6. Описание
а. Основные сведения
В течение многих лет системы самолетов оценивались по специфическим требованиям, по критерию «единичного отказа» или по концепции отказоустойчивой конструкции. С разработкой самолетов последнего поколения потребовалось увеличение количества функций, определяющих безопасность, что выражалось в повышении конструктивной сложности систем, способных выполнять такие функции. Потенциальные риски для самолета и его пассажиров, которые могут возникать в случае потери одной или более функций системы или отказа системы, должны быть рассмотрены, также как и взаимодействие систем, выполняющих различные функции. Это породило основной принцип, что должна существовать обратная зависимость между вероятностью Условия Отказа и его влиянием на самолет и/или его пассажиров (см. Рис. 1). При оценке соответствия конструктивным требованиям, было определено, что необходимо установить рациональные значения вероятности. Исторический опыт показал, что вероятность серьезного происшествия из-за эксплуатационных и конструктивных факторов составила приблизительно 1 случай на миллион часов налета. Более того, около 10% от общего числа были отнесены к Условиям Отказа, вызванным системами самолета. Кажется целесообразным, что для самолетов новой конструкции не допускается более высокая вероятность серьезных происшествий по вине систем, чем данная. Резонно ожидать, что вероятность серьезного происшествия из-за всех подобных Условий отказа не должна превышать единицы на десять миллионов часов налета или 1*10-7 на час налета для самолетов новейшей конструкции. сложность, заключающаяся здесь, состоит в невозможности сказать, была ли цель достигнута, пока все системы на самолете не будут совместно проанализированы в цифровой форме. По этой причине произвольно было предложено, что существует около ста потенциальных Условий Отказа на самолете, которые могут быть Катастрофическими. Т.о. для данных Условий Отказа Средняя Вероятность на Час Налета была выражена в пропорции 1*10-7, ее распределение не должно превышать 1*10-9. Верхний предел Средней Вероятности на Час Налета для Катастрофических Условий Отказа составляет 1*10-9, он устанавливает приблизительную величину вероятности для термина «Чрезвычайно Невероятный». Условия Отказа, имеющие менее серьезные последствия, случаются относительно чаще.
b. Концепция отказоустойчивой конструкции
Part 25 (Часть 25) стандартов ЛГ базируется на, и включает, задачи и принципы или технологии концепции отказоустойчивой конструкции, которые рассматривают влияние отказов и их комбинаций на безопасность конструкции.
Существуют следующие базовые задачи, относящиеся к отказам:
В любой системе или подсистеме отказ любого отдельного элемента, компонента или соединения во время любого полета должен быть оценен, несмотря на его вероятность. Подобные единичные отказы не должны быть Катастрофическими.
Последовательные отказы во время одного полета, явные или скрытые, и их комбинации должны быть оценены, пока их общая вероятность вместе с первым отказом не станет «чрезвычайно ничтожной».
Концепция отказоустойчивой конструкции использует следующие конструктивные принципы или технологии для обеспечения безопасности. Применение только одного из данных принципов или технологий редко является достаточным. Применение двух или более принципов требует обеспечения отказоустойчивой конструкции; т.е. чтобы обеспечить устранение Условий Основного Отказа, Совершенное устранение Условий Опасного Отказа, и Абсолютно полное устранение Условий Катастрофического Отказа:
Проектная целостность и качество, включая предельные ресурсы, для обеспечения назначенных функций и предотвращения отказов.
Резервирование систем для обеспечения непрерывного функционирования после любого единичного (или иного определенного количества) отказа (отказов); т.е. двух или более двигателей, гидросистем, систем управления и т.п.
Изоляция и/или Отделение систем, компонентов и элементов, так что отказ одного не повлечет отказ другого.
Доказанная Надежность, чтобы сделать маловероятным возникновение множественных, независимых отказов в течение одного полета.
Сигнализация или Индикация отказа для обеспечения обнаружения.
Процедуры для летных экипажей, в которых определяются действия по корректировке после обнаружения отказа.
Контролепригодность: способность проверить состояние компонента.
Расчетные Лимиты Влияния отказа, включающие способность выдерживать повреждение, для ограничения влияния на безопасность.
Расчет путей Распространения отказа для контроля и управления влиянием отказа для ограничения влияния на безопасность.
Запасы или Факторы безопасности для любых неопределенных или непредсказуемых условий.
Отказоустойчивость, которая рассматривает неблагоприятное влияние прогнозируемых ошибок при проектировании самолета, тестировании, производстве, эксплуатации и обслуживании.
с. Высоко Интегрированные системы
(1) Не смотря на эффективность и зону охвата технологий, применяемых для оценки безопасности, интерес к высоко интегрированным системам, которые выполняют сложные и взаимосвязанные функции вырос, это произошло частично из-за применения электронных технологий и методов на основе программного обеспечения. Опасение по этому поводу основано на том, что проектировка и анализ технологий традиционно применяются к рискам или к распространенным несложным системам, и могут не обеспечивать адекватную безопасность для более сложных систем. Т.о., для данных более сложных условий на уровне самолета или вокруг встроенных или интегрированных систем применяются другие безопасные технологии, такие как безопасное проектирование с использованием комбинации процесса страхования и подтверждения критерия охвата, технологии структурного анализа или технологии оценки. Их систематическое применение повышает уверенность, что ошибки в требованиях или проектировании, а также влияние интеграции или взаимодействия были правильно определены и исправлены.
