基于模型的安全性分析技术研究

基于模型的安全性分析技术(MBSA)经过十余年发展,其理论基础和工程应用技术已日趋成熟.首先阐述了传统的安全性分析技术存在的不足,分析了MBSA的技术优势;然后结合传统系统安全性分析流程,初步构建了基于模型的安全性建模与分析流程,最后给出了MBSA分析技术在飞机研制过程中的安全性评估案例.结果表明:MBSA可以解决传统安全性分析中飞机级安全性评估不足以及安全性分析结果正确性得不到客观保证的问题.     

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。      

民用飞机电传飞控系统功能危害性评估方法研究

民机系统级功能危害性评估（Functional Hazard Assessment, 简称FHA）是指对系统功能进行系统性的综合分析过程，即依据系统功能失效状态对飞机安全性影响严重程度进行评估，从而实现对功能的等级进行识别和分类的过程，是系统顶层关键的设计过程。在分析大量相关资料和实际型号经验的基础上，得出适用于民机电传飞控系统的功能定义、功能失效状态分析和确定功能失效影响等级并对其进行确认的思路和方法，以及保证民机电传飞控系统级FHA正确性和完整性的具体可行的措施等，该方法已应用到某民机电传飞控系统级FHA的评估工作中，取得了良好的效果。     

符合民机适航标准的形式化方法研究

描述了形式化方法的定义、目的、作用和软件开发流程。以发动机仪表盘显示布局风格需求为例,通过四变量形式化方法对需求进行形式化建模,通过形式化分析证明模型的完备性和一致性。以发动机油量周期计算需求为例,通过Event-B形式化方法对需求进行形式化建模,通过形式化分析发现需求模型的缺陷。对民机适航标准形式化方法相关的三份补充文件进行了解读,对采用形式化方法进行民机软件开发具有指导意义。     

基于NuSMV的AADL模型形式化验证技术

结构分析描述语言(AADL)是一种描述任务关键嵌入式系统架构和行为的建模语言，在航空航天领域广泛被应用。为验证AADL模型的任务关键属性和系统行为的正确性，提出基于NuSMV(新符号模型检查器)的AADL模型形式化验证方法。首先，覆盖AADL模型的所有软件构件和行为特征，提出了AADL模型到NuSMV模型的映射规则和转换算法；其次，采用图同构方法分析了转换算法的正确性；然后，在NuSMV模型中采用时态逻辑公式对AADL模型中待验证属性进行描述，以验证AADL模型中安全性、活性和嵌套模态配置的正确性；最后，以飞行控制系统为例，详细阐释了基于NuSMV的AADL模型形式化验证方法，并给出验证属性的统计信息。     

民用涡桨飞机安全性评估标准应用研究

为提高民用飞机的安全性,在民用涡桨飞机研制阶段,首次应用最新版标准SAEARP 4761A开展了初步飞机安全性评估(PASA)工作,对飞机安全性架构进行了初步评估,得出了飞机安全性设计需求,通过这一过程将飞机安全性需求分配给相关系统,为开展系统级功能危害评估(SFHA)、初步系统安全性分析(PSSA)提供输入。通过完成初步飞机安全性评估工作,为适航审定当局在民机安全性分析方面的约束机制提供技术基础,为民机安全性分析提供参考和指导。     

军机研制中安全性标准的应用

介绍了系统安全标准GJB900–1990、MIL–STD–882D和民机系统安全性评估指南SAEARP4761。对军机研制中应用这些标准的优缺点进行了分析,明确了这两类标准的区别,提出了综合系统安全标准和民机系统安全性评估指南开展军机研制安全性工作的必要性。     

民用飞机适航验证中的飞机安全性评估技术研究

通过研究相关工业标准并总结民机型号研制经验,阐述了在飞机验证阶段开展飞机安全性评估的过程与方法。随后给出某民机型号的工程实例,展现了飞机安全性评估的实际应用和具体内容,为民机安全性评估与适航合格审定工作提供有力的技术支持。     

基于协同设计的民机安全性分析系统研究

阐述了访问控制机制和冲突检测机制等民机安全性协同设计关键技术。分析了民用飞机安全设计评估程序,基于协同设计提出民机安全性系统总体框架,初步建立了民机安全性协同设计平台。     

先期产品质量策划（APQP）方法在民机航电系统开发中的应用探索

基于通用民机产品研制流程和ARP 4754A标准建立航电系统开发APQP过程模型；参考ARP4754A标准对安全性分析的要求通过综合分析，将先期产品质量策划（APQP）及相关质量工具应用于民机航电系统开发项目。明确质量工具与各开发阶段的对应关系，为航电系统开发建立质量控制方法提供可借鉴意义。     

