综合模块化航空电子(IMA)适航符合性方法研究
民用飞机IMA系统的适航取证策略
民用飞机IMA系统的适航取证策略摘要本文详细分析了最新发布的APR-4754A，DO-297和AC20-170，通过横向比较和纵向分析，形成了一套较完整的国内民用飞机IMA系统取证策略，该取证策略和步骤在某民用飞机上的成功应用验证了其可行性。
关键词IMA；适航取证；DO-297；AC20-1700 引言随着IMA系统在民用飞机上的广泛使用，IMA系统的适航取证已经得到了广泛的关注，但是由于IMA系统的高度综合性及复杂性，其适航取证的方法和过程与一般飞机系统有明显的不同，因此适航当局也发布了不少新的标准和指南来指导IMA的取证活动，基于这些标准和指南，本文对民用飞机IMA系统适航取证做了一定的研究。
1 背景随着IMA系统的发展，适航当局也陆续发布了一些有关IMA系统的标准和指南性文件，其中最重要的就是TSO C153和AC 20-145。
TSO C153，《综合模块化航电系统硬件元素》，为IMA的硬件元素得到局方批准提供了一种可行的方法。
其中“硬件元素”包括IMA机柜，安装在机柜中的IMA模块，以及工厂加载的软件（例如，Boot软件），但不包括现场可加载的功能软件。
AC 20-145，《使用TSO C153硬件的IMA系统设计指南》，该AC为使用TSO C153硬件的IMA系统的集成、安装、取证，持续适航等提供了参考。
2 IMA标准和指南的研究和比较但是随着APR-4754A[1]，DO-297[2]和AC20-170[3]的陆续发布，IMA系统的适航取证已经和之前的取证方式有了很大的变化，IMA的取证将更具难度和挑战性。
AC 20-145的取消也标志着后续机型的IMA系统将必须按照新的标准和指南进行设计和取证。
为了寻求切实有效的IMA取证方法，必须深入研究这些新的标准和指南。
2.1 APR-4754A《民用飞机系统开发指南》针对不同的设计保证等级，APR-4754A在飞机级和系统级分别定义了开发和综合集成的过程。
综合模块化航空电子系统
综合模块化航空电子系统作者：李林剑来源：《科技视界》2016年第13期【摘要】综合模块化航空电子系统（ Integrated Modular Avionics，IMA）已成为未来飞机的发展趋势，对IMA的研究显得越来越重要。
本文首先综述了航空电子系统的发展历史，然后介绍了综合模块化航空电子系统的基本概念和架构，同时介绍了IMA系统的软件平台，最后介绍了当前最先进的两种IMA架构。
只有对IMA系统有深刻地理解，才能更好地发展我国民用客机事业。
【关键词】航空电子；IMA；ARINC 6530 引言20世纪90年代，飞机航空电子系统系统发展为综合模块化航空电子系统（Integrated Modular Avionics，IMA），使得飞机进入了一个全新时代。
IMA 平台下能够驻留种类繁多、不同功能、不同安全等级的应用，将传统的单独的航空电子系统集中一个通用的平台上，其具有资源分配最优化、最大限度地减小系统体积和重量、降低设备能源消耗等优点。
IMA系统是一种开放式系统结构，平台软件和硬件的更新可独立进行，使得修改或升级飞机系统功能都比较容易，满足了飞机经济性、维修性以及不断增长的功能需求。
当前新一代飞机除了将数据处理功能和通信、导航和显示等航电功能综合进IMA平台外，一些非航电系统功能，如液压、燃油、电源等系统也被集成到平台里。
因此，综合模块化航电系统已经成为飞机的发展趋势，对IMA系统的研究显得越来越重要。
本文综述了航空电子系统的发展历史和IMA系统的概念、架构、软件平台以及应用现状。
1 航空电子系统发展历史航空电子在早期主要是支持飞机起飞、着陆、导航、通信的电子系统。
随着技术进步，航空电子系统慢慢发展成包括飞行管理、飞行控制、导航、数据与语音通信、综合监视与机载告警、客舱娱乐、座舱显示、机内通话等主要功能系统。
随着飞机功能、设计需求的增多以及电子技术的进步，航电系统的重要性得到不断地提高，并逐步向综合化、模块化、开放式的方向发展。
综合模块化航电系统驻留功能适航审定要求分析
综合模块化航电系统驻留功能适航审定要求分析赵长啸;阎芳;张帆;王鹏【摘要】综合模块化航电系统以功能分区的形式在资源共享平台上综合了多种航电功能，系统功能与硬件平台不再具有唯一对应性，给适航审定技术带来了困难。
首先分析了综合模块化航电系统的特点和民机产品的适航方式，然后依据局方的相关技术标准文件，给出了综合模块化航电系统驻留功能的适航需求分析，最后总结了审定要素和评审要求分析。
相关研究成果有助于解决功能-硬件分离的航电产品的取证问题，是对现有综合模块化航电系统审定体系的有效补充。
%The feature of the integrated modular avionics( IMA) system is that it uses the shared resource and robust partitioning to host multiple functions. The system function and hardware platform no longer have the unique correspondence,which poses a great challenge for the tradition airworthiness certification which aims at the federate avionics. Firstly,the characters of the IMA system and the airworthiness methods