基于4754A的民用飞机EWIS需求管理初探

刘洋 李鹏昌

摘要：现代民用飞机的竞争很大一部分集中在飞机研发能力水平的较量。SAE ARP4754A规定的飞机研发流程是被FAA及EASA承认并推荐的标准流程，其中的需求管理更是整个研发流程的核心。2007年FAA在新颁布的适航条款中增加了EWIS部分，要求飞机设计人员加强对EWIS设计的重视。因此，建立EWIS需求管理流程也是所有新型民用飞机设计的迫切需要。本文通过某型号项目中EWIS需求管理具体实施为例，介绍了EWIS需求管理流程，主要包括需求的捕获和生成、需求的确认、需求的验证和需求的变更等内容，实现了基于需求的EWIS研制过程。

关键词：需求；EWIS；民用飞机；

中图分类号： S252 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）6 （b）-0000-00

1 引言

现代民用飞机的竞争很大一部分集中在飞机研发能力水平的较量，想要提高民机的研发能力，必须加强研发管理能力和系统集成能力。SAE ARP4754A规定的飞机研发流程是被FAA及EASA承认并推荐的标准流程，其中的需求管理更是整个研发流程的核心。因此，借鉴国外的经验，结合自己的实践，建立一套完整的飞机需求管理体系是每个意图提高民机研发能力的飞机设计部门的迫切需要。

2007 年底FAA发出的FAR 第25-123 号修正案“用于飞机系统/燃油箱安全性的强化适航程序”，首次正式提出了电气线路互联系统（EWIS）的概念，且增加了EWIS适航条款，从此新型飞机的研制必须把EWIS等同于其他功能系统，单独作为一个系统来设计和适航审定。适航需求是主要设计输入，必须在飞机整个研制阶段严格贯彻，且应提供适航需求传递，演变和变更的可追溯性，以及完整的设计过程证据文件。如果整个过程没有很好地记录下来，会严重影响设计取证工作。因此建立飞机EWIS需求管理体系是适航审定的要求。

2 EWIS需求管理流程

2.1概述

EWIS需求管理的目的是按照SAE ARP 4754A[1]要求，在飞机中实现基于需求的研制过程，将传递的需求作为飞机研制的依据，围绕着需求的捕获、分析、确认、验证和变更等工作，开展相关的研制工作，图1为SAE ARP 4754A建议的确认与验证通用流程。

图1 SAE ARP 4754A确认与验证通用流程

2.2需求的捕获和生成

EWIS 需求的来源主要包括以下几种：

1） 来自上层的需求即飞机级需求，飞机级需求自上而下向系统分解为系统级需求，系统级需求向下分配为EWIS元器件、组件级需求，进而指导和开展EWIS元器、组件设计。典型的与EWIS相关的飞机级需求为：“飞机应具有提供和管理能量（包括液压和电能）的能力”，以及“飞机应具有为设备之间提供通讯的能力”。EWIS需求工程师应在飞机总体专业发布的文件中捕获与EWIS相关的需求。

2） 来自公共专业领域的需求，包括适航需求、安全性需求、可靠性需求、维修性需求、电磁防护需求等。其中，适航要求是确保飞机安全飞行的最基本要求。与EWIS 相关的适航要求为FAR/CCAR-25R4 H分部 电气线路互联系统的内容[2]。

3） 其他系统对于EWIS的需求。包括系统布线隔离、电缆线型、屏蔽、端接和接地特殊要求。

4）EWIS自身专业的需求，包括EWIS行业标准、咨询通告等。

EWIS需求工程师根据以上内容捕获EWIS需求，在概念设计阶段（CDP）形成初步的EWIS需求矩阵，并逐步落实到EWIS顶层设计规范和顶层设计方案中，从而指导EWIS的具体设计。

2.3 EWIS需求的确认

EWIS需求的确认是指对EWIS需求是正确的和完整的所作出的决定，通过追溯性、分析、试验、相似机型经验评估以及工程评审等方法对捕获的EWIS需求进行检查，以确保EWIS设计的需求是足够正确和完整的，并且产品能够满足用户、维护人员、审定局方以及飞机、系统和项目研制人员的需求。

在初步设计评审（PDR）时，应评估EWIS需求确认的结果以及需求文件。在PDR 后，随着各功能系统设计的深入和冻结，应对初步设计阶段的系统对EWIS 需求结果进行更新，并进行EWIS 元器件和组件的需求确认活动。在关键设计评审（CDR）时，应基本完成飞机级与EWIS 相关需求的确认。在详细设计阶段的初期，应完成EWIS 元器件、组件级的需求确认，从而进行EWIS 元器件、组件的设计活动。

