Количественные показатели надежности и безопасности полетов

В гражданской авиации традиционной является трехбалльная шкала с оценками "отлично" (5), "хорошо". (4), "удовлетворительно" (3). При лом оценка "удовлетворительно" рассматривается как неприемлемая. Этой оценке соответствует выход регулируемого параметра за установленные ограничения, хотя и предусматривается определенный запас регулируемого параметра из условий безопасности полетов.

Шкала оценок может быть симметричной и несимметричной. Для симметричной шкалы ширина оценочных интервалов одинакова как в сторону положительных, так и в сторону отрицательных отклонений, для несимметричной шкалы - различна.

Оценка при симметричной трехбалльной шкале будет иметь вид:

При несимметричной шкале

 

В качестве показателя эффективности распределения внимания может быть использовано время запаздывания. При этом в методическом отношении удобно использование стандартного частного случая - времени обнаружения единичного сигнала рассогласования при стандартном импульсе возмущения [1, 6, 7, 10]. Такой подход эффективен в тренажерных условиях, но в реальных полетах применим ограниченно, поскольку реализация требуемых для этого условий носит случайный характер. Тем не менее практическая возможность этого подхода применительно к рейсовым полетам подтверждена экспериментально.

Поскольку сигналы сенсорного входа и моторного выхода пилота для каналов управления по крену и тангажу имеют определенную когерентность 0,5 ... 0,75 на большей части диапазона, более полную информацию может дать фазочастотная характеристика пилота [14]

где Qxy (f), Сху (f)   квадратурная и синфазная составляющие взаимной спектральной плотности.

Количественное представление эффективности моторной деятельности пилота может быть определено с использованием показателя структурной эффективности сигналов управления [11, 14 ]. Этот показатель количественно представляется как удельная доля части сигналов управления, частоты которой лежат в пределах полосы пропускания системы управления воздушного судна

где РЭф — мощность сигналов с частотой, лежащей в пределах полосы пропускания системы управления; Р — полная мощность сигналов управления.

Указанные характеристики являются нестационарными. Их нестационарность обусловлена рядом обстоятельств, из которых весьма важным в практике летной деятельности является утомление.

Утомление характеризуется двумя группами явлений:

-изменением выходных показателей профессиональной деятельности;

-изменением психофизиологических показателей пилота.

С точки зрения контроля и анализа пилотирования практический интерес представляют показатели первой группы, являющиеся интегральными характеристиками, наиболее адекватными утомлению и подверженные инструментальному контролю без каких-либо изменений условий профессиональной деятельности.

Имеющиеся данные свидетельствуют, что при утомлении меняются все динамические характеристики пилота-оператора и показатели его деятельности. Па ранней стадии утомления более информативным является показатель структурной эффективности сигналов управления [14.].

Влияние продолжительности непрерывной

работы пилота на показатели эффективности 

процесса  пилотирования[14]:

1 - точность пилотирования;

2 - показатель структурной  

эффективности пилотирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ ВОЗДУШНОГО СУДНА

Управление системами воздушного судна является дискретным процессом, включающим определенную последовательность операций. При лом начало (окончание) операций, хотя и определено алгоритмом управления на данном этане, тем не менее, имеет пространственно-временной разброс, частично обусловленный изменением внешних условий и характеристик воздушного судна, частично - деятельностью экипажа.

В табл. приведено время выполнения операций по управлению системами самолета Ту-134А |16]. Длительность операции оп  отсчитывалась от момента подачи команды до момента поступления доклада об окончании операции. Чисто машинное время м соответствующей операции для конкретного типа воздушного судна меняется в значительно меньшем диапазоне и практически может .приниматься постоянным. Здесь же даны среднеквадратическое отклонение Qt и критерий х2

При рассмотрении дискретного процесса управления системами воздушного судна может быть принято, что между операциями система находится в состоянии ожидания и подготовки к выполнению очередной операции. Применительно к таким системам может быть использован широко известный показатель эффективности: вероятность выполнения технологической операции.

Детальное исследование дискретной деятельности экипажа позволило выделить четыре группы типовых блоков: начальный, основных управляющих воздействий, функционального контроля и заключительный. Каждая операция синтезируется из соответствующих блоков [5].

Вероятность выполнения технологической операции является сложной функцией многих переменных. При условии надежного функционирования технических элементов системы и допустимых для нормальных условий полета упрощениях она может быть выражена в виде

где показатель безошибочности выполнения операции

вероятность безошибочного выполнения i-го блока операции; — показатель своевременности выполнения технологической операции, определяемый соотношением фактического и располагаемого времени выполнения операции.

Интегральным показателем, характеризующим эффективность технологии работы экипажа при управлении системами, является коэффициент загруженности

где — минимальное, фактически располагаемое время выполнения экипажем технологической операции.

 

 

 

 

№	Операция	Топ с	Qt	T Mc	X2
1	Уборка шасси	13,1	1,2	7,0	3,07
2	Выключение и уборка фар	4,1	0,9	-	2,11
3	Уборка закрылков	6,7	1,3	3,6	17,91
4	Перекладка стабилизатора	6,2	1,2	3,2	7,68
5	Перевод двигателей на номинальный режим	6,4	1,6	2,7	11,33
6	Выпуск шасси	15,8	2,2	10,0	4,76
7	Перекладка стабилизатора	7,2	1,8	4,0	6,28
8	Тест – контроль БСУ	7,6	1,6	2,6	9,24
9	Проверка электрического нуля КУРС-МП	9,4	2,0	3,6	12,06
10	Контроль по карте контрольных проверок	10,4	2,4	-	5,39
11	Выпуск закрылков на 150	12,4	1,8	7,2	7,02
12	Выпуск закрылков на 380	21,8	2,6	16,8	10,65
13	Контроль по карте контрольных проверок	8,2	1,8	-	4,47
14	Включение канала «курс»	2,2	0,4	1,2	2,26
15	Выпуск щитка	13,8	1,6	9,2	8,58
16	Включение фар	3,2	0,6	-	3,07

Характеристики фактического времени выполнения

технологических операции на самолете Ту-134А [12]

Проведенные оценки показали, что коэффициент загруженности может достигать величин, превышающих оптимальные. Так, при взлете самолета Ту-]34А максимальная загруженность экипажа наблюдается при уборке закрылков и перестановке стабилизатора [5].

