RU6079U1 - Система предупреждения критических режимов пилотируемого летательного аппарата - Google Patents

Abstract

1. Система предупреждения критических режимов пилотируемого летательного аппарата, содержащая блок датчиков параметров положения и движения пилотируемого летательного аппарата, блок датчиков параметров технического состояния пилотируемого летательного аппарата, блок датчиков параметров положения органов управления пилотируемого летательного аппарата, блок отображения информации, отличающаяся тем, что в него введены последовательно соединенные регистратор текущих опасных факторов, входы которого соединены с блоком датчиков параметров положения и движения пилотируемого летательного аппарата, блоком датчиков параметров технического состояния пилотируемого летательного аппарата, блоком датчиков параметров положения органов управления пилотируемого летательного аппарата, формирователь показателя сложности управления, формирователь признака необходимости помощи экипажу и формирователь команд для перевода пилотируемого летательного аппарата в состояние, характеризующееся допустимым уровнем показателя сложности управления, второй вход которого соединен с вторым выходом формирователя показателя сложнгости управления, а выход - с блоком отображения информации, выполнена с возможностью определения показателя сложности управления, характеризующего вероятность ошибки экипажа, определения необходимости оказания помощи экипажу, формирования и выдачи экипажу команд для вывода пилотируемого летательного аппарата из опасной полетной ситуации, при этом обеспечивается возможность использования опыта экспертов и пилотов-ассов по оценке сложности управления и действиям в особых ситуациях.2. Си�

Description

Система предупреждения критических режимов пилотируемого летательного аппфаха Область техники. Полезная модель отиосится к средствам сигнализации и управления для широкого класса человеко-машинных снстем, в т.ч. для пилотируемых подвижных объектов, таких как водиые, подводные и воздушные суда, космические корабли и т.д. Предшествующий уровень техники. В системе «экипаж-пилотируемый летате.пьиый аппа)}ат) существует проблема принягия решеннй в сложных и аварийных снтуациях, обусловленных иенсправиостями пилотируемого летательного н его снстем, внешними воздействиями и ошибками экипажа, как правило, в условиях дефицита времеии на прииягие решеиия. Трудность принятия решеиия в таких ситуациях, называемых далее особыми, опреде.Ф1ется большим объемом ииформации, который иеобходимо переработать за короткое время, и большим, достигающим десягков н сотен тысяч, количеством возможных особых ситуаций. Известны случаи в которых ошибочные решения экнпажа повлекли катастрофические последствия. Такова, иапример, катастрофа аэробуса А-310 под Межцуреченском 22 мгрта 1994г. Анализ материалов расследования авиационных происшествий отечествеииых фажданских самолетов с газотурбииными двигате.пями 1...3 классов за последиие 10 лет показывает, что бо.пыпниство из иих (84%) происходили в результате отклонений от иормы в работе экнпажа по вьщерживанию параметров полета и по работе с системами самолета В таких ситуациях необходимо предупредить выход системы «экипаж пилотируемый летательиый аппфат иа критические режимы работьь Под 1фитическими режимами работы понимаются режимы, ведущие к полиой, либо частичной утрате системой выполняемых функцнй, либо утрате пилотируемого летательиого аппщ)ата (ПЛА), либо утрате ПЛА и гибели экипажа Известиа система упраалеиия пилотируемого летательиого аппгфата, содержащая датчики параметров техиического состояиия пилотируемого летательиого и блок отображения информацни.- Ю.П.Добролеиский и др. Методы инженерно психологических исследований в авиации. Машиностроеиие 1975г. стр.32. Указаииая информация через систему отображеиия информации представляется экипажу. , Полезная модель. G05B, G08G 9/00, G08B.

Известна система управления нилотируемого летательного , содержащая датчики пгфаметров положеиия и движения пилотируемого летательиого аппарага, датчики параметров техиического состояния пилотируемого летательиого аппгфага, дагчики параметров положеиия органов управлеиия пилотируемого летательного ,- блок отображеиия информации. Ю.11ДобролеискиЙ и др. Методы иижеперно психологических исследований в авиации. Машииостроеиие 1975г.стр. 34.В этой системе осуществляется формироваиие командных сигналов, которые поступают иа комаидиый прибор (блок отображения информации) и служаг для управлеиия пилотируемым летательиым аппаратом иа определеииых режимах: стабилизация высоты, скорости и тд..

Известна снстема предупреждення 1фитических режимов, использующаяся иа самолетах ИЛ-96-300, ТУ-204 (Руководство по технической эксплуэтации №632.528.011 РЭ системы нредупреждеиня критических режимов СПКР-85. Ульяиовское конструкторское бюро приборостроения 1992г. ).Эта система осуществляет пред гпрежденне экнпажа самолета о выходе п аметров полета самолета (высота, скорость, угол агакн) иа предельные эксшц атациоииые зиачеиия.

В указаниых системах ие решается задача прогиозировання и предупреждеиия критических режимов иа основе учета всех иеблагоприягиых факторов, действзгющих в текущей полетиой ситуации.

В третьей системе задача предупреждеиия решается лишь для узкого круга 1фитических режимов, заключающихся в выходе иескольких лнбо одного параметра полета иа экспдц атациоиные ограннчения, при этом не учнтывается техническое состояине пилотируемого летательиого аппарата, возможиости экипажа по управлеиию пилотируемым летательиым аппаратом в текущей полетиой ситуации.

Сущиость полезиой модели.

В осиову полезной модели положено решенне згщачн повышения эффективиости (безопасиости) фуикциоиироваиия системы «экипаж- пилотируемый летательный аппарат) путем предупреждеиия выхода системы «экипаж- пилотируемый летательный аппарат иа критические режимы, и в частиостн предупреждеиия выхода пилотируемого летательиого аппарата иа критические режимы полета

Предупреждение критических режимов осуществляется за счет оказаиия помощи зкнаяжу по уиравлеиию пилотируемым летательиым и его системами в сложных и авгфийиых (особых) ситуациях. Эти ситуации характеризуются высокой

вероятностью перехода в необратимые (кагастрофнческне) снтуацнн.(Подфо6ные пояснення используемых термннов даны в конце раздела).

