Содержание к диссертации
Введение
Раздел 1. Обеспечение и поддержание летной годности воздушных судов как фактор снижения рисков на воздушном транспорте 18
Глава 1. Современное состояние проблемы обеспечения и поддержания летной годности гражданских воздушных судов 18
1.1. Основные понятия и определения 18
1.2. Содержание проблемы поддержания летной годности 20
1.3. Отечественный опыт обеспечения и поддержания летной годности воздушных судов 40
1.4. Международный опыт обеспечения и поддержания летной годности воздушных судов 43
1.5. Государственная политика россии в области обеспечения и поддержания летной годности
Гражданских воздушных судов 47
1.6. Рассматриваемые в диссертации задачи поддержания летной годности 50
Глава 2. Методологические основы поддержания летной годности воздушных судов 53
2.1. Системный подход при решении задач обеспечения и поддержания летной годности 53
2.2. Основные принципы и правила обеспечения и поддержания летной годности 55
2.3. Факторы, определяющие летную годность 57
2.4. Формализованная модель и общий механизм управления процессами обеспечения и поддержания летной годности 59
Глава 3. Разработка процедур контроля летной годности воздушных судов в эксплуатационных авиапредприятиях 65
3.1. Методические основы выборочного контроля технического состояния конструкции планера воздушных судов 65
3.2. Методика контроля и поддержания летной годности планера 72
3.3. Разработка моделей и алгоритмов процедур контроля уровня надежности изделий функциональных систем 75
3.4. Методика контроля уровня надежности изделий функциональных систем 80
3.5. Оценка эффективности режимов технического обслуживания воздушных судов 85
Глава 4. Практические примеры организационно-технического сопровождения процессов поддержания летной годности 93
4.1. Формирование плана выборочного контроля «опасных зон» конструкции крыла самолета 93
4.2. Контроль уровня надежности изделий системы кондиционирования воздуха самолета 97
4.3. Оценка эффективности режимов технического обслуживания изделий системы Кондиционирования воздуха самолета 101
4.4. Рекомендации по организационно-техническому сопровождению процессов поддержания
Летной годности 101
4.5. Надзор за летной годностью воздушных судов 107
4.6. Сертификация организаций по техническому обслуживанию и ремонту авиационной техники 108
4.7. Сертификация экземпляра воздушного судна при эксплуатации 110
Раздел 2. Статистическое оценивание точности определения показателей
Безопасности полетов при ограниченных исходных данных 123
Глава 5. Методы статистического оценивания моментов неизвестных распределений при ограниченной статистике 123
Глава 6. Пример оценивания показателей безопасности полетов воздушных Судов 131
Раздел 3. Оптимальные модели предупреждения предпосылок к летным происшествиям как основа снижения техногенных рисков на воздушном
Транспорте. 144
Глава 7. Проблема предупреждения внезапных отказов 144
Глава 8. Точность определения оптимальной величины задаваемого ресурса
Глава 9. Обобщенная модель оптимальной эксплуатации по состоянию (дискретный случай) 149
Глава 10. Об (n, 7>правилах замен 162
Глава 11. Проблема замен и геометрические процессы 165
Глава 12. Об одной математической модели ударов 170
Глава 13. Проблемы марковского профилактического обслуживания 173
Глава 14. Организация ремонта при дефиците запасных частей 176
Глава 15. Контроль качества и профилактическое обслуживание 180
Глава 16. О заменах многопараметрических объектов 184
Раздел 4. Универсальный подход к оптимальному управлению в системе
«человек-машина-среда» с целью снижения рисков авиапроисшествий на воздушном транспорте 190
Глава 17. Управление векторным монотонно меняющимся непрерывным случайным процессом с малым числом составляющих 191
Глава 18. Оптимальное управление векторным случайным процессом 197
Глава 19. Приближенный алгоритм решения задачи оптимизации 201
Глава 20. Пример применения общего алгоритма 206
Раздел 5. Оценивание рисков транспортных катастроф на основе точных и
Экспертных методов 212
Глава 21. Методические положения схемы оценивания уровня безопасности
Полетов в гражданской авиации с использованием понятий рисков 213
21.1. Исторические аспекты развития понятий рисков 213
21.2. Взаимосвязь категорий и показателей свойств рисков 218
21.3. Унифицированные определения рисков, характеризующие безопасность различных систем 220
21.4. Классификация моделей рисков и систем, стратегий действий при поддержании летной годности 223
21.5. Классификатор способов оценивания рисков с учетом характеристик множества факторов,
Порождающих рисковые ситуации 225
Глава 22. Некоторые схемы применения способов оценивания рисков неблагоприятных последствий в задачах обеспечения летной годности воздушных судов 231
22.1. Методические положения теории безопасности систем и техногенных рисков 231
22.2. Значения вклада базовой теории надежности в оценку риска возникновения неблагоприятных Последствий 232
22.3. Модели рисков катастроф как маловероятных событий в системах с дискретными состояниями 233
22.4. Предотвращение авиационных происшествий на основе прогноза рисков катастроф 235
Раздел 6. Модели обслуживания по техническому состоянию механических конструкций воздушных судов 238
Глава 23. Состояние системы технического обслуживания и ремонта Воздушных судов гражданской авиации 239
23.1. Состояние и проблемы технического обслуживания и ремонта (то и р) воздушных судов (вс)
Гражданской авиации 239
23.2. Математические задачи 248
Глава 24. Оптимальные модели технического обслуживания авиационных систем, учитывающие случайные моменты ударов и случайные накопления повреждений 256
24.1. Пуассоновский поток моментов ударов 256
24.2. Адаптивное восстановление при пуассоновском потоке моментов ударов 258
24.3. Полумарковский процесс накопления повреждений 265
24.4. Диффузионная аппроксимация величин повреждений 266
24.5. Определение среднего времени до отказа авиационной системы при ударных нагрузках в процессе эксплуатации 269
Глава 25. Пороговые модели ударов, в которых накопленные повреждения фиксируются при регулярных проверках 273
25 л оптимальные модели предупреждения аварийных ситуаций для авиационной системы,
Подверженной ударным нагрузкам в процессе длительной эксплуатации 273
25.2. Сравнение моделей. Неоднократное применение правил предупреждения аварийных ситуаций 274
25.3. Определение оптимального правила выполнения работ при контроле элементов конструкции воздушного судна (на примере панели крыла самолета ил-62м) 282
Глава 26. Эксплуатация отдельных агрегатов авиационных систем по Оптимальному ресурсу и статистическое оценивание рассчитываемого Ресурса 286
26.1. Определение оптимальных ресурсов стареющих агрегатов авиационных систем 286
26.2. Статистическое оценивание величины оптимального ресурса «стареющих» элементов авиационных систем 287
Глава 27. Формирование оптимальных процедур технического обслуживания
Агрегатов вс по опыту эксплуатации самолета ил-86 293
27.1. Содержание работ при техническом обслуживании гидронасоса нп 108 293
27.2. Определение закона распределения наработок до отказа гидронасоса нп 108 298
27.3. Разработка рекомендаций по формированию оптимальной процедуры то гидронасоса нп 108299
27.4. Определение функций распределения наработок до появления трещин в элементах функциональных систем ил-86 305
Заключение и общие выводы по работе 307
Приложение 311
Список использованных источников
- Отечественный опыт обеспечения и поддержания летной годности воздушных судов
- Основные принципы и правила обеспечения и поддержания летной годности
- Разработка моделей и алгоритмов процедур контроля уровня надежности изделий функциональных систем
- Рекомендации по организационно-техническому сопровождению процессов поддержания
Введение к работе
В диссертации рассматриваются вопросы, связанные с решением проблемы обеспечения и поддержания летной годности воздушных судов гражданской авиации с учетом современного технико-экономического состояния транспортной системы России в целом и гражданской авиации, в частности.