基于模型的飞机系统功能分析技术研究及应用

针对基于文档的传统飞机系统功能分析方法中存在的问题,研究基于模型的飞机系统功能分析技术。结合飞机副翼系统正常工作场景,探索了该技术的型号应用方法。通过对副翼系统功能模型的动态分析以及系统内外部对象功能时序关系的确认,完善了该系统功能需求并验证了该方法的正确性和可行性,形成了一套适合飞机研制的系统功能分析流程,可在实际工程应用中逐步进行试点推广。     

基于协同设计的民机安全性分析系统研究

本文阐述了访问控制机制和冲突检测机制等民机安全性协同设计关键技术,分析了民用飞机安全设计评估程序,基于协同设计提出民机安全性系统总体框架,初步建立了民机安全性协同设计平台。     

大型民机复杂系统故障树分析与适航问题研究

探讨了在大型民机研制中采用故障树分析方法的适航符合性过程。作为系统安全性评估工具,阐明了一个成功的故障树分析所需主要步骤和关键要素。针对大型民机这一复杂系统的系统安全性评估过程,指出了故障树分析及其应用中的若干适航考查要点及常见问题,并举出实例和解决思路,以期达到举一反三的效果。     

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。     

先进民机飞控系统安全性设计考虑

飞行控制系统作为民机机载设备中的飞行关键和安全关键系统,其安全性设计对民机运营安全至关重要。基于适航安全性要求,梳理了民用飞机机载系统安全性的定性及定量需求,分析了民用飞机飞控系统适用的安全性设计依据和标准;对先进民机飞控系统安全性设计技术进行了研究,从飞行控制系统架构、控制律、复杂电子硬件、作动器和高安全等级软件设计5个方面提出了安全性设计技术的考虑。     

民用飞机照明系统安全性分析

民用飞机照明系统是飞机系统中一个重要的分支系统,不仅对飞机的安全、飞机性能的充分发挥、机组人员的工作效能起着重要的作用,而且对于旅客来说是评价飞机先进性和舒适性的一个不容忽视的重要组成部分。 民用飞机照明系统通常由驾驶舱照明、客舱照明、货舱与服务区照明、外部照明及应急照明五个功能独立的部分组成。 在照明系统研制过程中,为验证系统对 CCAR25. 1309 条款的符合性,通常遵循 SAE ARP 4761 提出的安全性评估工作方法。 基于安全性评估工作方法, 以照明系统为对象,在设计阶段,通过初步安全性分析确定了系统安全性设计目标、提出了系统架构,在验证阶段,通过运用多种工具对提出的安全性目标进行验证。 此外,探讨了整个系统研制过程中的安全性分析工作的具体方法,为民用飞机安全性分析提供借鉴。     

基于改进FRAM的民机系统安全性分析

民机安全性分析的重要内容之一是系统运行过程分析，现有的运营安全性分析模型大多没有综合考虑人、飞机、运行环境等各类影响安全性的因素。本文综合考虑系统安全性分析功能间的时间、控制、资源、前提等影响，更加细致地分析影响系统安全运行的因素，建立了全面且规范化定量化安全性分析模型。运用功能可变性描述规则（RFV）、层次分析法（AHP）对功能共振分析法（FRAM）进行改进，建立民机系统安全性综合分析模型。使用模型还原143号班机安全运行所需条件，分析得出应重点防范的耦合变异与功能失效，且扩展了原事故调查报告结论，表明了该模型的可行性，提出的理论模型可为航空公司在运营系统安全性方面提供理论参考和技术支持。     

民机系统安全性评估适航审查关键技术研究

通过对某型事故飞机原系统安全性设计及评估中可能存在的问题进行分析，依据系统安全性评估原则，结合民机审查实践，研究民机系统安全性适航审查的关键技术及解决措施，供系统安全性审查、设计及评估参考，为正确开展民机系统安全性评估工作提供借鉴，对保障民机系统安全性具有一定指导意义。     

MBSE在民机起落架系统设计中的应用

详细介绍基于Raphsody的大型民机系统功能开发流程与方法,及其在民用飞机起落架系统设计中的应用。通过模型的方式对系统建立用例、功能流、时序关系和可用于执行验证的状态机来描述系统,指导大型民机复杂系统设计过程中的需求分析、功能分析和设计综合工作,探索MBSE方法在民机复杂系统设计中的指导作用。     

基于MBSE方法进行民机设计的工具链建设

随着民机系统的复杂度日益提升,系统工程的思想越来越多地被应用到民机设计中,而在系统工程中,基于模型的系统工程(MBSE)方法是未来的发展方向。阐述了基于MBSE的民机设计理念及基本的设计流程,介绍了对MBSE方法发展过程中具有重大影响意义的重要标准,针对设计流程中的每个阶段列举了当今世界比较流行的软件并介绍了这些软件的功能,最后提出了符合MBSE思想的工具链框架,为MBSE方法在民机设计中的落地提供了参考。