БП

Функциональное взаимодействие всех рассмотренных систем (подсистем) в общей АТС можно представить в виде схемы:

Рис.4. Функциональные связи систем в общей АТС

Контрольные вопросы:

1. Что входит в структуру АТС?

2. Особенности БС «Э-ВС».

3. Биотехническая система «УВД»?

4. Что такое регламентированные и случайные параметры состояния внешней среды?

Ключевые слова и выражения: АТС; обеспечение полета; внешняя среда; биотехническая система «Э-ВС»; БС «УВД»; БС «УЛД»; внесистемные факторы.

Литература:

[3,стр.6-14], [1,стр.23-31].

Лекция № 4

Тема: Факторы, влияющие на безопасность полетов.

План лекции: 1. Классификация факторов.

2. Учет неблагоприятных факторов

3. Многофакторность причины АП и причинно-следсвенные

связи событий в полете.

Классификация факторов

.

На БП влияет большое число факторов, от которых зависит качество функционирования АТС. При этом под каждым отдельным фактором следует понимать любое действие, случай, условие или обстоятельство, наличие или отсутствие которого увеличивает вероятность неблагоприятного завершения полета.

Техническая и организационная сложность АТС поражает многообразие факторов, влияющий на конечный исход полета. Перечислить все факторы практически невозможно. Степень их детализации определяется тем, насколько конкретизированы условия функционирования системы и как они влияют на возникновение потенциальных опасностей для полетов.

Все факторы, влияющие на БП, могут быть разделены на системные и внесистемные. Под системными понимаются такие факторы, которые определяются внутренними свойствами АТС; под внесистемными – факторы внешней среды, не зависят от внутренних свойств АТС.

Такое деление носит условий характер, так как состояние внешней среды контролируется соответствующими службами и экипажами с помощью специальных технических средств. При этом должна исключаться возможность попадания ВС в нерасчетные условия внешней среды.

Так как АТС является сложной биотехнической системой, каждый элемент который включает человеческие и машинные звенья, то можно выделить общие группы факторов, влияющие на надежность их функционирования, а следовательно, и БП. К ним относятся:

- профессиональная подготовка и дисциплин авиационного персонала;

- психофизиологическое состояние операторов;

- организация функционирования системы (службы);

- техническая оснащенность каждой подсистемы и надежность технических средств;

- качество нормативно-технической документации, регламентирующей летную, техническую эксплуатацию, УВД и обеспечение полетов.

Подавляющая часть системных факторов обусловлена действиями экипажа (человеческий фактор), а также эффективностью функционирования техники (технический фактор).

Соотношение этих факторов для каждой подсистемы разное.

Учет неблагоприятных факторов.

Все события типа АП, инцидентов, УП и повреждений ВС на земле расследуется специальными комиссиями. При этом устанавливаются причины возникновения и развития события и вырабатываются мероприятие по его предотвращению в дальнейшем. По результатам работы комиссии составляется формализованный отчет, позволяющий ввести основные данные результатов расследования в автоматизированную информационно-поисковую систему МАСУ “Безопасность” позволяющую вводить, накапливать, хранить, обрабатывать и выдавить по требованием пользователей данные о расследовании событий. Информация может выдаваться как по отдельному событию или группе событий, так и в виде аналитических таблиц.

Отчет и система учета за анализируемый период позволяют фиксировать до 30 определяющих факторов по каждому событию. Общее число причин (факторов), предусмотренных классификатором МАСУ “Безопасность”, превышает 1800 наименований. По этому необходимо их систематизировать в соответствии со структурой АТС, в рамках которой и составится вопрос о количественной оценке БП.

Наблюдаемые в АП и инцидентах факторы подразделяются на следующие:

- зависящие от командно-руководящего состава,

- службы УВД,

- экипажа,

- метеослужбы,

- аэродромной службы,

- службы ЭРТОС (эксплуатация радиотехн. обор-я и связи),

- светотехнического обеспечения,

- спецавтобазы,

- службы перевозок,

- службы ГСМ,

- конструкторского бюро,

- заводы изготовителя,

- авиаремонтного предприятия,

- инженерно-авиационной службы.

