大型民用飛機飛控系統(tǒng)設(shè)計理念探究論文
1飛控系統(tǒng)設(shè)計理念定義
飛控系統(tǒng)設(shè)計理念是飛控系統(tǒng)設(shè)計人員設(shè)計飛控產(chǎn)品時，綜合歷史、文化、市場、新技術(shù)、駕駛員、航空公司和適航等因素，所確立的設(shè)計思想和頂層原則，浸透在具體設(shè)計細節(jié)中，使飛控系統(tǒng)具有個性化、專業(yè)化和獨立的產(chǎn)品特征。
2飛控系統(tǒng)設(shè)計理念生命周期
飛控設(shè)計理念生命周期在立項論證階段，建立飛控設(shè)計理念和提出新的設(shè)計理念；在可行性論證階段，確認與評估新的設(shè)計理念；在預發(fā)展階段、工程發(fā)展階段中，具體應用設(shè)計理念
3飛控系統(tǒng)設(shè)計理念哲學特點
飛控設(shè)計理念哲學本質(zhì)是正確處理設(shè)計理念與客觀世界（市場、技術(shù)、駕駛員、航空公司等）的關(guān)系，正確認識和洞察客觀世界，把握變化，發(fā)展規(guī)律，遵循其規(guī)律辦事情，具體有以下特點：創(chuàng)新性、發(fā)展性、系統(tǒng)性和適用性。
4飛控系統(tǒng)設(shè)計理念影響因素分析
影響先進飛控設(shè)計理念的因素有駕駛員、航空公司、新技術(shù)、歷史、文化、市場、關(guān)于飛控的民機事故、適航當局、飛機級設(shè)計理念等，具體如圖2所示。
4.1駕駛員
駕駛員已習慣飛機傳統(tǒng)中央駕駛桿盤操縱方式。操縱習慣必然影響著側(cè)桿或者其他新型操縱方式的設(shè)計，也影響著“駕駛艙操縱理念”。駕駛員具有自己邏輯思維能力，包括定性和定量判斷，直接影響飛控設(shè)計人員的“駕駛員邏輯思維設(shè)計理念”和“駕駛員感知設(shè)計理念”。反過來講，設(shè)計人員不要以自己的邏輯思維推測駕駛員的邏輯思維。針對駕駛桿盤的邏輯思維必然不同于側(cè)桿的邏輯思維。
4.2航空公司
由于航空公司維修成本占有一定的比重，為了降低維修成本，民用飛機MSG維修理念是飛機設(shè)計制造方、使用維修方和管理當局共同研究的成果，成為各國管理當局共同認可和使用的維修理念。同時，航空公司不僅考慮到自己的運行成本，同時也考慮減少培訓成本。而側(cè)桿培訓成本顯然高于駕駛桿盤的培訓成本，航空公司需要設(shè)計人員擁有“高效的培訓理念”和“減少多余的功能和操縱動作”，從而降低側(cè)桿培訓成本。
4.3歷史文化
針對民用飛機而言，先期大多數(shù)飛行員來源于軍機，擁有超高技能，能夠嫻熟操縱飛機。但是由于市場迫切需求，目前大部分飛行員來自民航培訓，直接影響“培訓理念”和“自動化與自動控制”設(shè)計理念。由于民用飛機飛控系統(tǒng)一直采用駕駛桿盤為特征的機械操縱系統(tǒng)，機械操縱系統(tǒng)和駕駛桿盤必然對駕駛桿盤操縱方式設(shè)計、控制律設(shè)計、飛行品質(zhì)影響，直接影響到“飛行品質(zhì)評定”和“遵守傳統(tǒng)機械操縱特性”設(shè)計理念。先進飛控設(shè)計理念與飛機制造商本國文化不可分割，比如“浪漫悠閑”、“封閉文化”、“社會責任感”等文化直接影響了飛控系統(tǒng)設(shè)計理念。
4.4市場
市場不僅包含目標市場份額，而且包含產(chǎn)業(yè)鏈價值，是創(chuàng)造性需求的源泉，也是飛控系統(tǒng)設(shè)計理念重要來源。同時，為了占領(lǐng)市場和增加市場份額，直接影響到先進飛控系統(tǒng)“營銷設(shè)計理念”。比如：采用陣風減緩技術(shù)并沒有對航空公司運行和駕駛員產(chǎn)生良好的效果，但是為了配合市場，而采用的“市場營銷”理念。
4.5新技術(shù)
針對新型民機而言，不是為了新技術(shù)而上新技術(shù)，其核心不是代表先進性。新技術(shù)的應用理念是必須為“民航運輸創(chuàng)造成效”，比如多電飛控、駕駛艙隨動一體化等。
4.6民機事故
