军用教练机功能构建及其应用

2021-04-07 05:38黄轶华刘世华王志强

教练机 2021年1期

黄轶华，邹蕊，刘世华，王志强

（航空工业洪都，江西南昌，330024）

0 引言

随着军机技术的不断发展和革新，军机系统性能大幅度提高的同时，复杂化和综合化程度也越来越高。系统内部的交联关系及系统之间的高度耦合给系统安全性评估工作带来了巨大挑战，也给军机系统安全带来隐患，难以保证装备使用效能的实现。因此，我国军用航空正加速引入军机适航理念，而系统安全性评估作为适航审查必备项目，是军机适航的重要环节。

1 分析目的

飞机级功能危险评估（AFHA）是系统、综合地按层次检查飞机级功能的安全性评估方法，以确定其在功能失效时可能产生潜在的危险及后果。该评估工作是军机适航系统安全性评估的必要输入及安全性要求的重要依据。

飞机级功能架构作为AFHA 分析的前提，目前尚未有清晰定义，设计人员依靠自身经验识别飞机各层次功能，但由于没有严格的定义及个人认知局限性，可能导致AFHA 功能层次不一致或不完整等情况的出现，影响安全性定量指标需求评估。本文以军用教练机为分析对象，定义飞机级功能各层次功能关系，并给出典型功能架构及其在AFHA 中的应用。

2 飞机级功能构建

2.1 飞机级功能定义

飞机级功能一般分为内部功能和外部功能。内部功能指飞机为实现规定的任务剖面所具备的主要功能及飞机内部系统之间的接口功能；外部功能指飞机与其他飞机或地面系统的接口功能。

2.2 功能层级划分

通常情况下，为全面识别飞机功能，应按照逐层展开的方式实施功能分析，找出所有工作状态和模式下可能的功能或子功能。

飞机级顶层功能应根据飞机使命任务确定，包括常规飞行所需功能和为完成使命任务所需功能。此层级功能表现为概括性功能，既要将同类型功能归纳总结，又需覆盖飞机所有操作行为相关的功能，如：飞行控制、动力控制、地面控制、教学等功能。

为了保证需求的可追溯性，飞机级底层功能应承接上一层功能并与预期飞机分系统相对应，要作为系统级功能输入。如：俯仰控制、滚转控制、偏航控制等功能，上层功能为飞行控制，且可承接“飞行控制系统”相关功能。

3 军用教练机典型功能架构

实施AFHA 过程的第一步是获取必要的原始资料。通常，原始资料包括:飞机功能架构、飞机功能描述、飞行剖面、适航规章要求以及其他相关要求。功能架构作为开展飞机级功能危险评估的输入，直接影响后续分析的完整性，是安全性评估的重要环节。本文通过研究军机和民机相关资料，结合型号研制经验，分析了军用教练机典型功能架构（见图1）。典型功能架构并非完整的功能识别，其具有通用性，分析人员可参考此功能架构的功能定义及层级关系制定适用于机型特点的功能架构，以保证其功能层次关系的准确性及完整性。

图1 军用教练机典型功能架构

4 功能架构在飞机级功能危险评估（AFHA）中的应用

AFHA 是分析飞机功能清单中每个功能失效的所有情况，确定功能的失效状态，分析功能失效状态的影响、失效探测方法和纠正措施，并考虑飞行阶段、环境事件以及外部关联系统功能的影响。之后确定失效模式的影响类别，并给出相关的证明材料。主要包括功能构建、功能失效状态分析、功能失效状态影响分析、功能失效状态影响等级分析及安全性指标要求。

飞机功能架构在AFHA 中的应用主要体现在功能失效状态分析工作中。功能失效状态分析是按照飞机功能架构，对每一项功能进行功能失效分析，确定飞机功能失效的清单。

对于每一个功能失效，应确定所有可能的失效状态，如：对称功能需考虑单边失效、完全失效及误开启等情况；通告功能需考虑误通告情况下和无通告情况下的功能失效情况。以 “地面速度控制”为例分析，可分为单侧失效及完全失效，具体见表1。

表1 “地面速度控制”功能失效分析

对于每一个功能失效，分析单个功能失效之外，还要假定不同的组合模式，考虑可能使情况恶化的所有其他可能的失效、事件或特定构型，以形成AFHA 中新的失效状态。以“提供导航数据”和“通信”功能为例分析，单个“提供导航数据”功能失效的情况下，飞机可通过外部通信功能实现安全返航，但是如果考虑“提供导航数据”和“通信”同时失效的情况下，失效状态影响将变得更加严重，此时分析人员需要考虑组合失效状态，具体见表2。