Использование статистики при идентификации факторов риска

«Послушайте, у людей всегда найдется какая-нибудь статистика. Это известно 14 процентам населения» (Гомер Джей Симпсон)

Статистика при расследованиях (в том числе внутренних), как правило, используется всегда, но глубина выборок по времени обычно ограничивается 10-20 полетами. Между тем, многие современные системы обработки полетной информации включают специализированные базы данных, что существенно расширяет возможности анализа. Сроки хранения информации при этом практически не ограничены.

В свою очередь, работа со значительными объемами информации — как в рамках расследований, так и при текущем анализе, позволяет получить результаты весьма интересные, а порой и неожиданные. Ниже приведены примеры идентификации некоторых факторов опасности применительно к жестким посадкам, с помощью накопленных данных по флоту Boeing-747F авиакомпании ЭйрБриджКарго.

При анализе статистики жестких посадок выявлено, что такие случаи гораздо более характерны для ВС В-747-8, нежели для В-747-400 (примерно 4:1), при этом значения вертикальных перегрузок, после которых необходимо проведение регламентных работ, для этих типов ВС достаточно близки: более 1,65g для В-747-8 и более 1,7g для В-747-400.

В то же время, при обработке и анализе полетной информации фиксируется, что, как правило, ВС В-747-400 проходят порог ВПП на высоте (по радиовысотомеру) существенно меньшей, чем В-747-8. С целью проверки этого факта была собрана статистика по более чем 11 000 посадок В-747-8 и более чем 4000 посадок В-747-400. Полученные результаты представлены в таблице 1. То есть, в общем случае, действительно, зарегистрированное значение высоты (по радиовысотомеру) при проходе порога ВПП для В-747-8 отличается в большую сторону в сравнении с В-747-400. При этом на земле высота индицируется в кабине и, соответственно, регистрируется на уровне минус 7-8 футов для обоих типов ВС.

Таблица 1

Средние значения высоты прохода порога ВПП

Тип ВС, заход	Количество посадок	Средняя высота прохода порога, футы
В-747-8, заход в автоматическом режиме	1420	47,1
В-747-8, заход в ручном режиме	9789	49,4
В-747-400, заход в автоматическом режиме	421	27,7
В-747-400, заход в ручном режиме	3703	27,4

Между тем, в одном из эксплуатационных документов Boeing [1] указано, что, при движении ВС строго по глиссаде, высота прохода порога ВПП составит 30-31 футов — рис. 1. При этом отсчет высоты ведется от нижней кромки колес основных опор шасси. Значение высоты, которое видит (слышит при автоматическом отсчете высоты) пилот, регистрируется также средствами объективного контроля — проверено синхронизацией параметрической и звуковой информации.

Рис. 1. Высоты прохода порога согласно FCTM Boeing

То есть, можно сделать вывод, что существует, как минимум, методическая ошибка в отображении /регистрации радиовысоты на В-747-8, связанная, по-видимому, с поправкой к измеренным значениям высоты (антенны радиовысотомера расположены в передней части фюзеляжа, следовательно, для отображения высоты от уровня колес, введение поправки к измеренной величине необходимо).

Переписка по этому поводу с разработчиком (Boeing) практически ничего не дала: сначала потребовали подробное описание алгоритмов расчета, типа «А как вы определяете точку прохода порога ВПП?», затем последовала просьба прислать записи полетной информации, а в итоге утверждение «У нас все нормально» без каких-либо доказательств, хотя в их адрес были отправлены не только записи, но и результаты расшифровки в подробнейшем виде. Кстати, точка прохода порога ВПП определяется довольно точно (с погрешностью менее длины фюзеляжа) по минимуму расстояния, рассчитанного по координатам порога ВПП из справочника и текущим координатам ВС — рис. 2.

Для дополнительной проверки были использованы записи с камер наблюдения международного аэропорта Шереметьево, пример приведен на рис. 3. Результаты представлены в таблице 2. Понятно, что определение высоты прохода порога по фотографии с использованием в качестве масштабного ориентира высоты фюзеляжа, имеет существенную погрешность, тем не менее, результаты подтверждают общую гипотезу о том, что на В-747-400 радиовысотомер несколько занижает значения высоты, а на В-747-8, наоборот, завышает. Завышенные относительно реальных значения радиовысоты на В-747-8 могут создавать у пилота иллюзию избытка высоты на этапе выравнивания, что несет существенные риски возникновения жестких посадок. Собственно, это и подтверждается представленной статистикой.

