Вертолёт, 2005 № 01

Сегодня, как и на заре развития авиации, нарушение прочности конструкции — один из основных факторов возникновения аварийных и катастрофических ситуаций. Между тем в действующих нормах прочности самолетов и вертолетов даются только детерминистические способы регламентирования и расчетов. Так, методика расчета безопасного ресурса предусматривает использование нескольких коэффициентов надежности. Эти коэффициенты учитывают разброс параметров законов распределения нагрузок и прочности конструкции и определяются эмпирически с использованием вероятностно-статистических методов обработки результатов испытаний. По технико-экономическим ограничениям испытаниям на выносливость подвергаются не более чем несколько сотен стандартных образцов и несколько образцов реальной конструкции. Полученные значения вероятностей при этом лежат в диапазоне значений 10-1 … 10'3. Теоретически распространить полученные данные на значения вероятностей порядка 10'8 …10'9 возможно только при условии принятия ряда допущений. Такого рода допущения могут быть достаточно правдоподобны, но строгого доказательства их истинности не существует. В то же время надежность методики расчета безопасного ресурса подтверждается опытом: при всех расследованиях причин катастроф не было случая, когда бы эта методика ставилась под сомнение. Причины катастрофических разрушений конструкции достаточно банальны — брак в производстве, некачественный ремонт, неполный учет эксплуатационных нагрузок. По сути — это проявления того же «человеческого» фактора, который является основной причиной приведших к тяжелым последствиям нарушений правил эксплуатации.

Отход АП-29 от количественных требований в части отказобезопасности в определенной мере обусловлен и спецификой винтокрылого аппарата, особенностями его летных свойств и конструкции. Способность вертолета лететь на малой скорости и висеть, садиться на режиме авторотации при отказе двигателей устраняет характерную для самолета фатальную неизбежность катастрофы при целом ряде функциональных отказов. Пока вертолет сохраняет целостность силовых деталей, способны вращаться и управляемы несущий и рулевой винты, а при полетах в отсутствие видимости сохранена индикация пространственного положения — возможны безопасная посадка и благополучное завершение полета. Поэтому сердцевина проблемы безопасности полета вертолета — это специфичные вертолетные детали: втулки несущих винтов, автоматы перекоса, лонжероны лопастей, постоянно видоизменяющиеся и по виду, и по применяемым материалом, и по используемым технологиям производства.

Подтвердить вероятность 10'8 на час полета «статистической оценкой безотказности подобных конструкций за длительный период эксплуатации» нереально, если иметь в виду, что суммарный налет всего мирового парка вертолетов оценивается цифрой порядка 10'8 часов, а применительно к конкретной конструкции речь может идти не более чем о 10'5 часов налета. Математический аппарат, как бы он ни был совершенен, не даст результатов более достоверных, чем исходные данные — для того, чтобы приготовить вкусные котлеты, недостаточно иметь хорошую мясорубку.

Требования АП-29

В АП-29 нет ни одной цифры, «нормирующей» вероятность какого-либо события. Вместе с тем, требования к отказобезопасности конструкции, в основном детерминистические, проходят красной нитью через все части этих Норм. Вот один из многих примеров такого рода требований (применительно к конструкции несущего и рулевого винтов): «Должна быть произведена оценка конструкции, включая детальный анализ отказов, чтобы установить все отказы, которые могут воспрепятствовать безопасному продолжению полета, и должны быть установлены средства, сводящие к минимуму вероятность их появления».

Вероятностные требования в системном виде появляются только в разделе F «Оборудование», однако и здесь цифровое выражение требований по вероятностям отсутствует.

Считать или не считать?

Нормы НЛГВ-2 и НЛГС-3 де-факто определяют приемлемый уровень безопасности полета цифровыми значениями вероятностей отказных состояний и обусловленных отказными состояниями особых ситуаций. Это приводит к обязательности выполнения соответствующих расчетов.

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.

Важнейшее звено