Сертификация самолетов гражданской авиации

Безопасность и жизнь современного человека во многом зависит от качества окружающего его мира техники. Качество техники определяет сейчас качество жизни. Критерий (показатель) "качество" в какой-то мере тождествен критерию "эффективность" и представляет собой совокупность свойств объекта техники (например, самолета), которые во всем цикле использования его удовлетворяют потребителя (пассажира). Качество, так же как и объект техники, обладает системными свойствами и включает в себя множество компонентов.
Качество пассажирского самолета (воздушного судна) - это приемлемая стоимость билетов и удобство их приобретения, удобство и комфорт пассажира на пути в аэропорт и на борту воздушного судна (ВС), система обслуживания и питание в полете и т. д.
Однако прежде всего качество ВС - это безопасность полета.
Безопасность полета может быть оценена как отсутствие в процессе длительной эксплуатации ВС наиболее тяжелых по последствиям особых ситуаций - аварии (летного происшествия, не приведшего к гибели пассажиров и членов экипажа, однако такого, после которого самолет не подлежит ремонту и восстановлению) или катастрофы (летного происшествия, которое привело к гибели хотя бы одного пассажира или члена экипажа при полном или частичном разрушении самолета).
Особые ситуации имеют случайный характер: в одном случае особая ситуация возникла сразу после взлета, в другом - через несколько часов полета, а в большинстве других полетов таких ситуаций вообще не было.
Вероятность - числовая характеристика степени возможности появления какого-либо случайного события при тех или иных определенных, могущих повторяться неограниченное число раз условиях; вычисляется как отношение числа интересующих нас событий к общему числу событий.
Так, например, парк ВС в процессе длительной эксплуатации налетал 10 000 000 ч (или совершил 10 000 000 полетов, каждый продолжительностью один час), в течение которых произошла одна авария. В этих условиях вероятность возникновения аварии может быть оценена как Q _а =1/10 000 000=1·10^-7.
Современные отечественные и зарубежные нормы устанавливают следующие количественные диапазоны для вероятностей особых ситуаций:
- катастрофическая ситуация Q _к <1·10^-9;
- аварийная ситуация Q _а =1·10^-7¸ 1·10^-9.
Интересно отметить, что человек, родившийся на борту самолета и проживший на нем сто лет (100·364·24=873 600 ч<1·10⁶), может попасть в аварийную ситуацию с вероятностью 0,1 - 0,01!
Чрезвычайно высокие требования к безопасности полета (Q _а =1·10^-7¸1·10^-9) при объективно существующей надежности агрегатов (интенсивность отказов которых в единицу времени - 1·10^-3¸1·10^-6 1/ч, т. е. один отказ на 1000-1 000 000 часов полета) и систем вызывают необходимость резервировать наиболее ответственные системы два, три и даже четыре раза. Многие из агрегатов самолета необходимо за время его ресурса многократно заменять - только так можно обеспечить высокую безопасность полетов.
Как уже отмечалось (см. раздел 8.3), ВС должны удовлетворять требованиям ТЗ, а также разработанным МАК (Межгосударственным авиационным комитетом) и обязательным к выполнению Авиационным правилам (АП), включающим в себя Нормы летной годности (НЛГ). АП, Руководства по эксплуатации ВС, другие нормы, правила и инструкции являются государственными документами, выполнение требований которых обеспечивает повышение безопасности полета, расширение возможностей использования ВС, улучшение его эксплуатационных характеристик.
Контроль за выполнением требований этих документов на всех этапах жизненного цикла ВС (проектирование, изготовление, эксплуатация) осуществляют Авиационный регистр МАК (Авиарегистр, АР) и орган государственного регулирования гражданской авиации (авиационная администрация).
Прежде всего, ОКБ (разработчик ВС), серийный завод (изготовитель, или производитель, ВС) и авиакомпания (эксплуатант ВС) должны иметь право на производство соответствующих работ по определенному типу ВС, подтвержденное сертификатом (франц. certificat - документ, удостоверяющий качество товара), который выдает АР по результатам сертификации.
