基于直觉模糊贝叶斯网络的HUD系统多阶段任务可靠性分析

针对国产平视显示系统（HUD）部分功能模块底层可靠性数据积累不足、难以支撑可靠性分析的问题，提出基于直觉模糊贝叶斯网络（IFBN）的平视显示系统多阶段任务可靠性分析方法。首先，研究基于贝叶斯网络的多阶段任务系统（PMS）模型构建方法，并综合考虑可能的共因失效（CCF）影响；其次，研究基于直觉模糊理论的模糊事件失效数据评估方法，提出适用于航电设备的模糊区间划分方法及直觉模糊数与失效数据的转换算法，并采用基于Tω算子的直觉模糊数聚合算法，降低模糊累计；最后，以某型平视显示系统为例进行多阶段任务可靠性计算。所提方法为系统底层失效数据模糊情况下的可靠性分析问题提供支持。     

民用飞机着陆系统安全性评估的故障树分析

飞机着陆系统是保障飞机安全进近着陆的关键系统,如何评估着陆系统满足安全性设计要求是系统设计的重要环节之一。阐述民用飞机安全性评估的基本流程,以微波着陆系统为例,针对给定的微波着陆系统框图,通过故障树分析方法,对完全丧失两侧微波着陆信息的失效状态进行定量评估,重点详述建树过程和建树方法。结果表明:故障树分析对系统架构的设计具有重要的指导作用,二者紧密结合、相互反馈;特别是当失效状态所对应的概率要求无法满足时,借助故障树分析产生的割集报告,能找出系统架构存在的薄弱之处和关键部位,从而采取有效的应对措施,完成对系统架构的优化设计。     

基于NuSMV的系统安全性分析平台开发和应用

传统的安全性分析方法,受到分析人员自身技能和经验等因素的影响,容易疏漏系统的失效状态或误判失效的影响。模型检验使用严格的数学方法推理,能够验证产品的规范或设计是否符合要求。将模型检验引入飞机系统安全性分析中,基于模型检验工具NuSMV建立安全分析平台,并以＋5V电源监控系统为例,对其安全性进行了分析。     

基于贝叶斯网络的多状态机载系统安全性评估方法

传统的安全性评估方法不适用于具有多状态属性的现代机载系统。根据系统与系统组成单元之间的状态关系,构建了基于贝叶斯网络的机载系统多状态安全性模型;运用通用生成函数给出了贝叶斯网络非根节点的条件概率表,基于变量消元法提出了系统失效状态发生概率计算方法,推导了系统组成单元重要度算法。结合某型飞机副翼控制系统给出了应用实例。结果表明,方法为解决多状态机载系统的安全性评估问题提供了一种简洁直观的方法,能够有效评估机载系统的安全性水平,确定各单元对系统安全性中的影响。     

基于二维微扫描镜的平视显示系统研究

平视显示系统是一种目前普遍运用于航空器上的飞行辅助器,它能使飞行员不用低头就可以看到仪表上的重要信息.针对传统平视显示系统体积大、生产成本高等不足,提出一种基于二维微扫描镜的平视显示系统.通过对二维微扫描镜的振动频率与平视显示图像的稳定性、分辨率、刷新率之间关系的分析研究,初步实现基于二维微扫描镜的平视显示系统的搭建,并成功完成一个常见标志的成像,证明基于二维微扫描镜的平视显示系统的可行性.     

HUD——提升飞行安全的有力工具

一、HGS系统综述与工作原理HUD(Head-up Display),平视显示器,一种可以把飞行数据投射到驾驶员正前方的透明显示组件上的显示器,它可以使驾驶员保持平视获取飞行信息。平视显示着陆系统(HUDLS)是具备进近着陆引导能力的平视显示系统,它可在整个飞机进近、着陆或复飞阶段提供平视显示引导,其组成包括自     

系统安全性评估中飞行机组人为因素的分析方法

随着飞机系统日益高度综合复杂和自动化水平逐渐提高,飞行员在应对失效或应急情况时往往准备不足,纠正动作可能是不正确、不及时或不完整的,因此系统安全性评估中迫切需要考虑飞行机组人为因素问题。通过分析CCAR25.1309（b）和（c）条款的要求和飞行机组对失效的处理过程,基于功能危险性评估中的失效状态,提出人为因素需求的捕获方法和人为因素分析方法;通过在型号中应用这些方法,从失效状态向告警和程序的角度实现安全性正向设计,建立安全性评估中飞行机组人为因素的完整适航符合性证据链。结果表明：本文提出的方法可有效表明对CCAR25.1309（b）和（c）条款中人为因素相关的适航符合性。     

