摘 要：如今電傳飛控系統(tǒng)已成為現(xiàn)代民機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志之一，但是由于其功能綜合水平的不斷提高，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，這使工程實(shí)現(xiàn)面臨一個(gè)非常重要的問(wèn)題：如何做好電傳飛控系統(tǒng)的需求定義和確認(rèn)？本文在閱讀了大量相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合型號(hào)經(jīng)驗(yàn)，從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，對(duì)民機(jī)電傳飛控系統(tǒng)研制過(guò)程中需求的定義、確認(rèn)進(jìn)行了分析和研究，為電傳飛控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研制提供支持。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī);電傳飛控系統(tǒng);需求確認(rèn)

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

飛控系統(tǒng)在現(xiàn)代民用飛機(jī)的飛行操縱中起著越來(lái)越重要的作用，全時(shí)、全權(quán)限電傳飛控系統(tǒng)（Fly-By-Wire，簡(jiǎn)稱(chēng)FBW）是現(xiàn)代民機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志之一。目前，F(xiàn)BW系統(tǒng)向著高度綜合方向不斷發(fā)展，在獲得益處的同時(shí)也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，但隨之而來(lái)的還有飛機(jī)系統(tǒng)的高度綜合帶來(lái)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，而這種復(fù)雜的系統(tǒng)架構(gòu)將會(huì)提高錯(cuò)誤設(shè)計(jì)的可能性這將導(dǎo)致出現(xiàn)研制錯(cuò)誤和不良或非預(yù)期影響的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更大。

為了降低在產(chǎn)品的研制階段出現(xiàn)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中引入系統(tǒng)工程的方法，根據(jù)系統(tǒng)的安全性等級(jí)來(lái)規(guī)范產(chǎn)品的研制過(guò)程，最終保障系統(tǒng)的安全性，需求的定義與確認(rèn)活動(dòng)就是系統(tǒng)化研制過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了降低風(fēng)險(xiǎn)和研發(fā)成本，在設(shè)計(jì)之初首先需要做好系統(tǒng)的需求定義與確認(rèn)工作，保證需求的正確性和完備性，這樣才能保證設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的正確性，最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的成功[1]。

本文基于ARP4754A，從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，對(duì)民機(jī)電傳飛控系統(tǒng)研制過(guò)程中需求的定義、確認(rèn)進(jìn)行了分析和研究。

1 電傳飛控系統(tǒng)需求定義

設(shè)計(jì)過(guò)程本質(zhì)上是由各層級(jí)的“需求-設(shè)計(jì)”組成，其中需求部分的工作包括需求定義和確認(rèn)，設(shè)計(jì)部分的工作包括設(shè)計(jì)本身和需求符合性分析。不同設(shè)計(jì)方案的選擇和權(quán)衡將產(chǎn)生新的衍生需求，這些衍生需求會(huì)作為下一階段設(shè)計(jì)的輸入。因此，需求定義的正確性和完整性就顯得格外重要，否則，基于這些需求的設(shè)計(jì)將導(dǎo)致一個(gè)不合適的產(chǎn)品。

需求定義的主要任務(wù)是根據(jù)所有利益攸關(guān)方的需要/需求和相關(guān)約束條件，深入描述系統(tǒng)功能、性能等方面的要求，以確保據(jù)此設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)滿(mǎn)足利益攸關(guān)方的要求和設(shè)計(jì)的目標(biāo)[4]。飛控系統(tǒng)在研制時(shí)需要在不同的層級(jí)上進(jìn)行需求定義工作，包括系統(tǒng)級(jí)、設(shè)備級(jí)最終到軟硬件級(jí)（部件級(jí)），整個(gè)需求定義過(guò)程是一個(gè)不斷細(xì)化和反復(fù)迭代的過(guò)程。

在需求定義過(guò)程，通過(guò)識(shí)別飛機(jī)和飛控系統(tǒng)在全生命周期中的利益相關(guān)方的要求和期望，將要求和期望轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品需求，產(chǎn)品需求被識(shí)別、分類(lèi)、構(gòu)建和確認(rèn)后最終形成飛控系統(tǒng)需求文檔。

2 電傳飛控系統(tǒng)需求確認(rèn)

電傳飛控系統(tǒng)需求確認(rèn)目標(biāo)是通過(guò)計(jì)劃明確在需求編制同時(shí)定義需求方法和措施，記錄貫徹適航要求的技術(shù)需求集確認(rèn)過(guò)程和活動(dòng)結(jié)果。

需求確認(rèn)的方法主要包括：追溯性、工程評(píng)審、分析、仿真和試驗(yàn)等，系統(tǒng)需求確認(rèn)活動(dòng)將確認(rèn)過(guò)程中的系統(tǒng)問(wèn)題不斷地反饋，以保證需求的正確性、完整性和一致性，同時(shí)提供與之相對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)下的需求確認(rèn)證據(jù)。