Решенне основной задапн достигается на основе нсоользовання способа пре/о преждення {фнтнческнх режимов пилотируемого летагельиого аппарата , при котором измеряют п аметры положеиия и движения пилотируемого летательиого алпфата, п аметры технического состояния пилотируемого летательного н параметры положения органов управления пилотируемого летательного аппарата, регистрнруют текущие опасные факторы, формируют показатель сложности управления, затем формируют призиак необходимости помощи экипая н прн напнчни этого признака формируют и выдают экипаз команды для перевода пилотируемого летательного аппарата в состоянне, характеризующееся допустимым уровнем показателя сложности управлення.

Указанный способ может быть реализован в снстеме нредупреждення 1фнтнческнх режимов пилотируемого летагел иого аппфэта, содержащей блок датчиков пгфаметров техннческого состояння пнлотнруемого летательного , блок датчнков параметров положення н двнжения пнлотнруемого летательного аппарата, блок датчнков положения органов управления пилотируемого летательиого , блок отображення ннформацин,, согласно полезной моделн, введены последовательно соеднненные регистратор текущих опасиых факторов, входы которго соедииеиы с блоком датчиков параметров ноложення н двнження пнлотнруемого летательного , блоком датчнков пфаметров техннческого состояния пилотируемого летательиого аппарата, блоком датчнков параметров положення органов управлення пнлотнруемого летательного , формирователь показателя сложностн управлення, формирователь признака необходнмости помощн экипажу и формирователь команд для перевода пилотнруемого летательного состоянне, х акгернззпющееся допустимым )фовнем показах еля сложностн управлення, второй вход которого соединен со вторьпи выходом формнрователя показателя сложностн управлення, а выход - с блоком отображення информацни, вьшолненной с возможностью:

определення показателя сложностн управлення, характернзующего вероятность ошибки экипажа,

определения иеобходимости оказаиия помощи экипажу,

формирования и вьщачи экипая г команд для вывода пилотируемого летательиого из опасиой полетной снтуацнн,

( В соответствии со способом основиая задача включает три частные задачи. Первая частиая задача-получение количественной оценки показателя сложности управления, характеризующего вероятность ошибки экипажа Вторая частиая задача-определенне необходнмостн оказання помощи экипажу в текущей полетной ситуации. Третья частная задача-форнированне команд экнпажу по управлению пилотируемым летате. анпарахом и его системами, обеспечивающих вьшод нз опасной полетной ситуации. Первая част ная задача решается в два этапа На первом этане осуществляется регистрация текущих опасных факторов. Опасные факторы задаются экспертамн, они х актеризуются мнннмальным числом необходивлых признаков (опорных значений параметров состояния пнлотнруемого летательного ), позволяющих отнести их к ситуации усложнения условий функцноннроваиня (полета), либо к сложным, .либо к аварийным ситуациям .(Опорное значенне параметра- некоторый интервал из областн нзменення параметра). Регнстрация текущих опасных факторов осуществляется на основе использования способа, при котором запоминают опорные значения параметров положения и движения пилотируемого летательного , опорные значения параметров техннческого состояния пилотируемого летательного , опорные значения резервов времени до выхода параметров движения пнлотнруемого летательного анпарата на ограничення, вепичины офаничений заданных п аметров и опасные факторы, определяют, для каждого заданного п аметра двнження пнлотируемого летате.пьного , скорость его изменения и текущее значенне резерва времени до выхода параметра на ограничение, сравнивают указанные текущие значения резервов времени с их опорными значеннямн н регнстрнруют текущие опорные значения резервов времени до выхода пгфаметров двнжения пнлотнруемого летательного аппарата на ограннчення, сравннвают измеренные параметры положения и движения пилотируемого летательного аппарата с опорными зиаченнямн параметров положения и двнження пнлотируемого летательного аппарата и регистрируют те1дщие опорные значения п аметров положения и двнження пнлотнруемого летательного аппгфата, сравннвают измеренные параметры техннческого состояния пилотируемого летательного с опориыми значеннямн параметров техннческого состояния пнлоти1 емого летате.пьного аппарата н регистрируют текущие опорные значення параметров техннческого состояния пилотируемого летательного аппфага, сравннвают измеренные параметры положения органов управлення пнлотнруемого летательного с опорнымн значеннями параметров положения , органов управления пилотируемого летательного аппгфага и регистрируют те1дацие опорные значення параметров положения органов управления пнлотнруемого летательного аппарата, сравнивают текущие опорные значення резервов временн до выхода параметров двнження пнлотируемого летательного аппарата на ограннчення, опорные значення п аметров положения и движения пнлотнруемого летательного алпфата, текущие опорные значения п аметров положения органов управлеиия пилотируемого летагельного ,те1додие опорные значення параметров технического состояния пнлотируемого летательного аппарата с опасными факторами системы и регистрируют текущие опасные факторьг Регнстратор текущнх опасных факторов может бьпъ выполнен в виде последовательно соеднненных блока памятн опорных значений параметров положення и движения пилотируемого летательиого аппарата, второго комп1фатора и регистратора текущих опорных значеннй п аметров положения н двнження пнлотнруемого летательного аппгфата, последовательно соединенных блока памягн опорных значенй параметров техннческого состояния пнлотируемого летательиого аппарата, третьего компаратора и регистратора тевцоцих опорных значений о аметров технического состояння пилотируемого летательиого , последовательно соеднненных блока памягн опорных значеннй параметров положения органов управлення пнлотнруемого летательного аппарата, четвертого компаратора н регистратора текущнх опорных значеннй нараметров положения органов управлеиия пилотируемого летательного , последовательно соединенных блока памяти опорных значений резервов временн до выхода параметров движения пилотируемого летательного аппарата на ограничения, пятого комп атора и регистратора текущих опорных значений резервов времени до выхода параметров движения пилотируемого летательного аппарата на офаничення, формирователя резервов времени до выхода п аметров движения пнлотируемого летательиого аппарэта иа офаничення, соедниеиного со вторым входом пятого компаратора, блока памятн опасных факторов, соеднненного с шестым компаратором, другие входы которого соединены с регистратором: текущих опорных зиаченнй п аметров положеиня н двнження пилотнруемого летательного annual а, регнстратором текущнх опорных значеннй параметров техинческого состояния пилотируемого летательиого , регистратсфом текущих опорных зиаченнй параметров положения органов управлення пнлотируемого летательного аппарата, регистратором те1дш(их опорных значений резервов времени до выхода параметров двнження пнлотнруемого летательного на офаннчения, а выход с блоком запоминания текущих опасных факторов, выход которого является выходом блока, прнчем V