Круг научных проблем охватывает вопросы методологии обеспечения и поддержания летной годности при условиях возможного возникновения рисковых ситуаций. Актуальным является поиск взаимосвязей таких категорий и свойств, как надежность, техногенный риск, безопасность полетов. Названные вопросы в такой взаимосвязи ранее в гражданской авиации не рассматривались. Ключевыми проблемами являются методы управления рисками с целью их уменьшения и разработка стратегии поддержания летной годности по критерию обеспечения безопасности полетов.
Базовым положением обеспечения летной годности является высокая надежность множества элементов и системы функционирования воздушного транспорта в целом.
В новых экономических условиях развития воздушного транспорта вопросы обеспечения надежности выходят на первый план. Это, прежде всего, организация обслуживания и диагностика качества узлов и систем по состоянию, продление ресурсов, оценка накопленных последствий от множества отдельных отказов некатастрофического свойства в отдельности, но могущих стать, в конечном итоге, причинами тяжелых последствий для системы в целом.
Теория надежности является развитой дисциплиной, но возникли новые проблемы и задачи, которые потребовали отдельного подхода к решению соответствующих задач.
Центральным местом данной диссертации является развитие методологии обеспечения летной годности. И далее делается переход к изучению техногенных рисков и разработке методов управления рисками.
В соответствии с этим в данной работе выделены тематические разделы, в каждом из которых представлены методологические основы подходов к решению ряда задач по соответствующей тематике.
Ввиду важности рассматриваемой проблемы в начале представлены результаты анализа состояния вопросов: транспортная система России, проблемы летной годности и актуальность вопросов, относящихся к разработке моделей рисков. Один из важных аспектов в последнем случае является изучение возможностей прогнозирования появления катастроф на воздушном транспорте как редких событий с вероятностью «почти ноль».
Также недостаточно четко в известной литературе изложено определение «безопасности фактических полетов» в связи с измерением уровней рисков или приемлемых рисков, например, в соответствии с рекомендациями ИКАО.
Системный кризис, поразивший Россию более 15 лет назад, и обусловленный сменой общественно-экономической формации, в не малой степени коснулся и авиации России (гражданской авиации и авиацион ной промышленности) . По словам известного экономиста В. Леонтьева, переходная экономика, подвергнутая очень крупной трансформации при слабых инструментах, лишена рулевого управления. Исключительная особенность России определяется ее близостью к пороговым, запретным показателям реальных угроз экономической безопасности.
Транспорт во все времена играл для нашей страны с ее огромными расстояниями особую роль. Но сейчас в России формируется, по сути, новый, гораздо более динамичный образ жизни. Для большинства людей мобильность — символ свободы и нового качества жизни.
Сложилась реальная угроза транспортной разобщенности страны, фактической транспортной изоляции отдельных регионов. Геополитическое положение России предопределяет ее особую, ключевую роль в обеспечении евроазиатских связей. Россия, занимающая более 30% территории Евразийского континента и располагающая высокоразвитой транспортной системой, объективно является естественным мостом, обеспечивающим транзитные связи на этом направлении
Представление об устойчивом развитии связано с идеей нулевого роста, так как именно любой экономический рост и особенно ресурсоемкий, каким и является транспортная работа, приводит к разрушению природной среды. Именно поэтому необходима разработка новых моделей равновесия между общеэкономическим ростом и ростом транспортной работы.
Все большее влияние на транспортную систему оказывает энергетическая ситуация. Проблема снижения энергоемкости — один из факторов повышения конкурентоспособности экономики России.
Для России характерна абсолютно негативная тенденция — постоянно растущая удельная энергоемкость транспорта в расчете на 1 млн. т-км. При этом, несмотря на то, что абсолютный прирост энергопотребления пришелся на трубопроводный и воздушный транспорт, в росте удельной энергоемкости «виноват», прежде всего, автомобиль. На долю транспорта приходится около 13% национального энергопотребления, причем он потребляет почти 60% всего объема моторных масел. Доля энергозатрат в себестоимости продукции и услуг на транспорте составляет в среднем 17% и имеет тенденцию к увеличению в связи с опережающим ростом цен на продукцию топливно-энергетического комплекса.
В настоящее время транспорт оказывает заметное влияние на экономическое развитие страны, обеспечивая получение около 8% ВВП. Транспортная составляющая в стоимости продукции промышленности и сельского хозяйства оценивается величиной порядка 15—20%. На транспорте занято свыше 3,2 млн. чел., что составляет 4,6% работающего населения.
Государственное регулирование транспортной отрасли связано с обеспечением следующих групп интересов.
• Первый уровень целей государственного регулирования транспортной отрасли связан с обеспечением общественных и государственных интересов, в первую очередь, макроэкономической эффективности, национальной безопасности и обороноспособности.
• Второй уровень — обеспечение интересов потребителей услуг транспортной отрасли, заключающихся в возможности своевременно получать необходимые транспортные услуги, качество которых будет соответствовать их цене.
• Третий уровень — учет интересов предприятий транспортной отрасли, заключающийся, как и у всех хозяйствующих субъектов, в достижении финансово-экономической эффективности и устойчивости своего бизнеса, а также в обеспечении его развития.
Главной стратегической задачей для гражданской авиации является восстановление ее роли как общедоступного вида магистрального транспорта. Так, после распада СССР и единого Аэрофлота бессистемные шаги по созданию около 400 самостоятельных авиакомпаний России привели к катастрофическому снижению уровня безопасности полетов (1994 г.), когда многие государства ввели запрет на полеты своих граждан на российских самолетах. Принятыми мерами — объявлением начала сертификации эксплуатантов и организаций по техническому обслуживанию и ремонту авиационной техники, внедрением новых элементов системы летной годности, усилением государственного контроля за БП удалось в последующие годы вновь поднять БП до мирового уровня.
С другой стороны, беспрецедентное за всю историю мировой гражданской авиации падение объемов перевозок произошло в России за период с 1990 до 2000 г.: со 150 до 50 млрд. пасс-км и со 86 до 21 млн. чел. пассажиров (табл.1). По мере либерализации тарифной политики количество желающих летать стремительно сокращалось. Результат:
• ликвидация нерентабельных рейсов;
• стремление сосредоточится на доходных направлениях.
Это привело к очевидному перекосу маршрутной сети и изменению структуры авиаперевозок — 50% перевозок стало производиться на более доходных международных линиях (в СССР — только 3. Сегодня рынок авиаперевозок определяют регулярные рейсы в (из) Москву — 17% авиационных связей (Москва — города России) обеспечивают до 70% всего объема регулярных перевозок. Из 29 млн. пассажиров авиакомпаний по всей России 23 млн. перевозятся в Москву.
В результате, внутренние воздушные перевозки потеряли свою социальную направленность. Между многими регионами и внутри многих регионов прекратилось воздушное сообщение.
