Тема 1.1. Авиационная транспортная система
Интенсивное развитие авиации обусловливает разработку методов комплексной оценки ВС на безопасность на всем пути его создания и эксплуатации, которые позволили бы количественно оценить степень влияния на безопасность полетов различных факторов. Для этой оценки необходимо прежде всего рассмотреть структуру и характеристики АТС.
Структурно АТС включает следующие элементы (рис. 1.1): экипаж, ВС, систему летной и технической эксплуатации, систему обеспечения полетов, систему УВД. Применяя далее системный подход к рассмотрению проблемы безопасности полетов, отдельные элементы АТС или их сочетание, в свою очередь, можно рассматривать как самостоятельную систему, например «Экипаж - ВС» («Э - ВС»),
В течение всего времени полета в тесной взаимосвязи с системой «Э- ВС»,
Рис.1.1. Структура авиационно-транспортной системы
Техническая сложность современной АТС, многочисленность личного состава служб, участвующих в организации, подготовке, выполнении и обеспечении полетов, эксплуатация самолетов в широком диапазоне погодных и климатических условий порождают многообразие факторов, влияющих на конечный исход полета.
При рассмотрении влияния этих факторов на безопасность полетов в АТС необходимо познакомиться с понятием «авиационная эргономика».
Понятия об авиационной эргономике
Это научная дисциплина, объектом исследования которой является эргатическая система «Оператор - машина - среда». Под понятием «оператор» понимается действующее лицо, вовлеченное в управление самолетом с его системами. Понятием «машина» определяются устройства, предназначенные для преобразования информации, энергии, вещества. Понятие «среда» включает все внешнее окружение, воздействующее на оператора и машину. Среда - это микроклимат, световой и цветовой климат, внешняя информация и др.
Эргономика рассматривает во взаимосвязи технические объекты и психофизиологические возможности человека- оператора, управляющего системой. Таким образом, авиационная эргономика - это специфическая ветвь кибернетики, изучающая общие принципы, процессы и законы управления в эргатических системах в целях наиболее эффективного построения и применения этих систем.
Главная цель авиационной эргономики - научное обоснование и выработка для конструкторов, проектировщиков, технологов, организаторов производства и эксплуатационников рекомендаций по созданию и применению оптимальных эргатических систем, исходя из технических требований на систему.
Факторы, влияющие на безопасность полетов
АТС может рассматриваться как сложная система, каждый элемент (подсистема) которой включает машинные и человеческие звенья, то есть является типичной человеко-машинной подсистемой с ее специфическими свойствами. Практически для всех элементов АТС могут быть названы общие факторы, определяющие надежность функционирования этих элементов, а следовательно, и влияющие на безопасность полетов. К ним относятся:
уровень технической оснащенности подсистемы (службы); функциональная эффективность технических средств; надежность технических средств;
уровень организации функционирования подсистемы (службы) ;
профессиональная подготовка операторов; уровень дисциплины операторов; психофизиологическое состояние операторов; уровень контроля качества функционирования элементов и системы (службы) в целом.
Многочисленную совокупность факторов, влияющих на безопасность полетов, можно представить тремя группами: технические, человеческие и внесистемные.
Эти факторы, соответственно, определяются надежностью или отказами авиационной техники, ошибками авиационного персонала и неблагоприятными внешними условиями полета.
Все подсистемы АТС вносят определенный вклад в обеспечение безопасности полетов. Но вместе с тем в этом обеспечении нужно учитывать особую, определяющую роль подсистемы «Э - ВС». Это обусловлено тем, что, во-первых, эта подсистема непосредственно выполняет полет и она самая сложная из всех подсистем в техническом отношении; во-вторых, все остальные подсистемы (службы) в своем влиянии на безопасность полетов опосредствованы действиями летного экипажа.
Вторую группу системных факторов - человеческие - можно определить как нарушения, ошибочные действия или бездействие лиц, связанных с организацией, подготовкой, выполнением и обеспечением полетов. В таком понимании эти неблагоприятные факторы выступают как следствие вполне конкретных причин, заложенных в индивидуальных характеристиках людей. Применительно к подсистеме «Э - ВС», в соответствии с общей схемой подхода к установлению факторов, в качестве этих причин рассматриваются такие, которые определяют возможности членов экипажа успешно управлять ВС, а именно - профессиональный уровень, психофизиологическое состояние, дисциплинированность, личные качества членов экипажа.
К внесистемным факторам - факторам внешней среды - относятся такие, которые не зависят от внутренних свойств АТС. К ним можно отнести:
сильный ветер, гроза, кучево-дождевая облачность, град, туман, пыльная буря, интенсивное обледенение самолета, атмосферная турбулентность и др.;
наличие в воздушном пространстве (зоне, где осуществляются полеты) птиц, радиозондов, летательных аппаратов, других инородных тел, создающих опасность столкновения с ними.
