民机研制系统工程若干基本概念的哲学思考

出于自主创新的需要,国内航空工业界已逐渐认识到系统工程方法在民机研制中的重要性。因此,越来越多的民机企业开始采用国际权威的《民用飞机与系统研制指南(SAE ARP 4754A)》来进行民机型号的研制,以确保民机型号研制过程能满足适航审查的要求。然而,由于这一指南中的一些基本概念不够清晰、逻辑也不严密,使得国内民机工程师难以准确把握系统工程的本质,进而导致他们实施系统工程方法时面临着很大的困难。从科学哲学、设计哲学等与民机研制紧密相关的学科出发,对民机研制系统工程中的若干基本概念进行了剖析,并在此基础上提出了一组更加清晰的系统工程概念(即行为、作用、功能、需求、要求等),以方便民机工程师能更好地理解系统工程方法的本质,并能在民机型号研制过程中进行应用。     

大型客机设计中的需求管理

介绍了需求开发和需求管理的基本概念,说明了需求捕获、需求分析、需求定义、需求确认以及需求管理的具体内容。结合大型客机的设计研制特点,阐述了在大型客机设计中开展需求管理工作的重要作用与意义,重点介绍大型客机需求管理流程定义、需求管理策略、需求确认与验证等内容。实践证明,在大型客机设计中实施需求管理工作、实现需求的规范化与精细化管理,可有效提高需求的正确性、完整性和协调性,并确保设计结果与需求之间的一致性,促进大型客机的研制、市场和商业成功。     

民用飞机生产体系需求定义过程研究

建立高效灵活的民用飞机生产体系是民机项目研制成功的重中之重,也是民机制造商面对变化多端的民机市场必须解决的关键所在。民机产品的复杂性与多样性,决定了民机生产体系的复杂性与多样性。借助系统工程方法探索以需求为牵引对生产体系开展正向设计的方法,在充分研究民机产品与生产体系关系的前提下,借鉴目前广泛用于飞机产品需求定义的思路,本文对生产体系需求定义过程进行了研究,提出了利益攸关方模型和基础功能模型,将风险分析引入生产需求定义过程以提升目标系统的安全性,描述了从利益攸关方需要到需求和从风险应对需要到需求这两类需求捕获方法,提供了生产体系需求的分类方式并阐述了分类的目的,给出的典型生产体系需求来源可作为相关实践的模板。     

基于模型检查的民用飞机飞控系统安全性评估

在以大型民机为代表的安全关键系统研制中,系统复杂度的提升极大地降低了依赖设计人员经验的传统安全性评估手段的效率与有效性,并带来了反复迭代困难等问题,基于模型的安全性评估方法(MBSA)能够显著降低研制过程的分析复杂度,提高安全性评估的工作效率。民机系统安全性评估指南ARP 4761A中也增加了MBSA相关的安全性评估工作。阐述了利用有限状态机与时态逻辑构建形式化安全性模型,开展安全性评估的基本原理,详细的分析过程及定义安全属性的方法,并以某民用飞机为对象,建立飞控系统副翼控制功能的SMV形式化模型,定义了副翼控制功能的形式化安全性需求,给出了基于形式模型的安全性属性验证评估案例,证明了基于形式化方法的安全性评估在民机系统安全性工作中的可行性。     

基于风险的民机研制过程系统供应商质量管理

结合当前中国商飞系统供应商管理面临的严峻形势,从采购合同全生命周期的角度提出了民机研制过程的供应商质量管理风险管控的对策,阐述了从风险管理的角度对供应商管理文件、产品质量管理和质量体系管理3方面进行重点管控,并就将风险管理与质量管理相结合的方法运用到供应商民机研制过程进行了探讨。     

系统工程在大型客机运行支持系统研制中的应用综述

将商用飞机系统思想应用于产品运行支持系统研制过程中,从利益攸关方需要定义、功能分析、需求定义和适航约束限制、系统架构定义、接口定义、设计综合、验证确认到运行评审,完整地分析了产品运行支持系统研制的全过程,并给出产品运行支持系统全生命周期过程的模型与定义。该方法可以有效地将大型客机产品运行顶层需求分解至产品研制和运行支持系统研制需求中,并且通过过程集成以及技术集成将运行支持系统研制与飞机研制相结合,从而保证大型客机在满足适航型号合格审定（TC）和航空器评审（AEG）要求的同时,能够满足客户实际运行安全性和经济性需求。     

大型客机设计中的功能分析

介绍了大型民机研制中功能分析流程及方法,采用基于SysML(Systems Modeling Language)语言的行为模型方式建立用例、功能流、时序关系及状态机,指导系统架构的实施,探索功能分析方法在民机研制中的应用,解决大型客机设计中的需求和接口定义的模糊性和不匹配性的问题。     

