СОСТАВ И ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РЭО И ЕГО РОЛЬ В ОБЕСПЕЧЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ И РЕГУЛЯРНОСТИ ПОЛЕТОВ

При обеспечении полетов бортовое и наземное РЭО решает следующие основные задачи:

- получение информации о координатах ВС на трассе полета, в районе аэроузлов и аэродромов.

- определение координат ВС относительно радиоориентиров;

- получение информации для определения и построения оптимальных (по заданным критериям) маршрутов;

- получение информации для автоматизации процессов захода на посадку;

- информирование экипажа ВС и диспетчера УВД об окружающей ВС обстановке и метеоусловиях полета;

- информирование экипажа ВС об опасности столкновения;

- информирование экипажа ВС о путевой скорости ВС, угле сноса и высоте полета.

Перечисленные задачи не исчерпывают все те функции, которые выполняет РЭО, но дают представление о важности нахождения РЭО в работоспособном состоянии, что определяется эффективностью процессов ТО РЭО.

Для решения приведенных выше задач в состав РЭО входят следующие системы и устройства.

Бортовые радионавигационные системы обеспечивают информацией экипаж ВС и системы автоматического управления о местоположении ВС и параметрах полета. Для этих целей применяются: радиотехнические системы ближней навигации (РСБН) (за рубежом и в последние годы в России для этих целей используются системы VOR/DME); радиотехнические системы дальней навигации (РСДН); самолетные радиодальномеры, радиовысотомеры и автоматические радиокомпасы.

Радиосистемы посадки позволяют определить уклонения от линий курса и глиссады при заходе на посадку с помощью бортовых угломерных устройств, называемых системами посадки (СП) и работающих по сигналам наземных КРМ – датчиков информации о линии курса и о линии глиссады – ГРМ. Используются также маркерные радиомаяки.

Бортовые РЛС позволяют: измерять координаты ВС относительно наземных ориентиров, путевую скорость, угол сноса, обнаруживать препятствия, возвышенности, метеообразования, определять характер и интенсивность гидрометеоров, контролировать полет ВС на всех этапах, включая заход на посадку, а при необходимости и управлять посадкой, предоставлять диспетчеру всю информацию, необходимую для УВД, передавать в органы УВД информацию о бортовом номере, высоте полета, остатке топлива на борту.

К бортовым РЛС относятся: метеонавигационная РЛС, доплеровский измеритель скорости и угла сноса (ДИСС), самолетный ответчик (СО), система предупреждения столкновений в воздухе (СПСВ), система предупреждения столкновений с Землей (СПСЗ).

Бортовые радиосвязные системы обеспечивают, прежде всего, обмен информацией между экипажем ВС и диспетчером УВД и включают в свой состав: связные и командные радиостанции ОВЧ-диапазона радиоволн, связные радиостанции ВЧ диапазона радиоволн, системы передачи данных. Кроме того, на борту используются самолетные переговорные устройства, телевизоры и радиоточки для обслуживания авиапассажиров и самолетные магнитофоны для записи всех ведущихся переговоров.

Наземные средства РЭО – основные информационные датчики системы УВД состоят из стационарных неавтономных (т.е. работающих с бортом) систем: радиосистемы посадки, РСБН, РСДН, а также из автономных систем: трассовые РЛС, обзорно-диспетчерские РЛС, вторичные РЛС, посадочные РЛС, РЛС обзора летного поля, радиомаяков типа DME и VOR, радиопеленгаторов, отдельных приводных радиостанций, КРМ, ГРМ, МРМ, наземной части связных систем и систем передачи данных.

Таким образом, перечисленное выше многообразие видов РЭО свидетельствует о том, как много функциональных задач решает РЭО. В то же время количественная оценка степени выполнения РЭО своих функциональных задач – одна из важнейших и сложных инженерных проблем. В основу этой оценки можно положить анализ совокупности параметров РЭО, которые можно разделить на три группы:

- параметры функционального использования;

- технические параметры;

- параметры эксплуатационной технологичности.

Все эти группы параметров в той или иной мере характеризуют состояние РЭО. Последовательно рассмотрим каждую из указанных групп параметров.

