Вертолет, 2004 №1

Журнал Вертолет

Рис. 1. Летные происшествия с вертолетами на 100 000 часов налета

Использование в проектировании систем анализа «сверху вниз» позволяет на раннем, этапе выявить системы и агрегаты, критические и важные для безопасной эксплуатации вертолета. К критическим частях конструкции вертолета относятся части, отказ (разрушение) которых приводит к невозможности выполнения управляемой посадки на режиме авторотации. В дальнейшем при проектировании, производстве и эксплуатации именно на этих системах и агрегатах сосредотачивается основное внимание, что

позволяет обеспечить максимальный уровень безопасности. Системы и агрегаты, не входящие з указанную группу, не являются определяющими с точки зрения безопасности, и к ним могут в дальнейшем, не применяться дорогостоящие методы проектирования и испытаний. Такой подход, с одной стороны, позволяет существенно сократить затраты, а с другой — обеспечивает усиление внимания именно там, где это необходимо и оправданно.

Третьим, фактором, учитываемым при сертификации, является наличие системы опционов. Западная система создания авиатехники, ввиду своей рыночной природы, максимально развернута в сторону конечного пользователя. Это связано с тем, что каждый покупатель стремится реализовать свои потребности. При наличии ряда заказчиков, интересы которых существенно разнятся, наиболее полно эти интересы можно реализовать только путем. предложения покупателям базового варианта и ряда опционов (тем самым обеспечивается гибкость реагирования на рыночные потребности). Как для любого сектора экономики, при делении продукта на базовый вариант и опционы приходится на основе маркетинговых исследований решать, что включать в базовый вариант, какие опционы должны быть и какие должны быть сроки их сертификации и предложения на рынок.

Одним из примеров такого подхода является сертификация вертолета для эксплуатации по правилам полетов по приборам (ППП). Из мировой практики известно, что задачи, решаемые гражданским вертолетом в условиях полета по ППП, составляют около 10 % от общего числа задач. Исходя из этого экономически нецелесообразно в базовый вариант вертолета закладывать все конструктивные решения, требуемые для обеспечения полета по приборам, так как это необоснованно увеличит вес и стоимость вертолета, а также сроки его сертификации. Для обеспечения возможности полетов по ППП экономически выгоднее предусмотреть на борту вертолета места для размещения дополнительного оборудования, сертифицировать соответствующий опцион и предлагать его тем эксплуатантам, которым, действительно необходимо решение таких задач. Так как стоимость этого варианта вертолета будет существенно выше базовой, очевидно, что данный подход позволяет и покупателю выбирать необходимый ему вариант, сообразуясь со своими возможностями. По такой же схеме предлагается заказчикам опцион для полета в условиях обледенения. Требование заказчика обеспечивать выполнение полетов в условиях обледенения приводит к необходимости установки нагревательных элементов в лопастях, токосъемников несущих и рулевых винтов, существенного увеличения энергетических возможностей электросистемы (с учетом, резервирования), проведения дорогостоящих сертификационных стендовых испытаний, имитирующих жесткие нормируемые условия обледенения, а также летных испытаний в реальных условиях обледенения. Очевидно, что заказчик, покупающий вертолет для эксплуатации в условиях тропиков, не должен и не будет оплачивать создание и производство вертолета с такими возможностями.

При формировании опционов нужно также предусмотреть возможность изменения состава оборудования силами самого эксплуатанта в зависимости от задания. Очевидно, что сложный пилотажно-навигационный комплекс, обеспечивающий возможность выполнения полетов по приборам (над безориентирной местностью и т. п.), необходим на вертолете далеко не всегда. Более того, возможность съема части оборудования в полевых условиях может повысить эффективность вертолета при решении простых задач. Такую «модульность» нужно закладывать начиная с этапа проработки технического задания на вертолет и комплекс, чтобы в интегрированном. комплексе можно было снимать и ставить оборудование без ущерба для выполнения простых и сложных задач.

