Безопасность полетов гражданских воздушных судов


МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ






            БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТОВ ГРАЖДАНСКИХ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ


Учебник

Под редакцией В. В. Воробьева

2-е издание






Москва Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°» 2022

УДК 351.814.2
ББК 052-082.03
       Б40
Рецензенты:
В. С. Шапкин - д. т. н., профессор Г. В. Коваленко - д. т. н., профессор
Авторы:
       Л. Г. Большедворская, В. В. Воробьев, Б. В. Зубков, И. Н. Мерзликин, О. В. Пахомов, П. М. Поляков, С. Е. Прозоров, А. А. Рыбалкина, В. Д. Шаров

Б40        Безопасность полетов гражданских воздушных судов :
       учебник / [Л. Г. Большедворская, В. В. Воробьев, Б. В. Зубков и др.] ; под ред. В. В. Воробьева. - 2-е изд. - Москва : Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2022. - 430 с.
           ISBN 978-5-394-05052-7.
           DOI 10.29030/978-5-394-05052-7-2022.
           Изложены основы организации безопасной деятельности авиационной транспортной системы в современных условиях. Приведены теоретические основы, физические особенности и проблемы безопасности полетов при основных видах деятельности - производстве полетов, реализации процессов сохранения летной годности ВС, организации воздушного движения и аэропортовом обслуживании.
           Рассмотрены вопросы организации системы управления безопасностью полетов на уровне государства и обеспечение безопасности полетов (БП) гражданских ВС, основанной на сбалансированном применении мер нормативного государственного регулирования (включающего разработку авиационных правил, сертификацию объектов гражданской авиации (ГА), расследование происшествий и инцидентов) и активной деятельности авиапредприятий по управлению безопасностью полетов посредством непрерывного выявления угроз безопасности, оценки и управления рисками.
           Определены функции и взаимосвязи основных субъектов, роль международных организаций ГА, государственных органов России, уполномоченных в области ГА, элементы международного и российского воздушного права, определяющие нормативную базу обеспечения БП.
           Для студентов вузов ГА эксплуатационных специальностей, может быть использован авиационным персоналом авиапредприятий и учащимися средних специальных учебных заведений ГА.

© Московский государственный технический университет гражданской авиации, 2022
© Авторский коллектив, 2022
ISBN 978-5-394-05052-7            © ООО «ИТК «Дашков и К°», 2022

ОГЛАВЛЕНИЕ



ВВЕДЕНИЕ...............................................8
РАЗДЕЛ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ................................................9
1.1. Современная концепция безопасности полетов........9
   1.1.1. Основные термины и определения...............9
   1. 1.2. Классификация авиационных событий..........11
   1. 1.3 Характеристика авиационной транспортной системы.......................................16
   1. 1.4. Факторы опасности в авиационной транспортной системе.......................................20
   1. 1.5. Нормирование летной годности воздушных судов..23
   1. 1.6. Концепция обеспечения безопасности полетов.27
1.2. Показатели безопасности полетов..................29
   1.2. 1. Статистические показатели безопасности полетов.... 29
   1.2. 2. Вероятностные показатели безопасности полетов.42
   1.2. 3. Определение вероятности безопасного полета методом перебора гипотез......................47
   1.2. 4. Марковская модель расчета безопасного полета..52
   1.2. 5. Практика применения показателей оценки безопасности полетов..........................60
1.3. Оценка влияния факторов опасности на безопасность полетов...............................61
   1.3. 1. Классификация отказов и подход к оценке безопасности полета при отказах авиационной техники...........................................61
   1.3. 2. Подход к оценке безопасности полета при отказе авиационной техники...............................64
   1.3. 3. Схема модели действий пилота при активных отказах авиационной техники.......................66
1.3. 4. Время запаздывания вмешательства пилота в управление при отказах техники.................69
   1.3. 5. Располагаемое время вмешательства пилота.. 74
   1.3. 6. Оценка степени опасности отказов авиационной техники.......................................... 78
   1.3.7. Мероприятия по повышению безопасности полетов 84