of the avionics product are analyzed. Secondly,according to the relevant technical standards document,the certifi-cation requirements of the hosted function of IMA system are summarized,. Finally,the review and valida-tion elements for the hosted function of IMA system are concluded. The research in this paper is helpful to solve the airworthiness problem of the avionics products that do not rely on specific hardware,which is an effective complement to the existing IMA airworthiness system.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2016(056)008【总页数】5页(P923-927)【关键词】综合模块化航电系统;驻留功能;适航审定【作者】赵长啸;阎芳;张帆;王鹏【作者单位】中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300;中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300;中国民航大学安全科学与工程学院，天津300300;中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300【正文语种】中文【中图分类】V243机载电子系统是民用飞机的“大脑和中枢神经”［1］。
民用飞机IMA平台安全性评估过程研究
民用飞机IMA平台安全性评估过程研究黄劲松【摘要】综合模块化航电(IMA)平台在民用飞机领域的应用越来越广泛.IMA平台安全性评估过程是保证系统设计符合飞机安全性要求的基础.本文在研究DO-297等相关规范的基础上,分析了IMA平台安全性评估过程的特点,提出了IMA平台安全性评估过程的目标,并阐述了目标相应的活动和符合性证据.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】2页(P213,215)【关键词】民用飞机;IMA平台;安全性评估;DO-297【作者】黄劲松【作者单位】上海飞机设计研究院,中国上海 201210【正文语种】中文【中图分类】V2430 引言随着民用飞机机载系统复杂度的不断提高，综合模块化航电（IMA）平台越来越广泛地应用在民用飞机领域。
IMA平台是包含核心软件的一个或者一组模块，它能够为驻留功能提供计算、通信、接口等公共资源。
IMA平台安全性评估过程是保证系统设计符合飞机安全性要求的基础。
本文在研究DO-297等相关规范的基础上，分析了IMA平台安全性评估过程的特点，提出了IMA平台安全性评估过程的目标，结合对ARP4754A和ARP4761的研究，给出了平台安全性评估过程目标相应的活动和符合性证据。
在本文的研究中，定义IMA平台为一组模块，同时定义IMA模块为单一模块。
因此，IMA平台符合ARP4754A中定义的“系统”概念，IMA平台的安全性评估过程应按照ARP4754A中推荐的系统安全性评估活动进行；而IMA模块由于不具备独立功能，仅需完成部件级安全性评估活动。
1 IMA平台安全性评估过程特点分析由于IMA系统功能和架构的特殊性，IMA平台安全性评估具有以下特点：（1）在安全性评估过程中，传统机载系统先根据系统功能进行功能危害度评估（FHA），然后开展初步系统安全性评估（PSSA），采用故障树分析（FTA）等方法向各组件分配失效概率，最后在系统验证阶段开展系统安全性评估（SSA）来评估系统安全性需求是否已满足。
民用飞机IMA系统的适航取证策略
民用飞机IMA系统的适航取证策略摘要本文详细分析了最新发布的APR-4754A，DO-297和AC20-170，通过横向比较和纵向分析，形成了一套较完整的国内民用飞机IMA系统取证策略，该取证策略和步骤在某民用飞机上的成功应用验证了其可行性。
关键词IMA；适航取证；DO-297；AC20-1700 引言随着IMA系统在民用飞机上的广泛使用，IMA系统的适航取证已经得到了广泛的关注，但是由于IMA系统的高度综合性及复杂性，其适航取证的方法和过程与一般飞机系统有明显的不同，因此适航当局也发布了不少新的标准和指南来指导IMA的取证活动，基于这些标准和指南，本文对民用飞机IMA系统适航取证做了一定的研究。
1 背景随着IMA系统的发展，适航当局也陆续发布了一些有关IMA系统的标准和指南性文件，其中最重要的就是TSO C153和AC 20-145。
TSO C153，《综合模块化航电系统硬件元素》，为IMA的硬件元素得到局方批准提供了一种可行的方法。
其中“硬件元素”包括IMA机柜，安装在机柜中的IMA模块，以及工厂加载的软件（例如，Boot软件），但不包括现场可加载的功能软件。
AC 20-145，《使用TSO C153硬件的IMA系统设计指南》，该AC为使用TSO C153硬件的IMA系统的集成、安装、取证，持续适航等提供了参考。
2 IMA标准和指南的研究和比较但是随着APR-4754A[1]，DO-297[2]和AC20-170[3]的陆续发布，IMA系统的适航取证已经和之前的取证方式有了很大的变化，IMA的取证将更具难度和挑战性。