/ / вход формирователя резервов времени до выхода п аметров движения пилотируемого летательного аппарата па офаничепия. и второй вход второго комп агора соединены с блоком датчиков п аметров положения и движения пилотируемого летательного аппарата, второй вход третьего комп атора соединен с блоком датчиков параметров технического состояния пилотируемого летательного аппгфата, второй вход четвертого компаратора соедниен с блоком датчиков параметров положения органов управления пнлотируемого летательного Регистрация те1ош:1их опасиых факторов позволяет выявить условия, состоящие как в изменении отдельных параметров состояния пилотируемого летательного , так в их всевозможиые сочетания, определяющие сложиость принятия рещения экипажем н представляющне потенцнальную опасность для функционирования снстемы экнпаж-пилотируемый летательный аппарат. На втором этапе решения первой частиой задачи осуществляется формирование показателя сложности управления. Показатель сложиостн управлення возможно определять следующим образом: запомннают априорную вероятность ощнбкн экипажа, запомииают для каждого опасиого фактора условные вероягностн ошибки экипажа при действии даниого опасиого фактора при условии истинности н ложности гипотезы о возможности ошибки экипахга, определяют прнорнтетность опасиых факторов по величине разности между условиой вероятностью ошибки экипажа при условии истин иости гипотезы о возможности ошибки экипажа и условной вероятностью ошнбкн экипажа при условии ложности гипотезы о возможиости ощибки экипажа, чем больше величина разности тем выше приоритет текущего опасиого фактора, и для каждого текущего опасного фактора, в порядке убьшаиня приоритета, вычисляют вероятность ошибки экипажа, как частное от делеиия произведеиия вероятности истинности гипотезы о возможности ошибки экипажа на условную вероятность ошибки экипажа при действии указанного текущего опасного фактора прн условни истниностн гнпотезы о возможиости ошибки экипажа на сумму указанного произведения н пронзведення условной вероятиостн ошнбкн экипажа прн действии указанного текущего опасного фактора при условии ложности гипотезы о возможностн ошибки экипажа на разность между единицей и вероятиостью истиииости гипотезы о возможностн ошибки экипажа, причем в качестве вероятности нстиниости гипотезы о возможностн ошнбкн экнпажа нспользуют: для первого по прнорнтету опасиого фактора -заданную априорную вероятность ошибки экипажа, а дпя следующего, по приоритету, текущего опасиого фактора - вероятиость ошибки экипажа при действии предыдущего, по прнорнтету, Teiqonero опасного фактора, при этом показатель сложностн управлеиня

приравнивают к величине вероятиости ошибки экипажа при действии опасного фактора, имеющего наименьший приоритет.

Указанш 1Й способ реализуется в формирователе показателя сложности управления вьшолненном в виде блока памяти априорных вероятностей ошибки экипажа и блока памяти условных вероятностей ошибки экипажа при действии каждого опасного фактора при условии истинности и ложности гипотезы о возможности ошибки экипажа, соединенных с вычислителем показателя сложности управления, другой вход которого соединен с регистратором текушнх опасных факторов Апрнорные вероятности ошнбкн экнпажа при увеличеиии рабочей (психофизиологической) нагрузки сверх нормально требуемого уровня ,условные вероятности ошибкн экипажа при увеличении рабочей (психофизиологической ) нагрузки из-за действия опасного фактора при условии истииностн и ложности гипотезы о возможности ошнбкн экипажа, задаются на основе экспертных знаннй: об особенностях пнлотируемого летательного аппарата н его систем, возможностях экнпажа по управлению пилотируемым летательньпя аппгфатом при наличии опасиого фактора.

Вторая частиая задача решается путем фавнения показателя сложности управлення, который является колнчественной оценкой прогноза развития особой ситуации, с первым пороговым значеннем, что позволяет определнть необходимость вмешательства в управление, момент временн , когда необходимо (еще не поздно) оказать помощь экипажу. Указанная задача решается в формнрователе прнзнака необходнмостн помощн экипажу, содержащем последовате.пьио соединеииые блок памяти первого порогового зиачения н блок сравиеняя.

Третья частная задача решается путем формирования сигнала (команд) управлення для перевода пнлотнруемого летательного состояние, характеризующееся допустнмым уровнем показателя сложностн управлення, в виде команд управлення пилотируемьм летательньп апп фатом (которые предварительно запоминают), соответствующих тем текущим опасным факторам, для которых приращение вероятности ошибкн экнпажа превышает пороговое значенне для величины приращения вероятности ошибки экипажа и в последовагельностн, определяемой величииамн указанных прнращеннй вероятностн ошнбкн экипажа. Пороговое зиачеиие для величины приращення вероятности ошибки экипажа задают в зависимости от величины показателя сложности управлення, чем больше показатель сложности управлення, тем больше пороговое значение для величнны приращения вероятиостн ошибки экипажа. При этом обеспечивается уменьшение показателя сложности управлення до соответствующего уровня так как вьшолнение команды обеспечивает устранение соответствующего

