民用飞机机载设备／系统排故方法研究
民用飞机在研制试飞过程中，经常会碰到一些机载设备/系统故障，故障发生后，需要尽快定位故障原因，从而保证研制试飞进度。文章通过几种常见的排故方法的介绍，对机载设备/系统故障定位进行指导。
标签：民用飞机；机载设备；故障定位；排故
引言
在民用飞机研制的试飞过程中，经常会遇到一些机载设备/系统的故障，对于一些简单的设备/系统故障，我们可以运用一些常见的方法快速定位故障原因，如故障树、机上复现试验、试验室试验、仿真计算等。若故障比较复杂，难以定位时，我们可以组合运用上述的方法进行故障定位。
1 故障树定位法
故障分析（FTA）技术是美国贝尔电话试验室于1962年开发的，该方法是系统安全工作的主要分析方法，通过图形演绎，故障事件在一定条件下的逻辑推理，可针对某一故障事件，作层层追踪分析（自上而下），典型的故障树如图1所示。
这种图形化的方法清楚易懂，使排故人员对与故障相关的事件之间的逻辑关系一目了然，而且便于对各种事件之间复杂的逻辑关系进行深入的定性和定量分析。故障树将系统/设备故障的各种可能因素联系起来，可有效找出系统薄弱环节和系统的故障谱。
故障树分析故障原因一般按如下步骤进行：
（1）故障树的建造；（2）故障树规范化、简化和模块分解；（3）定性分析；（4）定量分析；（5）编写故障分析报告。
通过故障树的分析，对于一些简单的系统/设备故障很容易的就可以进行定位、排除。
2 机上试验
一般情况下，试飞期间若发现问题，排故人员会第一时间去机上了解故障现象，对故障进行复现。
为了定位故障原因，通常采用的方法就是对调故障设备，若故障转移，则可直接定位为相关设备故障；若故障现象不转移，则需要进一步分析故障原因。此时，可以结合故障树分析方法，确定故障原因。
航空电子系统技术发展趋势 众所周知，作战飞机需要三大技术做为支柱，那就是机载武器系统、飞行系统与航空电子系统。这三大系统之中，航空电子系统是操纵另外两大系统核心组成部分，没有航空电子系统的操纵指挥，另外两大系统也就形同虚设了。笔者以服务军方多年的实践经验浅淡我国的航空事业中的电子系统的技术发展趋势，以供有关技术部门用以参考。 标签：航空电子；航电；系统技术 引言 无论是做战飞机还是民用飞机，其航空电子系统的成本都已经占到了总成本的百分之三十至百分之四十，并且还有逐年扩大的趋势，由此可见，航空电子系统对于一架飞机的重要性。更为重要的是航空电子系统的先进与否已经成为衡量现代飞机的先进性的极为重要的标志之一。西方发达国家不惜巨资投入大规模开展航空电子系统的研发，就是要进一步加强航空电子系统的先进性。做为具有国际视野的航空电子系统工作人员，我们应该看到目前航空电子系统正朝着综合化、模块化、智能化的方向不断地向前飞速发展。 1 电子系统PHM的支撑技术 PHM（aircraft systems diagnostics，Prognostics and Health Managem，即电子系统的预测与健康管理技术）也就是说PHM就是航空电子系统的综合故障管理系统，其主要功能也是其重要性就是故障的早期预测、预警。 1.1 故障诊断技术 提到故障诊断技术，熟悉电脑的人恐怕首先会想起微软的故障诊断技术，微软的故障诊断技术在电脑出现异常时就会时常自动出现，但是却基本上帮不了用户什么忙。但是，与一无是处的微软的所谓的“故障诊断技术”截然不同的是，在航空电子系统中，PHM则是一项非常有效的保障飞行安全的技术。故障诊断技术在显示屏显示、语音提示、体感提示等多种提示提醒技术支撑下通过安装于机电设备不同部位的传感器对整个系统的状态进行实时监测，并与其他相关信息参照，比如某一部件的平均故障时间信息、某一部件的更换维修时间与频率信息等。在实时参照与状态实时监测的基础上进行科学评估，并将评估结果反馈到显示屏、头盔、体感装置上以提醒飞行员对这些信息加以注意。故障诊断技术通常使用解析模型等数学方法融合经验知识法与基于信号的综合处理法对设备的状态进行分析，并抽象出诸出频率、幅值、离散系统、相关曲线、方差等分析结果。对飞行器的早期可能故障加以诊断。 1.2 故障预测技术
民用航空工业中长期发展规划（2013-2020年） 航空工业是国家战略性高技术产业,是国防空中力量和航空交通运输的物质基础，是国民经济发展、科学技术创新的重要推动力量。大力发展民用航空工业，是满足民航运输快速增长需要的根本保证，是引领科技进步、带动产业升级、提升综合国力的重要手段。为优化航空工业自主发展体系，不断增强核心竞争力和可持续发展能力，实现民用航空工业跨越式发展，根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》、《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和国家对航空工业中长期发展的总体部署和要求，制定本规划。 一、发展现状及面临的形势 （一）发展现状 经过60多年的艰苦创业，我国已经基本建立独立自主的航空工业体系，取得了举世瞩目的成就。进入新世纪，我国民用航空工业进入快速发展时期，科研生产水平跃上了一个新台阶。一是民用飞机发展取得重要进展。新舟60涡桨支线飞机、H425直升机、运十二通用飞机等开始批量进入国内外市场，C919大型客机、ARJ21涡扇支线飞机、直十五中型直升机等重点产品研制稳步推进。二是技术水平明显提升。民用飞机关键技术攻关取得重要进
