Расследование и предупреждение техногенных катастроф. Научный детектив - Юрий Петров

Значительно повышают риск аварий также и дестабилизирующие факторы, такие как повышенная влажность, запыленность, вибрации, удары, старение, износ, изменения в системе питания (амплитуды и частоты электрического напряжения, величины гидравлического давления, свойств рабочей жидкости), всегда имеющее место в конкретных условиях эксплуатации. Эти факторы также оказывают самое существенное влияние на устойчивость автоматических систем и, следовательно, на их безаварийное функционирование.

В Санкт-Петербургском государственном университете в результате многолетних научных исследований были выявлены причины технических катастроф, в том числе происшедших в гражданской авиации, связанные с неполнотой традиционных методов расчета и проектирования автоматических систем, а также разработаны методы, позволяющие определить допущенные раннее расчетные ошибки и скорректировать их. Это дает возможность выявить опасное оборудование и предотвратить возможные аварии и катастрофы.

В Балтийском государственном техническом университете «Военмех» им. Д. Ф. Устинова (БГТУ) в свою очередь были выполнены работы по обеспечению стабильности заданных показателей качества автоматических систем в меняющихся условиях эксплуатации.

На борту гражданских воздушных судов находится достаточно много технологического оборудования, работающего в автоматическом режиме (автопилот, различные информационные системы и т. д.), расчеты запасов устойчивости которых вызывают сомнения ввиду неучета причин, указанных выше.

Характерным примером катастрофы, связанной, по мнению многих специалистов, с потерей устойчивости автопилота при вариациях некоторых его параметров, вызванных различными дестабилизирующими факторами, явилась гибель 22 марта 1994 года близ города Междуреченска аэробуса А-310, когда погибли все пассажиры и экипаж.

Исследование записей «черного ящика» показало, что в момент, предшествующий катастрофе, самолет летел в автоматическом режиме под управлением автопилота. Без видимой причины неожиданно чрезвычайно быстро стали нарастать опасные отклонения крена и тангажа от их нормальных значений. Времени на переход к ручному управлению самолетом не хватило, аэробус разбился.

В БГТУ в настоящее время имеется группа специалистов, которая может проверить проектные решения, касающиеся расчетов устойчивости бортовых автоматических систем гражданских воздушных судов, в том числе учитывающих условия и длительность их эксплуатации, выявить опасные системы и предложить рекомендации по обеспечению их безопасности.

Естественно, что такой проверке в первую очередь должны подлежать автоматические системы, от которых зависит безопасность полета самолета. В случае с автопилотом в первую очередь должна быть исследована математическая модель автопилота вместе с управляемым ею самолетом, а также выявлены изменения в ней, обусловленные условиями эксплуатации.

Таким образом, все теоретические и практические предпосылки для того, чтобы приступить к работам по предотвращению возможных аварий и катастроф гражданских воздушных судов, имеются, остается только претворить их в жизнь. Для этого необходимо четкое осознание необходимости скорейшего решения рассматриваемой проблемы со стороны всех заинтересованных должностных лиц, организаций и предприятий, поскольку цена продления слишком высока — это возможные человеческие жертвы.

Просим Вас принять во внимание предостережения российских ученых о причинах возможных техногенных аварий и даже катастроф на гражданских воздушных судах и предпринять конкретные практические шаги по реализации мер по их предотвращению. Для этого, по нашему мнению, наиболее простым решением проблемы является заключение договора с БГТУ «Военмех» по обследованию бортовых систем, работающих в автоматическом режиме, наиболее важных с точки зрения обеспечения безопасности полета воздушного судна, с целью предотвращения возможных аварий. Договор с БГТУ должны заключить те авиапредприятия, на которых лежит непосредственная ответственность за безопасность полета гражданских воздушных судов (грузо- и пассажироперевозчики). В качестве объектов обследования могут быть приняты все типы эксплуатируемых в настоящее время в РФ гражданских воздушных судов, а в будущем — и перспективных. Вся работа должна проходить под строгим контролем Вашей организации.

Начать эту работу можно немедленно.