I опасного фактора. Команды управления объектом (каждой команде соответствует определенный опасный фактор) задаются экспертамн. Указанная задача решается в формирователе команд для перевода пнлотнруемого летательного аппарата ia состояние, характеризующееся допустнмым уровнем показателя сложности управления, который выполнен в виде последовательно соединенных блока памяти пороговых значений приращений вероятности ощибки экипажа, формирователя порогового значения для величины приращения вероятности ошибки экипажа и вьмнслителя комаид для перевода пилотируемого летательного аппарата в состояние, характернзуещееся допустнмым уровнем показателя сложности управлеиня, а также блока памяти команд, причем входы вычислителя команд для перевода пилотируемого летательного аппарата в состояние, характеризуещееся допустимым уровнем показателя сложности управления, соединены с формирователем порогового значення для величины прнращения вероятности ощибкн экипажа, блоком памяти команд, и вторым выходом формирователя показателя сложности управления, а выход - с блоком отображения информации, а вход формирователя порогового значения для величины приращеиия вероятиости ошибки экипажа соединен с первым выходом формирователя показателя сложности управления. .Призиакн и термииы, посредством которых охарактеризована сущиость полезной моделн имеют указаиные далее значения: 1. Особая ситуация - ситуация, возникающая в процессе фуикцноиироваиия системы «экипаж- пилотируемый летательный алпарат (полете) в результате воздействия иеблагоприятиых факторов или их сочетаний , приводящих к снижеиию эффективности (безопасиости) функциоиирования cncTeMbL Особые ситуации классифицируются с использованием следующих критериев: а Ухудшение характеристик системы «экипаж- пнлотируемый летательный аппарат : характернстик устойчивости и управляемости, прочности и работы систем пилотируемого летательного аппарата, характернстнк решения задач и т. д. б.Увеличенне рабочей (психофизиологической) нагрузки на экипаж сверх нормально требуемого ювия. в.Дискомфорт, травмирование или гибель иаходящнхся на борту людей. 2.Ситуация усложнеиия условий функциоиирования (полета) - особая ситуация характеризующаяся ухудшеиием х актернстик системы «экипаж-пилотируемый летательный аппарат.

-заметным ухудшением х актеристик и/шш выходом одного нлн нескольких пфаметров заэксплуатацнонные ограничения, но без достижения предельных ограничений, или

-уменьшением способиости экипажа справиться с иеблагоприягными условиями (возникшей ситуацией) как из-за увеличения рабочей иагрузкн, так и из-за условий, понижающих эффективность действий экипажа.

4. Аварийная - особая ситуация характеризующаяся:

-значнтельиьш ухудшеиием характеристик и/или достижением (превыщением) предельных ограничений и/или частичиой либо полиой утратой вьшолняемых функцнй, или

-физическим утомленнем или такой рабочей иагрузкой экипажа, что уже нельзя полагаться иато, что он вьшолиит свои задачи точно или оолиостью.

5.Катастрофическая ситуация - особая ситуация, для которой прнннмается, что прн ее возникновении предотвращение гибели экипажа оказьшается практически невозможиьш.

б.Критические режимы работы системы «экипаж-пилотируемый летательный аппарат -аварнйиые лнбо катастрофические ситуации.

7.Предупреждеиие критических режимов -любые действия, направленные на иедопущенне аварнйных, катастрофических ситуаций либо иавьюод из ав ийиых ситуаций.

8.Ошибка экипажа - всякие его иеправильные действия (или бездействие) без наличия умысла действовать в нфушение установленных правнл.

9.Опорное значенне параметра- п азначений п фаметра, левая и правая фаиица интервала, характеризующая некоторый иитервап из диапазоиа изменения зиаченнй napaMeipa, напрнмер, диапазон изменения 1феиа от иуляградусов до ста восьмидесяти градусов разбивается на иесколоько интервалов. Для пфаметра, имеющего зиачеиие типа включено, выключеио указанные значения и являются опориымн.

Ю.Текущее опорное зиачеиие пфаметра- опориое зиачеиие п аметра, которому принадлежит текущее зиачение пфаыетра

П.Опасный фактор - собыгне , которое может быть отнесено к ситуации усложнения условий функциоиироваиия, либо к сложной ситуации, либо к аварийиой ситуации, характеризуется одним либо совокупиостью иеско.гаьких опорных значений п аметров положения и движеиия пилотируемого летательного аппарата, параметров техиического состояния пилотируемого летательиого , пфаметров положения

органов управления пнлотнруемого летательного аппарата, резервов временн до выхода параметров движения пилотируемого летательного на ограннчения.

12.Текущий (действующей) опасный фактор - опасный фактор, характеризующийся одним либо сово1 ностью опорных значений параметров состояния системы «экипаж-пнлотнруемый летательный , которым принадлежат текущие значения указанных п аметров.

13.Гнпотеза о возможности ошибки экипажа - предположение, заключающееся в том, что при увеличеннн рабочей (психофизиологической нафузки экипажа сверх нормально требуемого уровня, экипаж может совершить ошибку.

14.Гипотеза о возможности ошибки экипажа нстнниа (событие Н) - нмеет место ошибка экипажа при увелнченнн рабочей нагрузкн экинажа сверх нормально требуемого уровня.

Гнпотеза о возможностн ошнбкн экипажа ложиа (событие иеН)- ошибка экипажа отсутствует при увеличении рабочей нагрузки экинажа сверх нормально требуемого уровия.

15.Ошибка экипажа при действии N-ro опасного фактора (событне Ел)событие состоящее в том, что при действии N-ro опасного фактора экипаж совершит ошибку.

16. Априорная вероятность ошнбкн экипажа (Рно)- заданное значение вероятности ошибки экипажа при увеличеннн его рабочей нахрузкн сверх нормально требуемого уровня, определяется экспертами для определенной области пространства состояний системы экипаж-пилотируемый летательиый .

17.Вероятиость истинностн гнпотезы о возможности ошибки экипажа (Рн) вероятность ошибки экипажа нрн возрастании его рабочей нагрузки в текущей ситуации сверх нормально требуемого уровня.

Априориое значение равно апрнорной вероятности ошибки экипажа

Текущее значение ( прн действнн опасных факторов) -равно апостериорной вероятности ошнбки экипажа прн действнн указанных опасных факторов.

18.Условная вероятность ошнбкн экипажа прн действнн N-ro опасного фактора при условни истинности гипотезы о возможностн ошнбки экипажа (Ре/и) - заданное значение вероятности ошибки экипажа при возрастаннн его рабочей нагрузкн нз-за действия N-ro опасного фактора прн условнн, что ошнбка экнпажа имеет место при увеличении рабочей иагрузки экипажа сверх нормальио требуемого уровня, определяется экспертамн для каждого опасного фактора.

