Estudo de caso do sistema de segurança da aviação

Estudo de caso de sistema de segurança de aviação: confiabilidade de engenharia em circuitos críticos de controle e proteção de voo

A segurança da aviação é um ecossistema construído com base no desempenho previsível e tolerante a falhas dos seus componentes mais fundamentais. Este estudo de caso examina como sistemas críticos para a segurança – desde a detecção de incêndio em motores de aeronaves até a atuação de controle de voo – dependem do projeto meticuloso, da qualificação e da integração de componentes como fusíveis de aviação , relés de aviação militar e sensores de aviação . Para os gerentes de compras que supervisionam a cadeia de fornecimento de fabricantes de aviões , instalações de MRO e integradores de UAV, compreender o pedigree de segurança desses componentes é fundamental para mitigar riscos e garantir a conformidade com os padrões implacáveis do setor.

Dinâmica da indústria: a evolução em direção ao monitoramento e prognósticos integrados de saúde

A fronteira da segurança da aviação está a mudar da protecção passiva para os prognósticos activos. Os sistemas de segurança modernos estão integrando sensores inteligentes e monitoramento contínuo da saúde para prever falhas antes que elas ocorram. Isto está transformando componentes como fusíveis de aviação de simples elementos sacrificiais em dispositivos inteligentes que podem relatar dados atuais quase em tempo real e prever o estresse térmico, e permitindo que medidores de aviação para drones se tornem centros para avaliação de saúde em todo o sistema, movendo a segurança de um paradigma reativo para um paradigma preditivo.

Nova tecnologia aprimorando os fundamentos do sistema de segurança

Os avanços tecnológicos estão reforçando os princípios tradicionais de segurança. Os controladores de energia de estado sólido (SSPCs) estão cada vez mais complementando ou substituindo os tradicionais fusíveis térmicos de aviação e contatores de aeronaves , oferecendo limitação precisa de corrente, capacidade de reinicialização remota e registro detalhado de falhas. Enquanto isso, o desenvolvimento de relés de travamento de bobina dupla fornece um estado mecânico à prova de falhas para circuitos críticos em aplicações de aviação militar , garantindo uma posição conhecida mesmo durante a perda completa de energia – um recurso vital para sistemas de corte de combustível ou iluminação de emergência.

Prioridades de aquisição: cinco principais preocupações de segurança dos compradores aeroespaciais russos e da CEI

Ao adquirir sistemas de segurança, as equipes de compras na Rússia e na região da CEI exigem evidências além da funcionalidade básica:

Nível de Garantia de Projeto (DAL) / Garantia de Desenvolvimento: Componentes destinados a funções críticas de voo (por exemplo, sensores de controle de motores de aeronaves ) devem ser desenvolvidos e fabricados sob um processo rigoroso em conformidade com as diretrizes DO-254 (hardware) e DO-178C (software), correspondendo a um DAL (AE) específico. É necessária prova deste processo.
Análise de modos de falha, efeitos e criticidade (FMECA): os fornecedores devem fornecer um relatório FMECA abrangente para o componente. Este documento detalha cada modo de falha potencial, seu efeito no sistema, sua criticidade e a mitigação projetada na peça, como em um Relé de Aviação Militar com proteção de contato soldada.
Qualificação ambiental sob tensões combinadas: Deve-se comprovar que os componentes de segurança funcionam corretamente, não apenas sob testes ambientais únicos, mas sob condições combinadas (por exemplo, vibração + temperatura + umidade) que simulem os piores cenários do mundo real para instalações de trens e aeronaves.
Dados de rastreabilidade de materiais e estabilidade de longo prazo: A rastreabilidade completa de todos os materiais e um histórico comprovado de estabilidade de desempenho de longo prazo (baixo desvio) não são negociáveis para sensores e dispositivos de medição usados em cálculos de segurança.
Evidência de Verificação e Validação Independente (V&V): Preferência por componentes cujas declarações críticas de segurança foram validadas por um laboratório terceirizado ou são apoiadas por extensos dados de serviço de campo de aplicações críticas de segurança semelhantes.