Сертификация - оценка независимой инспекцией возможности организации обеспечить качественное проведение проектирования (изготовления, эксплуатации) благодаря правильной структуре организации, квалификации ее персонала, наличию и качеству необходимого оборудования, средств контроля качества выполняемых работ и т. д.
Авиационный регистр или уполномоченная им независимая организация осуществляет также постоянный контроль сертифицированной организации с целью выявления любых изменений во всех компонентах проектирования (изготовления, эксплуатации), которые могут повлиять на соответствие воздушного судна Авиационным правилам, на систему обеспечения его качества или его летную годность.
Таким образом, на всех этапах жизненного цикла ВС осуществляется жесткий постоянный контроль выполнения требований соответствующих Авиационных правил, позволяющий обеспечивать надежность ВС и безопасность его эксплуатации.
При проектировании ВС по определенному ТЗ необходимость выполнения этих требований может оказать большое влияние на концепцию, схему, силовую установку, конструкцию систем и агрегатов самолета, и, как следствие, на его ЛТХ и экономические показатели.
Поэтому в самом начале проектирования разрабатывается и согласовывается с АР Сертификационный базис проектируемого самолета, т.е. полный перечень требований к летной годности, обеспечение соответствия которым является необходимым и достаточным условием получения Сертификата типа на этот конкретный самолет.
В соответствии с требованием Авиационных правил АП-21, определяющих общие правила сертификации, сертификационный базис состоит из следующих разделов:
- действующих АП, требования которых распространяются на данный тип самолета;
- специальных технических условий к нормам летной годности данного типа самолета, которые предъявляет к нему проектировщик;
- требований по защите окружающей среды.
Так, в зависимости от требований ТЗ на ВС (назначение самолета, число пассажиров, летно-технические характеристики) и определенных проектных параметров (число членов экипажа, взлетная масса и т. д.) основой для разработки Сертификационного базиса могут быть Нормы летной годности АП-23 или АП-25.
В соответствии с требованиями НЛГ, сформулированными в конкретных АП, сертифицируются маршевые двигатели, воздушные винты, бортовое оборудование отечественного или импортного производства и все другие компоненты будущего самолета.
В соответствии с определенными АП самолет будет сертифицироваться по уровню шума на местности и по эмиссии двигателей, т. е. по загрязнению атмосферы.
Авиарегистр выдает разработчику ВС Сертификат типа - документ, удостоверяющий соответствие разработанного образца авиационной техники требованиям Сертификационного базиса, на основании доказательной документации, которая устанавливает соответствие образца авиационной техники (воздушного судна) требованиям Сертификационного базиса и содержит результаты проверок, испытаний и оценок летной годности (сертификационных работ) и выводы о соответствии воздушного судна и его компонентов требованиям Сертификационного базиса.
Сертификационные работы устанавливают соответствие ВС и каждой его системы, подсистемы, характеристики (прочность, летно-технические характеристики и т. п.) требованиям Сертификационного базиса с помощью следующих методов определения соответствия:
- инженерных оценок - рассмотрения конструкции; анализа описаний, чертежей, расчетных записок и т. п., оценки отказобезопасности;
- испытаний - стендовых, лабораторных, моделирования на моделирующих стендах, испытаний комплектующих изделий до установки их на ВС, наземных и летных испытаний ВС;
- анализа и обобщения опыта эксплуатации образца авиационной техники или его прототипов.
Таким образом, уже на ранних стадиях проектирования проектировщик работает в тесном контакте с большой группой узких специалистов: аэродинамиками, динамиками, двигателистами, специалистами по системам самолета, прочнистами, технологами, эксплуатационниками, экономистами.
Мы посчитали уместным еще раз обратить Ваше внимание на представленный в главе 2 материал, поместив здесь рис. 18.6 (автор его нам, к сожалению, не известен), который в настоящее время имеет широкое хождение в авиационных кругах, поскольку очень хорошо отражает сложности междисциплинарного и межведомственного общения.