2009年6月1日凌晨，法國航空公司一架A330飛機在執(zhí)行巴西里約熱內(nèi)盧-巴黎的.AF447航班中，在正常巡航高度上，突然失去升力，從10668米（35000英尺）巡航高度急墜入海，沉入大西洋海底，全機228人全部罹難。初步分析認為，飛機在高空飛行時遭遇過冷水滴，這些過冷水滴導致空速管結(jié)冰。飛機因缺乏有效空速指示，飛行人員無法準確操作，導致飛機進入失速狀態(tài)。為了避免事故，在飛控系統(tǒng)設(shè)計中必然采用“場景分析設(shè)計理念”和“場景培訓設(shè)計理念”。
4.7適航
針對共模故障而言，F(xiàn)AA審定設(shè)計理念與EASA的理念不同，F(xiàn)AA批準過沒采用非相似設(shè)計的飛控系統(tǒng)。而EASA審定理念，必須采用非相似硬件和非相似軟件。針對審定結(jié)果和過程而言，F(xiàn)AA理念更傾向于結(jié)果，而EASA更傾向于過程審定。
4.8飛機級設(shè)計理念
“飛機級設(shè)計理念”是先進飛控設(shè)計理念的頂層輸入，是先進飛控系統(tǒng)設(shè)計理念的重要組成部分，比如“靜暗駕駛艙”設(shè)計理念、國際標準化、系列化等設(shè)計理念。
5飛控系統(tǒng)設(shè)計理念體系結(jié)構(gòu)
先進飛控系統(tǒng)設(shè)計理念體系結(jié)構(gòu)分為4層，第1層：歷史文化；第2層：適航理念和市場理念；第3層與飛控相關(guān)的飛機級設(shè)計理念（“系列化與通用化”、“靜暗駕駛艙”、“安全、高效、舒適”、“國際開放標準化”、“嚴格流程化”）、“以人為中心”的設(shè)計理念、新技術(shù)（多電、多總線、分布式）；第4層：系統(tǒng)設(shè)計理念（“簡單可靠”、“獨立功能”、“獨立通道”、“余度”、“容錯”、“場景分析”、“adhoc（突發(fā)奇想）驗證”等）。
6飛控系統(tǒng)設(shè)計理念評估方法
結(jié)合設(shè)計理念影響因素，從市場調(diào)查、民機飛機事故、新技術(shù)研究、歷史文化等中提取新的設(shè)計理念，建立一套評估方法：飛行員、航空公司、航空專家、概率計算、確認方法和確認平臺等，對飛控系統(tǒng)設(shè)計理念確認和評估。
7民機事故與飛控系統(tǒng)設(shè)計理念關(guān)系數(shù)據(jù)庫
飛機設(shè)計史上很多的技術(shù)進步以及設(shè)計理念的演變都來源于飛行事故的教訓和啟發(fā)，飛控系統(tǒng)設(shè)計理念同樣如此。查詢和收集關(guān)于飛控的民機事故，梳理和總結(jié)關(guān)于飛控的民機事故原因，利用概率統(tǒng)計方法，結(jié)合C++Builder界面開發(fā)工具+數(shù)據(jù)庫SQL+Excel豐富圖標，建立關(guān)于飛行控制民機事故與設(shè)計理念的關(guān)系數(shù)據(jù)庫。利用該數(shù)據(jù)庫能夠?qū)γ駲C事故進行統(tǒng)計生成各種圖表，近30年與飛控相關(guān)的統(tǒng)計表具體如圖3所示，為提取新的設(shè)計理念提供有效的數(shù)據(jù)支持，比如：在近30年，失去液壓故障為2次，表明：現(xiàn)有概率設(shè)計3套液壓系統(tǒng)存在不合理地方，需要改變設(shè)計理念，增加電源方面?zhèn)浞�，提高系統(tǒng)安全性
8結(jié)語
該文系統(tǒng)地研究了設(shè)計理念定義、生命周期、哲學特點和戰(zhàn)略本質(zhì)等內(nèi)容，重點分析了先進飛控設(shè)計理念8個關(guān)鍵影響因素：歷史文化、市場、駕駛員、航空公司、新技術(shù)、民機事故、適航和飛機級設(shè)計理念，建立了設(shè)計理念的“金字塔“式體系結(jié)構(gòu)和評估方法，形成一套先進飛控系統(tǒng)設(shè)計理念體系，能夠為確立民用飛機飛控系統(tǒng)設(shè)計理念提供理論指導和方法基礎(chǔ)。
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