Определение уровня безопасности полетов в условиях системы управления безопасностью при сохранении летной годности ВС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.14, кандидат технических наук Смирнов, Николай Павлович

• Смирнов, Николай Павлович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Смирнов, Николай Павлович

Аннотация.

Введение.

Раздел 1. Современное состояние проблемы анализа и оценки уровня безопасности полетов и летной годности ВС.

1.1. Динамика абсолютных и относительных показателей безопасности полетов воздушных судов.

1.2. Анализ и оценка уровня безопасности полетов, определяемой летной годностью ВС.

1.2.1. Авиационные происшествия, связанные с отказами систем самолетов 1 .3 классов.

1.2.2. Авиационные происшествия, связанные с отказами систем вертолетов.

1.2.3. Авиационные происшествия, связанные с отказами систем самолетов 4-го класса.

1.3 Анализ и оценка уровня безопасности полетов и летной годности на уровне авиапредприятия (на примере ОАО «Аэрофлот»).

1.3.1 Данные по инцидентам, связанным с отказами авиационной техники по причине конструктивно-производственных недостатков.

1.3.2. Инциденты, связанные с неудовлетворительной технической эксплуатацией воздушных судов инженерно — техническим персоналом.

Выводы.

Раздел 2. Совершенствование методов анализа и оценки уровня безопасности полетов и летной годности ВС с учетом современных требований.

2.1. Основные требования ИКАО и полномочных органов РФ к обеспечению приемлемого уровня безопасности полетов.

2.2. Определение уровня безопасности полетов как свойства авиационной транспортной системы.

2.3. Методика качественной оценки уровня БП при определении его соответствия требованиям приемлемого уровня.

2.4. Метод проверки соответствия уровня безопасности полётов заданным требованиям при ограниченных исходных данных.

2.5. Разработка обобщенного критерия сравнительной оценки уровней безопасности полетов и летной годности ВС.

2.6. Оценка риска в системе управления безопасностью полетов.

Выводы.

Раздел 3. Разработка методики количественной оценки уровня безопасности полетов и летной годности ВС на уровне авиапредприятия.

3.1. Основные термины и определения, используемые в методике.

3.2. Виды и источники информационного обеспечения для оценки уровня безопасности полетов и летной годности ВС.

3.3. Методика оценки летной годности ВС и определение вероятности последствий отказных состояний.

3.4. Определение уровня безопасности полетов по данным эксплуатации ВС в авиапредприятии.

Выводы.

Раздел 4. Разработка предложений по сохранению летной годности воздушных судов в рамках системы управления безопасностью полетов.

4.1. Формирование программы сохранения целостности конструкции планера ВС.

4.2. Определение плана выборочного контроля технического состояния опасных зон конструкции планера.

4.3. Совершенствование процедур периодической оценки соответствия летной годности экземпляра ВС сертификационному базису.

4.4 Разработка и применение компьютерных систем документирования результатов оценок технического состояния ВС.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение уровня безопасности полетов в условиях системы управления безопасностью при сохранении летной годности ВС»

Актуальность темы. Основным показателем качества функционирования авиационной транспортной системы является безопасность полетов, обеспечение которой рассматривается как актуальная, наиболее сложная проблема в области эксплуатации воздушного транспорта. Ее современное состояние характеризуется созданием общей теории безопасности полетов и переходом из области анализа в область целевого управления.

Основные усилия в последние годы были направлены на обеспечение безопасности полетов (БП), поддержание устойчивого функционирования воздушного транспорта, совершенствование объектов транспортной инфраструктуры, освоение дополнительных видов деятельности, развитие маркетинга и переход на качественно новые условия хозяйствования. В связи с этим в корне изменились финансовые отношения, управленческие, организационные и информационные принципы взаимодействия внутри отрасли и вне ее. Переход к рыночным отношениям потребовал от предприятий - эксплуатантов воздушных судов (ВС) изменения основных методов управления, отдавая предпочтение экономическим факторам. Однако превалирующим фактором, оказывающим влияние на функционирование воздушного транспорта, по прежнему является обеспечение БП [43].

