軍用教練機功能構建及其應用

2021-04-07 05:38:26黃軼華劉世華王志強

教練機 2021年1期

黃軼華，鄒蕊，劉世華，王志強

（航空工業洪都，江西南昌，330024）

0 引言

隨著軍機技術的不斷發展和革新，軍機系統性能大幅度提高的同時，復雜化和綜合化程度也越來越高。系統內部的交聯關系及系統之間的高度耦合給系統安全性評估工作帶來了巨大挑戰，也給軍機系統安全帶來隱患，難以保證裝備使用效能的實現。因此，我國軍用航空正加速引入軍機適航理念，而系統安全性評估作為適航審查必備項目，是軍機適航的重要環節。

1 分析目的

飛機級功能危險評估（AFHA）是系統、綜合地按層次檢查飛機級功能的安全性評估方法，以確定其在功能失效時可能產生潛在的危險及后果。該評估工作是軍機適航系統安全性評估的必要輸入及安全性要求的重要依據。

飛機級功能架構作為AFHA 分析的前提，目前尚未有清晰定義，設計人員依靠自身經驗識別飛機各層次功能，但由于沒有嚴格的定義及個人認知局限性，可能導致AFHA 功能層次不一致或不完整等情況的出現，影響安全性定量指標需求評估。本文以軍用教練機為分析對象，定義飛機級功能各層次功能關系，并給出典型功能架構及其在AFHA 中的應用。

2 飛機級功能構建

2.1 飛機級功能定義

飛機級功能一般分為內部功能和外部功能。內部功能指飛機為實現規定的任務剖面所具備的主要功能及飛機內部系統之間的接口功能；外部功能指飛機與其他飛機或地面系統的接口功能。

2.2 功能層級劃分

通常情況下，為全面識別飛機功能，應按照逐層展開的方式實施功能分析，找出所有工作狀態和模式下可能的功能或子功能。

飛機級頂層功能應根據飛機使命任務確定，包括常規飛行所需功能和為完成使命任務所需功能。此層級功能表現為概括性功能，既要將同類型功能歸納總結，又需覆蓋飛機所有操作行為相關的功能，如：飛行控制、動力控制、地面控制、教學等功能。

為了保證需求的可追溯性，飛機級底層功能應承接上一層功能并與預期飛機分系統相對應，要作為系統級功能輸入。如：俯仰控制、滾轉控制、偏航控制等功能，上層功能為飛行控制，且可承接“飛行控制系統”相關功能。

3 軍用教練機典型功能架構

實施AFHA 過程的第一步是獲取必要的原始資料。通常，原始資料包括:飛機功能架構、飛機功能描述、飛行剖面、適航規章要求以及其他相關要求。功能架構作為開展飛機級功能危險評估的輸入，直接影響后續分析的完整性，是安全性評估的重要環節。本文通過研究軍機和民機相關資料，結合型號研制經驗，分析了軍用教練機典型功能架構（見圖1）。典型功能架構并非完整的功能識別，其具有通用性，分析人員可參考此功能架構的功能定義及層級關系制定適用于機型特點的功能架構，以保證其功能層次關系的準確性及完整性。

圖1 軍用教練機典型功能架構

4 功能架構在飛機級功能危險評估（AFHA）中的應用

AFHA 是分析飛機功能清單中每個功能失效的所有情況，確定功能的失效狀態，分析功能失效狀態的影響、失效探測方法和糾正措施，并考慮飛行階段、環境事件以及外部關聯系統功能的影響。之后確定失效模式的影響類別，并給出相關的證明材料。主要包括功能構建、功能失效狀態分析、功能失效狀態影響分析、功能失效狀態影響等級分析及安全性指標要求。

飛機功能架構在AFHA 中的應用主要體現在功能失效狀態分析工作中。功能失效狀態分析是按照飛機功能架構，對每一項功能進行功能失效分析，確定飛機功能失效的清單。

對于每一個功能失效，應確定所有可能的失效狀態，如：對稱功能需考慮單邊失效、完全失效及誤開啟等情況；通告功能需考慮誤通告情況下和無通告情況下的功能失效情況。以 “地面速度控制”為例分析，可分為單側失效及完全失效，具體見表1。

表1 “地面速度控制”功能失效分析

對于每一個功能失效，分析單個功能失效之外，還要假定不同的組合模式，考慮可能使情況惡化的所有其他可能的失效、事件或特定構型，以形成AFHA 中新的失效狀態。以“提供導航數據”和“通信”功能為例分析，單個“提供導航數據”功能失效的情況下，飛機可通過外部通信功能實現安全返航，但是如果考慮“提供導航數據”和“通信”同時失效的情況下，失效狀態影響將變得更加嚴重，此時分析人員需要考慮組合失效狀態，具體見表2。