小型飞机航空电子系统容错技术研究

在小型飞机航空电子系统的开发过程中,安全性评估与系统设计同步进行、相互作用。通过FHA和PSSA分析为系统设计提供了依据,为确保系统设计达到安全性保障等级需要采用容错技术。以大气数据指示功能为例,在FHA和PSSA分析的基础上提出了显示备份、冗余路径、系统重构等容错策略。     

基于功能危险分析的涡轴发动机适航安全性评估

针对涡轴发动机安全性需求,确定了其适航安全性分析的方法及程序。运用整机级功能危险分析法(FHA)对涡轴发动机进行安全性分析,并针对其系统结构的复杂性等问题,提出了整机级FHA功能定义的层级解决方案;利用可靠性模型识别多重失效组合问题;针对功能失效状态影响分析主观性强、难于确定的特点,提出了Delphi法进行专家评估。结果表明:安全性验证程序能够为涡轴发动机安全性验证提供支持,FHA可以较快速识别涡轴发动机整机级危险失效状态,较为客观地确定功能危险影响等级,并有效减少工作量。     

民用飞机高升力系统设计中安全性评估方案研究

民用飞机安全性评估工作是实现飞机适航性的有效方法之一。本文基于民用飞机系统安全性设计评估的思路和方法,以某型高升力系统为例,通过对“襟翼不对称运动过限”失效工况开展功能危害性分析及故障树分析,得到了影响系统安全性设计的关键因素。通过对关键因素进行改进设计,最终得到能够满足安全性目标的系统方案。     

机载大屏幕显示器的余度设计及余度管理

余度技术是系统或设备获得高可靠性的设计方法之一。为了显著提高系统的任务可靠性,当系统发生故障时,余度系统能够自动完成系统重构,继续正常工作,从而提高了飞机的任务可靠性和安全性。本文从余度设计的概念出发,通过对余度等级、结构、数目及层次等几个方面对余度设计进行分析,结合某大屏幕显示器余度设计,给出了余度设计的基本方法,提出了一种余度管理方案,该设计思想也可用于其它机载设备中。     

基于Simscape模型的航空发动机系统安全性分析方法

针对航空发动机系统安全性分析中的耦合情况,研究基于Simscape模型的航空发动机耦合故障建模和安全性分析问题。在基于模型的安全性分析(MBSA)故障拓展一般特点的基础上,分析了Simscape环境下进行故障外部拓展和建模语言内部故障拓展两种方式,以建立耦合故障模型。以全权限数字式发动机控制(FADEC)主燃油控制子系统为研究示例,进行独立和耦合故障形式化系统安全性分析。结果表明:航空发动机系统安全分析Simscape模型基于系统设计环境,可直接成为系统设计和安全性分析共同的工具,便于保证设计和安全性分析的一致性;该模型拓展方法和建模语言,从故障数学原理出发,对实际系统不同物理域的组件独立和耦合故障特性具有灵活和定量描述能力;由此拓展的故障模型下的安全性分析具有形式化、直观性和客观性的优势。      

基于STPA的飞机交流系统供电转换安全性分析方法研究

飞机交流发电系统是整机的主要电力来源,应对其进行完善的安全性分析。传统安全性分析方法对系统组件间非线性交互引起的安全问题关注较少,当研制型号支持数据不足时,存在分析遗漏风险。根据典型交流发电系统供电转换过程基本特点,基于STPA方法构建安全控制结构图,识别不安全控制行为（UCA）,引入相似系统的失效模式及影响分析（FMEA）结果,分析UCA致因因素和致因场景,使用时间自动机理论的形式化工具进行系统建模与验证;通过专家评判及事故对比来验证该方法的正确性。结果表明：在传统分析方法的基础上引入STPA方法,能够有效识别出不安全控制行为和事故发生的原因,该方法可以作为传统方法的有效补充。     

基于神经网络的翼型优化设计方法研究

针对气动外形优化设计中,气动特性计算可信度要求与巨大计算量之间的矛盾,采用一种基于神经网络构建适用于气动外形优化设计的气动特性计算模型的计算方法.同时,以神经网络近似模型来代替原有的流场数值计算气动分析程序,结合基于遗传算法建立的气动外形优化搜索方法,建立了一种新的翼型优化设计方法.实际翼型优化设计算例表明该方法有效减少了计算量,提高了工作效率,可以获得具有高可信度的设计结果.     

