К.т.н. Ільєнко С.С.

Національний авіаційний університет (НАУ), Україна

НАДІЙНІСТЬ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ  ХАРАКТЕРИСТИКИ СВІТЛОСИГНАЛЬНИХ СИСТЕМ ЦИВІЛЬНОЇ АВІАЦІЇ

Одним з головних завдань, що стоять перед цивільною авіацією, є забезпечення високого рівня безпеки та регулярності польотів повітряних суден (ПС). В умовах обмеженої дальності видимості світлосигнальної системи аеропорту (ССА) є для екіпажу ПС єдиним джерелом візуальної інформації на найбільш відповідальному етапі польоту - етапі візуального пілотування. У відповідності з державним стандартом України ДСТУ 2860-94 «Надійність техніки. Терміни та визначення», надійність ССА визначається як властивість ССА, що відображає її здатність виконувати необхідні функції протягом заданого проміжку часу в заданих умовах експлуатації, технічного обслуговування, зберігання і транспортування. Надійність є комплексною властивістю, що залежно від призначення і умов його застосування може включати в себе безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність і збереженість або певні поєднання цих властивостей. Для питань експлуатації ССА найважливішими є безвідмовність та ремонтопридатність. Також ССА повинні мати дистанційне управління світлосигнальним обладнанням з отриманням необхідної сигналізації про роботу системи та її окремих елементів відповідно до документації на тип обладнання.

Постановка задачі дослідження

Завданням дослідження є показники надійності і ремонтопридатності ССА, а також світлотехнічні характеристики світлосигнального обладнання підсистем ССА. Системи світлосигнального обладнання підрозділяється на: системи вогнів малої інтенсивності (ОМІ) та системи з вогнями високої інтенсивності (ОВІ).

Надійність ССА повністю визначається надійністю її складових елементів - підсистем ССА та системи управління ССА. Надійність підсистем ССА визначається надійністю їх елементів – аеродромних вогнів і підсистеми електропостачання аеродромних вогнів. Працездатний стан ССА (стан повної працездатності ССА) – це такий стан ССА, при якому всі її елементи працездатні, або їх існуючі відмови не виключають можливості її використання в метеоумовах встановленої для неї категорії. Аналогічно визначається працездатний стан підсистеми ССА. Слід звернути увагу на те, що за наведеними визначеннями ССА та її підсистеми можуть перебувати в працездатному стані навіть у тому випадку, коли певна частина їх елементів відмовила. Таким чином, ССА та її підсистеми є об'єктами з резервуванням.

Оскільки всі елементи ССА та її підсистем працюють в однаковому режимі, вказане резервування є навантаженим. Процеси відмови і відновлення ССА, її підсистем і елементів є випадковими процесами, тому визначення надійності ССА ведеться за допомогою засобів теорії ймовірностей. У процесі порівняльного аналізу отриманих результатів, слід вважати, що підсистема аеродромних вогнів показники надійності якої визначені, забезпечує необхідний рівень безпеки польотів, якщо ймовірність її відмови за час використання є менш 10^-3 - 10^-4 [4] .

Розглянемо підсистеми ССА (ПССА). Кожна з них складається з двох складових частин: підсистеми аеродромних вогнів і підсистеми електропостачання аеродромних вогнів.

Залежно від типу ССА та підсистеми до її складу можуть входити одна або кілька кабельних мереж. Кабельна мережа - це послідовний електричний ланцюг, що складається з первинних обмоток, ізолюючих трансформаторів і відрізків з'єднувального кабелю (ЗК), призначений для передачі електричної енергії від регулятора яскравості до аеродромних вогнів. До складу кабельної мережі входить також регулятор яскравості. За допомогою регулятора яскравості здійснюється управління силою струму в кабельній мережі та відповідне управління силою світла аеродромних вогнів. Ізолюючі трансформатори здійснюють перетворення напруги і сили струму, що діють в кабельній мережі до значень, необхідних для електропостачання джерел світла аеродромного вогню, а також забезпечують відсутність відмови кабельної мережі у разі відмови відповідного аеродромного вогню. Відрізки з'єднувального кабелю з'єднують ізолюючи трансформатори в послідовний електричний ланцюг вхідні клеми якого підключаються до регулятора яскравості.