19.Условная вероятность ошибки экипажа при действии N-ro опасного фактора при условии ложности гипотезы о возиожиости ошибки экипажа (Ре/не и) - задаииое зиачеиие вероятности ошибки экипажа при возрастании его рабочей нагрузки из-за действия N-ro опасиого фактора при условии что ошибка экипажа не имеет места при увеличеини рабочей нагрузки экипажа сверх иорнальио требуемого уровня, определяется экспертами для каждого опасиого фактора системы экипажпилотируемый легательиый аппарат.

20.Вероягиость ошибки оператора при действии текуших опасиых факторов системы оператор-объект - апостериориая вероятиость ошибки оператора в условиях увеличеиия его рабочей нагрузки при действии текуших опасиых факторов системы оператор-объект, может определяться с нсполъзованием формулы Байеса, при предположеиии о иезависимости опасиых факторов.

Формула Байеса - устанавливает зависимость между апостериорной вероятностью ошибки экипажа при действии N-ro опасиого фактора, вероятностями нстиииости и ложности гипотезы о возможности ошибки экипажа и условиьши вероятностями ошибки экипажа при действии N-ro текущего опасиого фактора при условии истиииости и ложности гипотезы о возможности ошибки экипажа

Если указанный N-ый текуший опасиый фактор является единствениым, то в соответствии с формулой апостериориая вероятиость ошибки экипажа при действии N-ro текущего опасиого фактора (Ри/Еп) равиа частиому от делеиия произведения апрнорной вероятности ошибки экипажа иаусловную вероятиость ошибки экипажа при действии Nго текущего опасного фактора при условии истиииости гипотезы о возможности ошибки экипажа иа сумму указанного произведения с произведением условной вероятности ошибки экипажа при действии N-ro опасиого фактора при условии ложност и гипотезы о возможности ошибки экипажа иа разность единицей н апрнориой вероятностью истиииости гипотезы о возможиости ошибки экипажа

21.Приоритетность текущих опасиых факторов - последовательность текущих опасиых факторов, в которой приоритет убьтает по мере увеличеиия номера в последовательиости, приоритет N-ro опасного фактора определяется по разности между условиьши вероятиостями ошибки экипажа при действии N-ro текущего опасиого фактора при условии истиииости гипотезы о возможности ошибки экипажа и при условии ложиости гипотезы о возможностн ошибки экипажа.

22.Приращение вероятиости ошибки экипажа для N-ro текущего опасного фактора -величииаразиости между вероятиостъю ошибки экипажа при действнн N-ro

текущего опасного фактора и вероятностью ошнбкн экипажа при действнн предыдущего (большего) по приоритету телущ&то опасного фактора.

23.Резерв времени до выхода п фаметра движения пилотируемого летательиого аппарата на офаиичение - параметр положеиня пилотируемого летательиого аппарата; текущее зиачеиие п аметра (резерва времени) величина времени за которое п аметр движения пилотируемого летательиого может измениться от текущего зиачеиия до величины ограничения, может вычисляться на основе текущей либо прогнозируемой скорости измеиеиня параметра движения пилотируемого летательиого аппарата

24.Опорное значение п аметра (резерва времени) - два значения времени характернзующие иекоторый иитервал из днапазоиа изменения параметра (резерва времени).

Сведения подтверждающие возможность осуществлеиия полезной модели.

Возможность осуществления полезной модели иллюстрируется на примере системы предупреждения критических режимов транспортного самолета Этот пример не должен рассматриваться ни как ограничивающий объем полезной моде.11н, ии как предпочтительная для всех случаев форма его реализации.

Блок-схема системы представлеиа на фиг. 1.

Система предупреждеиия 1фитических режимов пилотируемого летательиого аппарата содержит блок датчиков параметров положеиия и движения пилотируемого летательного аппарата, блок 2 датчиков п аметров технического состояиия пилотируемого летате-ньного аппарата, блок 3 датчиков параметров положения органов управлеиия пилотируемого летательиого апп)ата,, блок 4 отображения ииформшши, регистратор 5 текущих опасных факторов, формирователь 6 показателя сложности управления, формирователь 7 признака необходимости помощи экипажу, формирователь 8 команд для перевода пилотируемого летательиого состояиие, характеризующееся допустимьпи уровием показате.11я сложности управлеиня

Блок 1 может включать бортовые датчики полетиой информации высоты, скорости, углов тангажа крена курса и атаки, угловой скорости, перегрузки н т. д., а также бортовые датчики п аметров положеиия и движения пилотируемого летательного отиосите.11ьно внещннх объектов (аэродромов, целей и т.д.), (не показаны).

Блок 2 может включать бортовые датчики исправиости систем пилотируемого летательного аппарата: силовой установки, гидросистем, системы управления н т.д. (не показаны). , . Блок 3 может включать датчики положеиия: ручки управлеиия пилотируемым летательным , ручек управлеиия двигателем, шасси и т.д. (не показаны). Елок 4 может включать индикатор и речевой информатор, например, фирм Collins либо Sextant, либо Honeywell (ие показаны). Блоки 5-8 - вычислители на базе, например, процессора типа Intel 276, .либо Mel 376. Блок 5 содержит формирователь 9 резервов емени до выхода параметров движения пилотируемого летательиого аппарата на ограничеиия, блок 10 памяти опорных зиачеиий параметров положеиия и движения пилотируемого летательного аппарата, первый 11, регистратор 12 тенущик опорных зиаченнй п аметров положения и движення пнлотируемого летательного аппарата, блок 13 памяти ооориых значений параметров техннческого состояния пилотируемого летательиого алпарага, второй компаратор 14, регистратор 15 текущих, опорных значений параметров техннческого состояния пилотируемого летательного , блок 16 памети опориых значений п аметров положення органов управления пилотируемого летательного аппарата, третий компаратор 17, регистратор 18 текущих опориых параметров положеиия органов управления пнлотнруемого летательного аппарата, блок 19 памягги опорных значеннй резервов времени до выхода пгфаметров движеиия пилотируемого летательного аппарата на ограничения, четвертый 20, регистратор 21 текущнх опорных значеннй резервов времени -до выхода параметров движеиия пилотируемого летательного аппарата на ограничения, блок 22 памяти опасных факторов, пятый компаратор 23, блок 24 запоминаиия текущих опасных факторов. Блок 6 содержит блок 25 памяти априорных вероягностей ошибки экипажа, б.пок 26 памяти условных вероятностей ошибки экипажа при действии каждого опасного фактора при условии ложности и истинности гипотезы о возможности ошибки экипажа и вычислитель 227 показате.пя сложиости управления . Блок 7 содержит блок 28 памяти первого порогового зиачеиия и блок 29 сравнения. Блок 8 содержит блок 30 памяти пороговых зиачеиий приращеиий вероягиости ошибки экипажа, блок 31 памяти управлений, формирователь 32 порогового значення для ве.личины приращения вероятности ошибки экипажа и вычис.литель 33 сигнала управления для перевода пнлотнруемого летательного аппарата в состояние, характеризующееся допусгнмьпи зфовнем показателя сложности управления. Блоки 10, И, 12 соединены последовательно. Второй вход блока И соединен с выходом блока I, который также подключен ко входу блока 9. Блоки 13,14,15 соединеиы последовательио. Второй вход блока 14 соединен с блоком 2. Блоки 16,17,18 соедииеиы последовательно, второй вход блока 17 соединен с блоком 3. Блоки 19, 20, 21соедннены

