Летные испытания. Проверка влияния отказов систем ЛА на безопасность полета.

Испытаниям предшествует большой объем аналитической работы, лабораторных и стендовых испытаний. При этом подход к этим вопросам для военной и гражданской техники имеет различия. Для гражданской техники упор делается на обеспечение безопасности полета, для военной — на выполнение задачи. В лекциях рассматривается гражданская техника.

1. Сначала составляется сводный перечень всех возможных отказов всех систем самолета (на основании опыта эксплуатации аналогов).

2. Выполняется анализ полетных ситуаций, к которым приводят эти отказы по следующим направлениям:

2.1. Они классифицируются по степени опасности на:

- катастрофические,

- аварийные,

- сложные,

- усложнение условий полета,

- без последствий.

Для классификации используются следующие критерии:

(a) Ухудшение летных характеристик, характеристик устойчивости и управляемости, прочности и работы систем.

(b) Увеличение рабочей (психофизиологической) нагрузки на экипаж сверх нормально требуемого уровня.

(c) Дискомфорт, травмирование или гибель находящихся на борту людей.

Катастрофическая ситуация — особая ситуация, для которой принимается, что при ее возникновении предотвращение гибели людей оказывается практически невозможным.

Аварийная ситуация характеризуется:

- значительным ухудшением характеристик и/или достижением (превышением) предельных ограничений, или

- физическим утомлением или такой рабочей нагрузкой экипажа, что уже нельзя полагаться на то, что он выполнит свои задачи точно или полностью.

Сложная ситуация характеризуется:

- заметным ухудшением характеристик и/или выходом одного или нескольких параметров за эксплуатационные ограничения, но без достижения предельных ограничений, или

- уменьшением способности экипажа справиться с неблагоприятными условиями (возникшей ситуацией) как из-за увеличения рабочей нагрузки, так и из-за условий, понижающих эффективность действий экипажа.

Усложнение условий полета характеризуется:

- незначительным ухудшением характеристик или

- незначительным увеличением рабочей нагрузки на экипаж, например, изменение плана полета.

2.2. Рассчитывается вероятность возникновения отказов (кроме отказов категории «без последствий»). По вероятности возникновения отказы делятся на:

Вероятные — могут произойти один или несколько раз в течение срока службы каждого самолета данного типа. Они подразделяются на:

- частые;

- умерено вероятные.

Редкие (невероятные). Они подразделяются на две категории:

- Маловероятные. Вряд ли произойдут на каждом самолете в течение его срока службы, но могут произойти несколько раз, если рассматривать большое количество самолетов данного типа.

- Крайне маловероятные. Вряд ли возникнут за весь срок, эксплуатации всех самолетов данного типа, но тем не менее их нужно рассматривать как возможные.

Практически невероятные. Настолько невероятные, что нет необходимости считать возможным их возникновение.

Вероятности устанавливаются как средний риск на час полета, продолжительность которого равна среднему времени полета по типовому профилю. В тех случаях, когда отказ критичен для определенного этапа полета, вероятность его возникновения на этом этапе полета может быть также осреднена на час полета по типовому профилю.

Для количественной оценки вероятностей возникновения отказов могут использоваться следующие величины:

частые — более 10^-3;

умеренно вероятные — в диапазоне 10^-3 — 10^-5;

маловероятные — в диапазоне 10^-5 — 10^-7;

крайне маловероятные — в диапазоне 10^-7 — 10^-9;

практически невероятные — менее 10^-9.

Чем более опасна ситуация, тем меньше должна быть вероятность ее возникновения. При этом надо различать вероятность возникновения отказа, приводящего к особой ситуации, и вероятность возникновения особой ситуации. В АП установлены следующие требования:

2.3. Вырабатываются рекомендации экипажу по действиям при различных отказах.

2.4. Определяется метод подтверждения летной годности (т.е. возможности завершения или продолжения полета) при указанных отказных ситуациях: аварийных, сложных и усложнениях условий полета. Применяются следующие методы:

- Экспертные оценки — применяются для ситуаций, которые не требуют проверок в ЛИ, НИ, расчетов, потому что их последствия и действия экипажа не зависят от типа самолета, очевидны или известны по опыту эксплуатации (отказ радиосвязи).

- Стендовые испытания — применяются для ситуаций, которые могут привести к уничтожению или серьезному повреждению самолета и создают угрозу экипажу (пожар, короткое замыкание, аварийная посадка – проверяется прочность кресел и привязных систем и нагрузки на человека в кресле – используется манекен).

- Наземные испытания — применяются для ситуаций отказов на земле и в тех случаях, когда последствия отказа на земле и в полете одинаковы (заклинивание двери, определение максимального времени работы электросистемы самолета на аккумуляторах) в этом случае повышается безопасность.

- Летные испытания — все, что невозможно проверить другими способами и при обеспечении приемлемого уровня безопасности.

Для некоторых ситуаций разные аспекты летной годности подтверждается разными методами, например: при аварийной посадке действия экипажа определяются методом экспертных оценок, а прочность кресел, привязных систем и нагрузки на человека в кресле проверяются стендовыми испытаниями; переход на электропитание от аккумулятора проверяется в летных испытаниях, а максимальное время работы электросистемы на аккумуляторах – в наземных; пожар проверяется в стендовых испытаниях, а работоспособность противопожарной системы (без пожара) проверяется в наземных и летных испытаниях.

Результаты всех работ фиксируются соответствующими документами ( протоколы экспертных оценок, расчет вероятностей возникновения отказных ситуаций, отчеты и акты по стендовым, наземным, летным испытаниям).

3. В ЛИ обязательно проверяются:

Отказы силовой установки:

- остановка одного (критического) двигателя на всех этапах полета;

- выполнение полета без двигателей;

- возможность запуска двигателя в полете;

- невозможность управления двигателем;

- невозможность управления винтом (на винтовых самолетах).

Отказы системы управления:

- заклинения триммеров по всем каналам (по отдельности);

- заклинение руля (каждого по отдельности);

- рассоединение проводки управления в разных каналах.

Отказы гидросистемы:

-невозможность выпуска закрылков (посадка без закрылков или при нештатном положении закрылков);

- отказ системы торможения.

Отказы электросистемы:

- отказ генератора и переход на резервный источник питания;

- отказ подсвета приборов (при полетах ночью);

- отказ части элктросистемы с потерей питания части оборудования.

Могут проверяться другие отказы в зависимости от конструкции ЛА.

4. При проверке в ЛИ отказных ситуаций оценивается:

- возможность распознавания, т.е. обнаружения и однозначной идентификации отказа;

- возможность выдерживания средним летчиком приемлемого режима полета при отказе;

- достаточность рекомендаций РЛЭ для действий среднего летчика в проверяемой ситуации, если недостаточно, то должны быть выданы уточненные рекомендации;

- время, необходимое для распознавания отказа, принятия решения и парирования отказа, а также время развития ситуации до критической, при этом первое время должно быть меньше второго;

- подтверждается или уточняется степень опасности ситуации.

При проведении испытаний необходимо делать поправки на уровень квалификации летчиков и внезапность возникновения отказа в момент, когда летчик его не ожидает.

5. По результатам анализа и испытаний вырабатываются меры, призванные обеспечить приемлемый уровень безопасности при отказах. Это:

- рекомендации по действиям экипажа в РЛЭ [показать РЛЭ];

- введение дополнительных ограничений на эксплуатацию самолета (сужение области эксплуатации);

- предложения по улучшению конструкции ЛА (желательно, чтобы вероятность возникновения опасных ситуаций была меньше, степень опасности — ниже, действия экипажа — минимальны, просты и естественны).