1.3.1. Беспилотные авиационные системы и комплексы

В настоящее время в МЧС России беспилотные летательные аппараты применяются для авиационного обеспечения мероприятий по ликвидации чрезвычайных ситуаций и их последствий, связанных с возникновением крупномасштабных лесных, торфяных, ландшафтных пожаров, пожаров на складах и арсеналах Министерства обороны Российской Федерации, при крупномасштабных наводнениях, техногенных авариях и катастрофах, обеспечении поисково-спасательных и других работ. Подтверждением служат кадры из недавних видеорепортажей телевидения, когда беспилотники использовались при обследовании обрушения жилых домов в Магнитогорске и Ростове, воздушной разведке крупных пожаров в городских условиях.

Возрастающая роль беспилотных летательных аппаратов в деятельности реагирующих подразделений МЧС России основана на:

• опыте проведения мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций и ликвидации последствий техногенных и природных стихийных бедствий последних десятилетий;
• современных тенденциях применения беспилотных летательных аппаратов в мире.

При участии в спасении на водных акваториях дроны могут использоваться для поиска терпящих бедствие и доставки спасательных средств пловцам, находящимся в опасности. Имеется возможность установки громкоговорителей на беспилотном воздушном судне.

Конструкция такого беспилотника предусматривает наличие устройства удержания и сброса необходимого груза (спасательного жилета, надувной лодки), что может позволить утопающему продержаться на воде до прибытия спасательной шлюпки или спасателя

Практическая реализация и апробирование эксплуатации беспилотных летательных аппаратов в системе МЧС России начата в 2009 г. на базе отряда «Центроспас».

Более 1700 комплексов с БАС в России

Во исполнение положений Концепции развития и применения беспилотных авиационных систем МЧС России на период до 2020 г., утвержденной решением коллегии МЧС России в 2020 г., а также в целях внедрения в реагирующие подразделения МЧС России новейших технологий защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций МЧС России проводит комплекс мероприятий, направленных на перспективное развитие беспилотной авиации.

По состоянию на июль 2020 г. в системе МЧС России эксплуатируется уже более 1700 комплексов с беспилотными летательными аппаратами. Беспилотные воздушные суда представлены летательными аппаратами:

• самолетного типа: ZALA 421-04M, ZALA 421-08M, ZALA 421-16ЕМ, Superсam S-250, Орлан-10;
• вертолетного (мультироторного) типа: ZALA 421-21, ZALA 421-22, Гранад BA-1000, Superсam Х6M2 и Superсam Х8-M.

Преимущественное большинство составляют беспилотные авиационные системы (БАС) фирмы DJI: Phantom 2, 3, 4 и Inspire 1.

В целях дальнейшего развития беспилотной авиации в плановом периоде 2019–2020 гг. была предусмотрена закупка беспилотных авиационных систем нового поколения, не менее 200 единиц ежегодно, при общей потребности свыше 5 тыс. единиц.

Инерциальный системы навигации

Инерциальные системы не нуждаются во внешних источниках информации (наземные станции, маяки, радиолокационные ориентиры и т. п.) Сами системы также не излучают никакой энергии. Кроме того, им не мешают никакие помехи. Поэтому они являются наиболее автономными системами.

Составляющими частями инерциальных систем являются такие хорошо известные устройства, как акселерометры, гироскопы, следящие приводы, счетно-решающие приборы. Однако в условиях больших перепадов температур, ударов, вибраций и значительных ускорений использование этих систем в целях навигации стало возможным лишь тогда, когда техника сумела обеспечить высочайшую точность их изготовления и регулирования, и, следовательно, сохранения ими заданных параметров.

Принцип действия. Механическая энергия всех тел и частей, составляющих самолет, в полете непрерывно меняется в зависимости от изменений режима полета, воздействий внешней среды и т. п. Определяя специальным прибором изменения механической ^энергии, преобразуя их и регистрируя, можно вычислить скорость движения самолета и пройденный им путь.

Измерители ускорений называются акселерометрами. Простейшим акселерометром является груз с массой т, подвешенной на пружинах. Если такой измеритель поместить на тележку, а к его грузу прикрепить движок потенциометра, укрепленного на этой же тележке, то при неподвижной тележке движок будет неподвижно стоять в середине потенциометра и разности потенциалов наблюдаться не будет. Если применить к тележке силу F, она начнет двигаться и груз т приобретает ускорение, в результате чего он начнет смещаться относительно платформы (потенциометра) до тех пор, пока сила не уравновесится сжатием и растяжением пружин.

Очевидно, что величина смещения груза (и движка потенциометра) будет пропорциональна силе F и, следовательно, ускорению и появившейся разности потенциалов, знак которой зависит от направления ускорения.

Если в момент приложения силы скорость тележки была равна нулю, то, зная ускорение (по акселерометру), можно рассчитать скорость, приобретенную тележкой через некоторое время, и пройденный ею за это время путь. Для этого пользуются интегрированием.

Ускорение является приращением скорости в единицу времени:

Если проинтегрировать ускорение с начала движения до момента, то получим скорость в этот момент.

А интегрируя скорость, получим расстояние, пройденное тележкой за это время:

Поместив на ту же тележку (или самолет) другой измеритель ускорения с грузиком, перемещающимся не по направлению движения, а перпендикулярно ему, легко замерить ускорение, действующее на тело в боковом направлении.

По этому ускорению аналогично вычисляют и боковое уклонение тела (самолета).

Таким образом, можно в ортодромической системе координат с началом в месте взлета самолета указать его место относительно ЛЗП. Для этого необходимо электрически связать парами интеграторов продольный и боковой акселерометры с индикатором пройденного пути, по которому можно в любой момент отсчитать величину пути с момента старта и линейное уклонение от заданного направления движения.

Акселерометры. В инерциальных системах в основном используются линейные акселерометры, предназначенные для измерения действующих на тело линейных ускорений, т. е. воздействий только тех сил, которые направлены вдоль измерительной оси прибора. Действие простейшего из таких акселерометров основано на измерении перемещения упруго подвешенной массы.