Гражданская авиация, являясь транспортом общего пользования, стала практически недоступна для широкого круга пользователей (услугами авиации пользуется не более 3% населения).
Самой серьезной преградой для динамичного развития региональных авиаперевозок является несоответствие евростандартам российских аэропортов . С момента распада СССР в России закрылось более тысячи региональных аэропортов. Большинство аэропортов контролируется государством, что и явилось одной из причин их ликвидации. Сейчас в России работает 423 аэропорт (табл.2). На федеральные перевозки по России работает 62 международных аэропорта, причем общепринятым мировым стандартам соответствует только московский аэропорт Домодедово. Многие местные аэропорты — просто не сертифицированные площадки. Существует проблема аэронавигации на местных воздушных линиях. Проще получать деньги за пролетающие ВС, чем организовать управление, объединив в единую систему аэропорты местных линий.
И все же во вновь сложившихся структурах форм собственности, несмотря на прекратившиеся инновационные процессы в сфере обновления авиационной техники и наземных структур, низкую инвестиционную активность предприятий, отсутствие бюджетной поддержки гражданской авиации и авиационной промышленности, продолжает функционировать научно-информационная, производственная и исследовательская инфраструктура. При этом остается большой потенциал летных и инженерно-технических кадров и организаций.
Функционирование экономики страны неразрывно связано с воздушным транспортом. Для ряда регионов страны воздушный транспорт является единственным магистральным видом транспорта, обеспечивающим их связь с остальной территорией России. На долю воздушного транспорта приходится до 20% от общего пассажирооборота в междугороднем сообщении и более 80% пассажиров в международном сообщении. Значительный вклад вносит гражданская авиация в обеспечение функционирования отраслей народного хозяйства на основе использования прогрессивных авиационных технологий, включая разведку и освоение минерально-сырьевых ресурсов России.
Инфраструктура Гражданской авиации включает 229 авиакомпаний, 423 аэропорта, 13 авиаремонтных заводов, более 200 тыс. чел. персонала (см. рис.1).
Парк воздушных судов является основной подсистемой воздушного транспорта, наиболее капиталоемкой и значимой для обеспечения экономически эффективной работы гражданской авиации. Каждая из возникших в России угроз экономической безопасности (снижение уровня БП, сокращение числа аэропортов, резкое падение объемов перевозок) поставил бы любую транспортную систему за грань выживания, однако российская авиация, тем не менее, смогла удержаться за счет своего высокого потенциала.
Мировой кризис 2001 г. в гражданской авиации не столь сильно отразился на России, так как у нас он произошел ранее, в середине 90-х гг., когда у зарубежных компаний процесс только начал развиваться, но обвал российского рынка воздушных перевозок не мог не сказаться на состоянии российской авиации (гражданской авиации и авиационной промышленности).
Однако имеющийся экономический потенциал еще может дать возможность России не отстать катастрофически от постиндустриальных стран и решить свои социальные проблемы, но десятилетнее топтание на месте все же привело российскую авиацию на грань выживания.
Зарубежный опыт свидетельствует о решающей роли государства в регулировании и стимулировании создания новой авиатехники, интеграции с мировыми производителями авиационной техники.
С одной стороны, в условиях отсутствия на протяжении последних лет регулярных крупных заказов со стороны российских авиакомпаний, которые в последнее десятилетие столкнулись с беспрецедентным для мировой практики 4-х кратным падением спроса на пассажирские перевозки, отечественная авиапромышленность, рассчитанная на удовлетворение совершенно иных масштабов потребностей в воздушных судах, была вынуждена функционировать в режиме разовых поставок.
В результате, в последнее 5-летие среднеотраслевой уровень загрузки производственных мощностей гражданскими заказами не превышал 10—15%, что объективно влекло за собой убыточность деятельности для большинства предприятий авиационной промышленности, лишенных в силу этого возможности финансировать мероприятия по обновлению основных фондов и переходу на современные технологии автоматизированного проектирования, производства и обслуживания авиатехники нового поколения.
На сегодня 95% станочного парка авиационной промышленности имеет возраст более 20 лет Экспериментальная база НИИ и КБ отрасли изношена более чем на 80%. Даже при проведении намеченной Правительством РФ реструктуризации авиационной промышленности в интересах со крашения ранее созданных и ставших к настоящему времени избыточными производственных мощностей срочной замены потребует не менее 50% сохраняемого технологического и экспериментального оборудования.
Необходимо прекратить олигархическое движение в авиационной промышленности, где многие фирмы (ОКБ, заводы), когда-то крупные и известные, но нищенствующие сегодня, держится за свое призрачное прошлое. Выпуск одного-двух самолетов в год — это безумно дорогое удовольствие, поэтому создание «самолета для самолета» нам явно не по карману, а предельно «жесткая» структура мирового авиационного рынка существенно снижает конкурентоспособность и экспортный потенциал российской авиационной промышленности. При этом ключевыми факторами ее не конкурентоспособности являются:
• отсутствие капитала и финансовых механизмов;
• отсутствие международно-признанных сертификатов;
• отсутствие инфраструктуры продаж и послепродажной поддержки;
• отсутствие политического лоббирования.
Одной из важнейших государственных задач является создания Российской системы обеспечения летной годности, послепродажной поддержки AT, в том числе за рубежом, где эксплуатируется ранее выпущенная AT.
Содержание проблемы обеспечения безопасности полетов гражданских воздушных судов (ВС), прежде всего, определяется эффективностью действующей системы поддержания их летной годности [1], [2], [3].
Проблема поддержания летной годности ВС решалась на всех этапах становления и развития гражданской авиации и в настоящее время находится в центре внимания международных авиационных организаций и государственных органов. На каждом из этапов, в соответствии с требованиями своего времени, действовала определенная система поддержания летной годности ВС и соответствующая система законодательной, нормативно-правовой и нормативно-технической документации [4], [5], [6].
Новые экономические отношения в России, а, следовательно, изменение принципов, правил и форм государственного регулирования и управления в авиационной сфере, обусловили существенное изменение требований в части нормативного обеспечения и контроля характеристик летной годности (эксплуатационно-технических характеристик — ЭТХ) ВС при их создании, испытаниях и эксплуатации [7], [8], [9].
Современные требования нормативного обеспечения и контроля ЭТХ ВС реализуются при разработке ВС в виде свойств и соответствующих им характеристик безотказности, долговечности, живучести, сохраняемости, эксплуатационной и ремонтной технологичности, контролепригодности и др. Однако, облик и содержание системы поддержания летной годности ВС в процессе длительной эксплуатации в значительно большей степени зависит от стратегий, методов, режимов технического обслуживания и ремонта (ТОиР), от экономических и организационных мер и других аспектов, направленных на поддержание летной годности ВС.
Указанные требования нашли отражения и в последних разработках международной организации ИКАО, в частности, в руководствах по летной годности авиационной техники (Дос.9051, Дос.9388, Дос.8389) [10], [11], [12], [13]. В дальнейшем развитие этих работ привело к появлению отдельного «Руководства по сохранению летной годности» (Дос.9642), изданного ИКАО в 1995 г. [14], которое охватывает все этапы жизненного цикла ВС и содержит ряд новых требований и положений в области ТОиР, доработок, контроля уровня надежности ВС в условиях авиакомпаний и специализированных организаций по ТОиР (центров ТОиР), в отношении вида установленной отчетности по летной годности и других мероприятий по поддержанию летной годности ВС при эксплуатации.