Основная задача обеспечения БП на воздушном транспорте Российской Федерации сводится к разработке мер по предотвращению аварийности в гражданской авиации путем создания постоянно действующей государственной программы обеспечения БП. Методология этих мер предполагает, что решение задач, связанных с обеспечением требуемого уровня БП, зависит, прежде всего, от правильной организации системы сохранения летной годности (ЛГ) ВС и управления БП в авиапредприятии. Такая система должна располагать арсеналом средств технического и экономического анализа и использовать все научные достижения в области целевого управления сложными системами.

В настоящее время в области обеспечения БП и ЛГ ВС имеется большое количество работ отечественных и зарубежных специалистов. Из этих работ решению задач разработки методов анализа и оценки уровней БП и JIT посвящены исследования Барзиловича Е.Ю., Болыиедворского Г.А., Громова М.С., Зубкова Б.В., Ицковича А.А., Люлько С.В., Майорова А.В., Неймарка М.С., Никулина Н.Ф., Рухлинского В.М., Сакача Р.В., Смирнова Н.Н., Чинючина Ю.М., Шапкина B.C., Шестакова В.З. и др.

Существующие методики базируются в основном на системном подходе и позволяют успешно решать стоящие задачи по оценке уровней БП и ЛГ ВС в основном на этапах проектирования и изготовления. В меньшей степени в них проработаны вопросы оценки уровня БП, определяемой ЛГ ВС на этапах эксплуатации с использованием вероятностных критериев на уровнях федеральном, региональном и авиапредприятия.

Вместе с тем, в соответствии со Стандартами и рекомендациями ИКАО [24, 49, 50, 53, 66] в государствах - членах ИКАО должны разрабатываться и внедряться системы управления БП как на федеральном и региональном уровнях, так и на уровне авиапредприятий. В данных системах одним из важнейших компонентов, согласно требованиям ИКАО, должны быть системы управления безопасностью при сохранении ЛГ ВС. Разработка таких систем является в настоящее время первоочередной задачей для всех эксплуатантов и Организаций по ТО и Р.

Система управления БП предполагает наряду с анализом достигнутых значений показателей (абсолютных и относительных) устанавливать заданные (приемлемые) уровни БП на ближайшую перспективу, отражающие цели эксплуатанта и Организации по ТО и Р, которые должны быть достигнуты. При определении приемлемого уровня БП при сохранении ЛГ ВС учитываются такие факторы, как вероятность возникновения и степень опасности отказных состояний изделий и уровни риска.

С учетом изложенного, возникает необходимость решения задач поиска и совершенствования действующих и разработки новых критериев и методов определения уровня БП ВС на этапах эксплуатации, наиболее полно отвечающих требованиям системы управления БП.

Решение этих задач остается сложной и актуальной научной проблемой. В диссертации исследуются лишь отдельные ее аспекты, в частности, решается задача определения уровня БП в рамках системы управления безопасностью при сохранении летной годности ВС.

Исходя из изложенного, целью диссертации является повышение БП на основе применения новых критериев и методов ее оценки и совершенствования процедур сохранения JIT ВС в условиях эксплуатации.

Для достижения поставленной цели в работе исследуются и решаются следующие основные задачи: анализ динамики абсолютных и относительных показателей БП, в том числе определяемых ЛГ ВС, методов их анализа и оценки; совершенствование методов определения уровня БП с применением новых критериев, отвечающих современным требованиям; разработка методики определения уровня БП, зависящей от JIT ВС, на уровне авиапредприятия с использованием вероятностных критериев; разработка процедур и мер по сохранению ЛГ ВС для достижения заданных приемлемых уровней безопасности полетов.

Объектом исследования является система управления БП и сохранения летной годности ВС при техническом обслуживании.

Предметом исследования являются процессы технической эксплуатации и сохранения ЛГ ВС, критерии и методы определения уровня БП, зависящей от ЛГВС.