Трудности в разработке новых акселерометров для целей самолетовождения связаны с диапазоном ускорений (отношения максимального и минимального ускорений). Это отношение должно быть порядка 100 000. У акселерометра с упруго подвешенной массой при таком отношении максимального и минимального измеряемых ускорений в случае малого ускорения на работу прибора будут оказывать вредное влияние силы трения, а при больших ускорениях возникнут ошибки за счет зоны нечувствительности и гистерезиса упругой подвески. Если даже зона нечувствительности составляет 0,001 д, ошибка в счислении пути за час полета достигнет величины до 70 км.

Одним из решений этого вопроса является применение «электрической пружины». Это устройство основано на движении в соленоиде массы стержня акселерометра. При движении самолета с ускорением на вход усилителя подается ток определенного напряжения, который после усиления пропорционально выходной величины тока усилителя подается на соленоид для противодействия перемещению массы. После первоначального ускорения при движении массы в обратном направлении возникает восстанавливающий ток также обратного направления. Таким образом, каждое перемещение массы можно измерять напряжением на входе в усилитель или силой восстанавливающего тока, поступающего в соленоид.

Акселерометры подобного типа удовлетворяют своей чувствительностью, которую можно увеличивать почти во всем диапазоне работы.

Множество подобных устройств отличается одно от другого лишь видом кинематической связи с корпусом летательного аппарата.

Гиростабилизированная платформа. Для удержания платформы с акселерометром или с блоком акселерометров в горизонтальной плоскости используется свойство свободного гироскопа сохранять положение оси своего ротора неизменным в инерциальном пространстве (относительно звезд).

Свободным называется гироскоп с тремя степенями свободы, не подвергающийся действию никаких моментов внешних сил, включая силы трения. Центр тяжести такого гироскопа должен совпадать с точкой пересечения осей карданного подвеса.

Основой устройства гиростабилизированной платформы является принцип силовой гироскопической стабилизации. При силовой стабилизации гироскопический момент компенсирует вредный внешний момент, т. е. является разгружающим только до тех пор, пока происходит прецессия и разгрузочный момент двигателя (имеется в виду, что на всех трех осях гироскопа установлены разгрузочные двигатели) не достиг необходимой величины. В дальнейшем ось гироскопа разгружается уже за счет момента, создаваемого двигателем, а не за счет гироскопического момента. Момент двигателя можно сделать достаточно большим.

Стабилизированная платформа, таким образом, воплощает в себе идею гироскопа с невращающимся ротором, который, однако, сохраняет неизменным положение оси ротора относительно инерциального пространства. Все это дает возможность использовать силовую гироскопическую платформу для стабилизации в горизонтальной плоскости аппаратуры инерциальной навигации, радиолокационных антенн и ряда других устройств.

Ссыдки по теме:

• Радиотехническая система ТАКАН
• Системы ВРМ-5 и «КОНСОЛ» 1
• Дальномерные радиотехнические системы навигации
• Система дальней навигации «Сайтак» (ЛОРАН-С)
• Инерциальный системы навигации
• Поплавковые интегрирующие гироскопы
• Курсо-глиссадные системы
• Бортовая аппаратура КУРС-МП-1
• Бортовая система БСУ-ЗП
• Навигационный вычислитель
• Навигационный рассчетчик НРК-2
• Самолетные радиолокаторы
• Бортовой радиолокатор «ГРОЗА»
• Радиотехнические системы ближней навигации

Что может беспилотник

Задачи применения беспилотных летательных аппаратов в МЧС можно классифицировать по четырем основным группам:

• обнаружение чрезвычайной ситуации;
• участие в ее ликвидации;
• поиск и спасение пострадавших;
• оценка ущерба.

Таким образом, с помощью беспилотной авиации МЧС России выполняет ряд важных задач, в том числе таких, как:

• контроль зон ЧС, поиск объектов заинтересованности;
• мониторинг пожароопасной, паводковой и ледовой обстановки, разведка путей движения;
• обеспечение связи и ретрансляция данных (команд);
• мониторинг районов химических и радиационных аварий;
• аэрофотосъемка заданных районов;
• доставка малогабаритных грузов в назначенные районы.

Использование тепловизора, входящего в комплектацию беспилотных воздушных судов, способствует выявлению скрытых очагов возгорания, прогнозирует обрушение конструкций и сооружений путем определения температуры поверхности, что позволяет эффективно осуществлять меры по профилактике и ликвидации последствий ЧС природного и техногенного характера.

В конструкторском бюро Маслова разработан перспективный многоцелевой российский противопожарный вертолет RUMAS-10. На вертолете установлена струйная система пожаротушения барабанного типа. Кроме того, есть пневматическая баллистическая система (пушка) для высокоточного метания порошковых зарядов (снарядов) пожаротушения на расстояние в 25–30 м, что позволяет вести «стрельбу» по очагам огня в горящих помещениях. Конструкцией вертолета RUMAS-10 предусматривается вариант его использования в качестве беспилотного аппарата

Направления развития беспилотной авиации в России

С учетом положений Концепции, а также опыта, приобретенного подразделениями МЧС России при ликвидации аварий и тушении пожаров, определены основные направления развития беспилотной авиации в системе МЧС России:

• организация работы по подготовке нормативных правовых актов, регулирующих процессы внедрения, унификации, стандартизации и применения БАС (в том числе в условиях ЧС);
• повышение готовности штатных подразделений, использующих беспилотные летательные аппараты, сокращение времени реагирования на ЧС различного уровня;
• обеспечение развития и повышение эффективности применения БАС при выполнении функциональных задач;
• организация подготовки и повышения квалификации специалистов, эксплуатирующих БАС, в реагирующих подразделениях МЧС России;
• изучение передового международного опыта в сфере применения беспилотной авиации.

