民用飛機機載維護系統(tǒng)研制設(shè)計方法研究

馬雙云

摘 要：機載維護系統(tǒng)是現(xiàn)代民用飛機航電系統(tǒng)的重要組成部分，該文簡要介紹了民用飛機機載維護系統(tǒng)的設(shè)計研制周期，重點詳細介紹了機載維護系統(tǒng)的研制設(shè)計流程與方法，并提出了機載維護系統(tǒng)的研制流程模型，對于指導民用飛機機載維護系統(tǒng)設(shè)計具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：民用飛機 機載維護系統(tǒng) 研制 設(shè)計

中圖分類號：V241 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0025-02

民用飛機的系統(tǒng)集成度逐步增強，使得民機的系統(tǒng)功能以及系統(tǒng)復雜度不斷提高，促使機載維護系統(tǒng)應(yīng)運而生，成為民機飛機航電系統(tǒng)不可或缺的系統(tǒng)之一。根據(jù)ARINC 624-1機載維護系統(tǒng)通過監(jiān)控航線可更換單元，對飛機系統(tǒng)進行故障探測和處理、分析與整合，實現(xiàn)對飛機系統(tǒng)及時且準確的故障報告與診斷，提高飛機的維護與維修效率，進而降低航空公司的的維護成本。機載維護系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)具有以下目標：（1）提供一個低成本且直觀的飛機維護界面，使用通用易懂的顯示信息，簡化維護程序；（2）降低或減少地面支持設(shè)備的使用；（3）提供飛機狀態(tài)監(jiān)控，包括冗余狀態(tài)、超限狀態(tài)及性能監(jiān)控。

1 機載維護系統(tǒng)設(shè)計研制周期

基于SAE ARP4754A，民用飛機機載維護系統(tǒng)從概念設(shè)計到合格審定一般經(jīng)歷概念階段、研制階段、生產(chǎn)/運行階段等階段。其中，概念階段主要確定系統(tǒng)的性能與構(gòu)型，為系統(tǒng)研制的初級階段。研制階段在概念階段之后，為生產(chǎn)/運行的實施做準備，該文將重點描述系統(tǒng)的研制設(shè)計階段。

2 機載維護系統(tǒng)的研制設(shè)計流程

典型的系統(tǒng)研制是通過采用自上而下的和自下而上的方法并以迭代與并行的方式來進行。依據(jù)SAE ARP4754A，將從自上而下的角度描述民用飛機機載維護系統(tǒng)的研制流程模型，其示意圖如1所示。

民用飛機機載維護系統(tǒng)的研制設(shè)計主要由三部分組成：機載維護系統(tǒng)研制計劃過程、機載維護系統(tǒng)的研制過程和機載維護系統(tǒng)的完整過程，其最后將形成一系列的機載維護系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)與文件。

機載維護系統(tǒng)研制計劃過程定義系統(tǒng)研制活動的完整周期過程，包括周期內(nèi)的各過程以及順序、反饋機制以及各過程轉(zhuǎn)換的內(nèi)在關(guān)聯(lián)；計劃過程還需定義每個研制過程的所有活動所采用的方法和工具。

機載維護系統(tǒng)的研制過程包括飛機級功能研制為輸入、飛機功能分配到機載維護系統(tǒng)、機載維護系統(tǒng)架構(gòu)的研制、機載維護系統(tǒng)需求分配到設(shè)備、機載維護系統(tǒng)實現(xiàn)等多個過程，具體如下。

（1）飛機功能研制：系統(tǒng)研制的過程從飛機級的頂層功能定義開始，飛機級頂層功能的定義即為飛機功能的研制，其往往依據(jù)飛機自身的需求或者用戶需求，在飛機的飛行和運營過程中，為降低飛機的維護成本，與維護相關(guān)的飛機功能應(yīng)運而生，如飛機具備支持維護功能等。

（2）飛機功能分配至機載維護系統(tǒng)：飛機功能分配至機載維護系統(tǒng)是指將飛機與維護相關(guān)功能以及與功能相關(guān)的需求分配到機載維護系統(tǒng)，在分配的過程中需要定義輸入、執(zhí)行的過程和輸出、用戶操作等多方面的因素。為完成實現(xiàn)飛機支持維護功能，正如前言所述，機載維護系統(tǒng)應(yīng)至少具備故障報告功能；在分配的過程中，機載維護系統(tǒng)與其他飛機系統(tǒng)的接口也將以需求的形式定義出來。