航电系统安全性分析工具设计与研究

随着航电系统综合化程度的不断提高,传统的安全性分析方法过于依赖工程经验,难以保证失效模式的完备性。同时在系统迭代设计的过程中,由于系统的复杂性,会导致安全性分析工作量过大,增加了时间及经济成本。针对上述问题,设计了一种自动化安全性分析工具,基于Sys ML描述语言建立安全性数据模型,采用路径追溯的方法完成故障树自动建模,并对生成的故障树进行共模分析和区域安全性分析。以某系统为例的实验结果表明,该工具能够实现故障树自动建模与分析,提高了安全性分析的效率和完备性。     

大部件对接中iGPS高精度位姿测量优化设计

 为保证大部件对接位姿测量精度,提高对接测量效率,实现大部件最优位姿装配,提出了基于iGPS测量系统的大部件对接位姿测量优化设计方法。首先,基于iGPS系统测量模型和不确定度模型建立对接测量网络,并对其网络测量精度进行仿真分析,优化设计了对接测量网络iGPS多发射器的布站方式;其次,基于对大部件位姿参数求解模型及不确定度模型的仿真分析,优化设计了调姿基准点的布设方式;最后,对某机型大部件对接进行了位姿测量方式的对比实验。结果表明,经过位姿测量优化设计后,大部件对接测量x、y、z的位置调整不确定度均小于0.16 mm,姿态滚转角、俯仰角和偏航角的角度调整不确定度均小于3.1",相较于未经布站优化设计的测量方式,精度至少提高了20%。由此证明该测量优化设计方案能够高效、高精度地对移动大部件进行实时位姿测量,在有效提高大部件对接位姿测量效率及精度方面是可行的。     

基于模型的飞机地面减速系统架构设计方法

地面减速功能在飞机上的实现涉及多个系统,其综合系统架构具有很高的复杂性,多系统间的接口数量巨大且接口形式多样,多系统间的动态协同工作逻辑比较复杂。为了应对这种复杂性,提出了基于模型的系统架构设计方法,将SysML建模语言和面向对象的建模思想应用到飞机地面减速系统的架构设计和行为分析中,可以实现系统架构元素的统一定义和分解,以及多系统集成架构的统一接口定义和分析,同时可以实现系统静态架构和动态行为的协同设计;搭建了飞机级和系统级的架构模型和行为模型,实现了地面减速综合功能的分析和多系统集成架构的设计。实践表明,基于SysML的飞机地面减速综合系统架构设计方法可以有效应对多系统集成设计的复杂性,并提升集成设计的效率和质量。     

A novel testability model for health management of heading attitude system

Prognostics and health management (PHM) is very important to guarantee the reliability and safety of aerospace systems, and sensing and test are the precondition of PHM. Integrating design for testability into early design stage of system early design stage is deemed as a fundamental way to improve PHM performance, and testability model is the base of testability analysis and design. This paper discusses a hierarchical model-based approach to testability modeling and analysis for heading attitude system health management. Quantified directed graph, of which the nodes represent components and tests and the directed edges represent fault propagation paths, is used to describe fault-test dependency, and quantitative testability information is assigned to nodes and directed edges. The fault dependencies between nodes can be obtained by functional fault analysis methodology that captures the physical architecture and material flows such as energy, heat, data, and so on. By incorporating physics of failure models into component, the dynamic process of a failing or degrading component can be projected onto system behavior, i.e., system symptoms. Then, the analysis of extended failure modes, mechanisms and effects is utilized to construct fault evolution-test dependency. Using this integrated model, the designers and system analysts can assess the test suite’s fault detectability, fault isolability and fault predictability. And heading attitude system application results show that the proposed model can support testability analysis and design for PHM very well.     

发动机控制系统限时派遣运行的成本优化方法

限时派遣TLD可以提高飞机的签派可靠度,降低由于航班延误或取消导致的运行损失。面向TLD分析建立了典型发动机控制系统马尔可夫模型,利用连续时间马尔可夫链CTMC推导了状态稳态频率公式,构建了系统单位时间运行成本模型。以平均完整性要求及签派可靠度要求为约束条件,以带故障派遣时间为决策变量,以系统单位时间运行成本以及签派可靠度为优化目标,分别构建了TLD分析的单目标和多目标优化模型。结合简化的发动机控制系统和实际全权限数字式发动机电子控制FADEC系统给出了工程应用实例,验证了模型的有效性。实例表明本文方法能够保证飞机在满足安全性要求和签派可靠度要求的条件下降低运行成本。     

航空电子嵌入式计算建模仿真方法研究

航空电子系统经过数十年的演进，正朝着更加开放、灵活、智能的方向发展，同时也不断面临新的 问题和挑战, 需要在功能复杂度不断提升的前提下实现资源的高效分配，保证系统的实时性与可靠性。通过分 析机载嵌入式计算特点，基于模型的系统工程理论的同时结合形式化建模仿真方法，针对典型嵌入式计算平台 场景中的组件开展基于模型的设计方法研究与应用。该方法能够清晰描述航电嵌入式计算的时间关键性特征， 有效辅助设计和论证工作，降低研发周期、提升设计的可复用性。