К ним относятся также отказы элементов функциональных систем ВС, уточняющие факторы, связанные с деятельностью человека, недостатками АТ и влиянием внешней среды. Для оценки на БП всех перечисленных факторов их подразделяют на три основные группы:

- отказы, определяемые надежностью АТ,

- ошибки личного состава,

- неблагоприятные внешние условия.

*К отказам, определяемым надежностью АТ, относятся отказы ВС, его СУ и функциональных систем, а также наземных технических устройств, обеспечивающих полеты.

*К ошибкам личного состава относятся на только ошибки летного и инженерно-технического персонала, но и представителей служб обеспечения, организация и выполнения полетов.

*Под неблагоприятными внешними условиями понимают условия, соответствующие установленным минимумам для экипажа, ВС и аэродрома.

Распределений летных происшествий по данным ИКАО по основным группам причин: ОЛС – ошибки летного состава – 45% ; ОТ – отказы техники – 35%; НУ – неблагоприятные условия – 19%; НП – не установленные причины – 6%.

Распределений ЛП с катастрофическими последствиями составило:

- при влете и наборе высоты – 35% ;

- при посадке – 45%.

Многофакторность причины АП и причинно-следсвенные связи событий в полете.

Анализ причин АП и инцидентов свидетельствует, что в большинство случаев в процессе развития АП происходят события, последовательно усложняющие ситуацию в полете. По статистическим данным известно, что более 70% АП обусловлены возникновением в полете совокупности неблагоприятных факторов. Обычно это сочетание нескольких различных факторов, связанных с деятельностью экипажа, функциональной эффективностью ВС, условиями внешней среды.

Рис.5.Многофакторность причин АП

На рис.5. по осям обозначены: X – функциональная эффективность ВС, Y – функциональная эффективность экипажа, Z – условия внешней среды. Хпр, Упр, Zпр – предельные значения.

Поверхность S разделяет все пространство два подмножества. Внутреннее пространство соответствует БПу, а внешнее – аварийной или катастрофической ситуации.

Аварийная или катастрофическая ситуация могут возникнуть в том случае, если какой-либо фактор вышел за пределы ограничений или если все факторы находятся в допустимых пределах, но их неблагоприятное сочетание приводит к аварийной или катастрофической ситуации. В процессе развития отрицательного явления, которое завершается АП, в большинстве случаев могут иметь место несколько причин, последовательно усложняющих ситуацию и в итоге приводящих к АП. Таким образом, АП в большинстве своем событие сложное и является замыкающим в цепочке, последовательных событий, имеющих причинно-следственные связи (рис.6).

Рис.6. Концепция ИКАО по предотвращению АП:

1- цепь событий; 2- точка неизбежности; 3- предотвращение АП

Поэтому на специализированном совещании и КАО было признано в качестве основной концепции направления деятельности по предотвращению АП своевременно выявлять и устранять такие причины. Прослеживая последовательность развития неблагоприятного события, можно выделить следующие категории причин: главные, непосредственные и сопутствующие (способствующие ).

Главная – это причина, которая в данной ситуации создает потенциальную возможность для возникновения АП.

Непосредственные и способствующие – это причина создающие реальные условия для превращения возможности в действительность.

Таким образом, непосредственной причиной является та, которая влечет за собой возникновение АП. Обычно она является следствием главной причины (рис.7).

Рис.7.Схема развития АП как сложного события

Пример: В апреле 1979г. потерпел аварию В-727 . Как показали исследование, авария произошла из-за самопроизвольного выпуска в полете предкрылка, в результате чего возник большой кренящий момент. Парирование кренения затруднялось ограниченным отклонением элеронов из-за попадания болта в систему управления элеронов. Болт, являющийся элементов конструкции проводки управления, был, очевидно, оборван ранее, до происшествия, однако он не мешал управлению при нормальной работе предкрылков. Анализ показал, что самопроизвольный выход предкрылка был обусловлен усталостной трещиной крепежного болта. В сложившейся ситуации многократные энергичные попытки летчиков восстановить управляемый полет помогли предотвратить катастрофу.