Відмова регулятора яскравості або будь-якого з відрізків ЗК призводить до відмови кабельної мережі в цілому. У структурну схему надійності не ввійшли такі її елементи як ізолюючі трансформатори, оскільки відмова первинної обмотки ізолюючого трансформатора вважається рідкісною подією. Якщо до складу підсистеми електропостачання аеродромних вогнів входять дві або більше кабельні мережі, то вони можуть резервувати один одного.

Якщо одна з кабельних мереж відмовила і це не призвело до відмови підсистеми електропостачання аеродромних вогнів, то такий стан цієї підсистеми визначається як стан зниженої працездатності. Під час експлуатації підсистема електропостачання аеродромних вогнів є відновлюваної системою. Інформація про відмову будь кабельної лінії відразу надходить до диспетчера і, якщо вона призводить до відмови ПССА та ССА в цілому, то повітряним суднам дається команда залишатися в повітрі і починається аварійне відновлення працездатного стану підсистеми. Після його проведення виконання польотів триває. ПССА[4] представляє собою сукупність елементів - аеродромних вогні , розташованих на території аеродрому. Аеродромний вогонь складається з таких елементів як ізолюючий трансформатор (ІТ), джерело світла (ДС), оптична система ( ОС).

Відмова двох кабельних мереж в підсистемі електропостачання аеродромних вогнів з двома або трьома кабельними мережами завжди призводить до її переходу в непрацездатний стан. Відмова будь-якого з елементів аеродромного вогню призводить до його відмови в цілому. Підсистема аеродромних вогнів є складною системою з великою кількістю елементів які резервують один одного. При експлуатації підсистема аеродромних вогнів вважається не відновлювальною системою. Таким чином, ПССА під час експлуатації являється системою, що складається з двох підсистем: відновлюваної підсистемі електропостачання аеродромних вогнів і не відновлюваної підсистеми аеродромних вогнів. Для кількісної оцінки надійності ССА та її підсистем використовується номенклатура показників надійності [1,3], до якої увійшли показники, що характеризують ССА та її підсистем. До даної номенклатури входять наступні показники безвідмовності: - ймовірність безвідмовної роботи об'єкта за період часу використання, Р(t_вик); - ймовірність відмови об'єкта за період часу використання, Q(t_вик); - Середнє напрацювання об'єкта на відмову, Тв; - Середнє календарне напрацювання об'єкта на відмову , Тв_к .

Показники ремонтопридатності: - середня тривалість відновлення працездатного стану об'єкта, Тв;

Комплексні показники надійності: - коефіцієнт готовності об'єкта , К_г ;
- коефіцієнт неготовності об'єкта, К_нг.

Вплив надійності ПССА на рівень безпеки польотів ПС оцінюється за допомогою показника ймовірності виникнення особливої ситуації з вини ССА при візуальному пілотуванні ПС, Q_ОС(t).

Висновки. Необхідна надійність ССА є основною умовою для виконання безпечних і регулярних польотів на етапі візуального пілотування в простих і складних метеоумовах на аеродромах цивільної авіації. Рівень надійності обладнання, що входить до складу ССА, визначає терміни і обсяг проведення експлуатаційних заходів з підтримання його в працездатному стані, планового технічного обслуговування і ремонту. Від надійності ССА залежать також необхідні ресурси служби електросвітлотехнічного забезпечення польотів (ЕСТЗП) - потрібна кількість працівників служби, кількість запчастин, інструментів і засобів, необхідних для швидкого відновлення працездатного стану ССА.

Список літератури

1. ДСТУ 3589-97. Системи та комплекси авіаційного обладнання. Надійність та експлуатація. Терміни та визначення. К.: Київстандарт, 1997, с. 28.

2. В. Ю. Ломоносов, и др. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1990. –
400 с.

3. ДСТУ 2860-94. Надійність техніки. Терміни та визначення. К.: Київстандарт, 1996.

4. Ю.В.Фрид, Ю.К. Величко, В.Д. Козлов, ир. Электро-светосигнальное оборудование аэродромов. М.: Воздушный транспорт, 1988, - 315 с.

5. ВСН 8-86. Пособие по проектированию объектов светосигнального и электрического оборудования систем посадки воздушных судов в аэропортах. М.: Аэропроект, 1987.