展。三是产业体系不断健全和完善。航空基础能力建设进一步加强，航空科研不断取得新成果，科技和产业国际合作不断深化，军民结合、寓军于民的产业格局正在逐步形成。 我国航空工业在取得巨大成就的同时，也面临不少困难和问题，与国际先进水平相比，仍存在较大差距。航空产品体系不完整，技术水平相对落后；基础研究薄弱，技术储备不足；民用飞机产业发展尚处于成长阶段，适航取证和适航审定能力不足；发动机、关键材料和元器件等仍然是制约我国民用航空工业发展的瓶颈。 （二）面临的形势 未来十年是加快推进中国特色社会主义现代化建设的关键时期，也是航空工业实现跨越发展的攻坚时期。综合判断国际国内形势，我国民用航空工业发展面临难得的机遇。一是产业发展受到高度重视和广泛关注，国家已将航空装备列入战略性新兴产业的重点方向，正在实施大型飞机重大专项，将推动我国民用航空工业实现快速发展。二是国民经济快速发展和国防现代化建设为民用航空工业发展提供广阔的市场空间，尤其是空域管理改革和低空空域开放步伐的加快,为通用飞机的发展带来了新的市场机遇。三是工业转型升级、创新能力和国际竞争力显著增强将为加快民用航空工业发展提供良好的科技和工业基础。 另一方面，世界航空工业经过百余年的发展，在市场上已形成了高度垄断。市场竞争日趋激烈，航空科学技术前进步伐不断
民用飞机主要系统有哪些 1、空调系统 2、自动驾驶系统 3、通讯系统 4、电源系统 5、防火系统 6、飞控系统 7、燃油系统 8、液压系统 9、防冰系统10、仪表系统11、起落架系统12、灯光系统13、导航系统14、氧气系统15、引气系统16、水系统17、发动机各个系统、发动机振动监测仪发动机接口控制装置18、主飞行控制系统19、驾驶舱控制系统20、照明系统21、内装饰系统22、控制板组件23、水/废水系统24、应急撤离系统25、氧气系统26、驾驶员座椅27、风档玻璃和通风窗28、风档温控和雨刷系统29、风门作动器30 航电系统31、高升力系统32、空气管理系统33、起落架系统图书目录编辑1．1 引言1．2 飞行控制原理1．3 飞行操纵面1．4 主飞行控制1．5 副飞行控制1．6 商用飞机1．6．1 主飞行控制1．6．2 副飞行控制1．7 飞行操纵联动系统1．7．1 操纵连杆系统1．7．2 钢索和滑轮系统1．8 增升控制系统1．9 配平和感觉1．9．1 配平1．9．2 感觉1．10 飞控作动装置1．10．1 简单的机械/液压式作动装置1．10．2 具有电信号的机械式作动装置1．10．3 多余度作动装置1．10．4 机械式螺旋作动器1．10．5 组合作动器组件（iap）1．10．6 先进作动机构1．11 民用系统的实施1．11．1 顶层比较1．11．2 空中客车的实施1．12 电传控制律1．13
a380飞控作动1．14 波音777的实施1．15 飞行控制、引导和飞行管理的相互关系参考文献控制系统编辑2．1 引言2．1．1 发动机/机体接口2．2 发动机技术和工作原理2．3 控制问题2．3．1 燃油流量控制2．3．2 空气流量控制2．3．3 控制系统2．3．4 控制系统参数2．3．5 输入信号2．3．6 输出信号2．4 系统实例2．5 设计准则2．6 发动机起动2．6．1 燃油控制2．6．2 点火控制2．6．3 发动机旋转2．6．4 油门杆2．6．5 起动顺序2．7 发动机指示2．8 发动机滑油系统2．9 发动机功率的提取2．10 反推力2．1l 现代民用飞机上的发动机控制参考文献燃油系统编辑3．1 引言3．2 燃油系统的特性3．3 燃油系统部件说明3．3．1 输油泵3．3．2 燃油增压泵3．3．3 输油阀3．3．4 止回阀（nrv）3．4 燃油油量测量3．4．1 油面传感器3．4．2 燃油油量测量传感器3．4．3 燃油油量测量基础3．4．4 油箱形状3．4．5 燃油的性质3．4．6 燃油油量测量系统3．4．7 福克f50/f100系统3．4．8 空中客车a3203．4．9 “智能型”传感器3．4．10 超声波传感器3．5 燃油系统的工作模式3．5．1 增压3．5．2 发动机供油3．5．3 燃油传输3．5．4 加油/放油3．5．5 通气系统3．5．6 用燃油作为热沉3．5．7 外部燃油箱（副油箱）3．5．8 应急放油3．5．9 空中加油3．6 综合民机系统3．6．1 庞巴迪“环球快车”3．6．2 波音7773．6．3 a340-500/600燃油系统3．7 燃油箱的安全