Из обстоятельства данного АП следует, что главной причиной его является недостаточная усталостная прочность крепежного болта предкрылка, непосредственной причиной – самопроизвольный выход предкрылка, приведший к большому кренящему моменту, и сопутствующей причиной – наличие построенного предмета в системе управления элеронами, что привело к организацию их подвижности и следовательно, затруднило парирование кренящего момента.

Последовательное усложнение ситуации в полете вследствие воздействия нескольких факторов можно представить принятой в авиационной практике следующей градацией особых ситуации:

- усложнений условий полета;

- сложная (опасная) ситуация;

- аварийная ситуация;

- катастрофическая ситуация.

Из существа определений ситуаций следует, что непосредственно к АП приводят только аварийные или катастрофические. В принципе при создании ЛА принимаются все меры для исключения появления в полете факторов, непосредственно вызывающих такие ситуации. Поэтому, рассматривал в общем случае схему развития АП как сложного события, можно предположить, что непосредственная (первичная) причина вызывает сложную ситуацию, которая из-за воздействия других неблагоприятных факторов, рассматриваемых как сопутствующие причины, может перейти в аварийную или катастрофическую. В полете такое усложнение особой ситуации часто происходит не через одну, а через ряд промежуточных особых ситуаций.

Возникновение сопутствующих причин может быть связано с действиями экипажа по парированию последствий опасной ситуации или, наоборот, сопутствующие причины могут привноситься извне и накладывать определенные, мешающие ограничения на действия пилота. Такие причинно-следственные связи между событиями приводят в конечном итоге ПАП или АП.

Следует отметить, что одна и тот же фактор в зависимости от складывающихся обстоятельств может выступать в качестве различных причин АП (рис.8).

Например: если АП произошла в результате непосредственно попадания с-та, в опасные метеоусловия, то последние будут главной причиной АП. Но если попадание в такие метеоусловия произошло по вине экипажа или службы УВД (диспетчера), то главной причиной АП можно считать ошибку личного состава названных служб, а опасные метеоусловия - непосредственной причиной АП.

Поэтому при расследовании АП весьма важно выявить объективно не только всю совокупность факторов, приведших к АП, но и последовательность их возникновения во времени.

Рис.8.Возможные связи между причинами АП и факторами, влияющими на БП

Контрольные вопросы:

1. классификация факторов, влияющих на безопасность полетов?

2. Системы учета неблагоприятных факторов.

3. Схема развития АП?

4. Основные группы причин АП?

Ключевые слова и выражения: факторы, влияющие на БП; главная причина АП; непосредственная причина; многофакторная модель БП; схема развития АП.

Литература:

[1,стр.31-36], [2,стр.10-11].

Лекция № 5

Тема: Статистические критерии безопасности полетов.

План лекции: 1. Классификация критериев оценки безопасности полетов.

2. Статистические критерии безопасности полетов.

Классификация критериев оценки безопасности полетов.

Для оценки безопасности полетов и влияния ее зависимости от свойств авиационной транспортной системы используются статистические и вероятностные критерии(рис.9).

Критерии оценки БП

Качественные Количественные

Статистические Вероятностные

Абсолютные Относительные Аналитические Вероятностные Экономико-

Модели вероятност-

ные

Рис.9.

Цель качественной оценки БП – выявление потенциально опасных групп неблагоприятных факторов для системы “Э-ВС” , причин их возникновения и возможных последствий. При ее проведении определяются временные показатели особой ситуации, вероятности возникновения неблагоприятных факторов, степень их потенциальной опасности для полета, представляющая собой эквивалент условной вероятности аварийного (безаварийного) исхода проявления неблагоприятного (отказа техники, ошибки летного состава и т.п.). Качественная оценка БП должна применятся при проведении всех расследований АП.

Применение критериев количественной оценки БП основывается на развитии методов математической статистики и теории вероятностей. Критерии количественной оценки уровня БП применяются при анализе состояния проблемы БП в мире, в каждой стране.

АП является событием случайным. Для расчета показателей последствий или вероятности его проявления применяются статистические и вероятностные критерии.

Статистические критерии безопасности полетов.

