焦毅+马涛

摘 要

本文论述了我国民用飞机航空电子设备在试飞阶段的安全性验证技术。随着ARJ21-700飞机试飞工作的不断开展，在深入分析各航空电子设备特点的基础上，紧密结合试飞阶段的工作内容，形成航空电子设备试飞阶段安全性验证要求。通过针对各要求确定验证方法，建立安全性验证技术，为试飞阶段的民用飞机航空电子设备安全性验证提供理论依据和方法支撑。

【关键词】航空电子设备 安全性验证 人-机-环境

1 引言

随着航空电子设备广泛应用的同时，其逐渐取代了飞机上自动化程度较低的机械设备，在飞机上比重也越来越大；随着发动机技术的不断发展，飞机的续航能力得到了大幅度的提升，飞行的时间也在不断增加，设备的运行环境也越来越复杂；航空电子设备数量和种类的增多，如保障飞行安全的新型航电设备交通咨询与避撞系统、近地告警系统等不断出现，也导致设备的失效模式越来越复杂，应力、电磁等影响因素引起的失效也越来越多。综上所述，航空电子设备与飞机乃至人员之间的相互安全性影响也越来越大。

安全性验证是飞机安全性工程中的一项重要内容，其目的是通过安全风险分析与验证，识别、评价系统存在的危险，并根据危险的程度提出消除或控制危险的措施，避免重大安全事故的发生。目前在航空电子设备领域对安全性的应用主要停留在设计阶段，而在试飞阶段缺少相应的安全性验证方法，装备的安全性工作停留在较低的层次，因此，如何有效地验证民用飞机航空电子设备安全性状态成为急需解决的问题之一。

本论文通过对民机航空电子设备特点的研究，收集、分析航空电子设备安全性的相关规范等相关资料，确定航空电子设备的安全性验证要求，研究安全性验证技术（包括安全性验证矩阵和建立安全性验证方法），形成适用于试飞阶段的民机航空电子设备的安全性验证体系，为试飞阶段的民用飞机航空电子设备安全性验证提供理论依据和方法支撑。

2 问题解决方案

2.1 问题解决思路

本论文的解决思路如图1所示。

2.2 民机试飞航空电子设备安全性验证要求

为了更直观、全面系统地给出航空电子设备与飞机和人员之间相互的安全影响，通过对航空电子设备与飞机、人员之间关系的研究，将“人-机-环境”系统理论应用到机载航空电子设备的安全性验证中。

“人-机-环境”系统工程的研究可用图2来形象的描述，它包括：人本身特性、机器特性、环境特性、人-机之间关系、人-环境之间关系、机器-环境之间关系、人-机器-环境之间关系共7项内容的研究。

本文中将航空电子设备作为“人-机-环境”系统中的“机器”、航空电子设备的载机作为系统中的“环境”，演变为基于“人-设备-载机”的安全性验证体系，主要包括人-设备、设备-人、设备自身特性、设备-载机、载机-设备等5个方面。

随着航空电子设备要完成的功能和组成也越来越复杂，由此带来的安全性问题也越来越多，主要体现在航空电子设备对飞机正常飞行安全的影响，同时飞机工作状态、所处的任务剖面环境也在持续影响着航空电子设备的正常工作。另外，航空电子设备自身具有的一些结构缺陷、功能问题也在无形中影响着其自身的安全工作。航空电子设备构成危险的主要来源有：产品或产品使用材料的固有危险；设计缺陷；制造缺陷，腐蚀性物质以及毒性物质等属于使用材料的固有危险。一般而言，设计问题可能是上述诸因素中最重要的方面。设计人员不仅可能在设计产品时，引入了设计缺陷，形成产品自身的危险，还可能缺乏正确控制产品及其材料危险的能力。制造缺陷一般由不正确的生产工艺造成，常见例子有产品中的锐边、棱角、尖端等。由使用或维修设备时的人为差错造成的危险也是屡见不鲜的，也应给予足够的重视。除了产品本身存在的危险以及人为差错引起的危险外，会对系统安全产生直接影响的设备故障及有害环境也是造成危险不容忽视的因素。结合试飞特点，并对其他类似行业产品的安全性要求及特点进行研究，整理适用于民机机载航空电子设备安全性评估验证的内容，建立基于“人-设备-载机”民机机载航空电子设备安全性评估要求。

