适航要求下民机航电系统建设条件研究

李莉，孙星，刘路

（中国航空规划设计研究总院有限公司，北京 100120）

1 适航规范

适航(airworthiness)，即适航性的简称，它要求航空器应始终处于保持符合其型号设计和始终处于安全运行状态。这个环节遍布航空器的设计、制造、使用和维修的每一个阶段，航空器的适航性随时随地都在影响着民用航空的安全。

适航标准是一类特殊的技术型标准。它是为保证实现民用航空器的适航性而制定的最低安全标准，与其他标准不同，适航标准是国家法规的一部分，必须严格执行。

我国从1985 年开始到1992年参照FAR 逐步制定中国民用航空规章（CCAR）21部、23部、25部、27部、29部、31部、33部、35部、37部等。我国的适航标准以法律规章的形式予以确认，具有法律的强制性。

其中，航电系统开发遵循工业技术标准：

ARP4754A 是民机合格审定当局和申请人对高度综合或复杂系统，特别是对其中重要的部件进行审定的指导材料，航电系统的开发过程必须符合ARP4754A 的要求。

DO-297 对综合模块化航空电子系统( IMA) 的开发者、应用开发者、综合者、认证申请者和IMA 系统的批准人员提供的指南，综合模块化航空电子系统的开发和认证必须符合DO-297 的要求。

DO-254 对如何开发机载电子硬件，以保障其在特定的环境中安全地执行预定的功能提供开发保证指南，对硬件的研发必须符合DO- 254 的要求。

DO-178B /C 主要描述适航审定中关于航空器和发动机机载系统和设备中使用的软件开发方面的要求，目的为机载系统和设备中软件的开发提供指导方针，使其能执行预期的功能、达到安全关键等级并满足适航要求，对软件的研发必须符合DO-178B/C 的要求。

2 航空电子系统简介

航空电子系统是民用飞机的“大脑”与“神经”，是飞行任务组织和管理系统。机载航电系统是飞机各单元之间进行及时有效沟通、地面单位进行空中交通控制、及时处理各种突发问题的基本设施，正是依靠这些设备，才使繁忙拥挤的空中航路变得有条不紊，井然有序，保障了航路的通畅和航空器的安全运行。因此，机载航电系统的适航取证对飞机的安全运行至关重要。

基于适航取证的要求，民机航电系统研制流程采用正向设计的思路，流程主要包括了需求分析、系统功能分析、设计综合、软硬件分析及设计、软硬件实现、模块、子系统、系统集成和验证。研制流程重点强调全流程的系统工程策划与管理、满足适航要求的过程数据管理，突出从用户需求到系统各层级需求的分析、追溯和管理。满足设计与验证并行的要求，实现基于需求的系统各层级确认和验证，符合一体化安全性评估（RMS）与性能设计。

3 航电系统适航要求下条件分类

民机研发过程是自顶向下的分层设计与实现和自底向上的逐级综合与验证，采用典型的设计确认验证流程。根据不同条件的属性进一步梳理，可以分为四大类内容，包括：满足适航要求的管理平台、设计开发工具、集成验证环境和信息化基础支撑环境，四个部分缺一不可，互为交叉。

3.1 管理平台

建立统一的项目管理体系，实现项目的全过程管控。建立必要、共享和协同的各类应用服务，包括项目管理、供应商管理、门户管理等、协同设计开发平台、公共资源及数据库管理、适航取证管理、质量管理、工艺技术管理等。

（1）项目管理。项目管理系统功能主要覆盖整合管理、范围管理、成本管理、进度管理、资源管理、沟通管理、风险管理以及相关方管理。

（2）门户管理。为提升项目各专业协同工作能力，更高效地组成联合团队，进行协同研发，打破各专业沟通壁垒，建立统一的项目信息门户。建设内容包括：企业门户基础框架、内容管理、统一身份认证及用户管理、门户基础功能模块、系统集成等。

（3）质量管理。质量管理是对质量的信息进行跟踪展示等，包括质量策划、质量控制、质量统计分析等。

（4）数据(知识)管理。支持系统工程过程需要的知识库、基础数据库。

（5）全生命周期模型管理。全生命周期模型管理聚焦于项目实施过程中的团队协作，模型及数据的管理，跨工具跨平台的追溯、模型传递等问题。

（6）软件资源管理。实现设计软件的统一管理和平衡应用。

（7）协同设计平台。协同设计平台提供各类活动和专业领域的工具以形成完整的工具体系。

（8）工艺技术管理。建立工艺相关规范体系，提升数字化工艺设计与管理能力。

（9）供应商管理。供应商管理是管理供应商的基本信息、资质能力信息、历史供应信息和风险信息。

（10）适航取证管理。建立统一的适航取证管理平台，提高产品研制过程中的适航管理效能，实现与局方和主机商的适航要求的无缝对接。主要包括：产品符合性管理、体系符合性管理、协同工作、适航支持库。

3.2 设计开发工具

设计开发类工具包括专业设计工具和通用基础软件，通常需要以下几类：

（1）需求开发工具。基于需求驱动的研发过程，自顶向下进行需求的分析、分解和传递，并基于需求进行架构设计和开发是机载产品系统工程应用的关键。

（2）结构专业设计分析工具。结构专业主要包括结构专业设计软件、结构优化软件、结构强度仿真软件、疲劳耐久性仿真软件、振动噪声仿真软件、热力专业软件、多学科综合分析软件。

（3）光学设计分析工具。光学设计分析工具在项目论证之初对产品光学性能开展初步仿真、优化。

（4）电子硬件设计分析工具。电子硬件设计分析工具面向民用飞机航电系统产品研发单位，支撑电子硬件技术研发。通过硬件研发管理平台将各类典型硬件设计仿真分析等开发工具整合管理、形成统一协同的硬件的研发能力。

（5）软件设计分析工具。民机机载软件的研制必须满足适航标准对研制过程提出的目标，所产生的数据必须符合适航标准的要求。主要包括：软件开发工具、软件验证工具及与之配套的软件工程管理平台。

（6）通用基础软件。除了以上的各专业软件，还需要建设通用类的办公、研发基础软件，主要包括数据库(Oracle)、数学计算、office软件包、PDF文件编辑器、桌面捕捉工具、同行评审工具、文档开发工具等。

3.3 集成验证环境

按照ARP4754指南要求，民用飞机系统验证过程自底向上开展，产品的集成与验证需要在每一层级实施，对该层级的需求进行验证。只有低层级产品集成完且得到功能及性能验证后，才能进一步集成为更高一层级产品或系统。航电系统集成验证包括设备集成验证、分系统集成验证、航电系统集成验证三个层次。

3.4 信息化基础支撑平台

信息化基础支撑平台是业务应用的必备支撑环境，主要建设内容包括服务中心、数据中心（含异地灾备中心）、网络平台、安全中心。