Особую актуальность проблема поддержания летной годности ВС приобретает в современных условиях работы воздушного транспорта России, которые характеризуются:
• образованием большого числа негосударственных авиакомпаний, часть из которых не имеет своей производственно-технической базы;
• значительной долей ВС, имеющих большую наработку или срок службы (свыше 70%);
• прекращением бюджетного финансирования работ по поддержанию летной годности;
• прекращением инвестиций на обновление парка ВС.
К особенностям современных условий в России относится также наличие двух систем сертификации, разделенных по различным объектам:
• Системы сертификации авиационной техники и объектов гражданской авиации (ССАТ и ОГА) с Руководящим органом в лице Межгосударственного авиационного комитета (МАК).
• Системы сертификации в гражданской авиации (ССГА) с Руководящим органом в лице Минтранса РФ.
Следует отметить, что, в отличие от России, в США действует единая система Федеральных авиационных правил (FAR) в рамках Федеральной Авиационной Администрации (FAA), в Европейском Союзе — единая система авиационных правил (PART, JAR) в рамках Европейского Агентства Авиационной Безопасности (EASA) (до 2004 г. — Объединенной Авиационной Администрации (JAA))[15].
Состав документов, терминология и правила сертификации, принятые в рамках ССАТ и ОГА, в основном гармонизированы с документами ИКАО [12], [13], [14], правилами FAR, чего нельзя сказать о нормативных документах в рамках ССГА.
Разобщенность систем сертификации AT, ОГА, ССГА и отсутствие единой методологии их создания привели к необходимости решения сложного комплекса задач обеспечения и поддержания летной годности ВС.
Вопросы поддержания летной годности ВС содержатся в ряде других действующих нормативных документов: наставлениях [1], [16], руководствах [17], положениях [18], [19], стандартах [20], [21], которые, однако, также не объединены в единую систему. Вместе с тем, отсутствуют нормативные документы, направленные на решение задач поддержания летной годности, в прямой постановке, как того требуют документы ИКАО [22] .
Необходимо отметить, что проблеме обеспечения и поддержания летной годности ВС уделяется постоянное внимание авиационными специалистами организаций и предприятий авиационной промышленности и гражданской авиации. Широко известны работы по исследованию данной проблемы авторов: Барзиловича Е.Ю.; Воробьева В.Г.; Громова М.С., Зубкова Б. В.; Ицковича А.А.; Неймарк М.С.; Петрова А.Н.; Смирнова Н.Н.; Сакача Р.В.; Чинючина Ю.М.; Шапкина B.C. и др.
Тем не менее, в свете новых задач, стоящих перед гражданской авиацией по повышению эффективности технической эксплуатации ВС и безопасности полетов, задач, решаемых в условиях рыночной экономики, возникает необходимость исследования и разработки современной государственной системы поддержания летной годности ВС на этапах их эксплуатации.
В решении данной проблемы, носящей комплексный характер, должны участвовать специально уполномоченные органы МАК, Минтранса РФ, Минпромэнерго, Разработчики, Изготовители, Организации по ТОиР ВС. Каждый из участников должен найти свое место и свое назначение в разрабатываемой системе.
Далее в работе рассматривается состояние вопроса по теории техногенных рисков в приложении к задачам оценивания безопасности на транспорте. Предлагается определенная формализация понятия риска, что позволяет найти некоторые математические модели рисков, полезные для решения разных задач и программах обучения персонала.
В авиации практикуется переход к понятиям риска ситуаций, особенно при оценке опасности посадки самолетов в особых случаях, при решении вопросов обеспечения безопасности полетов.
Так, в последнее время в сфере летной эксплуатации ВС внедряется концепции рисков CFIT, ALAR, принятых в России в качестве официальных идеологий обеспечения БП. Вместе с тем приходится отметить, что унификация положений теории БП в рамках моделей рисков по ИКАО и на транспорте в целом пока еще не достигнута по следующим причинам:
1. Имеется неоднозначность определений рисков и моделей рисков в зависимости от области применения той или иной концепции рисков (финансы, экология, техника и т.д.). Иногда признаки области опасной деятельности в технике, в обществе и т.д. принимаются за основу формулирования новых определений риска.
2. С общих позиций математической формализации явлений природы и теории случайных процессов представляется возможным ограничиться, как предложено ниже, всего лишь двумя моделями или формулами риска в зависимости от степени случайности или неопределенности изучаемых явлений. Более того, можно утверждать, что в рамках общего подхода к оцениванию безопасности на транспорте не возникнет особых проблем с определением риска и с оценкой уровня безопасности систем на основе соответствующих определений и моделей рисков для разных ситуаций и типов факторов.
3. Формальное распространение методов теории надежности на область оценки опасности явлений, возникающих при отказах систем, не дает удовлетворительных результатов и однозначного ответа на вопрос о причинах возникновения катастроф как редких, маловероятных событий.
4. Классификацию моделей рисков и особенностей их применения можно построить на основе принципов и формул определения и трактовок как события специальными показателями свойств этого события.
Так, практически очень важными для оценки безопасности являются «катастрофические риски» [116, 119] в виде маловероятных редких событий, которые могут изучаться на транспорте, при прогнозировании опасности космических проектов и опасности плавания атомных подводных лодок (АПЛ), в задачах страхования, например, при оценке риска разорения страховой компании. Риски оцениваются в экологии, а также при оценке возможностей, возникновения актов терроризма на транспорте и в других областях. При этом следует подчеркнуть, что такие события как катастрофы, возникают в системах, которые могут считаться высоконадежными с позиций теории надежности.
Высоконадежными можно считать системы, в которых вероятность возникновения катастрофы «почти — нуль», а надежность функционирования на заданном промежутке времени высокая и по вероятности близка к единице. Так, гибель атомной подводной лодки (АПЛ) «Курск» трудно объяснить с позиций теории надежности.
В работе [140] Малинецким Г. Г. предложена градация степеней опасности в системах через риск на основе классификации трех возможных ситуаций (№1, 2, 3) развития событий. При этом риск оценивается как событие только через вероятностную меру его появления.
Однако, на практике более важной и распространенной является и другая ситуация (№ 4), которая служит предметом исследований в данной работе, а именно: ситуация типа «большой ущерб с вероятностью почти нуль», что характерно для ряда катастроф с высоконадежными системами. Особенности ситуаций, подобных № 4, порождают известные коллизии и синдромы типа «Launch on hunch» или «It can t happen to me», не объяснимые с позиций теории надежности (соответственно это значит «Старт на авось» или «Это (в смысле «катастрофы») не может произойти со мной»).
В настоящее время можно выделить два основных направления изучения рисков в природных и техногенных системах. Первое — это теория катастроф в гомеостатических комплексах [140]. Второе направление — теория катастроф в системах с конечным множеством дискретных состояний [118, 119]. К этому направлению могут быть отнесены теория и методы сценарного анализа рисковых ситуаций оценивания безопасности систем [116, 117].
Рассматриваемые вопросы приводят к необходимости по-новому сформулировать понятие «безопасности систем», отличающееся от соответствующих определений из теории надежности [14 5].
Определение «безопасности» дается в Британском стандарте [14 6] на основе риска, которые можно измерять с помощью двухмерного показателя: через степень риска и значение ущерба.