Рис. 2. Точность определения точки прохода порога ВПП по данным объективного контроля (Шереметьево)

Рис. 3. Фиксация момента прохода порога ВПП с помощью камеры видеонаблюдения (Шереметьево, ВПП 24L)

Таблица 2

Результаты фотофиксации высоты прохода порога ВПП и соответствующие данные СОК

Борт	Дата	Время прохода порога	Отклонение от глиссады, DGSL*	Высота по фото	Высота по СОК	Autoland?	Разность высот фото-СОК
В-747-8	10.11.2019	6:44:55	0,005	30	38	+	8
	10.11.2019	7:54:53	0,005	32	40	+	8
	10.11.2019	8:13:06	-0,006	30	38	+	8
	10.11.2019	8:18:14	-0,072	28	34		6
	10.11.2019	10:49:03	-0,073	25	32		7
	10.11.2019	12:57:58	-0,010	30	37	+	7
	11.11.2019	9:47:20	0,002	36	39		3
	15.11.2019	10:29:52	0,030	38	41		3
	16.11.2019	9:42:02	0,060	40	43		3
	22.11.2019	8:13:08	0,140	43	50		7
	27.11.2019	9:05:06	-0,050	32	38		6
	30.11.2019	12:32:09	0,070	37	42		5
	03.12.2019	10:59:30	0,040	30	38		8
	07.12.2019	12:36:57	0,180	46	52		6
	09.12.2019	9:50:26	0,230	55	62		7
	09.12.2019	10:33:03	-0,010	31	34		3
	10.12.2019	11:11:36	-0,003	32	41	+	9
	11.12.2019	11:01:34	-0,015	28	37		9
В-747-400	10.11.2019	12:42:34	-0,042	30	24		-6
	16.11.2019	11:47:44	-0,053	30	26		-4
	10.12.2019	9:32:25	-0,025	28	23		-5

*1 точка — около 0,09 DGSL

Итак, учитывая разность высот прохода порога для обоих типов около 20 футов и нулевую разность при движении по ВПП, можно предположить имеющую место существенную разницу в приборной информации о радиовысоте, воспринимаемой экипажем, для двух модификаций В-747. Это может быть расценено как дополнительный фактор опасности грубой посадки. Кстати говоря, Boeing в свое время декларировал полную идентичность в пилотировании обоих типов ВС.

Второй пример так же связан с грубыми посадками, которые, как известно, являются одним из наиболее распространенных типов авиационных событий, составляя до четверти инцидентов, аварий и катастроф, произошедших на взлетно-посадочной полосе, и до 12 % всех событий, зарегистрированных в мировой гражданской авиации [2, 3].

Жесткость посадки определяется величиной вертикальной (нормальной) перегрузки в момент касания. При этом основным (но не единственным) фактором, влияющим на перегрузку, является вертикальная скорость приземления: чем меньше вертикальная скорость, тем более мягкой будет посадка [4]. Предназначение выравнивания, как одного из участков посадки, заключается в погашении вертикальной скорости воздушного судна перед касанием до приемлемых значений.

Вместе с тем анализ статистики грубых посадок только по величине перегрузки в зоне касания, не позволяет выявить недостатки в технике пилотирования, которые могут привести к грубой посадке.

Исходя из приведенных выше соображений, были разработаны критерии (показатели) оценки качества выравнивания [5].

Является общепризнанным, что при посадках самолета в автоматическом режиме, то есть под управлением автопилота, случаев грубых посадок практически не бывает. Алгоритм работы автопилота на выравнивании, как правило, основан на выдерживании вертикальной скорости пропорционально высоте, то есть, учитывая, что вертикальная скорость есть производная высоты по времени:

𝒅𝑯/𝒅𝒕 ~ 𝑯

где H — высота, t — время.

Данные полетной информации подтверждают этот закон – рис.4. Точки на графике соответствуют моментам времени «касание — 5 сек» … «касание — 1 сек».

Рис. 4. Зависимость вертикальной скорости от высоты на выравнивании для посадки в автоматическом режиме, перегрузка на касании 1,18 g

Действия летчика на посадке в ручном режиме так же направлены на снижение вертикальной скорости от установившегося значения при полете по глиссаде до ограниченного посадочного значения (как правило, не более 1 м/с, что для иностранных самолетов соответствует примерно 200 футов в минуту). Погашение вертикальной скорости осуществляется перемещением штурвальной колонки «на себя», причем темп и величина перемещения задаются в зависимости от скорости обратного отсчета высоты и величины вертикальной скорости на момент начала выравнивания.

Примеры зависимостей вертикальной скорости от высоты на выравнивании для посадок в ручном режиме по данным полетной информации приведены на рис. 5, 6.

