Анализ существующих информационных систем, применяемых при техническом обслуживании воздушных судов в целях повышения безопасности полетов

УДК 656.7:658.012.011.56

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ В ЦЕЛЯХ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ

Р.А.ХАЙДАРОВ, А.Ю. РЕПИН

Статья представлена доктором технических наук, профессором Зубковым Б.В.

В статье представлен информационный поток системы информационного обеспечения безопасности полётов объективного контроля, применяемой в гражданской авиации Республики Таджикистан авиакомпании «Таджик Эйр».

Ключевые слова: полетная информации, автоматизированная система, безопасность полетов.

Анализ существующих информационных систем, применяемых при техническом обслуживании воздушных судов в целях повышения уровня безопасности полётов.

Одной из основных частей входного информационного потока системы информационного обеспечения безопасности полётов (БП) является информация средств объективного контроля. Практически все самолеты ГА ГУАП «Таджик Эйр» оборудованы бортовыми средствами регистрации полётной информации (ПИ), позволяющими записывать на магнитный носитель и длительное время хранить записи процессов изменения различных параметров, характеризующих траекторное движение самолёта, его движение относительно центра масс, а также состояние отдельных систем в ходе полёта.

Одним из преимуществ использования ПИ является её хорошая приспособленность к автоматизации обработки, что важно с точки зрения применения ПИ в качестве информационной базы автоматизированных систем управления, получающих все более широкое распространение в ГА. Однако пока возможности использования ПИ для оценки и анализа уровня БП с помощью автоматизированных систем используются недостаточно.

Уровень БП определяется влиянием трёх наиболее общих основных факторов: человеческого фактора; уровня технического совершенства и технического состояния воздушных судов (ВС); условий эксплуатации. В настоящее время с привлечением данных средств объективного контроля существует реальная возможность анализа первого фактора - человеческого, путём осуществления контроля техники пилотирования экипажей и накопления получаемой информации.

Кроме того, разработаны отдельные программы обработки ПИ, позволяющие оценивать влияние технического состояния ВС и условий эксплуатации на безопасность полетов (БП).

Таким образом, можно представить себе задачи и структуру системы использования ПИ в целях анализа уровня БП в авиапредприятиях с помощью автоматизированных систем управления. Эта система должна позволять решать следующие задачи:

- сбор и накопление информации, характеризующей влияние эксплуатационных факторов на уровень БП;

- контроль тенденций изменения эксплуатационных факторов, могущих отрицательно сказаться на уровне БП;

- периодическое информирование командно-руководящего состава, а также использование в качестве составляющей входного информационного потока подсистем МАСУ «Безопасность».

Рис. 1. Функциональная схема АСУ «Безопасность-1» ГА:

1. - первоначальное донесение об АП, инцидентах, ПВ, ЧП;

2. - формализованные отчеты об АП, инцидентах, ПВС, ЧП;

3. - данные о производственной деятельности Г А;

4. - запросы пользователей на информацию;

5. - выходной поток

На рис. 2 показаны некоторые направления анализа по каждому из основных факторов, определяющих уровень БП, которые целесообразно проводить в условиях авиапредприятия. Анализ влияния человеческого фактора с использованием ПИ возможен путём постоянного контроля техники пилотирования лётных экипажей с помощью программ экспресс-анализа ПИ (модуль контроля техники пилотирования).

Подсистема «Надёжность полёта», входящая в состав МАСУ «Безопасность», позволяет накапливать сведения о нарушениях, выявленных при экспресс-анализе, а также о максимальных величинах перегрузок, зафиксированных при посадке самописцем К3-63.

Для повышения тенденций в изменении техники пилотирования конкретных экипажей предназначена подсистема «Экипаж».

Кроме подсистем, разрабатываемых в рамках МАСУ «Безопасность», представляют интерес такие системы, как «РАПИН» и «Экран». Обе эти системы позволяют автоматизированно осуществлять контроль за техникой пилотирования конкретных экипажей.

Автоматизированная система расшифровки и анализа ПИ «АС РАПИН», накопленной системами МСРП-64-2, установленными на самолётах Ту-154, Як-42, обеспечивают:

- экспресс-анализ ПИ с целью решения задач контроля выхода за эксплуатационные ограничения, выдерживания рекомендованных режимов и отказов АТ;

- отображение ПИ в виде графиков и таблиц;

- информирование пользователей различного уровня по результатам обработки каждого полёта;

- накопление и длительное хранение результатов обработки ПИ;

- контроль техники пилотирования;

- выявление тенденций в изменении техники пилотирования;

- выявление отказов и неисправностей;

- анализ тенденций диагностических параметров.