AC 20-145的取消也标志着后续机型的IMA系统将必须按照新的标准和指南进行设计和取证。
为了寻求切实有效的IMA取证方法，必须深入研究这些新的标准和指南。
2.1 APR-4754A《民用飞机系统开发指南》针对不同的设计保证等级，APR-4754A在飞机级和系统级分别定义了开发和综合集成的过程。
综合模块化航电系统适航审定要求分析
综合模块化航电系统适航审定要求分析赵长啸;阎芳;王鹏【摘要】综合模块化航电系统( IMA)的深度耦合、资源共享、强健分区等特性给传统的针对联合式航电系统的审定方法带来了挑战. 分析了适用于IMA系统审定的文件体系,给出了IMA系统符合性验证过程的典型活动,最后总结了针对IMA系统各审定阶段的审定要素和评审要求. 本研究可为我国解决IMA系统的审定问题提供理论基础.%The features of the integrated modular avionics( IMA) including resource sharing,robust partitio-ning and depth coupling brings a great challenge for the tradition airworthiness certification which aims at the federate avionics. The applicable IMA system validation file system is analyzed in this paper. The typi-cal activities of IMA system compliance verification process are given. Finally the review and validation el-ements for each certification stages of the IMA system are concluded. This study can provide a theoretical basis for the authority to solve the IMA system certification problem.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2015(055)010【总页数】7页(P1134-1140)【关键词】综合模块化航电;适航审定;安全性评估;体系结构【作者】赵长啸;阎芳;王鹏【作者单位】中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室,天津300300;中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室,天津300300;中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室,天津300300【正文语种】中文【中图分类】TN06;V2431 引言机载电子系统是民用飞机机载系统的重要组成部分，占整个飞机成本的40%以上，承担着许多飞机重要功能，是未来解决航线拥挤，实现全天候、复杂气象条件起降的关键［1］。
下一代IMA架构机载系统综合化关键技术研究
PSM,NSM 等)；
７４
（4）子功能系统内部多个任务可共用资源； （5）远程接口单元（LRU）有效解决了复杂多种类信号连 接问题；
图 1 IMA 1G 架构在机载系统中应用的典型示意 （6）航电、机电、飞控等主要子系统分别实现全机分布式 IMA； （7）机架内外实现统一交换网络互联，LRM 和外部设备均 是交换网节点； （8）每个 LRM 承担多项任务，硬件呈系列化发展； （9）各个 LRM 均有应用、调试工具、操作系统及驱动软件； （10） LRM 上的多个应用软件通过分区操作系统实现安 全隔离和重构； （11）各系统内部基本统一网络，各个子系统之间总线不能 完全统一。 随着机载系统综合化的广度和深度的发展，综合化发展 需求出现以下新要求： （1）跨系统综合：由航电、机电、飞控等系统各自综合化，向 多系统综合、深度综合发展；各系统功能剧增，要求各类资源能 进一步共享； （2）跨系统综合出现了不同安全级别任务在同一资源下运 行的情况； （3）复杂多任务系统的研制和开发周期要求更小； （4）综合化产品的组件种类要求尽量减少，便于维护保障。 基于以上分析 IMA 1G 架构针对机载系统新需求出现以 下瓶颈： （1）各系统之间网络不统一，信息交互不畅，且时间不确定；
未来随着飞机平台任务需求的增加，作为机载计算资源 核心的机载计算机系统将转变为面向飞机平台的公共计算资 源，机载计算机系统间通过统一的中间服务软件构件[4]和网络 实现全机资源共享，各系统架构、接口标准化，提出了下一代 IMA 架构(IMA 2G)需求。
2 IMA 1G 架构机载系统的瓶颈
IMA 1G 架构在机载系统中应用的典型示意见图 1。 IMA 1G 架构的机载系统典型特征如下： （1）核心处理与接口模块（CPIOM）综合了多个功能； （2）子系统内一般由一个或多个 IMA 开放式机架及各种
IMA系统MOC6适航符合性验证方法研究
的 一种 或 多种 组 合 的 方 式 采 蔫足 条款 的 要 求 【 关键词 】 Ｉ ＭＡ 系统 ： 符 合性 验 证