Методы исследования основаны на применении системного анализа, методов математической статистики, теории надежности, статистического регулирования, теории экспертных оценок и информатики.

Научная новизна работы состоит в следующем: предложены новые подходы к выбору критериев и определению уровня БП в условиях системы управления безопасностью при сохранении летной годности ВС; определены виды и источники информационного обеспечения для определения в условиях авиапредприятия уровня БП, зависящего от ЛГ ВС; разработана методика определения уровней БП ВС в условиях авиапредприятия с использованием вероятностных критериев; предложен новый обобщенный критерий БП ВС; предложена концепция формирования программы сохранения целостности конструкции планера ВС и определения режимов контроля на этапах выносливости и живучести конструкции.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные в ней результаты позволяют: использовать предложенный обобщенный критерий БП ВС на федеральном, региональном уровнях и на уровне авиапредприятия с целью своевременного выявления доминирующих событий и принятия мер по предотвращению аварийности в гражданской авиации; разработанную для авиапредприятий методику использовать для определения достигнутых значений показателей БП, установления заданных (приемлемых) уровней БП, определяемых JIT ВС, и разработки мер для достижения этих уровней; усовершенствовать процедуры периодической проверки каждого экземпляра ВС на предмет соответствия требованиям сертификационного базиса по техническим и летным характеристикам с целью подтверждения готовности ВС к безопасной эксплуатации; использовать в авиапредприятиях автоматизированную систему документирования технического состояния ВС для осуществления мониторинга их ЛГ с учетом возраста и условий эксплуатации ВС.

Достоверность результатов исследований, обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом и корректностью обработки собранных статистических материалов с применением математического аппарата системного анализа, теории надежности, математической статистики, статистического регулирования, а также успешным применением отдельных положений диссертации в авиапредприятиях ГА, в частности, ОАО «Аэрофлот», ОАО «Аэрофлот Дон».

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 3-х международных научно-технических конференциях МГТУГА (2006, 2007, 2008 г.г.), 4 доклада; на 2-х МНТК МАИ (2005, 2006 г.г.), 3 доклада; на пятой МНТК «Чкаловские чтения», 2007 г. г. Егорьевск, ЕАТК; на НТС кафедры ТЭЛА и АД (2007, 2008 г.г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, из них 3 статьи в Научном вестнике МГТУ ГА, рекомендованном ВАК России для опубликования материалов диссертационных работ, 7 тезисов докладов на МНТК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация воздушного транспорта», Смирнов, Николай Павлович

Общие выводы по работе.

1. Результаты выполненного анализа позволяют констатировать, что используемые в настоящее время на практике статистические показатели и методы оценки уровней безопасности полетов и летной годности ВС дают возможность выявить отдельные факторы, приводящие к ИН и АП, однако этого недостаточно для управления безопасностью полетов в свете современных требований.

2. Показано, что основной объем информации об отказах и неисправностях AT, обнаруженных в полетах и при выполнении технического обслуживания, собирается, обрабатывается и хранится в авиапредприятиях. С учетом этого разработана методика оценки уровня летной годности и безопасности полетов ВС в условиях авиапредприятия, позволяющая определять вероятности возникновения отказных состояний и степень их опасности с целью своевременной разработки предупреждающих мероприятий.

3. На безопасность полетов оказывает множество факторов, в том числе: отказы и неисправности техники, ошибки летного состава, внешняя среда. В работе предложены метод и процедуры определения уровня БП и ЛГ ВС в условиях авиапредприятия дифференцировано по каждому из факторов с использованием взаимосвязей между статистическими и вероятностными показателями безопасности полетов.

4. При ограниченных объемах исходных данных (например, о наработках до катастрофической ситуации) зачастую становится невозможным определить закон распределения этих наработок, что не позволяет осуществить проверку соответствия уровня БП заданным требованиям. Исходя из этого, для решения подобных задач в работе предлагается метод оценки показателей БП и ЛГ ВС при ограниченных исходных данных.

