民用飞机机载维护系统研制设计方法研究

摘 要：机载维护系统是现代民用飞机航电系统的重要组成部分，该文简要介绍了民用飞机机载维护系统的设计研制周期，重点详细介绍了机载维护系统的研制设计流程与方法，并提出了机载维护系统的研制流程模型，对于指导民用飞机机载维护系统设计具有一定的参考意义。

关键词：民用飞机 机载维护系统 研制 设计

中图分类号：V241 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（b）-0025-02

民用飞机的系统集成度逐步增强，使得民机的系统功能以及系统复杂度不断提高，促使机载维护系统应运而生，成为民机飞机航电系统不可或缺的系统之一。根据ARINC 624-1机载维护系统通过监控航线可更换单元，对飞机系统进行故障探测和处理、分析与整合，实现对飞机系统及时且准确的故障报告与诊断，提高飞机的维护与维修效率，进而降低航空公司的的维护成本。机载维护系统的设计应具有以下目标：（1）提供一个低成本且直观的飞机维护界面，使用通用易懂的显示信息，简化维护程序；（2）降低或减少地面支持设备的使用；（3）提供飞机状态监控，包括冗余状态、超限状态及性能监控。

1 机载维护系统设计研制周期

基于SAE ARP4754A，民用飞机机载维护系统从概念设计到合格审定一般经历概念阶段、研制阶段、生产/运行阶段等阶段。其中，概念阶段主要确定系统的性能与构型，为系统研制的初级阶段。研制阶段在概念阶段之后，为生产/运行的实施做准备，该文将重点描述系统的研制设计阶段。

2 机载维护系统的研制设计流程

典型的系统研制是通过采用自上而下的和自下而上的方法并以迭代与并行的方式来进行。依据SAE ARP4754A，将从自上而下的角度描述民用飞机机载维护系统的研制流程模型，其示意图如1所示。

民用飞机机载维护系统的研制设计主要由三部分组成：机载维护系统研制计划过程、机载维护系统的研制过程和机载维护系统的完整过程，其最后将形成一系列的机载维护系统设计数据与文件。

机载维护系统研制计划过程定义系统研制活动的完整周期过程，包括周期内的各过程以及顺序、反馈机制以及各过程转换的内在关联；计划过程还需定义每个研制过程的所有活动所采用的方法和工具。

机载维护系统的研制过程包括飞机级功能研制为输入、飞机功能分配到机载维护系统、机载维护系统架构的研制、机载维护系统需求分配到设备、机载维护系统实现等多个过程，具体如下。

（1）飞机功能研制：系统研制的过程从飞机级的顶层功能定义开始，飞机级顶层功能的定义即为飞机功能的研制，其往往依据飞机自身的需求或者用户需求，在飞机的飞行和运营过程中，为降低飞机的维护成本，与维护相关的飞机功能应运而生，如飞机具备支持维护功能等。

（2）飞机功能分配至机载维护系统：飞机功能分配至机载维护系统是指将飞机与维护相关功能以及与功能相关的需求分配到机载维护系统，在分配的过程中需要定义输入、执行的过程和输出、用户操作等多方面的因素。为完成实现飞机支持维护功能，正如前言所述，机载维护系统应至少具备故障报告功能；在分配的过程中，机载维护系统与其他飞机系统的接口也将以需求的形式定义出来。

（3）机载维护系统架构的研制：机载维护系统架构旨在确立系统结构和边界，在此范围内，使得机载维护系统设计以满足已建立的需求；在实际中，往往考虑多个候选系统架构用于设计，可通过技术成熟度、设计实施难度、设计能力、经济性、以往经验等多个因素进行评估。除此之外，可通过系统功能和性能分析、初步系统安全性分析以及共因分析等方法对候选的机载维护系统的候选架构进行迭代式评估，用以确定在满足机载维护系统的功能和飞机顶层安全性需求方面的可行性。

（4）机载维护系统需求分配到设备：机载维护系统的架构确定和系统需求至设备需求的分配是紧密联系且反复迭代的过程。每一次的迭代过程，系统需求到软/硬件的分配过程将更加清晰。当最终机载维护系统架构满足所有的需求时，分配过程即完成；机载维护系统需求分配的最终输出结果有：分配到机载维护系统软件/硬件的需求，软/硬件的研制保证等级以及软硬件集成需求。

（5）机载维护系统的实现：机载维护系统的实现主要包括机载维护系统系统过程到系统软/硬件过程的之间的信息流传递，系统设计/制造的过程应与分配给机载维护系统各软/硬件的需求的可追溯性关系，机载维护系统软件与电子硬件的综合与集成以及机载维护系统的综合。

机载维护系统的完整过程体现了在系统设计研制过程中的重要元素，这些元素包括安全性评估、研制保证等级分配、需求捕获、需求确认、构型管理、过程保证以及合格审定等；除此之外，为确保机载维护系统的研制过程能满足已确认的需求，需进行机载维护系统的验证，验证包括依验证计划进行的检查、评审、分析与试验，验证过程确定预期的机载维护系统功能已经正确地得以实现、确定系统需求得以满足以及确保系统的安全性分析有效。

3 结语

为降低航空公司的的运行与维修成本，机载维护系统在现代民机设计研制中扮演着重要角色，该文介绍了民用飞机机载维护系统的设计目标和研制周期，详细地介绍了民用飞机机载维护系统研制设计流程与方法，包括了机载维护系统研制计划过程、机载维护系统的研制过程和机载维护系统的完整过程等内容，这对未来的民用飞机机载维护系统的研制设计具有参考价值。

参考文献

[1]ARINC624-1，DESIGN GUIDANCE FOR ONBOARD MAINTENANCE SYSTEM[Z].AERONAUTICAL RADIO，INC，1993.

[2]ARP4754A，GUIDELINES FOR DEVELOPMENT OF CIVIL AIRCRAFT AND SYSTEMS[Z].SAE Aerospace，2010.

[3]张洁婧.民用飞机机载维护系统的发展与研究[J].民用飞机设计与研究，2009（2）：14-16，30.

[4]陈雯.飞机机载维护系统的设计考虑[J].科技创新导报，2014（25）：77.