Качество работы РЭО характеризуется набором параметров, определяющих его целевое назначение и возможности функционального использования, т.е. определяющих его потребительские характеристики в системах инженерно-авиационного и радиотехнического обеспечения полетов. Эти параметры называются параметрами функционального использования (ПФИ). Основные из них следующие:

- зона действия РЭО, ограниченная минимальной и максимальной дальностью действия ( и ), минимальным и максимальным значениями азимута ( и ), минимальным и максимальным значениями угла места ( и ), высотой ( и );

- число измеряемых и воспроизводимых координат;

- точность измерения параметров, определяемая среднеквадратичной погрешностью измерения параметра - , , , , и т.д.;

- разрешающая способность РЭО;

- пропускная способность РЭО, работающего по принципу «запрос-ответ», которая определяется числом одновременно обслуживаемых с заданным качеством ВС в течение определенного временного интервала;

- вероятность ошибки при передаче информации и т.д.

Группа технических параметров (ТП) представляет собой инженерные решения, обеспечивающие реализацию заданных ПФИ, которые описывают РЭО как изделие радиоэлектроники. Состав ТП зависит от функционального назначения данного изделия РЭО и от его комплекса ПФИ.

В совокупности они характеризуют РЭО, а каждый из ТП в отдельности служит основным показателем одного или нескольких устройств, входящих в состав РЭО.

Основными ТП являются:

- диапазон радиоволн ( ) и связанная с ним характеристика АФУ;

- вид модуляции сигнала и ее параметры (глубина модуляции, вид модулирующей функции, частота модуляции );

- метод излучения (направленность излучения );

- импульсная и средняя мощность передатчика ( и );

- длительность сигнала ( , );

- форма диаграммы направленности антенн ( и );

- коэффициент шума приемника ( ) – чувствительность приемника;

- полоса пропускания приемника ( );

- стабильность частоты передатчика ( );

- статистические характеристики приемного тракта (вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги );

- конструкция и элементная база;

- выходные характеристики устройств обнаружения, измерения и отображения.

Технические характеристики РЭО формируются на стадии проектирования. Обратим внимание, что между ТП и ПФИ существует тесная связь и при этом важнейшие ПФИ определяются принятыми техническими решениями. ТП во многом определяют состав и распределение средств ТЭ РЭО и возможности его совершенствования.

Параметры эксплуатационной технологичности (ПЭТ) характеризуют те основные взаимосвязи, которые устанавливаются внутри и вне системы на этапе ее функционального использования.

В группу ПЭТ входят:

- безотказность;

- долговечность;

- сохраняемость;

- ремонтопригодность;

- контролепригодность;

- множество допустимых входных сигналов;

- множество допустимых состояний;

- множество составляющих элементов и множество связей между нами;

- структура и композиция системы;

- готовность изделия РЭО к функциональному использованию.

В свою очередь безотказность определяется следующими показателями:

- средняя наработка на отказ;

- параметр потока отказов;

- вероятность безотказной работы.

Все эти показатели известны из учебного курса «Надежность и техническая диагностика» (ч.1).

Долговечность определяется следующими показателями:

- ресурс изделия;

- срок службы изделия.

Срок службы – календарная продолжительность от начала эксплуатации изделия РЭО или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние. В свою очередь, предельным состоянием называется такое состояние изделия РЭО, при котором дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно, либо восстановление его исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Ресурс – наработка изделия РЭО от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние. Наработкой называется продолжительность работы изделия РЭО.

Соответственно существуют: гарантийный ресурс (гарантийная наработка) и гарантийный срок службы (срок гарантии); назначенный (или общий) ресурс и назначенный (или общий) срок службы; межремонтный ресурс и межремонтный срок службы.

Гарантийный ресурс – наработка изделия, в пределах которой изготовитель гарантирует нормальную работу и обеспечивает (бесплатное) восстановление отказавших изделий при условии соблюдения правил эксплуатации, хранения и транспортирования.

Гарантийный срок службы – календарный период, в течение которого изготовитель гарантирует нормальную работу и обеспечивает восстановление отказавших изделий при условии соблюдения правил эксплуатации, хранения и транспортирования.

