民机飞行控制计算机的余度设计
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３ ｘ ｌ 余度 系 统 可 靠性 安 全 性 平均 寿命
５ ￣ ｔ ０ （ 踟 ｓ ＾＝２ ． ８ １ ０ ）
０ ９ ９ ９ ９ ５ Ｏ ９ ５
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失效 率
＾ ｛ 莹 ９ ｌ 扩 ‘ ， ｈ（ ８ ｌ 取 平 均时 阍）
２ ｘ ２ 象 度秉 境 可靠 性 安全 性 平均 寿 命 Ｏ ∞９ 蜉７ ０ ９ ９ ９ ９ ９ ７ ０ ． ９ ９ ９ ７ ７ ０ ９ ９ ９ 勰 删 Ｏ 蛳ｌ １ ０ ９ ９ ７ ８ ４ 乱 拇８ ２ ｇ ０ ． ９ ９ ９ ７ ３ Ｏ 删
５ 结论
失效率
＾ Ｓ ＋ ６×１ ０ ＂ ‘ ／ ｈ （ ｃ ＝ ｏ 量 眼平 均 时间）
表 ２ 两种余度构型可达性对比
本文总结了 国内外现有的飞控计算 机余 度设计方案 ， 并详细介 绍 了两种常见 的单 个控制系统余度设计构 型 ，通过对两者 的可靠 性、 安全性及可达性 的对 比， 体现 出各 自在工程应用 中的优劣 。 工程 设计人员需要充分 结合 自身实际情况选择合理 可靠 的余 度设 计方 案， 以达到飞机高可靠性 、 高安全性 的设计 目标。
参考文献
【 １ ］ Ａ ｓ ｈ ｒ ａ ｆ ｉ Ｍ ｚ ， Ｔ ａ ｎ ｉ ａ ｒ Ｄ， Ｓ ｍ ｉ ｔ ｈ Ｋ ． Ａ ｎ ｅ ｗ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ａ ｃ ｈ ｏ ｆ ｅ ｌ ｉ ｍ ｉ ｎ ａ — ｔ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ａ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｌ ｅ ｓ［ Ａ ］ ． Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ １ ５ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ Ｄ ａ ｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｔ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ［ Ｃ ］ ． ２ ０ ０ ４ ：
ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｌ ． ２ ０ ０ ５ ： １ —１ ２ ．
［ ３ 】 陈丁剑． 多通道余度模型 中高可靠表 决结构和算 法［ Ｊ 】 ． 测控技 术 ，
２ ０ １ ２ ， ３ １ （ ９ ） ： ３ １ － ３ ５ ．
２ ｘ ２ 余度系统 两个通道的硬件不相
３ ｘ ｌ 余度系统
同，通道间增加同步、
硬件开发难度
三个通道硬件各不相
Ｃ Ｃ Ｄ Ｌ支持电路，开发 同， 硬件开发难度较大 难度相对较低 两套开发平台，软件开 需要在三个不同平台 软件复杂度 发难度相对较小， Ｃ Ｃ Ｄ Ｌ实现相对复杂 上开发三套软件， 开发 难度较大
科技 论 坛
表 １两种余度的设计对比
最 诗青 毫 ８ 较礓ｇ
ｉ 柏 ３ ∞
・ １ ０ １ ・
ｆ瓣
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单机
＾ ２ ． ８ ｘ １ ０ 侑 ； 平 均寿 命： ３ ． ５ ７ ｘ ！ ｈ ： 默 ９ ９ ９ ７
［ ４ 】 张锐 ， 吴成富 ， 段 晓 军． Ａ Ｒ Ｉ Ｎ Ｃ ６ ５ ９总线在 飞控余度 管理技术 中的 应 用ｆ Ｊ １ ． 航 空计算技术 ， ２ ０ １ ３ ， ４ ３ （ ２ ） ： １ ２ ９ — １ ３ ０ ． 【 ５ ］ 杜永 良， 潘妍红． 波音 ７ ７ ７飞机高升力控制 系统余度 管理 分析ｆ Ｊ １ ．
