Вертолёт, 2005 № 01 - [4]
Как «обуздать» вероятность
Ка-226
Процессы и события, приводящие к отказам техники и нарушению безопасности полета, носят вероятностный характер. Вопрос в том, как «обуздать» вероятность, какими рамками ее ограничить, каково должно быть соотношение определенности и неопределенности в требованиях к безопасности полета.
Надежность конструкции и безопасность полета — две стороны одной медали с момента зарождения авиации. В октябре 1905 года братья Райт в письме известному историку авиации капитану Фердинанду Ферберу сообщали: «3 октября мы совершили полет длиной 24535 метров в течение 25 минут 5 секунд. Вынуждены были прекратить полет вследствие нагревания подшипников в передаче». В январе 1910 года произошла первая катастрофа из-за разрушения крыла, погиб пилот самолета «Блерио» Леон де Лагранж. В 1911 году президент Статистической подкомиссии аэроклуба Франции полковник Бутье отмечал в своем рапорте, что в 1910 году по причине конструктивных недостатков произошло 16 катастроф с самолетами.
Долгое время большая часть аварий и катастроф происходила вследствие прочностных разрушений. Не случайно первыми нормами летной годности становятся именно нормы прочности, которые устанавливают величину расчетной разрушающей нагрузки. В 20-е годы прошлого столетия в нормы прочности вводится коэффициент безопасности, регламентирующий максимальные эксплуатационные нагрузки (речь пока не идет о допустимом риске разрушения конструкции и тем более о нормировании уровня безопасности летательного аппарата в целом).
Попытки задать уровень безопасности полета вероятностью событий относятся к середине прошлого столетия, когда возник повышенный интерес к вероятностно-статистическим методам в авиастроении. В работах 1954–1959 гг. американец Б. Лундберг обосновывает допустимую вероятность прочностного катастрофического разрушения силовой конструкции самолета числом 10'9, а отдельных агрегатов — числом 10'10.
Во второй главе «Норм летной годности гражданских вертолетов СССР» (1971 г.) сформулированы общие требования к безопасности полета вертолета без использования вероятностных понятий. В Нормах летной годности гражданской авиации Великобритании (BCAR 1974, 1986 гг.) есть требования к значениям вероятности возникновения опасных отказов для отдельных систем вертолета.
В Нормах летной годности гражданских самолетов и вертолетов СССР НЛГС-3 (1984) и НЛГВ-2 (1987) вероятностные требования к уровню безопасности полета приобрели системный и всеобъемлющий характер. Центральный в этом плане параграф 2.2.4 НЛГВ-2 (аналогичный параграфу 2.2.4 НЛГС-3) содержит требования к цифровым значениям вероятностей возникновения различных по степени опасности ситуаций. Рекомендуется, например, чтобы любое отказное состояние, приводящее к катастрофической ситуации, могло возникнуть с вероятностью, не превышающей 10'8 на час полета (для самолетов требуется обеспечить вероятность менее 10'9).
Параграф 2.2.5 НЛГВ-2 содержит положения, относящиеся к методам доказательства соответствия вертолета требованиям по отказобезопасности. В частности, применительно к отказным состояниям, являющимся следствием разрушения, заклинивания или рассоединения механического элемента, указывается, что в качестве одного из методов доказательства следует использовать «статистическую оценку безотказности подобных конструкций за длительный период эксплуатации…».
Казалось бы, процедура установления требований к отказобезопасности конструкции вертолета посредством задания количественных значений вероятностей получила свое логическое завершение. Между тем в сравнительно недавно введенных Нормах летной годности винтокрылых аппаратов АП-29, гармонизированных с американскими нормами FAR-29, нет ни одной цифры, нормирующей вероятность какого- либо события. В параграфе 29.571 АП-29 (2000 г.), посвященном усталостной прочности конструкции, вероятностный термин исключен, и требование теперь звучит так: «Оценка прочности основных элементов… должна показать, что не будет катастрофического разрушения из-за усталости…».
Есть мнение, что отсутствие в АП-29 цифровых значений вероятностей отказных состояний и вызванных ими ситуаций — досадная случайность, ущербность, неполнота или недостаток норм, которые должны быть устранены, восполнены или компенсированы при помощи рекомендательных циркуляров или иных документов, имеющих обязательный характер. Так ли это?
Задание уровня безопасности в цифровом выражении привлекает своей четкостью. Получены, скажем, вероятности возникновения катастрофической ситуации, равные 0,9х10-8 и 1,1х10'8. В первом случае требования НЛГВ-2 выполняются, во втором — нет.
В то же время именно конкретность цифр наводит на «детские» вопросы. Откуда взялась сама норма 10-8? Почему для самолетов это число в 10 раз меньше — 10'9? Утверждается, что с учетом интенсивности эксплуатации эта норма практически исключает катастрофы самолетов и вертолетов. Однако такое же суждение справедливо и для норм 10'10, 10'11 и т. д. Где остановиться? Может быть, хватит 10'
