  
40 – летию кафедры ТЭЛАиАД
МГТУ ГА посвящается
ВВЕДЕНИЕ
С точки зрения обеспечения безопасности полетов воздушное судно принято характеризовать комплексным, интегральным свойством его конструкции и летных качеств, характеристик систем, агрегатов и оборудования, определяемым термином лётная годность.
Летная годность – это комплексная характеристика воздушного судна, определяемая реализованными в его конструкции принципами и технологическими решениями, позволяющая совершать безопасные полеты в ожидаемых условиях и при установленных методах эксплуатации.
Летная годность обеспечивается на этапах создания ВС в соответствии с действующими авиационными правилами (нормами летной годности). Затем в течение всего периода эксплуатации ВС его летная годность должна поддерживаться путем соблюдения установленных правил летной эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.
Под поддержанием летной годности (ПЛГ) понимаются все мероприятия, которые гарантируют, что в любой момент всего срока службы ВС соответствуют действующим требованиям летной годности (сертификационного базиса) и их состояние обеспечивает безопасную эксплуатацию.
Проблема поддержания летной годности ВС является одной из актуальных в сфере технической эксплуатации авиационной техники. Ее особая актуальность в современных условиях работы отрасли обуславливается рядом важных обстоятельств. К их числу относятся: образование множества самостоятельных авиакомпаний и рассредоточение между ними действующего парка ВС; изменение принципов, правил и форм государственного регулирования в авиационной отрасли; эксплуатация парка стареющих ВС; необходимость обеспечения конкурентоспособности отечественных ВС новых типов и повышения эффективности процессов их создания и эксплуатации.
В настоящее время исключительно актуальным стал вопрос о дальнейшем развитии отечественной правовой, нормативно-технической и методической базы в гражданской авиации России в части ПЛГ ВС как эксплуатируемых, так и вновь создаваемых. При решении данной проблемы требуются новые подходы, привлечение к работе подготовленных специалистов ряда организаций и предприятий. При этом необходимо более глубокое изучение с целью возможного использования основных положений, принципов и правил обеспечения и ПЛГ ВС, содержащихся в документах ИКАО, а также в документах Федеральной авиационной администрации США и объединенной европейской администрации Европейских государств (EASA).
Проблема ПЛГ ВС, играющая огромную роль в обеспечении безопасности полетов, имеет комплексный, разносторонний характер. Она требует объединения усилий авиационных властей, промышленности, науки, эксплуатантов и служб обеспечения эксплуатации ВС.
Специалистам, занятым этой проблемой, необходимо знать основные сведения о нормировании летной годности ВС; общие требования к летной годности в ожидаемых условиях эксплуатации; основные факторы ПЛГ ВС; принципы и основные положения системы ПЛГ, правила и процедуры государственного регулирования и контроля за поддержанием летной годности ВС.
Необходимо также овладеть умениями: применять современные методы обоснования эксплуатационно-технических требований к новым образцам авиационной техники, анализировать и оценивать конструктивно- эксплуатационные свойства ВС; оценивать эффективность применяемых программ и режимов ТОиР; разрабатывать планы-графики отхода ВС на ТОиР.
Основное назначение данного учебного пособия – изложить основные положения проблемы ПЛГ ВС. В учебном пособии последовательно рассматриваются: общие требования к летной годности гражданских ВС в ожидаемых условиях эксплуатации; основные факторы сохранения летной годности; главные компоненты системы ПЛГ ВС; вопросы государственного регулирования и контроля за поддержанием летной годности ВС.
По рассматриваемой проблеме действует ряд нормативно-технических документов. На них в необходимых случаях в учебном пособии сделаны ссылки.
Глава 1. Общие требования к летной годности воздушных
судов в ожидаемых условиях эксплуатации
1.1. Термины и определения
В данной главе приводятся определения некоторых специфических терминов, используемых в учебном пособии. Эти определения имеются в документах ИКАО, в частности, в части 1 Приложения 6, в Приложении 8, а также в Руководстве по летной годности [3, 4, 5].
Авиационные правила – свод процедур, правил, норм и стандартов, выполнение которых признается в качестве обязательного условия обеспечения безопасности полетов и охраны окружающей среды от воздействия авиации.
Безопасное продолжение полета и посадка. Способность продолжить управляемый полет и выполнить посадку, в ходе которых возможно использование аварийных процедур, но не требуются исключительные профессиональные навыки или усилия пилота. С особой ситуацией из-за отказа может быть связано частичное повреждение ВС в полете или при посадке.
Государство разработчика. Государство, обладающее юрисдикцией в отношении организации, ответственной за типовую конструкцию.
Государство регистрации. Государство, в реестр которого занесено ВС.
