民用飛機機載設備適航與安全性設計

（中國商飛上海飛機設計研究院，上海 201210）

摘 要：飛控系統是民用飛機關鍵的機載系統，是適航關注的重點，用來保證飛機的穩定性和操縱性、提高完成任務的能力和飛行品質、增強飛行的安全和減輕駕駛員的負擔。因此適航對飛控系統安全性要求非常高。美國聯邦航空局發布的運輸飛機規章提出了很多對于民用飛機的新概念和規章要求，中國的民用航空局也曾經發布了中國民用航空規章運輸類適航標準飛機規章制度要求，主要就是對于安全性分析。民用飛機研制和適航過程是一項非常重要工作，可以滿足于適航規章要求，也可以確保系統設計的安全性。

關鍵詞：民用飛機;機載設備;適航;安全性設計

1 適航規章要求分析研究

對于民用飛機的設計和安裝都必須要使得災難級失效狀態是極不可能失效的，同時每一個危險失效狀態都是非常小的，咨詢通告可以發現制定背景并進行進一步的解析，對于制定規章主要覆蓋系統設備，沒有考慮到規章主要覆蓋系統影響范圍，集成特性上也有很多問題，比如對于導線故障問題就會導致著火，所以要采用符合傳統安全系數分析的結構化方法進行安全設計工作，對于規章具體要求就是要保持一致性，不同級別的失效狀態應該定性和定量進行安全要求規定。

2 系統中民用飛機的安全性分析研究

主要從物理學失效和功能失效方面進行安全性分析，在對飛機的安全性進行評估時，會在兩個層面上進行功能危害性評估。這兩個層面分別是針對飛機級功能的功能危害性評估和針對系統級功能的功能危害性評估。飛機級FHA是一個高層級的評估，主要是針對那些在開始研制飛機時定義的飛機基本功能進行的定性評估。

對于功能失效問題進行及時分析，主要就是對于部件進行功能失效研究和對于系統安全性分析，特別是對于影響分析和研究工作，由于部件通常不是獨立具備系統級別功能，所以要對于系統進行及時分析和研究工作，通過驗證可以很好進行相關問題分析，考慮系統相關部件，特別是對于部件失效問題，進行零部件失效模式及其影響分析（FMEA）來計算各個硬件的實際失效率。隨后利用針對已定型的設計構型建立的故障樹進行定量和定性分析，首先是對分系統，其次是對整個飛機，以此完成驗證。

3 系統安全性分析研究方法

（1）系統安全性分析工作，可以應用于整個系統工程研制過程中，通常劃分主要安全性要求就是系統架構和安全性要求分配工作，另外就是對于安全性要求驗證工作幾個方面，主要可以涉及到部件問題，和系統安全性評估流程問題和系統研制工作; （2）系統安全性評估應用分析工具和方法主要包括功能危險評估和初步系統安全性評估工作，另外就是對于失效模式影響分析問題，這些工具和方法主要就是對于對于系統進行安全評估研制。對于安全性要求定義問題，就是對于系統形式開展，檢查分析系統主要功能，確定系統潛在失效問題，根據功能失效對于飛機和機組進行分類，可以很好進行系統安全性要求分析研究; （3）系統架構檢查和安全性要求分配工作，系統架構檢查階段可以通過進行PSSA建議進行檢查工作，定義安全性要求就是將系統安全性要求分配到設備要求，主要應用分析工具進行安全性分析工作。在PSSA中應該更多考慮的是對于部件影響問題，具體就是對于部件失效加入故障分析，檢查系統架構設計，能不能滿足定義的安全性要求，對于飛機設計通常可以進行滯后系統設計方式，另外就是對于電氣原理制圖設計工作，安裝方式和工作環境都是息息相關問題，每一個階段都是非常重要問題，要進行及時分析; （4）基于相似極性經驗數據分析，初步可以確定部件失效概率，加入到系統故障分析中，可以很好隨著系統進行深入研究和設計工作，另外就是選取特定取值進行部件傳輸功能和數據信號功能分析和假設工作。在設備之間可以進行及時信號傳送，還可以連接幾個相關部件，對于部件設計可以進行及時分類工作，如果有偏差和故障分析有問題，要及時進行數據分析和研究，對于失效部件的選取要進行簡化處理，保守失效假設取值的選取非常重要，在后期進行系統設計時候如果有不滿足安全性要求的要進行系統更改工作。每一個階段都要進行系統分析和設備部件相互隔離工作。

4 安全性要求驗證工作

（1）安全性要求驗證階段主要就是通過故障樹進行系統安全評估和進行人為因素分析，對于系統整個進行設計和安裝全面檢查工作，更好滿足系統安全性要求，更好滿足適航要求的工作。工具分析主要包括故障樹分析和系統共因分析，可以用于支持系統安全性進行驗證工作。在系統設計時對設備和部件進行及時分析，各種故障模型都要進行概率性研究，滿足規章要求，切實考慮到系統整個安全問題，檢查會導致災難的各種因素，進行及時排查工作，對于失效狀態進行單點故障研究;（2）對系統的組合故障進行分析后，要計算出失效狀態的發生概率，同時進行及時規定，對于概率要求進行對比，得出定量要求的判斷結論。系統中故障的失效模式及其影響問題，要進行及時分析工作。系統分析主要包括區域安全性分析和特定風險分析幾個方面問題。另外就是對于系統進行架構檢查和安全性設計分析，對于系統故障要進行及時分析和研究，考慮到各個方面問題，使得飛機適航更安全和穩定。PRA是特定風險問題，主要就是包容性和發動機轉子爆破和系統設備部件影響等問題，可以很好證明系統設備和部件安裝問題，同時可以對于系統提出有效的安全性要求，還可以進行全部系統設備風險研究工作，對于系統內部風險可以進行及時排查，對于可能導致災難的故障及時進行解決。

5 結論

飛控系統的失效對于飛機安全系數影響是非常重要的問題，受到適航審查的高度重視，對于適航審查工作更是需要對于飛機制造方法進行及時關注，特別是對于研究系統安全性評估問題，更是需要進行部件影響問題研究，深入探討對于系統部件設計分析工作和研究工作，更加高效的對飛機安全性問題進行故障分析。民航的安全形式總體上是好的，科學發展和社會進步規律表現出對于民航安全問題，需要進行及時故障排查。航空安全會受到很多因素影響，主要就人為、環境和飛機質量等問題影響。所以對于飛機的安全性設計就需要進行非常精密計算和研究，民航安全是非常重要問題，對于可能會導致飛機事故問題要進行及時解決，特別對于飛機安全性設計方面，更是需要進行深入分析研究。

參考文獻：

[1]SAE ARP4761 Guideline and Methods for Conducting the Safety Assessment Process on Civil Airborne Systems and Equipment， SAE， Dec， 1996.

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