《典型飞机电子系统》教学大纲 一、课程类型 本课程是本学院航空电子设备维修专业学生必修的专业必修课，为职业拓展课程。 二、学分与学时 学分：3学分；学时：48学时。 三、适用专业 适用于航空电子设备维修专业。 四、课程的性质和目的 《典型飞机电子系统》课程是航空电子设备维修专业必修的专业核心课，是航空维修人员处理维修问题必须具备的基础知识。它的任务是通过本课程的教学，使学生掌握飞机电子系统维护基本方法，具有对B737—800型和A320型飞机电子系统进行外场维护和定检的能力；熟悉飞机电子设备的安装位置、使用方法及维护操作程序，具有运用所学的知识和技能对飞机电子系统和附件进行测试和调试的能力；加强对飞机电子系统的总体认识，具有运用所学的知识，分析、隔离和排除飞机电子系统故障的能力，为毕业后从事本专业工作打下基础。 五、本课程与其它课程的联系 本课程的先修课程为：《航空仪表、《自动飞行控制系统》。学习本课程使学生掌握典型飞机电子系统的基本理论，基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，并为毕业后从事本专业工作打下基础。 六、课程的教学内容及基本要求 （一）飞机电子系统 1．基本内容： （1）737NG型飞机的基本概况 （2）典型飞机电子设备的操作方法 （3）典型飞机电子设备的指示内容判读 2．基本要求： （1）掌握737NG型飞机的基本概况 （2）掌握典型飞机电子设备的操作方法 （3）掌握典型飞机电子设备的指示内容判读 3．教学重点及难点： （1）重点：典型飞机电子设备的操作方法、典型飞机电子设备的指示内容判读（2）难点：典型飞机电子设备的操作方法 （二）电子飞行仪表系统维护 1．基本内容： （1）EADI中数据的读取 （2）EHSI中数据的读取 （3）EFIS中数据的读取
F—35系列战斗机综合航空电子系统综述首架F-35A战机进行地面发动机推力试验 通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速，更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。 F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。 为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。 F-35 JSF战机战场态势感知研制F-35的目标是取代 F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的
GR-7和"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。 虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI 系统和各显示器之间的通信采用速度为2Gigabit/s的光纤总线。 在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。 F-35用AESA APG81有源相控阵雷达共有6个分布式
民用航空电子系统发展及新技术研究 民用航空电子系统是现代民用飞机的关键组成部分。近年来，航空电子系统发展迅速，大量先进技术研发并应用。文章先阐述了航空电子系统的设计准则，接着分析了系统的发展趋势，论述了新技术的研究及应用，并对今后的系统设计提出了自己的看法。 标签：民用飞机；航空电子；发展；新技术 民用航空电子系统是现代民用飞机的关键组成部分，它提供通信、导航、维护和人机接口等必须的功能。近年来，民用飞机的安全性、高效性、经济性和舒适性要求的逐渐提高，航空电子系统的重要性日益凸显。随着相关研究持续开展，大量先进技术应用其中，航空电子系统发展迅速。 1 航空电子系统的设计准则 1.1 安全性 安全性是民用航空发展的基石，民用飞机设计始终贯穿的主线，也是航空公司和乘客最关注的因素。民航适航法规是保障民用航空器适航的最低安全标准，它对民用航空器设计、制造、试验和运营等各个环节的行为进行规定。因此，民用航空电子系统设计必须满足民航适航法规的要求。此外，为提高飞机的竞争力，系统在实现基本法规要求之外，还应具有更好的安全性能。 1.2 经济性 经济性是航空公司选用飞机时的重要标准，是系统具有应用市场的重要因素。在民用航空电子系统设计时，诸多方面均影响到经济性的优劣。系统设计时应通过减少设备数量，降低设备尺寸、功耗和重量，减少电缆等途径降低系统重量和功耗。通过数字化、综合化、标准化和模块化的方式，提高系统性能。此外，维修性也对经济性有重要影响，有效的故障诊断和健康管理、便捷友好的维修流程能大大降低维修成本，从而提高系统经济性。 1.3 舒适性 民用航空电子系统舒适性包括驾驶舱和客舱两个方面。驾驶舱舒适性包括提高系统可操控性和减少驾驶员的工作负担，主要通过提高导航、自动飞行等系统性能，提供图像化的信息综合显示，合理便捷的操作程序等方面实现。客舱舒适性包括为乘客提供丰富的机上通信和娱乐设施，丰富乘坐体验。 1.4 环保性 随着人们对环境保护的关注，系统的环保性也愈发受到重视。降低系统重量
国外民用飞机飞行管理系统发展现状与趋势 飞行管理系统（FMS）是大型飞机数字化电子系统的核心，它通过组织、协调和综合机上多个电子和机电子系统的功能与作用，生成飞行计划，并在整个飞行进程中全程保证该飞行计划的实施，实现飞行任务的自动控制。现代飞机上广泛采用的飞行管理系统是综合化的自动飞行控制系统（AFCS），它集导航、制导、控制、显示、性能优化与管理功能为一体，实现飞机在整个飞行过程中的自动管理与控制。装备了飞行管理系统的飞机，不仅可以大量节省燃油，提高机场的吞吐能力，保证飞机的飞行安全和飞行品质，而且可以大大提高驾驶舱的综合化、自动化程度，减轻驾驶员的工作负担，带来巨大的无可估量的经济效益。