民用飛機試飛任務需求管理技術研究與實現

嚴子焜

摘 要：針對民用飛機進行試飛時對于各種復雜前置條件的管理需求，提出了一種基于設計需求的試飛需求定義和管理方法。該方法充分考慮了飛機的設計特點和試飛執行過程中需關注的各種因素，采用需求管理的概念，開發一種與民機研制相匹配的試飛需求管理工具，以保證試飛過程管理的科學性和高效性。

關鍵詞：需求管理 驗證與鑒定 試飛 執行條件

中圖分類號：V221 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0171-02

試飛作為整機驗證中的重要組成部分，是確認飛機滿足客戶和適航要求的必要手段，在民機系統工程中具有重要的作用。通過采用系統工程中的需求管理手段，根據飛機設計和試驗特點，分析和梳理試飛前置條件，并以此為基礎對其進行動態管理，是加快試飛進度、提高試飛執行效率的必要手段。

1 開發背景

民用飛機在試飛過程中將面臨大量技術和管理問題，主要集中在試飛構型、設計更改對試飛任務的影響以及與其他研制計劃之間的匹配性等3方面，即，飛機在設計過程中存在各種描述，如功能描述、性能描述、裝機設備件號等，采用何種方式可明確表達試飛任務對飛機和改裝設備狀態的要求；飛機進行試飛時，依然處于設計過程，將不可避免出現大量的設計更改，使用何種方式評估上述飛機設計更改對試飛任務執行產生的影響；民機開發是一項復雜系統工程，將產生大量的工作計劃，采用何種手段保證試飛計劃與其他研制計劃之間的協調匹配。

為妥善解決上述問題，需按照驗證與鑒定方法（V&V）對試飛任務內容進行需求分析，形成完整的試飛需求；根據設計數據確定執行試飛任務所需的飛機狀態和試驗條件基準；建立可與其他數據平臺（如：構型數據管理平臺、計劃管理平臺等）進行數據交互的管理工具和相關應用。

2 工作思路

進行民用飛機試飛任務需求管理工具的開發時主要按照以下思路進行：

（1）根據試飛特點梳理飛機設計要求，形成可用于描述飛機狀態的結構化設計數據；（2）按照驗證與鑒定原則建立試驗追溯矩陣，確定需采用試飛方式進行驗證與鑒定的試飛需求；（3）根據試飛需求和設計數據，確定試飛項目對應的飛機狀態基準；（4）根據上述需求數據對試飛過程進行管理。

具體開發思路如圖1所示。

3 需求管理工具開發過程

3.1 設計數據

結構化設計數據是進行試飛任務需求管理的基礎，將飛機設計方案、審定計劃、TLARD、TLSRD、FICD、系統詳細設計數據中與試飛相關的數據按照不同邏輯關系進行關聯，形成樹形設計要求和網狀設計邏輯數據結構，具體如圖2所示。

3.2 試飛需求定義

試飛在飛機研發過程中其被賦予了3層含義，（1）屬于產品設計過程，試驗產品需使用試飛數據進行產品的設計工作，如FMS的數據庫、ADS的校準曲線、控制律等；（2）整機驗證過程，試驗產品通過試飛數據確定產品是否滿足主制造商所提出的設計要求，用以確認飛機滿足設計要求；（3）整機鑒定過程，通過試飛數據確定試驗產品符合適航和運行要求。

在進行試飛需求定義時，通過確定設計要求和V&V之間的關系，形成完整地需求驗證矩陣，再行考慮其他手段（如地面試驗、實驗室試驗…）與試飛之間的互補性關系，逐項梳理所提出需求的必要性和合理性以確定試飛驗證的范圍。

3.3 建立飛機狀態基準

飛機狀態是科目執行條件中的重要內容，將直接影響科目執行的有效性，由于不同系統之間的耦合影響，確定科目所需的飛機狀態，并對上述內容進行量化的工作極為復雜。

根據結構化設計數據和試飛任務對應的功能項或設計指標，定義和確定功能項對應的耦合功能，按照“功能接口”明確為驗證此項試飛需求中的設計要求時，其他系統/設備應具備的功能項目和狀態，即形成基于試飛科目的飛機狀態基準，具體如圖4所示。