Научная обоснованность предостережений не вызывает сомнений. Их основные теоретические положения изложены в книгах:

1. Петров Ю. П., Петров Л. Ю. «Неожиданное в математике и его связь с авариями и катастрофами». СПб., СПбГУ, 2002, 141 стр.

2. Петров Ю. П., Сизиков В. С. «Корректные, некорректные и промежуточные задачи с приложениями». СПб. Издательство «Политехника», 2003, 261 стр. (переведена на английский язык и издана в 2005. Издательство «VPS», Лейде-Бостон).

3. Петров Ю. П. «Новые главы теории управления и компьютерных вычислений». СПб. Издательство «БХВ-Петербург», 2004, 192 стр.

4. Шароватов В. Т. «Обеспечение стабильности показателей качества автоматических систем». Л., Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1987, 176 стр.

Доктор технических наук, профессор СПбГУ

Петров Ю. П.

Доктор технических наук, профессор БГТУ

Шароватов В. Т.

Документ № 4

Полномочному представителю Президента РФ

по Северо-Западу г. Клебанову Илье Иосифовичу

от профессора Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) Петрова Юрия Петровича

от профессора Балтийского государственного технического университета (БГТУ «Военмех») Шароватого Валерия Тимофеевича

Обратившись в государственное учреждение (бывший Госавианадзор), которое создано специально для контроля за безопасность полетов гражданских воздушных судов, для решения важнейшей государственной проблемы, связанной с повышением безопасности полетов гражданских самолетов, мы не получили необходимой поддержки и вынуждены обратиться к Вам за помощью.

Суть вопроса заключается в следующем.

За последние годы при повсеместном переходе на компьютерные расчеты при проектировании различных автоматических систем, в том числе широко применяемых в гражданской авиации, в расчетных алгоритмах не были выполнены необходимые поправки, обусловленные спецификой современного компьютерного математического обеспечения. В результате достоверность компьютерных расчетов, особенно при решении задач по обеспечению устойчивости упомянутых автоматических систем, резко снизилась, что совершенно недопустимо, поскольку недостоверные расчеты почти всегда приводят к авариям или катастрофам.

Значительно повышают риск аварий дестабилизирующие факторы, такие как повышенная влажность, запыленность, вибрации, удары, старение, износ, изменения в системе питания (амплитуды и частоты электрического напряжения, величины гидравлического давления, свойств рабочей жидкости), всегда имеющие место в конкретных условиях эксплуатации. Естественно, что эти факты оказывают самое существенное влияние на устойчивость автоматических систем, поскольку приводят к изменению их параметров, и, следовательно, на их безаварийное функционирование.

На борту гражданских воздушных судов находится достаточно много технологического оборудования, работающего в автоматическом режиме (автопилот, различные информационные системы и т. д.), расчет запасов устойчивости которых вызывает сомнения в виду неучета причин, указанных выше. Образно говоря, на самолеты проникают системы и устройства, характеристики устойчивости которых нестабильны, что равносильно заложенной в самолет бомбе, которая может взорваться в самый неожиданный момент.

Характерным примером катастрофы, связанной, по мнению многих специалистов, с потерей устойчивости автопилота, вызванной различными дестабилизирующими факторами, явилась катастрофа 22 марта 1994 г. близ города Междуреченска аэробуса «А-310», когда погибли все пассажиры и экипаж. Анализ записей «черного ящика» показал, что в момент, предшествующий катастрофе, самолет летел в автоматическом режиме под управлением автопилота. Без видимых причин неожиданно стали чрезвычайно быстро нарастать опасные отклонения углов крена и тангажа от их требуемых значений. Времени для перехода на ручной режим управления самолетом у экипажа не хватило, и аэробус разбился.

В Санкт-Петербургском государственном университете в результате многолетних исследований были выявлены причины техногенных аварий, в том числе происшедших в гражданской авиации, связанные с неполнотой существующих компьютерных методов расчета и проектирования автоматических систем, а также разработаны методы, позволяющие найти допущенные ранее расчетные ошибки и скорректировать их. Это дает возможность выявлять опасное оборудование и предотвращать возможные аварии и катастрофы.