(2)滾轉
:左右副翼伺服作動器 4個 ;擾流片伺服作動器 8個 ;
(3)航向 :方向舵伺服作動器 3個 ;
(4)增升
:襟翼伺服作動器 4個 ;縫翼伺服作動器 4個。
除水平安定面采用電動舵機外 ,其余均為常規電液作動器。各個計算機控制不同的伺服作動器。計算機 1失效后 ,其控制任務由計算機 2替代 ,若 2再失效 ,由 3替換。液壓源按照三余度配置 ,分別定義為藍色、綠色和黃色液壓供油系統。計算機控制權限分配、計算機控制任務的替換關系以及液壓源分配方式如圖 4
所示。
平安定面有 3臺伺服作動器并聯使用。電氣系統和液壓系統均采用三余度并且帶有備份。每個計算機至少和 2個電源相連 ,其中一個電源出現故障后 ,另外一個電源仍然保證計算機能正確工作。
飛控計算機為非相似四余度系統 ,4個通道的計算機使用非相似的處理器。不同的處理器由不同的生產廠家獨立設計和生產 ,通道 1～通道 3分別選擇 Intel ,AMD和 Motorola的微處理器 ,通道 4可選擇 Intel設計生產的另一型號的處理器。
3個版本的軟件都由不同的小組采用強制性
圖 4 RFCC2CA的計算機和液壓源的分布 Fig14 RFCC2CA computer/ hydraulic pressure source distribution
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的差異性設計方法獨立設計。 3個版本軟件的編程語言按照高級語言和低級語言搭配原則 ,分別用 Ada、匯編和 C語言編寫。控制支路和監控支路的軟件包是非相似的 ,每個支路主模塊和備用模塊也是由不同的軟件包組成 ,主要是防止軟件設計的同態故障使控制面失控。每個通道中指令支路的軟件包也是非相似的 ,防止軟件設計的同態故障使所有計算機同時失效。
飛行控制總線和 ACE也為四余度 ,具有很高的安全冗余度。每個控制面只接受 1個計算機發送的控制指令。每個控制面可由多個獨立的 ACE驅動 ,每個 ACE可以接受多個計算機的控制指令。因此 ,單個 ACE或計算機失效不會導致控制面失控。
該方案與 B777和 A320主控制系統的可靠性比較如圖 6所示。
圖 6 3種方案的可靠性比較 Fig1 6 Reliability comparison of three kinds of flight control systems
測和維修。為了減小同區域 /同態故障對 RFCC2 CA的影響 ,4個通道在物理上彼此分離 ,采用獨立的電氣單元封裝起來 ,建立通道間的故障傳染屏障。 4套計算機的安裝位置彼此分離 ,安裝位置可在地板下、客艙頂部或者貨艙 ,把火災或者閃電雷擊等造成的物理損壞減少到最小 ,提高余度電傳系統對外部環境和同態故障的抑制能力。
41 6 可靠性分析及 3種余度方案比較
文獻 [ 10211 ]對非相似余度系統建模和可靠性分析方法進行了研究。描述新方案故障行為的廣義隨機 Pet ri網 ( GSPN)模型如圖 5所示。 4個通道都失效后 ,該余度方案失效 ,其可靠度為
2 ) 4
R= 1 -(1 -Rlane = -λ s t) 2 ]2 } 4-e
新方案的優勢 1:從圖 6可以看出 ,該方案的可靠性達到了兩種典型的余度方案的可靠性標準 ,能夠滿足民機的可靠性需求。新方案和傳統的方案相比 ,每個支路運行了 2個版本的軟件 ,把每個支路的可靠性提高到硬件的可靠性級別。整個余度方案使用了 8個 CPU ,結構上更合理 ,節約了硬件資源 ,重量和體積也會有所減小。
優勢 2:和 B777的主飛控計算機 ( PFC)相比 ,新方案沒有多級表決過程 ,減少了計算負擔。在軟件的差異性設計方面 ,新方案采用 3個不同小組獨立設計的軟件 ,這在抑制軟件同態設計故障方面效果更為顯著。
優勢 3:在每個計算機功能方面 ,新方案和 A320的主控制系統存在差異。新方案使用了先進的軟硬件技術 ,每個計算機的功能增強 ,能夠控
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制更多的控制面 ,具有全時全權工作能力 ,并且能提供良好的控制性能 ,因此計算機的數量也相應減少。 A320中 ,雖然每套計算機都能控制飛機飛行 ,但控制權限會有所降低。
優勢 4:在容錯能力方面 ,A320每個通道中出現一次故障 (軟件或硬件故障 )就被切除。而新方案中 ,每個通道都能容忍一次硬件故障 ,只有出現兩次軟件故障或一次硬件故障才被切除 ,其容錯能力更強。新方案的每個通道的 2個支路運行了 3個版本的軟件 (不同版本的主模塊和 1個版本的備份模塊 ),這與 B777的 PFC中每個通道容忍軟件故障的能力相同 ,但容忍硬件故障的能力差一些 ,這通過增加通道數目進行了彌補。
可能存在的缺點 :支路出現故障后 ,沒有有效的方法能馬上判斷出是硬件故障還是軟件故障或者其
他類型故障
,軟件重構過程也要消耗一定的時間。
[10 ] 秦旭東
,陳宗基 .基于 Petri網的非相似余度飛控計算機可靠性分析 [J ].控制與決策 ,2005 ,20 (10) :117321176. 5 總 結Qin Xudong ,Chen Zongji. Reliability analysis of dissimilar re2 dundant flight control computers based on Petri nets[J ]. Con2
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