Вертолёт, 2005 № 01

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' 7 ? Кто это решает?

Существует и морально-этический аспект проблемы. Любая допустимая величина возникновения катастрофы может вызвать обоснованные возражения, поскольку речь идет, прежде всего, о человеке, о сохранении его жизни. Численная норма угрозы — это легализованная игра в рулетку, где ставка — человеческая жизнь.

Посмотрим на проблему с другой стороны. Строгость постановки задачи требует, очевидно, такой же строгости в ее решении. Однако математически строгих способов подтверждения вероятности порядка 10' 8 …10' 9 практически не существует.

Сегодня, как и на заре развития авиации, нарушение прочности конструкции — один из основных факторов возникновения аварийных и катастрофических ситуаций. Между тем в действующих нормах прочности самолетов и вертолетов даются только детерминистические способы регламентирования и расчетов. Так, методика расчета безопасного ресурса предусматривает использование нескольких коэффициентов надежности. Эти коэффициенты учитывают разброс параметров законов распределения нагрузок и прочности конструкции и определяются эмпирически с использованием вероятностно-статистических методов обработки результатов испытаний. По технико-экономическим ограничениям испытаниям на выносливость подвергаются не более чем несколько сотен стандартных образцов и несколько образцов реальной конструкции. Полученные значения вероятностей при этом лежат в диапазоне значений 10 -1 … 10' 3 . Теоретически распространить полученные данные на значения вероятностей порядка 10' 8 …10' 9 возможно только при условии принятия ряда допущений. Такого рода допущения могут быть достаточно правдоподобны, но строгого доказательства их истинности не существует. В то же время надежность методики расчета безопасного ресурса подтверждается опытом: при всех расследованиях причин катастроф не было случая, когда бы эта методика ставилась под сомнение. Причины катастрофических разрушений конструкции достаточно банальны — брак в производстве, некачественный ремонт, неполный учет эксплуатационных нагрузок. По сути — это проявления того же «человеческого» фактора, который является основной причиной приведших к тяжелым последствиям нарушений правил эксплуатации.

Отход АП-29 от количественных требований в части отказобезопасности в определенной мере обусловлен и спецификой винтокрылого аппарата, особенностями его летных свойств и конструкции. Способность вертолета лететь на малой скорости и висеть, садиться на режиме авторотации при отказе двигателей устраняет характерную для самолета фатальную неизбежность катастрофы при целом ряде функциональных отказов. Пока вертолет сохраняет целостность силовых деталей, способны вращаться и управляемы несущий и рулевой винты, а при полетах в отсутствие видимости сохранена индикация пространственного положения — возможны безопасная посадка и благополучное завершение полета. Поэтому сердцевина проблемы безопасности полета вертолета — это специфичные вертолетные детали: втулки несущих винтов, автоматы перекоса, лонжероны лопастей, постоянно видоизменяющиеся и по виду, и по применяемым материалом, и по используемым технологиям производства.

Подтвердить вероятность 10' 8 на час полета «статистической оценкой безотказности подобных конструкций за длительный период эксплуатации» нереально, если иметь в виду, что суммарный налет всего мирового парка вертолетов оценивается цифрой порядка 10' 8 часов, а применительно к конкретной конструкции речь может идти не более чем о 10' 5 часов налета. Математический аппарат, как бы он ни был совершенен, не даст результатов более достоверных, чем исходные данные — для того, чтобы приготовить вкусные котлеты, недостаточно иметь хорошую мясорубку.

Требования АП-29

В АП-29 нет ни одной цифры, «нормирующей» вероятность какого-либо события. Вместе с тем, требования к отказобезопасности конструкции, в основном детерминистические, проходят красной нитью через все части этих Норм. Вот один из многих примеров такого рода требований (применительно к конструкции несущего и рулевого винтов): «Должна быть произведена оценка конструкции, включая детальный анализ отказов, чтобы установить все отказы, которые могут воспрепятствовать безопасному продолжению полета, и должны быть установлены средства, сводящие к минимуму вероятность их появления».

Вероятностные требования в системном виде появляются только в разделе F «Оборудование», однако и здесь цифровое выражение требований по вероятностям отсутствует.

Нормы НЛГВ-2 и НЛГС-3 де-факто определяют приемлемый уровень безопасности полета цифровыми значениями вероятностей отказных состояний и обусловленных отказными состояниями особых ситуаций. Это приводит к обязательности выполнения соответствующих расчетов.