книги из ГПНТБ / Соломонов, П. А. Надежность планера самолета

По существу следует различать два основных принципа обес­ печения технической безопасности полета:

1) повышение безопасности полета в результате повышения надежности (безотказности) летательного аппарата, его обору­ дования и наземных средств (РЛА и Ра).

2) повышение безопасности полета вследствие уменьшения опасностей последствий отказов, т. е. увеличения:

Второй способ повышения безопасности полета, как было от­ мечено выше, связан с использованием, в первую очередь, авто­ матов безопасности, встроенных систем контроля, функциональ­ ного резервирования, т. е. по существу сводится к синтезу безопасных систем из элементов с малой надежностью. Для тех частей или систем летательного аппарата, у которых уменьшить опасность последствий отказов нельзя (силовая установка и др.), необходимо добиваться повышения безотказности, а также на­ дежности при помощи использования автоматического контроля с прогнозированием отказов. Следует указать также, что техни­ ческую безопасность полета, вернее ее часть, определяемую ста­ тистически контролируемыми причинами, можно и нужно коли­ чественно определять на этапе проектирования и производства летательного аппарата статистическим моделированием с ис­ пользованием реальной аппаратуры (имитацией комбинаций от-

Особенность статистического моделирования при определении

При этом удается существенно сократить количество испыта­ ний. При моделировании всего процесса полностью необходимо иметь по крайней мере 106—107 реализаций. В процессе модели­ рования удается разделить весь комплекс оборудования (борто­ вого и наземного) на две группы: на аппаратуру, обеспечиваю­ щую безопасность полета, и аппаратуру, обеспечивающую необ­ ходимую эффективность выполнения задачи. К первой группе оборудования предъявляются более высокие требования в отно­ шении надежности, чем к оборудованию второй группы.

Выражения для технической безопасности полетов можно легко связать с характеристиками надежности летательного ап­ парата.

310

Так как

где Р{ — вероятность безотказной работы г-й системы, q%— веро­ ятность отказа I-й системы;

— веРоятно,сть парирования летчиком аварийной си­

туации, вызванной l-м отказом, то в первом приближении пони­ мая, что

- 2 v

где Ха — интенсивность летных происшествий.

Коэффициент безопасности показывает, какая доля отказов--

безопасности. Комплекс таких средств составляет схему безопас­ ности. Конструктивно схемы безопасности выполняются или в виде встроенных в агрегаты жизненно важных систем уст­ ройств, или в виде отдельных блоков контроля (блоков безопас­ ности, автоматов безопасности, автоматов контроля), автоматов ограничения, автоматов отклонения. Схемы безопасности пред­ назначены для предотвращения аварийных последствий при От­

311

казах жизненно важных систем или исключения возможности выхода их на опасный режим работы при исправных системах, а также выхода летательного аппарата на опасный режим по­

лета.

Жизненно важными системами являются система управления летательным аппаратом, гидро- и топливная система, силовая установка и т. д. Структурная схема каждого отдельного сред­ ства обеспечения безопасности в общем случае состоит из уст­ ройства контроля и исполнительного механизма (рис. 130). На вход устройства контроля поступает исходная информация, вид и объем которой зависят ют принципа работы устройства. Выход­ ной сигнал устройства контроля — контрольный сигнал воздей­ ствует на исполнительный элемент, последний выдает сигнал ин­ формации о возможности появления аварийной ситуации. По

Рис. 130. Структурная схема средств обеспечения безопасности полетов

принципу работы средства обеспечения безопасности делятся на три группы. К первой группе относятся устройства, работа кото­ рых основана на методе измерения параметров систем. Конт­ рольный сигнал в этом случае однозначно определяется текущи­ ми значениями измеряемых параметров. Исполнительный эле­ мент регистрирует предельное значение контрольного сигнала и выдает сигнал информации о состоянии системы. Параметрами контроля систем автоматического управления летательным ап­ паратом могут быть:

—'Параметры его движения (углы, угловые скорости и уско­ рения, скорости и ускорения летательного аппарата, углы атаки

искольжения);

—сигналы датчиков стабилизации и управления (гироверти­ калей; датчиков угловых скоростей и ускорений);

—координаты рулей (углы, угловые скорости и ускорения);

—параметры рулевых машин и усилителей.

Ко второй группе средств обеспечения безопасности осносятся устройства, работа которых основана на принципе сравнения. В этом случае контрольный сигнал формируется в сравниваю­ щем устройстве (компораторе) и представляет собой разность сигналов сравниваемых систем. Работа третьей группы средств

•обеспечения безопасности основана на использовании пробных сигналов. Пробный сигнал, вырабатываемый специальным внешним генератором, проходит по электрическим цепям систем контроля. Устройство контроля регистрирует прохождение этого сигнала и выдает контрольный сигнал, который воздействует на

-312

исполнительный элемент. Последний срабатывается при несоот­ ветствии контрольного сигнала какому-либо признаку. Реализа­ ция сигнала информации средств обеспечения безопасностиможет осуществляться автоматическим отключением систем (например, каналов систем автоматического управления лета­ тельным аппаратом), переключением с одной системы на дру­ гую, резервную, с одного агрегата на другой, резервный, а также ограничением параметров отдельных систем. Например, могут быть ограничены углы и скорости отклонения рулей, а также параметры движения летательного аппарата (перегрузки, углы крена, угловые скорости вращения и др.).