В мае 2014 г. произошло наводнение на Балканах. Выпало самое крупное количество осадков за последние 120 лет, что привело к тому, что большие территории оказались затопленными и сотни тысяч людей были вынуждены покинуть свои дома. Использование дрона (беспилотного летательного аппарата) в такой ситуации позволяет в короткое время обследовать сравнительно большую территорию, получить фото- и видеоматериалы с воздуха, которые помогут оценить ситуацию на реках и их берегах, а также проанализировать риски угрозы наводнения

О системе управления безопасностью авиационной деятельности (полетов) разработчиков воздушных судов

Все будет, и весна и лето, Дождь и талая вода, И нежность яблоневого цвета, И тяжесть спелого плода. И облетевших листьев шорох, И первый снег — спеши, встречай! Не будет лишь друзей, которых Мы потеряли невзначай. (М. Алигер) Эта статья посвящается светлой памяти Михаила Александровича Ерусалимского, вся жизнь которого была посвящена благородному делу — безопасности полетов воздушных судов, особенно в гражданской авиации. А ведь безопасность полетов — это сохраненные жизни людей. И лучшей памятью о нем останутся те поправки в Нормы летной годности воздушных судов, которые были приняты благодаря его научным трудам. А еще он был настоящим патриотом отечественного авиастроения и делал все, что было в его силах, чтобы наши воздушные суда были лучше и безопаснее иностранных. Для меня же его уход — это еще и потеря близкого друга и товарища, с которым мы не раз обсуждали различные научные и житейские проблемы. Он был большой оптимист и жизнелюб. Его девиз — «С надеждой — в будущее!».