5. Разработана концепция определения обобщенного критерия оценки уровня БП и ЛГ ВС. Данный критерий рекомендуется использовать на федеральном и региональном уровнях для сравнительной оценки уровня БП и ЛГ ВС, эксплуатируемых в различных регионах и авиакомпаниях, по общему парку и типам ВС.

6. На основе проведенных исследований разработаны организационно-технические мероприятия по сохранению летной годности ВС в рамках системы управления безопасностью полетов:

- предложена концепция формирования программы сохранения целостности конструкции планера ВС;

- разработана методика формирования плана выборочного контроля технического состояния опасных зон конструкции планера;

- даны рекомендации по совершенствованию процедур периодической оценки соответствия летной годности экземпляра ВС требованиям сертификационного базиса.

7. Предложена автоматизированная система документирования технического состояния ВС в авиапредприятиях, разработанная в Научном центре поддержания летной годности ВС Гос НИИ ГА с участием автора диссертации, которая позволяет на новом уровне решать задачи анализа, оценки технического состояния ВС и разработки профилактических мероприятий по сохранению их летной годности и обеспечению безопасности полетов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Смирнов, Николай Павлович, 2008 год

1. Авиационные правила (в статусе федеральных) Часть 21 «Процедуры сертификации авиационной техники», подраздел «Н». -М.: МАК, 1999.

2. Арепьев А.Н. , Громов М.С., Шапкин B.C. Введение в теорию эксплуатационной живучести авиаконструкций. -М.: МГТУГА, 2000

3. Анализ состояния безопасности полетов в ГА РФ, 2005, 2006, 2007

4. Автоматизированная система документирования технического состояния ВС.-М.: ГосНИИГА, 2004

5. Барзилович Е.Ю. Стохастические модели принятия оптимальных решений в экономических исследованиях. -М.: МРЦОИ Госатомнадзора России, 1999

6. Барзилович Е.Ю., Воскобоев Б.Ф. Эксплуатация авиационных систем по состоянию. -М.: Транспорт, 1981

7. Болыпедворский Г.А. К вопросу обеспечения безопасности полетов и поддержания летной годности воздушных судов. Научный вестник МГТУГА №75. -м.: МГТУГА, 2004 с.83-86

8. Болыпедворский Г.А., Поляков П.М. Оценка пороговых состояний летной годности воздушных судов в авиапредприятиях. Научный вестник МГТУГА №76. -М.: МГТУГА, 2005 с.24-31

9. Воздушный кодекс Российской Федерации. -М.: Авиаиздат, 1997г.

10. Гуляев В.А. Экспертные системы диагностирования функциональных систем воздушных судов и обеспечения безопасности полетов. -Киев, 1990

11. ГОСТ В 20436-88 «Изделия AT. Безопасность полетов, надежность, конролепригодность, эксплуатационная и ремонтная технологичность».

12. Далецкий С.В., Деркач О.Я., Петров А.Н. Эффективность технической эксплуатации самолетов ГА.- М.: Воздушный транспорт, 2002

13. Елистратов В.Н. Основные положения по обеспечению безопасности полетов, нормированию летной годности и сертификации ВСГА. -М.: МИИГА, 1986

14. Зорина О.В., Смирнов Н.П. Некоторые методологические особенности исследования авиационных систем. Научный вестник МГТУГА. №121. -М.: МГТУГА, 2007, с. 162-163.

15. Зубков Б.В., Аникин Н.В. Авиационное техническое обеспечение безопасности полетов. —М.: Воздушный транспорт, 1990

16. Зубков Б. В. Методологические основы анализа и оценки безопасности полетов и летной годности воздушных судов (теория и практика). -М.: МГТУГА, 1997

17. Зубков Б.В. Теоретические основы безопасности полетов. -М: МИИГА, 1987

18. Ицкович А.А. Надежность летательных аппаратов и двигателей. Части 1 и 2. Уч. пособие. -М.: МГТУГА, 1995

19. Ицкович А.А., Смирнов Н.Н. Управление эффективностью процесса технической эксплуатации самолетов ГА.-М: МИИГА, 1993

20. Ицкович А.А., Смирнов Н.Н. Методическое обеспечение построения программы сохранения целостности конструкции самолетов ГА. Тезисы докладов МНТК «Авиация и космонавтика 2006». 23-26 октября 2006 г. -М.: МАИ, 2006. с.23

21. Ицкович А.А., Смирнов Н.П. Разработка программы сохранения целостности конструкции воздушных судов. Тезисы докладов МНТК «Чкаловские чтения». 7-9 июня 2007 г. Егорьевск.: ЕАТК, 2007. с.52-53.

