適航要求下民機航電系統建設條件研究

李莉，孫星，劉路

（中國航空規劃設計研究總院有限公司，北京 100120）

1 適航規范

適航(airworthiness)，即適航性的簡稱，它要求航空器應始終處于保持符合其型號設計和始終處于安全運行狀態。這個環節遍布航空器的設計、制造、使用和維修的每一個階段，航空器的適航性隨時隨地都在影響著民用航空的安全。

適航標準是一類特殊的技術型標準。它是為保證實現民用航空器的適航性而制定的最低安全標準，與其他標準不同，適航標準是國家法規的一部分，必須嚴格執行。

我國從1985 年開始到1992年參照FAR 逐步制定中國民用航空規章（CCAR）21部、23部、25部、27部、29部、31部、33部、35部、37部等。我國的適航標準以法律規章的形式予以確認，具有法律的強制性。

其中，航電系統開發遵循工業技術標準：

ARP4754A 是民機合格審定當局和申請人對高度綜合或復雜系統，特別是對其中重要的部件進行審定的指導材料，航電系統的開發過程必須符合ARP4754A 的要求。

DO-297 對綜合模塊化航空電子系統( IMA) 的開發者、應用開發者、綜合者、認證申請者和IMA 系統的批準人員提供的指南，綜合模塊化航空電子系統的開發和認證必須符合DO-297 的要求。

DO-254 對如何開發機載電子硬件，以保障其在特定的環境中安全地執行預定的功能提供開發保證指南，對硬件的研發必須符合DO- 254 的要求。

DO-178B /C 主要描述適航審定中關于航空器和發動機機載系統和設備中使用的軟件開發方面的要求，目的為機載系統和設備中軟件的開發提供指導方針，使其能執行預期的功能、達到安全關鍵等級并滿足適航要求，對軟件的研發必須符合DO-178B/C 的要求。

2 航空電子系統簡介

航空電子系統是民用飛機的“大腦”與“神經”，是飛行任務組織和管理系統。機載航電系統是飛機各單元之間進行及時有效溝通、地面單位進行空中交通控制、及時處理各種突發問題的基本設施，正是依靠這些設備，才使繁忙擁擠的空中航路變得有條不紊，井然有序，保障了航路的通暢和航空器的安全運行。因此，機載航電系統的適航取證對飛機的安全運行至關重要。

基于適航取證的要求，民機航電系統研制流程采用正向設計的思路，流程主要包括了需求分析、系統功能分析、設計綜合、軟硬件分析及設計、軟硬件實現、模塊、子系統、系統集成和驗證。研制流程重點強調全流程的系統工程策劃與管理、滿足適航要求的過程數據管理，突出從用戶需求到系統各層級需求的分析、追溯和管理。滿足設計與驗證并行的要求，實現基于需求的系統各層級確認和驗證，符合一體化安全性評估（RMS）與性能設計。

3 航電系統適航要求下條件分類

民機研發過程是自頂向下的分層設計與實現和自底向上的逐級綜合與驗證，采用典型的設計確認驗證流程。根據不同條件的屬性進一步梳理，可以分為四大類內容，包括：滿足適航要求的管理平臺、設計開發工具、集成驗證環境和信息化基礎支撐環境，四個部分缺一不可，互為交叉。

3.1 管理平臺

建立統一的項目管理體系，實現項目的全過程管控。建立必要、共享和協同的各類應用服務，包括項目管理、供應商管理、門戶管理等、協同設計開發平臺、公共資源及數據庫管理、適航取證管理、質量管理、工藝技術管理等。

（1）項目管理。項目管理系統功能主要覆蓋整合管理、范圍管理、成本管理、進度管理、資源管理、溝通管理、風險管理以及相關方管理。

（2）門戶管理。為提升項目各專業協同工作能力，更高效地組成聯合團隊，進行協同研發，打破各專業溝通壁壘，建立統一的項目信息門戶。建設內容包括：企業門戶基礎框架、內容管理、統一身份認證及用戶管理、門戶基礎功能模塊、系統集成等。

（3）質量管理。質量管理是對質量的信息進行跟蹤展示等，包括質量策劃、質量控制、質量統計分析等。

（4）數據(知識)管理。支持系統工程過程需要的知識庫、基礎數據庫。

（5）全生命周期模型管理。全生命周期模型管理聚焦于項目實施過程中的團隊協作，模型及數據的管理，跨工具跨平臺的追溯、模型傳遞等問題。

（6）軟件資源管理。實現設計軟件的統一管理和平衡應用。

（7）協同設計平臺。協同設計平臺提供各類活動和專業領域的工具以形成完整的工具體系。

（8）工藝技術管理。建立工藝相關規范體系，提升數字化工藝設計與管理能力。

（9）供應商管理。供應商管理是管理供應商的基本信息、資質能力信息、歷史供應信息和風險信息。

（10）適航取證管理。建立統一的適航取證管理平臺，提高產品研制過程中的適航管理效能，實現與局方和主機商的適航要求的無縫對接。主要包括：產品符合性管理、體系符合性管理、協同工作、適航支持庫。

3.2 設計開發工具

設計開發類工具包括專業設計工具和通用基礎軟件，通常需要以下幾類：

（1）需求開發工具。基于需求驅動的研發過程，自頂向下進行需求的分析、分解和傳遞，并基于需求進行架構設計和開發是機載產品系統工程應用的關鍵。

（2）結構專業設計分析工具。結構專業主要包括結構專業設計軟件、結構優化軟件、結構強度仿真軟件、疲勞耐久性仿真軟件、振動噪聲仿真軟件、熱力專業軟件、多學科綜合分析軟件。

（3）光學設計分析工具。光學設計分析工具在項目論證之初對產品光學性能開展初步仿真、優化。

（4）電子硬件設計分析工具。電子硬件設計分析工具面向民用飛機航電系統產品研發單位，支撐電子硬件技術研發。通過硬件研發管理平臺將各類典型硬件設計仿真分析等開發工具整合管理、形成統一協同的硬件的研發能力。

（5）軟件設計分析工具。民機機載軟件的研制必須滿足適航標準對研制過程提出的目標，所產生的數據必須符合適航標準的要求。主要包括：軟件開發工具、軟件驗證工具及與之配套的軟件工程管理平臺。

（6）通用基礎軟件。除了以上的各專業軟件，還需要建設通用類的辦公、研發基礎軟件，主要包括數據庫(Oracle)、數學計算、office軟件包、PDF文件編輯器、桌面捕捉工具、同行評審工具、文檔開發工具等。

3.3 集成驗證環境

按照ARP4754指南要求，民用飛機系統驗證過程自底向上開展，產品的集成與驗證需要在每一層級實施，對該層級的需求進行驗證。只有低層級產品集成完且得到功能及性能驗證后，才能進一步集成為更高一層級產品或系統。航電系統集成驗證包括設備集成驗證、分系統集成驗證、航電系統集成驗證三個層次。

3.4 信息化基礎支撐平臺

信息化基礎支撐平臺是業務應用的必備支撐環境，主要建設內容包括服務中心、數據中心（含異地災備中心）、網絡平臺、安全中心。