4 基于任務的需求管理

通過使用基于設計數據的試飛需求定義和與設計數據相匹配的飛機狀態基準，并以此為建立滿足試飛需求的構型基準定義，可有效解決試飛構型定義不清的問題，并通過對上述數據進行控制和管理，以期實現。

4.1 試飛條件管理

執行試飛前，通過對比此項或幾項試飛科目的飛機狀態基準和實際構型數據，確定偏離項目，并對其進行告警，以督促構型到位；檢查前置試驗的完成情況，落實前置工作項。

4.2 檢查試飛計劃與系統發展計劃之間的匹配性

通過科目的飛機狀態基準數據，對試飛計劃與系統發展計劃之間的匹配性進行檢查和確認。

4.3 偏離評估管理

飛機狀態基準是一個科目執行時較為理想的最低要求狀態，但由于各種外部不確定條件，飛機狀態被非如預期般可按計劃實現，因此，在試飛執行過程中需對構型偏離進行評估和管理，以確定在飛機狀態基準向下的Δ是否對試飛科目的執行產生影響。

5 結語

通過建立一套規范的試飛需求管理業務流程，并以此為基礎開發試飛需求管理工具，以實現明確試飛需求、定義和跟蹤飛機狀態以及試飛過程提供技術支持等工作的業務流程和數據形式的目的。

試飛需求管理工具的開發和應用將對試飛工作帶來積極的作用，主要體現在：

（1）使用更小要素的試飛需求作為定義試飛科目的依據并與設計要求相互關聯，可保證試飛內容的完整性和減少無意義試飛內容；（2）通過提前規劃試飛科目所需的飛機狀態并建立飛機狀態基準，并以此為基礎，形成構型項目檢查清單、前置試驗/試飛項目清單，以實現對試飛過程的科學化管理；（3）實現系統發展計劃與試飛計劃之間的相互協調匹配，實時反映上述計劃調整對關聯內容的影響。

綜上，試飛工作是飛機系統工程尤其是設計過程中不可割裂的部分，通過開發試飛需求管理工具，建立精細化的試飛業務流程和工作規范和將海量設計數據與試飛工作相互的關聯，將提高試飛規劃的科學性和加強OEM對試飛過程管理的能力，對民用飛機試飛工作帶來了積極的作用。

參考文獻

[1] AP-21-AA-2011-03-R4航空器型號合格審定程序[S].

[2] Hans-Henrich Altfeld. Commercial Aircraft Projects[M].，2010.

[3] Beam，W.R.System Engineer：Architecture and Design[M].New York：Mcgraw-Hill，1990.

[4] 彭勝任.需求管理系統研究與開發[D].北京郵電大學，2005.

[5] M.Elizabeth C.Hull.需求工程[M].北京：清華大學出版社，2003.

[6] 季建琴.民用飛機需求管理技術研究與應用[J].科技視界，2012，9（25）.endprint

摘 要：針對民用飛機進行試飛時對于各種復雜前置條件的管理需求，提出了一種基于設計需求的試飛需求定義和管理方法。該方法充分考慮了飛機的設計特點和試飛執行過程中需關注的各種因素，采用需求管理的概念，開發一種與民機研制相匹配的試飛需求管理工具，以保證試飛過程管理的科學性和高效性。

關鍵詞：需求管理 驗證與鑒定 試飛 執行條件

中圖分類號：V221 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0171-02

試飛作為整機驗證中的重要組成部分，是確認飛機滿足客戶和適航要求的必要手段，在民機系統工程中具有重要的作用。通過采用系統工程中的需求管理手段，根據飛機設計和試驗特點，分析和梳理試飛前置條件，并以此為基礎對其進行動態管理，是加快試飛進度、提高試飛執行效率的必要手段。

1 開發背景

民用飛機在試飛過程中將面臨大量技術和管理問題，主要集中在試飛構型、設計更改對試飛任務的影響以及與其他研制計劃之間的匹配性等3方面，即，飛機在設計過程中存在各種描述，如功能描述、性能描述、裝機設備件號等，采用何種方式可明確表達試飛任務對飛機和改裝設備狀態的要求；飛機進行試飛時，依然處于設計過程，將不可避免出現大量的設計更改，使用何種方式評估上述飛機設計更改對試飛任務執行產生的影響；民機開發是一項復雜系統工程，將產生大量的工作計劃，采用何種手段保證試飛計劃與其他研制計劃之間的協調匹配。

