Направления реализации и механизмы регулирования требований к повышению безопасности полетов вертолетов и других летательных аппаратов

1. Введение

2014–2015 гг. – наиболее ответственный этап с точки зрения перехода на новый уровень требований к безопасности полёта воздушных судов. В ноябре 2013 г. Международная организация гражданской авиации ИКАО ввела в действие новую редакцию Приложения 19 к Конвекции по управлению безопасностью полётов гражданских воздушных судов. Причина – в сохранении «человеческого фактора» в перечне наиболее частых причин авиационных происшествий в условиях интенсивного наращивания масштабов и видов авиационной деятельности.

В большинстве ситуаций экипаж либо не получает полной информации о возникшей в полёте опасной ситуации, либо не успевает «переработать и осмыслить» информацию от множества разрозненных информационных каналов и в сложных условиях реального полёта принять уверенное решение по парированию опасной ситуации.

В этих условиях ИКАО потребовал, чтобы в организационный контур управления безопасностью дополнительно к эксплуатирующим организациям и центрам подготовки лётного и инженерно-технического состава (предусмотрено прежними документами) были введены разработчики и изготовители воздушных судов, т.е. контур управления безопасностью должен стать замкнутым по всему жизненному циклу. При этом акцент смещается от послеполётного анализа свершившихся авиационных происшествий к превентивному выявлению и предотвращению потенциально опасных факторов.

2. Концептуальные подходы и направления реализации

Учитывая, что проблеме безопасности полёта на международном уровне присвоен высший – государственный приоритет, а на глобальном авиационном рынке в этом секторе сложилась жёсткая конкуренция, деятельность отечественных разработчиков и эксплуатантов воздушных судов требует глубокой межведомственной координации.

При этом важно исходить из того, что достичь конкурентных преимуществ можно только при внедрении полётного мониторинга всех параметров безопасности – с оценкой и ранжированием в реальном полёте возникающих опасных ситуаций, включением в контур управления воздушным судном автоматических и «ручных» режимов предотвращения опасных ситуаций.

В 2014 г.у ОАО «Московский вертолётный завод имени М.Л. Миля» совместно с ФГУП «ГосНИИАС» сформирована концепция интегрированной бортовой системы обеспечения безопасности полёта вертолётов. В контур управления безопасностью включены функции:

• мониторинга закабинного пространства;
• выявления ранних признаков и предупреждение критических полётных режимов;
• мониторинга состояния критических элементов вертолёта;
• контроля соблюдения общих эксплуатационных и лётных ограничений;
• контроля состояния экипажа и эффективности его действий в опасных ситуациях.

В зависимости от степени опасности были выделены особые ситуации:

• усложнение условий полёта (незначительное увеличение рабочей нагрузки экипажа, появление некоторых неудобств для лиц, находящихся на борту);
• сложная ситуация (значительное увеличение рабочей нагрузки экипажа или создание условий, снижающих эффективность его работы, серьезные неудобства для лиц, находящихся на борту, включая возможное получение ими телесных повреждений);
• аварийные ситуации (невозможно полагаться на точное или полное выполнение членами лётного экипажа возложенных на них задач, тяжёлые телесные повреждения или телесные повреждения со смертельным исходом относительно малого числа лиц, находящихся на борту);
• катастрофические ситуации (исключается безопасное продолжение полёта и посадка).

Таким образом, уровень безопасности полёта существенно зависит от работоспособности функциональных систем летательных аппаратов (ЛА) и от степени его защищённости на случай отказов этих систем. Если отказ функциональной системы приводит к возникновению опасных ситуаций, то экипажу должна быть обеспечена возможность своевременного обнаружения отказа, ликвидации его последствий и завершения полёта с отказавшей системой.

3. Ожидаемая эффективность от реализации ИСОБП

Проектная проработка указанных функций в рамках концепции показала, что:

1. Внедрение интегрированной бортовой системы безопасности полёта может быть реализовано с высокой технико-экономической эффективностью.
2. Введение интегрированной системы безопасности не приведёт к экстенсивному усложнению бортовых комплексов – на 80–90 % полётный мониторинг безопасности обеспечивается внедрением экспертных систем реального времени и разработкой нового функционального программного обеспечения.

Бортовая система безопасности должна интегрироваться как в комплекс БРЭО вертолёта (при его модернизации или разработке), так и быть автономной, если необходимо будет оснащать ею вертолёты существующего парка. Но в обоих случаях система безопасности должна иметь открытую архитектуру, позволяющую набирать любую комплектацию элементов ИСОБП в зависимости от задач и областей применения вертолёта или иного ЛА.

Внедрение бортовых систем безопасности даст и серьёзный синергетический эффект. Сбор в реальном времени на борту воздушного судна полной информации о безопасности его режимов полёта и функционирования бортовых систем позволит организовать проведение мониторинга лётной годности группировок воздушных судов.

Эта задача особенно важна для государственной авиации (Минобороны, МЧС, МВД России) и позволит управлять авиационными ресурсами в условиях реальной боевой обстановки или специальной операции, например, по ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Такие информационно-управляющие системы с открытой архитектурой построения для обеспечения безопасности полёта должны оптимизировать (комплексировать) информацию от различных каналов систем технического зрения, формировать и реализовывать механизм экспертных алгоритмов и правил оценки рисков развития нештатных ситуаций и обеспечивать принятие решений «на борту» в реальном масштабе времени, поддерживать каналы устойчивой связи и резервного контура управления «борт – земля».

