民用运输类飞机AMSTAR功能及其验证方法

薛战东等

【摘 要】随着民用运输类飞机的发展，中央维护系统（CMS）功能越来越受到关注。测试和调整功能（TAR功能）作为现代民机中央维护系统的一个子功能，它不同于CMS其他功能，另外须要TAR XML机载数据库支持。本文阐述了民用运输类飞机空气管理系统TAR功能、通讯架构、XML开发集成以及验证方法。

【关键词】CMS；空气管理系统；TAR；XML；验证方法

Civil Transport Aircraft Air Management System TAR Function and Verification Means

XUE Zhan-dong ZUO Ze-xuan

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute， Shanghai 201210， China）

【Abstract】Central Maintenance System（CMS） is concerned about more during civil transport aircraft development. Test And Rigging is a sub-function of CMS， which differs with other functions of CMS and needs airborne TAR XML database. This paper details civil transport aircraft Air Management System（AMS） TAR function， its communication protocol and architecture， XML development and integration， verification means.

【Key words】CMS；AMS；TAR；XML；Verification means

0 引言

随着民用飞机的复杂性、综合和集成化的不断提高，同时伴随民机市场的竞争越来越激烈，飞机的安全性、测试性、故障诊断、故障隔离、故障预测和维护性等问题越来越受到飞机系统或设备供应商、飞机制造商（OEM）、特别是飞机客户关注。现代民机上主要采用中央维护系统（简称为CMS）来分析、监控、诊断或预测飞机故障，以帮助维护人员工作，保证飞机持续适航性和运行安全，提高飞机的测试性、维护性和经济性等。通过该功能可以降低对维护专业人员要求、减小/缩短飞机维护时间、提升飞机签派率，最终降低飞机维护和运行成本以及提高飞机的经济性，同时通过识别反复出现的故障和趋势支持提高可靠性，防患于未然。

测试和调整功能（Test And Rigging，简称为TAR功能）是集成于CMS的一个必不可少的子功能，通过人机交互的模式实现各个成员系统（将使用TAR功能的飞机非航电机载系统称为TAR功能成员系统）自身调整、自检测（BIT）、详细故障信息查看、清除历史数据、软件构型信息与系统状态信息查看等。TAR功能各成员系统需基于自身系统复杂和重要程度以及自身特点，决定并负责实际实现各自系统的TAR功能。CMS作为该功能的集成者，主要为各系提供通用、统一的交互方式和入口，并显示测试和调整结果。由于该功能采用交互的方式、各成员系统TAR功能相对独立且具体负责逻辑实现，通常将与各系统相关的TAR功能称为各系统TAR功能。

中国民用运输类飞机起步晚，且发展比较缓慢，国内对于TAR功能的认识、验证以及对CCAR25部相关适航条款的符合性等需要进一步研究。为此，本文详细阐述空气管理管理TAR功能及其一种验证方法，以为后续其他民用运输类飞机项目TAR功能设计、验证和符合性方法提供参考和建议。

1 空气管理系统TAR功能

1.1 空气管理系统TAR功能内容

飞机空气管理系统（AMS）由气源系统、空调系统、压调系统和机翼防冰系统组成，空气管理系统控制器（后续简称为控制器）为上述四个子系统的综合集成控制器，负责整个空气管理系统的控制和监控。

AMS TAR功能一般在飞机处于地面且制冷组件不工作的情况下才可以使用，以保证飞机和系统安全性。该功能相对于其他成员系统的TAR功能相对简单，不包含Rigging和从LRU的NVM（Non-Volatile Memory）数据下载和清除功能，主要包含两方面的内容：测试系统参数和IBIT（Initiated Built-in-test）。其中，IBIT包含控制器IBIT以及CPCS/ECS/WAIS/BAS IBIT。测试的系统参数举例如下：

a）活门命令/位置状态信息；

b）传感器数据，若传感器超出范围将显示“--”；

c）开关选择状态信息，若开关位置错误将显示“--”；

d）控制器软件构型以及其内部压力传感器温度；

e）飞机状态信息，比如飞机型别，控制器识别、软件运行模式和货舱加热器选装。

1.2 空气管理系统与CMS之间TAR功能通讯架构

一般，AMS控制器与CMS之间按照ARINC 604协议进行通讯传输和处理以实现AMS TAR功能，通讯架构见图2。随着综合化、模块化航电系统的发展，CMS软件和集成后的TAR功能XML将驻留在航电系统综合处理机柜（Intermediate Processing Cabinet： IPC）的通用处理模块中，CMS相关功能信息显示在多个功能显示器（Multifunction Display： MFD）上。AMS TAR功能通讯模式有两种：

a）交互模式：控制器与CMS之间交互响应以执行测试操作和输出构型信息；

b）自动模式：在控制器通道进入相应的具体测试操作或页面后，控制器对应通道将自动自动更新MFD 显示的信息。

实现AMS TAR功能主要条件：

a）集成后的AMS XML：可以将其视为支持AMS TAR功能的机载数据库，主要用于定义和提供TAR功能通讯和显示的一些信息，比如LRU名称、设备ID （Equipment ID），页面名称、组件名称（Component Name）和组件类型（Component Type）等；