2.1 追溯性

追溯性是較低層級(jí)需求與較高層級(jí)需求之間所建立的滿(mǎn)足關(guān)系。在設(shè)計(jì)決策或設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)中，有時(shí)會(huì)增加額外的需求，從而需要獲得相應(yīng)的依據(jù)，有些底層需求不能追溯到上一層需求（如衍生需求），這些需求可通過(guò)相應(yīng)的依據(jù)來(lái)證明其有效性[3]。

2.2 工程評(píng)審

工程評(píng)審的關(guān)鍵在于評(píng)審的詳細(xì)程度以及評(píng)審人員的資質(zhì)和工程經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行工程評(píng)審確認(rèn)時(shí)應(yīng)選擇具有多年民機(jī)電傳飛控系統(tǒng)工作經(jīng)驗(yàn)及其相關(guān)的人員，以盡量提高評(píng)審的置信度。參與評(píng)審的人員應(yīng)從工程、運(yùn)行、設(shè)備研制及客戶(hù)需要等方面對(duì)定義需求的正確性和完整性做進(jìn)一步的詳細(xì)評(píng)估，并給出合理詳細(xì)的評(píng)審意見(jiàn)，工程評(píng)審活動(dòng)的輸出為工程評(píng)審總結(jié)報(bào)告，包括評(píng)審人員名單、需求正確性和完整性判斷依據(jù)、評(píng)審結(jié)論，對(duì)評(píng)審中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題制定行動(dòng)項(xiàng)目進(jìn)行關(guān)閉（按需）。

2.3 分析

分析的目的主要是通過(guò)性能分析、安全性分析等手段來(lái)保證需求的正確性，以規(guī)避項(xiàng)目后期需求更改所可能的產(chǎn)生高昂費(fèi)用和進(jìn)度等方面的風(fēng)險(xiǎn)。電傳飛控系統(tǒng)性能分析是通過(guò)分析計(jì)算的方法考慮正常和故障狀態(tài)對(duì)延遲、精度等性能需求進(jìn)行確認(rèn)，安全性分析工作則是按照ARP4761開(kāi)展功能危險(xiǎn)性評(píng)估（FHA）等對(duì)安全性相關(guān)需求進(jìn)行確認(rèn)。

2.4 仿真

仿真主要用于確認(rèn)與控制律相關(guān)的需求，以及在不同的操作條件下，從駕駛艙輸入到舵面響應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)的性能。余度管理仿真確認(rèn)系統(tǒng)在異步和多余度工作情況下對(duì)系統(tǒng)的影響等相關(guān)的需求。通過(guò)工程模擬器確認(rèn)系統(tǒng)的操縱品質(zhì)等需求。

2.5 試驗(yàn)

試驗(yàn)通常是一種驗(yàn)證的方法，但也可以用于需求的確認(rèn)，這主要取決于試驗(yàn)的目的。在項(xiàng)目研制時(shí)，針對(duì)新研發(fā)的產(chǎn)品應(yīng)采用各種已有的試驗(yàn)臺(tái)和試驗(yàn)手段對(duì)與其相關(guān)的需求進(jìn)行確認(rèn)，可以采用飛控系統(tǒng)研發(fā)試驗(yàn)臺(tái)完成飛控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與分析、系統(tǒng)需求確認(rèn)等很多需求確認(rèn)工作，采用工程模擬器完成對(duì)控制律需求確認(rèn)等，而鐵鳥(niǎo)試驗(yàn)則可以是驗(yàn)證和確認(rèn)系統(tǒng)之間電氣接口的匹配性以及系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)安裝定位的正確性等。

3 總結(jié)

本文以電傳飛控系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)其需求定義和確認(rèn)過(guò)程進(jìn)行了較為詳細(xì)的描述和分析，并給出了需求定義和確認(rèn)的流程和方法，期望能對(duì)我國(guó)民機(jī)電傳飛控系統(tǒng)的研制提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏博，趙春玲，徐見(jiàn)源，徐州.民用飛機(jī)系統(tǒng)需求確認(rèn)研究[J].上海：航空電子技術(shù)，2012：5-9.

[2]Society of Automotive Engineers，Guidelines for Development of Civil Aircraft and Systems（SAE ARP 4754A），2010.

[3]譚茹，姚志超.民用飛機(jī)飛控系統(tǒng)需求確認(rèn)方法研究[J].湖北：軟件導(dǎo)刊，2017：145-147.

[4]張莘艾，李浩敏，丁鼎，田彬，等.基于需求的工程方法在復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)研制中的應(yīng)用[J].山東：科技信息，2013：416-417.

作者簡(jiǎn)介：房峰（1987-），男，漢族，江蘇揚(yáng)州人，碩士研究生，工程師，研究方向：民用飛機(jī)系統(tǒng)工程研究，計(jì)劃管理與組織績(jī)效考核。