Ｔｈ ｅ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｉ Ｍ Ａ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｍ ＯＣ６ Ａｉ ｒ ｗｏ ｒ ｔ ｈｉ ｎ ｅ ｓ ｓ Ｃｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ
步骤 悦 ：
１ Ｉ ＭＡ 系统 特 点
传统 飞ｆ Ｊ 【 系统是 Ｉ 每 个系统 独完 成 些特定功能 ． Ｉ ＭＡ系统 Ｊ ｌ Ｉ ！ Ｉ ｊ ＿ １ Ｊ 以驰 留 ¨安全等级 的应ｆ ｛ ｊ 氍宁 ． 各种类型的 数据均 ｌ ｌ ｊ ’ 接人ｌ ＭＡ 网络 ［ ＭＡ的核心理念是实观硬件的共享 ． 即多个应朋程 Ｊ ¨ ｒ 以 ¨ ・ 个硬什 元 Ｉ ＭＡ系统 ． 它 是 个Ｊ 享硬什 和软件 资源 的Ｊ ￣Ｊ ｌ Ｊ 处 删平 台． 他 ｆ Ｊ 【 系统 乖 ¨ 应Ｊ Ｉ ｊ 通过 Ｉ ＭＡ平俞实现符 ｒ １ 的飞机功能
【 Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ 】 ｌ Ｍ Ａ、 、 Ｉ ￣ ｉ Ｉ ａ ， ： ＇ ｏ ｌ － ｔ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ ０ 引 言
通航灶航。 器 及』 部ｆ ｌ： ＠ － 在 顺期 的环境 ｒ ｆ １ 及限捌 条件 ｌ ＝ ＝ － 安全飞 行 的 行 ． ５ ＾ 质． 是构 成 闻 家 航 安 全的 重 婴 成 部 分 ． 是ｆ 机进 人 ｒ ｆ 场的通行证 适航 的 日的 是保证飞什安全 、 维护 公众利益 、 促进行业发 爬 通 航 随 行 空 ｌ 业的进步而发腱 ． 航空 Ｉ 业 的 发展 驾 护 航 适航 符合性验 ｉ Ｉ Ｆ 是确俅飞机满足通航标准 的实观过 琶 机必 按照适航要求进行设 ． Ｉ ’ ． １ ｝ Ｊ 清方 必须』 ｝ ｛ 汁赞 ： 、 分析 、 检查 、 试验 和试飞 等方式 向局 方表明 大型客机 符 适航要求 只有经过通舰审定和验 ｉ Ｉ Ｅ 外收得通航 合格 的产ｒ Ｉ ¨ Ｊ ， 才能进入市场 ＭＯ Ｃ ６ 通过 飞机住 飞行 中进 行适 的试验来验证 有关设 汁对 于卡 Ｈ 应通航 要求的符合性 ． 该 方法住 规章 明确耍求或 Ｊ ｝ ｊ 其他方 法无法 完全演示符合性时 果川 本文根据 Ｉ ＭＡ系统特点 ．提 ｆ 上 ｊ 了Ｉ ＭＡ系统 ＭＯ Ｃ ６ 适航 符介性验ｉ ｉ Ｅ ￣ ９ 方法和思路
综合模块化航空电子IMA适航符合性方法研究
Science &Technology Vision科技视界0引言综合模块化航空电子(IMA)是20世纪90年代发展起来的,由具有不同处理能力的硬件模块、不同应用功能的软件模块和使其相互联系及运行的总线组成,实现了系统模块硬件、软件的标准化与通用化,实现资源共享,系统重构,减少体积、重量、功耗,进一步降低系统的开发成本和维护成本。
然而,IMA 的开发和审定尚没有一套完整的通用的指导材料。
本文主要目的是探索设计和审定IMA 时满足相关适航要求的方法。
1综合模块化航空电子(IMA)概述综合模块化航空电子(IMA)自诞生以来,处于不断的进化当中,各机构有不同的定义。
比较权威的是,RTCA 特别委员会200(SC 200)和EUROCAE 工作组71(WG-71)做了如下定义[1]:“IMA 是一组灵活的、可重用的、可互操作的共享硬件和软件资源,当把这些资源综合在一起时可以构建一个平台,该平台按一组确定的安全和性能需求进行设计和验证,能提供各种服务,并驻留执行飞机功能的应用”。
该定义强调的是平台本身,有些定义则指的是包括驻留应用的整个IMA 系统。
本文将使用RTCA/EUROCAE 的定义范畴,重点讨论IMA 平台本身的适航符合性方法。
2综合模块化航空电子(IMA)指导材料过去的十几年间,工业界和审定机构颁发了一系列适用于IMA 开发、综合、确认和验证的指导材料。
本节对主要的几份材料进行简要的概述。
(1)RTCA/DO-255。
RTCA/DO-255“航电计算机资源的需求规范”[2]颁布于2000年4月份,为适用于多种应用或合格审定项目的平台提供指南。
DO-255提供的指导包括分区管理、健康监控、软件的现场加载和一些其他的服务,但由于缺少必要的安装、综合、审定等内容,该文件并没有得到FAA 的认可。
(2)技术标准规定C153(TSO-C153)和咨询通告20-145(AC 20-145)。
TSO-C153“综合模块化航空电子硬件单元”[3]和AC 20-145“使用TSO-C153硬件单元的IMA 指南”[4]是FAA 于2002-2003期间颁布的。
综合模块化航空电子系统的构型索引要求
创新视点科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald3为了适应当前航空电子系统技术的迅速发展，满足未来大型客机对航空电子系统高灵活性、高可靠性以及便于升级换代的要求，开放式的综合模块化航空电子系统(Integrated Modular Avionics ，IMA)已成为当今国际航空电子系统发展的主要趋势，也是我国未来大型客机航空电子系统发展的方向[1]。
目前，HAWK Horizon、F D 728 jet、E mbr aer 170/190、Gu l f s t r e a m 等支线及公务机，B 787、A 380、A350等先进干线机[2]，以及我国正在发展的大型客机C919，均采用了IMA系统。
在民机上使用之前，I M A系统必需获得适航认可。
