Вертолет, 2004 №1

Однако следует отметить, что простой перенос «самолетного» опыта в вертолетостроение без осмысления специфики вертолетов может давать негативные результаты. Так, специалистам фирмы «Камов» при сертификации своих вертолетов иногда приходится сталкиваться с непониманием специфики вертолета как летательного аппарата со стороны специалистов-самолетчиков из отраслевых институтов. Например, некоторые эксперты требуют для вертолетов наличия дублирования в системе управления по аналогии с самолетом. Для самолета действительно технически возможно в случае разъединения, разрушения или отказа механических элементов конструкции обеспечить безопасность полета за счет резервирования проводки управления, поверхностей управления. Однако требовать аналогичного подхода для вертолета просто бессмысленно. Вертолетчику очевидно, что невозможно дублировать автоматы перекоса, тяги управления лопасти и саму лопасть несущего винта, которая также является элементом, системы управления. Эти элементы вертолета всегда будут критическими и, соответственно, требования к их проектированию, производству и эксплуатации будут чрезвычайно высокими. В связи с этим имеется разница в требованиях АП-25 и АП-29.

Не случайно и отсутствие в российских вертолетных НЛГ раздела АО, который в самолетных нормах введен для формулировки общих требований к отказобезопасности. Один из принципов этого раздела, неприемлемый для вертолетчиков, состоит в применении одинаковых подходов в оценке отказобезопасности функциональных систем и элементов конструкции. Из опыта сертификации вертолетов ОАО «Камов» на западе вынесено четкое понимание, что никакими вероятностными критериями нельзя оценивать отказобезопасность элементов силовой конструкции. Кроме того, требования к отказобезопасности уже изложены в параграфах 27.1 и 29.1, оговаривающих требования к категориям, и этого достаточно.

В развитии вертолетных Норм пройден определенный путь: за последние 15–20 лет из требований к прочности и силовой конструкции вертолетов практически изъяты требования к проектированию, содержащие вероятностные критерии. Сообразуясь с соответствующими разделами Норм, необходимо путем выполнения процедур доказательства прочности и правильного функционирования критических механических элементов конструкции исключить возможность их разрушения или отказа, но ни в коем случае не пытаться доказать практическую невероятность такого отказа с помощью методов анализа отказобезопасности, расчета вероятности или представления статистики таких отказов.

Для функциональных систем, например, систем контроля пространственного положения вертолета при полете по ППП, наоборот, требуемый уровень отказобезопасности подтверждается путем структурированного анализа с применением вероятностных критериев. Для оценки вероятности отказа элементов функциональной системы могут использоваться как статистические данные опыта эксплуатации, так и расчеты. Например, дпя радиоэлектронного блока, содержащего ряд простейших элементов (транзисторов, резисторов и т. п.), можно рассчитать вероятность отказа, используя данные об условиях работы этих элементов в блоке (температура, давление, влажность и т. п.) и статистику отказов таких простейших элементов. Эту статистику можно взять из имеющихся источников, например, американского стандарта MIL-HDBK-217 или российского «Справочника надежности электроизделий». Такой подход возможен в том числе и потому, что простейшие элементы выпускаются сотнями тысяч штук и по ним имеется достоверная статистика отказов на основе опыта эксплуатации.

Силовой элемент конструкции вертолета, например, автомат перекоса системы управления является уникальным агрегатом, работающим, в специфических условиях широкого спектра переменных нагрузок. Его конструкцию практически невозможно разделить на простые элементы, для которых может существовать надежная статистика отказов (за исключением, возможно, подшипников). Это одна из причин, почему для таких элементов описанный выше вероятностный подход применяться не может, а должен применяться метод подтверждения достаточной прочности.

Очевидно, что два таких полярных подхода никогда не следует смешивать, однако положения «самолетного» раздела АО, например, требуют оценить общий уровень безопасности летательного аппарата путем суммирования вероятностей зсех единичных катастрофических ситуаций. Это означает, в частности, что при такой оценке в одну корзину будут сложены катастрофические ситуации, которые могут возникнуть из-за разрушения тяги управления (которые вообще не могут иметь никакой вероятности, так как должны быть исключены!) и из-за отказа двух авиагоризонтов из трех при полете по приборам (вероятность около 10-9). Суммарная вероятность таких ситуаций, согласно требованию самолетного раздела АО, должна быть не выше 10-2. Комменгарии, как говорится, излишни.

Этот пример приведен только для того, чтобы подчеркнуть очевидный факт: в вертолетной практике, конечно, необходимо исследовать и использовать «самолетный» опыт, однако, как и в любом, деле, это нужно делать с умом.