Каждому изделию РЭО устанавливается гарантийный ресурс и срок службы. Гарантия изготовителя прекращается после окончания хотя бы одного из установленных сроков. Так, например, если изделию РЭО установлен гарантийный ресурс (наработка) – 1000 часов, а гарантийный срок службы – 3 года, то при достижении наработки 1000 часов за 1, 5 года или при достижении наработки 500 часов за 3 года, в обоих случаях гарантия на изделие РЭО прекращается.

Назначенный ресурс – суммарная наработка изделия РЭО, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

Назначенный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации изделия РЭО, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

Межремонтный ресурс – наработка изделия РЭО между двумя последовательными плановыми капитальными ремонтами. Для нового изделия устанавливается ресурс до первого капитального ремонта.

Межремонтный срок службы - календарная продолжительность эксплуатации изделия РЭО между двумя последовательными плановыми капитальными ремонтами.

Далее рассмотрим следующие показатели, характеризующие эксплуатационную технологичность изделия РЭО.

Сохраняемость – свойство изделия РЭО непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и/или транспортирования. Это свойство определяется сроком сохраняемости, т.е. той календарной продолжительностью хранения и/или транспортирования объекта в заданных условиях, в течение и после которой сохраняются значения заданных показателей в установленных пределах.

Ремонтопригодность – это есть свойство изделия РЭО, заключающееся в приспособлении к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.

К показателям ремонтопригодности относятся:

- коэффициент взаимозаменяемости;

- коэффициент доступности;

- коэффициент легкосъемности;

- коэффициент стандартизации изделия;

- коэффициент унификации изделия.

Эти показатели подробно рассмотрены в [1].

Контролепригодность – это свойство изделия РЭО, характеризующее его приспособленность к проведению контроля доступными средствами.

В качестве показателей контролепригодности можно использовать коэффициент глубины контроля и временной коэффициент контролепригодности .

Эти коэффициенты вводятся следующим образом

,

где - число контролируемых параметров изделия РЭО;

- базовое число параметров, которое необходимо контролировать для достоверного определения работоспособности объекта.

,

где - время, затрачиваемое на контроль -го параметра;

- дополнительное время, идущее на подготовку к контролю -го параметра.

Готовность изделия РО к функциональному использованию определяется следующими показателями:

- коэффициент готовности;

- коэффициент оперативной готовности;

- коэффициент технического использования.

Показатели готовности изделия РЭО к функциональному использованию являются очень важными с точки зрения оценки эффективности процессов ТО, и поэтому они будут рассмотрены отдельно ниже в соответствующем разделе.

Параметры функционального использования и технические параметры изделий РЭО подробно рассматривались в соответствующих учебных курсах, поэтому далее будут подробно рассматриваться только ПЭТ. Но здесь все же остановимся на вопросе наличия взаимосвязей между перечисленными выше ПФИ и ТП, так как знание одних из них позволяет находить значения других для проведения оценки ТС изделий РЭО.

Среди перечисленных параметров РЭО (ПФИ, ТП, ПЭТ), очевидно, имеются соответствующие взаимосвязи, т.е. какие-то ТП влияют на ПФИ и наоборот. В некоторых случаях эти взаимосвязи очевидны, а в определенных случаях такая связь имеется, но достаточно трудно найти прямую аналитическую зависимость такой связи. В то же время знание таких взаимосвязей очень важно для ТЭ, т.к., обеспечивая нормативный уровень того или иного ТП, мы одновременно получаем нормативное значение ПФИ, что должно быть учтено при проведении ТО с точки зрения уменьшения трудоемкости ТО. Приведем примеры таких взаимосвязей.

К числу ПФИ относится, как указано выше, зона действия РЭО, ограниченная минимальной и максимальной дальностью действия. Если это РЛС, то максимальная дальность действия РЛС определяется известным уравнением дальности радиолокации, которое может быть представлено в упрощенном виде следующим образом

,

где - мощность излучения в импульсе;

- длительность импульса;

- коэффициент направленного действия антенны;

- среднее значение ЭПР цели;

- эффективная площадь антенны;

- чувствительность приемника;

- коэффициент затухания радиоволны.