目前，一个典型的飞行管理系统不仅能够根据飞机、发动机性能、起飞着陆机场、航路设施能力、航路气象条件及其装载情况，生成具体的全剖面飞行计划，而且能够实现多种功能，包括：通过主飞行显示系统显示和指示有关飞行信息；通过无线电通信与导航系统获得通信、空中交通和无线电导航数据；通过飞行操纵系统控制飞机的姿态；通过自动油门系统调节发动机功率；通过中央数据采集系统收集、记录和综合处理数据；通过空地数据链系统收发航行数据；通过机上告警系统提供系统监控和告警等功能。 1 飞行管理系统的发展历程 飞行管理的概念最早可以追溯到20世纪20年代。自从1929年杜立特上尉历史性的盲目飞行后，人们感到借助一个系统摆脱完全依靠飞行员的感官进行飞行的重要性。但飞行管理系统直到20世纪60年代才真正开始发展起来，并大致经历以下5个发展阶段：区域导航系统、性能管理系统、飞行管理系统、四维导航和新一代飞行管理系统。 2 飞行管理系统的基本构成和功能 飞行管理系统通常由一个飞行管理计算机系统（FMCS）和所需的相关接口设备组成，如电子飞行仪表系统（EFIS）和自动飞行系统等设备。而一个典型的FMCS通常由飞行管理计算机（FMC）和控制与显示单元（CDU）两种组件构成。一个飞行管理系统通常能完成或辅助飞行员完成的基本功能包括：飞行计划、导航与制导、性能优化与预测、电子飞行仪表系统显示、人/机交互和空地数据链。 1
A320飞机液压系统的工作原理 姓名:XXX 学号：XXXX XXXXXXXXXXXXXXXXX 一：摘要 空客A320凭借其在设计上使用大量复合材料作为主要结构材料，更改机身的空间，加宽座椅的宽度，在控制上，其采用了电传操纵（fly-by-wire）飞行控制系统的亚音速民航运输机，代替了过去主要靠机械装置传输飞行员指令来控制飞机的姿态和动作。飞行员的操纵动作被转换成电子信号，经过计算机处理后再驱动液压和电气装置来控制飞机姿态。从而代替了过去的主要由线缆等机械装置来传输飞行员指令，进而控制飞机的姿态和动作。这是第一款使用电传操纵飞行控制系统的大型客机。凭借这些等优势，在国内及世界空客飞机中占有重要一席。本论文主要对其液压系统作介绍。 二：关键字 空客A320 液压系统 三：液压系统构造及工作原理 1：为何要采用液压系统 飞机大型化以后，一对副翼的重量就可达l吨以上，依靠驾驶员操纵控制各操纵面仅凭体力去搬动驾驶杆、踏踩脚蹬、拉动钢索使副翼或方向舵转动，那是绝对办不到的了。此时飞机上就出现了助力机构。飞机上的绝大部分助力机构采用的多为液压传动助力系统。日常生活中，常常可以看到在建设工地上施工的挖掘机，它那巨大的挖斗由伸出缩入的推杆来带动,就是由液压机构来实现的。 2：液压传动原理 液压传动是一种以液体为工作介质，利用液体静压能来完成传动功能的一种传动方式，也称容积式传动。 功用：给飞行操纵系统、起落架收放、前轮转弯、刹车系统和发动机反推装置等提供操纵动力。
3：液压系统的基本组成
(1)：动力元件 液压泵，其作用是将机械能转换成液体的压力能。液压泵可分多种，有柱塞泵，齿轮泵等。这些泵在液压系统中都起着转换机械能的作用，但原理各不同，下面介绍齿轮泵和柱塞泵的工作原理图。 a：齿轮泵 齿轮按图示方向旋转 吸油过程:在吸油腔中的啮合 齿逐渐退出啮合，吸油腔容积 增大，形成部分真空，油箱中 的油液在油箱内压力作用下， 克服吸油管阻力被吸进来，并 随轮齿转动； 排油过程: 当油进入排油腔 时由于轮齿逐渐进入啮合，排 油腔容积逐渐减小，将油从排 油口挤压出去。齿轮不断旋转， 油液便不断地吸入和排出。排油腔吸油腔
目录 1.范围(Scope) (1) 1.1目的（Purpose） (2) 1.2文件背景（Document Background） (3) 2.引用文件（References） (5) 2.1适用文件(Applicable Documents) (5) 2.1.1 SAE出版物 (5) 2.1.2 FAA出版物 (5) 2.1.3 EASA出版物 (6) 2.1.4 RTCA出版物 (6) 2.1.5 EUROCAE出版物 (6) 2.2 定义（Definitions） (7) 2.3缩写(Abbreviations And Acronyms) (12) 3.研制计划(Development Planning) (14) 3.1计划过程(Planning Process) (14) 3.2过渡准则(Transition Criteria) (15) 3.2.1偏离计划 (16) 4飞机和系统研制过程(Aircraft And System Development Process) (16) 4.1飞机/系统概念研制阶段(Conceptual Aircraft/System Development Process) (17) 4.1.1 研制保证 (18) 4.1.2研制保证过程的介绍 (18) 4.1.3源自安全性分析家等级安全性要求的介绍 (19) 4.1.4飞机级功能、功能要求和功能接口的识别 (20) 4.1.5飞机功能到系统的分配 (20)
