综合模块化航电

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1、质量与适航工作研究综合模块化航电的安全性分析理论与适航评估靳文瑞（上海飞机设计研究院，上海200436）[摘要]综合模块化航电是未来民机发展趋势。IMA系统硬件架构复杂，需要健壮的软件系统支撑，必须予以充分的理论研究，评估系统安全风险以满足适航取证要求。结合系统安全性分析理论和基本方法，本文重点讨论了在IMA研究和应用中需要注意的技术问题，以期为型号研制提供理论和方法支撑。[关键词]综合模块化航电；安全性分析；适航；符合性验证[中图分类号]T–65[文献标识码]A[文章编号]1003–6660（201

2、3）03–0017–04IntegratedModularAvionicsSafetyAnalysisandAirworthinessEvaluationJinWenrui[Abstract]IntegratedModularAvionics(IMA)isaprominenttrendinresearchanddevelopmentofcivilairplane.GenerallyIMAhascomplicatedhardwarestructureandrobustsoftwaresupport.El

3、ementsresearchandsafetyevaluationisprerequisiteforairworthinessqualification.Somefundamentalsandtechniquekeyshavebeendiscussedindetailsinthisprogram.Andthesebringforwardnewthoughtswhicharegoodforairplanedevelopment.[Keywords]IMA；Safetyanalysis；Airworthi

4、ness；Certification1综合模块化航电的现状2系统安全性分析理论与方法的发展状况现今民用飞机的综合航电系统多采用开放式结航电系统是民机的核心系统之一，而采用新颖构、先进数据总线技术，集成度越来越高，功能也的IMA架构必然要求严格评估系统安全风险以满足越来越强大。从波音777到787和空客A380，综合航适航标准。系统安全性分析经历了一个漫长的理论电系统的技术已经达到了前所未有的水平，其典型发展与工程应用过程。特征是集成模块化航空电子设备和远程数据采集终美国国防部于1957年开始在飞机发动机

5、上应端的大量使用。这些系统的应用预示了综合航电技用故障模式影响及危害性分析（FMECA）来进行术的发展趋势。可靠性和安全性分析。1961年美国贝尔实验室提综合模块化航空电子（IMA）是一种在软件控出故障树分析（FTA）方法，并首次应用于民兵导制下的高度综合化的航空电子体系，实现模块的标弹系统。中外学者对此开展了多方面研究，如FTA准化、重复使用、互换性，通过严格定义和控制各的形式化、FTA割集的计算以及应用人工智能进行模块的硬件、软件和接口，达到用少量几种模块FMECA、HAZOP和FTA等。这些衍生

6、或改进方法支持当前和未来多种航空电子系统的功能。IMA将是建立在严格的数学、控制论和信息论的基础之许多独立功能的设备综合到一个机箱中；机箱内上，涵盖了Go-Flow分析法、马尔可夫过程理论、现场可更换模块（LRM）通过背板总线互连（如连续事件树、动态逻辑分析、蒙特卡罗方法等。随ARINC429），共享计算资源、容错处理、供电着理论研究的深入，还出现了专家系统、模糊集（PSU）和I/O接口；机箱之间通过飞机总线或网络合、贝叶斯网络分析、神经网络、智能控制等方法（如ARINC629或AFDX高速全双工交换

7、网络）形研究。成高集成度的航空电子系统，实现各种机载航空电Go-Flow分析是在Go法基础上发展起来，采用子功能。现有的IMA方案多数是航电系统的部分综图形演绎方式进行动态概率风险评估，而Go法是合，少数采用的是完全综合（如公务机的EPIC）。在20世纪60年代中期由美国Kamna科学公司最先提[收修订稿日期]2013-02-27国家自然科学基金：41104017；上海市人才Jun.201317发展资金：2011007航空标准化与质量2013年第3期出。马尔可夫过程理论是柯莫尔哥罗夫于1930年建大；

8、模型应尽可能表示出不可预测的模块故障状立的，其参数空间和状态空间可以是离散集，也可态；模型要能适应不同的计算方法，用来处理复杂以是连续集。将马尔可夫状态转移模型用于复杂系连接等。从工程应用来讲，需要自动方式的故障分统的动态概率风险评估是一种常见而且有效的方析来取代大量的人工分析，为模型和分析提供更为法。考虑许多系统的状态是连续的，对系统进行动有效的接口，方便工程人员对于故障分析和结论的态概率风险评估，在马尔可夫模型基础上提出了连理解、操控。续事件树理论。