Рис. 2. Направления анализа ПИ при оценке уровня БП

На рис. 3 показана схема процесса функционирования этой системы. Информация о полёте с магнитного носителя МСРП-64-2 с помощью устройства перезаписи перезаписывается на магнитный носитель ЕС ЭВМ. Далее, эта информация обрабатывается на ЭВМ ЕС 1033 по алгоритмам, аналогичным алгоритмам программ экспресс-анализа ПИ, входящих в программное обеспечение вычислительного комплекса «ЛУЧ-84».

В результате обработки определяются имевшие место в данном полёте нарушения в технике пилотирования, отказы в работе систем самолёта и двигателя. Оценка достоверности выявленных событий производится специалистами группы эксплуатации АС РАПИН, после чего сведения о подтверждённых нарушениях передаются в лётный отряд, а также заносятся в банк данных системы. Наличие банка данных позволяет вести статистическую обработку и определение обобщённых показателей техники пилотирования лётных экипажей. Наиболее подробно алгоритмы контроля техники пилотирования, а также выявления причин возникновения нарушений и выработки мероприятий по их устранению, разработаны в рамках системы «Экран», схема процессов функционирования которой показана на рис. 4.

Информация непосредственно с магнитного носителя МСРП обрабатывается по программе экспресс-анализа на вычислительном комплексе «ЛУЧ-84». Выявленные при обработке отклонения в технике пилотирования анализируются с точки зрения контроля достоверности событий. При этом используется специально разработанный каталог, где для каждого типа события указывается интервал времени, в течение которого это событие регистрировалось, или значение другой характеристики события, при которых данное выявление нарушения считается достоверным.

После контроля достоверности событий проводится выявление причин зарегистрированных отклонений в технике пилотирования путем построения цепочки «отклонение - нарушение -причина».

Наряду с данными МСРП для выявления причин отклонений используются материалы и с проверяющим пилотом. По материалам анализа причин отклонений вырабатываются рекомендации по устранению этих причин с указанием конкретных пунктов «Руководства летной эксплуатации» (РЛЭ), которые были нарушены. Кроме того, информация заносится в банк данных системы «Экран».

В настоящее время алгоритмы, заложенные в систему «Экран», реализованы для таких самолетов, как Ту-154, Ан-24.

МСРП 9> Устройство перезаписи Экспресс- анализ к Оценка достоверности ло

событии

Банк

данных

Рис. 3. Схема процесса функционирования АС РАПИН

Дальнейшее развитие этой системы, уточнение алгоритмов и тиражирование системы в другие авиапредприятия дало бы возможность повысить качество анализа техники пилотирования, улучшить контроль за работой авиационной техники и снизить число ошибок летного и технического состава.

При анализе влияния на БП технического фактора возможно рассматривать это влияние в двух аспектах: во-первых, выявление отказов и неисправностей с помощью входящего в состав программ экспресс-анализа модуля контроля работоспособности авиационной техники, а также анализа тенденций изменения диагностических параметров с целью прогнозирования момента выхода их за допустимые границы и, во-вторых, контроль соответствия летно-технических характеристик ВС требованиям норм летной годности. Информация современных бортовых уст-

ройств регистрации, таких как МСРП-256 позволяет оценить в условиях реальной эксплуатации такие характеристики, как взлетно-посадочные характеристики и характеристики продольной и боковой устойчивости и управляемости. И, наконец, исследования по влиянию условий эксплуатации на уровень БП могут заключаться в сборе данных по реальным условиям эксплуатации на определенных полетных маршрутах. Примером таких данных может служить интенсивность ветровых порывов, определяемая путем суммирования приращений нормальной перегрузки в ходе полета.

Полеты С проверяющим пилотом

Рис. 4. Схема процесса функционирования системы «Экран»

В системе информационного обеспечения наземная обработка ПИ играет ведущую роль в решении одной из основных задач ГА - повышение уровня БП. Систематическая обработка ПИ предприятий ГА началась в 1974 году. Функции расшифровки и предварительного анализа ПИ возложены на группы (участки) расшифровки и анализа ПИ. Обработка ПИ на «ЛУЧ-84» производится с помощью специального программного обеспечения, в состав которого входят программы экспресс - анализа и программа автоматизированной обработки. Программа автоматизированной обработки предназначена для вывода на график или цифропечать физических или кодовых значений параметров полета. Программы экспресс - анализа осуществляют контроль техники пилотирования и эксплуатационный контроль работоспособности систем и оборудования самолетов, определяют события выхода параметров полета и эксплуатационные ограничения.