Кроме того, на летательных аппаратах могут устанавливать­ ся средства обеспечения безопасности, осуществляющие управ­ ление ими в аварийной ситуации.

При оценке безопасности полета при наличии средств обеспе­ чения безопасности необходимо учитывать как возможность от­ каза самих жизненно важных систем, так и возможность отказов средств обеспечения безопасности, в том числе и при их ложном срабатывании.

Вероятность непоявления летного происшествия с аварийным последствием в полете при наличии средств обеспечения безо­ пасности Рс.об (ЛПАП)

отказе системы и срабатывании средств обеспечения безопасно­ сти;

Pii —-вероятность непоявления аварийного последствия при отказах системы и средств обеспечения безопасности.

Уравнение справедливо, так как события, описываемые вели­ чинами Р1, Рг, Р3 и Р^ представляют полную группу несовмест­ ных событий. Из уравнения (7.20) видно, что средства обеспече­ ния безопасности будут эффективны, в первую очередь, только тогда, когда они будут иметь высокую надежность.

Развитие авиационной техники в течение последних лет зна­ чительно расширило возможности летательных аппаратов, кото­ рые оснащаются сложным современным оборудованием. Это при­ вело к тому, что на летательных аппаратах устанавливается большое количество устройств, приборов и всевозможных сигна­ лизаторов, которые необходимы летчику для информации о сос­ тоянии или режиме полета летательного аппарата. Особая роль в последнее время уделяется сигнализаторам, установка кото­ рых значительно разгружает приборную доску от стрелочных приборов. Кроме того, сигнализатор может вовремя предупре­

313

дить экипаж об опасной ситуации, возникающей в полете. Все это повышает безопасность полета летательного аппарата.

В настоящее время на самолетах для оповещения летчика о нормальной работе систем самолета, их отказах, о выходе само­ лета на критические режимы полета и для указаний летчику при­ меняются сигнальные лампы, световое табло, индикаторные при­ боры и тонально-звуковая сигнализация.

Большое количество устройств оповещения на самолетах отв­ лекает летчика от выполнения поставленной перед ним задачи, так как требует много времени на восприятие, осмысливание и принятия правильного решения. Кроме того, на некоторых режи­ мах и этапах полета летчик не имеет возможности наблюдения за светосигнальными и индикаторными устройствами оповеще­ ния и поэтому сигнал может быть обнаружен либо несвоевремен­ но, либо может быть совсем не обнаружен. Световая сигнализа­ ция в ряде случаев представлена в виде отдельных разбросанных по всей приборной доске осветительных лампочек с различными цветами светофильтров. Зонально-звуковые сигна­ лы, подаваемые в телефоны летчика с небольшой разницей по частоте и длительности, трудно различимы и требуют много вре­ мени на осмысливание их значений. В связи с этим современные самолеты целесообразно оборудовать автономной системой сиг­ нализации аварийных режимов полета.

Система сигнализации аварийных режимов полета, а также опасных неисправностей систем и агрегатов самолетов и верто­ летов и их двигателей предназначается для осуществления конт­ роля за режимом полета летательного аппарата, его систем и аг­ регатов (от взлета и до посадки) и выдачи экипажу четкого сиг­ нала о возникших неисправностях, а в особо опасных случаях — для выдачи краткого инструктажа по немедленному предотвра­ щению аварийной ситуации.

Система сигнализации должна состоять из:

а) бортовой части, включающей в себя систему сигнализации экипажа самолета или вертолета об опасной ситуации и аппара­ туру регистрации аварийных параметров, а также аппаратуру передачи по радиолинии на землю об аварийных режимах поле­ та и опасных неисправностях;

б) наземной части, состоящей из контрольно-поверочной ап­ паратуры, демпфирующего устройства, а также аппаратуры при­ ема передачи об аварийных режимах и опасных неисправностях, полученных с борта летательного аппарата.

Бортовая часть аппаратуры системы сигнализации должна быть унифицированной и пригодной для всех типов самолетов и вертолетов.

Система сигнализации должна автоматически обеспечивать: а) сигнализацию членам экипажа (летчику) об аварийной

ситуации;

314

б) регистрацию аварийных параметров:

в) автоматическую передачу на землю об аварийных режи­ мах полета и опасных неисправностях, возникающих на самолете или вертолете;

г) сохранение информации об аварийных параметрах, полу­ ченной на борту самолета, при аварии;

д) инструктаж экипажу (летчику) о действиях по немедлен­ ному предотвращению аварийной ситуации в особо опасных случаях.