S5000F介绍及在民用飞机运行可靠性分析反馈中的应用

为了合理有效指导民机安全可靠经济地运营,基于欧洲航空航天与防务工业协会(AeroSpace and Defence Industries Association of Europe, ASD)组织制定的S5000F《在役数据反馈国际规范》,对其主要内容进行研究,进而探究其在民机运行可靠性分析与反馈中的应用。首先,阐述了S5000F规范编制背景和目的;然后,介绍了S5000F规范的主要内容以及相关的业务流程;最后,探讨了S5000F规范在民机运行可靠性分析与反馈中的应用。本文对S5000F规范进行了全方位解读,并对其在民机运行可靠性方面的应用进行了探究,在此基础上进一步将其拓展至民机研制和服务阶段,为全寿命周期管理提供有效的指导性建议。     

民机后体试验技术研究

本文介绍了在低速风洞中民机后体试验的方法和试验技术。试验结果表明本项技术可以满足民机型号研制需求。     

从酝酿到决策——民用飞机预发展阶段工作分析

对比军机和民机项目研制目标的差异，指出民机项目的最终目标是追求商业成功。通过对民机项目各阶段投入比例的对比，强调了预发展阶段有奠定项目基调、指明发展方向和降低研制风险的作用,明确了预发展阶段工作的两大任务是飞机定义和概念方案迭代、优化,并对预发展阶段的工作内容进行划分，将其分为市场分析与飞机定义、可行性研究及初步设计三部分内容，阐述了各部分的承接关系、内部工作流程与做法。指出市场分析与飞机定义部分的输出成果是以飞机定义文件呈现，并由飞机定义评审会确定；可行性研究部分的重点是方案的展开和迭代，其中市场验证是方案优选的重要参考依据；初步设计部分要持续关注市场验证与技术环境研究工作。最后总结了民用飞机预发展阶段工作的市场指向性、科学性和相关投入的必要性。     

基于系统工程 V模型的航空发动机正向设计方法

针对国内航空发动机研制面临需求分析和需求验证薄弱、正向研发能力欠缺的情况,在民用飞机及系统开发指南要求的基础上,构建了基于系统工程 V模型的航空发动机正向设计流程,从需求定义、需求分析、需求确认、功能分析、功能危害性分析、逻辑架构设计、物理架构设计与权衡、设计实现、系统安全性评估及产品集成与验证等方面开展航空发动机的正向设计。将建立的基于系统工程 V模型的航空发动机正向设计流程应用到某型航空发动机的设计中,利用 DOORS软件进行航空发动机设计的需求定义,采用故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)法进行系统安全性评估,有效提高了航空发动机正向设计的能力和水平。对于提升航空发动机研制质量,交付满足用户需求的航空发动机产品具有重要意义。     

民用飞机延程运行型号设计浅析

延程运行(ETOPS)是保证民用飞机安全飞行的重要运行要求。为了给国内ETOPS型号设计提供指导,对民用飞机ETOPS型号设计进行探索研究。简要介绍了ETOPS概念及其发展历程,梳理了民用飞机ETOPS型号设计的适航要求以及批准方法,通过对适航材料的研究,提出一种ETOPS型号设计思路。本文所提的设计思路能够指导国内民用飞机的ETOPS型号设计。     

面向民机复杂系统需求管理过程研究

需求是商用飞机研制的基础,并贯穿于整个飞机研制的生命周期。在需求研发团队中建立一套有效的需求管理流程,使捕获、传递和更改需求的过程更规范高效。在飞机研制早期就保证需求的正确性和完整性,这样最终达到节约成本和优化进度的目的,设计出客户想要的飞机。     

民用飞机数字样机建模与仿真技术初步研究

自20世纪90年代以来,民用飞机的研制手段有了质的提升,基于数字样机的产品开发模式成为了主流,数字样机建模与仿真技术对于民用飞机研制的支撑作用开始显现。同时,基于飞机研制的需求,数字样机建模与仿真技术也取得了显著的进步,在飞机上的应用也得到不断的延伸与拓展。讨论并梳理了数字样机的建模与仿真在飞机研制过程的设计流程与关键技术,对民机数字样机的研制有一定的参考价值。     

民机研制风险管理浅析

对风险管理的相关定义进行了描述,分析了民机研制风险管理国内外现状,结合国内民机研制的特点,提出了民机研制风险管理过程和工作流程,着重对风险识别方法进行了研究。对比分析了风险识别方法,提出了民机研制风险识别体系。     

民用飞机飞行控制软件开发方法探讨

通过对民用飞机飞控软件的重要性及复杂性的分析,结合目前机载软件开发的现状,对软件开发过程中的一些问题进行了论述,特别是对民用飞机多通道飞控软件的开发方法进行了探讨,提出了应用UML建模语言对飞控需求进行描述以消除不同开发组对需求理解的歧义,采用中间件以提高程序的开发质量与效率的软件开发方法,为有关人员提供了参考.     

基于层次分析法的民用客机发动机技术评价与选型

层次分析法是1种有效实用的多目标决策方法。针对在大型客机研制中科学选择适合的民用航空发动机问题特点,基于层次分析法,将发动机的选型要求层次化分解,建立了指标技术评估模型,并考虑不同评估专家分配不同权重的方法。以现有民用发动机为例进行分析。分析结果表明：层次分析法在民用客机发动机选择中具有合理性、科学性,符合市场实际情况,适用于民用客机发动机方案选型,并可为民用客机发动机工程技术评估提供科学依据。