К внесистемным факторам также относятся факторы, природа которых не установлена.
Следует отметить, что во многих случаях выделить строго, где виновата техника, провоцирующая ошибки человека, а где виноват сам человек, не представляется возможным. Поэтому все авиационные происшествия, произошедшие из-за ошибок, часто квалифицируются по категории человеческого фактора, то есть часть вины с техники человек берет на себя.
Авиационное происшествие происходит, как правило, в результате возникновения в полете нескольких неблагоприятных факторов, последовательно усложняющих ситуацию и приводящих в конечном счете к потере ВС с гибелью или без гибели людей, то есть к катастрофе или аварии.
Таким образом, авиационное происшествие является в большинстве своем сложным событием, то есть чаще всего оно возникает не по простейшей схеме: причина - следствие, а является замыкающим событием в цепочке причинно-следственных связей.
Нормирование летной годности
Нормы летной годности представляют собой документы, содержащие государственные требования, направленные на обеспечение безопасности полетов в гражданской авиации.
Нормы летной годности собрали в себе все требования к конструкции и характеристики ВС, оборудованию аэропортов, влияющие на безопасность полетов.
Нормы летной годности - непрерывно совершенствующийся документ, так как к нему постоянно издаются поправки и дополнения, а также в нем реализуются последние достижения научно-технического процесса в ГА.
При работе над Нормами используют стандарты и рекомендации ИКАО, а также учитывают практику аналогичных зарубежных Норм годности, чтобы отечественные Нормы были не ниже американских FAR, британских BCAR и западноевропейских IAR .
Нормы годности к эксплуатации гражданских аэродромов (НГЭА) были получены после анализа научных исследований по безопасности и регулярности полетов. Учитывалось параметры аэродрома, оборудование посадки и УВД, нормативные документы содержащие требования к эксплуатации аэродромов, их сооружений и оборудования с учетом рекомендаций из ИКАО.
Нормы были разработаны к аэродромам с искусственным покрытием классов А, Б, В, Г, Д и с учетом обеспечения минимума для взлета и посадки по I, II, III категории ИКАО.
Летная годность - это характеристика ВС, определяемая предусмотренными и реализованными в его конструкции и летных качествах принципами, позволяющая совершать безопасный полет в ожидаемых условиях и при установленных методах эксплуатации.
Нормы предусматривают оборудование ВС техническими средствами предупреждающие экипаж в полете о приближении эксплуатационных ограничений: тактильной, световой, звуковой сигнализацией и д.р.
Любое отказное состояние приводящее к возникновению катастрофической ситуации, оценивалось как событие не более частое, чем практически невероятное, с вероятностью отказа самолета в целом не превышала 10-7 на 1 час полета.
Сертификация в АТС
Создание и введение в действие Норм вызвало появление процедуры проверки их выполнения, которая называется сертификацией. Сертификация -это установление соответствия типа ВС, его двигателей, оборудования и аэродромов действующим Нормам летной годности.
Правила сертификации и контроля в эксплуатации за соответствием ВС и аэродромов Нормам годности разрабатывает Госавиарегистр при Совете Министров.
В действующих Правилах сертификации гражданских воздушных судов и Правилах сертификации и контроля соответствия гражданских аэродромов нормам, определяющим их годность к эксплуатации, определены порядок и сроки сертификации, ответственность министерства, ведомства, обязанности организаций заказчика и разработчика, состав доказательной документации.
Доказательная документация является основой для выдачи Госавианадзором сертификата на тип ВС или аэродром, поэтому в ней должны содержаться ответы на все пункты Норм годности с необходимыми доказательствами (чертежами, расчетами, анализом, моделированием, натурными испытаниями и документами).
Для выдачи сертификата летной годности новому типу ВС основным документом, свидетельствующим о соответствии этого ВС, его двигателей и оборудования требованиям действующих НЛГС (НЛГВ), является таблица соответствия (табл. 1.1).
Таблица 1.1. Таблица соответствия
Перечень документов, прилагаемый к таблице (графа 4), включает большое количество отчетов и актов, составленных на основании расчетов, моделирования, лабораторных, стендовых, наземных и летных испытаний, а также опыта эксплуатации и проведенных, в случае необходимости, научно-исследовательских работ.
Правилах сертификации гражданских воздушных судов указано, что сертификации подвергаются:
самолет (вертолет) вместе с двигателями и оборудованием; двигатели до установки на самолет (вертолет); оборудование до установки на самолет (вертолет).