последовательно. Второй вход блока 20 соединен с блоком 9. Блоки 22, 23, 24 соединены последовательно. Другие входы блока 23 соединены с блокамн 12,15,18, 21. Выход блока 24 соединен со входами блоков 25,26,27. Другие входы блока 27 соединены с блоками 25,26. Входы блока 29 соединены с первым выходом блока 27 и блоком 28. Входы блока 33 соединены с блоками 29, 31, 32 и вторым выходом блока 27. Первый выход блока 33 соединен с блоком 4, второй выход с блоком 31. Вход блока 32 соедннен с нервым выходом блока 27 и блоком 30.

Далее описана работа системьь

Елок 1 измеряет параметры положеиия и движеиия пилотируемого летательного аппарата: высоту, составляюп ие скорости, углы тангажа, 1фена, 10фса, атаки, состав.пяющне ускорения, составляющие з ловой скорости и т.д.

Блок 2 опреде.пяет параметры технического состояиия пилотируемого летательного аппарата: состоянне двнгателей, исправностн гщфосистем, системы управлення и т.д., наличие , обледеиеиия и т.д

Блок 3 измеряет параметры положеиия органов управлеиия пилотируемым летательньш апп атом: +ручки управлеиия пилотируемьпя летательиым аппгфатом, ручек управлениями двигателями, педалей управлеиия рулем направления, ручки управления уборкой-выпуском шасси, закрылков и т.д.

В блоке 9 вычисляются резервы времеии до выхода п аметров движения пилотируемого летательного аппарата на заданные ограннчення: по высоте, скорости, перегрузке, углу атаки и т.д.

Резерв времени вычисляется по формуле: Агр -А

где:

Агр - заданные граннчные зиачення параметра А,

А- скорость нзменення параметра А, в случае еслн А не измеряется, она вычисляется в блоке по измеряемым параметрам. Например, для высоты полета

Ноп-Нт

Тн- где:

Vy - вертикальная скорость.

В блоке 10 ;фанятся опорные знаяеяия ряда п аметров положения и двнження пилотируемого летательного , таких как высота, скорость, угол креиа и т.д Например: для креиа опорные значения равны; (ГО,Г1){ 0,30 град , (Г1,Г2) 30,,(ГЗ,Г4Н45, 70,фад.

для высоты (НОД1Н , (HI,Н2)100,.

В блоке 11 осуществляется сравнение значения параметра из блока 1 с его опорным значеннем нз блока 10 н формнруется reiqanee опорное значение, которое поступает в блок 12, где запоминается.

Например : прн ЗОфад; рЧ)фад У тек.оп равно (ГО,Г1); прн 100 Н 600 Нтек-оп равно (H1JI2).

В блоке 13 хранятся опорные значения ряда параметров технического состояния пилотируемого летательиого аппарата

Например, для двнгателей в качестве опорных значений используются сигналы:- 1-й двигатель выключен(ДГ), 2-й двигате.11ь выключен (Д2) н т.д

В блоке 14 осуществляется сравнение параметров технического состояния из блока 2 с онорньшн значениями из блока 13 н формирование текущих опориых зиачеинй которые поступают в блок 15.

Например, при вьпслюченнн 1-го двигателя текущее опориое значение (Дтак. опорное) равно Д1.

В блоке 16 хранятся опорные значения пгфаметров положения органов управления пи.потнруемым летательньпи аппаратом.

В блоке 17 осуществляется сравнение измереиных п аметров положения оргаиов управления пилотируемым летательньпи аппаратом нз блока 3 с нх опорными значениями из блока 16 и формируются текущие опорные значения параметров положения органов управления пнлотируемьпв летательньш алпарагом которые поступают в б.чок 18, где запоминаются. Например, если шасси убрано текущее опорное значение шасси равно 1П1. В блоке 19хранятся опорные значення резервов времени.

Напрнмер, для резерва временн по высоте (Тн) опорные значення равны: (ТнО,Тн1НО,,(Тн1,Тн2Н1,3)сек,(Тн2,ТнЗ)(3,5)сек.

В блоке 20 осуществляется сравнение текущнх значеннй резервов времени с опориьпни значеннями н формируются текущие опорные значення резервов временн. Например, для высоты полета, если TeKjoqee значение резерва времени по высоте меньше 5 сек и бо.пьше 3 сек то оно запнсьшается в виде: Тн тек.оп.(Тн2,ТнЗ).

в блоке 21 запоминаются текущие опориые значения резервов времени н аметров движения пилотируемого летэтельиого аппарата

В блоке 22 храиягся п аметры х актеризующие опасные факторы снстемы экнпаж - пилотируемый летательный .

