全时全权限电传飞控系统的应用是民用飞机先进发展的一种重要体现,在优化民机整体性能和提高飞行品质方面起到了重要作用。但是这一系统的复杂性比较高,在研制过程中容易出现错误问题,这在一定程度上增加了该系统的运行风险,传统设计和验证方法已经不再适用,必须要对新型验证技术进行积极探索,根据实际需要做好流程规划工作,采用合适的验证方法,确保电传飞控系统能够在民用飞机运行中发挥真正作用。
1.飞控系统验证过程
以波音 777 飞控系统为研究对象,验证过程主要由需求定义、系统验证和问题追踪三部分组成。
根据飞机的整体设计需要进行相关需求定义,确保飞机中的各项系统和构件的功能作用都能够满足相关需求,保证其具有针对性。系统需求定义后能够为相关组件和系统设计工作的开展提供有利支撑;系统验证主要是对不同的系统的功能进行验证,保证各子系统能够满足整个系统定义需要;问题追踪是对存在的问题进行追根溯源,根据追踪结果为系统设计和需求定义提供有效依据,能够做好各项工作内容的调节工作。
2.系统验证技术
2.1系统需求验证手段
2.1.1正式设计评审
正式评审是需求确认过程和系统验证过程的一部分。在 PFCS、AFDS 系统和组件中,设计均需要完成系统设计评审、初步设计评审和关键设计评审,并证明系统如何满足相应的需求。
2.1.2 专门评审和分析
对系统的功能作用进行验证,对各系统的内部接口以及相互连接接口的定义进行分析和验证,确定接口接收的信号类型、内容、性能、传输效率和故障情况等。
对飞机级系统接口进行验证的过程中主要是对其兼容性进行分析,确定接口可以接收的文件类型、信号名称、具体范围和分辨率等。
2.1.3供应商验证管理
供应商验证主要是对各组件设计的合理性进行分析和评审,通过针对性验证为电传飞控系统的设计和研制提供有利支撑。
2.1.4各阶段验证方法
不同的验证方法能够对不同阶段的需求符合性进行分析,会在不同的研发阶段进行各层级的初步试验和分析,确定具体的验证内容,根据相关需求以及难易程度来选择合适的验证方法。
2.2需求验证分配
2.2.1试验
试验是表明需求符合性最理想的方法。试验方法需根据其它系统或飞机环境对试验结果的影响评估进行分配。例如系统内余度管理最好在独立的试验室进行评估,而在丧失单发状态下评估系统降级操作对飞机飞行要求的评估最好在飞行模拟器或试飞试验中进行。
2.2.2分析
由于受项目经济性和时间的限制,有些需求不能通过试验证明,主要采用分析方法。例如根据系统余度等级和预估的组件故障率,分析系统性能、可靠性和安全性预估。分析方法常用于减少需要通过试验条件验证需求的试验范围。
2.2.3供应商试验和分析
供应商进行大范围的试验和分析以验证供应商设计满足规范和图纸要求。
2.3覆盖和追溯
完整的验证覆盖应保证每条设计要求和目标分配到一项或多项验证活动中。通过委任工程代表批准验证文件,确保相应需求的验证活动是可接受的和完整的,完成的验证文件需要归档。不符合的需求将通过严格的反馈程序进行管理,决定是否更改系统。
2.4需求管理工具
PFCS 和 AFDS 系统验证符合性矩阵可追溯系统需求对应分配的验证方法、阶段和文件。通过需求管理工具保存这些符合性矩阵数据库,可获取所有设计需求、顶层安全性事件、适航计划和相关的验证数据。
2.5系统验证支持飞机验证
飞机系统验证主要确定电传飞控系统在使用过程中可支持的类型,明确具体要求后便于后续的相关操作,使其安全性能满足实际需求。
飞机验证涉及到多方面内容,其主要包括内部系统验证和飞行验证等,对于飞控系统的运行情况进行及时了解,对信息进行及时反馈。
2.5.1设计评审
对于可能出现的故障问题进行评审,对于多种故障类型下各组件和系统的运行状态进行分析。采用专门的验证模型对电传飞控系统的安装和应用进行检查和分析,建立专门的评审组,让各部门人员都能够参与进来,从而实现对异常信息、警报信息和维护信息的评审。
2.5.2分析
对电源开启和中断时飞机运行系统的状态和反应进行验证分析,对不同条件下的电源转换情况进行分析。
根据验证结果对各项数据进行完善和更新,做好各方面的安全性和危险性评估,了解不同系统的接口状态以及故障类型,对于运行期间发生故障的可能性进行分析。
2.5.3飞机级试验
试验平台验证是对飞机中的各类硬件设备和软件设施进行检验,主要包括模拟器、集成系统和飞行试验等。
系统集成试验主要是对其内部系统运行期间不同操作的影响情况进行分析和验证,但是在验证过程中使用的电源系统和LRU与真实飞机运行还存在一定差距,所以这类验证试验只能分析不同操作对飞控系统的影响。
工程模拟器在使期间其硬件的组成结构与正常民机界面一致,可以进行一系列操作,对飞行品质、运行程序和系统稳定性等进行有效评估,还可以进行不同环境条件下的性能验证工作,对于民机飞行过程中相对危险的试验内容都可以通过这一设备进行模拟试验。
地面系统和飞行试验能够对飞机运行期间的整个系统进行集成验证,了解操纵过程中的各方面影响因素,对于不同操作容易引发的故障问题进行验证。比如,飞行员在多种复杂环境及故障条件下进行试飞,分析不同故障问题对飞机性能产生的影响。
2.6问题追踪
问题追踪会根据电传飞控系统中整合的各项信息数据进行项目追踪,确定系统设计是否符合相关要求,对于不同层级都需要进行问题追踪,了解飞机整体、系统、设备和各部件的实际情况,会根据不同层级问题进行进一步分类,进一步进行问题溯源,便于各项目后续工作的有序开展。
结语:由于民用飞机电传飞控系统的复杂性,设计和验证工作在开展期间的难度比较大,从相关工作的开展情况来看我国在这方面的经验还相对较少,可以借鉴国外优秀经验并根据我国大型民用飞机系统研制和验证的实际需要制定符合自身需求的验证模型,要保证系统验证流程的规范性和全面性,让相关验证方法得到充分落实,及时了解电传飞控系统设计和研制内容是否满足民用飞机的功能性和安全性需求,便于后续的针对性调整。