22. Крохин З.Т., Скрипник Ф.И., Шестаков В.З. Инженерно-организационные основы обеспечения безопасности полетов гражданской авиации. -М.: Транспорт, 1987

23. Кармызов В.П. Совершенствование системы инженерно-технического обеспечения безопасности полетов в условиях авиапредприятия. -М.: МГТУГА, 1996

24. Летная годность. Приложение 8 к Конвенции о международной гражданской авиации. ИКАО, 2001

25. Люлько С.В. Обоснование и разработка адаптивных методик оценки безопасности полетов воздушных судов. —М.: МГТУГА, 2003

26. Майоров А.В., Мусин С.М., Янковский Б.Ф. Выявление причин отказов авиационного оборудования. — М.: Транспорт, 1996

27. Макаровский И.М. Основы технической эксплуатации и диагностики авиационной техники. Самара: СГАУ, 2004

28. Методы оценки соответствия экземпляра ВС требованиям ФАП «Экземпляр ВС. Общие требования и процедуры сертификации» (утверждены руководителем департамента ПЛГГВС и TP ГА 05.03.04г.)

29. Методы определения соответствия «Обеспечение безопасности конструкции при длительной эксплуатации» к АП 25.571 (введены в действие Авиационным регистром МАК 30.12.1996г.).

30. Научный вестник МГТУГА №7: Серия Безопасность полетов. 1998

31. Научный вестник МГТУГА №19: Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. -1999

32. Научный вестник МГТУГА №20: Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. -1999

33. Научный вестник МГТУГА №75: Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. -2004

34. Научный вестник МГТУГА №100: Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов. —2007

35. Научный вестник МГТУГА №112: Серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов.2008

36. Неймарк М.С., Цесарский Л.Г. Обеспечение полноты оценки уровня безопасности при проектировании. МНТК «Безопасность полетов. Актуальные проблемы при проектировании ЛА». Жуковский, 1993.

37. Неймарк М.С., Цесарский Л.Г. «Метод приведения» метод определения полного перечня функциональных отказов технической системы // Проблемы безопасности полетов. — 1994, №2.

38. Никулин Н.Ф. Обеспечение безопасности полетов в ожидаемых условиях и особых ситуациях. СПб.: ОЛАГА, 1993

39. Никулин Н.Ф. Нормативно-правовое управление и регулирование безопасности полетов на воздушном транспорте Ч.З: Система предупреждения авиационных происшествий в гражданской авиации Российской Федерации, 2002

40. Новожилов Г.В., Неймарк М.С., Цесарский Л.Г. Безопасность полета самолета: Концепция и технология. — М.: Машиностроение, 2003

41. Нормы летной годности самолетов транспортной категории. Авиационные правила. Часть 25. Межгосударственный авиационный комитет, 1994

42. О мерах по совершенствованию системы контроля за сохранением летной годности ВС на основе данных об отказах, неисправностяхавиатехники и нарушениях правил ее эксплуатации (приказ ФАС России №134. 1997г.), 1997

43. О совершенствовании организации работ по сбору, обработке и анализу полетной информации (приказ Федеральной службы воздушного транспорта РФ №33, 1999г.), 1999

44. Полтавец В.А. Безопасность полетов и методы ее обеспечения: Учеб. пособие. -М.:Изд-во МАИ, 1995

45. Поддержание летной годности — основа безопасной эксплуатации воздушных судов -М.:ГосНИИГА, 2002

46. Положение о порядке выдачи и продления сертификатов летной годности на экземпляр ВС ГА (введено в действие приказом ФАС от 01.12.98г. №345).