而I M A系统构型索引是适航认可IMA系统所要求的重要证据之一，它应提供I M A系统整个生命周期内完整的构型信息，保证IM A系统各子系统/部件的正确表达、IM A系统各子系统/部件之间关系的正确表达，将IMA系统各子系统/部件构型数据提供给其各子系统/部件使用，方便追踪I M A系统各子系统/部件的工程和技术文档（包括文档的变更）[3]。
但是，I M A系统高度综合、高度复杂，其包括模块、基础应用、I M A平台、驻留应用、I M A系统、飞机级I M A系统等，涉及I MA研发者、驻留应用研发者、IM A系统集成者、型号合格证申请人等多个参与方。
如何组织各参与方的各类信息以便有效的、系统性的表达I M A系统的构型索引，成为一个难点。
该文基于I M A系统可增量式获得适航认可这一特点，明确了IMA系统构型索引的组织方式，以及在该组织方式下构型索引应包含的主要信息，为我国大型客机I M A系统取证中准备构型索引提供了一种思路。
1 IMA系统增量式认可RTCA DO-297提供了一个IMA系统获得适航认可的方法：增量式认可[4]，即在取证过程中，I M A系统可通过分步完成如下六项任务来获得I M A系统的最终适航认可。
综合模块化航空电子系统
Science &Technology Vision 科技视界0引言20世纪90年代,飞机航空电子系统系统发展为综合模块化航空电子系统(Integrated Modular Avionics,IMA),使得飞机进入了一个全新时代。
IMA 平台下能够驻留种类繁多、不同功能、不同安全等级的应用,将传统的单独的航空电子系统集中一个通用的平台上,其具有资源分配最优化、最大限度地减小系统体积和重量、降低设备能源消耗等优点。
IMA 系统是一种开放式系统结构,平台软件和硬件的更新可独立进行,使得修改或升级飞机系统功能都比较容易,满足了飞机经济性、维修性以及不断增长的功能需求。
当前新一代飞机除了将数据处理功能和通信、导航和显示等航电功能综合进IMA 平台外,一些非航电系统功能,如液压、燃油、电源等系统也被集成到平台里。
因此,综合模块化航电系统已经成为飞机的发展趋势,对IMA 系统的研究显得越来越重要。
本文综述了航空电子系统的发展历史和IMA 系统的概念、架构、软件平台以及应用现状。
1航空电子系统发展历史航空电子在早期主要是支持飞机起飞、着陆、导航、通信的电子系统。
随着技术进步,航空电子系统慢慢发展成包括飞行管理、飞行控制、导航、数据与语音通信、综合监视与机载告警、客舱娱乐、座舱显示、机内通话等主要功能系统。
随着飞机功能、设计需求的增多以及电子技术的进步,航电系统的重要性得到不断地提高,并逐步向综合化、模块化、开放式的方向发展。
航空电子系统对于飞机的安全性和可靠性越来越重要,同时也不断地提高飞机的经济性和舒适性,因此航空电子系统在飞机设计中的重要性不断提高。
先进的航空电子系统目前已成为先进飞机的一个重要特征。
航空电子系统的发展经历了分立式、联合式、综合式到先进综合式这4个阶段。
图1给出了4种航空电子系统的演变。
图1航空电子系统的发展1.1分立式航空电子系统在分立式航空电子系统时代,所有的航空电子系统都是独立的,每一个航空电子系统都是单独完成某个特定的功能,对航空电子系统的操作相当复杂。
民用机载IMA平台验证计划制定过程研究
民用机载IMA平台验证计划制定过程研究
沈强;王峰;刘绚
【期刊名称】《信息记录材料》
【年(卷),期】2024(25)1
【摘要】综合模块化航空电子(integrated modular avionics, IMA)平台技术已经广泛应用于国外民用飞机上,我国也正大力发展民用飞机产业,深入研究IMA平台技术对我国民用航空电子技术的发展具有重要的战略意义。
本文在分析和研究民用飞机和系统开发指南(aerospace recommended practice 4754A,ARP 4754A)规范基础上,提出了IMA平台验证计划的目标和策略,描述了验证计划的主要过程活动,并给出了验证计划文件架构的要点。
【总页数】4页(P206-208)
【作者】沈强;王峰;刘绚
【作者单位】航空工业西安航空计算技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN98
【相关文献】
1.基于IMA架构的机载软件开发平台研究与实现
2.民用飞机机载电子硬件符合性验证策略研究
3.民用飞机IMA平台开发计划过程研究
4.民用飞机IMA平台安全性评估过程研究
5.民用飞机IMA系统开发过程的研究
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综合模块化航电(IMA)系统设计方法研究
D OI：10.16 6 6 0/ j.c n k i.1674-0 98X.2015.34.021
科技创新导报 2015 NO.34
Science and Technology Innovation Herald
综合模块化航电(IMA)系统设计方法研究①
高凌岚 杜晓鹏 （上海飞机设计研究院航电部 上海 201210）
2.1 硬件设 计 IM A通用处理平台由互为备份的两个处理机柜