3

1.4. Оценка влияния ошибок авиационного персонала на безопасность полетов...............................91
   1.4.1. Человеческий фактор в авиации..............91
   1.4.2. Роль авиационного персонала в обеспечении безопасности полетов..............................98
   1.4.3. Причины ошибочных действий летного состава.100
   1.4. 4. Методы оценки влияния действий летного состава на безопасность полетов..........................104
   1.4.5. Мероприятия по повышению безопасности полетов, определяемой действиями летного состава..........107
   1.4.6. Причины ошибочных действий инженернотехнического состава.............................110
   1.4.7. Мероприятия по повышению безопасности полетов при техническом обслуживании ВС..................114
1.5. Оценка влияния неблагоприятных внешних условий на безопасность полетов..............................116
   1.5. 1. Характеристика возможных неблагоприятных внешних условий (НВУ)........................116
1.5. 2. Оценка влияния турбулентной атмосферы на безопасность полетов..........................125
   1.5. 3. Мероприятия по повышению безопасности полетов в турбулентной атмосфере.....................129
   1.5. 4. Оценка влияния спутного аэродинамического следа на безопасность полетов......................131
   1.5. 4. Мероприятия по обеспечению безопасности в полёте с воздействием спутного следа.......139
1.6. Анализ безопасности полетов за определенный период эксплуатации.........................................140
   1.6. 1. Оценивание достигнутого уровня безопасности полетов......................................140
   1.6. 2. Оценка степени опасности опасных факторов.144
   1.6. 3. Ражирование опасных факторов..............148
РАЗДЕЛ 2. НОРМАТИВНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ.................................154
2.1. Элементы нормативно-правового обеспечения безопасности полетов.................................154
2.2. Конвенция о международной гражданской авиации...155
2.3. Структура документов ИКАО по обеспечению безопасности полетов.................................159

4

2.4. Элементы воздушного законодательства в области безопасности полетов в гражданской авиации РФ.......160
2.5. Воздушный кодекс РФ и Федеральные авиационные правила.............................................162
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ....................170
3.1. Методы и средства сбора и обработки полетной информации..........................................170
   3. 1.1. Назначение и классификация средств объективного контроля полетов. Основные требования
        к характеристикам...........................170
   3. 1.2. Историческое развитие систем обработки параметрической
        ПИ и характеристики бортовых регистраторов..179
   3. 1.3. Характеристики бортовых регистраторов
        обработки звуковой информации и комбинированных регистраторов.............................. 191
   3. 1.4. Наземные средства обработки полетной информации.......................................195
   3. 1.5 Анализ и использование полетной информации в авиапредприятиях...............................208
3.2. Бортовые системы обеспечения безопасности полетов .... 223
   3. 2. 1. Системы предотвращения столкновений воздушных судов воздухе..........................226
   3. 2. 2. Системы предотвращения столкновения воздушного судна с землей........................235
   3.2. 3. Системы предотвращения попадания ВС
        в зону опасных метеоявлений.................242
   3.2. 4. Системы предупреждения выхода ВС
        на критические режимы полета................249
   3.2. 5. Бортовые системы предотвращения авиационных происшествий на ВПП..............................260
3.3. Наземные технические системы обеспечения безопасности полетов................................265
   3. 3. 1. Наземные системы предупреждения о конфликтных ситуациях в воздухе...............265
   3. 3. 2. Системы управления наземным движением на аэродроме....................................274

