация может сложиться лишь при условии, что отказ посадочных средств, сопровождающийся большими отклонениями самолета от посадочной траектории, возник на высоте, меньшей минимально допустимой высоты ухода самолета на второй круг
•^у. в.к*
Минимальная высота ухода самолета на второй круг является одной из важных характеристик самолета в целом и определяется
рактеристиками самолета и силовых установок на скоростях пред — надочного планирования. У многих самолетов эта высота не пре — шает высоты начала посадочной дистанции (~15 м).
Теперь познакомимся еще с одним важным понятием: высота инятия решения. Высотой принятия решения Япр на — вается высота, на которой должен быть начат маневр ухода на эрой круг, если до этой высоты не установлен надежный контакт эгнями светооборудования аэродрома или другими ориентирами курсу посадки, позволяющий выполнить безопасную посадку са — ілета, или если отклонения самолета от посадочной траектории евышают допустимые значения.
Таким образом, во всех случаях
^п. р ^ ^у-в. к*
Выполнение этого соотношения является гарантией того, что іже при недопустимо больших отклонениях самолета от посадоч — й траектории критическая ситуация не возникнет. Следователь — безопасность захода на посадку при отказах посадочных средств итается обеспеченной, если летчик располагает достаточным »еменем для выявления факта неисправности и вывода самолета неопасное положение или ухода на второй круг.
Недопустимо большие отклонения самолета от посадочной траттории могут явиться следствием двух родов причин.
1. Отказ посадочных средств из-за внезапного выхода из строя ювреждения) элементов этих средств, что может быть следствиях пробоя конденсаторов, нарушения контактов реле, коротких за — ыканий, поломки механических узлов и т. п. В этих случаях поса- эчные средства могут иметь грубые ошибки. Если не устранить ричины появления грубой ошибки, например, путем замены по — эежденого блока, узла или элемента, то аппаратура будет негод — эй и при повторных заходах отклонения самолета от посадочной заекгории окажутся настолько большими, что возможность после — ующей посадки не будет обеспечена.
2. Неблагоприятное сочетание ошибок отдельных элементов осадочного комплекса. При правильном назначении допусков на шибки отдельных элементов предполагается, что эти ошибки будут кладываться случайным образом. Как правило, заданная точность омплекса в целом обеспечивается.
Однако в некоторых сочетаниях ошибки отдельных элементов огут привести к появлению недопустимо больших ошибок ком — лекса в целом. Если эти сочетания становятся устойчивыми, то при овторных заходах на посадку отклонения самолета от посадочной раектории будут оставаться недопустимо большими и системати — ескими. Этот случай по своим результатам совпадает со случаем тказа посадочных средств, приводящего к грубым ошибкам. Если очетания ошибок отдельных элементов, приводящие к недопусти — гым отклонениям самолета, не являются устойчивыми, то при позорных заходах сочетания ошибок не будут приводить к появлению
таких отклонений. На характер сочетаний ошибок сильное влияние оказывают ветровые и турбулентные возмущения, действующие в боковых и продольной плоскостях самолета.
Вероятность возникновения недопустимых отклонений зависит от точности элементов посадочного комплекса. Чем меньше допустимые вариации ошибок отдельных элементов, тем меньше вероятность возникновения сочетаний, приводящих к недопустимым отклонениям самолета.
Обозначим ра как вероятность исправной работы аппаратуры, а Рт — вероятность точного выхода на посадочную траекторию (отсутствие больших отклонений от нее) при исправной работе аппаратуры посадочного комплекса. Тогда qa — 1—ра — вероятность возникновения недопустимых отклонений самолета по причинам первого рода (отказ аппаратуры), а ^т=1—Рт—вероятность их возникновения по причинам второго рода.
Вероятность успешного захода на посадку Р(3), т. е. вероятность выхода самолета на посадочную траекторию с отклонениями, обеспечивающими последующую надежную посадку самолета, равна
р{3) = рарт.