4.1.6系统构架研制 (21) 4.1.7系统要求到项目的分配 (21) 4.1.8系统实施 (21) 4.2飞机功能研制(Aircraft Function Development) (21) 4.3飞机功能到系统的分配(Allocation of Aircraft Functions to Systems) (23) 4.4系统构架的研制(Development of System Architecture) (24) 4.5项目系统要求的分配(Allocation of System Requirements to Items) (24) 4.6系统实施(System Implementation) (25) 4.6.1信息流-从系统过程到项目过程&从项目过程到系统过程 (25) 4.6.2硬件和软件设计/建造 (27) 4.6.3电子硬件/软件集成 (27) 4.6.4飞机/系统集成 (27) 5集成过程(Integral Process) (28) 5.1安全性评估(Safety Assessment) (28) 5.1.1功能危害性评估 (30) 5.1.2初始飞机/系统安全性评估 (31) 5.1.3飞机/系统安全性评估 (32) 5.1.4共因分析 (33) 5.1.5安全性项目计划 (34) 5.1.6安全性相关的飞行操作或维修任务 (34) 5.1.7服务中安全性的关系 (35) 5.2研制保证等级分配（Assignment of Development Assurance Level） (35) 5.2.1一般准则—研制保证等级分配的介绍 (36) 5.2.2功能研制保证等级和项目研制保证等级（FDAL和IDAL） (37) 5.2.3详细的FDAL和IDAL分配指南 (37) 5.2.4考虑外部事件的FDAL分配 (50) 5.3要求捕获(Requirements Capture) (51) 5.3.1要求类型 (52) 5.3.2安全性分析的导出安全性相关要求 (55)
第30卷 第10期航 空 学 报 Vol 130No 110 2009年 10月ACTA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA Oct. 2009 收稿日期:2008208228;修订日期:2008211218 基金项目:总装备部预研基金(9140A17020307JB3201);空军工程 大学工程学院优秀博士论文创新基金(BC07003) 通讯作者:褚文奎E 2mail :chuwenkui @1261com 文章编号:100026893(2009)1021912206 综合模块化航空电子系统软件体系结构综述 褚文奎,张凤鸣,樊晓光 (空军工程大学工程学院,陕西西安 710038) Overvie w on Soft w are Architecture of Integrated Modular Avionic Systems Chu Wenkui ,Zhang Fengming ,Fan Xiaoguang (Institute of Engineering ,Air Force Engineering University ,Xi ’an 710038,China ) 摘 要:作为降低系统生命周期费用(L CC )、控制软件复杂性、提高软件复用程度的重要手段之一,软件体系结构已成为航空计算领域的一个主要研究方向。阐述了综合模块化航空电子(IMA )的理念,分析了推动 IMA 产生和发展的主要因素。总结了ARINC 653,ASAAC ,GOA 以及F 222通用综合处理机(CIP )上的软件 体系结构研究成果,并讨论了IMA 软件体系结构需要解决的若干问题及其发展趋势。在此基础上,对中国综合航电软件体系结构研究提出了一些见解。 关键词:综合模块化航空电子;软件体系结构;开放式系统;软件工程;军事工程中图分类号:V247;TP31115 文献标识码:A Abstract :As an important means to decrease system life cycle cost (L CC ),control software complexity ,and improve the extent of software reuse ,software architecture has been a mainstream research direction in the aeronautical computer field.This article expatiates the concept of integrated modular avionics (IMA ).Three major factors are analyzed which promote the development of IMA architecture.IMA software architectures presented by ARINC specifications 653,ASAAC ,GOA ,and F 222common integrated processor (CIP )are summarized.Discussion about some problems to be solved and the development trend is made for IMA soft 2ware architecture.Finally ,some views are presented about IMA software architecture research in China.K ey w ords :integrated modular avionics (IMA );software architecture ;open systems ;software engineering ;military engineering 军用航空电子系统(以下简称:航电)是现代 战机的“中枢神经”,承载了战机的绝大部分任务,比如电子战、通信导航识别(CN I )系统等,是决定战机作战效能的重要因素。 