В руководстве по управлению безопасностью полетов ИКАО (Док. 9859) сказано: «Система управления безопасностью полетов (СУБП) является системой обеспечения безопасности эксплуатации воздушного судна путем эффективного управления факторами риска для безопасности полетов (БП). Эта система направлена на постоянное совершенствование БП путем выявления факторов опасности, сбора и анализа данных и постоянной оценки факторов риска для безопасности полетов. СУБП направлена на то, чтобы проактивно ограничивать и уменьшать факторы риска до того, как они приведут к авиационным происшествиям или инцидентам. Эта система соответствует нормативным обязательствам организации и ее целям в области обеспечения безопасности полетов». Поскольку в авиатранспортной системе (АС) полеты выполняются исключительно авиакомпаниями, то для остальных участников АС (поставщиков обслуживания по терминологии ИКАО) надо говорить о безопасности их авиационной деятельности. Для разработчиков воздушных судов (ВС) — это управление безопасностью разрабатываемых и разработанных ими ВС, которые будут переданы или уже находятся в эксплуатации. Осуществляется это посредством создания и постоянного совершенствования в эксплуатации безопасной типовой конструкции, такой, которая, во-первых, удовлетворяет действующим на момент подачи заявки нормам летной годности (НЛГ), а во-вторых, обеспечивает приемлемый для разработчика риск БП при эксплуатации разработанных им ВС. Поясним это на примере. Как известно, НЛГ ВС направлены на то, чтобы, с одной стороны, достигнуть определенной частоты проявления аварийных и катастрофических ситуаций на час полета ВС, а с другой, на уменьшение нежелательных последствий в ситуации, когда авиационное происшествие (АП) уже произошло. Здесь я позволю себе сделать маленькое отступление и процитировать фрагмент нашей с М.А. Ерусалимским статьи «Система управления безопасностью полетов разработчиков и изготовителей авиационной техники» (журнал «АвиаСоюз» № 3/4 2011 г.): «Приведем краткое обоснование суммарной вероятности катастрофической ситуации (КС), которая до 2004 г. также нормировалась в АП-25. Суммарная вероятность КС ранее выбиралась, исходя из критерия «естественной смертности», согласно которому вероятность гибели хотя бы одного пассажира за 1 ч полета должна быть не больше вероятности его естественной смерти (только от болезней, а не в результате транспортных или других происшествий) за 1 ч его жизни в обычных земных условиях. Оценки вероятности естественной смерти по данным Всемирной организации здравоохранения (рис. 1) дают значения примерно 10-7 на час жизни для людей в наиболее благополучном возрасте от 10 до 20 лет. Сейчас же требования к суммарной вероятности КС в НЛГ ВС стали еще более жесткими». Это одна из причин, почему «новые» ВС безопаснее, чем «старые» (журнал «АвиаСоюз» №1 2014 г., «Новые» — «старые» воздушные суда. Анализ рисков»). К сожалению, рис. 1 показывает, что и человеческая жизнь с возрастом становится все менее безопасной, а катастрофический исход — все более вероятным. Недаром, как рассказывал мне выдающийся отечественный ученый академик Г.С. Бюшгенс, противники введения в СССР НЛГ ВС мотивировали это нежеланием планировать катастрофы. Кстати, и сейчас некоторые российские чиновники объясняют свой отказ установить в РФ приемлемый уровень эффективности обеспечения БП, как того требуют документы ИКАО, все тем же нежеланием планировать катастрофы. Хотя, думаю, что они лукавят. Просто введение любого количественного уровня эффективности обеспечения БП сразу продемонстрирует крайнее неблагополучие с ее состоянием в РФ по сравнению со среднемировым уровнем. Например, по данным ИКАО, в 2013 г. в РФ перевезено только 2,77% пассажиров от общемирового объема авиаперевозок. При этом погибло 28,9% пассажиров от мирового уровня, т. е. при перевозке одинакового количества пассажиров в РФ число человеческих жертв более чем в 10 раз превышает средний мировой показатель. К нашему счастью, тогда в СССР разум восторжествовал. Надеюсь, что так будет и в РФ. Разработанные ВС различной пассажировместимости по одним и тем же НЛГ несут различные риски для своих создателей. Так, ВС пассажировместимостью 70 чел. в случае катастрофы в Европе, где человеческая жизнь оценивается примерно в € 1 млн (опыт показывает, что в тех странах, где, как в РФ, Африке и Латинской Америке, жизнь людей бесценна, т. е. выплаты за погибших оцениваются в мизерные суммы, и самый низкий в мире уровень БП) из-за конструктивного недостатка принесет своему разработчику убыток примерно в € 100 млн (70 млн за погибших пассажиров плюс 30 млн за самолет. Ущерб на земле не учитываем). ВС пассажировместимостью 650 чел. в случае катастрофы в Европе из-за конструктивного недостатка принесет своему разработчику уже убыток примерно в € 1050 млн (650 млн за погибших плюс 400 млн за самолет). Риски авиационной деятельности для разработчика во втором случае на порядок больше, они могут сразу привести его к банкротству. Поэтому, при выборе размерности самолета разработчик (да и эксплуатант тоже) должен оценить приемлемость для него риска, связанного с выбранной размерностью ВС. Думаю, что это было не последней причиной, почему фирма Boeing, уже успевшая обжечься на расхлебывании 51 АП со своим самым пассажировместимым самолетом ХХ века В-747, не стала ввязываться в соревнование с европейским Airbus по созданию самолетов сверхбольшой пассажиро-вместимости. (Замечу, что и самая крупная в истории авиации по числу жертв авиакатастрофа в 1977 г. на острове Тенерифе, когда на ВПП столкнулись два Boeing 747 и погибло 583 чел., и самая крупная в истории авиации по числу жертв авиакатастрофа по конструктивно-производственным недостаткам, когда в 1996 г. у побережья Нью-Йорка из-за взрыва топливного бака, связанного, предположительно, с коротким замыканием, погибло 230 чел., и самая крупная в истории авиации по числу жертв авиакатастрофа, связанная с некачественным ремонтом, из-за которого в 1985 г. в Японии погибло 520 чел. — все они произошли именно с В-747). Как указывал академик Г.С. Бюшгенс в своей последней книге «Опираясь на силу разума», катастрофа самолета пассажировместимостью 800 чел. перекроет всю экономию от повышения экономичности перевозок сверхвместительными ВС. И вообще, по его мнению, «самолет такой пассажировместимости есть преступление против гуманности». Таким образом, разработчику необходимо учитывать риск, связанный с размерностью ВС, в самом начале проектирования. Этим, кстати, управление безопасностью авиационной деятельности отличается от управления качеством, где упор делается на заказчика и его пожелания по пассажировместимости ВС, а управление безопасностью авиационной деятельности ориентируется на приемлемость уровня риска для самого разработчика. Риск разработчика ВС растет также с количеством ВС данного типа, которые планируется выпустить и поставить в эксплуатацию. Чем больше будет в эксплуатации ВС данного типа, тем больше будет их суммарный налет, и тем больше вероятность того, что с одним из них произойдет АП. Поэтому ВС массового производства должны особенно тщательно прорабатываться с точки зрения БП. Но, с другой стороны, чем больше продано ВС эксплуатантам, тем выше прибыль разработчика и производителя (предполагаем, что поставки ВС происходят не себе