Пример использования системы авиационной безопасности

Практический пример системы авиационной безопасности: инженерная надежность в критически важных цепях управления и защиты полета

Авиационная безопасность — это экосистема, построенная на предсказуемой и отказоустойчивой работе ее самых фундаментальных компонентов. В этом тематическом исследовании рассматривается, как критически важные для безопасности системы — от обнаружения возгорания авиационных двигателей до управления полетом — полагаются на тщательное проектирование, квалификацию и интеграцию таких компонентов, как авиационные предохранители , военные авиационные реле и авиационные датчики . Для менеджеров по закупкам, контролирующих цепочку поставок для производителей самолетов , объектов технического обслуживания и ремонта и интеграторов БПЛА, понимание уровня безопасности этих компонентов имеет первостепенное значение для снижения рисков и обеспечения соответствия неумолимым отраслевым стандартам.

Динамика отрасли: эволюция в сторону комплексного мониторинга и прогнозирования здоровья

Граница авиационной безопасности смещается от пассивной защиты к активной прогностике. Современные системы безопасности объединяют интеллектуальные датчики и непрерывный мониторинг состояния здоровья , чтобы прогнозировать сбои до того, как они произойдут. Это превращает такие компоненты, как авиационные предохранители, из простых жертвуемых элементов в интеллектуальные устройства, которые могут сообщать текущие данные почти в реальном времени и прогнозировать тепловые нагрузки, а также позволяет авиационным счетчикам для дронов стать центрами общесистемной оценки состояния здоровья, переводя безопасность с реактивной на прогнозирующую парадигму.

Новые технологии, улучшающие основы системы безопасности

Технологические достижения укрепляют традиционные принципы безопасности. Твердотельные контроллеры питания (SSPC) все чаще дополняют или заменяют традиционные тепловые авиационные предохранители и авиационные контакторы , обеспечивая точное ограничение тока, возможность дистанционного перезапуска и подробную регистрацию неисправностей. Между тем, разработка реле с двойной катушкой обеспечивает отказоустойчивое механическое состояние критически важных цепей в военной авиации , гарантируя известное положение даже при полном отключении питания, что является жизненно важной функцией для систем отключения подачи топлива или аварийного освещения.

Приоритеты закупок: 5 ключевых проблем безопасности со стороны закупщиков аэрокосмической отрасли из России и стран СНГ

При поиске систем безопасности отделы закупок в России и странах СНГ требуют предоставления доказательств, выходящих за рамки базовой функциональности:

Уровень гарантии проектирования (DAL) / гарантия разработки: компоненты, предназначенные для выполнения критически важных для полета функций (например, датчики управления авиационным двигателем ), должны разрабатываться и производиться в соответствии со строгим процессом, соответствующим руководящим принципам DO-254 (аппаратное обеспечение) и DO-178C (программное обеспечение), соответствующим конкретному DAL (AE). Требуется подтверждение этого процесса.
Виды, последствия и анализ критичности отказов (FMECA). Поставщики должны предоставить подробный отчет FMECA для компонента. В этом документе подробно описаны все возможные виды отказов, их влияние на систему, их критичность и меры по снижению рисков, заложенные в деталь, например, в военном авиационном реле со сварной контактной защитой.
Экологическая квалификация при комбинированных нагрузках. Должна быть доказана правильная работа компонентов безопасности не только в ходе отдельных испытаний на воздействие окружающей среды, но и в комбинированных условиях (например, вибрация + температура + влажность), которые моделируют наихудшие реальные сценарии для железнодорожных и авиационных установок.
Данные о прослеживаемости материалов и долгосрочной стабильности: Полная прослеживаемость всех материалов и подтвержденная история долгосрочной стабильности рабочих характеристик (малый дрейф) не подлежат обсуждению для датчиков и измерительных устройств, используемых в расчетах безопасности.
Доказательства независимой проверки и валидации (V&V): Предпочтение компонентам, критические заявления о безопасности которых были подтверждены сторонней лабораторией или подкреплены обширными данными полевого обслуживания из аналогичных критически важных с точки зрения безопасности приложений .

