趙凈凈

摘 要：綜合模塊化航空電子系統(tǒng)（Integrated Modular Avionics，IMA）已成為當(dāng)今國際航空電子系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢，也是我國未來大型客機(jī)航空電子系統(tǒng)發(fā)展的方向。在民機(jī)上使用之前，IMA系統(tǒng)必需獲得適航認(rèn)可，而IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引是適航認(rèn)可IMA系統(tǒng)所要求的重要證據(jù)之一。由于IMA系統(tǒng)高度綜合、高度復(fù)雜、多方參與研發(fā)，如何組織各參與方的各類信息以便有效的、系統(tǒng)性的表達(dá)IMA系統(tǒng)的構(gòu)型索引，成為一個(gè)難點(diǎn)。針對這一難點(diǎn)，該文基于IMA系統(tǒng)可增量式獲得適航認(rèn)可這一特點(diǎn)，明確了IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引的組織方式，以及在該組織方式下構(gòu)型索引應(yīng)包含的主要信息，為我國大型客機(jī)IMA系統(tǒng)取證中準(zhǔn)備構(gòu)型索引提供了一種思路。

關(guān)鍵詞：綜合模塊化航空電子系統(tǒng) 構(gòu)型索引 增量式認(rèn)可 DO-297

中圖分類號：V243 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0003-02

為了適應(yīng)當(dāng)前航空電子系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展，滿足未來大型客機(jī)對航空電子系統(tǒng)高靈活性、高可靠性以及便于升級換代的要求，開放式的綜合模塊化航空電子系統(tǒng)（Integrated Modular Avionics ，IMA）已成為當(dāng)今國際航空電子系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢，也是我國未來大型客機(jī)航空電子系統(tǒng)發(fā)展的方向[1]。目前，HAWK Horizon、FD 728 jet、Embraer 170/190、Gulf stream等支線及公務(wù)機(jī)，B787、A380、A350等先進(jìn)干線機(jī)[2]，以及我國正在發(fā)展的大型客機(jī)C919，均采用了IMA系統(tǒng)。

在民機(jī)上使用之前，IMA系統(tǒng)必需獲得適航認(rèn)可。而IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引是適航認(rèn)可IMA系統(tǒng)所要求的重要證據(jù)之一，它應(yīng)提供IMA系統(tǒng)整個(gè)生命周期內(nèi)完整的構(gòu)型信息，保證IMA系統(tǒng)各子系統(tǒng)/部件的正確表達(dá)、IMA系統(tǒng)各子系統(tǒng)/部件之間關(guān)系的正確表達(dá)，將IMA系統(tǒng)各子系統(tǒng)/部件構(gòu)型數(shù)據(jù)提供給其各子系統(tǒng)/部件使用，方便追蹤IMA系統(tǒng)各子系統(tǒng)/部件的工程和技術(shù)文檔（包括文檔的變更）[3]。

但是，IMA系統(tǒng)高度綜合、高度復(fù)雜，其包括模塊、基礎(chǔ)應(yīng)用、IMA平臺(tái)、駐留應(yīng)用、IMA系統(tǒng)、飛機(jī)級IMA系統(tǒng)等，涉及IMA研發(fā)者、駐留應(yīng)用研發(fā)者、IMA系統(tǒng)集成者、型號合格證申請人等多個(gè)參與方。如何組織各參與方的各類信息以便有效的、系統(tǒng)性的表達(dá)IMA系統(tǒng)的構(gòu)型索引，成為一個(gè)難點(diǎn)。該文基于IMA系統(tǒng)可增量式獲得適航認(rèn)可這一特點(diǎn)，明確了IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引的組織方式，以及在該組織方式下構(gòu)型索引應(yīng)包含的主要信息，為我國大型客機(jī)IMA系統(tǒng)取證中準(zhǔn)備構(gòu)型索引提供了一種思路。

1 IMA系統(tǒng)增量式認(rèn)可

RTCA DO-297提供了一個(gè)IMA系統(tǒng)獲得適航認(rèn)可的方法：增量式認(rèn)可[4]，即在取證過程中，IMA系統(tǒng)可通過分步完成如下六項(xiàng)任務(wù)來獲得IMA系統(tǒng)的最終適航認(rèn)可。

