综合模块化航电系统失效分析及应对策略
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更新于2024-08-12
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"综合模块化航电系统失效模型分析* (2013年)，作者：WANG Peng, ZHAO Chang-xiao, MA Zan"
本文深入探讨了综合模块化航电系统（IMA）的失效模型，以提高系统可靠性。通过对联合式航电系统和IMA的架构特点进行对比分析，研究者揭示了IMA系统的资源紧耦合特性，并基于这一特性构建了一种层次化的失效模型。这种模型旨在解决因资源耦合导致的故障问题。
在IMA系统的功能和服务划分方面，研究者归纳出五类功能模型和十一类系统服务模型。这些模型涵盖了IMA系统的各个关键组成部分，确保了系统运行的全面性。通过对这些模型的详细分析，可以更准确地理解和预测潜在的故障模式。
论文进一步按照失效机理对失效模型进行了分类，这有助于识别不同类型的故障源，从而制定相应的预防和应对策略。以通信功能为例，作者运用提出的失效模型分析方法进行了详细的失效分析，提出了相应的失效应对措施，验证了该方法在IMA系统失效分析中的实用性。
关键词：综合模块化航电系统、可靠性、失效模型、体系结构。这些关键词表明，文章的核心在于研究IMA系统的可靠性提升，通过失效模型分析，为系统的故障预防和处理提供了理论依据。
文章发表于《电讯技术》2013年第53卷第11期，具有较高的学术价值，对航空工程领域，尤其是航电系统设计和维护的专业人士来说，提供了宝贵的参考。中图分类号V243表明其属于航空电子技术领域，文献标志码A则意味着这是一篇具有原创性和理论深度的学术论文。
这篇文章对于理解IMA系统的失效模式、优化系统设计、提升航空安全性和可靠性具有重要意义，对于从事相关工作或研究的人员来说，是不可或缺的知识资源。
第
53
卷第
1 1
期
2013
年
11
月
电讯技术
Vol.
53
No.
11
Nov.
2013 Telecommunication Engineering
doi:
10.
3969/j.
issn.
1001-893x.
2013.
11.
002
综合模块化航电系统失效模型分析＊
(
l.
民用飞机模拟飞行国家重点实验室，上海
201210;
2.
中同民航大学天津巾民用航空器适航与维修重点实验卒，天津
300300)
摘
要：通过分析对比联合式航电系统和综合模块化航电系统（
IMA
）的体系结构特征，针对系统的
资源紧相合特性建立了
IMA
系统功能层次化失效模型。按照失效模型分析的资源解相需求，对
IMA
系统的功能和服务进行了划分，分析总结了
IMA
平台的
5
类功能模型以及
11
种系统服务模
型。按照失效机理对失效模型进行了分类。采用提出的失效模型分析方法对通信功能进行了失效
分析并给出了失效应对策略，表明了本方法针对
IMA
系统失效分析的有效性。
关键词：综合模块化航电系统；可靠性；失效模型；体系结构
中图分类号：
V243
文献标志码：
A
文章编号：
1001-893X(
2013)
1
l
一
1406-06
Failure Model Analysis
of
Integrated
Modular
Avionics System
WANG
Peng1
·2
,
ZHAO
Chang-xiao2
,
MA
Zan2
(
1.
State
Key
Laboratory
of
Civil
Aircraft Flight Simulation, Shanghai 201210, China ;2. Tianjin
Key
Laboratory
of
Civil
Aircrafl
AirworLhiness
and Mainlenance,
Civil
AviaLion
Uni
versily
of
China ,Tianjin 300300, China)
Abstract:
Through
analysis
and
comparison
of
federated
systems
and
integrated
modular
avionics
(
IMA)
architecture
features,
a
hierarchical
IMA
叮
stem
failure
model
is
established.
According
to
the
need
of
re-
source
decoupling
for
the
failure
model
analysis,
five
functional
models
and
eleven
service
models
of
the
IMA
platform
are
analyzed
and
summarized.
Also,
the
failure
models
of
the
叮
stem
are
classified.
Finally
the
failure
model
analysis
method
is
applied
to
the
communication
function
and
the
failures
coping
strate-
gies
are
given,
which
shows
the
effectiveness
of
the
proposed
method
for
the
failure
model
analysis
of
IMA.
Key
words:
IMA;
reliability;
failure
model;
architecture
1
号｜
综合模块化航空电子系统（
Integrated
Modular
A-
vionics,
IMA
）的出现解决了由于功能需求增加而导致
的系统尺寸、重量、能耗以及通信复杂度增加等问题，
克服了联合式体系结构的固有缺陷［
l
］。
IMA
构架简
化了航电软件与硬件的开发和验证，增强了系统的处
理能力与可靠性，并被广泛应用于波音
787
、空客
A380
、
F
22
等新一代民用与军用飞机的系统设计：
2]
0
IMA
最大限度地推进系统综合，通过在硬件核心处理
平白上加载相应的功能软件未满足不同的应用需求。
这种系统综合减少了系统专用模块的种类，带来了维
修、认证的便利，但同时各应用资源的紧桐合给系统
分析和失效机理分析带来了挑战：
3
J
。
系统的可靠性保障一方面依靠系统的可靠性设
计，另一方面，良好故障恢复策略也是保证系统安全
运行的重要措施：
4
J
。失效状态确认、失效模式判别
是进行健康管理与故障预测的前提。联邦式航电系
统中各子系统拥有独立的硬件平白，这种物理隔离
的方式具有天然的失效隔离特性。在
IMA
结构巾，
各应用共享通用的计算平台，采用逻辑分区的手段
隔离各功能模块，各功能分区间资源紧密榈合，如何
检测系统故障、确认失效模型以及定位故障变得十
分网难。
国内外学者对
IMA
系统进行了广泛的研究，在
*
收稿日期：
2013
07
01
；修回日期：
2013
09
25
Received
date:
2013
07
0 l ;
Revised
date
:
2013
09
25
基金项目：航空科学基金项目（
20128067003
）；中央高校基金项目（
3122013p004)
Foundation Item:
Aeronautical
Science
Foundation
of
China
（丑。.
