劉洋 李鵬昌

摘要：現(xiàn)代民用飛機(jī)的競爭很大一部分集中在飛機(jī)研發(fā)能力水平的較量。SAE ARP4754A規(guī)定的飛機(jī)研發(fā)流程是被FAA及EASA承認(rèn)并推薦的標(biāo)準(zhǔn)流程，其中的需求管理更是整個研發(fā)流程的核心。2007年FAA在新頒布的適航條款中增加了EWIS部分，要求飛機(jī)設(shè)計人員加強(qiáng)對EWIS設(shè)計的重視。因此，建立EWIS需求管理流程也是所有新型民用飛機(jī)設(shè)計的迫切需要。本文通過某型號項目中EWIS需求管理具體實施為例，介紹了EWIS需求管理流程，主要包括需求的捕獲和生成、需求的確認(rèn)、需求的驗證和需求的變更等內(nèi)容，實現(xiàn)了基于需求的EWIS研制過程。

關(guān)鍵詞：需求；EWIS；民用飛機(jī)；

中圖分類號： S252 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）6 （b）-0000-00

1 引言

現(xiàn)代民用飛機(jī)的競爭很大一部分集中在飛機(jī)研發(fā)能力水平的較量，想要提高民機(jī)的研發(fā)能力，必須加強(qiáng)研發(fā)管理能力和系統(tǒng)集成能力。SAE ARP4754A規(guī)定的飛機(jī)研發(fā)流程是被FAA及EASA承認(rèn)并推薦的標(biāo)準(zhǔn)流程，其中的需求管理更是整個研發(fā)流程的核心。因此，借鑒國外的經(jīng)驗，結(jié)合自己的實踐，建立一套完整的飛機(jī)需求管理體系是每個意圖提高民機(jī)研發(fā)能力的飛機(jī)設(shè)計部門的迫切需要。

2007 年底FAA發(fā)出的FAR 第25-123 號修正案“用于飛機(jī)系統(tǒng)/燃油箱安全性的強(qiáng)化適航程序”，首次正式提出了電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)（EWIS）的概念，且增加了EWIS適航條款，從此新型飛機(jī)的研制必須把EWIS等同于其他功能系統(tǒng)，單獨(dú)作為一個系統(tǒng)來設(shè)計和適航審定。適航需求是主要設(shè)計輸入，必須在飛機(jī)整個研制階段嚴(yán)格貫徹，且應(yīng)提供適航需求傳遞，演變和變更的可追溯性，以及完整的設(shè)計過程證據(jù)文件。如果整個過程沒有很好地記錄下來，會嚴(yán)重影響設(shè)計取證工作。因此建立飛機(jī)EWIS需求管理體系是適航審定的要求。

2 EWIS需求管理流程

2.1概述

EWIS需求管理的目的是按照SAE ARP 4754A[1]要求，在飛機(jī)中實現(xiàn)基于需求的研制過程，將傳遞的需求作為飛機(jī)研制的依據(jù)，圍繞著需求的捕獲、分析、確認(rèn)、驗證和變更等工作，開展相關(guān)的研制工作，圖1為SAE ARP 4754A建議的確認(rèn)與驗證通用流程。

圖1 SAE ARP 4754A確認(rèn)與驗證通用流程

2.2需求的捕獲和生成

EWIS 需求的來源主要包括以下幾種：

1） 來自上層的需求即飛機(jī)級需求，飛機(jī)級需求自上而下向系統(tǒng)分解為系統(tǒng)級需求，系統(tǒng)級需求向下分配為EWIS元器件、組件級需求，進(jìn)而指導(dǎo)和開展EWIS元器、組件設(shè)計。典型的與EWIS相關(guān)的飛機(jī)級需求為：“飛機(jī)應(yīng)具有提供和管理能量（包括液壓和電能）的能力”，以及“飛機(jī)應(yīng)具有為設(shè)備之間提供通訊的能力”。EWIS需求工程師應(yīng)在飛機(jī)總體專業(yè)發(fā)布的文件中捕獲與EWIS相關(guān)的需求。

2） 來自公共專業(yè)領(lǐng)域的需求，包括適航需求、安全性需求、可靠性需求、維修性需求、電磁防護(hù)需求等。其中，適航要求是確保飛機(jī)安全飛行的最基本要求。與EWIS 相關(guān)的適航要求為FAR/CCAR-25R4 H分部 電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)的內(nèi)容[2]。