Тогда надо принять соглашение о том, что такое риск в общем случае. В некоторых практически важных случаях оценка безопасности может быть получена без использования значений вероятностей для избранных событий [118, 119]. Далее, известны способы оценивания рисков без теории вероятностей, основанные на экспертных методах, которые нашли применение в гражданской авиации. Так, в западном авиационном сообществе разработаны программы CFIT, FORAS [14 9, 151] и методика оценки рисков столкновений одиночных (не множества) исправных и управляемых самолетов с препятствиями, с землей, с горами без использования вероятностных показателей опасности.
В связи с этим в данной работе в основном исследуются условия и причины возникновения маловероятных катастроф, и определяются системные ошибки с помощью моделей рисковых процессов в форме цепей дискретных случайных событий. Предлагается выявлять опасные тенденции путем анализа некоторых системных ошибок, скрытых в структуре системы и в устройствах ее взаимодействия с внешней окружающей средой, а также обусловленных проявлением человеческого фактора. Понятие системной ошибки было введено в [116], однако формула системной ошибки не была предложена. Использование дискретных цепей отражает метод сценарного анализа, предложенного Кульбой В.В. [117].
Перечисленные достижения в области разработки моделей риска могут быть полезными при анализе безопасности функционирования транспортных систем, особенно в ситуациях с ненадежной статистикой. При этом достаточно важным является выявление особенностей применения известных и хорошо разработанных, для технических объектов, методов теории надежности при решении следующих вопросов безопасности полетов в гражданской авиации:
1. Концепции обеспечения и поддержания и сохранения летной годности гражданских ВС в новых условиях функционирования отрасли, отражающей современное состояние проблемы, государственную политику в области развития авиации и обеспечении безопасности полетов и учитывающей международную теорию и практику авиастроения и технической эксплуатации ВС.
2. Методологических основ комплексного ведения работ по поддержанию летной годности ВС в процессе их эксплуатации включающих:
• системный подход к решению задач поддержания летной годности ВС;
• принципы, правила и механизм управления поддержанием летной годности ВС;
• структуру системы управления поддержанием летной годности ВС с учетом функциональных особенностей взаимодействия ее целевых подсистем.
3. Обоснование состава и содержания работ по компонентам поддержания летной годности ВС.
4. Научных основах и методическом обеспечении процедур контроля технического состояния конструкции планера и уровня надежности изделий функциональных систем ВС в эксплуатационных условиях.
5. Методах оценки эффективности режимов ТО изделий при поддержании летной годности ВС.
6. Рекомендациях по сертификации экземпляра ВС при эксплуатации.
Результаты данного исследования, реализованные в комплексе нормативно-технических и научно-методических документов, введенных в действие на отраслевом и межотраслевом уровнях, позволяют на всех стадиях жизненного цикла ВС обоснованно выбирать и реализовывать приоритетные целевые мероприятия (управляющие воздействия) по обеспечению и поддержанию летной годности ВС эксплуатируемых и вновь создаваемых типов. Целью диссертационной работы является создание современной теории обеспечения и поддержание летной годности ВС ГА и обоснование конкретных предложений по ее поддержанию.
Объект и методы исследования. Объектом исследования является процесс обеспечения и поддержания летной годности ВС ГА. Методы исследования связаны с теорией управления случайными процессами различной природы, с использованием методов компьютерной статистики, теории надежности и эффективности сложных систем.
Научной новизной обладают следующие полученные в диссертации результаты:
• разработанные методологические основы поддержания летной годности ВС ГА и процедуры ее контроля в эксплуатационных предприятиях;
• оригинальный метод строгого статистического оценивания показателей безопасности полетов по ограниченным исходным данным и неизвестном законе распределения;
• комплекс эффективных математических моделей, направленных на упреждение аварийных и катастрофических ситуаций на борту воздушного судна;
• универсальный оптимальный алгоритм управления в системе «человек-машина-среда» с целью снижения рисков авиапроисшествий на воздушном транспорте;
• методология оценивания рисков авиакатастроф на основе точных и экспертных подходов;
• комплекс моделей обслуживания по техническому состоянию механических конструкций воздушных судов;
Сформулированные выше результаты и являются вопросами, выносимыми на защиту.
Достоверность результатов исследований подтверждается строгостью хорошо апробированных предложенных моделей и алгоритмов, приемлемостью опущений, адекватно отражающих изучаемые физические процессы и явления, а также использованием исходных данных, собранных лично автором, либо по разработанной им документации.
Практическая ценность и внедрение результатов работы заключаются в реализуемости ее результатов, использовании их в эксплуатационных авиапредприятиях и авиакомпаниях, а также в организациях авиационной промышленности и в учебном процессе аэрокосмических ВУЗов России, о чем имеются соответствующие акты.
Апробирование и публикация результатов диссертации. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях в США (1996-1999 г.г.); 1-ой Московской (ФСВТ-JAA) международной конференции по гармонизации систем летной годности (1998г.); Минской международной конференции (стран СНГ и США) по обеспечению и поддержанию летной годности (1998г.); международных научно-практических конференциях МГТУ ГА (2000, 2001, 2003 г.г.), в ЕАТК ГА (1999-2005 г.г.), на различных отраслевых совещаниях и конференциях с участием иностранных партнеров (1995-1999 г.г.), на семинарах секции «Проблемы воздушного транспорта» РАН (2000-2001 г.г.), на семинарах кафедры оптимального управления факультета ВМК МГУ им.М.В.Ломоносова, на международном семинаре в математическом институте им.Л.Эйлера (г.Санкт-Петербург, 2000 г.).Материалы исследований по теме диссертационной работы нашли свое применение в ряде отраслевых документов [19, 36-39, 46, 70-82, и др.], подготовленных при непосредственном участии автора, при специальной подготовке и сертификации руководителей, инженеров, экспертов и специалистов по системам качества отрасли ГА, используются в учебном процессе авиационных вузов России.
По теме диссертации опубликовано 27 печатных работ, из них 5 - в рейтинговых изданиях, в которых Президиумом ВАК разрешено опубликование материалов докторских диссертаций, одна монография объемом 449 стр. (28 печ.листов), изданная в МГУ им.М.В.Ломоносова, автореферат [43] и кандидатская диссертация [5], защищенная в МГТУ ГА.
Отечественный опыт обеспечения и поддержания летной годности воздушных судов
Международные стандарты и рекомендации летной годности разработаны ИКАО и впервые опубликованы в 194 9 году в качестве Приложения 8 к Чикагской конвенции 1944г. [22]. Приложение 8 включает стандарты летной годности широкого плана и служит международной (рекомендательной) основой для разработки национальных норм летной годности, которые обязано иметь каждое государство — член ИКАО. Для содействия государствам в применении Приложения 8 для разработки национальных норм летной годности ИКАО издало в 1974 году руководящий материал — Техническое руководство по летной годности, который содержит подробные требования к летной годности [10].
Страны-члены ИКАО имеют свои национальные нормы летной годности или распространяют на свою гражданскую авиационную технику действие норм летной годности одной из передовых авиационных держав. Наибольшим авторитетом среди зарубежных норм летной годности пользуются нормы США — Federal Aviation Regular (FAR) и Великобритании — British Civil Airworthiness Requirements (BCAR), разработка и постоянное совершенствование которых ведется с 30-х годов.
