劉學(xué)業(yè)，賈 靖

(中國人民解放軍92419部隊(duì),遼寧興城 125106)

小型艦載固定翼無人機(jī)具有固定翼無人機(jī)技術(shù)成熟、續(xù)航時(shí)間長、抗風(fēng)能力高等優(yōu)點(diǎn),結(jié)合精確回收技術(shù),可裝備在航空母艦，驅(qū)逐艦等軍艦。其在海域上執(zhí)行偵查、監(jiān)視、情報(bào)搜集等任務(wù),近年來,受到了各國海軍的重視,如美國的“掃描鷹”，“綜合者”無人機(jī),實(shí)現(xiàn)艦上撞繩無損回收,通過加裝高性能發(fā)動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)了續(xù)航時(shí)間大于12小時(shí)[1]。本文針對(duì)小型艦載固定翼無人機(jī)艦上執(zhí)行任務(wù)特點(diǎn)進(jìn)行了安全性分析,重點(diǎn)關(guān)注新型艦船首次加裝后的安全性研究。安全性分析通常采用功能危險(xiǎn)性分析、故障模式及影響分析(FMEA)、故障樹分析、區(qū)域安全性分析等方法[2],每一種方法都適應(yīng)不同的時(shí)機(jī)和場(chǎng)合,對(duì)于較成熟產(chǎn)品可采用FMEA 方法。

1 危險(xiǎn)源分析

小型艦載固定翼無人機(jī)主要由無人機(jī)平臺(tái)、彈射裝置、攔阻回收裝置、測(cè)控設(shè)備、任務(wù)設(shè)備和保障設(shè)備組成,執(zhí)行任務(wù)全過程主要包括起飛準(zhǔn)備階段、彈射起飛階段、巡航任務(wù)階段和回收階段,各階段可能導(dǎo)致艦體損傷、人員受傷和設(shè)備損壞,危險(xiǎn)源如表1所示。

表1 任務(wù)過程危險(xiǎn)源分析

2 故障模式影響及危害性分析

2.1 危險(xiǎn)因素嚴(yán)酷度定義及發(fā)生概率等級(jí)

根據(jù)表1中所列危險(xiǎn)源,進(jìn)一步開展故障模式影響及危害性分析,并進(jìn)行嚴(yán)酷度分類,以便采取措施,提高其安全性水平。小型艦載固定翼無人機(jī)系統(tǒng)的嚴(yán)酷度定義和故障模式發(fā)生概率等級(jí)定義如表2和表3所示。

表3 故障模式發(fā)生概率的等級(jí)劃分[3]

2.2 故障模式影響分析

小型艦載固定翼無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)危險(xiǎn)事件發(fā)生故障類別可以分為四類:設(shè)計(jì)缺陷、成品故障、人為錯(cuò)誤和環(huán)境影響。每一類別中包括不同故障模式,根據(jù)艦載無人機(jī)飛行任務(wù)特點(diǎn),對(duì)故障發(fā)生原因及危害結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析,便于量化開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),具體如表4所示。

表4 故障模式詳細(xì)分析

2.3 危害性分析

對(duì)于已判定的危險(xiǎn),為了確定合適的解決措施,必須制定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)矩陣來確定其風(fēng)險(xiǎn)水平,如表5所示。矩陣中的加權(quán)指數(shù)范圍為1到20,是根據(jù)危險(xiǎn)可能性和嚴(yán)重性綜合而確定。通常最高風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)定為1,最低風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為20。對(duì)應(yīng)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)決策如下:

a) 評(píng)價(jià)指數(shù)1～5:不可接受;

b) 評(píng)價(jià)指數(shù)6～9:不希望有,需使用方?jīng)Q策;

c) 評(píng)價(jià)指數(shù)10～17:使用方評(píng)審后可接受;

d) 評(píng)價(jià)指數(shù)18～20:不評(píng)審即可接受。

表5 任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)矩陣

不同事件帶來不同危害性,針對(duì)主要危險(xiǎn)事件,表6列出小型艦載固定翼無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)危害性分析結(jié)果。

表6 危害性分析結(jié)果

3 安全性改進(jìn)措施

綜合上述分析,小型艦載固定翼無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)主要有14項(xiàng)危險(xiǎn)因素,除水平/垂直突風(fēng)危險(xiǎn)因素需使用方?jīng)Q策外,其余危險(xiǎn)因素均在經(jīng)評(píng)審后可接受范圍。小型艦載固定翼無人機(jī)執(zhí)行任務(wù)除加強(qiáng)本身可靠性設(shè)計(jì)、減少設(shè)計(jì)缺陷和成品故障外,還可采取以下措施進(jìn)一步降低安全風(fēng)險(xiǎn)[5]。

1)針對(duì)水平/垂直突風(fēng)、航路降雨、電磁干擾等飛行風(fēng)險(xiǎn),提前做好任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)的氣候和電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)工作,確保滿足海況、氣溫、風(fēng)力、電磁等環(huán)境要求[4]。

2)針對(duì)飛機(jī)撞擊艦體飛行風(fēng)險(xiǎn),采取規(guī)劃安全航跡、人工應(yīng)急干預(yù)、設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)、無關(guān)人員撤離危險(xiǎn)區(qū)等措施。

3)針對(duì)測(cè)控鏈路失效等造成飛機(jī)墜海風(fēng)險(xiǎn),采取增加備份測(cè)控站、設(shè)置自主回收策略等手段及安排搜救組執(zhí)行任務(wù)期間隨時(shí)待命等保障措施。

4)針對(duì)飛行過程中撞鳥風(fēng)險(xiǎn)。采取飛行海域遠(yuǎn)離鳥群,執(zhí)行任務(wù)前進(jìn)行驅(qū)鳥工作等措施。

5)針對(duì)設(shè)備運(yùn)輸裝卸、準(zhǔn)備、撤除等大型設(shè)備跌落人員受傷風(fēng)險(xiǎn)。采取制定任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)管理制度,對(duì)任務(wù)流程進(jìn)行規(guī)劃,定崗定責(zé)定人,制定操作檢查單,重要步驟進(jìn)行雙崗交叉確認(rèn)等措施。

無人機(jī)艦載起降執(zhí)行任務(wù)是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng),不同任務(wù)場(chǎng)景安全性關(guān)注重點(diǎn)也不同,對(duì)其安全性評(píng)估貫穿于系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用的全過程[5],通過分析評(píng)估發(fā)現(xiàn)缺陷和不足,制定和采取必要的措施,提高系統(tǒng)安全性。