某型民用飛機自動駕駛儀適航研究

李 敬 張 偉

（中航通飛研究院有限公司， 廣東 珠海 519000）

某型民用飛機自動駕駛儀適航研究

李 敬 張 偉

（中航通飛研究院有限公司， 廣東 珠海 519000）

簡單介紹了某型民用飛機自動駕駛儀的適航取證過程，然后對CTSO-C198《自動飛行導引與控制系統（AFGCS）設備技術標準規定》和CCAR-25-R4《運輸類飛機適航標準》1329條的內容進行了分析，確定了某型飛機自動駕駛儀的適航方法。

飛機；自動駕駛儀；技術標準規定；適航

適航要求是政府對航空器的管理，要求航空器的設計制造和修理達到一定的安全水平。適航標準要求的是最低安全水平，具有強制性，是所有從事民用航空活動的人必須嚴格遵守的。民用航空產品必須取得相應的適航許可。某型民用飛機的自動駕駛儀系統作為機載設備，其適航批準方式主要有3種：CTSOA（技術標準規定項目批準書），PMA（零部件制造人批準書），隨機適航（隨航空器型號合格審定一起批準）。對于有相應TSO（技術標準規定）的機載設備，可以采用隨機適航也可以單獨取證。

1 自動駕駛儀適航取證過程

合格審定是對產品、服務、組織或人員進行技術檢查，并對符合要求的產品頒發國家法律和法規要求的合格證、許可證、批準書或其它證明文件的活動。對一個產品而言，合格審定要評估產品的設計過程（保證設計符合標準）、制造過程（保證產品符合合格審定的型號設計），并對合格產品頒發國家法律和法規要求的合格證。自動駕駛儀的適航取證過程即是對其設計、制造和生產進行合格審定的過程。

自動駕駛儀目前適用的技術標準規定為TSO-C198/CTSO-C198《自動飛行導引與控制系統（AFGCS）設備技術標準規定》。某型飛機的自動駕駛儀系統采取單獨取證的適航方法，獲取CTSOA。CTSOA是由設備制造人直接向適航管理部門提出申請，由適航管理部門組織的設備審查組進行審查，并由適航管理部門批準后頒發的對產品的一種通用性的適航批準。CTSOA是將設計和生產一起批準，產品的出廠批準為“適航標簽”，表示產品通過了出廠適航批準[1]。由于CTSOA不包括安裝批準，若要將已取得CTSOA的設備裝到某特定型號的航空器上，還必須經過裝機批準[2]。

2 自動駕駛儀系統適航方法研究

自動駕駛儀系統的審定基礎為CTSO-C198及其引用的文件。自動駕駛儀系統作為一個復雜的電子系統，不僅需要對其功能和性能進行審查，同時還要對系統的硬件和軟件進行審查。某型飛機的適航基礎為CCAR-25-R4《運輸類飛機適航標準》，在對某型飛機自動駕駛儀進行設計時，除必須滿足CTSO-C198外，還要根據CCAR-25-R4中相關條款要求進行設計。

2.1 CTSO-C198簡介與分析

CTSO-C198是對自動飛行導引和控制系統設備的最低性能標準的規定，與TSO-C198內容一致，包括對材料、工藝、環境、性能和試驗等要求的適用內容。

CTSO-C198主要是對最低性能標準、環境標準、計算機軟件、電子硬件、標記和必須提供的資料的要求。技術標準規定并沒有對系統進行詳細規定，而是通過對其他規定和標準的引用來說明系統需滿足的要求。即CTSO-C198對系統性能、環境、軟件和硬件的要求可以通過滿足RTCA/DO-325《自動飛行導引和控制系統及設備》、RTCA/DO-160F《機載設備環境條件及試驗程序》、RTCA/DO-178B《機載系統和設備合格審定中的軟件考慮》、RTCA/DO-254《機載電子硬件設計保證指南》的要求來實現。這些標準均為系統審查的基礎，不單獨頒發合格證。

RTCA/DO-325規定了自動駕駛儀的最低性能標準以及適用的接口。自動駕駛儀系統的設計必須滿足DO-325第2.1.1～2.1.6條，第2.2條中最低性能標準技術指標和文件要求。

RTCA/DO-160F為機載設備規定了一系列最低標準環境試驗條件（類別）和適用的試驗方法，確保機載設備在航空器上安裝后能夠可靠運行。

RTCA/DO-178B是機載軟件的審查基礎。按照DO-178B對自動駕駛儀機載軟件進行審查。某型飛機自動駕駛儀系統軟件認證等級通過對功能和性能的分析以及飛機的需求，采用B級標準，確保軟件設計滿足DO-178B中規定的目標。

RTCA/DO-254是機載電子硬件的審查基礎。某型飛機自動駕駛儀系統硬件應按照DO-254規定，進行設計驗證，硬件等級采用B級標準，確保硬件設計滿足規定的目標。

2.2 適航條款25.1329簡介與分析

CCAR-25-R4由中國民航總局頒發的運輸類飛機的適航標準。25.1329“飛行導引與控制系統”是針對運輸類飛機飛行導引和控制系統的專用條款。某型飛機自動駕駛儀系統的設計必須滿足該條款的要求。

25.1329條涉及到飛行導引系統（包括了提供自動駕駛儀、自動推力、飛行指引儀和其它相關功能的有關設備）的性能、安全性、故障保護、警告和基本顯示等方面。根據某型飛機自動駕駛儀系統的功能，適用的條款為25.1329(a)～(j)、(l)條，下面針對相應的適用條款進行分析。

2.2.1 25.1329（a）對自動駕駛儀和自動推力裝置的手操縱部件的安裝位置，以及快速斷開操作做了明確要求。

為了防止自動駕駛儀和自動推力控制系統對主飛行操縱的干擾，自動駕駛儀系統必須有快速斷開裝置，同時對快速斷開裝置的位置作出了規定，即快速斷開裝置應能使駕駛員在不影響飛機操作的情況下，能夠容易和快速的斷開。

2.2.2 25.1329（b）對自動駕駛儀和自動推力功能的快速斷開提出要求，對妨礙快速斷開功能的因素按照25.1309進行評估。

根據要求，某型飛機自動駕駛儀系統在設計時，應對系統進行安全性評估，通過安全性分析過程表明對這一條款的符合性。

2.2.3 25.1329（c）、（d）、（e）款對正常和罕見的正常條件下，飛行導引系統對接通、轉換和斷開造成的航跡瞬變量做了細化。

“飛行導引系統的切斷、模態銜接和轉換可能會對飛機航跡控制產生干擾，這種干擾對飛行機組輸入的響應或環境條件不一致，這種干擾即瞬變，會對繼續安全飛行和飛行機組進行安全的干預操作產生不利影響。”因此要對航跡瞬變進行規定，微小的瞬變是可以接受的。

2.2.4 25.1329（f）對操作部件的方向標識提出要求。要求姿態控制器件的運動平面必須與飛機的運動效果相一致。

“為了防止不適當使用或混淆，每一個指令基準控制器件的功能和運動方向，如航向選擇或垂直速度，必須清楚地標示在每一控制器件上或其附近”，同時操縱器件應能夠防止或避免誤操作或誤斷開。

2.2.5 25.1329（g）提出在有無故障的條件下，飛行導引系統對航跡的影響限制要求。

條款規定在適用使用飛行導引系統的各種飛行條件下，即使飛行導引系統出現了故障，只要駕駛員能及時發現并采取糾正措施，“不使飛機產生危險的載荷或使飛行軌跡產生危險的偏離”，那么系統就是安全的。

2.2.6 25.1329（h）提出對速度保護的要求。

要求“使用飛行導引系統時，必須提供措施避免超出正常飛行包線速度范圍”。某型自動駕駛儀在設計時，應確定相應的控制權限，確保飛機不會超出正常飛行包線，滿足速度保護的要求。

2.2.7 25.1329（i）提出對飛行導引系統功能、操縱器件、指示和告警信號的要求。

要求自動駕駛儀在各功能模態投入使用時，必須有明顯的指示[3]，及時向駕駛員提供駕駛儀的工作狀態。同時對自動駕駛儀的人機界面提出了要求，要易于駕駛員操作、判讀和辨別。

2.2.8 25.1329（j）提出對自動駕駛儀的切斷警告要求。

根據AC 25.1329-1B分析，自動駕駛儀斷開后需要駕駛員立即采取手動控制，因此必須將自動駕駛儀斷開告警級別定為警告級。即系統斷開時，由告警系統給出 “與駕駛艙其它警告截然不同的警告”。同時該警告應該能夠抑制。

2.2.9 25.1329（l）提出超控力對自動駕駛儀影響的安全評估要求。

要求“當飛行機組對飛行操縱器件施加超控力時，自動駕駛儀不得產生潛在的危險”，即要求飛行機組對自動駕駛儀的超控必須是安全的。可以通過仿真分析、安全性評估和飛行試驗來證明對條款的符合性。

通過以上條款要求可以看出25.1329條涉及到了系統的多個方面的要求，可以作為系統設計的依據。

民機適航標準只是對自動駕駛儀的設計提出了最基本的要求，在具體設計過程中還應滿足飛機總體對自動駕駛儀功能和性能的要求，同時可以參考相關的國軍標和航標，使得系統設計的更加完善。

2.3 自動駕駛儀系統的安裝批準

安裝批準通常包括以下幾種方式：MDA（Modification Design Approval，改裝設計批準），TC/TDA（Type Certificate／Type Design Approval，型號合格證／型號設計批準書），STC（Supplemental Type Certificate，補充型號合格證）和局方確認的其他批準方式。

(1)MDA ：是對重要改裝的設計批準，欲安裝在中國注冊的進口民用航空器上，應按AP-21-15《進口民用航空器重要改裝設計合格審定程序》獲得安裝批準。

(2)TC/TDA：是用以證明民用航空產品符合相應適航標準的證件。欲安裝在中國注冊的國產民用航空器上，應按AP-21-03《型號合格審定程序》獲得安裝批準。

(3)STC：是適航部門對已經獲得TC的航空產品的設計大改進行的批準。該批準是在適航部門已經證實改裝的產品滿足有關適航規章后授予的。欲安裝在中國注冊的國產民用航空器上，應按AP-21-14《補充型號合格審定程序》獲得安裝批準。

(4)由適航司確定的其它批準方式：對系統產品適航性沒有顯著影響的更改，采用局方批準的其它形式的安裝批準。

根據某型飛機自動駕駛儀系統的情況，其安裝批準采用第3種方式。即由航空器制造人向適航部門提出申請，提供自動駕駛儀的相關資料及CTSOA證，并通過相應的符合性驗證方法，證明其可以安裝在飛機上，并滿足CCAR-25-R4的要求，確保設備和導線在任何合理的可能故障情況下不會引起航空器運行危險，同時能夠執行預期的功能。適航部門根據提供的資料進行審查，給予安裝批準。

3 總結

某型飛機自動駕駛儀系統為取得CTSOA證，必須嚴格按照CTSO-C198中的A1類固定翼飛機的自動駕駛儀以及C類飛行指引儀相應的規定進行設計，其最低性能標準技術指標和文件應滿足RTCA/ DO-325相關章節要求以及CCAR-25-R4、CCAR-21-R3《民用航空產品和零部件合格審定規定》、AP-21-06R3《民用航空材料、零部件和機載設備的合格審定程序》等民航規章、標準、程序的規定。

[1] 劉友丹. 民用飛機機載設備的適航管理[J]. 航空標準化與質量. 2007年第4期.

[2] 朱智雄, 李同澤. 民用航空機載設備幾種適航批準方式的差異和選擇[J]. 航空標準化與質量. 1994年第2期.

[3] 張翔倫, 李哲. 基于適航標準的飛控系統設計要求分析[J]. 航空標準化與質量. 2008年第3期.

[4] 李哲. 解析民機自動駕駛儀技術標準規定[J]. 航空標準化與質量. 2008年第5期.

[5] 于敬宇, 路遙, 舒小華. 中國民航的適航管理[C]. 2010年航空器適航與空中交通管理學術年會論文集. 2010年9月.

（編輯：雨晴）

V221+.91

C

1003–6660（2015）02–0049–03

10.13237/j.cnki.asq.2015.02.014

[收修訂稿日期] 2014-12-27