2.3 安全性驗证技术

在民机型号合格审定过程中，用来表明与适用的适航条款的符合性的方法统称为符合性验证方法（Means of compliance，简写MOC）。现在国际上MOC趋向统一，主要有10种。在适航管理程序AP-21-03R3《型号合格审定程序》附录I中对这10种方式进行了简单的说明，具体见表1。

本论文形成的方法通过将电子设备具体的安全性验证要求纳入到安全性验证矩阵中，确定了每一条安全性验证要求的验证时机，并对验证验证要求具体采取的验证方式，制定了针对性的验证方法。由验证矩阵和方法组成的验证方案包括了试验时机、验证方式、技术状态、试验要求、试验程序、结果处理等6个方面，可为民机航空电子设备安全性验证提供直接有效的技术支持和方法保证。下面以某一验证要求为例，对形成的验证矩阵及方法进行说明：

验证要求：电子设备产生的辐射值不得超过规定的人体所能接受安全辐射值。

试验时机：试飞后期（在电子设备的技术状态固化以后）。

验证方式：MOC7。

技术状态：

（1）飞机状态良好，设备状态良好，可正常通电；

（2）三级计量单位定标吻合的宽频谱磁场测试仪。

试验要求：

（1）飞机尽量停放在离外部辐射源较远的地方，或在辐射源关闭的时间段进行，以减少外部环境的干扰与影响；

（2）测试时，与设备无交联关系的系统不开机；

（3）关闭现场所有具有电磁辐射特性的设备（如手机、对讲机等通讯设备）；

（4）以飞机上各人员所处的空间为位置点，每个位置点设三个测量点（对应人员坐姿状态下眼部、胸部、下腹部），以测量仪器在测试部位所有方向上测得最大数值为准。

试验程序：

（1）利用检测设备，对各位置点的磁场强度进行测量，以确定环境电磁的量值，记录其测量结果；

（2）发动机启动，设备及相关系统上电，进入正常飞行剖面时的正常工作状态；

（3）依次进行各位置点的磁场强度测量，测量应进行3次，并记录其测量结果。

结果处理：对3次测量结果进行算术平均，并与要求进行对比后给出验证结果。

3 结论

上述方法是对相关设计规范、准则及适航规章中的条款等进行转化，建立了基于“人-机-环境”的民机航空电子设备安全性验证要求，充分考虑了航空电子设备与人员及飞机之间的安全性影响；针对安全性验证手段缺乏等问题，通过研究试验条件、要求及程序等因素，形成了基于适航MOC符合性验证体系的民机航空电子设备安全性验证技术，使得安全性验证更具有操作性。该机载防撞系统的安全性验证，通过符合性声明、地面试验、实验室试验和航空器检查等方法进行了有效验证，为民机航空电子设备安全性验证提供了方法保证。后续可将本文形成的方法体系类推到民用飞机的其他设备（如发动机）以及飞机的安全性验证中。

4 结束语

一直以来，对安全性验证技术的研究往往陷入到失效概率的考核、寻找其他的定量指标中；在成熟的可靠性领域里，如MTBF等均可作为衡量可靠性水平的指标；然而对于安全性来说，如果存在隐患，则应不遗余力的去消除，而将安全性定量化并不能给操作者带来参考。根据墨菲定律，事故总会发生，只是时机的不同而已。

飞行安全与人的因素、飞行管理、维修管理、航空装备、气象海况、地域环境等方面密切相关，因此安全性验证应侧重于发现危及人员和飞机的因素，制定相应的措施。在“人-机-环境”系统中，既要重视人的因素，又要注意人、机、环境诸多因素的关联和综合，以提高航空安全水平。本文通过研究试飞阶段民机航空电子设备的安全性验证技术，在此基础上，也可为后期其他系统和整机安全性验证技术的建立奠定理论基础。

参考文献

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