Опасный фактор представляет собой такое сочетание опорных значений параметров состояния пилотируемого летательиого , которое представляет определенную сложность управления (опасность). Например, если при наборе высоты высота полета меньше шестисот метров и шасси убрано и отказьтает один двигатель, то указанный опасный фактор имеет вид:

ОФ1(Н1Н2Л1,Ш1) где:

Н1Н2-опорное значение высоты, соответствующее иитервалу

Д1 -опорное значенне состояння двнгателя, соответствующее выключению левого двигателя;

Ш1 -опорное значение состояння шасси, соответствующее положению шасси убрано.

Если при наборе высоты и вьпешочеиии одиого двигателя ручка управления двигателем на CTOQ не установлена, то это является также опасным фактором: ОФ2(Н1Н2,Ш1 Л1 И )

РДП-опорное значенне положения РУД 1-го двнгате.11я соответствующее любому положению РУД 1фоме положеиия стоп.

Бели прн наборе высоты высота меньше 600 метров, шасси убрано н вертнкальная скорость меньше требуемой скорости набора высоты .либо это скорость снижения (), то это также является опасньш фактором:

ОФЗ(НШ2,Ууо,Ш1) где:

Vyo-опориое значение вертикальной скорости соответствующее ннтервалу .

Если нмеет место действие всех указанных факторов, то текущая полетная ситуация (ТПС1) нмеет вид:

гаС1-(Н1Н2Д11 Д1,РД1 l,Vyo)

В блоке 23 осуществляется сравнение опорных зиаченнй параметров посгупающих с блоков 12,15,18,21 с параметрами, характеризующими опасные факторы, и хранящимися в блоке 22 н вьще.пяются параметры, характернзующие текущне опасные факторы.

i 16

в рассматриваемом примере это ОФ1, ОФ2, ОФЗ. Указанные параметры (текущие опасные факторы) поступают в блок запоминания 24, где они тфанятся.

В блоке памяти 25 хранятся априорные значения вероятностей ошнбкн экипажа Для этапа набора высоты указанное значенне определенное экспертньш путем равно

,203

В блоке памягн 26 хранятся, также определенные экспертным путем, значення условных вероятностей ошибки экипажа при действии каждого опасного фактора системь{ экипаж - пилотируемый летательный при условии истиииости (Ре/н) лнбо ложностн (Ре/не и) гипотезы о возможности ошибки экипажа

7(пя рассматрнваемых в примере опасных факторов указанные вероягностн сведены в таблицу 1.

.Таблица№1.

В вычислителе 27 осуществляется расчет аностернорной вероятности ошибки экипажа в полетной ситуации ,хар8ктернзуемой текущими опасньпии факторами, с использованием формулы Байеса

Вьшолняются следующие вычисления:

-первичиое ранжирование те1ощих онасиых факторов путем вычислеиия разиости

/ - ,.€и ;(1)

где i-номер опасного фактора

Для рассматриваемого примера приоритетная последовэтельность имеет вид: ОФЗ, ОФ1, ОФ2 (см. табл.1);

-вьпнслеине апостериорной вероятиости ошибки экипажа для каждого TetQoqero опасиого фактора в приоритетиой последовательности, причем апостериорная вероятность на текущем шаге используется в качестве априориой иа последующем:

Рн/е

но -в-/У / н. /

(2)

Значение апостернорной верояетности ошибки экипажаиаК-м шаге (i-N), где N

равно количеству опасш 1х факторов, х актеризует вероэтиость ошибки экипажа в данной полетной ситуации н показатель сложности управления, для рассматриваемого примера

,51

Из блока 27 выдаются:

- в бло1й|2 - показатель сложности управления (1-й выход); в блок 33- зиачения апостериорной вероятности ошибкн экипажа для каждого текущего опасиого факт орав последовательности первичной ранжировки (2-й выход).

В блоке памяти 28 хранится первое пороговое значение (Рн1), которое поступает в блок 29, где сравнивается с велнчнной показателя сложностн управления, поступающего из блока 27. В случае, когда показатель сложности управления превышает ве.тшчииу первого порогового значення (), на выходе блока 29 формируется команда () разрешения формирования н вьщачн снгнала управления для перевода системы экипаж-пилотируемый летательный в состояние, х актернзующееся допустимым уровнем показателя сложиостн управлеиия, поступающая на блок 33.

В блоке памяти 30 хранятся пороговые зиачения для ве.личии прнращеннй вероятности ошибки экипажа (U30-1,U30-2,U30-3,U30- 4) н соостветствующие им уровни (U30-11, иЗО-21,иЗО-31,иЗО-41), которые поступают в блок 32.

В блоке памяти 31 хранятся команды для всех опасиых факторов. Для указанных опасных факторов команды имеют csKjjywa nu вид:

для первого опасиого фактора команда отсутствует,

для второго опасиого фактора- РУД НА СТОП,

для третьего опасного фактора -ПРЕКРАТИ СНИЖЕНИЕ.

Из блока 31 в блок 33 выдаются команды, соответствующие зиачнмьш опасным факторам, номера которых поступают в блок 31 нз блока 33.

В блоке 32 осуществ.ляется формированне порогового значення для велнчины приращения вероятности ошибки экипажа(Ри2),которое поступает в блок 33, в виде ст шенчатой функции от величины показателя сложности управления, поступающего с первого выхода блока 27, (табл.2), причем величина ступеней задается с выхода блока 30: Рн2-иЗО-1 при PH/e U30-il, где (S)

TaблицaN«2

В блоке 33, при наличии команды разрешения с блока 29, осуществляется формирование команд, поступающих в блок 4. Осуществляются следующие вычисления: - вторичная ранжировка текущих опасных факторов путем вычисления и запоминания приращения величины вероятности ощнбки оператора для каждого опасиого фактора по сигналам со второго выхода блока 27, в виде:

9 - Рн/е (Q} где: i - номер опасного фактора

j - номер предществовавщего опасного фактора, определенного по формуле (1), для первого по приоритету опасного фактора велнчинаприращення вычисляется по отнощенню к априорному значению вероятности ощнбкн экипажа:

V Рн/е Рн/е-Рно;

где i - номер первого по приоритету опасного фактора Для рассматриваемого примера Pi приведены в табл.1. Гфноритетная последовате.11ьность по результатам вторичной ранжировки имеет вид: ОФЗ, ОФ1, ОФ2;

поскольку ,,7 то Рн2 иЗО-3 0,15

-определение номеров значимых опасных факторов осуществляется путем сравнения полтученных величин приращений вероятности ощибки экипажа для каждого опасного фактора ( Ри/е) с пороговьпи значением (Рн2) с блока 32, для значимых опасных факторов ве.1шчнна прнращення вероягностн ощнбкн экнпажа должна превьппать указанное пороговое значение, указанные номера опасных факторов( 2-й выход блока 33)

VTl D VrjlVn . J. .