Самолет (вертолет) вместе с двигателями и оборудованием должен пройти следующие виды испытаний: заводские, государственные, эксплуатационные, а в необходимых случаях дополнительные и контрольные.
х
Г
>»
2
х
Сертификация воздушных судов
Официальным началом сертификации служит-заявка на выдачу сертификата летной годности типа ВС, направляемая в Госавиарегистр исполнителем в начале проектирования самолета или вертолета.
Головным предприятием исполнителя, ответственным за соответствие создаваемого ВС действующим НЛГ, является разработчик в лице самолетостроительного, или вертолетостроительного ОКБ, которое проектирует, строит и испытывает опытные образцы. Разработчик начинает вести работы по сертификации в начале проектирования ВС с рассмотрения его макета. Макет самолета (вертолета) строится из дерева, как полноразмерное ВС, и на нем устанавливаются двигатели и все оборудование в виде реальных изделий или макетных образцов. Особенно тщательно на макете оборудуется кабина экипажа. Она должна полностью копировать реальную кабину по размерам, компоновке и составу оборудования, остеклению, приборным доскам, рычагам, рукояткам и пультам управления. Сидя в креслах кабины, члены экипажа, участники макетной комиссии отрабатывают все процедуры пилотирования и делают свои замечания и оценки.
В пассажирских салонах макета представляют варианты размещения пассажирских кресел, кухонь-буфетов, туалетов, средств спасания и другие фрагменты интерьера пассажирского салона. Полностью должны быть воспроизведены на макете технические отсеки, грузовые помещения, двери, аварийные выходы и люки для осмотра оборудования.
К макету представляется комплект документации по обоснованию параметров ВС, его летно-технических характеристик и по предварительной оценке соответствия требованиям Норм летной годности.
Для рассмотрения макета заказчик назначает комиссию которая разбивается на секции и тщательно изучает представленный материал. На основании выводов комиссии, продолжительность работы которой исчисляется несколькими неделями, исполнителю выдается протокол макетной комиссии.
В котором дается оценка макета, рекомендации по размещению систем и оборудования, изменения и дополнения, обязательные для разработчика, и оценка соответствия макета действующим НЛГ.
На основании протокола макетной комиссии разработчик уточняет чертежи и строит опытные экземпляры ВС.
Наиболее емким и длительным видом работ по исследованию ВС, его доработке и сертификации являются заводские испытания. В период заводских испытаний проводится большое количество лабораторных, стендовых испытаний отдельных систем, агрегатов, различных видов оборудования. Проводятся статические испытания на прочность силовых компонентов конструкции и всего планера в целом, создаются комплексные стенды для отработки функционирования всех жизненно важных систем ВС (электро-, гидросистемы, системы управления) с учетом вероятных отказов в них. Наиболее ответственной частью заводских испытаний являются летные испытания опытных образцов, проводимые по широкой программе снятия летно-технических характеристик во всем диапазоне ожидаемых условий эксплуатации и проверки поведения ВС при отказном состоянии и на предельных режимах (большие углы атаки).
Основные программы из комплекса заводских испытаний, в первую очередь летных, проводятся по согласованию с заказчиком и с участием организаций исполнителя и заказчика.
Заводскими испытаниями по существу заканчивается этап сертификации со стороны исполнителя, поэтому по их результатам оформляется следующая документация:
акт заводских испытаний, содержащий полученные результаты по летным характеристикам и оценку соответствия НЛГ;
таблица соответствия с прилагаемым к ней перечнем доказательной документации;
эксплуатационная документация, уточненная по результатам заводских испытаний.
На основании результатов заводских испытаний ВС предъявляется заказчику для проведения государственных и эксплуатационных испытаний.
Целями государственных испытаний, проводимых головной организацией заказчика (ГосНИИ ГА) с участием НЭЦ АУВД, являются; контрольная проверка и подтверждение основных летно-технических данных, заданных в технических требованиях на ВС; соответствие ВС и эксплуатационной документации требованиям НЛГ. Кроме этого, при государственных испытаниях проводится оценка экономической эффективности ВС, эксплуатационной технологичности и сравнение летных характеристик сертифицируемого ВС с зарубежными образцами-аналогами. Полученные результаты находят отражение в акте государственных испытаний, а в заключении его дается подтверждение соответствия ВС требованиям НЛГ и предложения о возможности и условиях допуска судна к серийному производству и эксплуатации в гражданской авиации.