3） 其他系統(tǒng)對于EWIS的需求。包括系統(tǒng)布線隔離、電纜線型、屏蔽、端接和接地特殊要求。

4）EWIS自身專業(yè)的需求，包括EWIS行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、咨詢通告等。

EWIS需求工程師根據(jù)以上內(nèi)容捕獲EWIS需求，在概念設(shè)計階段（CDP）形成初步的EWIS需求矩陣，并逐步落實到EWIS頂層設(shè)計規(guī)范和頂層設(shè)計方案中，從而指導(dǎo)EWIS的具體設(shè)計。

2.3 EWIS需求的確認(rèn)

EWIS需求的確認(rèn)是指對EWIS需求是正確的和完整的所作出的決定，通過追溯性、分析、試驗、相似機(jī)型經(jīng)驗評估以及工程評審等方法對捕獲的EWIS需求進(jìn)行檢查，以確保EWIS設(shè)計的需求是足夠正確和完整的，并且產(chǎn)品能夠滿足用戶、維護(hù)人員、審定局方以及飛機(jī)、系統(tǒng)和項目研制人員的需求。

在初步設(shè)計評審（PDR）時，應(yīng)評估EWIS需求確認(rèn)的結(jié)果以及需求文件。在PDR 后，隨著各功能系統(tǒng)設(shè)計的深入和凍結(jié)，應(yīng)對初步設(shè)計階段的系統(tǒng)對EWIS 需求結(jié)果進(jìn)行更新，并進(jìn)行EWIS 元器件和組件的需求確認(rèn)活動。在關(guān)鍵設(shè)計評審（CDR）時，應(yīng)基本完成飛機(jī)級與EWIS 相關(guān)需求的確認(rèn)。在詳細(xì)設(shè)計階段的初期，應(yīng)完成EWIS 元器件、組件級的需求確認(rèn)，從而進(jìn)行EWIS 元器件、組件的設(shè)計活動。

2.4 EWIS需求的驗證

通過需求矩陣，編制產(chǎn)品驗證計劃，并執(zhí)行驗證，獲取驗證證據(jù)。驗證的目的是確定執(zhí)行均滿足其特定要求。驗證的過程確保了EWIS的系統(tǒng)設(shè)計滿足已確認(rèn)的要求。驗證由根據(jù)驗證計劃進(jìn)行的檢查、評審、分析、測試和運(yùn)行經(jīng)驗組成。驗證的過程是為了確定預(yù)定的功能被正確地執(zhí)行；確定要求已被滿足；確保執(zhí)行后安全性分析仍然對系統(tǒng)有效。

EWIS驗證工作內(nèi)容主要包括功能設(shè)計驗證，物理安裝設(shè)計驗證。系統(tǒng)功能設(shè)計包括原理圖和線路圖的設(shè)計。物理安裝設(shè)計驗證指EWIS在飛機(jī)上實際安裝設(shè)計正確性和完整性的驗證。

對于設(shè)計偏離，應(yīng)編制設(shè)計偏離報告，對設(shè)計偏離原因、危害影響進(jìn)行分析，并制定相應(yīng)的緩和策略。如果設(shè)計偏離被接受，應(yīng)在貫徹了緩和策略后，在報告中對設(shè)計偏離進(jìn)行關(guān)閉。如果設(shè)計偏離不被接受，應(yīng)更改設(shè)計以符合要求。

2.5 EWIS需求的變更

研制過程中，不可避免會發(fā)生需求的變更，需求的變更應(yīng)按照構(gòu)型更改控制程序進(jìn)行并完整的記錄。變更的來源一般來自兩個方面：需求的輸入方（飛機(jī)級需求及其他系統(tǒng)和公共專業(yè)給與EWIS的需求）和需求的實施方（EWIS設(shè)計人員）。變更的內(nèi)容包括：修改現(xiàn)有需求、新需求的增加及廢棄現(xiàn)有需求。

需求的變更過程應(yīng)嚴(yán)格按照構(gòu)型管理變更控制過程要求。需求變更影響應(yīng)從可行性、成本、計劃和設(shè)計的專業(yè)等方面進(jìn)行分析，制定相關(guān)的分析規(guī)則，按照需求的優(yōu)先級，為需求變更決策提供依據(jù)，并與需求變更信息一起，記錄保存。