b）CMS软件：集成CMS的所有功能，并在MFD上显示；

c）AMS控制器及其所含软件：AMS控制器软件主要负责实现AMS控制和监控，其含具体AMS TAR功能逻辑实现。

1.3 空气管理系统TAR功能 XML开发集成

通常，用于支持TAR功能的ARINC 604协议以及XML的开发集成工具由CMS供应商或飞机主制造商应提供，这样可以确保TAR功能各成员系统能够按照正确统一的要求开发XML和各系统软件相关TAR功能代码。AMS供应商基于统一的XML开发工具开发分别适用于AMS控制器各个通道的XML，同时还需按照ARINC 604协议要求开发AMS控制器软件所含的TAR功能相关软件代码。飞机制造商使用XML集成工具将TAR功能成员用户的XML集成为飞机级TAR功能（含AMS XML），以用加载到试验室或飞机上进行TAR功能试验。各个成员系统的XML和TAR功能相对独立，互不影响，这保证各成员系统可以独立进行TAR功能验证。AMS TAR功能XML开发集成大致步骤如下：

2 空气管理系统TAR试验验证方法

由于TAR功能需要专门的XML支持以及各成员系统TAR功能的差异性，若要各成员系统供应商对TAR功能XML和整个环节TAR功能进行验证，则需要AMS供应商具备航电相关试验平台软硬件等，试验成本和难度很大；反之，若要CMS开发商进行全机TAR功能XML和整个TAR功能环节验证（含AMS），则CMS供应商需要拥有所有各成员的各相关试验平台软硬件等，试验成本和难度更大，因此通常该验证工作由飞机主制造商负责。

由于一般民用运输类飞机TAR功能为DAL E级，且通常作为民用运输类飞机机载软件和数据库符合性方法的DO-178B对DAL E级机载软件和数据无要求，因此申请人无需针对XML对DO-178B符合性开展专门验证工作。依据中国民航要求，运输类飞机必须满足CCAR25部要求，申请人为验证AMS TAR功能满足设计要求，特别表明符合适航相关条款要求，可采用如下验证方法或组合。

2.1 申请人试验室研发试验

申请人应在试验室进行研发试验，以进行整个AMS TAR功能测试（含AMS控制器软件逻辑、传输以及最终显示结果），用于验证TAR功能的正确性和保证飞机安全。AMS TAR功能试验室试验方式见图4。由于试验室试验可模拟较全面的输入，特别是能够模拟AMS一些非正常构型或状态，比如开关故障、客舱高度告警、传感器超出范围等，这相对于机上试验容易、成本低、且安全。

2.2 申请人机上研发试验

由于试验室并非飞机真实构型以及试验条件的部分限制，特别是当运行AMS IBIT测试时，根据AMS TAR功能控制逻辑设计，需要相关系统设备动作（比如活门等），这些需要在飞机上进行相关试验才能够真实验证，因此AMS TAR功能要进行必要的机上研发试验。机上研发试验与试验室试验应在试验目的、内容上有所不同并各自有其侧重点。

2.3 表明符合性机上地面试验（简称为MOC5）

由于国内目前民机取证经验欠缺，特别是考虑申请人试验室及人员资质条件，上述3.1和3.2节描述的TAR功能验证方法仅为申请人自己的研发试验，因此为满足条款要求还需进行专门的AMS TAR功能表明符合性MOC5试验。MOC5试验前试验大纲和试验构型需获得局方批准，试验前局方需进行机上制造符合性检查。试验后的试验报告及试验结果应能表明AMS TAR功能符合设计要求、试验满足大纲判据，并最终需获得局方批准试。

3 结束语

本文概述了民用运输类飞机空气管理系统TAR功能、通讯架构、XML开发集成以及验证方法。对于TAR功能过验证方法，由于项目及其主制造商和供应商责任分工的差异性，不同的运输类飞机项目申请人采用的TAR功能验证方法可能不同。随着国内对民机研制规律认识的不断深入以及经验的不断积累，若申请人相应的试验构型和人员资质能够获得局方认可，且在申请人与局方就TAR功能符合性验证方法达成一致前提下，若申请人在进行研发试验室和机上地面试验室前相关试验大纲获局方批准，则申请人的研发试验室和机上地面试验可并行视为局方表明符合性试验，这样可以避免重复进行TAR功能表明符合性MOC5试验，这在一定程度能够节省项目研发进度和成本。

【参考文献】

[1]陈雯.先进的中央维护系统[J].民用飞机设计与研究，2010（1）.

[2]赵瑞云.民用飞机机载维护系统的中央维护功能[J].中国民航大学学报，2008，26（5）.

[3]赵瑞云.中央维护系统概念及其应用[J].航空电子技术，2008，36（2）.

[责任编辑：曹明明]