Другим, примером «вертолетной» специфики является наличие требований к критическим частям в параграфах 27.602 и 29.602 вертолетных норм, которых нет в самолетных нормах. Введение этих параграфов в JAR- и FAR-27/29 фактически узаконило общегосударственные требования к критическим частям, которыми уже з середине 70-х годов руководствовались фирмы — разработчики вертолетов. Как мы уже говорили, к критическим частям конструкции вертолета относятся части, отказ (разрушение) которых приводит к невозможности выполнения управляемой посадки на режиме авторотации. Введение такого требования фактически завершило деление конструкции вертолета на две группы (силовая конструкция и системы) с соответствующим разделением методов обеспечения их отказобезопасности. Следует отметить, что в российской практике аналогичный подход заложен в требованиях отраслевого стандарта ОСТ 1 02772-98 «Порядок проведения и содержание работ по особо ответственным составным частям самолетов и вертолетов», однако при его использовании на практике также необходимо учитывать вертолетную специфику.

В завершение хочется отметить, что Россия окончательно встала на путь рыночного развития экономики. В новых условиях создание вертолетов — это бизнес, который нужно вести, зная законы рынка. Проявление этих законов приходится учитывать даже в такой, на первый взгляд, некоммерческой сфере, как безопасность. И другого пути, кроме как изучение, накопление и использование опыта работы в рыночных условиях, у нас нет. Фирма «Камов» уже с 70-х годов занимается сертификацией вертолетов на Западе. Вертолет Ка-26 был первым советским вертолетом, сертифицированным по требованиям FAR-29 в Польше, Западной Германии, Японии и Швеции. Очередным этапом стала сертификация вертолета типа Ка-32А в Канаде, Швейцарии, на Тайване, в результате чего стала возможной успешная коммерческая эксплуатация этих машин в жестких условиях рыночной конкуренции. Эти успехи дают основание считать, что, несмотря на имеющиеся трудности, можно (и нужно!) уметь работать и побеждать в условиях рынка.

Шамиль СУЛЕЙМАНОВ, фирма «Камов»

История создания и разинтия HUMS

А-129 Mangusta

Деятельность создателей вертолетной техники всегда была направлена на совершенствование летн о-технических характеристик летательных аппаратов, увеличение их весовой отдачи, маневренности и боевой эффективности. Однако вертолетостроители прекрасно понимали и понимают, что за все усовершенствования приходится платить существенным увеличением нагруженности силовых элементов конструкции, ужесточением режимов работы агрегатов, систем и оборудования. Это обстоятельство, а также то, что конструктивно вертолет является одним из наиболее сложных летательных аппаратов, обусловило то, что их эксплуатация всегда сопряжена с повышенным риском. Статистика отказов и летных происшествий подтверждает этот факт. По данным Британского управления гражданской авиации, количество летных происшествий на тяжелых двухмоторных вертолетах в 20 раз превышает количество происшествий на коммерческих реактивных самолетах. Федеральное управление транспорта США в принципе не расходится в своих выводах с англичанами: общий уровень происшествий на 100000 летных часов для JIA с неподвижным крылом составляет 0,63 (из них катастроф — 0,14), а для вертолетов — 5,43 (катастроф — 1,34). Это данные 10-15-летней давности. Но, к сожалению, и сегодня это соотношение существенно не изменилось и вряд ли изменится в будущем, поскольку причина такого соотношения — и конструктивные особенности вертолета, и особенности его применения.

Основной конструктивной особенностью вертолета является система привода несущих винтов, исключающая дублирование силовых потоков от двигателя к винтам. К этой системе относится такой сложный механический агрегат, как редуктор. Редуктор вертолета соосной схемы без преувеличения можно считать уникальным по сложности конструктивного исполнения механическим агрегатом. Статистические данные показывают, что наибольшая доля отказов и летных происшествий — около 80 % — связана с неисправностями именно главного редуктора, трансмиссий и несущих винтов. Из-за неисправности этих агрегатов происходят 30 % аварий.

Еще одна особенность или причина, являющаяся существенным фактором, приводящим к тяжелым последствиям, — это условия эксплуатации вертолетов. Как правило, вертолеты эксплуатируются в сложных условиях: высокая скорость ветра, осаждение морской соли при работе над морем (например, на морских буровых платформах), сложный рельеф местности, особые условия при работе в горной местности и т. д.

Идея создания системы, обнаруживающей зарождающиеся и развивающиеся во времени неисправности, появилась давно. К середине 60-х годов размеры зарубежного вертолетного парка и интенсивность его эксплуатации достигли такого уровня, что задачи повышения надежности и безопасности полетов, а также необходимость снижения затрат на обслуживание вертолетов перешли в разряд особо актуальных. Стала очевидной необходимость совершенствования существовавшей системы эксплуатации вертолетного парка, основанной на календарном гарантийном и профилактическом обслуживании и плановых ремонтах.