5

   3.3.3. Аэродромная система аварийного торможения самолета.....................................283
РАЗДЕЛ 4. РАССЛЕДОВАНИЕ АВИАЦИОННЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ И ИНЦИДЕНТОВ.................................289
4.1. Правовые нормативные документы в области
расследования авиационных происшествий и инцидентов ... 289
   4. 1.1. Роль расследования авиационных происшествий и инцидентов в обеспечении безопасности полетов...289
   4. 1.2. Международные стандарты и рекомендуемая практика ИКАО в области расследования авиационных происшествий и инцидентов.............291
   4. 1. 3. Требования Воздушного кодекса РФ в области расследования авиационных происшествий
        и инцидентов......................................294
   4. 1.4. Уполномоченные органы РФ в области расследования авиационных происшествий и инцидентов.............295
   4. 1.5. Правила расследования авиационных происшествий и инцидентов с гражданскими ВС РФ.................296
4.2. Организация расследования авиационных происшествий и авиационных инцидентов.....................297
   4. 2. 1. Организация расследования АП. Основные этапы
        и направления работ по расследованию АП...........297
   4.2. 2. Оповещение об авиационных происшествиях........298
   4.2. 3. Первоначальные действия должностных лиц при АП. 300
   4. 2. 4. Состав и работа комиссии по расследованию АП..303
   4. 2. 5. Организация расследования авиационных инцидентов...................................309
   4. 2.6. Организация и проведение исследований при расследовании авиационных происшествий
        и инцидентов......................................314
   4. 2.7. Учет, анализ и разработка мероприятий по результатам расследования.................317
   4. 2.8. Оценка ущерба от авиационных происшествий..318
4.3. Методы расследования авиационных происшествий и инцидентов..............................................322
   4. 3. 1. Объекты исследования и методы поиска причин авиационных происшествий и инцидентов........322
   4. 3. 2. Метод версий..................................325

6

   4. 3.3. Оценка достоверности определения причины авиационного происшествия.......................329
   4. 3. 4. Методы исследования аварийной и отказавшей техники.........................................331
РАЗДЕЛ 5. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ПОЛЕТОВ...............................289
5.1. Концепция управления безопасностью полетов.....338
   5.1.1. Основные принципы управления безопасностью полетов на уровне государства и авиапредприятия.338
   5. 1.2. Нормативные требования к Государственной программе безопасности полетов и к СУБП поставщика обслуживания (услуг).............341
   5. 1. 3. Структура СУБП поставщика обслуживания (услуг) и характеристика ее элементов...................350
   5. 1.4. Культура безопасности организации и управление БП.................................359
5.2. Управление риском для безопасности полетов как основной компонент СУБП.............................369
   5.2. 1. Определение риска для безопасности полетов
в рамках технократической концепции риска...369
   5. 2. 2. Выявление факторов опасности и построение сценария опасного события.......................378
   5.2. 3. Обзор методов, применяемых для управления риском для безопасности.........................383
   5.2.4. Метод управления риском, рекомендованный ИКАО... 390
5.3. Обеспечение ГосПБП иСУБП поставщика обслуживания........................................397
   5. 3. 1. Показатели уровня БП, используемые на государственном и корпоративном уровне........397
   5. 3. 2. Методы мониторинга показателей уровня БП
        в авиапредприятии...........................406
   5. 3. 3. Обмен информацией по БП, обучение и популяризация СУБП........................410
   5. 3. 4. Документация по СУБП. Поэтапный подход к реализации СУБП...........................419
ЛИТЕРАТУРА..........................................423