Обратим внимание, что в данном случае такой параметр функционального использования, как максимальная дальность действия зависит напрямую от таких ТП, как направленность излучения , импульсная мощность передатчика , длительность сигнала и т.д. В то же время возможны и существенно более сложные зависимости. Следовательно, если значение такого технического параметра, как, например, мощность излучения передатчика претерпевает постепенные изменения в сторону уменьшения из-за воздействия деградационных процессов, то рано или поздно следует ожидать ухудшения и значения такого параметра функционального использования, как максимальная дальность действия РЛС.

В то же время нужно обратить внимание на одно обстоятельство. Как указывалось выше, отказ изделия РЭО – есть событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Если уменьшение мощности передатчика достигло границ допуска, то передатчик перестает быть работоспособным, т.е. произошел отказ передатчика РЛС с точки зрения рассмотрения этого технического параметра, как определяющего. Но максимальная дальность действия РЛС в этом случае может и не достичь нижней границы допуска, т.е. с точки зрения ПФИ изделие остается работоспособным. В этом смысле целесообразно ввести понятие «функциональный отказ», когда данное изделие РЭО не выполняет свое функциональное назначение. Поэтому сформулируем следующее определение.

Функциональный отказ – вид неработоспособного состояния системы (изделия, устройства) в целом, характеризующийся определенным нарушением ее функции независимо от причин, вызывающих это состояние. Отсюда следует, что для выявления отказа могут быть выбраны одни определяющие параметры, а для выявления функционального отказа – другие.

Приведем еще один пример наличия взаимосвязи между ПФИ и ТП.

Теоретическая потенциальная погрешность радионавигационных измерений (параметр функционального использования) связана с отношением сигнал/шум (технический параметр) на выходе приемника следующим известным соотношением

,

где - некоторая функция, связанная с длительностью используемого сигнала.

Здесь можно привести те же рассуждения, которые мы использовали выше с точки зрения соотношения понятий «отказ» и «функциональный отказ».

Как отмечалось выше, РЭО в огромной степени влияет на процессы обеспечения полетов в качестве инженерно-авиационного обеспечения и радиотехнического. РЭО в структуре системы УВД предусматривает широкое применение комплексов бортовых и наземных систем навигационного и радиотехнического обеспечения полетов, с помощью которых осуществляется взлет, полет по маршруту и посадка ВС. Управление полетом ВС требует разнообразной информации об условиях полета, которая формируется в системах РТОП. Основным источником этой информации является РЭО. На протяжении всего полета, начиная с движения ВС с места стоянки в аэропорту взлета до окончания движения ВС к месту стоянки в аэропорту посадки, РЭО непрерывно поставляет необходимую информацию как экипажу ВС, так и диспетчеру УВД. Очевидно, что уровень функционирования РЭО оказывает непосредственное влияние на БП. Можно указать прямые аналитические (формульные) связи между показателями, характеризующими уровень БП и показателями, характеризующими качество функционирования той или иной системы РЭО, как наземной, так и бортовой.

Безопасность использования воздушного пространства (ИВП) (безопасность полетов) является комплексной характеристикой установленного порядка ИВП, определяющей ее способность обеспечить выполнение всех видов деятельности по его использованию без угрозы жизни и здоровью людей, материального ущерба государству, гражданам, юридическим лицам.

В настоящее время в мировой практике не существует единого показателя, который бы позволил количественно оценить уровень БП ГА. Международная организация ИКАО признает наличие в отдельных странах разнообразных показателей.

Среди них:

- относительное число авиакатастроф при посадке ВС (подсчитанное за достаточно длительный промежуток времени);

- количество авиакатастроф на определенный объем перевозок (10⁶ тонно-километров перевезенных грузов);

- число катастроф на 10⁶ самолетовылетов;

- число погибших на 10⁹ пассажиро-километров;

- средний налет на одну авиакатастрофу и т.д.

Как следует из приведенного перечня, все показатели относятся к категории статистических и носят констатирующий характер. Указанные показатели являются очень малыми величинами, ввиду малости рассматриваемых выборок и это не дает возможности строить соответствующие плотности распределения вероятностей для проведения анализа методами теории вероятностей и математической статистики.