Бортовая система сигнализации должна включать в себя:

—• датчики режимов работы систем и агрегатов самолетов и вертолетов и их двигателей, неисправности которых создают аварийную ситуацию, а также датчики аварийных режимов по­ лета. Датчики предназначаются для преобразования контролиру­ емых параметров в соответствующие сигналы, которые по ли­ нии передачи текущей информации поступают в устройство ана­ лиза обстановки и выбора сигнала;

—■анализаторы режимов, которые по выходным сигналам не­ скольких датчиков непрерывно обрабатывают текущую инфор­ мацию, характеризующую режим полета или режим работы сис­ тем или агрегатов, а также режим работы двигателя;

—устройство анализа обстановки и выбора сигнала, в кото­ ром текущая информация, поступающая от датчиков и анализа­ торов, непрерывно сравнивается с постоянной информацией, за­ ложенной в устройстве хранения постоянной информации, а также устройство анализа результатов сравнения поступающих сигналов и их возможных сочетаний. В соответствии с результа­ тами анализа устройство отрабатывает выходные сигналы и в зависимости от степени опасности полета выбирает необходимый вид сигнализации;

—устройство хранения постоянной информации, в котором в соответствии с инструкцией по эксплуатации летательного аппа­ рата заранее заложены значения контролируемых параметров и характеристики систем и агрегатов летательных аппаратов;

—самописец аварийных параметров, который автоматически регистрирует все параметры для обеспечения возможности ана­ лиза летных происшествий и предпосылок к ним, а также анали­

за режимов полета самолета с целью предотвращения летных происшествий. Кроме этого, самописец должен производить за­ пись команд, подаваемых летчику с земли, переговоров летчика с членами экипажа при аварийной ситуации;

— систему сигнализации и индикации.

К числу аварийных режимов, о которых необходимо сигна­ лизировать летчику, следует отнести:

—превышение ограничений по числу М и скорости полета;

—превышение ограничений по перегрузке;

—полет самолета на недопустимо малой высоте;

315

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1. Астафьев А. В. Окружающая среда и надежность радиоаппаратуры. М., «Энергия», 1965, 360 с.

2.Блейкли Д. М. Поверхностная диффузия. М., «Металлургия», 1965, 60 с.

3.Виноградов С. Н. и Кузьмин А. Ф. Логика. М, «Учпедгиз», 1954, 75 с.

4.Вульф Б. К. и Ромадин К. П. Авиационное материаловедение, М., «Машиностроение», 1967, 292 с.

5.Васильев Б. В., Козлов Б. А., Ткаченко Л. Г. Надежность и эффектив­

ность радиоэлектронных устройств. М., «Советское радио», 1964, 368 с.

6.Гнеденко Б. В., Беляев Ю. И., Соловьев А. Д. Математические методы

итеория надежности. М., «Наука», И965, 524 с.

7.Гудков А. И., Лешаков П. С. Внешние нагрузки и прочность летатель­ ных аппаратов. М., «Машиностроение», 1968, 470 с.

8.Дружинин Г. В. Надежность устройств автоматики. М., «Энергия», 1964, 320 стр.

9.Дружинин Г. В. Надежность систем автоматики. М., «Энергия», 1967,

526с.

10.Крауз Г. Введение в формальную логику. М.,« Учпедгиз», 'I960, 180 с.

11.Лозовский В. Н. Надежность и долговечность золотниковых и плун­ жерных пар: М., «Машиностроение», 1971, 230 с.

12.Меламедов И. М. Физические основы надежности. М., «Энергия», 1970, 1,52 с.

13.Марин Н. И. Статическая выносливость элементов авиационных кон­ струкций. М., «Машиностроение», 4968, 162 с.

14.Майоров А. В. О применении количественной оценки надежности ра­ боты устройств автоматических систем. — «Известия АН СССР ОТН. Энер­ гетика и автоматика», 1960, № 3, с. 181—182.

15.Нечипоренко В. И. Структурный анализ и методы построения надеж­ ности систем. М., «Советское радио», (1968, 256 с.

16.Половко А. М. Основы теории надежности. М., «Наука», 1966, 446 с.

17.Романовский В. И. Основные положения теории ошибок. М., Гостехиздат, 1947, 116 с.

18.Резенфельд И. А., Жиганова К- А. Ускоренные методы испытаний ме­

таллов. М., «Металлургия», 1966, 347 с.

19. Синдеев И. М. К вопросу синтеза логических систем для поиска не­ исправностей и контроля состояний сложных систем. — «Известия ОТН АН

СССР». Техническая кибернетика, 1963, № 2, с. 22—28.

20.Смирнов Н. Н. и Мулкинджанов И. К. Эксплуатационная технологич­ ность транспортных самолетов. М., «Транспорт», 1972, 207 с.

21.Соломонов П. А. Вопросы надежности авиационной техники. М., Во-

ениздат, 1968,1142 с.

22.Соломонов П. А. О техническом ресурсе современного самолета. М., Воениздат, 1962, 68 с.

23.Соломонов П. А. и др. Техническая эксплуатация авиационной техни­

ки. М., Воениздат, 1967, 414 с.

317

319