в убыток и не покрываются государством). Таким образом, в цене ВС уже должны быть заранее заложены издержки, связанные с АП и инцидентами при будущей эксплуатации. Естественно, чем безопаснее ВС, тем меньше эти издержки. Следовательно, количество проданных ВС данного типа и их цену всегда нужно оптимизировать также и с позиций риска безопасности авиационной деятельности разработчика, связанного с их аварийностью. «Политика и цели в области обеспечения безопасности полетов создают систему координат для СУБП. Цель управления факторами риска для безопасности полетов состоит в том, чтобы выявить опасные факторы, оценить соответствующие факторы риска и разработать надлежащие меры по их уменьшению при предоставлении организацией ее услуг» (Док. 9859). Естественно, политика и цели в области обеспечения безопасности авиационной деятельности разработчика ВС состоят в достижении приемлемого уровня количества АП с разработанными им и находящимися в эксплуатации ВС, которое не должно привести к банкротству разработчика из-за непомерных расходов на возмещение ущерба пострадавшим вследствие этих АП, связанных с конструктивными причинами. В этом и состоит смысл утверждения Руководства ИКАО по управлению БП, что «управление безопасностью полетов (авиационной деятельностью) — это просто еще одна бизнес-функция, которая должна рассматриваться на таком же уровне и с такой же степенью важности, как и другие бизнес-функции». Это фактически управленческий инструмент для управления разработчиком безопасностью авиационной деятельности организации. СУБП нацелена на постоянное совершенствование общего уровня безопасности организации, чем она опять же отличается от системы управления качеством, нацеленной на производимый продукт и удовлетворение заказчиков. Следующий и очень важный шаг для всего дальнейшего обеспечения безопасности авиационной деятельности разработчика ВС состоит в выборе им ожидаемых условий эксплуатации (ОУЭ) для создаваемого ВС. Этот выбор во многом потом определит как безопасность созданного ВС при эксплуатации, так и затраты на доказательство его соответствия действующим на момент подачи заявки на его сертификацию НЛГ, а, возможно, и затраты на его доработку. Рис. 2 иллюстрирует ситуацию, когда два ВС с одинаковыми требованиями к их дальности, скорости полета и пассажировместимости будут существенно отличаться с точки зрения безопасности авиационной деятельности их разработчиков при выборе ими различных ОУЭ. Конечно, разработка ВС с меньшим диапазоном ОУЭ будет короче по времени и потребует меньших финансовых затрат на доказательство соответствия действующим НЛГ. Но выбор сильно заниженных ОУЭ может привести к значительно большему количеству АП с данным типом ВС и закреплению за ним статуса «небезопасное», а, следовательно, и снижению доходов от его продаж. О том, что функции распределения вероятности проявления определенной величины ОУЭ ВС, определяемых параметрами состояния и воздействия на ВС внешней среды, не подчиняются нормальному распределению Гаусса ранее уже говорилось в моей статье «Тяжелые хвосты» авиакатастроф. Система управления безопасностью авиационной деятельности с точки зрения разработчиков и АвиаСоюз» №1 2014 г.). К аналогичному выводу пришли Ludwig Drees и Javensius Sembiring из Института динамики летных систем Технического университета Мюнхена в своей статье (Раздел 9 «Прогнозный анализ») Доклада по безопасности IATA за 2014 г. На рис. 3 приведена полученная ими функция распределения вероятности проявления определенной величины ожидаемых условий эксплуатации ВС для различных факторов, вносящих вклад в инциденты. В частности, там говорится, что гауссовская кривая плохо аппроксимирует экстремальные значения в хвосте. Это означает, что если Гауссово распределение выбрано для оценки вероятности, то значения на хвосте могут быть неточными. Использование таких видов неточностей способствующих факторов в моделях инцидента приводит к некорректному определению вероятности инцидентов при прогнозном анализе. Изучение различных функций распределения вероятности значений различных факторов, относящихся к ОУЭ, на предмет их вклада в АП, имеет наиважнейшее значение для правильного выбора ОУЭ, а, следовательно, и для БП создаваемых ВС. Исследование этого вопроса необходимо проводить каждому разработчику ВС в рамках своего структурного подразделения по управлению безопасностью его авиационной деятельности. Однако, это та деятельность, которая может быть сосредоточена и централизована внутри управляющих холдинговых структур (как ОАК и «Вертолеты России»). Но в настоящее время ни у разработчиков, ни в управляющих холдингах не создано полноценных структурных подразделений по СУБП. К сожалению, несмотря на требование ИКАО (с 14 ноября 2013 г. все поставщики обслуживания, включая разработчиков ВС, должны иметь одобренные государством разработчика СУБП с одобренным уровнем эффективности БП), в авиастроительных организациях эта работа практически не ведется. Широта диапазона при выборе ОУЭ, как уже говорилось, очень сильно влияет на финансовые затраты на разработку ВС. Поэтому совсем не очевидно, что ВС с диапазоном ОУЭ от жарких тропиков до антарктических холодов будет оптимальным одновременно и с точек зрения БП и затрат на его сертификацию. ВС для тропического исполнения требует особого внимания к изоляции электропроводов, гидроизоляции разъемов и контактов, электронных приборов, защите от насекомых и т. д. Далеко не все из этого нужно для арктических и антарктических условий. Но здесь должны быть морозостойкие резинотехнические изделия, незамерзающие при крайне низких температурах гидротехнические жидкости и ГСМ и т. д. Может оказаться, что гораздо дешевле сделать ВС для средних ОУЭ с возможностью их развития и в сторону тропиков, и «северов». Как же выбрать конкретные оптимальные значения параметров ОУЭ — это и должно определить структурное подразделение разработчика, ответственное за безопасность авиационной деятельности совместно с маркетинговыми подразделениями. Еще один аспект, связанный с ОУЭ — насколько далеко при ошибке пилота или по другим причинам ВС может безопасно выйти за установленные параметры ОУЭ без катастрофических последствий. С этим во многом связано отношение пилотов к самолету. Одно ВС прощает небольшие ошибки пилота и отклонения в пилотировании, а другое сразу переходит в катастрофическую ситуацию. По рассказам летчиков, не в последнюю очередь по этой причине часто одни типы самолетов любили больше, чем другие. Эта ситуация проиллюстрирована на рис. 4. Голубой самолетик хоть и вышел за ОУЭ, но не достиг предельных значений ОУЭ, превышение которых однозначно приводит к катастрофе. А красный, к сожалению, достиг. Конкретные величины предельных значений ОУЭ также должно определять структурное подразделение разработчика, ответственное за безопасность авиационной деятельности. И делать это на основе ретроактивно-прогнозного метода, когда проводится широкомасштабное изучение всех превышений ОУЭ в эксплуатации на ВС разных типов (ретроактивный метод) и по результатам их анализа устанавливаются минимальные величины прогнозных предельных значений для разрабатываемого ВС. На основе опыта эксплуатации ВС в гражданской авиации РФ за последние годы можно определить следующие наиболее часто превышаемые при эксплуатации ОУЭ:

• превышение угла крена в полете;
• превышение угла тангажа на взлете;
• превышение максимально допустимой вертикальной скорости в момент приземления;
• превышение допустимой вертикальной перегрузки при посадке;
• посадка при условиях ниже метеоминимума вс, аэродрома, пилотов;
• превышение скорости полета на эшелоне;
• превышение скорости полета с выпущенной механизацией крыла и/или шасси более допустимой;
• попадание в зону опасных метеоявлений (сдвиг ветра, турбулентность и т.п.);
• превышение воздушной скорости при полетах в районах грозовой деятельности на эшелоне при включенном автопилоте, в условиях сложной турбулентности;
• изменение ветрового режима при заходе на посадку;
• превышение посадочного веса вс;
• преждевременная уборка закрылков на взлете;
• попадание в зону повышенной электрической активности атмосферы;
• превышение допустимого значения по тангажу при посадке.

Как показывает опыт эксплуатации ВС, очень важно, чтобы была возможность безопасной посадки ВС в конфигурации с гладким крылом, или в конфигурации с несимметрично выпущенной механизацией крыла при всевозможном сочетании неблагоприятных сопутствующих воздействий, как природного характера, так и непредумышленных ошибок пилотов. Если к этому добавить случаи превышения ОУЭ при полетах в тропиках, в условиях вулканического пепла и т.д., то этот перечень будет гораздо объемнее. Эти вопросы, а также некоторые другие должны решаться конструкторскими подразделениями при инициирующей роли структурного подразделения по СУБ АД при разработке ВС. Здесь возникает еще одна проблема, связанная с необходимостью иметь у разработчика мощную базу данных об АП и инцидентах, а также и о более мелких происшествиях со всеми летающими в мире ВС. Очень важны и сведения о результатах их расследования, факторах опасности, проявившихся при этих АП, и рекомендациях по предотвращению подобных происшествий в будущем. Тем более, должна быть база данных обо всех отклонениях в эксплуатации разработанных данной организацией ВС, а также при их летных испытаниях. Она может быть и единой для всей авиапромышленности РФ, данными из которой мог бы пользоваться любой разработчик и производитель России. Именно такую базу данных хотел создать Михаил Ерусалимский, но не сумел преодолеть российскую бюрократию и «эффективных» менеджеров, которым, такое впечатление, вся эта БП абсолютно безразлична. Хотя именно они летают больше других россиян. Но им не дано понять, что и первый, и бизнес-класс прилетают в ту же точку земной поверхности и с тем же результатом, что и эконом-класс. Так что даже инстинкт самосохранения у них не срабатывает. Все же понятно, что анализировать базы данных обо всех событиях, отклоняющихся от нормы, перелопачивая огромную массу различных фактов и выбирая из них крупицы полезной информации, которая может быть использована для безопасного проектирования ВС, должны специально подготовленные люди. И конечно, наиболее логично сосредоточить их в структурном подразделении по СУБ АД разработчика ВС или объединения разработчика и производителя ВС. Последнее даже предпочтительней. Удивительно, но если кто-то думает, что 19 Приложение ИКАО «Управление безопасностью полетов» является новым и сногсшибательным изобретением Запада, то он ошибается. Сложилось впечатление, что оно во многом списано с Методических рекомендаций по предотвращению АП в ГА СССР, выпущенных Госавианадзором СССР еще 01.10.1986 г. Но мы о них забыли, а они (Запад) активно пользуются заложенными в них идеями и их развивают. Приведу некоторые содержащиеся в Методических рекомендациях мысли, например, относительно принципов предотвращения АП: «Системность подхода. Анализ причин отклонений, оценка их опасности и разработка мероприятий по предотвращению АП производятся с учетом взаимодействия элементов авиатранспортной системы (АС), а также особенностей отклонений в работе каждого из них». Вот именно системности в подходе к АС в целом сейчас и не хватает. Все прямо по А.Райкину, когда на вопрос: «Кто сшил костюм?» выходят сто человек и говорят: «Мы. У нас узкая специализация. Один пришивает карман, один — проймочку, я лично пришиваю пуговицы. К пуговицам претензии есть?». Нет! Пришиты насмерть, не оторвешь! Кто сшил костюм? Кто вместо штанов мне рукава пришил? Кто вместо рукавов мне штаны пришпандорил? Кто это сделал? Они говорят: «Скажите спасибо, что мы к гульфику рукав не пришили». Представляете? Их — сто, а я — один. И все стоят, как пуговицы: насмерть. И я сказал: «Привет, ребята! Вы хорошо устроились!». Будет жаль, если российский пассажир скажет нашей АС привет и переместится на иностранную. А ведь такой процесс уже идет и, кстати, первыми его на себе ощутили именно российские разработчики и (М.Е. Салтыков-Щедрин — отрывок из рассказа «История одного города!»). Речь в нем идет о жителях города Глупова. Вряд ли нам стоит уподобляться его жителям. Некоторые работники авиапрома, например, считают, что если разработанное ими ВС удовлетворяет требованиям действующих на данный момент НЛГ, то оно абсолютно безопасно и от них больше ничего не требуется. На самом деле это не так, поскольку оно должно быть еще безопасно совместимо с другими элементами АС. За рубежом уже давно обращают на это особое внимание. Так, например, в прекрасной работе Nancy G. Leveson 2011 г. «Engineering a Safer World» об этом сказано так: «В сложных системах аварии часто возникают в результате плохого взаимодействия между компонентами, хотя все они удовлетворяют индивидуальным требованиям к ним, и функционируют безотказно. Это — аварии взаимодействия. Такие аварии возникают при взаимодействии между компонентами системы (электромеханическими, цифровыми, социальными элементами и человеком), а не при отказах отдельных компонентов». Некоторые АП последних лет и являются примерами аварий взаимодействия. Дело в том, что внедрение ВС иностранной разработки и производства, созданных под западную авиационную систему и менталитет, с их методиками подготовки летного состава происходило спонтанно, без осмысления того, какие риски это привнесет в ранее достаточно отлаженную, но развалившуюся, постсоветскую АС. Отличие отечественной и иностранной систем подготовки летных экипажей, недостаточное знание многими из них и техническим персоналом английского языка при отсутствии официально одобренных авиационными властями РФ переводов на русский язык эксплуатационной документации ВС в сочетании с отличиями в функционировании отечественных и иностранных авиагоризонтов и привели к катастрофам, произошедшим из-за несовместимости двух разных систем. (Кстати, когда мы или другие иностранные производители продавали свои ВС в КНР, то в обязательном порядке требовалось, чтобы вся эксплуатационная документация на ВС была переведена на китайский язык и официально одобрена Главным управлением гражданской авиации Китая). ИКАО разъясняет, что в авиации у разных народов своя культура безопасности. Речь не только чисто о языке, как таковом, но и об отличиях в менталитете, подходах к решению проблем обеспечения безопасности ВС и систем. Как пишет А.Яковлев в своей статье «О переносе летных навыков»: «Практически все ошибочные действия пилота так или иначе связаны с отрицательным переносом навыка. Потому что пилот, как правило, совершает «роковые» ошибки не в стандартных условиях, когда все идет по запланированному сценарию, а когда что-то пошло «не так» и от него требуется быстрая реакция. Именно в таких ситуациях возрастает вероятность того, что пилот примет решение и поступит так, как подскажет ему сформированный ранее динамический стереотип. Отличия в поведении отечественных самолетов от зарубежных на различных этапах полета являются причиной не одного АП или инцидента». Но пойдем дальше. Начало летных испытаний создаваемого ВС позволяет разработчику одновременно отладить проактивную и ретроактивную составляющие СУБ АД, которые в дальнейшем будут использоваться при поступлении ВС в эксплуатацию. В созданную при разработчике базу данных необходимо вносить все отклонения и происшествия с ВС, участвующими в испытательных полетах. Впоследствии эта база будет пополняться данными из эксплуатации ВС этого типа в авиакомпаниях. Структурное подразделение по СУБП должно анализировать материалы базы данных, выявлять риски для БП и, если они не приемлемы, выносить связанные с ними проблемы на решение Оперативной группы по БП (ОГБП) или Комитета по рассмотрению БП (КРБП) для принятия оперативных или стратегических решений по приведению рисков к приемлемому уровню. Важным моментом, связанным с сертификационными испытаниями, является необходимость непрерывного анализа действующих норм летной годности (НЛГ) ВС и методов оценки соответствия действующим НЛГ. Дело в том, что в НЛГ ВС на основе ретроактивных (чаще) и проактивных (реже) процессов непрерывно вносятся ужесточающие их изменения. Приведу только один пример. 