航空学报08大飞机专刊(31)_航空信息_民用航空_通用航空

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也会不同。这就对监控表决过程的可靠性和实时性提出了更高的要求 ,要求表决过程快速 ,表决结果准确。由于表决过程会增加计算机的计算负担 ,而且每个通道的计算机只向指定的 ACE发送指令 ,控制舵面偏转 ,因此无需表决操作。
ACE控制伺服作动器 ,伺服作动器驱动舵面偏转。每个舵面上的二余度或三余度伺服作动器按照主 /备方式工作。第 1个伺服作动器工作时 ,另外一个处于备份跟随状态。当第 2个伺服作动器发生故障退出工作 ,转为第 2个伺服作动器控制工作。如果一边副翼或者平尾上的伺服作动器全部故障 ,则转为阻尼浮动状态 ,不影响另外一边副翼或平尾的伺服作动器正常工作。所有舵面共使用了 30个伺服作动器 ,具体分配如下 :
41 5　RFCC2CA的余度和非相似技术
三轴角速率传感器、过载传感器、迎角传感器、动静压传感器、飞行员指令传感器采用三余度配置 ;大气数据、惯性参考信息同机上航电系统共享 ,不低于二余度 ,保证输入信息的正确性。主控面采用多舵面气动余度和多个伺服作动器并联余度相结合的全电传控制形式。左右副翼共有 4台伺服作动器并联使用 ,升降舵有 4台伺服作动器并联使用 ,方向舵有 3台伺服作动器并联使用 ,水
(1)俯仰
:左右升降舵伺服作动器 4个 ;水平安定面伺服作动器 3个 ;

(2)滚转
:左右副翼伺服作动器 4个 ;扰流片伺服作动器 8个 ;

(3)航向 :方向舵伺服作动器 3个 ;

(4)增升
:襟翼伺服作动器 4个 ;缝翼伺服作动器 4个。

除水平安定面采用电动舵机外 ,其余均为常规电液作动器。各个计算机控制不同的伺服作动器。计算机 1失效后 ,其控制任务由计算机 2替代 ,若 2再失效 ,由 3替换。液压源按照三余度配置 ,分别定义为蓝色、绿色和黄色液压供油系统。计算机控制权限分配、计算机控制任务的替换关系以及液压源分配方式如图 4
所示。
平安定面有 3台伺服作动器并联使用。电气系统和液压系统均采用三余度并且带有备份。每个计算机至少和 2个电源相连 ,其中一个电源出现故障后 ,另外一个电源仍然保证计算机能正确工作。
飞控计算机为非相似四余度系统 ,4个通道的计算机使用非相似的处理器。不同的处理器由不同的生产厂家独立设计和生产 ,通道 1～通道 3分别选择 Intel ,AMD和 Motorola的微处理器 ,通道 4可选择 Intel设计生产的另一型号的处理器。
3个版本的软件都由不同的小组采用强制性

图 4　RFCC2CA的计算机和液压源的分布 Fig14　RFCC2CA computer/ hydraulic pressure source distribution

的差异性设计方法独立设计。 3个版本软件的编程语言按照高级语言和低级语言搭配原则 ,分别用 Ada、汇编和 C语言编写。控制支路和监控支路的软件包是非相似的 ,每个支路主模块和备用模块也是由不同的软件包组成 ,主要是防止软件设计的同态故障使控制面失控。每个通道中指令支路的软件包也是非相似的 ,防止软件设计的同态故障使所有计算机同时失效。
飞行控制总线和 ACE也为四余度 ,具有很高的安全冗余度。每个控制面只接受 1个计算机发送的控制指令。每个控制面可由多个独立的 ACE驱动 ,每个 ACE可以接受多个计算机的控制指令。因此 ,单个 ACE或计算机失效不会导致控制面失控。
　　该方案与 B777和 A320主控制系统的可靠性比较如图 6所示。

图 6　3种方案的可靠性比较 Fig1 6　Reliability comparison of three kinds of flight control systems
测和维修。为了减小同区域 /同态故障对 RFCC2 CA的影响 ,4个通道在物理上彼此分离 ,采用独立的电气单元封装起来 ,建立通道间的故障传染屏障。 4套计算机的安装位置彼此分离 ,安装位置可在地板下、客舱顶部或者货舱 ,把火灾或者闪电雷击等造成的物理损坏减少到最小 ,提高余度电传系统对外部环境和同态故障的抑制能力。
41 6　可靠性分析及 3种余度方案比较
文献 [ 10211 ]对非相似余度系统建模和可靠性分析方法进行了研究。描述新方案故障行为的广义随机 Pet ri网 ( GSPN)模型如图 5所示。 4个通道都失效后 ,该余度方案失效 ,其可靠度为

2 ) 4
R= 1 -(1 -Rlane = -λ s t) 2 ]2 } 4-e
　　新方案的优势 1:从图 6可以看出 ,该方案的可靠性达到了两种典型的余度方案的可靠性标准 ,能够满足民机的可靠性需求。新方案和传统的方案相比 ,每个支路运行了 2个版本的软件 ,把每个支路的可靠性提高到硬件的可靠性级别。整个余度方案使用了 8个 CPU ,结构上更合理 ,节约了硬件资源 ,重量和体积也会有所减小。
优势 2:和 B777的主飞控计算机 ( PFC)相比 ,新方案没有多级表决过程 ,减少了计算负担。在软件的差异性设计方面 ,新方案采用 3个不同小组独立设计的软件 ,这在抑制软件同态设计故障方面效果更为显著。
优势 3:在每个计算机功能方面 ,新方案和 A320的主控制系统存在差异。新方案使用了先进的软硬件技术 ,每个计算机的功能增强 ,能够控

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制更多的控制面 ,具有全时全权工作能力 ,并且能提供良好的控制性能 ,因此计算机的数量也相应减少。 A320中 ,虽然每套计算机都能控制飞机飞行 ,但控制权限会有所降低。
优势 4:在容错能力方面 ,A320每个通道中出现一次故障 (软件或硬件故障 )就被切除。而新方案中 ,每个通道都能容忍一次硬件故障 ,只有出现两次软件故障或一次硬件故障才被切除 ,其容错能力更强。新方案的每个通道的 2个支路运行了 3个版本的软件 (不同版本的主模块和 1个版本的备份模块 ),这与 B777的 PFC中每个通道容忍软件故障的能力相同 ,但容忍硬件故障的能力差一些 ,这通过增加通道数目进行了弥补。
可能存在的缺点 :支路出现故障后 ,没有有效的方法能马上判断出是硬件故障还是软件故障或者其

他类型故障
,软件重构过程也要消耗一定的时间。
[10 ]　秦旭东
,陈宗基 .基于 Petri网的非相似余度飞控计算机可靠性分析 [J ].控制与决策 ,2005 ,20 (10) :117321176. 5　总　结Qin Xudong ,Chen Zongji. Reliability analysis of dissimilar re2 dundant flight control computers based on Petri nets[J ]. Con2
　
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