（1）任務(wù)1：模塊認(rèn)可。

在整個(gè)IMA系統(tǒng)的取證過程中，針對模塊認(rèn)可這一任務(wù)，模塊認(rèn)可申請人要向適航當(dāng)局證明模塊的特性、性能和接口滿足相關(guān)規(guī)章和設(shè)計(jì)需求，得到適航當(dāng)局認(rèn)可后，即可獲得模塊的增量式認(rèn)可。模塊認(rèn)可申請人可以通過提供有證明文件的證據(jù)（例如符合性數(shù)據(jù)等）進(jìn)行上述證明，這些證據(jù)也有利于任務(wù)2-任務(wù)6的完成。

在模塊認(rèn)可過程中，允許認(rèn)證申請人針對IMA平臺(tái)的單獨(dú)組件（例如，處理模塊、核心軟件服務(wù)（包括，操作系統(tǒng)、健康監(jiān)控功能、故障管理功能）、電源模塊、接口模塊）獲得增量式認(rèn)可。平臺(tái)本身也可以作為一個(gè)模塊來認(rèn)可。

（2）任務(wù)2：駐留應(yīng)用認(rèn)可。

在整個(gè)IMA系統(tǒng)的取證過程中，針對駐留應(yīng)用認(rèn)可這一任務(wù)，駐留應(yīng)用認(rèn)證申請人要向適航當(dāng)局證明駐留應(yīng)用符合相關(guān)規(guī)章條款，滿足IMA系統(tǒng)分配的需求，可以提供被要求的特性和性能。在這個(gè)過程中，認(rèn)證申請人應(yīng)提供認(rèn)可數(shù)據(jù)和符合性證據(jù)以支持駐留應(yīng)用在IMA系統(tǒng)的集成。

（3）任務(wù)3：IMA系統(tǒng)認(rèn)可。

在IMA系統(tǒng)認(rèn)可過程中，IMA系統(tǒng)認(rèn)可申請人要向適航當(dāng)局證明集成的模塊、駐留應(yīng)用和平臺(tái)能夠執(zhí)行原定的功能，同時(shí)不影響其他駐留應(yīng)用和模塊的正常工作。

（4）任務(wù)4：飛機(jī)級IMA系統(tǒng)。

IMA系統(tǒng)的安裝、集成與確認(rèn)&驗(yàn)證活動(dòng)類似于在聯(lián)合式系統(tǒng)架構(gòu)下所進(jìn)行的那些活動(dòng)，主要是證明飛機(jī)和駐留應(yīng)用的各項(xiàng)功能都按照預(yù)期要求執(zhí)行，支持飛機(jī)的安全性目標(biāo)并能符合適用的規(guī)章。

在飛機(jī)安裝期間，與飛機(jī)功能相關(guān)的各駐留應(yīng)用之間的交互，應(yīng)該在飛機(jī)地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)中進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)。同樣，IMA系統(tǒng)與飛機(jī)其它系統(tǒng)之間的交互、接口和聯(lián)接也要得到驗(yàn)證和確認(rèn)。在任務(wù)3中沒有涉及到的IMA系統(tǒng)生命周期數(shù)據(jù)應(yīng)該在任務(wù)4中完成。

（5）任務(wù)5：模塊或駐留應(yīng)用的變更。

與所有飛機(jī)系統(tǒng)一樣，IMA系統(tǒng)需要有構(gòu)型管理流程。在這一任務(wù)中，IMA系統(tǒng)認(rèn)可申請人要制定構(gòu)型管理流程，在流程中要明確IMA系統(tǒng)各參與方（研發(fā)者、供應(yīng)商、集成者、型號合格證申請人）如何協(xié)調(diào)、落實(shí)變更。