Начиная с 7 0-х годов осуществляется разработка западноевропейских норм летной годности Joint Airworthiness Requirements (JAR), в основу которых положены нормы летной годности США и по отдельным разделам — нормы Великобритании.
В разработанных в соответствии с Приложениями б и 8 Конвенции о международной гражданской авиации ИКАО [13], Руководствах ИКАО по летной годности авиационной техники (Doc. 9051, Doc. 8335, Doc. 9388, Doc. 9389) [10], [11], [12] появились разделы по поддержанию летной годности. Дальнейшее развитие этих работ привело к появлению отдельного «Руководства по сохранению летной годности» (Doc. 9642), изданного ИКАО в 1995 году [14]. В этих документах наблюдается тенденция перехода от термина «Поддержание летной годности» к термину «Сохранение летной годности».
В Руководстве по летной годности (DOC 9760) изданном в 2001 году изложены обязательства государства регистрации и государства эксплуатанта по Конвенции о международной гражданской авиации, касающиеся вопросов летной годности. В нем содержатся подробные указания относительно создания и функционирования организационных структур по вопросам летной годности в рамках ведомства гражданской авиации, особое внимание уделено подразделению инспектирования (AID) и инженерному подразделению (AED). Оно охватывает также процедуры выдачи, продления и признания действительными сертификатов летной годности, равно как и процедуры, которые могут быть использованы для выдачи сертификатов типа воздушным судам и компонентам ВС. Большое внимание уделяется подробным процедурам, которых должно придерживаться государство эксплуатанта при утверждении разработанных эксплуатантом программ технического обслуживания и ремонта и контроля уровня надежности, а также при сертификации эксплуатантов в части ТОиР как обязательного условия при выдаче сертификата эксплуатанта (АОС) и надзоре за эксплуатацией после выдачи АОС. Основное содержание построено на материалах Руководства по организации работ в области летной годности (DOC 9389) .
Часть А тома II Руководства по летной годности касается сертификации конструкции (типа) ВС, часть В касается процедур сохранения летной годности. Требования Федеральных авиационных правил США FAR можно разделить на следующие группы: 1. Нормы летной годности, устанавливающие минимальные государственные требования к летной годности и направленные на обеспечение безопасности полетов — FAR, части 23, 25, 27, 29; 2. Нормы (правила), регулирующие организацию и обеспечение эксплуатации, ТО и ремонта авиационной техники — FAR, части 43, 91, 121, 125, 127, 129, 135, 139, 145, 147.
В FAR-43 содержат общие правила выполнения работ по ТО и ремонту, модификациями, доработкам, контролю ВС, его силовой установки и оборудования, являющихся базовыми для всех типов и классов ВС. Для выполнения этих работ рекомендуется использовать Руководство по техническому обслуживанию или другие указания по поддержанию летной годности (разработанные поставщиком или эксплуатантом), технические приемы и практику, одобренные FAA.
Для транспортных авиакомпаний и коммерческих эксплуатационных организаций, сертифицированных в соответствии с FAR-121, 127, 129, 135, как правило, принято использовать специально разработанную этими авиакомпаниями и организациями эксплуатационную документацию на основе указаний поставщика по сохранению летной годности.
В FAR-43 также приводятся требования к форме и содержанию записей о проведении работ по ТО и ремонту, доработкам, модификациям, а также требования к записям об осмотрах, которые выполняются в соответствии с FAR-91, 125, 135.
FAR-91 содержит правила эксплуатации и выполнения полетов, а также требования к выполнению работ по ТО и ремонту или программ проверки и осмотра (Inspection program), необходимых для различных типов ВС. Эти осмотры предписывается выполнять по специальным программам, разработанным поставщиком ВС или эксплуатантом.
Сертификация технического персонала наземных служб эксплуатанта проводится в соответствии с FAR-65. Рассматриваются вопросы подготовки, квалификации и допуска специалистов к работе, их привилегии и ограничения. Подготовка специалистов по ТО и ремонту в авиашколах регламентируется FAR-147.
Сертификация ремонтных центров осуществляется в соответствии с FAR-145, в котором содержатся требования по оценке производственных условий для проведения работ по ТО и ремонту, доработке планера, силовых установок и комплектующих изделий, а также общие правила для держателей этого сертификата.
Перечисленные части FAR представляют собой базовый набор правил и требований, которые конкретизируются в частях 121, 125, 127, 123, 135, 134 FAR в зависимости от класса и назначения ВС.
Следует отметить, что FAR в части ТО и ремонта является компромиссом между базовыми правилами, сложившимися на ранних этапах становления авиации, сохранившими свою актуальность для малых ВС общего назначения, и дополнительно сформированными в FAR-121, 125, 129, 135, 137 для ТО и ремонта ВС, интенсивно эксплуатируемых в авиакомпаниях.
Отработанную структуру и широкую сферу применения имеют циркуляры (Advisory Circular-AC) FAA, которые, так же как и нормы делятся на следующие группы: 1. общие сведения и регулирование использования документов; 2. вопросы, связанные с конструкцией ВС; 3. вопросы организации, эксплуатации, ТО и ремонта.
Европейский Союз (ЕС) в лице Объединенной авиационной администрации JAA (с 2002 г. — Европейское агентство авиационной безопасности EASA) пошел по пути рационализации структуры и переработки содержания требований, регламентирующих вопросы эксплуатации ВС, что нашло отражение при создании PART-OPS раздела требований, регламентирующих коммерческую эксплуатацию самолетов (часть PART-OPS-1), вертолетов (часть PART-OPS-2) и авиации общего назначения (часть PART-OPS-3).
Нормативно-методические документы (требования, спецификации руководства, методики) неправительственных международных организаций (ATA, MSG, АЕА, IATA и др.) также используются при создании, поставках и эксплуатации авиационной техники (рис. 1.17).
Основные принципы и правила обеспечения и поддержания летной годности
Современная система обеспечения и поддержания летной годности ВС является частью сложной общегосударственной авиационно-транспортной системы, состоящей из: собственно ВС в целом, его планера, силовой установки, аэронавигационных и пилотажных систем, системы управления, связи, систем жизнеобеспечения пассажиров, экипажа и других элементов; научного сопровождения ВС и его оборудования на всех этапах жизненного цикла; системы технического обслуживания и ремонта ВС; наземных служб обеспечения, технического обслуживания и ремонта ВС; авиационных специалистов и службы их обучения и переучивания; службы управления воздушным движением; аэродромной службы; системы обслуживания пассажиров на земле; образовательных учреждений и центров подготовки персонала; нормативно-технической базы; системы и органов сертификации и надзора.
Создаваться и сертифицироваться должно не только ВС, но и все указанные компоненты системы. В этом залог успешного решения проблемы поддержания летной годности ВС в процессе их длительной эксплуатации.
Основной задачей при построении системы поддержания летной годности является определение состава мероприятий, подлежащих реализации на различных стадиях жизненного цикла ВС. Учитывая то обстоятельство, что проблемой поддержания ЛГ ВС заняты коллективы многих организаций и предприятий, для ее успешного решения необходим комплексный подход, который должен учитывать: проводимую государством политику в области поддержания ЛГ ВС; особенности действующей практики решения задач поддержания ЛГ ВС и нормативной базы в области технической эксплуатации; требования международных стандартов ИКАО, положительный опыт решения проблемы поддержания ЛГ ВС, накопленный Европейским сообществом и США.
