Расследование и предупреждение техногенных катастроф. Научный детектив

За последние годы при повсеместном переходе на компьютерные расчеты при проектировании различных автоматических систем, в том числе широко применяемых в гражданской авиации, в расчетных алгоритмах не были выполнены необходимые поправки, обусловленные спецификой современного компьютерного математического обеспечения. В результате достоверность компьютерных расчетов, особенно при решении задач по обеспечению устойчивости упомянутых автоматических систем, резко снизилась, что совершенно недопустимо, поскольку недостоверные расчеты почти всегда приводят к авариям или катастрофам.

Значительно повышают риск аварий дестабилизирующие факторы, такие как повышенная влажность, запыленность, вибрации, удары, старение, износ, изменения в системе питания (амплитуды и частоты электрического напряжения, величины гидравлического давления, свойств рабочей жидкости), всегда имеющие место в конкретных условиях эксплуатации. Естественно, что эти факты оказывают самое существенное влияние на устойчивость автоматических систем, поскольку приводят к изменению их параметров, и, следовательно, на их безаварийное функционирование.

На борту гражданских воздушных судов находится достаточно много технологического оборудования, работающего в автоматическом режиме (автопилот, различные информационные системы и т. д.), расчет запасов устойчивости которых вызывает сомнения в виду неучета причин, указанных выше. Образно говоря, на самолеты проникают системы и устройства, характеристики устойчивости которых нестабильны, что равносильно заложенной в самолет бомбе, которая может взорваться в самый неожиданный момент.

Характерным примером катастрофы, связанной, по мнению многих специалистов, с потерей устойчивости автопилота, вызванной различными дестабилизирующими факторами, явилась катастрофа 22 марта 1994 г. близ города Междуреченска аэробуса «А-310», когда погибли все пассажиры и экипаж. Анализ записей «черного ящика» показал, что в момент, предшествующий катастрофе, самолет летел в автоматическом режиме под управлением автопилота. Без видимых причин неожиданно стали чрезвычайно быстро нарастать опасные отклонения углов крена и тангажа от их требуемых значений. Времени для перехода на ручной режим управления самолетом у экипажа не хватило, и аэробус разбился.

В Санкт-Петербургском государственном университете в результате многолетних исследований были выявлены причины техногенных аварий, в том числе происшедших в гражданской авиации, связанные с неполнотой существующих компьютерных методов расчета и проектирования автоматических систем, а также разработаны методы, позволяющие найти допущенные ранее расчетные ошибки и скорректировать их. Это дает возможность выявлять опасное оборудование и предотвращать возможные аварии и катастрофы.

В Балтийском государственном техническом университете «Военмех» им. Д. Ф. Устинова (БГТУ) в свою очередь были проведены работы по обеспечению стабильности заданных показателей качества автоматических систем в меняющихся условиях эксплуатации.

Оказалось, что существуют «особые» системы, для которых расчеты запасов устойчивости с использованием стандартных алгоритмов вычислительной техники дают неверные результаты. Естественно, что такие системы могут встречаться в любых отраслях техники, однако воздушный транспорт — это одна из тех отраслей, где они могут нанести наибольший ущерб. Поэтому движимые чувством высокой гражданской ответственности мы предприняли попытку внести свой вклад в решение такой важной государственной задачи, как повышение безопасности полетов на воздушном транспорте.

С этой целью в БГТУ в инициативном порядке была создана группа специалистов, которая на основе методов, разработанных в СПбГУ и БГТУ, может проверить проектные решения, касающиеся расчетов устойчивости бортовых автоматических систем гражданских воздушных судов, в том числе учитывающие условия и длительность их эксплуатации, выявить «особые» системы и предложить рекомендации по обеспечению их безопасности.

Естественно, что такой проверке в первую очередь должны подлежать автоматические системы, от которых зависит безопасность полета самолета. В случае с автопилотом исследованию должна быть подвергнута математическая модель автопилота вместе с управляемым им самолетом, а также выявлены изменения в ней, обусловленные условиями эксплуатации.

Выполнить такую работу без тесного сотрудничества с Северо-Западным ОМТУ ВТ Минтранса РФ (бывший Госавианадзор) и конкретными авиапредприятиями невозможно, так как только они вправе запросить у соответствующих проектных и научно-исследовательских институтов необходимую документацию.