几十年来,商用飞机变化非常大,虽然飞机的外表看起来没有多少改变,系统的复杂性却成倍地增加了,飞机内部的系统“翻天覆地”了,早已更新换代。新的商用飞机除了有更高的性能外,还有更高的效能和经济性,如安全性、可靠性、维修性、舒适性、环保性、可达性、可测性等。飞机系统的产品架构也相应地改变了,即从单个系统的架构扩展为综合化。
新一代商用飞机的系统综合,除大多数常规的处理功能和传统的自动驾驶、飞行管理、通信、导航和维修管理等航电功能外,一些非航电系统的处理功能,如空调、电源、燃油和起落架等系统也综合了进来。而且,综合模块化航空电子系统(integrated modular avionics system,IMA)的开放式系统结构,可以容易地增加或改变系统功能,它的软件和硬件的更新甚至可独立进行。
在现代的民用飞机上(如A380和B787飞机),航电系统(如飞行管理、推力管理、中央维护管理、显示管理、飞机状态监控、飞行操纵系统、飞机管理系统、导航系统、通信系统、防撞系统等)及非航电系统(如燃油系统、电源系统、液压系统、环控系统、防冰系统、防火系统、起落架系统、舱门系统等)都已实现了模块化和综合化。它们共用一个综合信息处理器,建立虚拟平台,用虚拟通道传送数据。在通用的硬件平台上,加载不同的软件模块,可以完成不同的功能要求。全机的计算机资源和信息通过虚拟网络连接传输指令,不再受物理位置的限制(图2-4)。
随着飞机功能的扩大、系统综合化的加强,商用飞机系统之间的耦合产生了。它们的相关性无处不在,如图2-5所示。
另外,飞机系统为了提高安全性和可靠性,采用非相似余度设计技术,也增加了系统的成本和复杂性。用不同的硬件和软件组成余度通道,避免多通道余度系统的共点故障,达到较高可靠性的目的。余度管理的目的是最大限度地提高系统的可靠性,但飞机的成本也随之增加。
图2-4 飞机系统的综合化(www.xing528.com)
RDIU—远程数据接口
图2-5 飞机系统的相关性
由于飞机系统组成的庞大,系统的成本增加很快。无处不在的软件,价格非常昂贵。以波音777飞机为例,飞机的成本构成如图2-6所示。清楚可见,飞机系统的成本已超过飞机结构,成为飞机最昂贵的部分。
图2-6 飞机系统的成本分配
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