25 июля 2000 г. при выполнении сверхзвуковым самолетом Concorde рейса Air France в огне спустя несколько секунд после взлета из парижского аэропорта «Шарль де Голль» погибло 113 чел., из них на борту 100 пассажиров и 9 членов экипажа (рис. 5). Оказывается, до данного происшествия было зарегистрировано 70 предпосылок к АП с участием самолетов Concorde, которые были связаны с покрышками или колесами! Семь из них привели к повреждению или пробиванию нижней обшивки крыла и/или топливных баков и могли иметь катастрофические последствия. Удар фрагментов покрышек не привел к пробиванию топливных баков, однако он создал волну давления, которая вызвала разрушение топливного бака, расположенного непосредственно над шасси. Воспламенение топлива, вытекающего из нижней части крыла, скорее всего, было вызвано электрическим разрядом в отсеке шасси или вследствие контакта с поврежденными электрическими кабелями (вспомним одну из вышеописанных катастроф В-747). Разработчики и производители Concorde длительное время игнорировали опасности, связанные с повреждением или пробиванием нижней обшивки крыла и/или топливных баков, не принимали мер по устранению связанных с этим рисков. Это, в конце концов, привело их к крупным материальным и репутационным потерям, а в итоге и досрочному прекращению эксплуатации данного типа ВС. После этой катастрофы EASA внесла изменения в новые сертификационные стандарты, определяющие требования к защите самолетов транспортной категории от ударов фрагментов покрышек и колес, небольших фрагментов двигателя и посторонних предметов на ВПП, а также воздействия давления в результате разрыва покрышек. Согласно доработанной версии CS 25.963(e)(1): «Конструкция топливных баков, расположенных на участках, могущих, согласно данным эксплуатации или анализа, подвергаться ударам, должна минимизировать вероятность пробивания или деформации фрагментами покрышек и колес, фрагментами двигателя и вспомогательной силовой установки, или фрагментами, образовавшимися в результате иных вероятных причин (например, посторонними предметами на взлетной полосе), что должно быть подтверждено результатами анализа или испытаний». Кстати, это еще одна иллюстрация к совершенно дурацкому спору о том, какие ВС более безопасны — «старые» или «новые». Поскольку обратной силы этому требованию не придали, а все ранее выпущенные ВС ему и не соответствуют, то, следовательно, они и менее безопасны. Вообще, если бы вместо того, чтобы влезать в технические вопросы, наши законодатели озаботились бы ценой человеческой жизни своих сограждан (и, кстати, своей собственной) и ввели обязательные выплаты за ее утрату по вине транспортников, да и не только их, хотя бы в $ 1 млн, да еще и платило бы не государство, а бизнес, да еще переложили бы на виновных все расходы, связанные с ликвидацией последствий и стоимостью поисково-спасательных операций, мы достигли бы невиданного в мире уровня безопасности. Но пока человеческая жизнь в России — копейка, а платит за ее утрату государство, мы так и будем объявлять траур то по жертвам «Булгарии», то «Хромой лошади». Последнее название так символизирует состояние многих транспортных средств для перевозки людей. Но ведь у нас Министр транспорта считает: для наших граждан, что «старые» транспортные средства, что «новые» — все едино. Самое последнее трагическое событие: 15 июля 2014 г. произошла страшная катастрофа в московском метро. Когда я пишу эти строки, объявлено о 22 погибших и более 80 пострадавших. Следственный комитет РФ уже бодро отрапортовал, что главные подозреваемые — то ли стрелочник, то ли стрелка. Мысль о том, что эта катастрофа — по организационным причинам, что у нее только за последний год была масса предвестников, что и в этом случае, как и везде на транспорте, надо переходить на управление безопасностью движения, возможно, к сожалению, никому и на этот раз в голову не придет. Мы твердо знаем, что у каждой аварии должны быть фамилия, имя и отчество. Конечно, стрелочника найдут и примерно накажут. Только повысит ли это безопасность на транспорте? Относительно МОСов также необходимо понимать, что иногда существуют серьезные различия в подходах к методикам сертификационных испытаний различных авиационных властей. Так, например, FAA вводит эксплуатационное ограничение по минимальной температуре наружного воздуха у земли в некоторых диапазонах очень низких температур на основании квалификационных испытаний установленных на нем комплектующих изделий, а не ВС в целом, как это принято в РФ. В результате, попытки доказать соответствие некоторых зарубежных ВС российским требованиям при низких температурах наружного воздуха часто приводят к значительным недопустимым протечкам гидрожидкости, а также к другим неприятностям. Это связано, на мой взгляд, с тем, что на севере США и Канады в тех местах, где расположены аэропорты, способные принимать самолеты 1-3 класса, климат субарктический, смягченный близостью океана, средняя температура в январе составляет от -28°C ночью до -18°C днем. Риски же, связанные с тем, что произойдет вымораживание самолета при температурах наружного воздуха ниже -40°C достаточно малы, поэтому считаются приемлемыми. Для РФ, многие аэродромы которой расположены в северных районах, имеющих резко континентальный и засушливый климат с выраженным антициклональным режимом погоды зимой, который приносит значительное похолодание вплоть до -50°C, эти риски уже не будут приемлемыми. И это обязательно надо учитывать как эксплуатантам ВС, так и тем авиастроителям, которые собираются без анализа рисков для их деятельности организовывать в РФ лицензионное производство зарубежных ВС. Прежде чем это делать, надо определиться, подходят ли их ОУЭ, какие НЛГ ВС и какой сертификационный базис использовались при их сертификации, какие МОСы для этого применялись. Конечно совершенствование НЛГ и МОСов — больше дело авиационных властей и авиационной науки, но поскольку современное состояние последней в области безопасности полетов в РФ оставляет желать много лучшего, а расхлебывать недостатки НЛГ ВС и МОСов придется, в том числе и разработчикам ВС, то они должны уделять этому вопросу достаточно большое внимание. Опыт функционирования СУБП при летных сертификационных испытаниях необходимо затем развить и на этапе эксплуатации ВС. При этом целесообразно поставлять ВС в эксплуатацию с каналом удаленного клиента фирменной информационно-управляющей системы (ИУС) обеспечения технической эксплуатации ВС. Это позволит эксплуатанту перебрасывать в онлайновом режиме всю информацию о различных событиях с находящимися у него в эксплуатации ВС на сервер разработчика для создания единой базы данных, как для СУБП, так и для системы информационного обеспечения эксплуатации ВС. В мире сейчас существует достаточно большой выбор ИУС. В России наилучшей, на мой взгляд, на сегодняшний день является ИУС «Эрлан-2», применение которой обеспечивает контроль использования ВС в режиме реального времени (налеты, простои и т. д.), его надежность и техническое состояние. Недостатком системы является ее дешевизна по сравнению с иностранными аналогами. Структурное подразделение по СУБ АД должно анализировать все события, происходящие в эксплуатации с ВС, проводить предварительный отбор тех из них, которые могут влиять на БП, совместно с соответствующими конструкторскими подразделениями определять приемлемость связанных с ними рисков, с помощью ОГБП или КРБП вырабатывать мероприятия по снижению этих рисков до приемлемого уровня, следить за их внедрением в конструкцию и производство и контролировать их действенность в эксплуатации. На этой основе строятся проактивный и частично превентивный методы управления рисками авиационной деятельности разработчика. Еще одним важным моментом в деятельности структурного подразделения по СУБ АД является участие в расследованиях АП и инцидентов с ВС разработчика. Делать это должны хорошо подготовленные и обученные специалисты, поскольку эта деятельность имеет свои специфические особенности, на которых я здесь останавливаться не буду. На этой основе строится ретроактивный метод управления рисками авиационной деятельности разработчика. Эти же люди впоследствии при АП смогут грамотно отстаивать интересы разработчика в госкомиссии по расследованию. Безусловно, выполнение всех перечисленных в статье функций требует создания у разработчика, мечтающего о широком выходе на рынок со своей продукцией, мощного дееспособного структурного подразделения по СУБ АД с достаточно большим количеством квалифицированных сотрудников. И естественно это вызывает сопротивление различных топ-менеджеров, не имеющих понятия о современных методах управления на основе контроля рисков. Но хотелось бы им напомнить известную поговорку: «Скупой платит дважды», а также мнение ИКАО по данному вопросу.