Государство эксплуатанта. Государство, в котором находится основное место деятельности эксплуатанта или, если эксплуатант не имеет такого места деятельности, постоянное место пребывания эксплуатанта.
Директива по летной годности. Нормативный документ, определяющий авиационные изделия, состояние которых является небезопасным, или в которых такое состояние может иметь место, либо может развиваться в других изделиях той же типовой конструкции. Он предписывает корректирующие действия, которые должны предприниматься, либо условия или ограничения, при которых разрешается дальнейшая эксплуатация таких изделий.
Директива по летной годности представляет собой наиболее широко встречающуюся форму представления «обязательной информации о сохранении летной годности», упоминаемой в Приложении 8.
Критические места конструкции – детали, элементы, зоны, локальные места конструкции, долговечность и эксплуатационная живучесть которых определяют уровень безопасности по условиям прочности конструкции в целом.
Модификация. Модификация авиационного изделия означает изменение его типовой конструкции, которое может существенно повлиять на ограничения массы и центровки, прочность конструкции, летные характеристики, работу силовой установки, эксплуатационные характеристики и другие качества, влияющие на летную годность.
Минимальный перечень оборудования (MEL). Перечень, предусматривающий эксплуатацию ВС в определенных условиях с неработоспособным конкретным оборудованием, который составляется эксплуатантом в соответствии с типовым минимальным перечнем оборудования (MMEL), установленным для данного типа ВС, или более жесткими требованиями.
Нормы летной годности, (НЛГ) – часть авиационных правил, содержащая минимальные государственные требования к гражданским воздушным судам, их двигателям и оборудованию, направленные на обеспечение безопасности полетов.
Организация, ответственная за типовую конструкцию – держатель сертификата типа ВС, существующий в течение всего срока эксплуатации данного типа ВС.
Образец авиационной техники – тип ВС, тип авиационного двигателя, тип воздушного винта, тип вспомогательного двигателя.
Основная силовая конструкция – конструкция, воспринимающая полетные и наземные нагрузки и нагрузки от избыточного давления.
Основные силовые элементы – элементы основной силовой конструкции, которые воспринимают значительную часть (долю) полетных и наземных нагрузок и нагрузок от избыточного давления и чья целостность существенна для сохранения общей целостности конструкции ВС.
Особая ситуация из-за отказа. Воздействие на ВС и его пассажиров, как прямое, так и косвенное, вызванное или инициированное одним или большим числом отказов с учетом связанных с этим неблагоприятных условий эксплуатации или окружающей среды. В зависимости от степени опасности особые ситуации могут классифицироваться следующим образом:
1.Усложнение условий полета. Особая ситуация, при которой безопасность полета ВС понижается незначительно, а предпринимаемые членами экипажа действия вполне соответствуют их возможностям. К усложнению условий полета можно отнести, например, незначительное уменьшение запасов по параметрам безопасности или функциональных возможностей, незначительное увеличение рабочей нагрузки экипажа, связанное с внесением обычных изменений в план полета, или появление некоторых неудобств для лиц, находящихся на борту.
2.Сложная ситуация. Особая ситуация, при которой возможность ВС или способность членов летного экипажа справиться с неблагоприятными эксплуатационными условиями снижается до такой степени, что будут иметь место, например, значительное уменьшение запасов по параметрам безопасности или функциональных возможностей, значительное увеличение рабочей нагрузки экипажа или создание условий, снижающих эффективность его работы, или серьезные неудобства для лиц, находящихся на борту, включая возможное получение ими телесных повреждений.
3.Аварийная ситуация. Особая ситуация, при которой возможность ВС или способность членов летного экипажа справиться с неблагоприятными условиями снижается до такой степени, что будут иметь место весьма значительное уменьшение запасов по параметрам безопасности или функциональных возможностей, такая физическая напряженность или высокая рабочая нагрузка, при которых невозможно полагаться на точное или полное выполнение членами летного экипажа возложенных на них задач, либо тяжелые телесные повреждения или телесные повреждения со смертельным исходом относительно малого числа лиц, находящихся на борту.
4.Катастрофическая ситуация. Особая ситуация, при которой исключается безопасное продолжение полета и посадка.
Полномочный орган по летной годности - организация, облеченная полномочиями по регулированию в области сертификации, утверждения и признания соответствия авиационных изделий нормам летной годности.
Регистрируемые эксплуатационные данные. Регистрируемые данные, по которым можно определить текущее состояние составных частей с ограниченным сроком эксплуатации. В этих данных указывается каждый случай установки или снятия с эксплуатации составной части, имеющей ограниченный срок эксплуатации, с четкой идентификацией этой части, указанием даты и места установки и снятия.