（3）機載維護系統(tǒng)架構(gòu)的研制：機載維護系統(tǒng)架構(gòu)旨在確立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和邊界，在此范圍內(nèi)，使得機載維護系統(tǒng)設(shè)計以滿足已建立的需求；在實際中，往往考慮多個候選系統(tǒng)架構(gòu)用于設(shè)計，可通過技術(shù)成熟度、設(shè)計實施難度、設(shè)計能力、經(jīng)濟性、以往經(jīng)驗等多個因素進行評估。除此之外，可通過系統(tǒng)功能和性能分析、初步系統(tǒng)安全性分析以及共因分析等方法對候選的機載維護系統(tǒng)的候選架構(gòu)進行迭代式評估，用以確定在滿足機載維護系統(tǒng)的功能和飛機頂層安全性需求方面的可行性。

（4）機載維護系統(tǒng)需求分配到設(shè)備：機載維護系統(tǒng)的架構(gòu)確定和系統(tǒng)需求至設(shè)備需求的分配是緊密聯(lián)系且反復迭代的過程。每一次的迭代過程，系統(tǒng)需求到軟/硬件的分配過程將更加清晰。當最終機載維護系統(tǒng)架構(gòu)滿足所有的需求時，分配過程即完成；機載維護系統(tǒng)需求分配的最終輸出結(jié)果有：分配到機載維護系統(tǒng)軟件/硬件的需求，軟/硬件的研制保證等級以及軟硬件集成需求。

（5）機載維護系統(tǒng)的實現(xiàn)：機載維護系統(tǒng)的實現(xiàn)主要包括機載維護系統(tǒng)系統(tǒng)過程到系統(tǒng)軟/硬件過程的之間的信息流傳遞，系統(tǒng)設(shè)計/制造的過程應(yīng)與分配給機載維護系統(tǒng)各軟/硬件的需求的可追溯性關(guān)系，機載維護系統(tǒng)軟件與電子硬件的綜合與集成以及機載維護系統(tǒng)的綜合。

機載維護系統(tǒng)的完整過程體現(xiàn)了在系統(tǒng)設(shè)計研制過程中的重要元素，這些元素包括安全性評估、研制保證等級分配、需求捕獲、需求確認、構(gòu)型管理、過程保證以及合格審定等；除此之外，為確保機載維護系統(tǒng)的研制過程能滿足已確認的需求，需進行機載維護系統(tǒng)的驗證，驗證包括依驗證計劃進行的檢查、評審、分析與試驗，驗證過程確定預(yù)期的機載維護系統(tǒng)功能已經(jīng)正確地得以實現(xiàn)、確定系統(tǒng)需求得以滿足以及確保系統(tǒng)的安全性分析有效。

3 結(jié)語

為降低航空公司的的運行與維修成本，機載維護系統(tǒng)在現(xiàn)代民機設(shè)計研制中扮演著重要角色，該文介紹了民用飛機機載維護系統(tǒng)的設(shè)計目標和研制周期，詳細地介紹了民用飛機機載維護系統(tǒng)研制設(shè)計流程與方法，包括了機載維護系統(tǒng)研制計劃過程、機載維護系統(tǒng)的研制過程和機載維護系統(tǒng)的完整過程等內(nèi)容，這對未來的民用飛機機載維護系統(tǒng)的研制設(shè)計具有參考價值。

參考文獻

[1]ARINC624-1，DESIGN GUIDANCE FOR ONBOARD MAINTENANCE SYSTEM[Z].AERONAUTICAL RADIO，INC，1993.

[2]ARP4754A，GUIDELINES FOR DEVELOPMENT OF CIVIL AIRCRAFT AND SYSTEMS[Z].SAE Aerospace，2010.

[3]張潔婧.民用飛機機載維護系統(tǒng)的發(fā)展與研究[J].民用飛機設(shè)計與研究，2009（2）：14-16，30.

[4]陳雯.飛機機載維護系統(tǒng)的設(shè)計考慮[J].科技創(chuàng)新導報，2014（25）：77.