2.4 EWIS需求的验证

通过需求矩阵，编制产品验证计划，并执行验证，获取验证证据。验证的目的是确定执行均满足其特定要求。验证的过程确保了EWIS的系统设计满足已确认的要求。验证由根据验证计划进行的检查、评审、分析、测试和运行经验组成。验证的过程是为了确定预定的功能被正确地执行；确定要求已被满足；确保执行后安全性分析仍然对系统有效。

EWIS验证工作内容主要包括功能设计验证，物理安装设计验证。系统功能设计包括原理图和线路图的设计。物理安装设计验证指EWIS在飞机上实际安装设计正确性和完整性的验证。

对于设计偏离，应编制设计偏离报告，对设计偏离原因、危害影响进行分析，并制定相应的缓和策略。如果设计偏离被接受，应在贯彻了缓和策略后，在报告中对设计偏离进行关闭。如果设计偏离不被接受，应更改设计以符合要求。

2.5 EWIS需求的变更

研制过程中，不可避免会发生需求的变更，需求的变更应按照构型更改控制程序进行并完整的记录。变更的来源一般来自两个方面：需求的输入方（飞机级需求及其他系统和公共专业给与EWIS的需求）和需求的实施方（EWIS设计人员）。变更的内容包括：修改现有需求、新需求的增加及废弃现有需求。

需求的变更过程应严格按照构型管理变更控制过程要求。需求变更影响应从可行性、成本、计划和设计的专业等方面进行分析，制定相关的分析规则，按照需求的优先级，为需求变更决策提供依据，并与需求变更信息一起，记录保存。

3 EWIS需求管理实例

本章节以某机型项目一条EWIS需求为例，简单介绍EWIS需求管理的具体流程。

1、需求捕获和生成阶段：捕获适航条款第25.1707条（b）为一条需求，具体为每个EWIS的设计和安装必须使任何在飞机上可能发生的电气干扰，不会对飞机或其系统造成危险影响。此条需求收录在专门管理的软件中，并指导生成了EWIS隔离规范的一部分内容，即为消除线路之间的电磁干扰，不兼容的线路之间应保证隔离。因此在电气系统原理图和线路图中对每个线路需定义隔离代码，代码中包括电磁兼容（EMC）代码，分为交流、直流、离散、数字、模拟、射频。规范要求相同EMC代码的线路可在同一线束中或敷设在一起，不同EMC代码线路不能成束，且须保持一定的隔离距离。

2、需求的确认阶段：联合EMC、总体及所有用电功能系统专业，对于此条需求的正确性和完整性进行确认。正确性即项目中的所有线路中的信号的EMC分类以及不同EMC种类间的隔离距离是否合理；完整性即所有线路的EMC类型是否都已经包含在这五类中。通过相似机型经验评估以及工程评审（PDR）的方法对于EWIS隔离规范此部分内容进行确认，并以此作为是否转入下一阶段的标准之一。

3、需求的验证阶段：验证包括内容包括机上安装时不同EMC代码的线路是否都已经隔离，以及不同EMC代码之间的隔离距离是否满足要求。前部分主要通过设计评审验证EWIS物理安装设计是否满足EWIS隔离规范中的EMC要求，后部分可通过仿真分析以及机上全机EMC试验，验证当采用规范中的距离时，系统是否正常工作。

如果飞机上由于局部空间限制如机翼，不能满足隔离规范中的距离要求，就会产生了设计偏离。如机翼上的模拟线与数字线之间不能满足距离要求，则需要制定解决方案，如增加屏蔽保护等。但特别注意的是需要验证表明增加屏蔽保护的方法与最小隔离距离要求是等效的，不会危害到飞机的安全运行。

4、需求的变更：确认阶段，通过EMC以及防火系统反馈，灭火器的电引爆线路比较敏感，须与上述各EMC分类线路隔离敷设，而且不能包含在上述各分类中。此时就产生了需求的变更，根据项目的构型管理程序，记录此条需求确认产生的问题，并因此更改EWIS隔离规范即需要新增一个EMC分类以及相关的距离要求，进而进一步影响了EWIS产品的具体敷设安装设计，以满足EMC以及防火系统的需求。

4 结束语

进行EWIS需求管理最主要目的就是保证EWIS设计的质量。通过在EWIS研制过程中的每一个阶段对需求进行全生命周期的有效管理，才能确保EWIS设计工作从始至终全面准确针对有效的需求进行，任何需求的变更能够及时准确反馈并实现在EWIS设计中，从而缩短飞机项目研制的周期，同时提高和保证设计质量。进而确保最终产品真正满足要求。

参考文献（References）

[1] SAE Aerospace. SAE ARP4754A Guideline for the Development of Civil Aircraft and Systems [S].SAE.2010.

[2] FAA.CFR Part25. Airworthiness Standards： Transport Category Airplanes[S]. FAA.2008