Ремонт. Восстановление летной годности авиационного изделия, определяемой соответствующими нормами летной годности, после его повреждения или износа.
Сертификационный базис - комплекс требований к летной годности и охране окружающей среды, распространенных на данный образец авиационной техники.
Сертификационное требование к ТОиР (CMR). Периодически выполняемая летным или наземным экипажем проверка, необходимость которой обусловлена требованиями к конструкции в целях подтверждения соответствия применимым сертификационным требованиям к типу ВС путем обнаружения и, тем самым, ограничения периода времени для возможного проявления значимого скрытого отказа.
Скрытый отказ. Потеря функции системы ВС или ее составной части, не явная для экипажа в момент наступления этого события во время нормального полета.
Составная часть с ограниченным сроком эксплуатации. Любая составная часть, для которой предусмотрены: срок снятия с эксплуатации, ограничение срока службы, списание составной части, ограничение предельного срока службы или ограничение ресурса. Любая составная часть с ограниченным ресурсом или сроком службы должна сниматься с эксплуатации по достижении предела своего срока службы (в часах, циклах или по календарному сроку), либо до этого.
Текущее состояние составных частей с ограниченным сроком эксплуатации. Текущее состояние данной составной части характеризуется учетными данными, отражающими ограничение срока эксплуатации, общее количество наработанных часов или циклов, а также количество часов или циклов, остающихся до достижения установленного срока снятия с эксплуатации. Указанные учетные данные должны также отражать любую модификацию, выполненную в соответствии с директивами по летной годности, эксплуатационными бюллетенями, либо доработки изделия разработчиком/изготовителем или эксплуатантом, которые влияют на ограничение срока эксплуатации или изменяют его.
Типовая конструкция - конструкция образца авиационной техники, соответствие которой требованиям сертификационного базиса устанавливается по результатам сертификации образца.
Типовой минимальный перечень оборудования (MMEL). Перечень, установленный для конкретного типа ВС организацией, ответственной за типовую конструкцию, утверждаемый государством разработчика и содержащий изделия, неработоспособность одного или нескольких из которых не препятствует началу полета. MMEL может быть связан с особыми эксплуатационными условиями, ограничениями или процедурами.
1.2. Требования к конструкции планера, силовым
установкам и функциональным системам воздушных судов
В Нормах летной годности [6], как правило, содержатся только те требования и рекомендации, которые влияют на безопасность полета, выполнение которых является обязательным на всех этапах разработки и эксплуатации ВС.
При разработке общих требований к летной годности использован вероятностный подход к оценке уровня безопасности полетов, при котором регламентирована вероятность возникновения особых ситуаций при отказах функциональных систем ВС.
Существо этих требований сводится к тому, что более опасные ситуации должны быть отнесены к событиям менее вероятным, чем менее опасные ситуации.
Например, катастрофическая ситуация, вызванная отказом функциональных систем ВС, не должна быть отнесена к событиям более частым, чем практически невероятным.
Так как уровень безопасности полета существенно зависит от работоспособности функциональных систем ВС и от степени его защищенности на случай отказов этих систем, требованиями обусловлено, что если отказ функциональной системы приводит к возникновению опасных ситуаций, то экипажу должна быть обеспечена возможность своевременного обнаружения отказа, ликвидации его последствий и завершения полета с отказавшей системой.
При нормировании требований к летным характеристикам соблюден принцип, заключающийся в том, что при отказах авиатехники, которые могут встретиться в эксплуатации, ВС должно благополучно завершить полет.
Поэтому в требованиях занормированы запасы энерговооруженности, устойчивости и управляемости ВС при отказах двигателей на всех этапах полета: на взлете, при полете по маршруту, при заходе на посадку, уходе на второй круг и на посадке.
В нормах летной годности даются рекомендации по определению расчетных масс ВС, диапазонов скоростей полета, значений маневренных перегрузок и перегрузок в неспокойном воздухе, которые используются при расчете эксплуатационных и расчетных нагрузок, действующих на элементы конструкции планера ВС.
Прочность планера ВС и его деталей проверяется при проведении статических испытаний, в программу которых включаются нормируемые случаи нагружения, являющиеся расчетными для основных частей планера ВС, а также испытания всех частей и элементов конструкции планера ВС, для которых расчет на прочность не дает надежного решения. Прочность тех панелей и элементов конструкции планера ВС, для которых расчет показывает существенное влияние повышенных температур (деталей, подверженных воздействию струи двигателя), проверяется статическими испытаниями, как с нагревом, так и без нагрева. После снятия нагрузки в силовых элементах конструкции не должно быть видимых остаточных деформаций.