（6）任務(wù)6：模塊或駐留應(yīng)用的重用。

如果模塊或者駐留應(yīng)用在以前機(jī)型中已經(jīng)得到了適航認(rèn)可，那么IMA系統(tǒng)認(rèn)可申請人可以考慮模塊和駐留應(yīng)用的重用。即，該一任務(wù)的主要目標(biāo)是合理規(guī)劃對已經(jīng)得到適航認(rèn)可的模塊和駐留應(yīng)用的生命周期數(shù)據(jù)的重用，最大程度地減少適航當(dāng)局的審查。

2 IMA系統(tǒng)的構(gòu)型索引

按照RTCA DO-297方法，IMA系統(tǒng)可以通過上述六項(xiàng)任務(wù)，采取逐步集成的方式獲得增量式認(rèn)可。類似的，IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引也可以按照上述任務(wù)（任務(wù)1-任務(wù)6）范疇組織：針對任務(wù)1-任務(wù)4，各項(xiàng)任務(wù)對應(yīng)一份對應(yīng)層級的構(gòu)型索引，作為向適航當(dāng)局表明符合性的證據(jù)之一，即IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引可分為：模塊構(gòu)型索引、駐留應(yīng)用構(gòu)型索引、IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引、飛機(jī)級IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引；針對任務(wù)5，主要目標(biāo)是對構(gòu)型索引進(jìn)行維護(hù)和更新；針對任務(wù)6，主要目標(biāo)是重用相應(yīng)的構(gòu)型索引。endprint

為了完整地的提供IMA系統(tǒng)整個(gè)生命周期的構(gòu)型索引信息，模塊構(gòu)型索引、駐留應(yīng)用構(gòu)型索引、IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引、飛機(jī)級IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引應(yīng)包含如下必要信息。

2.1 模塊構(gòu)型索引

模塊構(gòu)型索引標(biāo)識了模塊以及模塊整個(gè)生命周期環(huán)境的構(gòu)型。該索引的編制用于幫助模塊（包括其生命周期環(huán)境）再生產(chǎn)。至少應(yīng)包含：

（1）模塊的描述和構(gòu)型。

（2）組成模塊的每個(gè)部件。

（3）以前開發(fā)過的模塊（如果有）。

（4）模塊的生命周期數(shù)據(jù)，包括模塊認(rèn)可數(shù)據(jù)和模塊符合數(shù)據(jù)。

（5）存檔和發(fā)布介質(zhì)。

（6）用于建造模塊的指導(dǎo)或圖紙。

（7）模塊生命周期環(huán)境的標(biāo)識。

（8）用于開發(fā)和驗(yàn)證模塊的開發(fā)工具和驗(yàn)證工具的標(biāo)識，包括相關(guān)的工具鑒定數(shù)據(jù)。

（1）用于驗(yàn)證模塊測試環(huán)境標(biāo)識。

（2）數(shù)據(jù)完整性檢查（如果有）。

2.2 駐留應(yīng)用構(gòu)型索引

駐留應(yīng)用構(gòu)型索引包括兩部分：軟件生命周期環(huán)境構(gòu)型索引和軟件構(gòu)型索引。

2.2.1 軟件生命周期環(huán)境構(gòu)型索引

軟件生命周期環(huán)境構(gòu)型索引標(biāo)識了軟件生命周期環(huán)境的構(gòu)型。該索引的編制有助于硬件和軟件生命周期環(huán)境的再生，以便軟件的再產(chǎn)生、再驗(yàn)證或者軟件修改。內(nèi)容至少應(yīng)：

（1）標(biāo)識軟件生命周期環(huán)境硬件和其操作系統(tǒng)軟件。

（2）標(biāo)識軟件開發(fā)過程中使用的工具。例如包括編譯器、鏈接編輯器、加載器、數(shù)據(jù)集成工具（例如計(jì)算、嵌入式校驗(yàn)求和或循環(huán)冗余校驗(yàn)、根據(jù)相關(guān)選擇代碼自動(dòng)產(chǎn)生器）。

