飛機(jī)間接功能系統(tǒng)功能清單分解淺析

摘 要：將飛機(jī)級(jí)功能分解到系統(tǒng)級(jí)功能是飛機(jī)研制過程中的重要環(huán)節(jié)，合理的功能分解產(chǎn)生的功能清單，可使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)和功能危險(xiǎn)分析更清晰，流暢。本文以電源系統(tǒng)功能清單為例，淺述間接功能系統(tǒng)的功能清單分解思路，對(duì)飛機(jī)級(jí)功能分解到電源系統(tǒng)系統(tǒng)級(jí)功能清單提出建議。

關(guān)鍵詞：功能清單;直接功能系統(tǒng);簡(jiǎn)介功能系統(tǒng);功能危險(xiǎn)分析;安全性設(shè)計(jì)

1 概述

飛機(jī)級(jí)功能清單可分為直接功能和間接功能，直接功能為與機(jī)組、其他飛機(jī)、外部環(huán)境、成員或地面系統(tǒng)、維修等要素的接口功能。間接功能不直接執(zhí)行飛機(jī)功能，而為直接功能系統(tǒng)提供能源或服務(wù)，如提供電源功能。為便于描述，將設(shè)計(jì)主要包含直接功能的系統(tǒng)定義為直接功能系統(tǒng)，設(shè)計(jì)主要包含間接功能的系統(tǒng)定義為間接功能系統(tǒng)。

電源系統(tǒng)功能為向飛機(jī)各用電系統(tǒng)或設(shè)備提供滿足預(yù)訂設(shè)計(jì)要求的電能。

2 功能清單分解

根據(jù)ARP 4754A《對(duì)于高度集成和復(fù)雜飛機(jī)系統(tǒng)的審定考慮》所建議的飛機(jī)或系統(tǒng)研制過程流程，如圖1所示[1]，將飛機(jī)功能分配到系統(tǒng)是其中的重要環(huán)節(jié)，合理的功能分解產(chǎn)生的功能清單，可使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)和功能危險(xiǎn)分析更清晰，流暢。

功能清單在整個(gè)飛機(jī)研制過程中的主要作用為：

1. 正向設(shè)計(jì)：將功能清單進(jìn)行層層分解，轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)需求，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)的輸入;

2. 安全性設(shè)計(jì)：主要是指功能危險(xiǎn)性分析，對(duì)各級(jí)功能的失效模式進(jìn)行分析，以確定其功能失效安全性等級(jí)，并將功能失效安全等級(jí)要求作為安全性設(shè)計(jì)的輸入和頂層要求。

從功能清單的主要作用考慮，其應(yīng)該具備以下特性：

1. 完整性：系統(tǒng)級(jí)功能清單應(yīng)完整的包括系統(tǒng)所有功能，以保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完整性，以及安全性分析的充分性;

2. 互不干涉性：系統(tǒng)功能清單應(yīng)盡量做到互不干涉，即功能1與功能2應(yīng)盡量做到?jīng)]有重復(fù)部分，以使各分系統(tǒng)、分系統(tǒng)設(shè)計(jì)邊界清晰，達(dá)到簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，避免重復(fù)設(shè)計(jì)的作用。

3 直接功能系統(tǒng)功能清單

直接功能系統(tǒng)的功能清單由系統(tǒng)所執(zhí)行的具體功能直接決定，而與其他系統(tǒng)無(wú)關(guān)。比如操縱系統(tǒng)功能可分解為副翼操縱，升降舵操縱，方向舵操縱等。