Они формируется на базе данных статистики об АП и полезной работе парка ВС за определенный календарный период их эксплуатации. Различают: абсолютные и относительные статистически критерии БП. В свою очередь абсолютные критерии бывают общими и частными.

К общим абсолютным статистическим критериям безопасности полетов можно отнести:

- общее число АП за определенный период t;

- число аварий – na ;

- число поломок – nп ;

- число катастроф – nк ;

- общее число инцидентов – nин ;

- число погибших в АП членов экипажей и пассажиров – m.

К частным абсолютным критерием БП можно отнести:

- число АП nj , вызванных каким-либо j-м фактором;

- число АП на i-м этапа полета ni и др.

Абсолютные статистические критерии отличаются простой понимание и формирование. С их помощью можно оценивать общие потери и делать общую оценку состояния БП за определенный период. Однако они не учитывают объем полезной работы ГА, не полно отражают уровень БП.

Более универсальным являются относительные критерии БП, \в которых число неблагоприятных событий с ВС соотносится с определенным объемом выполненных ВС работ (налетом, числом перевезенных пассажиров, грузов и т.п.). При этом возможны два подхода к формированию относительных критериев, т.е. существуют два метода построения отн осительных критериев:

1) k1= (1)

n – абсолютное число потерь;

A – полезная работа авиации;

М – 105….108 – масштабный коэффициент критерия.

первый подход предлагает количественные соотношение потерь к полезной работе.

2) k2= (2)

второй подход – количественное соотношение полезной работы к понесенным потерием ( людей, ВС, материальных средств и т.п.).

В качестве основных критериев БП при регулярных воздушных сообщениях ИКАО рекомендует использовать:

- число катастроф на 100000ч. налета:

KТ= (3)

- число катастроф на 100000 полетов:

KN= (4)

- число катастроф на 100 млн.км. налета:

KL= (5)

где:

Т – суммарный налет в часах парка ВС за анализируемый период;

N – суммарное число полетов парка ВС за анализируемый период;

L – налет за анализируемый период км.

критерии, аналогичные выражениям (см.выше.) могт быть получены для характеристики БП на отдельных его этапах:

KТ = (6) ; KN = (7)

где:

nki – число катастроф или АП, имевших место на i-м этапе полета;

Ti – суммарная продолжительность полетов на i-м этапе.

Вместе с тем в странах ИКАО используется критерии характеризирующие отношение числа погибших пассажиров в авиакатастрофах к полезной работе:

- число погибших пассажиров на 1млн. перевезенных пассажиров:

(8)

- число погибших пассажиров на 100млн. пасс/км

(9)

где:

lпасс- число погибших пассажиров за анализируемый период;

Апасс- число пассажиров, перевезенных на этот же период;

Ап-км- объем пассажиро-километров за анализируемый период.

Отдельными странами при статистической обработке данных по БП используется индекс потерь, учитывающий не только число погибших, но и раненных. Так, например, показатель (9) запишется как число пострадавших пассажиров на 100млн. пас/км:

(10)

где:

l1,l2,l3 - соответственно число погибших, тяжелораненых, легкораненых;

k1,k2,k3 - коэффициента индексы потерь (к1=1; к2=0.6; к3=0.1)

Более полно уровень БП характеризуется относительными критериями класса (-2), к которым относятся:

- средний налет ВС на одно АП:

(11)

- средний налет на одну катастрофу:

(12)

- средний налет на один инцидент:

(13)

где: nАП, nк, nин – число соответственно АП, катастроф и инцидентов за суммарное время полета.

В целом относительные статистические критерии позволяют оценить уровень БП, учесть все факторы и причины АП. Они отражают уровень совершенства АТ, организацию обеспечения полетов, уровень профессиональной подготовки летного и инженерно-технического состава. С их помощью представляется возможным выявить общие тенденции изменения аварийности, производить сравнительную оценку уровня БП для различных типов ВС, видов и родов авиации, ведомств и государств.

Однако статистические критерии имеют и ряд существенных недостатков, ограничивающих область их применения:

- оценивают уровень БП уже после совершения АП;

- не позволяют оценить количественно влияние на БП отдельных неблагоприятных факторов;

- их нельзя использовать для решения задач оптимизации БП с учетом экономической эффективности и т.п.