（3）標(biāo)識用于驗(yàn)證軟件產(chǎn)品的測試環(huán)境，例如，軟件測試和分析工具。

（4）標(biāo)識鑒定的工具以及其相關(guān)的工具鑒定數(shù)據(jù)。

2.2.2 軟件構(gòu)型索引

軟件構(gòu)型索引標(biāo)識軟件產(chǎn)品的構(gòu)型，應(yīng)提供特定的構(gòu)型標(biāo)識和版本標(biāo)識。軟件構(gòu)型索引至少應(yīng)標(biāo)識：

（1）軟件產(chǎn)品。

（2）可執(zhí)行目標(biāo)代碼。

（3）每個(gè)源代碼部件。

（4）在軟件產(chǎn)品中以前開發(fā)過的軟件（如果有）。

（5）軟件生命周期數(shù)據(jù)。

（6）歸檔和發(fā)布介質(zhì)。

（7）制作可執(zhí)行目標(biāo)代碼的指令，如包括編譯和鏈接的指令和數(shù)據(jù)；在再生、測試或者修改時(shí)，復(fù)原軟件所使用的流程。

（8）如果它分開包裝，參考軟件生命周期環(huán)境構(gòu)型索引（3.2.1）.

（9）可執(zhí)行目標(biāo)代碼的數(shù)據(jù)完整性檢查（如果有）。

（10）如果有，對用戶可更改軟件進(jìn)行更改的流程、方法和工具。

2.3 IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引

IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引應(yīng)包含下列信息，并且/或者提供包括下列信息的其他數(shù)據(jù)的參考：

（1）位于IMA系統(tǒng)內(nèi)部的硬件和軟件部件的物理位置標(biāo)識。

（2）每個(gè)IMA系統(tǒng)部件的構(gòu)型標(biāo)識。

（3）開發(fā)、集成和確認(rèn)&驗(yàn)證環(huán)境的構(gòu)型索引。

（4）集成到IMA系統(tǒng)所必須遵循的操作或維護(hù)程序和限制。

（5）在相關(guān)規(guī)章下建立IMA系統(tǒng)安全的全部系統(tǒng)設(shè)計(jì)特性和能力應(yīng)進(jìn)行標(biāo)識。

（6）IMA平臺(tái)和駐留應(yīng)用之間的相互接口和關(guān)系。

（7）與飛機(jī)其他系統(tǒng)的接口（例如，總線，專用鏈接等）。

（8）描述與備件間允許互換和/或混合使用的信息（如果有）。

（9）被鑒定了的工具以及相關(guān)工具鑒定數(shù)據(jù)的標(biāo)識。

（10）IMA系統(tǒng)部件構(gòu)型索引的參考.

（11）加載、驗(yàn)證、維護(hù)正確的IMA系統(tǒng)構(gòu)型，以及保證IMA系統(tǒng)與飛機(jī)設(shè)計(jì)一致的指導(dǎo)。

2.4 飛機(jī)級IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引

飛機(jī)級IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引應(yīng)包含3.3節(jié)中要求的相關(guān)信息，除此之外，還應(yīng)包含IMA系統(tǒng)安裝、集成、確認(rèn)和驗(yàn)證所需的其他數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

開放式的綜合模塊化航空電子系統(tǒng)（Integrated Modular Avionics ，IMA）已成為當(dāng)今國際航空電子系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢，也是我國未來大型客機(jī)航空電子系統(tǒng)發(fā)展的方向。對于適航當(dāng)局在IMA系統(tǒng)取證過程中關(guān)注的構(gòu)型索引，該文基于IMA系統(tǒng)可增量式獲得適航認(rèn)可這一特點(diǎn)，明確了IMA系統(tǒng)構(gòu)型索引的組織方式，以及在該組織方式下構(gòu)型索引應(yīng)包含的主要信息，為我國大型客機(jī)IMA系統(tǒng)取證中準(zhǔn)備構(gòu)型索引提供了一種思路。

參考文獻(xiàn)

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[3] FAA.Order1800.66，Configuration Management Policy[S]. U.S.：FAA，2007.

[4] SC-200. RTCA DO-297，Integrated Modular Avionics （IMA） Development Guidance and Certification Considerations[S]. Washington： SC-200，2005.endprint