為妥善解決上述問題，需按照驗證與鑒定方法（V&V）對試飛任務內容進行需求分析，形成完整的試飛需求；根據設計數據確定執行試飛任務所需的飛機狀態和試驗條件基準；建立可與其他數據平臺（如：構型數據管理平臺、計劃管理平臺等）進行數據交互的管理工具和相關應用。

2 工作思路

進行民用飛機試飛任務需求管理工具的開發時主要按照以下思路進行：

（1）根據試飛特點梳理飛機設計要求，形成可用于描述飛機狀態的結構化設計數據；（2）按照驗證與鑒定原則建立試驗追溯矩陣，確定需采用試飛方式進行驗證與鑒定的試飛需求；（3）根據試飛需求和設計數據，確定試飛項目對應的飛機狀態基準；（4）根據上述需求數據對試飛過程進行管理。

具體開發思路如圖1所示。

3 需求管理工具開發過程

3.1 設計數據

結構化設計數據是進行試飛任務需求管理的基礎，將飛機設計方案、審定計劃、TLARD、TLSRD、FICD、系統詳細設計數據中與試飛相關的數據按照不同邏輯關系進行關聯，形成樹形設計要求和網狀設計邏輯數據結構，具體如圖2所示。

3.2 試飛需求定義

試飛在飛機研發過程中其被賦予了3層含義，（1）屬于產品設計過程，試驗產品需使用試飛數據進行產品的設計工作，如FMS的數據庫、ADS的校準曲線、控制律等；（2）整機驗證過程，試驗產品通過試飛數據確定產品是否滿足主制造商所提出的設計要求，用以確認飛機滿足設計要求；（3）整機鑒定過程，通過試飛數據確定試驗產品符合適航和運行要求。

在進行試飛需求定義時，通過確定設計要求和V&V之間的關系，形成完整地需求驗證矩陣，再行考慮其他手段（如地面試驗、實驗室試驗…）與試飛之間的互補性關系，逐項梳理所提出需求的必要性和合理性以確定試飛驗證的范圍。

3.3 建立飛機狀態基準

飛機狀態是科目執行條件中的重要內容，將直接影響科目執行的有效性，由于不同系統之間的耦合影響，確定科目所需的飛機狀態，并對上述內容進行量化的工作極為復雜。

根據結構化設計數據和試飛任務對應的功能項或設計指標，定義和確定功能項對應的耦合功能，按照“功能接口”明確為驗證此項試飛需求中的設計要求時，其他系統/設備應具備的功能項目和狀態，即形成基于試飛科目的飛機狀態基準，具體如圖4所示。

4 基于任務的需求管理

通過使用基于設計數據的試飛需求定義和與設計數據相匹配的飛機狀態基準，并以此為建立滿足試飛需求的構型基準定義，可有效解決試飛構型定義不清的問題，并通過對上述數據進行控制和管理，以期實現。

4.1 試飛條件管理

執行試飛前，通過對比此項或幾項試飛科目的飛機狀態基準和實際構型數據，確定偏離項目，并對其進行告警，以督促構型到位；檢查前置試驗的完成情況，落實前置工作項。

4.2 檢查試飛計劃與系統發展計劃之間的匹配性

通過科目的飛機狀態基準數據，對試飛計劃與系統發展計劃之間的匹配性進行檢查和確認。

4.3 偏離評估管理

飛機狀態基準是一個科目執行時較為理想的最低要求狀態，但由于各種外部不確定條件，飛機狀態被非如預期般可按計劃實現，因此，在試飛執行過程中需對構型偏離進行評估和管理，以確定在飛機狀態基準向下的Δ是否對試飛科目的執行產生影響。

5 結語

通過建立一套規范的試飛需求管理業務流程，并以此為基礎開發試飛需求管理工具，以實現明確試飛需求、定義和跟蹤飛機狀態以及試飛過程提供技術支持等工作的業務流程和數據形式的目的。