Фактические значение статистических показателей за период с 1960 – 1998г. статистические показатели:

.

- число катастроф составило: 17-42 за год.

- число человеческих жертв: 370- 1200 чел. за год.

относительные показатели:

- число катастроф на 100000 ч. налета.

КТ=0,4÷0,15

- число катастроф на 100000 полетов:

КN=0,5÷0,11

- число катастроф на 100млн.км. налета:

КL=1,1÷0,1

- число погибших пассажиров на 100млн. пас/км:

К =0,8÷0,035

При веденные данные свидетельствует о том, что за рассматриваемый период времени уровень БП по всем показателем имеет ясно выраженную тенденцию к увеличению, хотя и претерпевает достаточно резкие годовые колебания.

.

Пассажиры хотят прежде всего знать, каковы шансы на то, что они достигнуть своего места назначения независимо от длительности и продолжительности рейса для этого существует такой показатель число катастроф на 106 самолето-вылетов. По данным ИКАО за 70-е годы и начало 80-х этот показатель равнялся 2-3 ед.

Контрольные вопросы:

1. Классификация критериев оценки БП.

2. Проиществие и недостатки статистических показателей.

3. Виды статистических показателей.

4. Фактические значения статистических показателей БП.

Ключевые слова и выражения: классификация критериев оценки БП; общие абсолютные показатели; относительные статистические показатели; два метода построения статистических показателей.

Литература:

[1,стр.41-43], [2,стр.]

Лекция № 6

Тема: Вероятностные критерии безопасности полетов.

План лекции: 1. Вероятностные критерии безопасности полетов.

2. Связь вероятностных и статистических показателей

безопасности полетов.

Вероятностные критерии безопасности полетов.

Вследствие случайности возникновение в полете неблагоприятных факторов события, соответствующие благополучному или неблагополучному исходу полета, также являются случайными и хорошо описываются в теории вероятностей.

Поэтому основными критерием количественной оценки уровня БП можно считать вероятность благополучного исхода полета P или вероятность неблагополучного исхода полета – Q.

P=1-Q (14)

При рассмотрении вероятностных критериев БП приняты следующие допущения:

- появление в полете отказов техники, ошибок личного состава и неблагоприятных внешних условий – независимые случайные события;

- вероятность одновременного возникновения в полете двух и более отказов или ошибок, или неблагоприятных условий мола и ею можно пренебречь;

- парирование последствий отказов, ошибок и неблагоприятных условий – независимые случайные события.

Различают частные и общий вероятностные показатели БП.

Причиной большинства АП является воздействие на систему “Э-ВС” трех неблагоприятных факторов: отказов техники Pт(t); ошибочных действий личного состава Pл(t); неблагоприятных внешних воздействий Pc(t).

При этом полет завершится благополучно, если ни одна факторов или их сочетаний не приведет к АП. Учитывая ранее принятие допущения, вероятность благополучного полета:

PБП=Pт ∙Pл∙Pc (15)

Это общий вероятностный показатель БП.

Частный критерий благополучного исхода полета Pт определяется вероятностью события, состоящего в том, что техника не отказала, а если отказы произошли, то экипаж парировал их последствия:

(16)

где:

и -вероятности соответственно благополучного и неблагополучного исходов в случае i-го отказа техники;

- условная вероятность парирования в полете i-го отказа техники;

- число отказов.

Аналогично представляются частные критерии БП:

(17)

(18)

где:

- вероятность благополучного исход полета в случае j-го ошибочного действия личного состава;

- вероятность благополучного исхода полета в случае -го неблагоприятного внешнего воздействия.

- Вероятность неблагополучного исхода полета в случае -го ошибочного действия личного состава;

- Вероятность неблагополучного исхода полетав случае -го неблагоприятного внешнего воздействия.

- Условные вероятности парирования полете соответственно -го ошибочного действия личного состава и -го неблагоприятного внешнего воздействия;

-Число соответственно ошибок личного состава и неблагоприятных внешних воздействий.

Связь вероятностных и статистических показателей безопасности полетов.