Последним этапом работы по сертификации являются эксплуатационные испытания. Они проводятся на предприятиях на первых экземплярах серийных ВС для оценки их в реальных условиях эксплуатации. Эксплуатационные испытания являются периодом освоения нового типа ВС и в связи с этим требуют проведения организационно-технических мероприятий по подготовке всех служб ГА к успешной эксплуатации данного типа ВС.
Если по результатам государственных и (или) эксплуатационных испытаний возникает необходимость в конструктивных доработках с последующей их оценкой при испытательных полетах, то проводятся дополнительные и контрольные испытания.
На основании результатов всех видов испытаний и положительной оценки доказательной документации Госавианадзор выдает сертификат летной годности типа ВС.
По действующим правилам сертификации были выданы сертификаты летной годности типа ВС отечественным самолетам Ил-86, Як-42, Ан-28, сельскохозяйственному самолету польского производства М-15, чехословацкому пассажирскому самолету для местных воздушных линий Л-410 УВП и его модификации Л-410 УВП-Э.
Наличие сертификата летной годности типа ВС дает право Главной инспекции ГА заносить в Государственный реестр гражданских ВС каждый экземпляр сертифицированного ВС с выдачей на него удостоверения о годности к полетам.
В процессе серийного производства и эксплуатации ВС его конструкция может быть доработана для более эффективной его эксплуатации. При этом предусматриваются два вида доработок: главные и второстепенные.
Главные доработки влияют на уровень летной годности, поэтому они требуют проверок и испытаний, результаты которых оформляются в Госавиарегистре в виде дополнения к сертификату. Второстепенные доработки не влияют на летную годность и не требуют сертификации.
Правилами сертификации ВС предусмотрен контроль за летной годностью ВС в эксплуатации. С этой целью ГосНИИ ГА периодически проводит контрольные испытания как новых, так и прошедших ремонт серийных ВС. Ответственность за соблюдение правил и процедур эксплуатации сертифицированного ВС возлагается на предприятия и организации министерств и ведомств, осуществляющих его эксплуатацию.
В гражданской авиации поддержание уровня летной годности ВС осуществляется предприятиями, имеющими в своем составе все службы для обеспечения летной и технической эксплуатации на требуемом уровне и использующими современные методы и средства контроля технического состояния ВС.
Сертификат летной годности представлен на рис.1.2.
Рис.1.2. Сертификат летной годности
Сертификация гражданских аэродромов
Сертификация аэродромов производится в соответствии с «Правилами сертификации и контроля соответствия гражданских аэродромов нормам, определяющим их годность к эксплуатации». Этими правилами устанавливается порядок сертификации аэродромов, оборудованных для эксплуатации по минимумам I, II и III категорий ИКАО, и порядок контроля соответствия аэродромов НГЭА. Правила являются обязательными для выполнения министерствами, государственными комитетами, ведомствами, предприятиями, учреждениями и организациями, участвующими в проектировании, строительстве (реконструкции, техническом переоснащении) и эксплуатации аэродромов.
Представление на выдачу сертификата на аэродром подается министерством, государственным комитетом, ведомством в Госавиарегистр после обследования аэродрома заказчиком и установления соответствия его характеристик НГЭА.
К представлению на выдачу сертификата прилагается акт обследования аэродрома комиссий заказчика с заключением о соответствии НГЭА с прилагаемыми таблицами соответствия характеристик аэродрома и его оборудования НГЭА, а также графическим материалом по перечню, определенному методикой оценки соответствия, в который входят: инструкция по производству полетов на аэродроме; свидетельство о государственной регистрации и годности аэродрома к эксплуатации; генеральный план аэродрома; удостоверения годности оборудования к эксплуатации (радиомаячной системы посадки, системы светосигнального оборудования, аэродромного обзорного и посадочного локаторов); заключение НИИ с оценкой соответствия аэродрома и его оборудования НГЭА.
Рассмотрев представленную заказчиком доказательную документацию, Госавианадзор принимает решение на выдачу сертификата на аэродром.
Для контроля соответствия аэродромов Нормам годности на всех этапах создания и эксплуатации Правила предусматривают: на этапе проектирования должно быть дано заключение экспертного органа о выполнении требований НГЭА в проектной документации на строительство аэродрома;
на этапе строительства проектировщик обязан осуществлять авторский надзор за строительством аэродрома в соответствии с утвержденной проектной документацией;
на этапе допуска к эксплуатации вновь построенный аэродром должен быть принят специальной комиссией, акт которой должен содержать оценку соответствия аэродрома НГЭА;
на этапе эксплуатации ответственность за соответствие аэродрома требованиям Норм несет предприятие, эксплуатирующее аэродром.
При проведении главных доработок на аэродроме заказчик обязан ввести ограничения, обеспечивающие безопасность полетов, и сообщить в Госавианадзор.