4 間接功能系統(tǒng)功能清單

間接功能系統(tǒng)的功能應(yīng)與其向直接功能系統(tǒng)提供的能源或服務(wù)相對(duì)應(yīng)。以電源系統(tǒng)為例，其功能為1）向操縱系統(tǒng)供電，2）向液壓系統(tǒng)供電，3）向空調(diào)系統(tǒng)供電等。為避免機(jī)械的列出向各直接功能系統(tǒng)供電，可以根據(jù)全機(jī)用電設(shè)備的類別進(jìn)行劃分，如功能1：向直流正常負(fù)載供電，功能2：向交流負(fù)載供電，功能3：向應(yīng)急負(fù)載供電。劃分的原則是，按用電設(shè)備安全等級(jí)進(jìn)行性分類，安全等級(jí)相同或相近的用電設(shè)備劃分為同一類。這樣分解功能清單即可滿足完整性和互不干涉性要求，也更便于系統(tǒng)的正向設(shè)計(jì)和安全性設(shè)計(jì)。

5 電源系統(tǒng)功能清單

根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般可將電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)為以下分系統(tǒng)：直流主電源系統(tǒng)、交流主電源系統(tǒng)、應(yīng)急電源系統(tǒng)、輔助電源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等。在進(jìn)行電源系統(tǒng)功能清單劃分時(shí)，常將分系統(tǒng)作為功能清單，如功能1：直流主電源供電，功能2：交流主電源供電，功能3：應(yīng)急電源供電，功能4：輔助電源供電，功能5：配電等。這樣劃分在進(jìn)行正向設(shè)計(jì)時(shí)是方便可行的，但在安全性設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估其失效安全等級(jí)，如配電功能喪失的安全性等級(jí)。

電源系統(tǒng)主要功能是向其他直接功能系統(tǒng)提供能源，其功能失效危險(xiǎn)等級(jí)應(yīng)由使用電源的直接功能系統(tǒng)決定。

如將電源系統(tǒng)功能劃分為功能1：向直流正常負(fù)載供電，功能2：向交流負(fù)載供電，功能3：向應(yīng)急負(fù)載供電，在進(jìn)行電源系統(tǒng)框架搭建時(shí)，可配置主電源系統(tǒng)、應(yīng)急電源系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等分系統(tǒng)，所以主電源供電功能、應(yīng)急供電功能、配電功能是在進(jìn)行電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)出來(lái)的分系統(tǒng)，而不是電源系統(tǒng)最基礎(chǔ)的功能，是完成方案設(shè)計(jì)后的功能重組。因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)影響，容易在一開始將電源系統(tǒng)功能劃分為主電源供電，應(yīng)急電源供電，配電等。從安全性分析角度看，這種劃分不一定合理。

電源系統(tǒng)功能清單一般按多級(jí)進(jìn)行一級(jí)一級(jí)進(jìn)行細(xì)化分解，已識(shí)別出便于正向設(shè)計(jì)和安全性設(shè)計(jì)的功能清單。

6 飛機(jī)電源系統(tǒng)功能清單

綜合以上因素考慮，飛機(jī)電源系統(tǒng)功能可分解為如表1所示功能清單。

7 結(jié)束語(yǔ)

功能清單是飛機(jī)各系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，但在設(shè)計(jì)過程中往往不受重視，特別是對(duì)于間接功能系統(tǒng)的功能清單，不能做到足夠清晰和完整，并有助于系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文以電源系統(tǒng)為例，淺談對(duì)間接同能系統(tǒng)功能清單的分解方法，以上電源系統(tǒng)的功能清單分解方法亦不一定合理，后續(xù)將對(duì)這一問題進(jìn)行持續(xù)思考和優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1] ARP 4754A《對(duì)于高度集成和復(fù)雜飛機(jī)系統(tǒng)的審定考慮》2010

[2] ARP 4761《民用機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備安全性評(píng)估過程的指南和方法》1996

[3]馬述訓(xùn)，戎一龍，《飛機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)第16冊(cè)—電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)》1999

作者簡(jiǎn)介：

陳遠(yuǎn)剛，男，工程師，畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，研究方向：航空電氣。

（中航通飛華南飛機(jī)工業(yè)有限公司，廣東 珠海519040）