Лучшие в эксплуатации БАС

С увеличением количества беспилотных летательных аппаратов, повышением их возможностей и масштабов применения на первый план выходят вопросы, связанные с подготовкой квалифицированных специалистов по эксплуатации БАС. Обеспечивается ежегодное проведение курсов повышения квалификации личного состава расчетов БАС на базе высших учебных заведений МЧС России, в том числе с использованием технологий дистанционного обучения. Аналогичная работа организуется в учебных центрах ФПС МЧС России после оснащения их беспилотными летательными аппаратами. К 2020 г. уже обучены 1050 внешних пилотов.

В свете вышесказанного в качестве одной из форм организации и проведения группового вида профессиональной подготовки летного состава, эксплуатирующего БАС, в июне 2020 г. на базе ФГКУ «Ногинский СЦ МЧС России» были проведены I Всероссийские соревнования среди лучших команд МЧС России по мастерству управления беспилотными воздушными судами на звание «Лучший расчет беспилотных авиационных систем МЧС России». Соревнования проводились на тактическом фоне и в следующих целях:

• совершенствование профессиональных навыков пилотирования и организации производства полетов беспилотных воздушных судов, определения и проверки уровня подготовки внешних пилотов;
• обмен опытом, пропаганда знаний, приемов и способов проведения авиационных работ при решении задач по предназначению с применением БАС.

Подобные соревнования планируется проводить ежегодно.

В автономном полете

Первые пилоты в движении ориентировались по солнцу, звездам или компасу, затем появились радиосигналы, но все эти способы зависели от внешних факторов, а значит, не были полностью надежными. Требовался навигационный прибор, анализирующий движение самолета и не использующий внешние источники информации. Все необходимое оборудование должно быть размещено на борту самолета, а система должна функционировать полностью автономно.

Такой метод теоретически был разработан в 1930-е годы, но реализовать его удалось только спустя 20 лет. Инерциальная навигация основывается на применении законов механики, в частности на теории устойчивости механических систем, которую разрабатывали русские математики А.М. Ляпунов и А.В. Михайлов. Первые инерциальные навигационные системы (ИНС) были созданы в 1950-е годы в США и СССР. Они были довольно громоздкими и могли занимать все свободное пространство самолета. Современные ИНС изготавливаются с применением микроэлектронных технологий и занимают гораздо меньше места.

ИНС могут решать различные задачи. Это и общая географическая ориентировка, и определение местонахождения относительно заданной траектории или цели, и наведение на движущуюся цель.

Беспилотники для Арктической зоны

Объективные условия и географическое положение Арктической зоны предполагают необходимость наличия на оснащении БВС большой дальности и продолжительности полета. Ввиду территориальной протяженности региона воздушный мониторинг является наиболее эффективным средством дистанционного сбора данных. Включение в состав авиационного компонента Арктической группировки МЧС России перспективных беспилотных авиационных систем позволит во взаимодействии с силами и средствами других ведомств, а также работающих в регионе крупных компаний организовать развитую разведывательно-информационную инфраструктуру.

Таким образом, на основе принятой Концепции применения беспилотных авиационных систем МЧС России, а также с учетом опыта их практического использования при предупреждении ЧС и ликвидации их последствий способы и тактические приемы использования беспилотных летательных аппаратов будут совершенствоваться, а диапазон сфер применения при решении задач МЧС России – расширяться.

Опубликовано в журнале «Системы безопасности» №2/2019