При испытании опытных и первых серийных ВС производится подробный анализ всех разрушений, имевших место в процессе испытаний, и принимаются решения по необходимым доработкам конструкции по обеспечению необходимых запасов прочности.
Конструкция планера ВС должна в течение определенного времени эксплуатации (установленного ресурса) выдерживать без разрушений, угрожающих безопасности полета, воздействие повторяющихся в эксплуатации нагрузок. Удовлетворение этому требованию должно подтверждаться совместным рассмотрением результатов теоретического анализа, результатов лабораторных испытаний на выносливость и данных опыта эксплуатации ВС.
При эксплуатации производится анализ условий нагружения ВС и состояния элементов конструкции (наличие разрушений и повреждений) при увеличении налета парка ВС с целью уточнения программ лабораторных и стендовых испытаний на выносливость.
Испытаниям на выносливость подвергаются крыло, в том числе элероны, закрылки и другие элементы механизации крыла, горизонтальное и вертикальное оперение, фюзеляж с герметической кабиной, шасси, система управления, двигательная установка, элементы остекления герметической кабины. Программа испытаний на выносливость каждой части ВС включает все те режимы нагружений, имеющих место в нормальной эксплуатации, для которых сочетание величины повторяющихся нагрузок и числа циклов нагружений может повлиять на ресурс ВС.
Если во время испытаний на выносливость разрушается какой-либо конструктивный элемент, то производится его ремонт или замена с выполнением соответствующих доработок на уже построенных ВС, а испытания продолжаются с целью выявления других опасных мест конструкции и проверки эффективности ремонта.
Должен быть определен перечень критических мест конструкции, рассмотрение совокупности которых обеспечивает полноту анализа конструкции в целом. Перечень критических мест разрабатывается (прогнозируется) на этапе проектирования конструкции и уточняется по результатам лабораторных испытаний и опыта эксплуатации.
Для уточнения перечня критических мест проводится анализ результатов детального контроля состояния конструкции (в том числе с использованием инструментальных методов) с разборкой (расклепкой) неразъемных соединений. Такому контролю обязательно подвергаются конструкции по завершении натурных лабораторных испытаний на сопротивление усталости и остаточную прочность, а также при возможности (и в случае необходимости) отдельные ВС парка (или их части) с большой наработкой (сроком службы).
Для всех критических мест конструкции, в особенности для особо ответственных конструктивных элементов, в соответствии с последующими требованиями и рекомендациями должны устанавливаться условия, обеспечивающие безопасную отработку назначенных ресурсов (сроков службы).
При проектировании ВС должна быть обеспечена эксплуатационная живучесть конструкции. Исключение могут составлять те части (элементы, детали) конструкции, где требования эксплуатационной живучести практически невыполнимы.
Должны быть обеспечены условия осмотра, и определены средства контроля (в том числе инструментального) силовых элементов конструкции в процессе эксплуатации, особенно в зонах вероятного возникновения усталостных, коррозионных и случайных эксплуатационных повреждений. Должен быть обеспечен возможно более медленный рост вероятных повреждений с тем, чтобы требуемая периодичность осмотра (инструментального контроля), позволяющая надежно обнаружить повреждение до достижения конструкцией предельного состояния, была приемлемой.
Для критичных по условиям коррозионной прочности мест конструкции, устанавливаемых на основе имеющегося опыта, при проектировании должна быть предусмотрена эффективная антикоррозионная защита. Одновременно должно быть обращено внимание на выбор соответствующего конструкционного материала, учтена его чувствительность к коррозии под напряжением и к другим видам коррозии, а также рассмотрена степень агрессивности окружающей среды. Особое внимание должно быть обращено на поверхности стыкующихся элементов, допускающих взаимное перемещение в процессе нагружения, а также на те элементы конструкции, в которых возможно возникновение коррозии под напряжением, где необходимо предусмотреть мероприятия, обеспечивающие отсутствие значительных внутренних остаточных напряжений (монтажных, сварочных, технологических и др.).
Силовая установка включает в себя двигатели, воздушные винты, топливную и масляную системы, системы управления и контроля работы двигателей и агрегатов силовой установки, воздухозаборники, пожарную защиту.
По требованию летной годности двигатели и их системы в силовой установке ВС должны располагаться и быть изолированными друг от друга таким образом, чтобы каждый двигатель с соответствующими системами мог управляться и работать независимо от других двигателей
Системы силовой установки должны обеспечивать работу всех двигателей при всех ожидаемых условиях эксплуатации в пределах ограничений, указанных в РЛЭ. Для контроля за работой силовой установки на ВС должны быть установлены приборы и сигнализаторы как текущих значении параметров двигателя и систем силовых установок, так и параметров, необходимых для раннего обнаружения неисправностей в двигателе, которые могут явиться причиной возникновения опасных ситуаций.