［ ２ ］ Ｆ ｅ ｒ ｒ ａ ｒ ａ Ａ， Ｌ ｉ ｂ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｅ Ｐ， Ｓ ｃ ｈ ａ ｅ ｆ Ｍ． Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ － ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｙ ［ Ａ ］ ． Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ９ Ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ Ａ ｄ － ｖ ａ ｎ ｅ ｅ ｓ ｉ ｎ Ａ ｒ —
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Ｏ 量 Ｂ ４ Ｉ ８
５ ． ３ ５ ￣ １ ０ ￣ ｈ
（
： ａ ￥ × ｌ Ｏ 庸 ）
式 中， Ａ （ ｔ ） 为失效率 ； ｃ 为故障覆盖率 ； Ｍ Ｔ Ｆ Ｆ为 系统平均 寿命 ； Ｒ （ Ｏ 为可靠度 ； Ｓ （ ｔ ） 为安全度。具体计算结果见表 １ 。 表１ 中３ Ｘ １ 余度 系统 是在故 障覆 盖率 ｃ ＝ Ｏ ． ８ 的条件下计算 的 结果 ， ２ Ｘ ２余度系统是在 提高了故 障覆盖率 ｅ ＝ Ｏ ． ９的条件下计算 的 结果 。由结果可以看出 ３ Ｘ １ 余 度系统在 故障覆盖率较 高的情况 下 性能 表现不错 ， 但 是又 由于通道 内是单机工作 ， 对 于提高故障覆 盖 率有 很大 的难度 ； ２ × ２ 余度系统在故 障覆盖率更 高 的情 况下各项 指标均高于 ３ ×１ 余度系统 ， 说 明其相对于 ３×１ 余度 系统在结构性 能上得到了提高 ， 并且 ２ Ｘ ２余度系统结构紧凑 ， 工程实现起来相对 容易一些 ， 在要求一次故障安全的故 障容限要求下 ， ２ Ｘ ２余度 系统 已经能很好地完成特定 的功能 。 ４ ． ２ 可达性对 比（ 见表 ２ ）
５ ￣ ｔ ０ （ 踟 ｓ ＾＝２ ． ８ １ ０ ）
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０ ． ５ ５ ４ １ ２ ８ 呻 ７ ７
０ ０ 蛇ｌ ７ ０ ． ７ １ ｌ ４ ８
失效 率
＾ ｛ 莹 ９ ｌ 扩 ‘ ， ｈ（ ８ ｌ 取 平 均时 阍）
２ ｘ ２ 象 度秉 境 可靠 性 安全 性 平均 寿 命 Ｏ ∞９ 蜉７ ０ ９ ９ ９ ９ ９ ７ ０ ． ９ ９ ９ ７ ７ ０ ９ ９ ９ 勰 删 Ｏ 蛳ｌ １ ０ ９ ９ ７ ８ ４ 乱 拇８ ２ ｇ ０ ． ９ ９ ９ ７ ３ Ｏ 删
５ 结论
失效率
＾ Ｓ ＋ ６×１ ０ ＂ ‘ ／ ｈ （ ｃ ＝ ｏ 量 眼平 均 时间）
表 ２ 两种余度构型可达性对比
本文总结了 国内外现有的飞控计算 机余 度设计方案 ， 并详细介 绍 了两种常见 的单 个控制系统余度设计构 型 ，通过对两者 的可靠 性、 安全性及可达性 的对 比， 体现 出各 自在工程应用 中的优劣 。 工程 设计人员需要充分 结合 自身实际情况选择合理 可靠 的余 度设 计方 案， 以达到飞机高可靠性 、 高安全性 的设计 目标。
参考文献
【 １ ］ Ａ ｓ ｈ ｒ ａ ｆ ｉ Ｍ ｚ ， Ｔ ａ ｎ ｉ ａ ｒ Ｄ， Ｓ ｍ ｉ ｔ ｈ Ｋ ． Ａ ｎ ｅ ｗ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ａ ｃ ｈ ｏ ｆ ｅ ｌ ｉ ｍ ｉ ｎ ａ — ｔ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｔ ａ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｌ ｅ ｓ［ Ａ ］ ． Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ １ ５ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ Ｄ ａ ｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｔ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ［ Ｃ ］ ． ２ ０ ０ ４ ：
