Владимир Живетин - Системная безопасность гражданской авиации страны (анализ, прогнозирование, управление)

• Название: Системная безопасность гражданской авиации страны (анализ, прогнозирование, управление)
• Автор: Владимир Живетин
• Жанр: Математика
• Год: 2009
• ISBN: 978-5-98664-053-2, 978-5-903140-38-1

Монография посвящена разработке теоретических основ системного анализа, прогнозирования, управления рисками и безопасностью авиации. Рассмотрены методы и средства обеспечения нормативных социальных и экономических показателей риска в рамках вероятностной теории на системном уровне путем структурно-функционального синтеза и анализа. Разработанный метод доведен до инженерных методик, приводятся примеры расчетов показателей риска и безопасности.

---

Официальный выбор и разделение показателя общего целевого уровня безопасности полетов на составляющие, в том числе на долю, приходящуюся на бортовое оборудование, должны проводиться уполномоченным органом в рамках общего анализа безопасности полетов.

Однако до завершения такого анализа для организации работ в области бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) в полном соответствии со стандартами ICAO целесообразно руководствоваться следующими временными положениями.

1. В качестве главного показателя безопасности полетов воздушных судов в гражданской авиации принять вероятность катастрофы тяжелого коммерческого самолета на 1 полет.

В качестве общего целевого уровня безопасности принять значение этой вероятности, равное 3·10–7, что ниже достигнутого в настоящее время уровня безопасности полетов тяжелых коммерческих самолетов в США, где в период с 2002 по 2005 гг. в этой группе воздушных судов катастроф не было, но примерно вдвое выше среднемирового уровня, достигнутого в 2006 году [14].

2. Принимая во внимание, что в период с 1992 по 2001 гг. доля причин катастроф, связанных с несовершенством авиационной техники, в общем количестве причин составила 15 % (за период с 2002 по 2007 гг. аналогичные данные пока не опубликованы), и выделяя из нее 30 % как долю, приходящуюся на авионику, принять в качестве целевого уровня безопасности вероятность катастрофы тяжелого коммерческого самолета на 1 полет (по причинам, связанным с отказами систем авионики или невыполнением интегрированными комплексами авионики оговоренных в технических заданиях функций), равную 1,35·10–8.

Отметим, что приведенное значение главного показателя общего уровня безопасности полетов является временным. На данном этапе он необходим для отработки методологии регулярной оценки фактического уровня безопасности в той части, которая относится к авионике, по данным, получаемым из эксплуатации. При назначении официального приемлемого для государства уровня безопасности полетов значение показателя 1,35·10–8 соответственным образом должно быть откорректировано.

Рассмотренные выше главный и дополнительный показатели (вероятность катастрофы на полет и количество жертв на 1 млн. перевезенных пассажиров) должны рассматриваться как исчерпывающие характеристики общего уровня безопасности. Любые другие характеристики, такие, например, как вероятности аварийных и сложных ситуаций, являются вспомогательными инструментами, полезными для выявления тенденций.

1.5.2. Оценка соответствия ожидаемого или фактического уровней безопасности полетов общему целевому, приемлемому для государства уровню

Ввиду принципиальной разницы между сертификационным уровнем безопасности полетов и общим приемлемым для государства уровнем в РФ до настоящего времени никогда не давалась оценка того, являлась ли достигнутая на том или ином историческом этапе безопасность полетов воздушных судов в гражданской авиации достаточной или нет. Материалы по летным происшествиям тщательно собирались, анализировались, сопровождались, как правило, обоснованными рекомендациями по устранению причин летных происшествий и представлялись на обозрение авиационной общественности в синхронном сопоставлении с аналогичными материалами США и ICAO. Но очень редко эти результаты являлись действенным импульсом для практической деятельности соответствующих органов, предприятий и организаций внутри авиационной системы. Именно поэтому в настоящее время основные причины летных происшествий можно разбить на те же самые группы, что и много десятков лет назад, а катастрофы в значительной своей части повторяются по одним и тем же причинам.

