2º Simpósio Internacional de Confiabilidade e Gestão de Segurança Operacional. 09 a 11 de novembro de 2010

Transcrição

1 2º Simpósio Internacional de Confiabilidade e Gestão de 17 a 19 de novembro de 2009 Segurança Operacional 09 a 11 de novembro de 2010

2 i Segurança Operacional de Aeronaves Não Tripuladas 1

3 Objetivos Objetivos Caracterizar tendências e procedimentos seguidos pelas autoridades aeronáuticas em relação a análises de segurança de ANT Identificar e descrever processos, ferramentas e documentos envolvidos com análises de segurança de ANT.

4 Tópicos 1. Cenário Regulatório Atual 2. Análises de Segurança ELOS & TLS 3. Considerações Finais 16/11/2010 3

5 Referências de Certificação 16/11/2010 4

6 Severidade 16/11/2010 5

7 Seções XX.1309 Demonstração que existe uma relação inversa entre» Quinto a nível probabilidade de uma condição de falha e suas consequências 16/11/2010 6

8 Seções XX.1309 (cont.) Definem Segundo que nível falhas catastróficas devem ser extremamente improváveis e que falhas hazardous devem ser improváveis 16/11/2010 7

9 Seções XX.1309 XX.1309 (cont.) Clique ACs para editar os estilos do texto mestre Segundo propõem nível objetivos de safety e os definem de forma qualitativa e quantitativa para falhas catastróficas e hazardous 16/11/2010 8

10 Queen Bee 16/11/2010 9

11 Kettering Bug 16/11/

12 Cenário Atual da Indústria 16/11/

13 Mercado de ANTs 16/11/ Fonte: High-Performance Composites May2009

14 Regulamentos e Regras 16/11/

15 Voos nos NAS 16/11/

16 nívelpadrões Segundo Terceiro Internacionais nível 16/11/

17 Article 8 of the Convention 7 Dec 1944 No aircraft capable of being flown without a pilot shall be flown without a pilot over the territory of a contracting State without special authorization by that State and in accordance with the terms of such authorization. 16/11/

18 Unmanned Aircraft Systems (UAS) Circular 328 SPP and SMS Legal Matters Specific articles and their applicability to UAS Operations (RPAS) Aircraft and Systems Licensing and Training Personnel licensing and training for pilots and other members of the remote crew for air traffic controllers 16/11/

19 FAA Safety checklist: Containment Lost Link Flight Termination 16/11/

20 Interim Operational Approval Guidance Document Guidance to determine if UAS may be allowed to conduct flight operations in the U. S. (NAS). Guidance for the Unmanned Aircraft Program Office (UAPO) and Air Traffic Organization (ATO) to evaluate each application for a Certificate of Waiver or Authorization ti (COA) and special airworthiness certificates (normally issued in an experimental category). 16/11/

21 CASA UAV operations» should Quinto nível be as safe as manned aircraft insofar as they should not present or create a hazard to persons or property in the air or on the ground greater than that created by manned aircraft of equivalent class or category 16/11/

22 EASA This policy specifically addresses procedures for the issuance of a type certificate or restricted type Quarto certificate. nível Operational regulations pertaining to UAS are not addressed d within this policy. 25/08/2009 A-NPA 16/2005 Policy for UAV certification 16/11/

23 CAA-UK 16/11/

24 NATO 16/11/

25 16/11/

26 Análise de Segurança de ANTs 16/11/

27 Abordagem 1. Clique Identificação para editar de os Hazards estilos do Críticos texto mestre a. Segundo Avaliação nívele categorização dos efeitos adversos decorrentes das possíveis falhas funcionais b. Estimativa dos riscos dos efeitos adversos 2. Identificação das estratégias de controle e mitigação dos riscos a. Análises das implicações resultantes das restrições/requisitos para a operação 16/11/

28 Hazards Críticos 16/11/

29 Hazards Primários das Aeronaves Tripuladas Colisão em Descontinuidade do Voo Voo Pessoas a bordo da aeronave Pessoas a bordo de outra aeronave Hazards Secundários Queda de Escombros Pessoas no Solo 16/11/

30 Taxa Geral de Acidentes Acidentes / Hora Taxas de Acidentes de Voo Acidentes» Quinto 5.60 x nível Acidentes que resultaram em fatalidades Acidentes que resultaram em fatalidades no solo 1.90 x x Fonte: NTSB Reece Clothier, Rodney Walker (QUT 2006) 16/11/

31 Hazards Primários das Atividades id d de ANTs Colisão em Descontinuidade do Voo Voo Pessoas a bordo de outra aeronave Hazards Secundários Queda de Escombros Pessoas no Solo 16/11/

32 Taxas de Fatalidades e Acidentes Causados por Colisão em Voo Taxa de Acidentes Número de Acidentes por hora de voo Acidentes em voo 4.10 x Acidentes Fatais 2.32 x Acidentes em voo que» Quinto resultaram nível em pelo menos uma fatalidade no solo 4.40 x Taxa de Fatalidades d Número de fatalidades d por hora de voo Taxa a bordo 8.08 x Taxa no solo 2.22 x Fonte: Reece Clothier, Rodney Walker (QUT 2006) 16/11/

33 Padrão de Colisões em Voo Organização 16/11/

34 Histórico de Colisões em Voo da Aviação Geral Ano Eventos Horas de Operação Taxa por 10 6 MAC (milhões) Horas de Voo g Média /11/2010 Fonte: Aircraft Owners and Pilots Association (AOPA) Air Safety Foundation 33

35 Taxas de Fatalidades no Solo por Regulamento Fatalidades d no solo por milhão de horas de voo Tipo Análise Weibel (2) Marinha EUA (3) NTSB (1) (10,17) (6,15) Aviação Geral Táxi Aéreo e N/A 0.7 Commuter Ai Aviação Regular Comercial Todos N/A 1.0 (4) / (1) Base de dados do NTSB ( ) (2) Baseado nos dados das empresas aéreas regulares e da aviação geral extraídos da base de dados do NTSB ( ) (3) Base de dados do NTSB ( ) (4) Objetivo comum de safety Fonte: Reece Clothier, Rodney Walker (QUT 2006) 16/11/

36 Fatalidades Involuntárias no Solo Fonte: Reece Clothier, Rodney Walker (QUT 2006) 16/11/

37 US Military Aircraft and UAV Mishap Rates, /11/ Fonte: US Secretary of Defense

38 ELOS & TLS 16/11/

39 ELOS Nível Equivalente de Segurança Atualmente não existe nenhum padrão universalmente aceito Clique descrevendo para editar os os requisitos estilos de do Equivalent texto mestre Level of Safety (ELOS) para ANT. Expectativas de casualidades são comumente utilizadas como medidas de risco e desta forma podem ser consideradas como uma métrica para descrever os requisitos de ELOS. Existe uma tendência das autoridades usarem os requisitos XX.1309 para definição níveis de criticalidade das condições de falhas QUT propôs outro critério de expectativa de 7.6x10-08 por hora de voo que foi calculado com base em uma revisão dos registros de acidentes do NTSB com fatalidades 16/11/2010 involuntárias no solo a partir de aviões convencionais. 38

40 Classificação de ANTs Micro Mini Short Range Tactical High Altitude 16/11/2010 Fonte: MIT, R. Weibel & R. John Hansman 39

41 Peso do ANT x Regulamentos 16/11/

42 Energia Cinética 2/3 A c = k E A c = lethal area E = energy Clique para editar os 2 estilos do texto mestre M g = ½ ρ Cl Sref V Cl: lift coef Sref: reference Terceiro Wing nível surface 2 k1 M V = at» Quinto a given nível Cl Sref k 1. M Ec = ½ M Sref 2 k2 MTOW E = Sref 2 MTOW 2/3 Ac = k ( ) Sref 0 16/11/

43 Descida não premeditada 16/11/

44 Perda de Controle 16/11/

45 TLS Nível de Segurança Pretendido 16/11/

46 Abordagem para a definição dos objetivos de safety de um ANT Clique Performance para da Segurança editar da os Atividade estilos da Aviação do com texto Tripulantes mestre Análises Históricas i de Dfiiã Definição de Hazards Hazards Comuns ELOS Mecanismo de Comparação entre ANTs e Aeronaves Tripuladas Definição dos Objetivos de Segurança de Alto Nível para Diferentes Categorias de ANTs 16/11/

47 Definição do Nível de Segurança Pretendido (TLS) Análise da Segurança Operacional (OSA) 1º Estágio - Definição do ambiente operacional (OED) Lista detalhada das funções Hardware e software Fatores Quarto humanos nível e ambientais que influenciam safety 2º Estágio» Quinto Safety nível Analysis (SSA) 16/11/

48 Concept Preliminary Detailed Development Design Design UAS Functions UAS Architectures UAS Requirements Sys Functions Sys Architectures Sys Requirements Detailed Functions Detailed Architectures Detailed Requirements Design Validation & Verification Tests Analyses UAS FHA Functions Hazards Effects Classifications System FHA Functions Hazards Effects Classifications 2º Estágio OSA UAS FTAs Qualitative System Budgets Intersystem Dependencies PSSAs System FTAS Qualitative Subsystem Budgets SSAs System FMEAS/FMES System FTAs Quantitative Failure Rates Particular Risk Analysis Common Mode Analysis CCAs Zonal Safety Analysis Fonte: SAE ARP 4761

49 Top-level of the Functional Decomposition 16/11/ Fonte: NASA

50 UAS Failure Conditions Severity Catastrophic Hazardous Major Minor No Effect Effect on UAS Normally with uncontrolled loss of aircraft Large reduction Significant Slight in functional reduction in reduction in capabilities or functional functional safety margins capabilities or capabilities or safety margins safety margins No effect on operational capabilities or safety Effect on UAS Flight Crew Fatal injury or incapacitation Physical distress or excessive workload impairs ability to perform tasks Physical discomfort or a significant increase in workload Slight increase in workload or use of emergency procedures No effect on flight crew Effects External to UAS Potential for one or more fatalities and/or severe injuries Physical distress, possibly including injuries Potential for physical discomfort No effect No effect Fonte: NASA

51 Exemplo de FHA: Detect Air Traffic 16/11/ Fonte: NASA

52 Resumo FHAs por Função 16/11/ Fonte: NASA

53 Padrões de Análise de Safety FAA System Safety Handbook AMJ /FAA AC RTCA DO-160 Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment RTCA DO-178 Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification SAE ARP 4761 Guidelines and Methods for Conducting the Safety Assessment Process on Civil Airborne Systems and Equipment SAE ARP 926 Fault/Failure Analysis Procedure 16/11/

54 Considerações Finais O ambiente operacional é fator determinante na abordagem de Clique safety assessment para editar de os ANT estilos do texto mestre O risco da operação em áreas congestionadas poderá resultar no desenvolvimento de regulamentos mais restritivos titi em termos de confiabilidade Terceiro (ex.: nível ETOPS) O peso do ANT é um fator diferenciador de requisitos de certificação O risco aumenta com o peso do ANT O risco não aumenta significativamente para ANTs pequenos (abaixo de 150kg) Os projetos de ANT deverão considerar tecnologias para limitar a energia de impacto (no solo ou em voo) e a possibilidade de colisões em voo. 16/11/

55 Obrigado! Clique Eu aprendi para editar que o os estilos do texto mestre perigo Segundo é relativamente nível pequeno, mas que a inexperiência pode funcionar» como Quinto nível uma lupa. Charles Lindbergh dcabr.org.br 16/11/