Приверженность YM обеспечению безопасности при проектировании и производстве

Создание критически важных для безопасности компонентов требует культуры точности и ответственности. Наши масштабы и оборудование созданы для поддержки этой миссии. Мы поддерживаем отдельные контролируемые производственные линии для безопасной продукции, оснащенные автоматизированным оптическим контролем (AOI) и 100% электрическим тестированием. Наши камеры скрининга воздействия окружающей среды (ESS) проводят ускоренные испытания на срок службы статистически значимых партий каждого авиационного датчика и контактора , предназначенных для обеспечения безопасности, исключая случаи детской смертности перед отправкой.

Эта производственная строгость определяется нашей командой исследований и разработок и инновациями в области техники безопасности. В нашу команду входят специалисты по стандартам функциональной безопасности, которые используют инструменты моделирования и моделирования для анализа распространения неисправностей. Это привело к созданию запатентованных конструкций, таких как наш высококачественный датчик вибрации авиационного двигателя со встроенной схемой самотестирования, которая постоянно проверяет свою целостность, что является важной функцией для профилактического обслуживания и мониторинга безопасности.

Передовой опыт: установка и обслуживание критически важных для безопасности авиационных компонентов

Правильное обращение имеет решающее значение для сохранения проектной безопасности компонента. Придерживайтесь этого важного контрольного списка:

Проверка перед установкой:
1. Убедитесь, что номер детали и статус модификации точно соответствуют проектному заказу. Неправильный номинал авиационного предохранителя может иметь катастрофические последствия.
2. Осмотрите товар на предмет повреждений при транспортировке. Не устанавливайте компоненты с треснувшим корпусом или погнутыми штифтами.
3. Убедитесь, что сертификаты калибровки действительны для любого авиационного счетчика или датчика.
Установка с целостностью:
- Точно следуйте инструкциям производителя по моменту затяжки для всех электрических соединений, чтобы обеспечить надлежащую проводимость и механическую безопасность.
- Используйте только одобренные инструменты и материалы (например, сертифицированную проволоку, правильный припой).
- Обеспечьте надлежащую разгрузку от натяжения и отделение критически важной для безопасности проводки от второстепенных линий.
Постинсталляционное тестирование и документация:
- Выполните положительные функциональные тесты , чтобы убедиться, что компонент работает в своей системе должным образом.
- Проведите отрицательные тесты там, где это безопасно и применимо (например, проверка перегорания предохранителя при определенных условиях неисправности в испытательном приспособлении).
- Обновите все записи технического обслуживания и журналы компонентов, указав новый серийный номер, дату установки и результаты испытаний.

Отраслевые стандарты: основы соблюдения авиационной безопасности

Основополагающие стандарты безопасности при выборе компонентов

Безопасность закреплена в этих основных стандартах. Соблюдение не является обязательным.

RTCA/DO-160: Условия окружающей среды и процедуры испытаний бортового оборудования. Базовый уровень для проверки того, что компонент может выжить в операционной среде.
RTCA/DO-254 и EUROCAE/ED-80: Руководство по обеспечению проектирования бортового электронного оборудования. Управляет процессом разработки сложных электронных компонентов, таких как интеллектуальное оборудование авионики .
RTCA/DO-178C и EUROCAE/ED-12C: Вопросы программного обеспечения при сертификации бортовых систем и оборудования. Применимо к любому компоненту со встроенным программным обеспечением или микропрограммой.
SAE ARP4754A/ED-79: Руководство по разработке гражданских самолетов и систем. Обеспечивает структуру процесса разработки системы, включая оценку безопасности.
ISO 26262 (адаптированные концепции). В автомобильной отрасли его строгие концепции жизненного цикла функциональной безопасности и уровня полноты автомобильной безопасности (ASIL) все чаще используются в БПЛА и передовых системах аэромобильности (AAM).