Compromisso da YM com a segurança desde o projeto e fabricação

A construção de componentes críticos para a segurança requer uma cultura de precisão e responsabilidade. Nossa escala de fábrica e instalações são projetadas para apoiar esta missão. Mantemos linhas de produção segregadas e controladas para produtos relacionados à segurança, equipadas com inspeção óptica automatizada (AOI) e testes 100% elétricos. Nossas câmaras de triagem de estresse ambiental (ESS) executam testes de vida acelerados em lotes estatisticamente significativos de todos os sensores e contatores de aviação destinados a funções de segurança, eliminando falhas de mortalidade infantil antes do envio.

Este rigor de fabricação é guiado por nossa equipe de P&D e inovação em engenharia de segurança. Nossa equipe inclui especialistas em padrões de segurança funcional que empregam ferramentas de projeto e simulação baseadas em modelos para analisar a propagação de falhas. Isto levou a designs patenteados, como o nosso sensor de vibração de motor de aviação de alta qualidade com circuito de autoteste integrado que verifica continuamente sua própria integridade, um recurso crítico para manutenção preditiva e monitoramento de segurança.

Melhores Práticas: Instalação e Manutenção de Componentes de Aviação Críticos para a Segurança

O manuseio adequado é crucial para preservar a integridade de segurança projetada de um componente. Siga esta lista de verificação crítica:

Verificação de pré-instalação:
1. Verifique se o número da peça e o status da modificação correspondem exatamente ao pedido de engenharia. Uma classificação errada do fusível de aviação pode ser catastrófica.
2. Inspecione quanto a danos no transporte. Não instale nenhum componente com carcaça rachada ou pinos tortos.
3. Confirme se os certificados de calibração estão atualizados para qualquer medidor ou sensor de aviação .
Instalação com integridade:
- Siga com precisão as especificações de torque de instalação do fabricante para todas as conexões elétricas para garantir condutividade adequada e segurança mecânica.
- Utilize apenas ferramentas e materiais aprovados (por exemplo, fio certificado, solda correta).
- Implemente o alívio de tensão adequado e a segregação da fiação crítica para a segurança das linhas não essenciais.
Teste e documentação pós-instalação:
- Execute testes funcionais positivos para verificar se o componente funciona conforme pretendido em seu sistema.
- Realize testes negativos quando for seguro e aplicável (por exemplo, verificando se um fusível queima sob uma condição de falha definida em um dispositivo de teste).
- Atualize todos os registros de manutenção e livros de registro de componentes com o novo número de série, data de instalação e resultados de testes.

Padrões da Indústria: Os Pilares da Conformidade com a Segurança da Aviação

Padrões básicos de segurança para seleção de componentes

A segurança está codificada nestes padrões essenciais. A conformidade não é opcional.

RTCA/DO-160: Condições Ambientais e Procedimentos de Teste para Equipamentos Aerotransportados. A linha de base para provar que um componente pode sobreviver ao ambiente operacional.
RTCA/DO-254 e EUROCAE/ED-80: Orientação de garantia de projeto para hardware eletrônico aerotransportado. Governa o processo de desenvolvimento de componentes eletrônicos complexos, como hardware de aviônicos inteligentes.
RTCA/DO-178C e EUROCAE/ED-12C: Considerações de software na certificação de sistemas e equipamentos aerotransportados. Aplicável a qualquer componente com software ou firmware incorporado.
SAE ARP4754A/ED-79: Diretrizes para Desenvolvimento de Aeronaves e Sistemas Civis. Fornece a estrutura do processo para o desenvolvimento do sistema, incluindo avaliação de segurança.
ISO 26262 (Conceitos Adaptados): Embora automotivo, seu rigoroso ciclo de vida de segurança funcional e conceitos de Nível de Integridade de Segurança Automotiva (ASIL) são cada vez mais referenciados para sistemas UAV e de mobilidade aérea avançada (AAM).