Поэтому целесообразно строить прямые критерии БП, например, вероятность опасного сближения, риск столкновений, вероятность возникновения конфликтной ситуации (КС) (например, нарушение норм эшелонирования). Отсюда мы приходим к понятию «потенциально-конфликтная ситуация (ПКС)», которая может привести к КС, если не будут приняты меры по изменению пространственно-временной траектории движения ВС. Отсюда возникает задача диспетчера УВД обнаружить ПКС и не дать ей перейти в КС, а это диспетчер УВД может сделать только с помощью той информации, которую он получает от РЭО. Очевидно, что вероятность появления ПКС во много раз больше вероятности КС , т.е. .

Эти вероятности уже могут описываться соответствующими плотностями распределения вероятностей и анализироваться. Другими словами, появление ПКС может служить устойчивой и конструктивной мерой БП. Следовательно, влияние качества функционирования РЭО на БП можно оценивать получением соответствующих функциональных зависимостей между и параметрами функционального использования РЭО, а в ряде случаев и получением функциональных зависимостей между и ТП РЭО, такими как выходная мощность передатчика того или иного вида РЭО, отношение сигнал/шум и т.д. На данный момент такие зависимости существуют для ряда радиосвязных систем и радиолокационных.

Влияние качества функционирования бортового и наземного РЭО на БП можно также проследить, используя нормативные документы ГА.

Обратимся к Наставлению по производству полетов ГА (НПП ГА-85). В этом документе оговариваются полеты в особых условиях и особые случаи в полете.

В первом случае к полетам в особых условиях относятся:

- полеты в зонах обледенения;

- полеты в зонах грозовой деятельности и в сильных ливневых осадках;

- полеты при повышенной электрической активности атмосферы;

- полеты при наличии сдвига ветра и т.д.

Согласно НПП ГА-85 полеты в зоне грозовой деятельности без бортовых РТС обнаружения грозовых очагов при отсутствии наземного радиолокационного контроля запрещаются. Другими словами, если произошел отказ бортового метеонавигационного радиолокатора (что равносильно его отсутствию) с одновременным отказом наземного радиолокационного контроля (что также равносильно его отсутствию), полет ВС должен быть прекращен.

Повышенная электрическая активность атмосферы обычно на борту ВС фиксируется с помощью наблюдения беспорядочного перемещения стрелки автоматического радиокомпаса. В случае отказа АРК экипаж ВС может не зафиксировать повышенную электрическую активность атмосферы, что чревато крайне негативными последствиями для ВС.

Во втором варианте отмечаются следующие особые случаи в полете:

- отказ двигателя;

- пожар на ВС;

- потеря радиосвязи (отказ бортовых или наземных систем радиосвязи);

- отказ радиолокационных средств УВД и радиотехнического обеспечения на аэродроме посадки;

- потеря ориентировки;

- нападение на экипаж (пассажиров) и т.д.

При потере радиосвязи включается сигнал бедствия. Радиосвязь считается потерянной, если в течение 5 мин. при использовании имеющихся каналов радиосвязи на неоднократные вызовы по каждому из них экипаж (диспетчер) не отвечает.

Потеря ориентировки может означать отказ радионавигационного оборудования и, если это произошло в горной местности, полет должен быть прекращен. В свою очередь, отказ радиолокационных средств УВД и радиотехнического обеспечения на аэродроме посадки требует обязательного ухода ВС на запасной аэродром в целях обеспечения БП.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что отказ РЭО (в частности, отказ радиосвязи) напрямую влияет на БП. Особо следует обратить внимание, что перечисленные выше ситуации, связанные с отказами разных видов РЭО, приравниваются к отказу двигателя, пожару на борту ВС, нападению на экипаж и т.д. Поэтому вопросы ТЭ РЭО имеют не меньшее значение, чем вопросы ТЭ двигателя и самого ВС. И, если учесть, что по критериям Международной организации ИКАО важнейшим показателем деятельности ГА является БП, то работа РЭО оказывает самое непосредственное влияние на уровень БП. Причем, это влияние в последние годы еще более усилилось, так как, согласно требований ИКАО, каждое ВС должно быть в обязательном порядке укомплектовано СПСВ и СПСЗ. Отказ этих систем не дает возможности ВС продолжать полет по маршруту.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: