民机飞行控制计算机的余度设计讨论

摘 要 民用飞行器设计制造的过程中，保证其安全、可靠性性能是非常必要的，在民用飞行控制计算机的设计管理工作中，应用余度管理技术，对于其安全、可靠性的提升具有积极的作用，本文就主要在对国内外民机飞行控制计算机的余度设计方案进行简单介绍的基础上，对两种常见的单系统余度构型进行简单分析，对于民机飞行控制计算机安全性能的提升具有积极的作用。

关键词 民机飞行控制计算机；余度设计；讨论

中图分类号TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）123-0220-02

将余度管理技术应用行控制系统的管理工作中，对于其安全、可靠性性能的提升具有非常重要的作用，在实际应用中，依据特性要求与可靠性指标的不同，常用的余度控制系统包含四余度、三余度、二余度飞控系统等几种，余度系统在运行的过程中，一般会采用多个非相似或相似通道，以交叉的方式进行连接，进行各种任务的处理，本文就主要对其在民机飞行控制计算机中的应用进行简单分析探讨。

1国内外飞控计算机的余度设计介绍

电传飞行控制系统最早被应用于波音公司生产的波音777上，应用数控计算机实现前缘缝翼及后缘襟翼驱动系统的地面维护、机上自检测、电传控制及不对称保护，在电气控制部分，该机用于相同的两台襟缝翼计算机，均采用不同微处理器双通道设计，及监测通道和控制通道，在该飞机上，采用3×3的余度主飞行控制计算机，虽然控制通道不同，但是其硬件组成具有一定的相似性，在实际应用中，在保证适航要求的安全性能的前提下，应该尽量的降低硬件设备的数量及复杂性，在这一方面，波音777中的飞行控制计算机的处理逻辑是非常繁琐的，要和3余度系统总线搭配，在输出有效指令的过程中，要多次继续拧数据的输出与读取，要将通道内部与通道之间的计算结果进行比较，这种内外错落的监控逻辑，对于保证系统的运行稳定性具有非常重要的作用。

和波音777飞行控制计算机系统相似，波音787飞行控制计算机系统主要由：数字总线结构、作动器控制电路、飞行控制计算机几部分组成，二者之间的差别主要表现在以下几个方面：1）数据总线的不同；2）应用的是3×2余度比较监控的工作形式；3）在主飞行控制计算机中集成了自动飞行及高升力等功能；4）将模拟数据作动器电路用数字数据作动器电路进行代替；5）将波音777的3×3余度主飞行控制计算机简化成为了3×2余度。

由于设计理念上存在一定的差别，在配置方式及监控逻辑上，空客的飞行控制计算机的余度设计与波音飞机具有一定的差别，在A320的飞行控制计算机中，包含两个飞行增稳计算机，这两台计算机所担负的功能是不同的，所以两台计算机具有高非相似性，这种设计方式的不足之处在与系统构造过于复杂、运行维护困难等，在此基础上，A340作出了改进，其余度设计过程中应用的是3×2+2×2的布局，为了达到有效监控的目的，各个通道内部应用了非相似设计，如果各个通道的输出结果不能保持一致，整个通道都会被切掉，其控制计算机应用的是主/备模式进行控制律计算，运行过程中，分别驱动各自相对应的动作器，该故障处理方式及逻辑模式非常的简单，具有较强的安全性能。

在A380中，计算机的数量进一步增加，应用的是3×2+3×2的余度布局，其主飞行控制系统主要包含飞行控制计算机与辅助飞行控制计算机两部分，每部分各三台，随着各项技术的进步，相关的民机飞行控制计算机的余度设计方法也在不断进步，在其实际的运行过程中，能够发挥更大的作用。

2两种常用的余度构型分析

2.1 2×2余度构型的简单分析

这是一种具有自监控功能的二余度系统，能够有效的简化系统结构、对于提升系统的故障检测率及可靠性具有积极的作用，在2×2余度构型中，一般控制计算机为两通道配置，单个通道内包括运算控制模块、各自的电源模块、一个信息综合模块、一个逻辑综合输出模块及两个接口，在对两个通道进行设计的时候，采用非相似设计原理，尽可能的降低软件共模故障的发生率，为降低空难事故的发生提供保障，两个计算机之间进行数据的交换连接时，通过各自的交叉通讯数据链路来完成，该种余度构型的显著优点是：共享内存技术的应用使得其系统结构紧凑，这能够有效的减少通信时间，并能够有效提升系统数据交换质量。

2.2 3×1余度构型的简单分析

该余度构型主要是应用非相似结构来实现三余度设计，实际的设计过程中，每个通道都应用的是不同的软件实现及硬件电路，这对于系统可靠性的提升具有积极的作用，该种余度构型的显著优点主要表现为：1）体积与重量比较小；2）系统的任务可靠性及基本可靠性比较高；3）能够显著减少设计缺陷对系统造成的影响。

2.3二者之间的对比分析

在实际的飞机控制计算机余度设计工作中，要从设计时间、复杂性、维修、费用、空间、重量、可靠性等方面来对设计方案予以综合的考虑，对2×2余度构型与3×1余度构型的安全、可靠性进行比较，发现，虽然在故障覆盖率较高的情况下，3×1余度系统具有较好的应用性能，但是提升其故障覆盖率是具有较大难度的，而2×2余度系统具有结构紧凑的特点，其结构性能高于3×1余度系统，在工程应用中，实现起来比较方便，在实际应用中，具有较好的应用性能。

3结论

将余度管理技术应用于民机飞行控制计算机的设计管理工作中，对于其安全、稳定性的提升具有非常重要的作用，本文就主要对余度设计国内外飞控计算机中的应用进行了简单分析，并简单介绍了两种常用的余度构型，对于民机飞行控制计算机的余度设计具有一定的参考价值。

参考文献

[1]丁倩.民机飞行控制计算机的余度设计[J].黑龙江科技信息，2014（2）.

[2]涂林艳.民机电传飞控计算机非相似余度体系结构研究[J].科技创新导报，2011（30）.