Гибкий подход иногда используется и при сертификации транспортных вертолетов сначала по категории В, а зате. у — по категории А. Например, Bell-412 первоначально (9 января 1981 года) был сертифицирован по категории В, спустя почти 2,5 года — по категории А. Такая задержка по времени объяснялась в том числе тем, что сертификация по транспортной категории А требует существенно большего объема сертификационных проверок и испытаний (и, соответственно, более длительного времени), чем по категории В. Между тем во многих случаях отсутствие сертификата по категории А не препятствует коммерческой эксплуатации вертолета.

Как мы видим, проблемы сертификации вертолетов теснейшим образом увязаны с вопросом о категориях вертолетов, которые, в свою очередь, были введены в связи с необходимостью оптимизировать требования конструкции и обеспечить безопасность эксплуатации. Эта связь станет еще более прозрачной, если уы обратимся к анализу статистики авиационных происшествий.

Статистика знает все

На рис. 1 показана статистика авиационных происшествий (АП) с российскими вертолетами Ми-2 и Ми-8, а также с вертолетами США за период с 1994 по 1996 гг. Материалы взяты из статьи Р.А. Теймуразова и В.Е. Овчарова (журнал «Вертолет» № 1, 1998 г.) и с Интернет-сайта NTSB.

Для облегчения сравнения данные представлены в количестве авиационных происшествии (АП) на 100 ООО часов налета.

Из представленной диаграммы видно, что с увеличением, количества двигателей и переходом от поршневых двигателей на газотурбинные количество АП снижается, т. е. безопасность повышается. Повышение уровня общей безопасности вертолета связано также с увеличением его веса (сравните двухдвигателъные Ми-2 и Ми-8). Здесь следует оговориться, что для конкретных моделей вертолетов статистические показатели могут отличаться в лучшую сторону (за счет более надежных двигателей, удачных решений в конструкции и т. п.), однако мы говорим об общих тенденциях.

Очевидно, что в приведенной статистике «спрятано» несколько факторов. В частности, на безопасность влияют не только надежность конструкции, но и виды применения вертолетов, степень обученности экипажа и т. п. Для примера на рис. 2 показано распределение АП с вертолетами США по статистике NTSB за 1990–2000 гг. (данные Интернет-сайта NTSB). Видно, что 18 % происшествий происходит при использовании вертолета в личных целях, что в российской практике пока является исключением, 15,3 % — при обучении и т. п. В США также широко используются вертолеты с поршневым двигателем и однодвигателъные вертолеты, которых в России пока мало. Таким образом, из-за различий в системе эксплуатации, подготовке кадров, а также по причине практического отсутствия отечественных однодвигательных вертолетов российская статистика происшествий выглядит иначе. Надо сказать, что появление в России легких однодвигательных вертолетов (как импортных, так и собственной разработки) ставит на повестку дня ряд вопросов об обеспечении их безопасной эксплуатации (включая требования к конструкции и оборудованию, определение сфер их применения, обучение экипажей и т. п.), однако это задача отдельного, самостоятельного исследования.

Приведенная статистика показывает нам некоторые объективные тенденции, которые действуют применительно ко всем летательным аппаратам. Это подтверждаю? и положения американского циркуляра для сертификации легких самолетов АС23.1309-1С. В нем указано, что по статистике авиации общего назначения США около 70 % всех АП происходит из-за человеческого фактора и около 30 % — из- за отказов конструкции и систем (такое распределение применимо и для вертолетов). Бри этом для разных категорий самолетов катастрофическая ситуация из-за отказов систем имеет разную вероятность.

Для самолетов нормальной категории класса I (вес самолета — не более 6000 фунтов, силовая установка — один поршневой двигатель) вероятность ситуации катастрофы составляет 10 ^{– 6}. Отметим, что в соответствии с FAR-23.3 для летательных аппаратов нормальной категории количество пассажиров не должно превышать 9 человек.

Для самолетов класса IV, компютерная категория (переходная между нормальной и транспортной категориями), эта вероятность составляет 10 ^{– 9}. В соответствии с FAR-23.3 вес самолета не должен превышать 19000 фунтов, количество пассажиров — 19 человек.