Элементы силовой установки ВС должны быть выполнены и смонтированы так, чтобы был обеспечен доступ к ним для проведения необходимых осмотров и технического обслуживания по возможности без необходимости разъединения частей конструкции или снятия агрегатов. Двигатель должен быть спроектирован так, чтобы возможное при эксплуатации попадание в него посторонних предметов, регламентированных в требованиях норм, не вызвало возникновения опасных (сложных) ситуаций.
Статические и динамические напряжения, деформации и нагрузки в деталях и узлах двигателя, а также вибрации в местах его подвески к ВС и крепления агрегатов не должны превышать значений, установленных с учетом опыта эксплуатации и результатов специальных испытаний.
Обрыв рабочей лопатки компрессора или турбины, а также вторичные явления, возникающие в результате ее обрыва (разрушение других лопаток, увеличение дисбаланса ротора, местное повышение температуры и т. д.), не должны вызывать сложных (опасных) ситуаций в течение промежутка времени, необходимого для остановки двигателя.
Качество изготовления элементов ротора, не удерживаемых при разрушении корпуса двигателя, должно подвергаться усиленному контролю на всех этапах производства.
Учитывая важность надежной работы двигателя для обеспечения безопасности полета ВС, в нормы включен большой по объему, количеству и качеству проверок раздел требований к стендовым испытаниям опытных, серийных и ремонтных двигателей, а также к объему проверок опытных двигателей на ВС в летных испытаниях.
В нормах летной годности сформулированы требования к функциональным системам ВС, определяющие состав минимально необходимого оборудования, устанавливаемого на ВС для обеспечения безопасности полетов. Даны также основные требования, регламентирующие условия функционирования и надежности работы, как отдельных систем, так и наиболее важных их элементов.
Особое место отведено требованиям к компоновке кабины экипажа с целью унификации размещения органов управления и приборов для обеспечения эффективного использования экипажем в ожидаемых условиях эксплуатации ВС.
Смысл требований к функциональным системам сводится к тому, что системы должны быть достаточно надежными в ожидаемых условиях эксплуатации ВС, удобными для использования их при эксплуатации и отказобезопасными, когда при появлении возможных в эксплуатации отказов функциональных систем обеспечивается безопасное завершение полета.
Требования к авиационному и радиоэлектронному оборудованию изложены в следующих тематических разделах норм летной годности:
технические требования к пилотажно-навигационному оборудованию и приборам контроля работы силовой установки (к системам измерения курса, к авиагоризонту, высотомерам, указателям воздушной скорости и числа М, приемникам воздушной скорости, расходомерам, манометрам топлива, тахометрам и т.п.);
технические требования к радиотехническому оборудованию (к аппаратуре радиосвязи, к аппаратуре внутренней связи и записи переговоров экипажа, к аппаратуре обеспечения речевой информации об аварийной ситуации и т.п.);
технические требованиям к электротехническому оборудованию (к генераторам постоянного и переменного тока, к преобразователям, к аппаратуре защиты бортовых электрических цепей и т.п.).
Элементы оборудования ВС, а также ряд важных систем, изготовленных до или одновременно с созданием ВС, должны пройти серию таких испытаний (до постановки на ВС), на основании результатов которых была бы обеспечена возможность гарантировать сохранение их работоспособности на ВС в ожидаемых условиях эксплуатации.
1.3. Основные сведения о нормировании летной годности
Разработкой норм летной годности, методов расчета и экспериментального определения характеристик ВС начали заниматься на самых ранних этапах создания ВС с целью предотвращения инцидентов и авиационных происшествий из-за поломок несущих элементов конструкции ВС.
Первые нормы выпускались в виде технических требований на изготовление ВС, предписаний и нормативов к элементам конструкции планера, двигателям и оборудованию.
По мере развития авиации и накопления опыта эксплуатации конструкции ВС постоянно совершенствовались. Дополнялись новыми положениями технические требования и нормы, определяющие допустимые отклонения характеристик планера ВС, его систем и оборудования. Одновременно разрабатывались и совершенствовались методы испытаний авиатехники с целью определения соответствия ее характеристик установленным нормам и требованиям.