7

ВВЕДЕНИЕ
   Обеспечение БП является сложной задачей, решаемой в процессе всех этапов жизненного цикла гражданского воздушного судна (ВС). Фактический уровень БП в эксплуатации определяется функционированием и взаимодействием элементов авиационной транспортной системы (АТС), закладывается при разработке, сертификации, производстве и реализуется в процессе эксплуатации ВС. Поэтому успешно решать эту задачу возможно только на уровне государства. Государство закладывает правовую нормативную базу в области авиации, создает систему управления безопасностью полетов гражданских ВС, определяет полномочные органы и правила контроля и надзора, расследованию авиационных событий авиационных происшествий (АП) и инцидентов (АИ).
   В данном учебнике рассмотрены инженерно-технические вопросы обеспечения БП на современном этапе эксплуатации гражданских ВС. При его написании использованы материалы учебников «Безопасность полетов летательных аппаратов» под редакцией Иванова В.С. [15] и «Безопасность полетов» под редакцией Зубкова Б.В. [16].
   Учебник состоит из пяти разделов.
   В первом разделе изложены теоретические основы, современная концепция обеспечения БП, основные термины, понятия и определения.
   Во втором разделе представлены основные элементы системы правового нормативного регулирования, организации обеспечения и контроля за БП в области гражданской авиации.
   В третьем разделе рассмотрены технические методы и средства обеспечения БП гражданского ВС.
   В четвертом разделе представлены основы организации и методы расследования АП и АИ в гражданской авиации.
   В пятом разделе содержится описание компонентов системы управления БП, включая:
   •  управления риском для безопасности полетов как основного компонента СУБП;
   •  выявление факторов опасности и построение сценария опасного события;
   •  обзор методов, применяемых для управления риском.
   Все статистические данные в учебнике приведены по материалам открытой отечественной и зарубежной литературы.

8

РАЗДЕЛ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ
1.1. Современная концепция безопасности полетов
1.1.1. Основные термины и определения
   Все понятия и определения теории безопасности полетов тесно связаны между собой, исходят из законов, принципов, категорий авиационной деятельности и справедливы для всех условий функционирования авиационной системы. Ниже приведены наиболее важные из них.
   Авиационная транспортная система (АТС) - совокупность совместно действующих и взаимодействующих между собой авиационных технических средств (воздушных судов и наземных средств обеспечения полетов), структурно организованного авиационного персонала, их эксплуатирующего, а также системы организации и управления процессами летной и технической эксплуатации авиационной техники в подразделениях и предприятиях гражданской авиации.
   Безопасность полетов (БП) - состояние, при котором риски, связанные с авиационной деятельностью, относящиеся к эксплуатации воздушных судов (ВС) или непосредственно обеспечивающей такую эксплуатацию, снижены до приемлемого уровня и контролируются.
   Эффективность обеспечения безопасности полетов - достигнутый государством или поставщиком обслуживания уровень безопасности полетов, определяемый установленными или целевыми уровнями эффективности обеспечения безопасности полетов и показателями эффективности обеспечения безопасности полетов.
   Показатель эффективности обеспечения безопасности полетов - основанный на данных параметр, используемый для мониторинга и оценки эффективности обеспечения безопасности полетов.
   Фактор опасности - результат действия или бездействия, обстоятельство, условие или их сочетание, влияющие на безопас

9

ность полетов гражданских ВС. В некоторых документах, инструкциях, руководствах, методических и учебных пособиях по БП можно встретить эквивалентные термины, такие как неблагоприятный фактор, опасный фактор, аварийный фактор, опасность, угроза, источник опасности.
   Важным термином в теории безопасности полетов является определение понятия «особая ситуация».
   Под особой ситуацией понимается ситуация, возникающая в полете в результате воздействия неблагоприятных факторов или их сочетаний и приводящая к снижению безопасности полета.
   По степени опасности последствий для экипажа (пассажиров) воздушного судна и авиационной техники особые ситуации подразделяются на усложнение условий полета, сложные, аварийные и катастрофические ситуации.
   Усложнение условий полета (УУП) - особая ситуация, характеризующаяся незначительным увеличением психофизиологической нагрузки на экипаж либо незначительным ухудшением характеристик устойчивости и управляемости или летных характеристик. Усложнение условий полета не приводит к необходимости немедленного или непредусмотренного заранее изменения плана полета и не препятствует его благополучному завершению, за исключением случаев, указанных в руководствах по летной эксплуатации (РЛЭ).
   Сложная ситуация (СС) - особая ситуация, характеризующаяся заметным повышением психофизиологической нагрузки на экипаж или заметным ухудшением летных характеристик, устойчивости и управляемости, а также выходом одного или нескольких параметров полета за эксплуатационные ограничения, но без достижения предельных ограничений и расчетных условий. Предотвращение перехода сложной ситуации в аварийную или катастрофическую может быть обеспечено своевременными и правильными действиями членов экипажа, в том числе немедленным изменением плана, профиля или режима полета. При этом под эксплуатационными ограничениями следует понимать условия, режимы и значения параметров, преднамеренный выход

