fha在民用飞机大气数据系统设计中的应用

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1、FHA在民用飞机大气数据系统设计中的应用　　摘要：大气数据系统作为民用飞机的关键系统，对飞机安全飞行至关重要。在大气数据系统研制过程中如何正确实施功能危险性评估（FHA）是“确保安全性”目标得以实现的首要环节。通过介绍大气数据系统FHA过程，给出了某型飞机大气数据系统通过FHA过程确立安全设计目标的实例，为FHA在民机安全性验证、分析和评估过程中的应用提供参考。　　关键词：功能危险性评估（FHA）；民用飞机；大气数据系统；安全性　　引言　　“确保安全性”是民用飞机设计最为显著的设计目标，民用飞机适航合格审定过程中，需要对系统进行安全性评估。S

2、AEARP4761[1]是飞机系统安全性评估的设计指南，其中功能危害性评估（FHA）是最重要的安全性评估方法之一[2]。　　文章着重以功能的顶层设计要求为导向，通过对大气数据系统FHA过程的介绍，分析如何通过FHA来确立系统的安全设计目标。　　1大气数据系统FHA过程及安全设计目标的确定　　SAEARP4761对FHA过程的定义：FHA过程是一种自上而下识别功能失效状态并评估其影响的方法。根据已有的功能定义，识别功能所有的失效模式，结合飞行阶段确定功能失效状态及其对飞机的危害影响等级。需要注意的是，同一功能失效模式在不同的飞行阶段，对飞机的危

3、害影响有可能是不同的，因此失效状态也不同。　　根据FHA过程要求[2]，大气数据系统FHA过程可以分为如下步骤：（1）根据飞机级功能，确定分配归属于大气数据系统需要实现的飞机级功能；（2）根据大气数据系统所需实现的飞机级功能，识别与分析大气数据系统在系统层面上所对应的所有功能（系统内部功能和交互功能）；（3）根据确定的大气数据系统的系统功能，识别出功能所有的失效模式；（4）根据确定的大气数据系统的功能失效模式，结合不同飞行阶段，给出对应功能失效状态；（5）确认失效状态对飞机的危害影响等级。　　1.1大气数据系统功能定义　　通常大气数据系统的系

4、统级功能应来源于飞机的设计需求和对大气数据系统功能界面的定义，并遵循自上而下的分解过程。一般而言，从飞机级功能的定义和实现角度上，飞机对大气数据系统的功能要求通常体现在：（1）提供气压高度；（2）提供空速等两个方面飞机级功能层面上。由于飞机级功能的定义和分解的方法有很多，势必会带来不同的功能定义和分解层次，但应该遵循如下原则：确保功能的完整性；尽量减少功能的重叠和交叉；尽量提升功能级别，减少功能层次；飞机级功能与系统级功能的交界面要清晰等。　　通过上述两个方面飞机级功能，进而确定大气数据系统在其系统内部及与其他系统交互时需要实现的系统层面上的

5、所有功能，这些功能主要体现在：提供气压高度、提供空速等主要功能，提供攻角、提供总温和静温等辅助功能，提供最大飞行速度/马赫数、提供修正气压高度、提供垂直速度等可视为系统层面的衍生功能。　　1.2大气数据系统功能失效状态　　确定大气数据系统功能后，通常从功能的可用性和完整性上去识别相应的失效模式，再结合飞机具体的飞行阶段，确定失效模式下的失效状态。　　确定大气数据系统失效状态时，一方面来源大气数据系统功能失效的分析，另一方面应参考飞机级FHA确定的失效状态结果。一般来说，前者的分析结果来源于具体功能的失效分析，因此失效模式分类较为完整细致，后者

6、的分析结果来源于飞机顶层自上而下的梳理，往往在初期时分析较为笼统。为实现飞机级和系统级FHA之间的追溯性，失效状态需要前后对照保持一致。通常采取的做法是将飞机级FHA确定的失效状态与其下一级结果作为系统级FHA的输入，对照前后两种分析方法的结果，对飞机级FHA失效状态进行补充或删减。　　1.3大气数据系统功能失效状态影响等级　　根据SAEARP4761中的定义，失效状态影响分为5个等级，即灾难性的、危险的、重大的、较小的和对安全性无影响的。　　大气数据系统失效状态影响首先是分析失效状态对大气数据系统的具体影响，进而分析对飞机、机组和乘客的影响

7、。大气数据系统失效状态影响等级的具体确定原则依赖于以往的事故数据、规章指导材料和设计、使用经验及工程判断等。　　大气数据系统主要功能是通过飞机座舱电子飞行显示器（包括备用显示）的相应指示反馈得以实现，FAAAC25-11A[3]为大气数据系统FHA的失效状态影响等级的判定和到对应飞机级FHA的追溯提供了支撑，FAAAC25-11A可以作为确定大气数据系统失效状态的重要参考。　　1.4安全性设计目标　　对于大气数据系统每个功能的失效状态，必须根据失效状态的影响等级来分配失效概率以确立定量的安全性设计目标，以及通过分配相应的功能研制保证等级以确立

8、定性的安全性设计目标，进而来指导整个大气数据系统架构的研发以满足所要求的安全性目标。功能失效状态和安全性设计目标上的定性和定量要求对应关系见表1[1]：　　2某型飞