(Comp u t i n g Re s ou rc e Cab i net)构成。每 个CRC的处 理 资源由安装 在其内部的多个 通用处 理模 块 (GPM)提 供。每 个 GPM都 是 一 个 独 立 的处 理模 块，并 采用 Vx work s 653作为 GPM的驻留操作系统，在 这 种 结 构下 可以使多种不同的应 用 同时 驻留在 处 理 模 块 的实 时分区操 作系统 上，操 作系统 为不 同驻留应 用提 供 必 要的基础 类的服务，以满足 I M A通用处 理 平台的应 用需求。每台CRC内置的2个数字交换 模 块(ACS)为 处理机 柜中的系统处理模 块(GPM)提 供双余度、全双工、符合 A RINC6 6 4 p7总线要求的 数 据交换 功能。CRC为整个IM A 通用处 理平台提 供主要的 数 据处 理资源 和 信息交 换资源。两 个CRC机 柜 之间通 过10 0 M全双 工、双余度A R INC6 6 4总 线 实 现 数 据 的 交 换。CRC 在 正常工作 状 态，无 需人 为 介入。
图1 IMA系统通用处理平台软件组成 ①作者简介：高凌岚(1985,11—)，女，陕西 西安人，硕士，工程 师，从事大 型客 机 航 空电子系统 集成 技 术 研究。
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
电子信息工程毕业论文综合模块化航空电子系统的可靠性设计论文
综合模块化航空电子系统的可靠性设计论文1、概述传统的国内外航空电子系统是基于专用硬件和软件开发的，现今许多航空电子系统均成功运行于这种配置上。
但自20世纪初，航空电子设备设计的复杂性程度己大大提高，这些专用设备的高额全寿命周期费用渐渐成为航空电子系统设计中一个最大的问题。
伴随着该问题而提出的新一代综合模块化航空电子(IntegratedModularAvionics,IMA)系统在国外开始研制。
新的综合模块化航空电子系统通过采用开放式体系结构和标准化以及通用化的设计，大大提高了系统的兼容性、可移植性、可扩展性，并具有较高的可拓展性和可维护性，降低了系统的寿期费用。
目前非常具有代表性的IMA系统标准有欧洲的联合标准化航电系统架构协会(AlliedStandardAvionicsArchitectureCouncil,ASAAC)标准。
但是，ASAAC标准侧重于考虑系统的模块化、可扩展性和可维护性，对系统的可靠性考虑不够详细。
而美国航电委员会提出的ARINC653标准却对系统的可靠性有非常好的改进。
本文参考这2个标准给出一种融合IMA系统可靠性、模块化、可扩展性设计方法。
2、ASAAC系统架构ASAAC标准从软件结构、机械结构、网络功能、通信功能和通用模块方面对综合模块化的航空电子系统进行了规定，此外还制定了非强制性的系统实现指导方针。
从通用性方面，ASAAC对模块从功能上进行划分，包括数据处理模块、图形处理模块、大规模存储模块、电源转换模块、网络支持模块等，规范对模块的软件架构和硬件组成都作了严格规定，标准化设计为实现资源的重用和系统重构提供了前提条件，同时也提高了系统的可移植性和可维护性。
ASAAC模块软件体系结构分为以下3层：(1)模块支持层(ModuleSupportLayer,MSL)，与MSL底层硬件直接通信，提供硬件自检和时钟管理等功能，并向操作系统层提供统一的接口金属氧化物半导体管，同时MSL通过多处理器链路接口(MultiprocessorLinkInterface,MLI)的信息进行模块间的通信，完成系统引导的功能。
综合模块化航电(IMA)硬件单元
审： a. 硬件单元规范和功能鉴定规范，用来鉴定每件设备是否符合本
CTSO 要求； b. 设备校准程序； c. 持续适航文件； d. 原理图； e. 材料和工艺规范； f. 按本 CTSO 第 3.e 节要求的环境鉴定试验的结果； g. 如果设备包含软件，提供 RTCA/DO-178B 中规定的所有相关
-8-
CAAC
CTSO-C153
附录 1 综合模块化航电硬件单元最低性能标准（MPS）制定准则 1. 附录结构
本附录包括如下内容： a. 第 2 至 3 节对硬件单元最低性能标准进行了说明和概述。 b. 第 4 至 7 节为制定硬件单元最低性能标准和试验条件提供指 南。 c. 第 8 至 9 节介绍制定最低性能标准时安装和运营性能方面的 考虑因素。 2. 概述 a. 本附录为欲申请 CTSO-C153 批准的 IMA 硬件单元提出了最 低性能标准制定准则。附录涉及制造人应在最低性能标准中考虑并需 要说明的硬件性能特征，并在数据单中汇总（见本 CTSO 第 8 节）。 b. 对于本 CTSO，硬件单元包含如下内容： （1）模块（存在包含支持软件加载和/或电子件号的软件情况）。 这些模块只有安装在指定机柜或机架之后，才会运行。模块类型可包 括数据处理模块、供电模块、通信和数据总线模块等。 （2）装载 IMA 模块的机柜或机架。这些机柜或机架可能是简单 的机械外壳，或者可能综合主动冷却单元、供电、通信接口、数据和 电源底板，或任何这些特征的组合。 c. 传统的航电系统由专用的可更换组件（LRU）构成，这些 LRU 执行特定的功能，例如自动飞行、飞行管理和飞行驾驶舱显示器。局 方为这些 LRU 及其功能制定相应的 CTSO。但随着数字技术的发展，
IMA系统MOC6适航符合性验证方法研究
IMA系统MOC6适航符合性验证方法研究作者：韩冲来源：《科技视界》2017年第09期【摘要】型号合格审查过程中，为了获得所需的证据资料以表明适航条款的符合性，申请人通常需要根据适航条款的具体要求选取其中的一种或多种组合的方式来满足条款的要求。
本文根据IMA系统特点，提出了IMA系统MOC6适航符合性验证的方法和思路。