Использующиеся в настоящее время технические средства обеспечения безопасности в основном решают задачу предупреждения о возможном наступлении определённых нештатных ситуаций. Количество технических средств, привлекаемых для решения этой задачи на борту летательных аппаратов постоянно растёт. Однако, отсутствие адекватного программно-математического обеспечения задач комплексирования разнородных информационных каналов, анализа, прогноза развития и ранжирования опасных ситуаций и формирования комплексных рекомендаций экипажу существенно ограничивают эффективность применения технических средств, несмотря на их увеличивающееся разнообразие. Кроме того, комплекс обеспечения безопасности полётов воздушных судов должен решать и вторую задачу – помогать экипажу выводить воздушное судно из опасной ситуации.

Выводы и предложения

Разработка и реализация методологических основ для обеспечения безопасности полёта воздушных судов до уровня эргатических систем, функционирующих в реальном масштабе времени, предполагает решение комплекса базовых задач:

• анализ входных информационных потоков, формирование гарантированного комплексного (во всех диапазонах многоспектральных систем технического зрения) изображения внутри- и закабинного пространства воздушного судна на всех стадиях полёта;
• выделение и системная диагностика источников риска для обеспечения безопасности полёта воздушного судна;
• выработка рекомендаций экипажу воздушного судна на предотвращение и вывод судна из опасного состояния.

Объединение этих задач в единый комплексный процесс позволит сократить общее количество обрабатываемой информации за счёт использования общих информационных моделей, повысить достоверность используемой для принятия решения информации, ранжировать опасные признаки по уровням критичности и построить систему поддержки принятия решений, учитывающую взаимосвязи как внешних, так и внутренних состояний воздушного судна.

Ожидаемый технико-экономический эффект

1. Это снижение аварийности полетов – за счёт ввода в состав комплекса бортового оборудования интегрированной системы обеспечения безопасности полёта с увеличенным составом каналов технического зрения, опережающим прогнозированием последствий развития нештатных ситуаций и применением экспертных систем принятия решений в реальном времени.
2. Это повышение экономической эффективности мероприятий по обеспечению безопасности – за счёт высокого уровня развития внутривидовой и межотраслевой унификации технических и программных средств.
3. Это создание на базовых платформах воздушных судов специализированных комплексов летательных аппаратов для решения специальных задач, включая:
• поисково-спасательные мероприятия;
• мониторинг очагов пожаров и выявление пожароопасных участков с автоматическим построением тематических карт (совместное применение космических, авиационных и наземных средств);
• мониторинг лесных и сельскохозяйственных угодий (с определением породного состава и покрытия леса, количественных характеристик растительности, предельных концентраций опасных газов), нефте- и газопроводов, разливов нефти и других вредных веществ в море и водоёмах;
• и многие другие задачи в интересах различных отраслей и ведомств.

Учитывая, актуальность проблемы обеспечения безопасности полётов не только вертолётной техники, но и другие ЛА, необходимо будет реализовать ряд общих (межведомственных) мер.

1. Стандартизация и унификация методов и средств обеспечения безопасности полёта применительно ко всем типам воздушных судов, включая и БЛА.

   Необходимо разработать и утвердить технический отраслевой стандарт (общие технические требования) на бортовые системы безопасности. Проблема важна как для гражданских, так и военных воздушных судов. Потребуется совместная работа НИИ, подведомственных Минтрансу, Минпромторгу и Минобороны России.

2. Отработка технологий мониторинга летной годности вертолетных группировок в интересах гражданских и военных ведомств. Создание и опытная эксплуатация опытного сегмента такой системы мониторинга должна быть регламентирована распоряжением Правительства РФ. Внедрение новых технологий и технологических решений, включая:
• формирование в условиях полёта реального изображения окружающей обстановки с комплексированием от различных каналов ТЗ;
• пространственный полётный мониторинг состояния вертолёта в динамике (диагностика и прогностики агрегатов, систем и конструкций ЛА);
• экспертные системы реального времени, по оценке опасных ситуаций и способов их парирования в полёте.
3. На организационном уровне представляется целесообразным:
• в рамках экспертных советов ВПК при Правительстве Российской Федерации сформировать секцию по реализации задач в сфере безопасности полетов;
• в государственной программе развития авиационной промышленности ввести специальный раздел по развитию технологий безопасности.
4. Для обеспечения высокого уровня разработок целесообразно к работам подключить научно-исследовательские организации РАН, РИА, МО РФ, базовые отраслевые авиационные центры.

При таком системном подходе выполнение поручений Президента РФ по технологическому «скачку» в сфере повышения и обеспечения безопасности полетов, учитывая существенное влияние этого качества на эффективность и конкурентоспособность отечественной вертолётной техники, будет выполнено.

Автор: Бельский А.Б. - канд. техн. наук, действительный член Российской инженерной академии, заместитель генерального конструктора ОАО «Московский вертолётный завод им. М.Л. Миля»