Комплексный (системный) подход при решении крупной проблемы основывается, прежде всего, на четком понимании всеми участниками поставленных целей, а также принципов, правил и механизма действий по их достижению.
С учетом изложенного выше, основные принципы и правила обеспечения и поддержания летной годности ВС представляются в следующем виде: летная годность закладывается при проектировании ВС с учетом предыдущего опыта эксплуатации, требований Заказчика, государственных требований по безопасности и экологии и подтверждается необходимым объемом стендовых и летных испытаний, включая и сертификационные испытания; летная годность обеспечивается при серийном изготовлении ВС и контролируется на всех этапах изготовления независимой приемкой; летная годность поддерживается при эксплуатации путем соблюдения установленных правил летной эксплуатации, технического обслуживания и ремонта ВС. В сопровождении эксплуатации ВС до списания участвуют организации разработчика, изготовителя, авиационные власти стран разработчика-изготовителя. При этом страна разработчик-изготовитель ВС несет ответственность за целостность конструкции, полноту и качество типовой эксплуатационной документации, уровень эксплуатационно-технических характеристик ВС, содержание базовой (сертифицированной части) программы ТОиР; взаимные обязательства поставщика и эксплуатанта регламентируются «Типовым договором на поставку гражданских ВС и взаимные обязательства поставщика и эксплуатанта на весь период эксплуатации по сохранению летной годности»; разработка и серийное производство авиационной техники осуществляется сертифицированными предприятиями-изготовителями; каждый тип авиационной техники проходит обязательную сертификацию и получает сертификат типа с комплектом эксплуатационной документации (Программа технического обслуживания и ремонта, РТЭ, РЛЭ и др.); для каждого типа авиационной техники разрабатывается программа обеспечения ТОиР; каждый экземпляр авиационной техники получает Сертификат летной годности к полетам (Сертификат ЛГ). Первоначальный сертификат AT выдается органом независимой приемки изготовителя; эксплуатацию ВС осуществляют только сертифицированные экс-плуатанты; ответственность за поддержание ЛГ ВС возлагается на эксплуатанта (ст. 37, п. 5 ВК РФ); действующие сертификаты имеют ограниченные сроки действия; при нарушении эксплуатантом требований по поддержанию ЛГ ВС, а также выявлении небезопасного состояния ВС вводятся ограничения на его эксплуатацию или эксплуатация ВС приостанавливается; техническое обслуживание (ТО) и ремонт осуществляют сертифицированные организации по ТО и ремонту (ст. 8, п. 1 ВК РФ); подготовку авиационного персонала осуществляют сертифицированные образовательные учреждения (ст. 8, п. 1 ВК РФ) ; все виды работ по поддержанию ЛГ ВС выполняет авиационный персонал, прошедший аттестацию (ст. 8, п. 2 ВК РФ); государственный контроль за ЛГ ВС на этапах их разработки, производства и эксплуатации осуществляется специально уполномоченными органами (ст. 37, п. 7 ВК РФ) ; обеспечение взаимосвязи, надзора и контроля за соблюдением указанных принципов, а также предоставление эксплуатантам информации о техническом состоянии авиационной техники соответствующим уполномоченным органам осуществляется в рамках информационно-распорядительной системы поддержания летной годности ВС (ст. 37, п. 8 ВК РФ).
Разработка моделей и алгоритмов процедур контроля уровня надежности изделий функциональных систем
Поддержание ЛГ ВС в ЭАП в значительной степени зависит от поддержания уровня надежности изделий AT. Вопросом контроля, анализа и обеспечения надежности изделий функциональных систем (ФС) ВС в ЭАП отводится большое внимание. Автоматизированные системы сбора информации об отказах и неисправностях AT, действующие в ЭАП («HAT», «НАТ-2», «ЭНАТ» и др.) позволяют производить оценку надежности AT с достаточной степенью достоверности и рассчитывать показатели надежности: среднюю наработку на отказ — Г0; параметр потока отказов — со; показатель Кюоо — количество отказов на 1000 ч налета. Обеспечение требуемого уровня надежности изделий AT для поддержания ЛГ ВС в ЭАП осуществляется проведением ТО, регламентированного программой ТОиР ВС и своевременным контролем показателей надежности. Для принятия решения о соответствии ЛГ ВС в ЭАП предъявляемым требованиям необходимо организовать оперативное сравнение фактических уровней надежности изделий ФС с допустимыми, обеспечивающими ЛГ ВС. Используемые в ЭАП методики оценки и анализа надежности AT [38] не решают поставленной задачи полностью. Наиболее целесообразно для этих целей применить Методику статистического регулирования надежности изделий AT в ЭАП [57], но она также требует определенной доработки, т.к. установление плановых уровней безотказности изделий AT из условий обеспечения только экономической эффективности процесса технической эксплуатации парка ВС не позволяет в полном объеме решать задачи поддержания ЛГ ВС.
В качестве критериев оценки соответствия изделий AT требованиям ЛГ ВС должны рассматриваться вероятности возникновения инцидентов (усложнения условий полета) Qyyn, количественные нормативы которых указаны в НЛГС [40] на ВС в целом и его функциональные системы (ФС). Использование методов оценки надежности ФС (метода структурных схем и метода логических схем) позволяет установить соответствующий норматив Qyyn для типа изделия AT.
Для оценки уровня надежности изделий AT эксплуатируемого ВС целесообразно использовать показатель безотказности Кюооп (количество отказов, выявленных в полете на 1000 ч налета) или Кюоои (количество инцидентов на 1000 ч налета).
Обобщение накопленного опыта эксплуатации ВС в ЭАП за несколько лет позволяет более строго произвести оценку этих показателей на основе методов математической статистики.
Таким образом, при поддержании ЛГ ВС в ЭАП следует организовать сравнение фактически достигнутого уровня надежности (безотказности) изделий ФС с нормативным значением показателя Кн юоо, установленным из условий обеспечения требований ЛГ ВС. В такой постановке общая задача контроля надежности изделий AT для поддержания ЛГ ВС по сути, представляет собой две частные задачи: 1) установление К" юоо (нормативного уровня надежности изделия) из условия обеспечения требований ЛГ ВС; 2) определение фактически достигнутого уровня надежности Кф юоо и его сравнение с Кн юоо»
При решении подобных задач необходимо учитывать условия эксплуатации парка ВС в ЭАП (переменность состава парка, неравномерный налет за контрольные периоды, разброс эксплуатационно-технических характеристик изделий AT), что накладывает определенные требования на методическое обеспечение процедур контроля.
Задача 1.
Установление Кнюоо из условия обеспечения требований ЛГ ВС. Предлагается следующий алгоритм решения задачи (рис. 3.3). Установление Кнюооизделия AT возможно лишь при рассмотрении структурной или логической схемы расчета надежности ФС (блок 3). В блоке 4 определяется возможный спектр технических состояний ФС от исправного до приводящего к ситуации усложнения условий полета в соответствии с расчетными схемами надежности. В результате появляется возможность оценить C0ij = f{a il3a) , где a ij — параметр потока отказов изделий, обуславливающий их переход из технического состояния системы і в состояние j.