試飛需求管理工具的開發和應用將對試飛工作帶來積極的作用，主要體現在：

（1）使用更小要素的試飛需求作為定義試飛科目的依據并與設計要求相互關聯，可保證試飛內容的完整性和減少無意義試飛內容；（2）通過提前規劃試飛科目所需的飛機狀態并建立飛機狀態基準，并以此為基礎，形成構型項目檢查清單、前置試驗/試飛項目清單，以實現對試飛過程的科學化管理；（3）實現系統發展計劃與試飛計劃之間的相互協調匹配，實時反映上述計劃調整對關聯內容的影響。

綜上，試飛工作是飛機系統工程尤其是設計過程中不可割裂的部分，通過開發試飛需求管理工具，建立精細化的試飛業務流程和工作規范和將海量設計數據與試飛工作相互的關聯，將提高試飛規劃的科學性和加強OEM對試飛過程管理的能力，對民用飛機試飛工作帶來了積極的作用。

參考文獻

[1] AP-21-AA-2011-03-R4航空器型號合格審定程序[S].

[2] Hans-Henrich Altfeld. Commercial Aircraft Projects[M].，2010.

[3] Beam，W.R.System Engineer：Architecture and Design[M].New York：Mcgraw-Hill，1990.

[4] 彭勝任.需求管理系統研究與開發[D].北京郵電大學，2005.

[5] M.Elizabeth C.Hull.需求工程[M].北京：清華大學出版社，2003.

[6] 季建琴.民用飛機需求管理技術研究與應用[J].科技視界，2012，9（25）.endprint

摘 要：針對民用飛機進行試飛時對于各種復雜前置條件的管理需求，提出了一種基于設計需求的試飛需求定義和管理方法。該方法充分考慮了飛機的設計特點和試飛執行過程中需關注的各種因素，采用需求管理的概念，開發一種與民機研制相匹配的試飛需求管理工具，以保證試飛過程管理的科學性和高效性。

關鍵詞：需求管理 驗證與鑒定 試飛 執行條件

中圖分類號：V221 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（b）-0171-02

試飛作為整機驗證中的重要組成部分，是確認飛機滿足客戶和適航要求的必要手段，在民機系統工程中具有重要的作用。通過采用系統工程中的需求管理手段，根據飛機設計和試驗特點，分析和梳理試飛前置條件，并以此為基礎對其進行動態管理，是加快試飛進度、提高試飛執行效率的必要手段。

1 開發背景

民用飛機在試飛過程中將面臨大量技術和管理問題，主要集中在試飛構型、設計更改對試飛任務的影響以及與其他研制計劃之間的匹配性等3方面，即，飛機在設計過程中存在各種描述，如功能描述、性能描述、裝機設備件號等，采用何種方式可明確表達試飛任務對飛機和改裝設備狀態的要求；飛機進行試飛時，依然處于設計過程，將不可避免出現大量的設計更改，使用何種方式評估上述飛機設計更改對試飛任務執行產生的影響；民機開發是一項復雜系統工程，將產生大量的工作計劃，采用何種手段保證試飛計劃與其他研制計劃之間的協調匹配。

為妥善解決上述問題，需按照驗證與鑒定方法（V&V）對試飛任務內容進行需求分析，形成完整的試飛需求；根據設計數據確定執行試飛任務所需的飛機狀態和試驗條件基準；建立可與其他數據平臺（如：構型數據管理平臺、計劃管理平臺等）進行數據交互的管理工具和相關應用。

2 工作思路

進行民用飛機試飛任務需求管理工具的開發時主要按照以下思路進行：

（1）根據試飛特點梳理飛機設計要求，形成可用于描述飛機狀態的結構化設計數據；（2）按照驗證與鑒定原則建立試驗追溯矩陣，確定需采用試飛方式進行驗證與鑒定的試飛需求；（3）根據試飛需求和設計數據，確定試飛項目對應的飛機狀態基準；（4）根據上述需求數據對試飛過程進行管理。

具體開發思路如圖1所示。

3 需求管理工具開發過程

3.1 設計數據

結構化設計數據是進行試飛任務需求管理的基礎，將飛機設計方案、審定計劃、TLARD、TLSRD、FICD、系統詳細設計數據中與試飛相關的數據按照不同邏輯關系進行關聯，形成樹形設計要求和網狀設計邏輯數據結構，具體如圖2所示。