Рис. 5. Зависимость вертикальной скорости от высоты на выравнивании для посадки в ручном режиме, перегрузка на касании 1,26 g

Рис. 6. Зависимость вертикальной скорости от высоты на выравнивании для посадки в ручном режиме, перегрузка на касании 1,69 g

На каждой диаграмме рис. 4…6 приведено уравнение аппроксимирующей прямой и величина коэффициента детерминации R². Так, для рис. 4, коэффициенты уравнения

y = — 10,981x — 208,09; R² = 0,9984 можно интерпретировать следующим образом:

— линейный коэффициент при аргументе (-10,981) показывает, сколько футов в минуту вертикальной скорости гасится на каждый фут высоты, т. е., можно его назвать коэффициентом интенсивности выравнивания;

— свободный член уравнения (-208,09) — это прогнозируемый остаток непогашенной вертикальной скорости к моменту касания – коэффициент результативности выравнивания;

— коэффициент детерминации R² (0,9984) показывает близость процесса к эталонному (R² = 1). В частности, отклонения точек в обе стороны от аппроксимирующей прямой свидетельствуют о знакопеременном движении штурвальной колонки на выравнивании (наиболее выражено на рис. 6).

Таким образом, эти коэффициенты имеют конкретный физический смысл и могут служить показателями качества выравнивания. На основании анализа более чем 30 000 посадок установлено, что в случаях зарегистрированных жестких посадок, по крайней мере один из описанных выше коэффициентов существенно отличался от среднестатистического для авиакомпании значения.

В настоящее время в авиакомпании «ЭйрБриджКарго» параметры выравнивания рассчитываются автоматически для каждой посадки (реализован соответствующий алгоритм в составе программы экспресс-анализа полетной информации) и заносятся в специализированную базу данных. На основании накопленной статистики планируются и проводятся мероприятия, направленные на предотвращение жестких/грубых посадок.

При проведении внутреннего расследования одной из грубых посадок, с помощью инструментов Автоматизированной системы прогнозирования и предотвращения авиационных событий (АС ППАП) [6] была построена статистика R² для пилота — рис. 7.

Рис. 7. Статистика R²по посадкам пилота

При анализе статистики, приведенной на рис. 7, выявлено, что почти все «выбросы» — минимумы соответствуют длительным перелетам (Гонконг-Москва, Шанхай-Москва и т. п.), то есть, показатель качества выравнивания R² может быть использован также в системе управления рисками, связанными с усталостью. В любом случае, при планировании расписания по экипажам, необходимо учитывать индивидуальные показатели утомляемости данного пилота, либо настоятельно рекомендовать после длительных перелетов производить посадку в автоматическом режиме.

Таким образом, можно сделать вывод, что регулярный анализ статистических данных может оказать существенную помощь в идентификации рисков при управлении безопасностью полетов.

ЛИТЕРАТУРА

747 Flight Crew Training Manual. Revision Number: 6 — Boeing.
Stabilized Approach and Flare Are Keys to Avoiding Hard Landings/ Flight Safety Digest Vol. 23 No. 8- August 2004 — Flight Safety Foundation
2015 Statistical Summary- July 2016 — Aviation Safety Boeing Commercial Airplanes
В. Г. Воробьев, С. В. Кузнецов. Автоматическое управление полетом самолетов: Учеб. для вузов. – М.: Транспорт. 1995.-448 с.
Способ оценивания качества пилотирования самолета летчиком на этапе выравнивания перед касанием: пат. на изобретение РФ № 2693392 / В. В. Завершинский. – Опубл. 01.08.2019.
Завершинский В.В., Титов К.Н. Техника пилотирования: от допускового контроля к управлению рисками. [Электронный ресурс]. URL: https://aviasafety.ru/41529/.

Завершинский Владимир Витальевич,
руководитель службы объективного контроля
ООО «Авиакомпания ЭйрБриджКарго»,
кандидат технических наук

Иванов Алексей Александрович,
пилот-инспектор инспекции
по предотвращению авиационных происшествий
и управлению безопасностью полетов
ООО «Авиакомпания ЭйрБриджКарго»

Группа «Волга-Днепр»

МКАА «Безопасность полетов» не несет ответственности за содержание этого материала. Содержимое сообщения не обязательно является мнением или взглядом учредителей МКАА «Безопасность полетов». Материал публикуется с целью ознакомления авиационного сообщества с различными мнениями специалистов.

Содержание материалов представлено в том виде, в котором их подготовили авторы – без какой-либо редакторской правки.