20128067003)
;
The
Fundamental
Research
Funds
for
the
Ce
由
al
Universities
(3122013p004)
'*
通讯作者：
pwang
cauc@
163.
com
Corresponding author:pwang
cauc@
163.
com
•
1406.
第
53
卷第
1 1
期
2013
年
11
月
电讯技术
Vol.
53
No.
11
Nov.
2013 Telecommunication Engineering
doi:
10.
3969/j.
issn.
1001-893x.
2013.
11.
002
综合模块化航电系统失效模型分析＊
(
l.
民用飞机模拟飞行国家重点实验室，上海
201210;
2.
中同民航大学天津巾民用航空器适航与维修重点实验卒，天津
300300)
摘
要：通过分析对比联合式航电系统和综合模块化航电系统（
IMA
）的体系结构特征，针对系统的
资源紧相合特性建立了
IMA
系统功能层次化失效模型。按照失效模型分析的资源解相需求，对
IMA
系统的功能和服务进行了划分，分析总结了
IMA
平台的
5
类功能模型以及
11
种系统服务模
型。按照失效机理对失效模型进行了分类。采用提出的失效模型分析方法对通信功能进行了失效
分析并给出了失效应对策略，表明了本方法针对
IMA
系统失效分析的有效性。
关键词：综合模块化航电系统；可靠性；失效模型；体系结构
中图分类号：
V243
文献标志码：
A
文章编号：
1001-893X(
2013)
1
l
一
1406-06
Failure Model Analysis
of
Integrated
Modular
Avionics System
WANG
Peng1
·2
,
ZHAO
Chang-xiao2
,
MA
Zan2
(
1.
State
Key
Laboratory
of
Civil
Aircraft Flight Simulation, Shanghai 201210, China ;2. Tianjin
Key
Laboratory
of
Civil
Aircrafl
AirworLhiness
and Mainlenance,
Civil
AviaLion
Uni
versily
of
China ,Tianjin 300300, China)
Abstract:
Through
analysis
and
comparison
of
federated
systems
and
integrated
modular
avionics
(
IMA)
architecture
features,
a
hierarchical
IMA
叮
stem
failure
model
is
established.
According
to
the
need
of
re-
source
decoupling
for
the
failure
model
analysis,
five
functional
models
and
eleven
service
models
of
the
IMA
platform
are
analyzed
and
summarized.
Also,
the
failure
models
of
the
叮
stem
are
classified.
Finally
the
failure
model
analysis
method
is
applied
to
the
communication
function
and
the
failures
coping
strate-
gies
are
given,
which
shows
the
effectiveness
of
the
proposed
method
for
the
failure
model
analysis
of
IMA.
Key
words:
IMA;
reliability;
failure
model;
architecture
1
号｜
综合模块化航空电子系统（
Integrated
Modular
A-
vionics,
IMA
）的出现解决了由于功能需求增加而导致
的系统尺寸、重量、能耗以及通信复杂度增加等问题，
克服了联合式体系结构的固有缺陷［
l
］。
IMA
构架简
化了航电软件与硬件的开发和验证，增强了系统的处
理能力与可靠性，并被广泛应用于波音
787
、空客
A380
、
F
22
等新一代民用与军用飞机的系统设计：
2]
0
IMA
最大限度地推进系统综合，通过在硬件核心处理
平白上加载相应的功能软件未满足不同的应用需求。
这种系统综合减少了系统专用模块的种类，带来了维
修、认证的便利，但同时各应用资源的紧桐合给系统
分析和失效机理分析带来了挑战：
3
J
。
系统的可靠性保障一方面依靠系统的可靠性设
计，另一方面，良好故障恢复策略也是保证系统安全
运行的重要措施：
4
J
。失效状态确认、失效模式判别
是进行健康管理与故障预测的前提。联邦式航电系
统中各子系统拥有独立的硬件平白，这种物理隔离
的方式具有天然的失效隔离特性。在
IMA
结构巾，
各应用共享通用的计算平台，采用逻辑分区的手段
隔离各功能模块，各功能分区间资源紧密榈合，如何
检测系统故障、确认失效模型以及定位故障变得十
分网难。
国内外学者对
IMA
系统进行了广泛的研究，在
*
收稿日期：
2013
07
01
；修回日期：
2013
09
25
Received
date:
2013
07
0 l ;
Revised
date
:
2013
09
25
基金项目：航空科学基金项目（
20128067003
）；中央高校基金项目（
3122013p004)
Foundation Item:
Aeronautical
Science
Foundation
of
China
（丑。.
20128067003)
;
The
Fundamental
Research
Funds
for
the
Ce
由
al
Universities
(3122013p004)
'*
通讯作者：
pwang
cauc@
163.
com
Corresponding author:pwang
cauc@
163.
com
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