В рассматриваемом примере значимьш является третий опасиый фактор (ОФЗ).

V .

- формирование команд, для вьщачи в блок 4, осуществляется nyi ем организации последовательности из команд, поступивших из блока 31, приоритетность в которой определяется результатами вторичной ранжнровкн. В рассматриваемом примере это команда соответствующая третьему опасному фактору:

«Прекрати снижение.

Из блока 33 вьщаются:

-в блок 4, команды управления в последовательности вторичной ранжировки (1-й выход);

Полунатурное моделирование предложенной снстемы применительно к легкому самолету (40т) на этапах взлета, набора высоты, маршрутного полета в условиях действия одиночных и групповых отказов показало возможность снижения показателя аварнйностн , обусловленного ошибками экипажа, в 1.5- 2 раза.

Claims (5)

1. Система предупреждения критических режимов пилотируемого летательного аппарата, содержащая блок датчиков параметров положения и движения пилотируемого летательного аппарата, блок датчиков параметров технического состояния пилотируемого летательного аппарата, блок датчиков параметров положения органов управления пилотируемого летательного аппарата, блок отображения информации, отличающаяся тем, что в него введены последовательно соединенные регистратор текущих опасных факторов, входы которого соединены с блоком датчиков параметров положения и движения пилотируемого летательного аппарата, блоком датчиков параметров технического состояния пилотируемого летательного аппарата, блоком датчиков параметров положения органов управления пилотируемого летательного аппарата, формирователь показателя сложности управления, формирователь признака необходимости помощи экипажу и формирователь команд для перевода пилотируемого летательного аппарата в состояние, характеризующееся допустимым уровнем показателя сложности управления, второй вход которого соединен с вторым выходом формирователя показателя сложнгости управления, а выход - с блоком отображения информации, выполнена с возможностью определения показателя сложности управления, характеризующего вероятность ошибки экипажа, определения необходимости оказания помощи экипажу, формирования и выдачи экипажу команд для вывода пилотируемого летательного аппарата из опасной полетной ситуации, при этом обеспечивается возможность использования опыта экспертов и пилотов-ассов по оценке сложности управления и действиям в особых ситуациях.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что формирователь признака необходимости помощи экипажу выполнен в виде последовательно соединенных блока памяти первого порогового значения и блока сравнения, второй вход и выход которого являются входом и выходом формирователя соответственно.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что регистратор текучих опасных факторов выполнен в видде последовательно соединенных блока памяти опорных значений параметров положения и движения пилотируемого летательного аппарата, второго компаратора и регистратора текущих опорных значений параметров положения и движения пилотируемого летательного аппарата, последовательно соединенных блока памяти опорных значений параметров технического состояния пилотируемого летательного аппарата, третьего компаратора и регистратора текущих опорных значений параметров технического состояния пилотируемого летательного аппарата, последовательно соединенных блока памяти опорных значений параметров положения органов управления пилотируемого летательного аппарата, четвертого компаратора и регистратора текущих опорных значений параметров положения органов управления пилотируемого летательного аппарата, последовательно соединенных блока памяти опорных значений резервов времени до выхода параметров движения пилотируемого летательного аппарата на ограничения, пятого компаратора и регистратора текущих опорных значений резервов времени до выхода параметров движения пилотируемого летательного аппарата на ограничения, формирователя резервов времени до выхода параметров движения пилотируемого летательного аппарата на ограничения, соединенного с вторым входом пятого компаратора, блока памяти опасных факторов, соединенного с шестым компаратором, другие входы которого соединены с регистратором текущих опорных значений параметров положения и движения пилотируемого летательного аппарата, регистратором текущих опорных значений параметров технического состояния пилотируемого летательного аппарата, регистратором текущих опорных значений параметров положения органов управления пилотируемого летательного аппарата, регистратором текущих опорных значений резервов времени до выхода параметров движения пилотируемого летательного аппарата на ограничения, а выход - с блоком запоминания текущих опасных факторов, выход которого является выходом блока, причем вход формирователя резервов времени до выхода параметров движения пилотируемого летательного аппарата на ограничения и второй вход второго компаратора соединены с блоком датчиков параметров положения и движения пилотируемого летательного аппарата, второй вход третьего компаратора соединен с блоком датчиков параметров технического состояния пилотируемого летательного аппарата, второй вход четвертого компаратора соединен с блоком датчиков параметров положения органов управления пилотируемого летательного аппарата.

4. Система по п. 1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что формирователь показателя сложности управления выполнен в виде блока памяти априорных вероятностей ошибки экипажа и блока памяти условных вероятностей ошибки экипажа при действии каждого опасного фактора при условии истинности и ложности гипотезы о возможности ошибки экипажа, соединенных с вычислителем показателя сложности управления, другой вход которого соединен с регистратором текущих опасных факторов.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что формирователь команд для перевода пилотируемого летательного аппарата в состояние, характеризующееся допустимым уровнем показателя сложности управления, выполнен в виде последовательно соеддиненных блока памяти пороговых значений приращений вероятности ошибки экипажа, формирователя порогового значения для величины приращения вероятности ошибки экипажа и вычислителя команд для перевода пилотируемого летательного аппарата в состояние, характеризующееся допустимым уровнем показателя сложности управления, а также блока памяти команд, причем входы вычислителя команд для перевода пилотируемого летательного аппарата в состояние, характеризующееся допустимым уровнем показателя сложности управления, соединены с формирователем порогового значения для величины приращения вероятности ошибки экипажа, блоком памяти команд и вторым выходом формирователя показателя сложности управления, а выход - с блоком отображения информации, а вход формирователя порогового значения для величины приращения вероятности ошибки экипажа соединен с первым выходом формирователя показателя сложности управления.