(2) Рассмотрение вышеперечисленных разработок и выполнение ревизий CS 25.1309. Данный документ АМС был ревизован для включения новых качественных и количественных подходов, которые могут использоваться как помощь при определении требований безопасности и установления соответствия этим требованиям, а также отражения ревизий в правилах, касающихся всего самолета и его систем. Это также обеспечивает руководство для определения, когда и нужно ли выполнять соответствующие анализы или действия по безопасному проектированию в цикле процессов разработки и оценки безопасности. Численные величины добавляются к вероятностным терминам, входящим в требования, для применения в тех случаях, когда проверяется влияние отказа системы с помощью методов количественного анализа. Аналитические методы, применяемые для определения численных значений, созданы для дополнения, а не замены качественных методов, основанных на инженерных и эксплуатационных оценках.
7. Классификация условий отказа и вероятностные термины
а. Классификация. Условия Отказа (Отказы) могут быть классифицированы в соответствии с серьезностью их влияния следующим образом:
(1) Не Влияющие на Безопасность: Отказы, которые не влияют на безопасность; например, Отказы, которые не имеют негативного влияния на эксплуатационные свойства самолета или увеличение нагрузки на экипаж.
(2) Несущественные: Отказы, которые не будут значительно снижать безопасность самолета и которые включают действия экипажа в рамках нормальных рабочих функций. Несущественные Отказы могут включать, например, незначительное снижение запаса безопасности или функциональности, незначительное увеличение нагрузки на экипаж, такое как рутинное изменение плана полета или некоторый физический дискомфорт для пассажиров или кабинного экипажа.
(3) Существенные: Отказы, которые будут ухудшать возможности самолета или способности экипажа справляться с усложнившимися условиями эксплуатации, при этом происходит значительное уменьшение запаса безопасности или функциональности, значительное увеличение нагрузки на экипаж или снижение эффективности работы, дискомфорт, физические страдания пассажиров, возможные травмы.
(4) Опасные: Отказы, которые будут ухудшать возможности самолета или способности экипажа справляться с усложнившимися условиями эксплуатации, включающие следующие условия:
Серьезное уменьшение запаса безопасности или функциональности;
Физические страдания или избыточную нагрузку, которую экипаж не может выдерживать для правильного и полноценного выполнения своих задач;
Серьезные или смертельные травмы для относительно небольшого количества пассажиров, не относящихся к летному экипажу.
(5) катастрофические: Отказы, которые приводят к многочисленным жертвам, обычно с потерей самолета. (Примечание: «Катастрофический» отказ был определен в предыдущих версиях правил и рекомендаций, как Отказ, который не допускает безопасного продолжения полета и выполнения посадки.)
b. Количественные вероятностные термины
При использовании качественных анализов для определения соответствия CS 25.1309 (b) применяются следующие описания вероятностных терминов, которые стали общепринятыми для помощи при выполнении инженерных оценок.
Вероятные отказы – отказы, возникновение которых ожидается один или более раз на протяжении всего эксплуатационного ресурса каждого самолета.
Маловероятные отказы – отказы, возникновение которых не ожидается в течение полного срока службы каждого самолета, но которые могут возникнуть несколько раз, когда рассматривается полный эксплуатационный ресурс нескольких самолетов одного типа.
Чрезвычайно маловероятные отказы – отказы, возникновение которых не ожидается в течение полного срока службы каждого самолета, но которые могут возникнуть несколько раз, когда рассматривается полный эксплуатационный ресурс всех самолетов одного типа.
Чрезвычайно невероятные отказы – настолько невероятные отказы, возникновение которых не ожидается на протяжении всего эксплуатационного ресурса всех самолетов одного типа.
с. Количественные вероятностные термины
При использовании количественных анализов для определения соответствия CS 25.1309 (b) применяются следующие описания вероятностных терминов, которые стали общепринятыми для помощи при выполнении инженерных оценок. Они выражаются с помощью применимых диапазонов Средней Вероятности на Час налета.
Диапазоны вероятности.
Вероятный отказ – отказ, который имеет Среднюю Вероятность на Час налета выше 1*10-5;
Маловероятный отказ – отказ, который имеет Среднюю Вероятность на Час налета 1*10-5 или ниже, но выше, чем 1*10-7;
Чрезвычайно маловероятный отказ – отказ, который имеет Среднюю Вероятность на Час налета 1*10-7 или ниже, но выше, чем 1*10-9;
Чрезвычайно невероятный отказ – отказ, который имеет Среднюю Вероятность на Час налета 1*10-9 или ниже.