Análise de tendências do setor: análise de processos teóricos de sistemas (STPA) e segurança ciberfísica

A engenharia de segurança está evoluindo de duas maneiras significativas. A Análise de Processo Teórica de Sistemas (STPA) está emergindo como uma técnica de análise de perigos de última geração que se concentra em ações de controle inseguras e interações de componentes, indo além dos métodos tradicionais centrados em falhas, como FMEA. Simultaneamente, a Segurança Ciberfísica é agora uma disciplina central. À medida que as aeronaves se tornam mais conectadas, garantir que componentes como um medidor digital de aviação para drones ou um sensor em rede não possam ser comprometidos maliciosamente ou interferir inadvertidamente em outros sistemas é um requisito direto de segurança, regido por novos padrões e regulamentos.

Infográfico que descreve medidas de segurança cibernética em camadas em um componente moderno de segurança da aviação

Perguntas frequentes (FAQ) para aquisições conscientes da segurança

P1: Qual é a principal diferença entre um componente de “alta confiabilidade” e um componente “crítico para a segurança”?

R: A alta confiabilidade se concentra em minimizar a probabilidade de qualquer falha (alto MTBF). O projeto crítico para a segurança concentra-se em garantir que, mesmo que ocorra uma falha, o sistema falhe em um estado previsível e seguro (à prova de falhas ou operacional). Um contator de aviação militar crítico para a segurança, por exemplo, pode ser projetado para desenergizar e abrir seus contatos ao detectar uma falha interna, isolando a carga.

P2: Como você aborda falhas de causa comum em sistemas de segurança redundantes usando seus componentes?

R: Empregamos diversidade de design e segregação física no nível dos componentes. Para sistemas redundantes, podemos fornecer canais que usam princípios de detecção diferentes, são alimentados por barramentos separados ou são fisicamente separados dentro de seu invólucro para mitigar o risco de que um único evento (por exemplo, um pico de tensão, entrada de umidade) desabilite todos os caminhos redundantes. Nossas soluções de redundância são projetadas com esses princípios.

Q3: Você pode fornecer componentes com um "Nível de Integridade de Segurança" (SIL) definido ou similar?

R: Sim, para produtos aplicáveis. Conduzimos avaliações de segurança internas de acordo com padrões relevantes (como estruturas ISO 26262 ou IEC 61508) e podemos fornecer documentação que dá suporte a um SIL alvo para nossos subsistemas de sensores ou solucionadores lógicos. Isso é cada vez mais solicitado para sistemas de detecção e prevenção de UAV e funções automatizadas de gerenciamento de motores de aeronaves .

P4: Qual é o seu processo para gerenciar e comunicar um possível defeito relacionado à segurança após o envio de um componente?

R: Mantemos um rigoroso processo de gerenciamento de segurança e recall de produtos, em conformidade com os regulamentos da aviação. No caso de uma descoberta relacionada à segurança, iniciamos imediatamente uma investigação, emitimos um Boletim de Serviço ou Alerta de Segurança para todos os clientes afetados por meio de canais registrados e fornecemos instruções claras para inspeção, reparo ou substituição, apoiadas por nosso sistema de notificação ao cliente .

Referências e fontes técnicas

Leveson, NG (2011). Projetando um mundo mais seguro: pensamento sistêmico aplicado à segurança . Imprensa do MIT. (Apresenta a metodologia STPA).
(2011). DO-178C, Considerações de Software em Certificação de Sistemas e Equipamentos Aerotransportados .
Administração Federal de Aviação (FAA). (2023). Circular Consultiva AC 25.1309-1A: Projeto e Análise de Sistemas .
Banco de dados da rede de segurança da aviação. (Em andamento). "Relatórios de incidentes e acidentes envolvendo falhas no sistema elétrico." [Fonte de dados]. Obtido de: Aviation-safety.net
Colaboradores da Wikipédia. (2024, 5 de março). "À prova de falhas." Na Wikipédia, A Enciclopédia Livre . Obtido em: https://en.wikipedia.org/wiki/Fail-safe
Discussões do Comitê SAE International S-18 (Aircraft & Sys Dev). (2023). "Integrando a segurança cibernética nas avaliações de segurança tradicionais." [Notas do Comitê de Padrões].