10

за пределы которых недопустим в процессе эксплуатации ВС. Предельные ограничения - ограничения режимов полета, выход за которые недопустим ни при каких обстоятельствах.
   Аварийная ситуация (АС) - особая ситуация, характеризующаяся значительным повышением психофизиологической нагрузки на экипаж, значительным ухудшением летных характеристик, устойчивости и управляемости и приводящая к достижению (превышению) предельных ограничений и расчетных условий.
   Предотвращение перехода аварийной ситуации в катастрофическую требует высокого профессионального мастерства членов экипажа.
   Катастрофическая ситуация (КС) - особая ситуация, для которой принимается, что при ее возникновении предотвращение гибели людей оказывается практически невозможным.

1.1.2. Классификация авиационных событий
   Негативные последствия возникновения в полете особой ситуации принято определять как авиационные события (АС).
   Классификация АС определена в «Правилах расследования авиационных происшествий и инцидентов в ГА РФ» (ПРАПИ-98) и представлена на рис. 1.1.1.
   Авиационные события, в зависимости от опасности и тяжести негативных последствий особых ситуаций, развивавшихся в полете, разделяются на авиационные происшествия, авиационные инциденты и производственные происшествия.
   Авиационное происшествие - событие, связанное с использованием ВС, которое имеет место с момента, когда какое-либо лицо вступило на борт с намерением совершить полет, до момента, когда все лица, находившиеся на борту с целью совершения полета, покинули ВС, и в ходе которого:
   а)   какое-либо лицо получает телесное повреждение со смертельным исходом в результате нахождения в данном ВС, за исключением тех случаев, когда телесные повреждения получены вследствие естественных причин, нанесены самому себе либо нанесены другими лицами или когда телесные повреждения

11

нанесены безбилетным пассажирам, скрывающимся вне зон, куда обычно открыт доступ пассажирам и членам экипажа.
   Примечание. Только в целях единообразия статистических данных телесное повреждение, в результате которого в течение 30 дней с момента происшествия наступила смерть, классифицируется как телесное повреждение со смертельным исходом;

Рис. 1.1.1. Классификация авиационных событий

   б)    ВС получает повреждение или происходит разрушение его конструкции, в результате чего:
   -    нарушается прочность конструкции, ухудшаются технические или летные характеристики воздушного судна;
   -    требуется крупный ремонт или замена поврежденного элемента, за исключением: случаев отказа или повреждения двигателя, когда поврежден только сам двигатель, его капоты или вспомогательные агрегаты, или повреждены только воздушные винты, несиловые элементы планера, обтекатели, законцовки крыла, антенны, пневматики, тормозные устройства или другие элементы, если эти повреждения не нарушают общей прочности конструкции, или в обшивке имеются небольшие вмятины или пробоины; повреждений элементов несущих и рулевых винтов, втулки несущего или рулевого винта, трансмиссии, повреждений вентиляторной установки или редуктора, если эти

