综合模块化航空电子系统的构型索引要求

赵净净

摘 要：综合模块化航空电子系统（Integrated Modular Avionics，IMA）已成为当今国际航空电子系统发展的主要趋势，也是我国未来大型客机航空电子系统发展的方向。在民机上使用之前，IMA系统必需获得适航认可，而IMA系统构型索引是适航认可IMA系统所要求的重要证据之一。由于IMA系统高度综合、高度复杂、多方参与研发，如何组织各参与方的各类信息以便有效的、系统性的表达IMA系统的构型索引，成为一个难点。针对这一难点，该文基于IMA系统可增量式获得适航认可这一特点，明确了IMA系统构型索引的组织方式，以及在该组织方式下构型索引应包含的主要信息，为我国大型客机IMA系统取证中准备构型索引提供了一种思路。

关键词：综合模块化航空电子系统 构型索引 增量式认可 DO-297

中图分类号：V243 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（c）-0003-02

为了适应当前航空电子系统技术的迅速发展，满足未来大型客机对航空电子系统高灵活性、高可靠性以及便于升级换代的要求，开放式的综合模块化航空电子系统（Integrated Modular Avionics ，IMA）已成为当今国际航空电子系统发展的主要趋势，也是我国未来大型客机航空电子系统发展的方向[1]。目前，HAWK Horizon、FD 728 jet、Embraer 170/190、Gulf stream等支线及公务机，B787、A380、A350等先进干线机[2]，以及我国正在发展的大型客机C919，均采用了IMA系统。

在民机上使用之前，IMA系统必需获得适航认可。而IMA系统构型索引是适航认可IMA系统所要求的重要证据之一，它应提供IMA系统整个生命周期内完整的构型信息，保证IMA系统各子系统/部件的正确表达、IMA系统各子系统/部件之间关系的正确表达，将IMA系统各子系统/部件构型数据提供给其各子系统/部件使用，方便追踪IMA系统各子系统/部件的工程和技术文档（包括文档的变更）[3]。

但是，IMA系统高度综合、高度复杂，其包括模块、基础应用、IMA平台、驻留应用、IMA系统、飞机级IMA系统等，涉及IMA研发者、驻留应用研发者、IMA系统集成者、型号合格证申请人等多个参与方。如何组织各参与方的各类信息以便有效的、系统性的表达IMA系统的构型索引，成为一个难点。该文基于IMA系统可增量式获得适航认可这一特点，明确了IMA系统构型索引的组织方式，以及在该组织方式下构型索引应包含的主要信息，为我国大型客机IMA系统取证中准备构型索引提供了一种思路。

1 IMA系统增量式认可

RTCA DO-297提供了一个IMA系统获得适航认可的方法：增量式认可[4]，即在取证过程中，IMA系统可通过分步完成如下六项任务来获得IMA系统的最终适航认可。

（1）任务1：模块认可。

在整个IMA系统的取证过程中，针对模块认可这一任务，模块认可申请人要向适航当局证明模块的特性、性能和接口满足相关规章和设计需求，得到适航当局认可后，即可获得模块的增量式认可。模块认可申请人可以通过提供有证明文件的证据（例如符合性数据等）进行上述证明，这些证据也有利于任务2-任务6的完成。

在模块认可过程中，允许认证申请人针对IMA平台的单独组件（例如，处理模块、核心软件服务（包括，操作系统、健康监控功能、故障管理功能）、电源模块、接口模块）获得增量式认可。平台本身也可以作为一个模块来认可。

（2）任务2：驻留应用认可。

在整个IMA系统的取证过程中，针对驻留应用认可这一任务，驻留应用认证申请人要向适航当局证明驻留应用符合相关规章条款，满足IMA系统分配的需求，可以提供被要求的特性和性能。在这个过程中，认证申请人应提供认可数据和符合性证据以支持驻留应用在IMA系统的集成。

（3）任务3：IMA系统认可。

在IMA系统认可过程中，IMA系统认可申请人要向适航当局证明集成的模块、驻留应用和平台能够执行原定的功能，同时不影响其他驻留应用和模块的正常工作。

（4）任务4：飞机级IMA系统。

IMA系统的安装、集成与确认&验证活动类似于在联合式系统架构下所进行的那些活动，主要是证明飞机和驻留应用的各项功能都按照预期要求执行，支持飞机的安全性目标并能符合适用的规章。

在飞机安装期间，与飞机功能相关的各驻留应用之间的交互，应该在飞机地面试验和飞行试验中进行验证和确认。同样，IMA系统与飞机其它系统之间的交互、接口和联接也要得到验证和确认。在任务3中没有涉及到的IMA系统生命周期数据应该在任务4中完成。

（5）任务5：模块或驻留应用的变更。

与所有飞机系统一样，IMA系统需要有构型管理流程。在这一任务中，IMA系统认可申请人要制定构型管理流程，在流程中要明确IMA系统各参与方（研发者、供应商、集成者、型号合格证申请人）如何协调、落实变更。

（6）任务6：模块或驻留应用的重用。

如果模块或者驻留应用在以前机型中已经得到了适航认可，那么IMA系统认可申请人可以考虑模块和驻留应用的重用。即，该一任务的主要目标是合理规划对已经得到适航认可的模块和驻留应用的生命周期数据的重用，最大程度地减少适航当局的审查。