【关键词】IMA系统；符合性验证【Abstract】In airworthiness review process， in order to acquire the certification material to indicate the airworthiness conformance， the applicants usually choose one or more methods according to airworthiness items to satisfy the items requirements. This document puts forward a method for IMA MOC6 airworthiness conformance according to IMA architectures.【Key words】IMA system； Airworthiness0 引言适航是航空器及其部件能在预期的环境中及限制条件下安全飞行的固有品质，是构成国家航空安全的重要组成部分，是民机进入市场的通行证。
适航的目的是保证飞行安全、维护公众利益、促进行业发展。
适航随着航空工业的进步而发展，为航空工业的发展保驾护航。
适航符合性验证是确保飞机满足适航标准的实现过程。
飞机必须按照适航要求进行设计，申请方必须用计算、分析、检查、试验和试飞等方式向局方表明其大型客机符合适航要求。
只有经过适航审定和验证并取得适航合格证的产品才能进入市场。
MOC6 是通过飞机在飞行中进行适当的试验来验证有关设计对于相应适航要求的符合性，该方法在规章明确要求或用其他方法无法完全演示符合性时采用。
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综合模块化航空电子（IMA）适航符合性方法研究作者：黄跃智来源：《科技视界》2016年第05期【摘要】综合模块化航空电子（IMA）已在一些新研和改进的机型中广泛运用。
本文在系统阐述IMA定义和合格审定指导材料的基础上，全面论述了IMA平台开发过程的设计考虑、认可时需满足的目标、认可过程中产生的符合性数据。
【关键词】综合化；模块化；设计考虑；符合性目标【Abstract】The integrated modular avionics（IMA） are being installed on a number of new or modified aircraft. This paper provides a definition of IMA， and overview of the existing IMA development and certification guidance， and then describes the design consideration， objectives，related activities and data of the IMA system.【Key words】Integrated； Modular； Design consideration； Compliance objectives0 引言综合模块化航空电子（IMA）是20世纪90年代发展起来的，由具有不同处理能力的硬件模块、不同应用功能的软件模块和使其相互联系及运行的总线组成，实现了系统模块硬件、软件的标准化与通用化，实现资源共享，系统重构，减少体积、重量、功耗，进一步降低系统的开发成本和维护成本。
然而，IMA的开发和审定尚没有一套完整的通用的指导材料。
本文主要目的是探索设计和审定IMA时满足相关适航要求的方法。
1 综合模块化航空电子（IMA）概述综合模块化航空电子（IMA）自诞生以来，处于不断的进化当中，各机构有不同的定义。
比较权威的是，RTCA特别委员会200（SC 200）和EUROCAE 工作组71（WG-71）做了如下定义[1]：“IMA是一组灵活的、可重用的、可互操作的共享硬件和软件资源，当把这些资源综合在一起时可以构建一个平台，该平台按一组确定的安全和性能需求进行设计和验证，能提供各种服务，并驻留执行飞机功能的应用”。
该定义强调的是平台本身，有些定义则指的是包括驻留应用的整个IMA系统。
本文将使用RTCA/EUROCAE的定义范畴，重点讨论IMA平台本身的适航符合性方法。
2 综合模块化航空电子（IMA）指导材料过去的十几年间，工业界和审定机构颁发了一系列适用于IMA开发、综合、确认和验证的指导材料。
本节对主要的几份材料进行简要的概述。
（1）RTCA/DO-255。
RTCA/DO-255“航电计算机资源的需求规范”[2]颁布于2000年4月份，为适用于多种应用或合格审定项目的平台提供指南。
DO-255提供的指导包括分区管理、健康监控、软件的现场加载和一些其他的服务，但由于缺少必要的安装、综合、审定等内容，该文件并没有得到FAA的认可。
（2）技术标准规定C153（TSO-C153）和咨询通告20-145（AC 20-145）。
TSO-C153“综合模块化航空电子硬件单元”[3]和AC 20-145“使用TSO-C153硬件单元的IMA指南”[4]是FAA 于2002-2003期间颁布的。
TSO-C153为IMA“硬件单元”获取批准提供了一种路径，这些“硬件单元”可以是机柜、或者安装到机柜中的硬件模块。
TSO-C153允许硬件模块开发者确定硬件模块的最低性能标准。
但TSO-C153没有为硬件模块的安装提供指导。
AC 20-145为使用IMA硬件单元的IMA系统提供综合、安装、审定和持续适航的指导。
指导内容包括安全性评估、构型管理、软件分区和重用、供电、自检测、维护、环境鉴定和试验实践等，并讨论了IMA各相关方的角色和职责、第三方供应商的管控、及IMA系统的持续适航。
TSO-C153和AC 20-145共同为IMA系统获取批准提供了一种路径，但这种IMA系统并不是开放性的，是有局限的，没有解决与之有接口关系的显示、传感器等。
（3）RTCA/DO-297。