Иными словами, деятельность различных организаций и предприятий, направленная на повышение безопасности полетов, происходит в рамках не слишком хорошо организованной системы без жесткой обратной связи по сигналам рассогласования между тем, что должно быть, и тем, что было или есть на самом деле. То, что должно было быть (общий целевой уровень безопасности), никогда не задавалось, а то, что было (реальный уровень безопасности), не с чем было сравнивать.

Введение системы управления безопасностью полетов призвано устранить отмеченные выше фундаментальные недостатки. Установление общего целевого приемлемого для государства уровня безопасности полетов является первым шагом при создании такой системы. Второй шаг – это организация процессов оценки соответствия выбранному целевому уровню ожидаемого в результате внедрения определенного перечня программных мероприятий уровня безопасности (что необходимо будет при обосновании программы работ по доведению безопасности полетов до назначенного целевого уровня), а также фактического уровня безопасности полетов в гражданской авиации при постоянном мониторинге в соответствии со стандартом ICAO по системе управления безопасностью полетов.

Статистика летных происшествий в гражданской авиации свидетельствует, что за последние 25 лет (с 1980 по 2005 гг.) авиационных катастроф по причине отказов или неисправной работы электронного приборного оборудования не было. Однако для подтверждения соответствия фактического уровня безопасности полетов целевому уровню непосредственно по данным статистики катастроф период наблюдения, в течение которого катастрофы будут отсутствовать, должен быть во много раз больше.

Количественную оценку фактического уровня безопасности не могут дать и материалы расследования летных инцидентов. Например, статистика срабатываний системы TCAS-II, которые происходят при уменьшении номинального вертикального разделения (300 или 500 метров) на 100–120 м, никак не может быть использована для определения вероятности столкновения воздушных судов при полетах по заданным эшелонам.

Эти обстоятельства не уменьшают значение процедур расследования летных происшествий, в результате которых поставлялась, поставляется и будет поставляться всегда самая ценная информация об их причинах и сопутствующих факторах. Однако эти же обстоятельства в свете новых требований ICAO о регулярной оценке поддерживаемого уровня безопасности обусловливают необходимость разработки методов, позволяющих рассчитывать ожидаемый уровень безопасности в тех же форматах, в которых он задан.

В настоящей работе (включая все пять томов книги «Риски и безопасность авиационных систем») предлагается один из таких методов, который заключается в синтезе общей вероятностной модели безопасности полетов на основе вероятностных моделей полной совокупности функциональных задач комплекса авионики, в первую очередь задач пилотирования и самолетовождения, включая аэронавигацию. Такой подход предполагает подробнейшее рассмотрение каждой из функциональных задач комплекса, разработку насколько возможно подробных описаний алгоритмов их решения (без априорного пренебрежения влиянием различных факторов впредь до доказательного обоснования) и далее разработку на основе указанных алгоритмов и определенных в реальных условиях эксплуатации вероятностных характеристик каждого влияющего фактора синтетической вероятностной модели каждой функциональной задачи.

При разработке вероятностных моделей, применяемых в настоящее время при сертификации самолетов, метод оценки безопасности полетов, основанный на расчете отказобезопасности бортовых систем, может быть использован лишь частично, поскольку этот метод абстрагируется от множества факторов, имеющих место в реальных условиях эксплуатации. Сочетание отказов бортовых систем с различными комбинациями этих не учитываемых при сертификации факторов и является реальной причиной подавляющего числа катастроф. Именно поэтому вероятностные модели безопасности полетов должны описывать не столько отказобезопасность систем БРЭО, сколько, главным образом, надежность выполнения каждой из полного перечня функций, оговоренных в техническом задании на комплекс авионики.

В структуре общей вероятностной модели безопасности полетов кроме характеристик надежности инструментальных средств авионики должны содержаться характеристики надежности программно-математического обеспечения вычислительных блоков, кратность резервирования аппаратных средств, параметры настройки внутренних и внешних систем контроля, вероятностные характеристики изменчивости ожидаемых условий эксплуатации, вероятностные характеристики ошибочных действий экипажа воздушного судна и диспетчерской службы.

В вероятностных моделях функциональных задач должны учитываться также вероятности возможных других сопутствующих неблагоприятных факторов, которые могут образовать цепь событий, ведущих к катастрофическому исходу. Набор этих факторов специфичен для каждой функциональной задачи.