2 IMA系统的构型索引

按照RTCA DO-297方法，IMA系统可以通过上述六项任务，采取逐步集成的方式获得增量式认可。类似的，IMA系统构型索引也可以按照上述任务（任务1-任务6）范畴组织：针对任务1-任务4，各项任务对应一份对应层级的构型索引，作为向适航当局表明符合性的证据之一，即IMA系统构型索引可分为：模块构型索引、驻留应用构型索引、IMA系统构型索引、飞机级IMA系统构型索引；针对任务5，主要目标是对构型索引进行维护和更新；针对任务6，主要目标是重用相应的构型索引。endprint

为了完整地的提供IMA系统整个生命周期的构型索引信息，模块构型索引、驻留应用构型索引、IMA系统构型索引、飞机级IMA系统构型索引应包含如下必要信息。

2.1 模块构型索引

模块构型索引标识了模块以及模块整个生命周期环境的构型。该索引的编制用于帮助模块（包括其生命周期环境）再生产。至少应包含：

（1）模块的描述和构型。

（2）组成模块的每个部件。

（3）以前开发过的模块（如果有）。

（4）模块的生命周期数据，包括模块认可数据和模块符合数据。

（5）存档和发布介质。

（6）用于建造模块的指导或图纸。

（7）模块生命周期环境的标识。

（8）用于开发和验证模块的开发工具和验证工具的标识，包括相关的工具鉴定数据。

（1）用于验证模块测试环境标识。

（2）数据完整性检查（如果有）。

2.2 驻留应用构型索引

驻留应用构型索引包括两部分：软件生命周期环境构型索引和软件构型索引。

2.2.1 软件生命周期环境构型索引

软件生命周期环境构型索引标识了软件生命周期环境的构型。该索引的编制有助于硬件和软件生命周期环境的再生，以便软件的再产生、再验证或者软件修改。内容至少应：

（1）标识软件生命周期环境硬件和其操作系统软件。

（2）标识软件开发过程中使用的工具。例如包括编译器、链接编辑器、加载器、数据集成工具（例如计算、嵌入式校验求和或循环冗余校验、根据相关选择代码自动产生器）。

（3）标识用于验证软件产品的测试环境，例如，软件测试和分析工具。

（4）标识鉴定的工具以及其相关的工具鉴定数据。

2.2.2 软件构型索引

软件构型索引标识软件产品的构型，应提供特定的构型标识和版本标识。软件构型索引至少应标识：

（1）软件产品。

（2）可执行目标代码。

（3）每个源代码部件。

（4）在软件产品中以前开发过的软件（如果有）。

（5）软件生命周期数据。

（6）归档和发布介质。

（7）制作可执行目标代码的指令，如包括编译和链接的指令和数据；在再生、测试或者修改时，复原软件所使用的流程。

（8）如果它分开包装，参考软件生命周期环境构型索引（3.2.1）.

（9）可执行目标代码的数据完整性检查（如果有）。

（10）如果有，对用户可更改软件进行更改的流程、方法和工具。

2.3 IMA系统构型索引

IMA系统构型索引应包含下列信息，并且/或者提供包括下列信息的其他数据的参考：

（1）位于IMA系统内部的硬件和软件部件的物理位置标识。

（2）每个IMA系统部件的构型标识。

（3）开发、集成和确认&验证环境的构型索引。

（4）集成到IMA系统所必须遵循的操作或维护程序和限制。

（5）在相关规章下建立IMA系统安全的全部系统设计特性和能力应进行标识。

（6）IMA平台和驻留应用之间的相互接口和关系。

（7）与飞机其他系统的接口（例如，总线，专用链接等）。

（8）描述与备件间允许互换和/或混合使用的信息（如果有）。

（9）被鉴定了的工具以及相关工具鉴定数据的标识。

（10）IMA系统部件构型索引的参考.

（11）加载、验证、维护正确的IMA系统构型，以及保证IMA系统与飞机设计一致的指导。

2.4 飞机级IMA系统构型索引

飞机级IMA系统构型索引应包含3.3节中要求的相关信息，除此之外，还应包含IMA系统安装、集成、确认和验证所需的其他数据。

3 结语

开放式的综合模块化航空电子系统（Integrated Modular Avionics ，IMA）已成为当今国际航空电子系统发展的主要趋势，也是我国未来大型客机航空电子系统发展的方向。对于适航当局在IMA系统取证过程中关注的构型索引，该文基于IMA系统可增量式获得适航认可这一特点，明确了IMA系统构型索引的组织方式，以及在该组织方式下构型索引应包含的主要信息，为我国大型客机IMA系统取证中准备构型索引提供了一种思路。

参考文献

[1] 周强.新一代民机航空电子互连技术发展[J].电光与控制，2009，16（4）：1-6.

[2] 王晓梅.民用飞机系统机电综合的发展[J].科技创新导报，2011（32）：93.

[3] FAA.Order1800.66，Configuration Management Policy[S]. U.S.：FAA，2007.

[4] SC-200. RTCA DO-297，Integrated Modular Avionics （IMA） Development Guidance and Certification Considerations[S]. Washington： SC-200，2005.endprint