F 222的航电综合了硬件资源,重新划分了任务功能,标志着战机的航电结构正式演变为综合式。在此基础上,F 235将航电硬件综合推进到传感器一级,并用统一航电网络取代F 222中的多种数据总线,航电综合化程度进一步提高[1]。 与此同时,航电软件化的概念逐渐凸现。F 222上由软件实现的航电功能高达80%,软件代码达到170万行,但在F 235中,这一数字刷新为800多万行。这表明,软件已经成为航电开发和实现现代化的重要手段[2] 。 航电综合化和软件化引申的一个重要问题是如何合理组织航电上的软件,使之既能够减少生 命周期费用(Life Cycle Co st ,L CC )和系统复杂度,同时又能在既定的约束条件下增强航电软件的复用性和经济可负担性。此即是航电软件体系结构研究的主要内容。 1 综合模块化航空电子 111 综合模块化航空电子理念 综合模块化航空电子(Integrated Modular Avi 2onics ,IMA )(注:该结构在国内一般称为综合航 电)是目前航电结构发展的最高层次,旨在降低飞机LCC 、提高航电功能和性能以及解决软件升级、硬件老化等问题。与联合式航电“各子系统软硬件专用、功能独立”的理念不同,IMA 本质上是一个高度开放的分布式实时计算系统,致力于支持不同关键级别的航电任务程序[3]。其理念概括如下: (1)系统综合化。IMA 最大限度地推进系 统综合,形成硬件核心处理平台、射频传感器共享;高度融合各种传感器信息,结果为多个应用程
民用飞机系统功能危险性评估 对功能危险性进行评估是安全性评估中最重要的一步，并且还具有不容忽视的作用。文章对系统功能的实际危险性评估的步骤以及目的进行了介绍，然后把针对自动飞行这个控制系统的评估过程做了详细介绍，望民用飞机系统能够将此作为评估系统功能安全性的依据。 标签：民用飞机；系统功能；危险性；评估 针对民用飞机系统来看，首先要考虑的问题就是安全性能，这在研制、生产以及运营与退役过程中都有多贯穿，与此同时，也决定着民用飞机能够通过审查顺利地进入到市场。自动飞行这个控制系统是飞机的一个主要机载系统，它的安全性是设计过程中非常关键的环节。而飞机系统安全性包括了系统安全性的初步评估、评估、危险性评估以及实效模式影响与共因分析等。文章把民用飞机当中的自动飞行系统当作例子，对功能危险性进行了评估，具体如下。 1 简述功能危险性的评估 评估功能危险性这个系统能够对产品所具有的功能进行检查，并识别每项功能的实际生效状态，然后按照失效状态的情况逐个分类的一种分析安全性能方法。同时，还要把系统当做对象，实际上评估功能危险性这项研究就是在设计飞机过程中包线与飞行阶段，有可能会对飞机飞行以及系统造成影响的安全失效。 评估功能危险性的过程属于从上到下分析功能失效的一种评估方法，其主要目的就是当系统丧失功能的状况下，掌握失效状态以及各种有关分类。 而对评估民用飞机的安全性能够为以后的输入流程奠定基础，同时也为子系统以及后续系统的设计提出安全性需求，让系统构架更具有接受性，找出存在的问题以及设计需要作出怎样的修改，然后明确下步要设计的范围。而评估系统功能的危险性提出了所有功能的实际危险评估，确认以及推导设计系统安全性的标准，提出诸多种安全性的需求，同时也提出了诸多隐藏功能处于失效状态上信息，这部分信息能够明确各种系统的完整性、结构方案、隔离要求、最低设备、系统分离等清单需求[1]。 评估系统功能的危险性评估主要包括识别失效状态、功能评估清单、接口示意图、设计目标与要求、设计原理与方案、适航规章等。 2 评估系统功能的危险性过程 2.1 对系统功能进行定义 评估系统的功能性能就是先要探究系统所具有的一些功能，然后将分为外部与内部两种功能，分析确定之后再对功能清单进行建立。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e714548962.html, 民用飞机液压系统技术现状及趋势研究 作者：陈宝琦 来源：《科技资讯》2015年第19期 摘要：目前民用飞机液压系统为保障安全性和操作性，在设计时通常会采用冗余和备份 技术，但同时也会带来成本、重量和复杂性的问题。该文通过对波音和空客多款机型机载液压系统的研究，重点分析泵源、余度配置、替换逻辑与系统布局方案，总结了其液压系统体结构、冗余备份等方面的技术现状，指出未来民机液压系统应具有单源系统向多源系统发展、系统独立性提升、多电化和分布式、控制技术和健康监测技术的应用以及高压化低压力脉动的发展趋势。 