Задачи повышения уровня безопасности и обеспечения высокой регулярности работы воздушного транспорта выдвинули необходимость в середине 30-х годов прошлого века постановки вопроса о создании «кодекса безопасности полетов», который охватил бы всю сумму вопросов, определяющих безопасность полетов на воздушном транспорте. Содержание такого «кодекса» должно было включать:
требования, регламентирующие порядок проектирования, постройки и приемки самолетов, моторов и оборудования;
перечень технических требований, предписаний и нормативов к конструкции самолетов, двигателей, приборов и оборудования;
требования к системе технической эксплуатации с разработкой всех необходимых форм регламентирующей документации по обслуживанию самолетов;
технические требования к строительству аэродромов, трасс, наземных построек и оборудования аэропортов и воздушных линий;
правила, устанавливающие порядок движения самолетов на воздушных линиях и аэродромах, а также определяющие взаимодействие различных служб обеспечения полетов;
порядок и требования к отбору летного и технического состава, его обучения, тренировки и периодической проверки;
инструкции и наставления, определяющие обязанности и ответственность летного и технического состава в вопросах обеспечения безопасности полетов;
порядок и правила контроля за соблюдением всех требований к безопасности воздушного транспорта.
В период бурного развития реактивной авиации вопросами нормирования требований к характеристикам ВС занимались большие группы авиационных специалистов ведущих конструкторских бюро и научно- исследовательских учреждений.
Разрабатываемые минимальные государственные требования к характеристикам ВС оформляются в форме «Норм летной годности».
Установленный уровень летной годности достигается выполнением всех требований действующих норм, отражающих в основном требования, относящиеся к обеспечению безопасности полета.
Нормирование летной годности на основе научно обоснованных требований, учитывающих последние достижения научно-технического прогресса в отечественной и зарубежной авиационной науке и в авиационной промышленности, является важнейшим рычагом улучшения авиационной техники, повышения ее конкурентоспособности на внешнем рынке.
Уровень обязательных требований по обеспечению летной годности в значительной степени является мерилом ее совершенства. Это выдвигает необходимость постоянного совершенствования норм летной годности ВС в связи с развитием авиационной науки, достижениями промышленности и обобщением опыта ее эксплуатации.
Следует отметить, что системы правил и норм, регламентирующих качество ВС, (его агрегатов, систем и оборудования), были разработаны и внедрены во всех государствах, обладающих развитой авиационной промышленностью и широко использующих воздушный транспорт для перевозки пассажиров.
С развитием международных воздушных сообщений координация требований к авиационной технике по обеспечению безопасности полетов начала осуществляться в международном масштабе на основе двусторонних и многосторонних международных соглашений.
Чикагская Конвенция 1944 г. объявила о создании Международной организации гражданской авиации (ИКАО). Основное назначение ИКАО: развивать принципы и технологии международной воздушной навигации; повышать безопасность полетов; поощрять искусство конструирования и эксплуатации ВС.
В настоящее время разработаны и введены в действие 18 Приложений к Конвенции 1944 г., содержащие стандарты и рекомендуемую практику ИКАО. Требования к ВС, их функциональным системам, оборудованию, касающиеся сохранения летной годности и обеспечения безопасности полетов ВС, изложены в Приложениях 6, 8, 13 [3, 4, 7].
ИКАО признает, что в качестве основы для сертификации летной годности каждого типа ВС отдельными государствами требуется иметь национальные нормы летной годности, в которых охватывается круг вопросов, указанных в стандартах и рекомендациях по летной годности ИКАО настолько полно и настолько подробно, насколько это, по мнению отдельных государств, является необходимым.
В отечественной практике нормы летной годности гражданских самолетов (НЛГС) впервые изданы в 1967 г., вертолетов (НГЛВ) - в 1971 г. На основе накопленного опыта и новых требований ИКАО были разработаны НГЛС-1 (1972 г.), НГЛС-2 (1974 г.), а далее НГЛС-3 (1984 г.), НГЛВ-2 (1980 г.).
НГЛС-2 были внедрены в практику работы промышленности, гражданской авиации и Авиационного регистра при создании и сертификации самолетов Ил-86, Як-42, Ан-28, а НЛГС-3 при создании и сертификации самолетов Ту-204, Ил-96-300, Ан-74 и Ил-114 и сыграли важную роль в накоплении отечественного опыта применения на практике требований к летной годности.
С 1990 г. начаты работы по сближению отечественных норм летной годности с нормами США и Западной Европы по структуре и содержанию требований с учетом обеспечения конкурентоспособности отечественных типов ВС.
Настоящие «Нормы летной годности самолетов транспортной категории» являются частью 25 Авиационных Правил (АП-25), учитывают требования отечественных Норм летной годности гражданских самолетов (НЛГС- 3), структурно построены по аналогии с Нормами США FAR-25.
АП-25 включают в себя также ряд дополнений и положений, содержащих требования по некоторым вопросам эксплуатации самолетов, которые регламентируются Авиационным регистром.
Аналогичная работа Авиационным регистром проведена и в отношении «Норм летной годности гражданских легких самолетов», являющихся частью 23 Авиационных Правил (АП-23).