因为TSO-C153和AC 20-145的局限性，工业界颁布了DO-297“综合模块化航空电子开发指南与审定考虑”，以便为完整的IMA系统提供设计和审定上的指导。
设计保证先应用于每个模块，然后每个模块综合形成IMA平台，在IMA平台上安装一些应用后，最后综合到飞机系统中。
DO-297通过定义6个任务为IMA平台综合到飞机提供了一种审定方法：模块认可、应用认可、IMA系统级认可、IMA系统飞机级认可、模块或应用的更改、模块或应用的重用。
同时也为IMA的一些关键设计，如资源分配、安全性考虑、分区和资源管理、健康监控和故障管理提供指导。
（4）咨询通告20-170（AC 20-170）。
2010年，FAA发布了AC 20-170，对采用DO-297和TSO-C153进行IMA开发、验证、集成和批准进行了说明，并认可将DO-297作为可接受的符合性方法。
3 综合模块化航空电子（IMA）适航符合性方法如表1所示，在DO- 297标准中，完整的IMA系统的认可过程分成以下几层去实现。
表1 完整 IMA系统的认可过程在任务1中，模块可以是软件、硬件或是软硬件的组合。
本文所探讨的IMA平台就是由各组件模块综合而成的。
下面重点对IMA平台的设计考虑、认可目标以及认可过程中产生的符合性数据进行分析。
（1）IMA平台的设计考虑。
IMA的一个主要目标就是开发出一个IMA平台，这种平台能够与不同驻留应用一起重复地用到不同飞机上。
一种可重用的IMA平台开发过程需考虑：A.计划和定义IMA平台。
定义IMA的架构，说明平台中各模块、资源、部件的类型和功能，以及它们是如何交互的；定义驻留应用、软件和硬件综合到IMA平台的方法；定义IMA 平台的认可方法；定义IMA系统的审定方法，包括支持驻留应用和开发符合性数据的各相关方的角色与责任；定义能够提供给驻留应用的平台服务；定义飞机功能可用性与完整性的等级、平台对其支持的能力，以及支持的方法；定义健康管理和故障管理的方法；定义IMA平台和IMA系统构型管理的方法。
B.确定IMA平台的需求。
确定IMA平台的安全性、性能、构型管理、环境条件、故障管理与故障报告的方法和要求以及对各部分概念定义的详细需求。
C.开发并实现IMA平台的设计。
软件和硬件的开发过程应分别按照DO-178和DO-254进行，同时要符合各类补充规章文件的要求，在相应的安全级别上满足所需的安全性要求。
另外，应该进行共因分析（CCA），并针对该平台所确定的各种顶层事件进行定量的失效分析。
D.验证并确认IMA平台。
针对特定的环境条件进行环境鉴定试验；进行分区分析和验证试验；完成共因分析；完成能证明满足可靠性需求与能力的数值分析；解决模块一起共享的环境和资源问题；E.采用模块认可的方法来获得IMA平台的认可。
完成并提交各模块的认可数据；完成IMA平台所有需求的确认和验证；并对需求、实现和验证活动的追踪性进行维护。
（2）IMA平台认可的目标。
IMA平台认可的目的就是要证实平台的特性、性能和接口，以获得平台的增量认可。
平台认可过程的目标有：A.制定平台认可计划，以满足所有适用的审定需求；B.编制平台需求规范，以确保需求得到记录；C.表明资源固有属性的符合性，如时间和空间的分区隔离、故障管理、健康监测、资源管理、资源构型以及应用参数等；D.使用模块需求规范中确定的性能、接口、服务、安全性、故障管理及健壮性等需求验证资源属性的符合性；E.开发平台相关的核心软件和硬件，并证明其过程符合适用的指南与规章；F.编制平台认可数据，并提供给审定机构以供认可；G.为平台用户提供必要的信息，以便能正确地使用和综合平台中的模块；H.当需要时，对开发和验证平台时所使用的工具进行评估和鉴定；I.实施质量保证、构型管理、综合、确认、验证以及审定联络；J.为用户提供必要的信息，以便他们能正确管理平台的构型；K.当需要时，定义、规定、评估并鉴定平台的支持工具，以便提供给平台的用户进行使用；L.如果要想重用平台开发的结果，在平台的开发过程中就要解决重用问题。
（3）IMA平台生命周期数据。
IMA平台认可过程中产生的生命周期数据如表2所示，其中IMA平台的模块认可计划、软件合格审定计划等是需要提交局方批准的，质量保证记录、构型管理记录提供给局方审阅即可。
4 结论当前我国综合模块化航空电子的开发和适航审定水平还比较落后，在这个方面还有很长的路要走。
通过研究国内外工业标准和适航要求，明确综合模块化航空电子为满足适航要求所进行的设计考虑，符合性活动，以规范综合模块化航空电子的适航取证。
【参考文献】[1]RTCA/DO-297， Integrated Modular Avionics（IMA） Development Guidance and Certification Considerations， November 2005[Z].[2]RTCA/DO-255， Requirements Specification for Avionics Computer Resources （ACR），June 2000[Z].[3]FAA Technical Standard Order， TSOC153， Integrated Modular Avionics Hardware Elements， May 2002[Z].[4]FAA Advisory Circular， AC20-145， Guidance for Integrated Modular Avionics （IMA）That Implement TSO-C153 Authorized Hardware Elements， February 2003[Z].[责任编辑：杨玉洁]。