关键词：民用飞机液压系统布局分析发展趋势 中图分类号：V22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（a）-0069-03 随着经济的发展和社会的繁荣，我国民航产业每年都以超过10%的增速快速增长，现已成为世界第二大民用航空市场。但作为航空大国，我国在大型民用飞机液压系统的研制方面却是刚刚起步，从元件级到系统级基本由国外供应商垄断，国内市场的供给量与巨大的需求极不匹配。 研制高效可靠的大型民用飞机液压系统，不仅可以在产品层级上为飞机减轻重量，提高安全性和效率，还可带动诸如新材料、电子、能源、精密制造等一系列相关的高新技术产业的发展，关系到整个国家航空系统集成能力的提高。 1 液压系统的定义及组成 按照ATA100（航空产品技术资料编写规范）的定义，民机液压系统是指使液压油在压力下供至公共点以便再行分配到其它规定系统的部件和零件。民用飞机液压系统按功能可分为液压能源系统和工作回路两个部分。液压能源系统为飞机上所有使用液压驱动的活动部位提供液压能源，并保证卸荷与散热等方面的要求。液压能源系统主要由泵源、能量转换装置、油箱、控制阀、管路及指示系统等组成。 2 典型民机液压系统技术现状 波音和空客是目前世界民航市场上两大巨头，均有多款产品在市场上获得巨大成功，具有极高的研究价值。 2.1 波音飞机液压系统的特点
民航飞机的通信系统 通信系统的主要用途是使飞机在飞行的各阶段中和地面的航行管制人员、签派、维修等相关人员保持双向的语音和信号联系，当然这个系统也提供了飞机内部人员之间和与旅客联络服务。 它主要分为：甚高频通信系统、高频通信系统、选择呼叫系统和音频系统。 (本页插图以空中客车320驾驶舱为例，是目前较为先进的一套，其他现代化民航客机均类似。只是名称、面板设计、功能强弱有所不同） 空中客车320驾驶舱左图红色圈选部分是驾驶舱内机长和副驾驶的无线电管理面板（RMP）、音频控制面板（ACP）的位置，其他现代化客机都类似，位于驾驶舱后电子面板（机长和副驾驶座位间），观察员也有一套，位于后顶板，未在图中列出。 A320无线电管理面板（部分）RMP：Radio Management Panel
A320无线电管理面板（部分）： 机长、副驾驶和观察员各配备一套， 用于调谐各VHF、HF的主通信频率 和备用频率。 1.甚高频通信系统（VHF ：Very High Frequency ） 使用甚高频无线电波。它的有效作用范围较短，只在目视范围之内，作用距离随高度变化，在高度为300米时距离为74公里。是目前民航飞机主要的通信工具，用于飞机在起飞、降落时或通过控制空域时机组人员和地面管制人员的双向语音通信。起飞和降落时期是驾驶员处理问题最繁忙的时期，也是飞行中最容易发生事故的时间，因此必须保证甚高频通信的高度可靠，民航飞机上一般都装有一套以上的备用系统。 甚高频通信系统由收发机组、控制盒和天线三部分组成。收发机组用频率合成器提供稳定的基准频率，然后和信号一起，通过天线发射出去。接收部分则从天线上收到信号，经过放大、检波、静噪后变成音频信号，输入驾驶员的耳机。天线为刀形，一般在机腹和机背上都有安装。 甚高频所使用的频率范围按照国际民航组织的统一规定在118.000～ 135.975MHZ ，每25KHZ为一个频道，可设置720个频道由飞机和地面控制台选用，频率具体分配为： 118.000～121.400MHZ、123.675～128.800MHZ和132.025～135.975MHZ三个频段主要用于空中交通管制人员与飞机驾驶员间的通话，其中主要集中在118.000～
民用飞机液压能源系统故障模拟试飞实现 方法 【摘要】液压系统故障试飞是民用飞机适航验证的重要科目，本文介绍了一种在飞机上模拟液压系统故障的装置及其实现方法，并对试飞风险进行简要分析。论文关键词：民用飞机,液压系统,故障模拟,试飞 现代民用飞机液压系统是典型的多余度、大功率的复杂综合系统，为保证的可靠工作，大都采用多余度设计，有2套或3套甚至更多套独立的系统，并且系统间可以相互进行能源转换，以保证飞机液压系统的可靠工作。而且大多飞机设计有辅助系统，以保证在应急情况下一些主要操作系统可以工作，保证飞机安全落地。 根据民航适航标准规定，对于飞机系统可能存在的失效情况，必须通过分析，必要时通过适当的地面、飞行或模拟器试验来表明发生任何妨碍飞机继续安全飞行与着陆的失效状态的概率极不可能。 对于液压系统，需通过分析和试验表明，在所有可能发生的故障状态下，影响飞机安全飞行的概率极不可能。液压系统故障试飞需要模拟可能发生的故障状态，本文介绍了一种基于飞机和液压用户安全性要求的、用于液压系统故障试飞的发动机驱动泵（EDP）故障模拟阀设计。 1 条款分析 CCAR 25.1309（c）（d）、CCAR25.1435c（2）条款要求液压系统进行失效条件下模拟试验，验证液压系统的安全性。CCAR25.671（d）条款