Вероятность больших отклонений самолета от посадочной траектории, т. е. вероятность неудачных заходов Q(3), требующих ухода самолета на второй круг, равна
Q(3)^l-P(3) = q^qT-. (4.2)
В настоящее время в нашей стране принято считать допустимым, чтобы уходы на второй круг в сложных метеорологических условиях по причинам, связанным с работой посадочных средств, происходили не чаще одного раза на тридцать заходов: Q(3) 30. Если,
например, положить <7а~?т> то, не учитывая произведения qaqT как величину второго порядка малости, можно определить частные требования к надежности и точности посадочных средств. В рассматриваемом случае они будут llzQ{3) ^Veo и qT^ l/2Q(3) ^Veo.
Очевидно, что аналогичный подход возможен для определения вероятности успешных посадок
Р(П) = Рару,
где ра — вероятность исправной работы посадочных средств, т. е. отсутствия отказов (быстрых и медленных), приводящих к критическим ситуациям;
рт — вероятность точного выдерживания посадочной траектории при исправной работе посадочных средств.
Соответственно Q(/7) = 1—Р(П) — вероятность неудачной посадки. Под неудачной посадкой будем понимать посадку, оканчивающуюся катастрофой. Вообще говоря, под неудачной посадкой можно подразумевать посадку, заканчивающуюся аварией. Можно также неудачной посадкой считать такую, при которой са-
лет, хотя и не терпит аварии, но при приземлении или после него ізьівается за пределами ВПП, Такие толкования неудачной по — ;ки представляются менее определенными, хотя отсутствие в них (ятия катастрофа делает их в определенном смысле более признательными.
Из сказанного становится очевидным, что обоснование допусти — о уровня Р(П) или ф(Я) связано с трудностями не только эко- шческого и технического, но и морально-этического порядка азывается необходимым заранее планировать человеческие зтвы). В настоящее время наиболее четко сформулированы бования к Q(I7) английским авиационным регистром.
В результате обработки статистических данных за 10 лет регром установлено, что катастрофы при посадке имеют вероят — гь Q(I1)^0,65>10_6. Рассмотрев требования к автоматической адке, английский авиационный регистр предложил, чтобы 7)^1 • 10~7 или Р(П) ^ 1 — 1 • 107.
Достижение такого уровня означает уменьшение вероятности дых происшествий при посадке более чем в 6 раз по сравне — ) с существующим уровнем при посадке самолетов вручную, іако, принимая во внимание рост интенсивности пассажирских тушных перевозок и числа эксплуатируемых самолетов, абсо — ная величина этих происшествий снизится в меньшей мере. Поэ — у желательно стремиться к еще меньшей величине Q(I7). По нию английского авиационного регистра, следует стремиться к 7)< 1 • 10-8.
каковы требования к точности и надежности посадочных щтв, если Q(n)^. 1 • К>~7? Очевидно, что
Q(/7) = l — P(n) = qa+q1-q3q^qa— qy.
Отсюда следует (для рассматриваемого случая):
^^V2Q(/7)<0,5-l0-‘ и ^t = V2Q(77)<0,5-10-7.
известно, вероятность отказа является функцией времени ра — I устройства (времени выполнения задания) /р и средней нараді на отказ (среднего времени между отказами) Т0. Следова — но, при экспоненциальном законе распределения вероятности икновения отказов, когда /рСД
<7а = (4.3)
■* О
Ірименительно к автоматической посадке время Д, представляет й время между моментом принятия окончательного решения об матической посадке и моментом окончания маневра посадки, меется, решение о посадке должно быть принято на высоте, не шей Яу. п.к — Более того, по мнению широкого круга авиацион — специалистов, оно должно приниматься на высотах не менее 15 м. Исходя из этого часто для ориентировочных расчетов
принимают £р=30 сек. Как показывает элементарный расчет, для обеспечения заданного уровня ^а^0,5-10-7 при tv = 30 сек (в момент принятия решения о посадке все посадочные средства исправны) необходимо, чтобы средняя наработка на отказ Г0>165 000 ч.
Поскольку такая наработка на отказ не может быть получена в нерезервированной аппаратуре, то вопросам резервирования посадочных средств и их элементов уделяется очень большое внимание.
В дальнейшем вопросы надежности посадочных средств мы будем рассматривать применительно к бортовой аппаратуре.
Следует добавить, что для пассажирских перевозок важное значение имеют вопросы комфорта. С этой точки зрения крайне желательно, чтобы отказы автопилота не приводили к ситуациям, при которых возможно появление значительных перегрузок.