(2)滾轉(zhuǎn)
:左右副翼伺服作動器 4個(gè) ;擾流片伺服作動器 8個(gè) ;
(3)航向 :方向舵伺服作動器 3個(gè) ;
(4)增升
:襟翼伺服作動器 4個(gè) ;縫翼伺服作動器 4個(gè)。
除水平安定面采用電動舵機(jī)外 ,其余均為常規(guī)電液作動器。各個(gè)計(jì)算機(jī)控制不同的伺服作動器。計(jì)算機(jī) 1失效后 ,其控制任務(wù)由計(jì)算機(jī) 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(lán)色、綠色和黃色液壓供油系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制權(quán)限分配、計(jì)算機(jī)控制任務(wù)的替換關(guān)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(lián)使用。電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)均采用三余度并且?guī)в袀浞�。每個(gè)計(jì)算機(jī)至少和 2個(gè)電源相連 ,其中一個(gè)電源出現(xiàn)故障后 ,另外一個(gè)電源仍然保證計(jì)算機(jī)能正確工作。
飛控計(jì)算機(jī)為非相似四余度系統(tǒng) ,4個(gè)通道的計(jì)算機(jī)使用非相似的處理器。不同的處理器由不同的生產(chǎn)廠家獨(dú)立設(shè)計(jì)和生產(chǎn) ,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(shè)計(jì)生產(chǎn)的另一型號的處理器。
3個(gè)版本的軟件都由不同的小組采用強(qiáng)制性
圖 4 RFCC2CA的計(jì)算機(jī)和液壓源的分布 Fig14 RFCC2CA computer/ hydraulic pressure source distribution
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的差異性設(shè)計(jì)方法獨(dú)立設(shè)計(jì)。 3個(gè)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�？刂浦泛捅O(jiān)控支路的軟件包是非相似的 ,每個(gè)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(shè)計(jì)的同態(tài)故障使控制面失控。每個(gè)通道中指令支路的軟件包也是非相似的 ,防止軟件設(shè)計(jì)的同態(tài)故障使所有計(jì)算機(jī)同時(shí)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(gè)控制面只接受 1個(gè)計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制指令。每個(gè)控制面可由多個(gè)獨(dú)立的 ACE驅(qū)動 ,每個(gè) ACE可以接受多個(gè)計(jì)算機(jī)的控制指令。因此 ,單個(gè) ACE或計(jì)算機(jī)失效不會導(dǎo)致控制面失控。
該方案與 B777和 A320主控制系統(tǒng)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(qū)域 /同態(tài)故障對 RFCC2 CA的影響 ,4個(gè)通道在物理上彼此分離 ,采用獨(dú)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(jì)算機(jī)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(zāi)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(tǒng)對外部環(huán)境和同態(tài)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(xiàn) [ 10211 ]對非相似余度系統(tǒng)建模和可靠性分析方法進(jìn)行了研究。描述新方案故障行為的廣義隨機(jī) Pet ri網(wǎng) ( GSPN)模型如圖 5所示。 4個(gè)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(yōu)勢 1:從圖 6可以看出 ,該方案的可靠性達(dá)到了兩種典型的余度方案的可靠性標(biāo)準(zhǔn) ,能夠滿足民機(jī)的可靠性需求。新方案和傳統(tǒng)的方案相比 ,每個(gè)支路運(yùn)行了 2個(gè)版本的軟件 ,把每個(gè)支路的可靠性提高到硬件的可靠性級別。整個(gè)余度方案使用了 8個(gè) CPU ,結(jié)構(gòu)上更合理 ,節(jié)約了硬件資源 ,重量和體積也會有所減小。
優(yōu)勢 2:和 B777的主飛控計(jì)算機(jī) ( PFC)相比 ,新方案沒有多級表決過程 ,減少了計(jì)算負(fù)擔(dān)。在軟件的差異性設(shè)計(jì)方面 ,新方案采用 3個(gè)不同小組獨(dú)立設(shè)計(jì)的軟件 ,這在抑制軟件同態(tài)設(shè)計(jì)故障方面效果更為顯著。
優(yōu)勢 3:在每個(gè)計(jì)算機(jī)功能方面 ,新方案和 A320的主控制系統(tǒng)存在差異。新方案使用了先進(jìn)的軟硬件技術(shù) ,每個(gè)計(jì)算機(jī)的功能增強(qiáng) ,能夠控
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制更多的控制面 ,具有全時(shí)全權(quán)工作能力 ,并且能提供良好的控制性能 ,因此計(jì)算機(jī)的數(shù)量也相應(yīng)減少。 A320中 ,雖然每套計(jì)算機(jī)都能控制飛機(jī)飛行 ,但控制權(quán)限會有所降低。
優(yōu)勢 4:在容錯(cuò)能力方面 ,A320每個(gè)通道中出現(xiàn)一次故障 (軟件或硬件故障 )就被切除。而新方案中 ,每個(gè)通道都能容忍一次硬件故障 ,只有出現(xiàn)兩次軟件故障或一次硬件故障才被切除 ,其容錯(cuò)能力更強(qiáng)。新方案的每個(gè)通道的 2個(gè)支路運(yùn)行了 3個(gè)版本的軟件 (不同版本的主模塊和 1個(gè)版本的備份模塊 ),這與 B777的 PFC中每個(gè)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(shù)目進(jìn)行了彌補(bǔ)。
可能存在的缺點(diǎn) :支路出現(xiàn)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(gòu)過程也要消耗一定的時(shí)間。
[10 ] 秦旭東
,陳宗基 .基于 Petri網(wǎng)的非相似余度飛控計(jì)算機(jī)可靠性分析 [J ].控制與決策 ,2005 ,20 (10) :117321176. 5 總 結(jié)Qin Xudong ,Chen Zongji. Reliability analysis of dissimilar re2 dundant flight control computers based on Petri nets[J ]. Con2
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