DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 22.01.2008

Материалы

загрузка...

Разработка комплексной методики подтверждения соответствия требований к безопасности систем автоматической посадки самолета нормам летной годности

Ким Елена Гируновна, 22.01.2008

 

Рассмотрены статистические данные по авиационным происшествиям, которые показали, что наибольшее количество аварий происходит при посадке самолета, сложнейшем и наиболее опасном этапе полета.

При этом наибольшее число аварий происходит по вине летчика. Отмечено, что повышение регулярности и безопасности полетов может быть достигнуто путем автоматизации управления заходом на посадку и посадкой самолета.

Приведена классификация эксплуатационных категорий посадки, определенных Международной организацией гражданской авиации (ICAO). Данные посадочные минимумы, характеризуются высотой принятия решения и дальностью видимости на взлетно-посадочной полосе (ВПП), по которым осуществляется заход на посадку и посадка.

Проведен анализ методов анализа безопасности, представленных в табл. 1.

Методы анализа безопасности

Качественные методы Область применения и ограничения Количественные методы Область применения и ограничения

Дерево отказов Широко используется в сложных технических системах при оценке вопросов безопасности. Требует глубокого знания процессов проектирования, создания и эксплуатации соответствующей системы. Непараметрический метод Не требует знания типа распределения; необходим большой объем испытаний.

Анализ видов и последствий отказов (АВПО) или критических отказов (АВПКО)–Failure mode and effects analysis (FMEA). При проектировании нового объекта, смене материала, изменении основных технологических процессов, ужесточении требований безопасности и/или экологичности, расширении сферы применения объекта, его модернизации и т.д. Толерантный интервал Ограничением является условие нормальности распределения и условие однородности исследуемых данных.

В работе рассматриваются только количественные методы. Необходимость задания количественных требований может быть объяснена на основе теории вариаций, предложенной основоположником методов статистического управления качеством В. Шухартом.

Согласно концепции В. Шухарта все вариации параметров изделий обусловлены двумя типами причин: особыми и общими. Особые причины связаны с нарушением нормального хода процессов функционирования, должны быть выявлены и устранены. Это как раз задачи системы обеспечения надежности и безопасности и качественных методов. Общих причин, как правило, много. Вклад каждой из них невелик, однако их суммарное воздействие может оказаться значительным.

При этом возникают задачи оценки суммарного влияния этих факторов в количественной форме.

В настоящее время не существует регламентированного метода подтверждения требований к высоким вероятностям. Как в отечественной, так и в зарубежной практике методология обеспечения безопасности включает в себя как качественные, так и количественные, как детерминированные, так и статистические подходы. При этом решающая роль отводится математическому моделированию, проверке адекватности используемых математических моделей результатам летных испытаний.

В работе приведена технология проектирования систем автоматического управления самолетов.

Методика математического моделирования предусматривает два этапа – детерминированное и статистическое моделирование. При детерминированном моделировании анализируется работа алгоритма при определенном наборе начальных условий, центровок, весов и возмущающих воздействий.

Статистическое моделирование проводится на заключительном этапе отработки алгоритмов, позволяет подтвердить соответствие системы ТЗ с заданной вероятностью.

Статистическое моделирование проводится известным методом статистических испытаний с использованием программного обеспечения MATLAB, который можно считать имитационным, так как имитируется изменение внутренних параметров математической модели объекта испытаний и внешнего воздействия на него, что позволяет оценить статистические характеристики выходных параметров.

В работе также приведены модели случайных возмущений, имитирующих реальные эксплуатационные условия.

Возможность использования и дополнения результатов летных испытаний данными моделирования требует, прежде всего, проверки адекватности (т.е. одинаковости поведения в одинаковых условиях) математической модели.

Однако в работе вопрос подтверждения адекватности математической модели летным испытаниям не рассматривается. На основе исследований, проведенных в МИЭА, считается, что модели исследуемых систем автоматической посадки самолетов являются достоверными.

Во второй главе дан обзор и проведено исследование методов подтверждения соответствия вероятностных показателей безопасности нормам летной

Основным методом подтверждения соответствия точностных характеристик систем автоматической посадки самолетов нормам летной годности является метод «проходит – не проходит», регламентированный в Западно-Европейских нормах летной годности и в методиках Летно-испытательного института имени М. Громова.

При этом требования к точностным характеристикам при посадке делятся на две группы.

Первую группу составляют требования к обеспечению комфортной посадки. В этой группе точностные характеристики должны находиться в допустимых пределах со сравнительно невысокой вероятностью 0,95(0,99, а выход за эти пределы определяет приемлемый риск.

Вторую группу составляют требования безопасной посадки. В этой группе вероятность нахождения в допуске составляет уже 0,999999(0,99999999, а выход за пределы допуска определяет предельно допустимый риск.

В табл. 2 приведены требования Единых Западно-Европейских норм летной годности (ЕЗЕНЛГ) к предельно допустимому риску.

Требования к предельно допустимому риску

Метод «проходит – не проходит» основан на использовании информации «отказ - успех». Единственным ограничением метода является условие постоянства оцениваемой вероятности при проведении n испытаний.

Используется оценка вероятности по частоте, основанная на биномиальном распределении:

- объем испытаний;

- число отказов;

R – неизвестная вероятность исхода испытания.

Решающие правила приемки и браковки получены из уравнений Клопера-Пирсона:

- доверительная вероятность;

- соответственно нижняя и верхняя доверительные границы.

распределений этих характеристик.

Такая информация достаточна для определения нижней гарантированной границы исследуемой вероятности в соответствии с неравенством Чебышева:

Введение нижней гарантированной границы позволяет существенно сократить необходимый объем испытаний.

Рис. 1. Число безотказных испытаний, необходимое для приемки изделия

с доверительной вероятностью 0,95

Рис. 2. Число безотказных испытаний, достаточное для браковки изделия