3 EWIS需求管理實例

本章節(jié)以某機(jī)型項目一條EWIS需求為例，簡單介紹EWIS需求管理的具體流程。

1、需求捕獲和生成階段：捕獲適航條款第25.1707條（b）為一條需求，具體為每個EWIS的設(shè)計和安裝必須使任何在飛機(jī)上可能發(fā)生的電氣干擾，不會對飛機(jī)或其系統(tǒng)造成危險影響。此條需求收錄在專門管理的軟件中，并指導(dǎo)生成了EWIS隔離規(guī)范的一部分內(nèi)容，即為消除線路之間的電磁干擾，不兼容的線路之間應(yīng)保證隔離。因此在電氣系統(tǒng)原理圖和線路圖中對每個線路需定義隔離代碼，代碼中包括電磁兼容（EMC）代碼，分為交流、直流、離散、數(shù)字、模擬、射頻。規(guī)范要求相同EMC代碼的線路可在同一線束中或敷設(shè)在一起，不同EMC代碼線路不能成束，且須保持一定的隔離距離。

2、需求的確認(rèn)階段：聯(lián)合EMC、總體及所有用電功能系統(tǒng)專業(yè)，對于此條需求的正確性和完整性進(jìn)行確認(rèn)。正確性即項目中的所有線路中的信號的EMC分類以及不同EMC種類間的隔離距離是否合理；完整性即所有線路的EMC類型是否都已經(jīng)包含在這五類中。通過相似機(jī)型經(jīng)驗評估以及工程評審（PDR）的方法對于EWIS隔離規(guī)范此部分內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)，并以此作為是否轉(zhuǎn)入下一階段的標(biāo)準(zhǔn)之一。

3、需求的驗證階段：驗證包括內(nèi)容包括機(jī)上安裝時不同EMC代碼的線路是否都已經(jīng)隔離，以及不同EMC代碼之間的隔離距離是否滿足要求。前部分主要通過設(shè)計評審驗證EWIS物理安裝設(shè)計是否滿足EWIS隔離規(guī)范中的EMC要求，后部分可通過仿真分析以及機(jī)上全機(jī)EMC試驗，驗證當(dāng)采用規(guī)范中的距離時，系統(tǒng)是否正常工作。

如果飛機(jī)上由于局部空間限制如機(jī)翼，不能滿足隔離規(guī)范中的距離要求，就會產(chǎn)生了設(shè)計偏離。如機(jī)翼上的模擬線與數(shù)字線之間不能滿足距離要求，則需要制定解決方案，如增加屏蔽保護(hù)等。但特別注意的是需要驗證表明增加屏蔽保護(hù)的方法與最小隔離距離要求是等效的，不會危害到飛機(jī)的安全運(yùn)行。

4、需求的變更：確認(rèn)階段，通過EMC以及防火系統(tǒng)反饋，滅火器的電引爆線路比較敏感，須與上述各EMC分類線路隔離敷設(shè)，而且不能包含在上述各分類中。此時就產(chǎn)生了需求的變更，根據(jù)項目的構(gòu)型管理程序，記錄此條需求確認(rèn)產(chǎn)生的問題，并因此更改EWIS隔離規(guī)范即需要新增一個EMC分類以及相關(guān)的距離要求，進(jìn)而進(jìn)一步影響了EWIS產(chǎn)品的具體敷設(shè)安裝設(shè)計，以滿足EMC以及防火系統(tǒng)的需求。

4 結(jié)束語

進(jìn)行EWIS需求管理最主要目的就是保證EWIS設(shè)計的質(zhì)量。通過在EWIS研制過程中的每一個階段對需求進(jìn)行全生命周期的有效管理，才能確保EWIS設(shè)計工作從始至終全面準(zhǔn)確針對有效的需求進(jìn)行，任何需求的變更能夠及時準(zhǔn)確反饋并實現(xiàn)在EWIS設(shè)計中，從而縮短飛機(jī)項目研制的周期，同時提高和保證設(shè)計質(zhì)量。進(jìn)而確保最終產(chǎn)品真正滿足要求。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] SAE Aerospace. SAE ARP4754A Guideline for the Development of Civil Aircraft and Systems [S].SAE.2010.

[2] FAA.CFR Part25. Airworthiness Standards： Transport Category Airplanes[S]. FAA.2008