Учитывая, что АП – события редкие и независимые, можно принять гипотезу об экспоненциальном законе их распределения. В этом случае при известном значении полета на одно АП ТАП вероятность благополучного завершения полета продолжительностью t можно определить по формуле:

(19)

При условии t«TАП

Если уровень БП задан показателями PБП или ТАП, то уровень риска, т.е. вероятность совершения хотя бы одного АП определится выражением:

(20)

По аналогии с формулой (20) можно получить следующие связи частных вероятностных показателей со статистическими показателями БП:

(21)

где: Тт, Тл, Тс – средние налеты на одно АП, вызванное соответственного отказом техники, ошибкой личного состава и воздействием неблагоприятных внешних условий.

С учетом (21):

где:

Очевидно, что вероятностные показатели БП применимы не только к оценке вероятности отсутствия АП, но и к вероятности отсутствия наземных АП и предпосылок АП.

Взаимосвязь между вероятностными и статистическими показателями БП позволяет решать следующие задачи:

- производить количественную оценку уровня БП;

- исследовать влияние на БП свойств техники, операторов и условий полета;

- оценивать степень опасности отдельных отказов, ошибок личного состава и воздействия неблагоприятных внешних условий;

- находить наиболее уязвимые места, снижающие уровень БП, и разрабатывать эффективные мероприятия для его повышения;

- оценивать эффективность мероприятий и доработок еще до практической их реализации;

- задавать требования к надежности АТ и подготовке личного состава исхода из обеспечения заданного уровня БП;

- оказывать помощь в расследовании АП и правильной организации сбора статистики по АП и предпосылкам к ним;

- определять новые пути повышения БП.

Контрольные вопросы:

1. Как определяется общий вероятностный показатель БП?

2. Как определяются частные вероятностные показатели БП?

3. Как взаимосвязаны вероятностные и статистические показатели БП?

Ключевые слова и выражения: вероятностные показатели БП; частные вероятностные показатели БП; взаимосвязь вероятностные и статистических показателей БП.

Литература:

[1,стр.43-46], [2,стр.].

Лекция № 7

Тема: Качественная оценка безопасности полетов.

План лекции: 1. Цель качественной оценки БП.

2. Основные этапы методики качественной оценки БП.

Цель качественной оценки безопасности полетов.

Цель качественной оценки БП – выявление наиболее опасных групп факторов (отказов техники, ошибок личного состава и неблагоприятных условий среды), которые могут привести к возникновению особых ситуаций в полете.

Качественная оценка БП позволяет выявить наиболее опасные факторы, снижающие БП, наметить и осуществить ряд мероприятий по ее повышению с учетом располагаемых ресурсов и заданной эффективности использование ВС. Методика качественной оценки базируется на системном подходе к исследованию проблемы БП и включает в себя ряд последовательных этапов.

Основные этапы методики качественной оценки БП.

На 1-м этапе изучают структуру, свойства и особенности эксплуатации исследуемой системы, производят анализ ее функционирования. При этом выявляют факторы, снижающие БП и имеющие место в данной структуре исследуемой системы. Выявление этих факторов производят с помощью частных методик.

Например, отказы техники выявляют при помощи методов, разработанных в теории вероятностей, теории надежности и др.; ошибки личного состава – с помощью методов, разработанных в инженерной психологии и авиационной эргономике; неблагоприятные внешние условия – при помощи методов, разработанных в метеорологии, теории управления воздушным движением и др.

2-й этап включает определение возможных последствий воздействия выявленных факторов на систему “Э-ВС” и оценку степени их опасности. Для определения возможных последствий можно использовать метод “логической цепи”, сущность которого заключается в следующем (рис.10).

По результатам предварительного анализа составляют диаграмму возможных последствий в виде “логической цепи”, звенья которой изображают различные событие. Каждое звено ведет к конкретному последствию, при этом учитываются действия экипажа, наличие и эффективность бортовых и наземных технических средств обеспечения БП.

Степень опасности r выявленных последствий определяют по формуле:

r=e-τ (22)

где : - относительное располагаемое время;

tp-располагаемое время для парирования последствий воздействия неблагоприятного фактора;

tф-фактическое время вмешательства летчика в управление с целью парирования последствий воздействия неблагоприятного фактора.