1. Основні терміни та визначення
Кабельна лінія аеродромних вогнів – послідовний електричний ланцюг, що складається з первісних обмоток ізолюючих трансформаторів і відрізків з'єднувального кабелю, призначений для передавання електричної енергії від регулятора яскравості аеродромним вогням.
Надійність світлосигнальної системи аеродрому – властивість світлосигнальної системи аеродрому, що відображає її здатність виконувати потрібні функції протягом заданого проміжку часу.
Підсистема світлосигнальної системи аеродрому – елемент світлосигнальної системи аеродрому, що являє собою сукупність електротехнічних та світлотехнічних пристроїв однакового функціонального призначення.
Світлосигнальна система аеродрому – сукупність електротехнічних та світлотехнічних пристроїв, розташованих на території аеродрому за певною схемою та призначених для забезпечення пілота повітряного корабля візуальною інформацією при виконанні зльоту, заходу на посадку, посадки та руління в умовах обмеженої дальності видимості вдень і вночі.
Система електропостачання аеродромних вогнів – сукупність електротехнічних пристроїв, призначених для забезпечення системи аеродромних вогнів електричною енергією.
Система керування аеродромними вогнями – сукупність електротехнічних пристроїв, призначених для зміни режимів функціонування системи аеродромних вогнів.
2. Мета та основні задачі методики
Метою дійсної методики є кількісна оцінка впливу показників надійності світлосигнальних систем аеродромів (ССА) цивільної авіації різних категорій на рівень безпеки польотів повітряних кораблів (ПК).
Основними задачами, які вирішуються за допомогою методики є:
визначення кількісного значення показника, який характеризує рівень безпеки польотів повітряних кораблів, на підставі вихідних даних про показники надійності ССА;
6
визначення динаміки зміни показника, який характеризує рівень безпеки польотів повітряних кораблів у часі.
3. Теоретичний базис розробки методики
Методику кількісної оцінки впливу показників надійності світлосигнальних систем аеродромів на рівень безпеки польотів ПК розроблено на базі математичної моделі етапу візуального пілотування у складних метеоумовах (СМУ), яка відображає роль ССА на цьому етапі.
У світовій практиці головним показником, що характеризує рівень безпеки польотів, є ймовірність виникнення однієї з форм особливої ситуації протягом одного польоту. Для різних форм особливих ситуацій задаються різні значення ймовірностей їх виникнення. Ці значення нормуються для ПК і їхніх функціональних підсистем у нормативних документах [1].
Нормованих значень ймовірностей виникнення форм особливих ситуацій, пов'язаних з відмовами аеродромного електрифікованого обладнання, що забезпечує зліт і посадку ПК, не існує. По даним [2] аеродромне обладнання, яке безпосередньо бере участь у процесі забезпечення польотів ПК, впливає на рівень безпеки польотів, так само як і бортове (відмова ССА на етапі візуального пілотування за ступеням впливу на частоту пульсу пілота порівняна з відмовою двигуна). Отже нормовані значення ймовірностей виникнення форм особливих ситуацій у польоті, що подаються у [1] для ПК, можна і необхідно використовувати також і для аеродромного електрифікованого обладнання, що забезпечує польоти ПК.
Ймовірності виникнення складної та аварійної ситуацій, викликані відмовами ССА і системи електропостачання аеропорту відповідно до [1] приймаються рівними 10-3 і 10 -4 на одну посадку або зліт відповідно.
Вищезгадані нормовані значення ймовірностей особливих ситуацій на одну посадку або зліт, проте, не можуть бути безумовно прийнятими в якості норми для забезпечення безпеки польотів для ССА, оскільки вони є середніми значеннями для виконання польотів, як у складних, так і в простих метеоумовах. Правильним буде прийняття в якості норми такого значення показника надійності ССА, що буде
7
враховувати ймовірність посадки (зльоту) ПК саме в СМУ, коли ССА є головним аеродромним засобом, що забезпечує етап візуального пілотування.
У зв'язку з цим, в усіх розроблених формулах для нормування показників надійності ССА враховується ймовірність посадки або зльоту в СМУ – КСМУ, яка є коефіцієнтом приведення ймовірності виникнення особливої ситуації взагалі, до ймовірності виникнення особливої ситуації з вини ССА за один зліт або посадку.