1.4. Ожидаемые условия эксплуатации
Каждый тип ВС создается для определенных условий эксплуатации. Эти условия в нормах летной годности носят название «ожидаемые условия эксплуатации».
Ожидаемые условия эксплуатации включают в себя [11]:
а) параметры состояния и воздействия на ВС внешней среды;
б) эксплуатационные факторы;
в) параметры (режимы) полета.
Ожидаемые условия эксплуатации охватывают номенклатуру таких факторов и условий, возникающих в процессе эксплуатации ВС и влияющих на работоспособность, надежность и параметры работы конструкции, функциональных систем и оборудования, которые подлежат учету в полной мере для достижения установленного уровня летной годности.
Перечень ожидаемых условий эксплуатации ВС разрабатывается в начале проектирования с целью своевременного определения тех границ, в пределах которых должно оцениваться соответствие ВС требованиям норм летной годности.
Параметры состояния и воздействия на ВС внешней среды включают в себя:
• барометрическое давление, плотность, температуру и влажность воздуха;
направление и скорость ветра, горизонтальные и вертикальные порывы воздуха и их градиенты;
электрические воздействия, обледенение, град, снег, дождь, птицы.
В ожидаемых условиях эксплуатации указываются:
максимальное и минимальное допустимые значения барометрического давления (или соответствующей высоты) на аэродроме взлета и посадки;
минимальное барометрическое давление, соответствующее максимально допустимой (по любым условиям) высоте полета.
Диапазон изменения ожидаемых условий эксплуатации по температуре наружного воздуха должен соответствовать региональным условиям применения ВС, а также заявленному диапазону применения ВС по высотам полета.
При выборе диапазона температурных условий с учетом особенностей использования ВС в эксплуатации руководствуются:
зависимостью стандартной температуры атмосферного воздуха от высоты;
зависимостями расчетных температур воздуха для взлета и посадки от геометрической высоты расположения аэродрома;
данными относительно возможных в эксплуатации отличий температур атмосферного воздуха от стандартной на различных высотах с учетом предусмотренных областей применения ВС по широтам.
В ожидаемых условиях эксплуатации указываются:
максимальное и минимальное допустимые значения температур наружного воздуха на земле;
зависимость температуры наружного воздуха от высоты полета (отличия от стандартных), при которых допустима эксплуатация.
Воздействие вертикальных порывов воздуха на ВС рассматривается в качестве ожидаемых условий эксплуатации при нормировании характеристик устойчивости, управляемости и прочности ВС и при оценке вероятности возникновения и тяжести последствий различных особых ситуаций, обусловленных воздействием на ВС вертикальных порывов воздуха, например, при непроизвольном попадании ВС в условия сильной болтанки.
В настоящее время накоплен достаточно большой статистический материал по вертикальным порывам воздуха на воздушных трассах гражданской авиации, который используется при проектировании гражданских ВС для расчета прочностных и летно-технических характеристик.
При расчетах поведения ВС в условиях сильной болтанки с вертикальными порывами, которые можно отнести к умеренно вероятным и маловероятным событиям, стремятся к тому, чтобы они не приводили к особым ситуациям, более тяжелым, чем усложнение условий полета или сложная ситуация соответственно.
При определении ожидаемых условий эксплуатации ВС важное значение для его регулярной эксплуатации имеют допустимые значения приземного ветра, в которых может эксплуатироваться ВС на аэродроме.
В существующей практике для самолетов принято различать следующие основные ограничения по значениям величины ветра на взлете, посадке, рулении и стоянке:
боковая составляющая на взлете и посадке обычно назначается отдельно для сухой, влажной и заснеженной ВПП. Ориентировочно значения ограничений по боковой составляющей для самолетов находятся в пределах 10-20 м/с;
попутная составляющая на взлете и посадке. В качестве ограничения принимается значение, равное 5 м/с;
абсолютная величина ветра при рулении для современных самолетов составляет величину, примерно равную 20-25 м/с;
допустимая величина ветра на стоянке принимается равной 40 м/с в соответствии с требованиями к прочности элементов конструкции самолета.
В нормах летной годности лимитируются расчетными условиями ожидаемые условия эксплуатации по: электрическим воздействиям, обледенению, граду, снегу, дождю.
Эксплуатационные факторы ожидаемых условий эксплуатации включают в себя:
состав экипажа ВС;
класс и категорию аэродромов, параметры и состояние ВПП;
массу и центровки для всех предусмотренных конфигураций ВС;
режимы работы двигателей и продолжительность работы на определенных режимах;
периодичность и формы технического обслуживания; назначенный ресурс, срок службы ВС и изделий его функциональных систем;
особенности применения ВС;
характеристики воздушных трасс, линий, маршрутов;
состав и характеристики наземных средств обеспечения полета;
минимум погоды при взлете и посадке;
применяемые топлива, масла, присадки и другие расходуемые технические жидкости и газы.