47. Правила расследования авиационных происшествий и инцидентов (ПРАПИ 98).

48. Розов С.А. Определение уровня безопасности полетов с учетом проявления человеческого фактора, внешней среды и безотказности авиационной техники. -М: Транспорт, 2001

49. Руководство по управлению безопасностью полетов. ИКАО, Doc. 9859 AN/460, 2006

50. Руководство по летной годности. Том 2, часть Б, Сохранение летной годности. ИКАО, Doc. 9760, 2001

51. Руководство по сохранению летной годности Doc. 9642, ИКАО. 1-ое изд., 1995

52. Руководство по предотвращению авиационных происшествий. -ИКАО, 1988

53. Руководство по организации контроля за обеспечением безопасности полетов, -ИКАО, Doc. 9734-AN59, часть А «Сохранение государственной системы контроля за обеспечением безопасности полетов и управление этой системой», 1999

54. Рухлинский В.М. Исследование влияния условий эксплуатации на эффективность функционирования системы «оператор — внешняя среда воздушное судно. Научный вестник МГТУГА №122 - М.: МГТУГА, 2007, с.27-36.

55. Сакач Р.В. Использование автоматизированных информационно-управляющих систем для обеспечения безопасности полетов. -М.: МИИГА, 1989

56. Смирнов Н.Н., Чинючин Ю.М. Современные проблемы технической эксплуатации ВС. -М.: МГТУ ГА, 2007

57. Смирнов Н.Н., Герасимова Е.Д., Полякова И.Ф. Эксплуатационная надежность и режимы технического обслуживания JIA и АД -М.: МГТУГА, 2002

58. Смирнов Н.Н., Чинючин Ю.М. Тарасов С.П. Сохранение летной годности воздушных судов. —М.: МГТУГА, 2004

59. Смирнов Н.Н., Смирнов Н.П. Сертификация экземпляра воздушного судна: состояние и задачи совершенствования. Научный вестник МГТУГА. №100. -М.: МГТУГА, 2007, с. 8-11.

60. Смирнов Н.П. Формирование программы сохранения целостности конструкции планера воздушного судна по условиям прочности. Научный вестник МГТУГА. №127. -М.: МГТУГА, 2008, с. 44-49.

61. Смирнов Н.П. Мониторинг целостности конструкции воздушного судна с использованием автоматизированной системы документирования их технического состояния. Тезисы докладов

62. МНТК «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества». 18-19 мая 2006 г. -М.: МГТУГА, 2006. с. 18.

63. Смирнов Н.П., Ицкович А.А. Обоснование программы сохранения целостности конструкции воздушного судна. Тезисы докладов МНТК «Авиация и космонавтика 2005». 10-13 октября 2005 г.1. М.: МАИ, 2005. с.11.

64. Смирнов Н.П. Концепция определения приемлемого уровня безопасности полетов в условиях авиапредприятия. Тезисы докладов МНТК «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества». 22-23 апреля 2008 г. -М.: МГТУГА, 2008. с.

65. Эксплуатация воздушных судов. Приложение 6 к Конвенции о международной гражданской авиации. ИКАО, 2003

66. Эффективность технической эксплуатации самолетов гражданской авиации, С.В. Далецкий, О.Я. Деркач, А.Н. Петров. -М.: Воздушный транспорт 2002

67. Reliability statistics and failure analysis. A-319 Fleet, period 4 quarter — 2007. Siberia Airlines. 2008

68. Основные положения по разработке требований к плановому техническому обслуживанию самолета. ATA MSG-3, 2003

69. Обслуживание воздушного движения. Приложение 11 к Конвенции о международной гражданской авиации. ИКАО, 2001

70. Прозоров С.Е. Безопасность полетов. Пособие по изучению дисциплины. Часть 2. Государственное регулирование деятельности в области гражданской авиации. М. МГТУГА 2008.