Анализ отраслевых тенденций: теоретико-системный анализ процессов (STPA) и киберфизическая безопасность

Техника безопасности развивается по двум важным направлениям. Системно-теоретический анализ процессов (STPA) становится методом анализа опасностей нового поколения, который фокусируется на небезопасных управляющих действиях и взаимодействии компонентов, выходя за рамки традиционных методов, ориентированных на отказы, таких как FMEA. В то же время киберфизическая безопасность теперь является основной дисциплиной. Поскольку самолеты становятся все более взаимосвязанными, обеспечение того, чтобы такие компоненты, как цифровой авиационный счетчик для дронов или сетевой датчик, не были злонамеренно скомпрометированы или непреднамеренно мешали работе других систем, становится прямым требованием безопасности, регулируемым новыми стандартами и правилами.

Инфографика, изображающая многоуровневые меры кибербезопасности в современном компоненте авиационной безопасности.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) для закупок, ориентированных на безопасность

Вопрос 1. В чем ключевое различие между «высоконадежным» компонентом и «критичным с точки зрения безопасности» компонентом?

Ответ: Высокая надежность направлена на минимизацию вероятности любого сбоя (высокое среднее время безотказной работы). Проектирование , критичное для безопасности, направлено на обеспечение того, чтобы даже в случае возникновения сбоя система отказывала в предсказуемом, безопасном состоянии (отказобезопасном или отказоустойчивом). Например, критически важный для безопасности контактор военной авиации может быть спроектирован так, чтобы обесточивать и размыкать свои контакты при обнаружении внутренней неисправности, изолируя нагрузку.

Вопрос 2. Как вы устраняете отказы по общей причине в резервированных системах безопасности, использующих ваши компоненты?

О: Мы используем разнообразие дизайна и физическую сегрегацию на уровне компонентов. Для резервных систем мы можем предоставить каналы, которые используют разные принципы измерения, питаются от отдельных шин или физически разделены внутри своего корпуса, чтобы снизить риск того, что одно событие (например, скачок напряжения, попадание влаги) приведет к отключению всех резервных путей. Наши решения по резервированию разработаны с учетом этих принципов.

Вопрос 3. Можете ли вы предоставить компоненты с определенным «Уровнем целостности безопасности» (SIL) или аналогичным?

О: Да, для соответствующих продуктов. Мы проводим внутреннюю оценку безопасности в соответствии с соответствующими стандартами (например, стандартами ISO 26262 или IEC 61508) и можем предоставить документацию, подтверждающую целевой уровень SIL для наших сенсорных подсистем или логических решателей. Это все чаще требуется для систем обнаружения и предотвращения БПЛА и автоматизированных функций управления авиационными двигателями .

Вопрос 4. Каков ваш процесс управления и информирования о потенциальных дефектах, связанных с безопасностью, после отгрузки компонента?

Ответ: Мы поддерживаем строгий процесс управления безопасностью продукции и отзывом продукции, соответствующий авиационным нормам. В случае обнаружения нарушений безопасности мы немедленно инициируем расследование, выпускаем Сервисный бюллетень или Предупреждение о безопасности всем затронутым клиентам по зарегистрированным каналам и предоставляем четкие инструкции по проверке, ремонту или замене, поддерживаемые нашей системой уведомления клиентов .

Ссылки и технические источники

Левесон, Н.Г. (2011). Создание более безопасного мира: системное мышление в применении к безопасности . МТИ Пресс. (Представляет методологию STPA).
RTCA, Inc. (2011). DO-178C, Вопросы программного обеспечения при сертификации бортовых систем и оборудования .
Федеральное управление гражданской авиации (ФАУ). (2023). Консультативный циркуляр AC 25.1309-1A: Проектирование и анализ системы .
База данных сети авиационной безопасности. (Непрерывный). «Отчеты об инцидентах и авариях, связанных с сбоями в электросистеме». [Источник данных]. Получено с сайта Aviation-safety.net.
Авторы Википедии. (2024, 5 марта). «Безопасность». В Википедии, Свободной энциклопедии . Получено с: https://en.wikipedia.org/wiki/Fail-safe.
Обсуждения в комитете SAE International S-18 (Aircraft & Sys Dev). (2023). «Интеграция кибербезопасности в традиционные оценки безопасности». [Записки Комитета по стандартам].