Математична модель етапу візуального пілотування має вигляд:
(1)
де РПС кр – імовірність заходу на посадку “критичного ПК”; QАВ(t) – імовірність застати ССА в непрацездатному стані через відмову аеродромних вогнів на проміжку часу t; QCАК(t) – імовірність відмови системи автоматичного контролю (САК) технічного стану АВ за час t; КГ ССА(t) – імовірність застати ССА у працездатному стані на момент встановлення візуального контакту екіпажу з АВ ССА на проміжку часу t; QССА(tвп) – імовірність відмови ССА за час візуального пілотування tвп; QПЕАВ(t) – імовірність застати ССА в непрацездатному стані через відмову підсистеми електропостачання аеродромних вогнів (ПЕАВ) на проміжку часу t; КСМУ – коефіцієнт, який враховує захід на посадку ПК у СМУ.
Вираз (1) має такий фізичний зміст: особлива ситуація, пов'язана з відмовою ССА, потенційно може виникнути у чотирьох несумісних випадках.
Випадок 1. Посадку здійснює не “критичне ПК”, і ССА перебуває в непрацездатному стані через відмову аеродромних вогнів. Даний випадок характеризується відмовою підсистеми аеродромних вогнів у будь-якій підсистемі ССА одночасно з відмовою САК технічного стану аеродромних вогнів, що приводить до ситуації, коли ССА перебуває у непрацездатному стані, але інформація про її відмову відсутня. Екіпаж ПК, що заходить на посадку (або злітає) бачить спотворену світлосигнальну картину, тобто взаємодіє з фактично непрацездатною ССА.
Випадок 2. Світлосигнальна система аеродрому перебуває в працездатному стані до початку візуального контакту екіпажа ПК з ае-
8
родромними вогнями, але відмова ССА відбувається на проміжку часу візуального пілотування tвп, тобто екіпаж ПК також взаємодіє з фактично непрацездатною ССА.
Випадок 3. Світлосигнальна система аеродрому перебуває в непрацездатному стані через відмову ПЕАВ. Інформація про відмову є, та проводиться аварійне відновлення ССА, проте є “критичне ПК”, що вимагає здійснення посадки.
Випадок 4. Посадку здійснює “критичне ПК”, і ССА перебуває в непрацездатному стані через відмову аеродромних вогнів (САК стану аеродромних вогнів перебуває у будь-якому стані).
Усі ці випадки розглядаються за умови правильного функціонування ергатичного комплексу “екіпаж – ПК” та радіотехнічних засобів забезпечення польотів і зв’язку за час заходу на посадку.
Значення ймовірностей КСМУ та РПС кр розраховуються для кожного аеродрому індивідуально за статистичними даними спостережень за визначений проміжок часу, наприклад, від року до кількох років.
Якщо записати значення ймовірностей, що знаходяться в дужках, через показники надійності ССА, то отримаємо вираз (4) для кількісної оцінки впливу надійності ССА на рівень безпеки польотів ПК.
4. ВИХІДНІ ДАНІ
Алгоритм проведення кількісної оцінки впливу показників надійності ССА в цілому або окремої ПССА є ідентичним. Тому надалі мова буде йти про ССА, а в разі необхідності застосування даної методики для ПССА слід всюди, де вказано ССА, вважати ПССА.
Перед проведенням кількісної оцінки впливу надійності ССА (або ПССА) на рівень безпеки польотів ПК необхідно визначити основні показники надійності ССА (або ПССА) [2].
Вихідними даними для кількісної оцінки впливу надійності ССА на рівень безпеки польотів ПК є
нестаціонарний коефіцієнт аварійного використання ССА за час t – КАВ ССА(t);
нестаціонарний коефіцієнт вимушеного простою ССА за час t – КВП ССА(t);
нестаціонарний коефіцієнт готовності ССА за час t – КГ ССА(t);
9
імовірність відмови ССА за час візуального пілотування tВП – QССА(tвп);
імовірність заходу на посадку критичного ПК – РПКкр;
коефіцієнт використання ССА – КСМУ;
час використання ССА – t;
час етапу візуального пілотування – tвп.
В результаті розрахунку визначається значення QОС ССА(t) – імовірність виникнення особливої ситуації з вини ССА на етапі візуального пілотування в СМУ, за час її використання.
В разі необхідності прослідкувати динаміку зміни імовірність виникнення особливої ситуації на борту ПК через відмову ССА на етапі візуального пілотування в СМУ можна побудувати графік QОС ССА(t), як функцію часу за проміжок між двома технічними обслуговуваннями.