12

случаи не привели к повреждениям или разрушениям силовых элементов фюзеляжа (балок); повреждений обшивки фюзеляжа (балок) без повреждения силовых элементов;
   в)    ВС пропадает без вести или оказывается в таком месте, где доступ к нему абсолютно невозможен.
   Примечание. ВС считается пропавшим без вести, когда были прекращены его официальные поиски и не было установлено местонахождение ВС или его обломков. Решение о прекращении поиска гражданского ВС, потерпевшего бедствие, принимает ФАВТ.
   В зависимости от тяжести последствий АП разделяются на:
   -    катастрофы (АП, приведшее к гибели или пропаже без вести кого-либо из пассажиров или членов экипажа). К катастрофам относятся также случаи гибели кого-либо из лиц, находившихся на борту, в процессе их аварийной эвакуации из ВС;
   -    аварии (АП, не повлекшее за собой человеческих жертв или пропажи без вести кого-либо из пассажиров или членов экипажа).
   Авиационный инцидент - событие, связанное с использованием ВС, которое имело место с момента, когда какое-либо лицо вступило на борт с намерением совершить полет, до момента, когда все лица, находившиеся на борту с целью полета, покинули ВС, и обусловленное отклонениями от нормального функционирования ВС, экипажа, служб управления и обеспечения полетов, воздействием внешней среды, могущее оказать влияние на безопасность полета, но не закончившееся АП.
   Серьезный авиационный инцидент - авиационный инцидент, обстоятельства которого указывают на то, что едва не имело место авиационное происшествие.
   Для серьезных авиационных инцидентов характерны следующие признаки:
   -   выход ВС за пределы ожидаемых условий эксплуатации;
   -    возникновение значительных вредных воздействий на экипаж или пассажиров (дыма, паров едких веществ, токсичных газов, повышенной или пониженной температуры, давления и т. п.);
   -   значительное снижение работоспособности членов экипажа;
   -    значительное повышение психофизиологической нагрузки на экипаж;

13

   -    получение серьезных телесных повреждений каким-либо лицом, находящимся на ВС;
   -    значительное ухудшение характеристик устойчивости и управляемости, летных или прочностных характеристик;
   -    возникновение реальной возможности повреждения жизненно важных элементов ВС в результате взрыва, пожара, нелокали-зованного разрушения двигателя, трансмиссии и т. п.;
   -   разрушение или рассоединение элементов управления;
   -   повреждение элементов ВС, не относящееся к АП.
   Производственные происшествия разделяются на чрезвычайные происшествия и повреждения ВС на земле.
   Чрезвычайное происшествие (ЧП) - событие, связанное с эксплуатацией ВС, но не относящееся к АП, при котором наступило одно из следующих последствий:
   -    гибель кого-либо из находившихся на борту ВС в результате умышленных или неосторожных действий самого пострадавшего или других лиц, не связанная с функционированием ВС;
   -    гибель какого-либо лица, самовольно проникшего на ВС и скрывавшегося вне зон, куда открыт доступ пассажирам и членам экипажа;
   -    гибель членов экипажа или пассажиров в результате неблагоприятных воздействий внешней среды после вынужденной посадки ВС вне аэродрома;
   -    гибель или телесные повреждения со смертельным исходом любого лица, находящегося вне воздушного судна, в результате непосредственного контакта с ВС, его элементами или газовоздушной струей силовой установки;
   -    разрушение или повреждение ВС на земле, повлекшее нарушение прочности его конструкции или ухудшение летнотехнических характеристик в результате стихийного бедствия или нарушения технологии обслуживания, правил хранения или транспортировки;
   -    угон ВС, находящегося на земле или в полете, или захват такого судна в целях угона.
   Повреждение воздушного судна на земле (ПВС) - событие, связанное с обслуживанием, хранением и транспортировкой ВС,

14

при котором судну причинены повреждения, не нарушающие его силовые элементы и не ухудшающие летно-технические характеристики, устранение которых возможно в эксплуатационных условиях.

Рис. 1.1.2. Схема динамики возникновения и развития

особых ситуаций в полете

   Авиационные события являются итоговым результатом возникновения и развития в полете особых ситуаций. Вид особой ситуации определяется изменяющимся в конкретном полете сочетанием условий и обстоятельств, создающих угрозу безопасности полетов. Как правило, особая ситуация развивается от менее опасной к более опасной, при этом все особые ситуации, кроме катастрофической, могут завершиться благополучным исходом (без АП). Аварийная ситуация может завершиться либо серьезным авиационным инцидентом (при своевременных и правильных действиях экипажа), либо авиационным происшествием (аварией). Катастрофическая ситуация, по определению, может

15