3.2 試飛需求定義

試飛在飛機研發過程中其被賦予了3層含義，（1）屬于產品設計過程，試驗產品需使用試飛數據進行產品的設計工作，如FMS的數據庫、ADS的校準曲線、控制律等；（2）整機驗證過程，試驗產品通過試飛數據確定產品是否滿足主制造商所提出的設計要求，用以確認飛機滿足設計要求；（3）整機鑒定過程，通過試飛數據確定試驗產品符合適航和運行要求。

在進行試飛需求定義時，通過確定設計要求和V&V之間的關系，形成完整地需求驗證矩陣，再行考慮其他手段（如地面試驗、實驗室試驗…）與試飛之間的互補性關系，逐項梳理所提出需求的必要性和合理性以確定試飛驗證的范圍。

3.3 建立飛機狀態基準

飛機狀態是科目執行條件中的重要內容，將直接影響科目執行的有效性，由于不同系統之間的耦合影響，確定科目所需的飛機狀態，并對上述內容進行量化的工作極為復雜。

根據結構化設計數據和試飛任務對應的功能項或設計指標，定義和確定功能項對應的耦合功能，按照“功能接口”明確為驗證此項試飛需求中的設計要求時，其他系統/設備應具備的功能項目和狀態，即形成基于試飛科目的飛機狀態基準，具體如圖4所示。

4 基于任務的需求管理

通過使用基于設計數據的試飛需求定義和與設計數據相匹配的飛機狀態基準，并以此為建立滿足試飛需求的構型基準定義，可有效解決試飛構型定義不清的問題，并通過對上述數據進行控制和管理，以期實現。

4.1 試飛條件管理

執行試飛前，通過對比此項或幾項試飛科目的飛機狀態基準和實際構型數據，確定偏離項目，并對其進行告警，以督促構型到位；檢查前置試驗的完成情況，落實前置工作項。

4.2 檢查試飛計劃與系統發展計劃之間的匹配性

通過科目的飛機狀態基準數據，對試飛計劃與系統發展計劃之間的匹配性進行檢查和確認。

4.3 偏離評估管理

飛機狀態基準是一個科目執行時較為理想的最低要求狀態，但由于各種外部不確定條件，飛機狀態被非如預期般可按計劃實現，因此，在試飛執行過程中需對構型偏離進行評估和管理，以確定在飛機狀態基準向下的Δ是否對試飛科目的執行產生影響。

5 結語

通過建立一套規范的試飛需求管理業務流程，并以此為基礎開發試飛需求管理工具，以實現明確試飛需求、定義和跟蹤飛機狀態以及試飛過程提供技術支持等工作的業務流程和數據形式的目的。

試飛需求管理工具的開發和應用將對試飛工作帶來積極的作用，主要體現在：

（1）使用更小要素的試飛需求作為定義試飛科目的依據并與設計要求相互關聯，可保證試飛內容的完整性和減少無意義試飛內容；（2）通過提前規劃試飛科目所需的飛機狀態并建立飛機狀態基準，并以此為基礎，形成構型項目檢查清單、前置試驗/試飛項目清單，以實現對試飛過程的科學化管理；（3）實現系統發展計劃與試飛計劃之間的相互協調匹配，實時反映上述計劃調整對關聯內容的影響。

綜上，試飛工作是飛機系統工程尤其是設計過程中不可割裂的部分，通過開發試飛需求管理工具，建立精細化的試飛業務流程和工作規范和將海量設計數據與試飛工作相互的關聯，將提高試飛規劃的科學性和加強OEM對試飛過程管理的能力，對民用飛機試飛工作帶來了積極的作用。

參考文獻

[1] AP-21-AA-2011-03-R4航空器型號合格審定程序[S].

[2] Hans-Henrich Altfeld. Commercial Aircraft Projects[M].，2010.

[3] Beam，W.R.System Engineer：Architecture and Design[M].New York：Mcgraw-Hill，1990.

[4] 彭勝任.需求管理系統研究與開發[D].北京郵電大學，2005.

[5] M.Elizabeth C.Hull.需求工程[M].北京：清華大學出版社，2003.

[6] 季建琴.民用飛機需求管理技術研究與應用[J].科技視界，2012，9（25）.endprint