Основными недостатками системы обработки ПИ на «ЛУЧ-84» являются большая трудоемкость и длительность обработки. Весь процесс обработки осуществляется в два этапа: обработка программой экспресс - анализа с одновременным выводом графиков изменения основных параметров полета и анализ результатов обработки специалистом группы расшифровки анализа (ГРА). Машинное время, затрачиваемое устройством на обработку информации одного полета, составляет в среднем около одного часа (время от установки ленты на устройство «ЛУЧ-84», до вывода на печать результатов обработки). Необходимость последующей ручной обработки полученных результатов обусловлено тем, что в специальном программном обеспечении не используются методы статической обработки параметров полета и технического состояния ВС, вследствие чего выходная информация имеет низкую достоверность. Из всех выдаваемых сообщений о событиях выхода параметров полета за пределы допустимых значений значительная часть оказывается ложной.

Перед передачей информации в летную службу или ИАС все сообщения о событиях полета проверяют вручную по графику изменений параметров полета и ложные сообщения аннулируются. Кроме того, выдаваемой программой экспресс-анализа информации недостаточно для оценки техники пилотирования. Руководящие документы обязывают группу расшифровки и анализа заполнить по результатам расшифровки таблицу фактических показателей техники пилотирования, содержащую значения параметров полета в характерных точках траектории движения ВС.

Банк дян н их

Таким образом, с помощью «ЛУЧ-84» осуществляется неавтоматизированная обработка ПИ, а смешанная с достаточно большой долей ручного труда. Кроме того, не используются современные методы статического анализа результатов обработки ПИ для прогноза показателей летной деятельности экипажа, состояния и надежности авиационной техники (АТ).

Рассмотрим некоторые зарубежные системы обработки ПИ. Обработка измерительной информации, зарегистрированной во время испытательных полетов самолета «ХАРИЕР» (Англия), производится с помощью автоматизированной системы, созданной на базе ЭВМ «Оегтаз». Вначале осуществляется перезапись информации с бортовой магнитной ленты на магнитную ленту ЭВМ. При перезаписи аппаратно выполняется обработка сбойных кадров, в которых записано больше или меньше 512 каналов, контролируется информация на четность, зарегистрированное на борту время, подсчитывается общее число кадров и прочее. Результаты обработки ПИ выводятся на два параллельно работающих дискретных графопостроителя.

Система автоматизированной обработки ПИ с самолета «Боинг-747» (США) построена на базе ЭВМ 1ВМ-360/50. Магнитные ленты поступают на станцию обработки цифровых данных, основной функцией которой являются выбор участков записей и формирование массивов данных для ввода в ЭВМ. Основным блоком цифровой станции является логическое устройство, с помощью которого выбирают дорожки и информационные каналы, устанавливаются режимы выборочного или непрерывного ввода, размер выборки и временных интервалов. На выходе формируется необходимая для дальнейшей обработки информация, записанная на магнитную ленту ЭВМ 1ВМ-360/50. На первом этапе обработки ПИ на ЭВМ данные преобразуются в физические величины, при этом используются тарировочные данные, хранящиеся в архиве. Результаты преобразования записываются на магнитные диски и барабаны, что облегчает быструю выборку данных при анализе. В то же время проверяются данные на основе методов математической статистики и теории надежности. В системе обработки имеются три основные программы анализа ПИ:

- программа определения летно-технических характеристик самолета и функции отклонения расхода топлива от стандартных значений;

- программа построения графиков и таблиц изменения любых параметров во времени;

- программа анализа технических характеристик двигателя, контролирующая выход параметров двигателя за границы, отражающие наиболее опасные условия работы; построения характеристик двигателя в удобной для сравнения и анализа форме; вывод данных на печать для дальнейшего анализа.