ｔ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｌ ． ２ ０ ０ ５ ： １ —１ ２ ．
［ ３ 】 陈丁剑． 多通道余度模型 中高可靠表 决结构和算 法［ Ｊ 】 ． 测控技 术 ，
２ ０ １ ２ ， ３ １ （ ９ ） ： ３ １ － ３ ５ ．
２ ｘ ２ 余度系统 两个通道的硬件不相
３ ｘ ｌ 余度系统
同，通道间增加同步、
硬件开发难度
三个通道硬件各不相
Ｃ Ｃ Ｄ Ｌ支持电路，开发 同， 硬件开发难度较大 难度相对较低 两套开发平台，软件开 需要在三个不同平台 软件复杂度 发难度相对较小， Ｃ Ｃ Ｄ Ｌ实现相对复杂 上开发三套软件， 开发 难度较大
科技 论 坛
表 １两种余度的设计对比
最 诗青 毫 ８ 较礓ｇ
ｉ 柏 ３ ∞
・ １ ０ １ ・
ｆ瓣
Ｍ １ Ｆ ＝Ｅ ∞ ＝ｌ 如 Ｒ （ Ｏ ｄ ｔ
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７ ２ ０ ３ ５ ７ ０ 粥０
单机
＾ ２ ． ８ ｘ １ ０ 侑 ； 平 均寿 命： ３ ． ５ ７ ｘ ！ ｈ ： 默 ９ ９ ９ ７
［ ４ 】 张锐 ， 吴成富 ， 段 晓 军． Ａ Ｒ Ｉ Ｎ Ｃ ６ ５ ９总线在 飞控余度 管理技术 中的 应 用ｆ Ｊ １ ． 航 空计算技术 ， ２ ０ １ ３ ， ４ ３ （ ２ ） ： １ ２ ９ — １ ３ ０ ． 【 ５ ］ 杜永 良， 潘妍红． 波音 ７ ７ ７飞机高升力控制 系统余度 管理 分析ｆ Ｊ １ ．
［ ２ ］ Ｆ ｅ ｒ ｒ ａ ｒ ａ Ａ， Ｌ ｉ ｂ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｅ Ｐ， Ｓ ｃ ｈ ａ ｅ ｆ Ｍ． Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ － ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｙ ［ Ａ ］ ． Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ９ Ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ Ａ ｄ － ｖ ａ ｎ ｅ ｅ ｓ ｉ ｎ Ａ ｒ —
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Ｏ 量 Ｂ ４ Ｉ ８
５ ． ３ ５ ￣ １ ０ ￣ ｈ
（
： ａ ￥ × ｌ Ｏ 庸 ）
式 中， Ａ （ ｔ ） 为失效率 ； ｃ 为故障覆盖率 ； Ｍ Ｔ Ｆ Ｆ为 系统平均 寿命 ； Ｒ （ Ｏ 为可靠度 ； Ｓ （ ｔ ） 为安全度。具体计算结果见表 １ 。 表１ 中３ Ｘ １ 余度 系统 是在故 障覆 盖率 ｃ ＝ Ｏ ． ８ 的条件下计算 的 结果 ， ２ Ｘ ２余度系统是在 提高了故 障覆盖率 ｅ ＝ Ｏ ． ９的条件下计算 的 结果 。由结果可以看出 ３ Ｘ １ 余 度系统在 故障覆盖率较 高的情况 下 性能 表现不错 ， 但 是又 由于通道 内是单机工作 ， 对 于提高故障覆 盖 率有 很大 的难度 ； ２ × ２ 余度系统在故 障覆盖率更 高 的情 况下各项 指标均高于 ３ ×１ 余度系统 ， 说 明其相对于 ３×１ 余度 系统在结构性 能上得到了提高 ， 并且 ２ Ｘ ２余度系统结构紧凑 ， 工程实现起来相对 容易一些 ， 在要求一次故障安全的故 障容限要求下 ， ２ Ｘ ２余度 系统 已经能很好地完成特定 的功能 。 ４ ． ２ 可达性对 比（ 见表 ２ ）