Вертолёт, 2005 № 01

Как было показано ранее, далеко не всегда можно выполнить вероятностный расчет с приемлемой достоверностью. Исключение из Норм летной годности количественных требований к надежности избавляет от обязательности расчетов. Однако в тех случаях, когда расчеты необходимы и возможны, они могут и должны производиться. Необходимость таких расчетов должен выявить качественный анализ надежности и отказобезопасности конструкции.

Именно такой анализ следует поставить во главу угла для доказательства того, что по своим летным свойствам и надежности конструкции вертолет обеспечивает требуемый уровень безопасности полета.

Качественный анализ отказобезопасности не сводится к одномоментному действию. Он начинается с самого начала проектирования при задании функций элемента. В процессе проектирования, изготовления и сертификационных испытаний проводятся различные исследования с более глубоким анализом результатов. Отметим наиболее важные моменты анализа отказобезопасности.

Система обороны тем более надежна, чем глубже она эшелонирована. Желательно иметь несколько линий обороны. В технике это называется резервированием. Качественный анализ отказобезопасности призван выявить все уязвимые звенья в цепи защитных мероприятий, обеспечивающих безопасность полета. Первая и важнейшая задача — выявить все критические части вертолета, нерезервируемые компоненты, единичный отказ которых приводит к катастрофическим последствиям.

По методике анализа и способам минимизации риска катастрофических последствий конструкцию вертолета можно «разбить» на две группы: силовая конструкция, призванная поддерживать целостность вертолета и его составных частей, к которой применимы требования разделов Си D АП-29; функциональные системы силовой установки и оборудования, к которым применимы требования разделов E и F АП-29.

Анализ первой группы конструкции позволяет составить перечень критических частей. Затем разрабатывается план работ, призванный обеспечить контролируемость критических частей в процессе проектирования, изготовления и эксплуатации и сохранить характеристики, на которых была основана сертификация, в течение всего времени эксплуатации. Планом предусматриваются все мыслимые реально выполнимые мероприятия для исключения возможности отказа (разрушения или опасной деформации) любой критической части.

При создании современной вертолетной техники редко используются конструктивные способы резервирования силовых элементов или отказобезопасные конструкции. Примером такой конструкции является торсионная подвеска лопастей. Втулки и валы несущих винтов, автоматы перекоса, поводки, тяги и другие детали управления несущими винтами, зубчатые колеса и валы редукторов остаются пока критическими. Поэтому перечень критических частей механической части вертолетной конструкции неизбежно оказывается весьма большим.

Иное дело функциональные системы и оборудование. Задача здесь — полностью исключить критические части. Опыт эксплуатации самолетов и вертолетов показывает, что частота отказов готовых изделий, применяемых в вертолетных системах и оборудовании, лежит в области вероятных значений, кроме того, отсутствуют методы, полностью исключающие возможность (подтверждающие практическую невероятность) отказов типовых изделий функциональных систем и оборудования.

Вторая задача — проверить выполнение вероятностных требований к отказным состояниям, содержащимся в п. 29.901 (с), п. 29.1309(b)(2) и других параграфах АП-29.

Методики анализа отказов механической конструкции и функциональных систем существенно различаются. Если механическая деталь имеет лишь один путь передачи нагрузок («однопутное» нагружение) — это критическая часть. Возможность отказа критической части исключается комплексом названных выше мероприятий.

Топливная, гидравлическая, электрическая, пилотажно-навигационная и другие системы построены, как правило, на принципах функциональной избыточности и резервирования. Они используют электрические, электронные, гидравлические и иные связи между подсистемами, реализующие алгоритмы переключения подсистем, предусматривают индикацию и сигнализацию отказных состояний и т. д. Если индикацию пространственного положения вертолета в условиях полета по приборам обеспечивают три авиагоризонта, не факт, что это гарантирует нужную степень безопасности полета. Достаточно посадить все приборы на одну шину электропитания — шина становится критической частью, причем отказ шины вряд ли можно отнести к категории практически невероятных событий.