Рассмотренные показатели приемлемы для количественной характеристики эффективности дискретной деятельности экипажа, но их использование ограничивается лишь специальным анализом. Использование их для оперативного анализа затруднено.

Анализируя операции, выполняемые экипажем при управлении системами воздушного судна в полете, можно выделить те из них, которые регламентированы по тем или иным показателям или имеют какие-либо ограничения. Как правило, такими являются все операции, связанные с изменением конфигурации воздушного судна. Их выполнение обычно регламентировано по высоте и (или) скорости полета. Такая регламентация обусловлена аэродинамическими и прочностными соображениями безопасности полета. В этом случае могут быть осуществлены контрольные функции по регламентируемым параметрам.

.  Коэффициент  загруженности экиипажа самолета на взлете |5 ]:

1 - торможение колес 2 - уборка шасси 3- выключение и уборка фар; 4 - уборка закрылков 5 - перекладка стабилизатора 6 - установка номинального режима работы двигателей

В качестве показателей эффективности профессиональной деятельности по управлению системами будут выступать отклонения от регламентированных параметров положения и движения воздушного судна в пространстве.

Для i-й операции, регламентированной по высоте и скорости, ограничения задаются в виде неравенств

а показатель эффективности управления системами может быть представлен в виде двоичной оценки

Абсолютные значения отклонений являются характеристиками степени опасности нарушений, которая в количественном отношении устанавливается применительно к каждому типу воздушного судна:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТА ПРИ   ВОЗДЕЙСТВИИ   НЕБЛАГОПРИЯТНОГО  ФАКТОРА

Развитие ситуаций, создающих угрозу безопасности полета, начинается с появления неблагоприятного фактора (НФ). В основу классификации и нормирования неблагоприятных факторов положены способность и возможность летного экипажа преодолевать отрицательные последствия их появления в полете. Наиболее опасными являются факторы, приводящие к аварийной и катастрофической ситуациям. Они практически не парируются экипажем и обычно заканчиваются тяжелым летным происшествием. К числу таких факторов относятся: внезапное разрушение самолета (вследствие потери прочности или воздействия неспокойной атмосферы), полный отказ системы управления и т. д. В данном случае вероятность благоприятного завершения полета адекватна вероятности не появления в полете факторов, создающих аварийную или катастрофическую ситуации.

При создании АТС предпринимаются все меры для того, чтобы исключить появление таких факторов в процессе летной эксплуатации ЛА. В силу этого определяющее влияние на уровень безопасности полетов оказывают такие НФ, которые могут, как приводить, так и не приводить к АП, т. е. последствия появления этих факторов с определенной вероятностью могут быть ликвидированы или парированы своевременными и правильными действиями экипажа.

К числу таких неблагоприятных факторов относятся отказы функциональных систем ЛА и его силовой установки, некоторые ошибки в технике пилотирования и т. д. Влияние этих факторов на уровень безопасности полетов, определяется не только частотой (вероятностью) их по явления, но и вероятностью парирования по следствий их появления 
как количественной   характеристикой степени их опасности.    Следовательно, в общем случае оценка  уровня  безопасности полетов должна включать определение вероятности появления НФ и вероятности парирования его последствий. Последняя задача характерна для теории безопасности полетов. Для ее решения могут быть использованы различные методы: аналитические, моделирование на ЭВМ, летные испытания и т. д. Наиболее достоверный результат дает массовый летный эксперимент, но он дорог, длителен и часто опасен.

Возможные изменение определяющего параметра при воздействии неблагоприятного фактора (tвпр=tр)

 

В связи с этим аналитические методы приобретают особую ценность. Рассмотрим в общей постановке возможный подход к аналитическому определению вероятности парирования экипажем последствий появления в полете НФ. Момент его возникновения условно отнесем к нулевому времени (t0 = 0). В результате воздействия на ЛА неблагоприятного фактора параметры полета начинают отклоняться от заданных и без вмешательства пилота могут выйти за установленные предельные значения (рис. 3.1). Пусть до появления НФ (увод руля, резкий восходящий порыв ветра) некоторый параметр полета хi (перегрузка, угол атаки и т. д.) имел начальное значение xiQ.

Без вмешательства пилота параметр Хi будет нарастать (кривая /) и в некоторый момент времени tnp достигнет предельного значения хiпр, установленного по условиям безопасности полета (по прочности ЛА, «сваливанию» и т. д.). В этом случае выход параметра за Xinp будет означать наступление летного происшествия. Время ^пр может быть всегда определено моделированием движения ЛА при заданных начальных условиях, параметрах НФ и режиме полета. Вообще говоря, это время случайно, так как в процессе изменения параметра Xi ЛА может подвергаться случайным воздействиям внешней среды (например, воздействию турбулентной атмосферы). Пилот, обнаружив отклонение параметра Xi от заданного значения, вмешается в управление с целью не допустить его выход за предельное значение, а в дальнейшем и для стабилизации параметров. Успех будет зависеть при прочих заданных условиях от времени tB запаздывания пилота с вмешательством и характера его действий (например, от угла δ и