Условия базирования ВС (класс и категория аэродрома) выбираются с учетом особенностей его применения и классификации аэродромов.
Основными характеристиками аэродрома являются параметры летной полосы (ЛП) и взлетно-посадочной полосы (ВПП), а также угол ограничения препятствий в полосе воздушных подходов (ПВП).
При оценке соответствия самолета требованиям норм, касающихся взлетно-посадочных характеристик, а также характеристик управляемости при взлете и посадке, должно учитываться возможное состояние ВПП, ее прочность, а также средние значения местных атмосферных условий.
В качестве ожидаемых условий эксплуатации по массовым и центровочным характеристикам приводятся допустимые массы и центровки ВС применительно ко всем предусмотренным его конфигурациям, этапам и режимам полета.
В перечень ожидаемых условий эксплуатации включают: максимальную массу ВС при рулении, максимальную взлетную массу, максимальную посадочную массу, максимальную массу ВС без топлива, максимальную массу топлива, максимальную коммерческую нагрузку ВС, предельно- переднюю и предельно-заднюю центровки ВС.
В перечне ожидаемых условий эксплуатации по режимам работы двигателей приводятся данные по параметрам и максимально-допустимой продолжительности непрерывной работы двигателей на различных режимах: взлетный режим, максимальный продолжительный режим, полетный малый газ, земной малый газ, режим максимального реверса, а также на других фиксированных режимах, использование которых может быть предусмотрено в соответствии с конкретными особенностями конструкции ВС и его силовой установки, летных характеристик, условий применения и т. п.
В качестве ожидаемых условий эксплуатации по вопросам, касающимся необходимых объема, периодичности и качества технического обслуживания ВС должен быть определен комплекс работ, выполняемых инженерно- техническим и рабочим составом инженерно-авиационной службы, в целях своевременной подготовки ВС к полетам и сохранения их летной годности на протяжении установленных для эксплуатации ресурсов и срока службы.
В процессе разработки и испытаний ВС в качестве исходных данных для определения условий эксплуатации должны учитываться:
допустимая интенсивность эксплуатации в часах налета ВС (количество полетов) в год;
ресурс ВС до списания по допустимому налету часов, количеству посадок или сроку службы;
начальный назначенный ресурс к началу пассажирских перевозок;
первоначальный ресурс до первого ремонта;
ресурс двигателя (начальный, до первого ремонта, до списания);
ресурсы (сроки службы) комплектующих изделий;
виды технического обслуживания и ремонта.
Для установления ожидаемых условий эксплуатации, связанных с особенностями применения ВС используются сведения, приведенные в руководящих документах общего назначения, которые регламентируют правила полетов, их организацию и обеспечение.
Наземные средства обеспечения полета должны выбираться в зависимости от назначения ВС и степени использования конкретных трасс маршрутов и аэродромов.
Каждое ВС должно проектироваться с учетом того, что оно должно быть в максимальной степени приспособлено к существующим и перспективным наземным средствам обеспечении полета или при необходимости должно быть обеспечено специальными для данного типа ВС средствами.
В числе ожидаемых условий эксплуатации, связанных с инженерно-авиационным обеспечением полетов, указываются состав и характеристики средств, используемых для технического обслуживания ВС в целях поддержания его в исправном и работоспособном состоянии в соответствии с установленными нормативами.
В состав ожидаемых условий эксплуатации включаются минимумы для взлета и посадки. Они характеризуют метеорологические условия, в которых должна быть предусмотрена возможность безопасного выполнения указанных этапов полета.
Минимумы для взлета и посадки устанавливаются для аэродрома и командира ВС. Они существенно зависят от состава используемого оборудования, летно-технических характеристик ВС на режимах взлета и посадки, параметров аэродрома и квалификации экипажа ВС.
В качестве ожидаемых условий эксплуатации изготовителем должен быть разработан перечень топлив и масел, других жидкостей и газов, необходимых для обеспечения нормальной эксплуатации ВС с учетом особенностей конструкции его систем и агрегатов.
Допустимые параметры и режимы полета включают в себя: высоты полета, горизонтальные и вертикальные скорости, перегрузки, углы атаки и скольжения, крена и тангажа.
В качестве ожидаемых условий эксплуатации по параметрам (режимам) полета рассматриваются эксплуатационные и предельные ограничения параметров и режимов полета ВС, а также рекомендуемые режимы полета.
Для конкретного типа ВС ожидаемые условия эксплуатации по параметрам полета будут сугубо индивидуальными в зависимости от его назначения, особенностей конструкции и летных характеристик.
|