Исходя из принятых расчетных схем надежности ФС и заданной периодичности ее восстановления при формах ТО рассчитываются относительные частоты перехода в состояния модели (блок 5) . Блок б — реализация модели ПТЭ.
С учетом особенностей реального процесса технической эксплуатации (ПТЭ) парка ВС в эксплуатационном авиапредприятии предлагается использовать стационарную полумарковскую модель (рис. 3.4). Строгая постановка задачи и доказательства правомерности такой модели представлены в [27, 46]. Модель позволяет выявить связи с процессом восстановления при ТО. Рассмотрены следующие группы состояний ПТЭ ВС: использования (Пі, ..., Пк) , видов ТО (В1,..., В"1) . Состояния использования ВС соответствуют различным уровням технического состояния ВС от исправного (Пі) до состояния, приводящего к усложнению условий полета (Пк) .
Рассматриваемый случайный процесс определяется совокупностью параметров {г} — количеством состояний, H-Pijll- матрицей переходных вероятностей и вектором 71 = Лі, 7Г2,..., лг частот состояний.
Взаимосвязь между относительными частотами перехода Р и абсолютными частотами пребывания в состояниях жг обеспечивается выражениями : k j t J (3.12) где і, j — индексы сообщающихся состояний модели; Кг г rc_j — абсолютные частоты пребывания в і-м и J-M состояниях; Pij — относительная частота перехода из і-го в j -e состояние; R — количество состояний в модели.
Относительные частоты перехода являются характеристикой потоков событий, переводящих систему из состояния в состояние и обусловлены изменением технического состояния ВС, а также периодичностью и объемом восстановления ее работоспособности на видах ТО.
Вероятность перехода из состояния П± в состояние ПІ, Щ, ..., Пк - і, Пк определяется возникновением отказов изделий ФС: Р.. =1-е-ш - «, i, j є пи ..., ПК, (3.13) где coij — параметр потока отказов изделий ФС, переводящий ее из i-го в j-e техническое состояние; t — средняя продолжительность полета.
Вероятности перехода в состояние восстановления являются величинами, обратно-пропорциональными периодичности проведения соответствующих видов ТО: Pij = JT(tTo), і, j є В1 - В, (3.14) где tTo — периодичность технического обслуживания. Расчет характеристик модели \\Pij\\ и {л:} проводится в блоке 7.
Рекомендации по организационно-техническому сопровождению процессов поддержания
Действовавшая в рамках бывшего МГА система документации по технической эксплуатации ВС соответствовала по своей структуре и содержанию полномасштабной централизованной системе организации, планирования и управления производством в ГА [48], [65].
Проведенный анализ действующих групп документации ИАС ГА позволяет сделать заключение о том, что существующая структура документов не отвечает современным требованиям и новым хозяйственным условиям деятельности эксплуатантов. Нет четкого разделения представленной совокупности документов по организационным структурным уровням управления: государственному уровню и уровню эксплуатан-тов.
В связи с этим стоит задача принципиальной переработки действующих групп документации и построения системы нормативно-технической документации, отвечающей, с одной стороны, новым задачам Департамента ПЛГ в рамках Минтранса РФ, с другой, — учитывающей накопленный опыт в разработке нормативно-технической и организационно-распорядительной документации.
Основные функции технической эксплуатации четко разделяются на две группы. Первая группа функций связана с решением задач сохранения летной годности ВС в процессе эксплуатации; вторая — с обеспечением эффективности использования парка ВС. Первая группа функций относится к сфере обеспечения безопасности полетов; вторая — к сфере производственно-хозяйственной деятельности эксплуатантов.
До настоящего времени эти функции четко не разграничены, не разграничена в соответствии с этими функциями и действующая документация.
На основе проведенного анализа действующей нормативно-технической документации (НТД) по технической эксплуатации авиационной техники, изучения зарубежной практики построения системы аналогичных документов рекомендуется, применительно к новым условиям хозяйствования, принять новую структурную схему построения системы НТД (табл. 4.9).
Новая нормативная база, предусматривает создание системы документов трех уровней (см. табл. 4.9 и рис. 4.5):
1. Нормативно-правовое обеспечение — законы и подзаконные государственные нормативные акты (Федеральные Авиационные Правила — ФАП) ;
2. Нормативно-техническое и методическое обеспечение — стандарты и нормативно-методические документы (общие нормативные требования, технические условия, спецификации, руководства, положения, регламенты, программы, и т.п.);
3. Нормативно-технологическое обеспечение — руководства по процедурам, инструктивная, технологическая и производственно-техническая документация.
Функции обеспечения и контроля деятельности организаций по ТОиР и эксплуатантов в системе поддержания летной годности ВС предусматривают процессы управления как на уровне реализации общей технической политики в лице государственного полномочного органа, так и на уровне их производственно-технической деятельности при полной ответственности эксплуатанта за показатели летной годности ВС, подтверждаемой независимым техническим и финансовым экспертным контролем, включая сертификацию экземпляра ВС.
Поэтому, укрепляя первый уровень контроля за показателями летной годности ВС (первый уровень НТД) через создание и внедрение эффективных российских ФАП, гармонизированных с признанными зарубежными авиационными правилами, осуществляется переход к процедурам предоставления авиационных сертифицированных услуг на основе сертифицированной авиатехники, сертифицированных процедур поддержания летной годности ВС и аттестованного персонала.
Для конкретизации вопросов организации работ по поддержанию летной годности разрабатываются подзаконные акты, положения и стандарты. Часть указанных документов должна быть разработана вновь, часть в настоящее время пересматривается. В основу российских ФАП должны закладываться два принципа:
1. Существенное сокращение объема норм и правил (по аналогии с подходом, принятым ИКАО и EASA (JAA));
2. Широкое использование европейского опыта разработки и применения на практике норм и правил в сфере эксплуатации, ТОиР AT. Это гармонизирует с ориентацией России во внешней сфере на интеграцию в Совет Европы (см.табл.4.10).
Принятие за основу опыта, накопленного при подготовке правил эксплуатации, ТОиР AT PART-OPS и PART-145 обусловлено, прежде всего, проводимой США интеграцией своих авиационных правил FAR с европейскими правилами, и насущной необходимостью выполнения полетов авиакомпаниями России над Европой. Наконец, немаловажно и то, что более новые требования PART-OPS и PART-145 являются и более предпочтительными.
В состав первоочередных ФАП, регламентирующих поддержание летной годности ВС, необходимо включить следующие (в скобках указаны зарубежные правила, используемые в качестве прототипа при гармонизации требований, закладываемых в разрабатываемые ФАП): ФАП-1. Термины и определения (с учетом FAR/PART-1) ; ФАП-39. Директивы по летной годности (на основе FAR-39 с учетом отечественного опыта работы с бюллетенями по доработке и эксплуатационными бюллетенями); ФАП-43. Общие правила ТОиР (на основе PART-M и FAR-43); ФАП-65. Правила подготовки и аттестации специалистов по ТОиР AT (на основе FAR части 65 и 66); ФАП-ЭКС. Правила эксплуатации (на основе PART-OPS, части 1—4); ФАП-143. Правила подготовки и аттестации наземных инструкторов (на основе FAR/PART-143); ФАП-145. Организации по техническому обслуживанию и ремонту гражданской AT. Требования и правила сертификации (на основе FAR/PART-14 5); ФАП-147. Правила сертификации учебных заведений для технического состава (на основе FAR-147);