要求飞机在所有发动机失效的情况下是可控的。因此，需要对可能发生液压系统故障情况进行试飞验证。 2 液压系统的原理及方案 1#系统的压力由一台左发动机驱动泵及一台与其并联作备用的交流电动泵产生。 2#系统的压力由一台右发动机驱动泵及一台与其并联作备用的交流电动泵产生。 3#系统正常工作及应急工作时均只使用一台电动泵，另一台作备用，这两台电动泵可互为备用。当出现双发失效时候，3#系统电动泵改由冲压空气涡轮（RAT）供电。此时，先接通主电动泵的卸荷阀，在RAT 启动正常供电后，卸荷阀关闭，主电动泵启动供压。RAT启动期间对液压源的需求由3#系统蓄压器提供。 在1#与2#液压能源系统之间设置一个1#系统向2#系统进行压力转换的单向能源转换装置。该装置主要用于起飞着陆阶段收放起落架时增大2#系统流量用。 3 故障模拟方法 3.1 发动驱动泵故障模拟的原理 故障模拟装置的连接和工作原理如图1所示。 在EDP供压管路上加装二位三通转换阀，在常开位置接通EDP和压力油滤管路。使故障模拟装置在断电状态下保持系统正常工作；在驾驶舱加装控制开关，当该开关合上供电时，二位电磁阀转换，EDP供油管路断开——EDP斜盘自动转到0度——EDP的油量输出为零。此
目录 前言 (1) 1 绪论 (2) 1.1 液压系统工作原理设计 (2) 1.2 确定液压系统主要参数 (2) 1.3 选择液压附件,开展对新研制附件的设计工作 (3) 1.4 液压系统的安装调试 (3) 2 液压系统设计指标及要求 (4) 2.1 使用方面要求 (4) 2.1.1 不同的操纵特点 (4) 2.1.2不同的操纵顺序 (4) 2.2 工作环境要求 (5) 2.3 外载荷 (5) 2.4 性能要求 (5) 2.5 可靠性要求 (6) 2.6 重量要求 (6) 3 液压系统原理图设计与参数初步估算 (6) 3.1 原理图 (7) 3.2 液压系统原理方案说明 (7) 3.3 系统基本可靠性估算 (9) 4 系统主要参数的确定与估算 (10) 4.1选择系统所用液压油 (10)
4.2 选取系统工作压力等级与系统工作温度范围 (11) 4.2.1 系统压力确定 (11) 4.2.2 系统主参数给定 (12) 4.3 确定执行机构的参数 (12) 4.3.1 液压缸设计 (12) 4.3.2 确定液压泵参数 (17) 4.3.3 溢流阀设计...................................................................... 错误!未定义书签。 5 确定系统其他附件及指标要求............................................ 错误!未定义书签。 5.1 选取其它阀.......................................................................... 错误!未定义书签。 5.2 油箱的确定与散热面积估算 ............................................ 错误!未定义书签。 5.2.1 系统散热功率计算.......................................................... 错误!未定义书签。 5.2 选择滤油器.......................................................................... 错误!未定义书签。 6 结论.......................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献...................................................................................... 错误!未定义书签。附录A .......................................................................................... 错误!未定义书签。附录B .......................................................................................... 错误!未定义书签。
f35系列战斗机综合航空电子系统综述
F—35系列战斗机综合航空电子系统综述 首架F-35A战机进行地面发动机推力试验 通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速，更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。 F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。 为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。 F-35 JSF战机战场态势感知研制F-35的目标是取代F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的
GR-7和"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。 虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI系统和各显示器之间的通信采用速度为 2Gigabit/s的光纤总线。 在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。