Система обработки характеризуется наличием достаточно развитого программного обеспечения, ведения архива. Формируются и ведутся архивы тарировочных данных, нормативносправочной и измерительной информации. В техническом обслуживании самолета Р-16 используют цифровые электронные системы, имеющие встроенные средства автоматического контроля, которые во время полета передают данные о возникающих неисправностях в память БЦВМ, системы управления вооружения. После возвращения самолета на базу производится считывание накопленной в памяти БЦВМ информации об отказах и с помощью наземного оборудования осуществляется диагностика отказов, позволяющая локализовать неисправность до уровня сменного блока.

В армии США ведут работу по переходу к эксплуатации по техническому состоянию всех основных систем ВС. В целом проблему предполагают решить путем обработки на наземных ЭВМ данных, зарегистрированных в процессе полета.

Специальное программное обеспечение должно производить обработку массивов полетной информации с целью определения исправностей механических систем, диагностики их отказов и прогнозирования безотказной работы в очередных полетах.

Цель программы «А8ГО» ВВС США - контролировать постепенное накопление усталостных изменений в силовых узлах конструкций самолета, разрушение которых может привести к аварии. С этой целью, например, на всех самолетах Р-4 и КЕ-4 установлены акселерометры -

счетчики циклов перегрузки и на 13% парка этих самолетов установлены регистрирующие приборы УОН. Собранные сведения направляются в вычислительный центр, где используют их для вычисления текущего значения «Индекса повреждения» для каждого эксплуатируемого самолета. По мере нарастания индекса самолет может быть направлен на очередные регламентные работы досрочно или с задержкой, могут быть назначены дополнительные проверки конструкции с целью обеспечения безопасности последующих полетов. Аналогичную систему контроля применяют на бомбардировщиках и военно-транспортных самолетах.

В России разработана новая автоматизированная система «ТЕМП» обработки данных летных испытаний. Система «ТЕМП» обеспечивает решение следующих основных задач: ввод измерительной и сопутствующей ей информации; автоматизированный анализ экспериментальных данных; автоматизированное отображение и документирование результатов обработки. Архитектура автоматизированных систем, осуществляющая обобщение и анализ результатов, различные характеристики уровня подготовки экипажей и состояния авиационной техники.

Математическое обеспечение системы должно строиться на базе современных математических методов и обеспечивать надежный контроль и анализ ПИ при заданных ограничениях на точность, достоверность и время обработки. Программное обеспечение, реализующее решение всех задач системы, должно базироваться на современной операционной системе и удовлетворять следующим основным требованиям:

- методы, алгоритмы и программы должны рационально использовать вычислительные ресурсы ЭВМ с учетом ограничений на точность и достоверность обработки ПИ и своевременность представления выходных данных пользователю;

- вычислительный процесс должен быть максимально автоматизирован в части его планирования, контроля и оперативного управления и обладать достаточными средствами обеспечения надежности решения всех задач;

- программы должны быть стандартизированы, построены по модульному принципу и отвечать требованиям построения библиотеки программ.

Отмеченные направления использования существующих информационных систем ПИ в авиапредприятии, конечно, не исчерпывают всех потенциальных возможностей применения ПИ в целях повышения БП. Однако на первоначальном этапе создания системы наземной обработки ПИ устройства «ЛУЧ-84» сыграли значительную роль в организации систематического контроля техники пилотирования и работоспособности авиационной техники, но на современном этапе развития Г А существующая система обработки ПИ не удовлетворяет предъявленным к ней требованиям.

THE ANALYSIS OF EXISTING INFORMATION SYSTEMS OF AIRCRAFTS APPLIED AT MAINTENANCE SERVICE WITH A VIEW OF INCREASE OF SAFETY OF FLIGHTS

Hajdarov R.A., Repin A.U.

In article the information stream of system of information support of safety on-lyotov the objective control, applied in Civil aircraft of Republic Tajikistan of airline "Tadjik Ejr" is presented.

Key words: flight the information, the automated system, safety of flights.

Сведения об авторе

Хайдаров Равшанджон Абдурабиевич, 1985 г.р., окончил МГТУ ГА (2008), аспирант МГТУ ГА, авиатехник 4-го разряда авиакомпании «Таджик Эйр», автор 2 научных работ, область научных интересов - инженерно-техническое обеспечение безопасности полетов.

Репин Александр Юрьевич, 1984г.р., окончил МГТУГА (2007), аспирант кафедры безопасности полетов и жизнедеятельности МГТУГА, автор 1 научной работы, область научных интересов - информационные системы осуществления первичного контроля и анализа уровня безопасности полетов.