通用飞机航电系统选型权衡分析方法研究

通用飞机航电系统选型权衡分析方法研究

邵良

中航通飞研究院有限公司 广东省珠海市 519000

内容提要

本文针对CCAR23部通用飞机航电系统的特点，对全球市场上的通用飞机航电系统开展研究，并根据通用飞机商业成功的需求，提出一套适用于通用飞机航电系统选型的权衡分析方法。

关键词：通用飞机  航电系统 需求分析 权衡分析方法

1概述

1.1研究对象

通用航空是指除了军事和定期商业航线飞行以外的所有航空活动。通用航空器包括固定翼飞机、直升机和其它航空器（含无人机等）。通用航空器是目前世界上种类最多、用途最广的一类飞行器。通用飞机由于种类多、功能复杂，对航电系统和设备的要求很高。主要是两大类，一类是低成本、安全可靠、自动化程度较高、人机界面简洁友好、易于裁剪构型的航空电子系统与设备；另一类是满足各种作业任务需要的设备与装置。

本文主要以23部通用飞机的航电系统为对象，对其航电系统的市场需求，功能，架构和其独有特点进行研究，推导市场客户对航电系统的需求，并根据客户需求制定一套适用通用飞机航电系统选型的权衡分析方法。

1.2全球通用飞机航电系统概况

全球飞机售价在75万美元至300万美元之间的FAR23部通用飞机，这些飞机主要由美国西锐公司，塞斯纳公司，钻石公司和派珀公司研制。在全球FAR23部通用飞机机型中，价格区间$750K-$3M的飞机航电系统绝大部分选择了美国GARMIN公司的G500和G1000系统。而在靠近FAR25部的高端领域，美国GARMIN公司的G3000系统也处于优势地位，但Rockwell Collins Pro Line 21系统在Cessena公司的空中国王系列，Hoeywell Primus® Apex系统在Pilatus公司的PC12上均有成功的销售量。

对GARMIN公司G1000航电系统的研究，其具备如下特点：功能齐全，具有可裁剪功能，适用不同机型；单套系统价格优势明显；选装功能丰富，可满足不同客户的需求；特有构型模式，维护功能强大；严格按照民用飞机研制流程开发，可提供软硬件审查资料，FHA，SSA等安全性分析报告；完成系统级高强辐射场（HIRF）防护，雷电间接效应（IEL）和散热等系统级设计和试验。

3.2通用飞机航电系统需求定义

3.2.1 市场客户需求定义

有利于飞机商业成功的需求必须是综合权衡系统技术能力，通过开展市场客户调研得到同类型通用飞机航电系统的初步信息，重点包括非重复性费用NRE，重复性费用RE和市场用户偏好。商业模型中的这些要素均会作为约束条件，在需求分析时成为重要权重。非重复性费用初期通过预估的航电系统工作包的WBS费用，在获取供应商的报价后，将被更新。对单机成本进行分解，飞机的分部件和系统都有一个成本评估。航电系统重复性成本会成为航电系统需求权衡时的权重之一。通过对供应商航电系统RE比较，可以权衡分析供应商方案。同时在通过对供应商发放RFI和RFP过程，供应商的准确报价会进一步更新系统RE。客户偏好通过市场调研得到，潜在客户的分类，客户对于飞机用途和使用模式的意见。客户在反馈是否接受某项系统功能时，很大程度取决于其技术能给客户带来的价值。

3.2.2 需求转化

航电系统市场要求转化成工程需求过程有三个方面需要市场和客户参与：用户对航电供应商品牌和特点的偏好意见、航电系统新功能权衡、航电系统选装清单。如前文介绍的全球通用飞机航电系统研究情况，不同目标市场的飞机客户对于航电系统的品牌倾向也不一致。由于市场竞争原因，各供应商的航电系统在功能和性能上区别不大，主要区别在于航电系统的专有功能、维护性、客户支持、重量、成本和人机功效等方面。在对航电系统方案比较时，这些因素的重要程度需要用户的意见。

根据某型中外联合研制的通用飞机航电系统客户调研偏好意见。此调研结果是由罗兰文森特咨询公司对目标市场中40位潜在客户做的分组和电话调研。航电系统供应商品牌中偏向GARMIN公司比例高达87.5%，而偏向Collins公司比例仅为12.5%。该数据可作为供应商品牌选择时的权重。另根据航电系统特点调研，市场客户对于航电系统特点更看重大屏幕显示（46%），系列化（18%），用户友好（18%），客户支持（9%）和维修性（9%）。这些结果可以将成为航电系统需求分析时的权重输入。

3.2.2 航电系统供应商沟通

航电系统需求定义时需要考虑系统功能、性能、重量、维护性、成本等多方面需求。上述信息输入需要同供应商沟通获取。传统航电系统供应商沟通选择流程如下。1）邀请供应商前来宣讲，研制单位介绍项目要求，供应商介绍其产品系统；2）筛选1至2家供应商系统作为预选供应商；3）预选供应商派驻工程师到项目团队，双方一起根据其现有系统性能制定系统需求。国外民机通常采用供应商信息咨询函RFI反馈的方式获取供应商信息。供应商信息咨询函通常分为商业和技术两个部分。商业部分包含：项目的由来、里程碑安排、市场预测、要求供应商反馈报价（NRE和RE）、要求供应商反馈产品支持、要求供应商反馈质量控制。在技术要求部分，主要分为四个章节。章节A，介绍飞机总体技术要求，包括飞机外形尺寸、飞行包线和运行环境要求、适航审定基础、环境和软硬件鉴定适用标准;章节B，系统技术要求;章节C，供应商所需提供资料清单;章节D，价格分解表。航电供应商在理解项目的基础上，提出一个最佳的方案，将供应商技术成熟度、性能、成本、重量等权衡最优的方案提供过来。捕获了所有系统供应商和其系统的能力（技术方案、性能、重量、成本、进度等），对RFI反馈进行权衡研究即是捕获了供应商输入后的系统需求分析过程。

3.3 权衡分析方法

在获取市场客户、供应商信息、飞机总体技术要求等各方利益攸关者的源需求后，这些源需求不能作为航电系统的最终需求。原因在于这些源需求存在着重复，不准确甚至矛盾。需求分析的目标就是将用户需求转化为基本的功能需求和系列量化的性能需求，用以成为设计需求。需求分析的目标是提供各种功能之间相互作用的理解并基于用户目标获取一系列平衡的需求。需求分析的方法有很多，诸如性能分析、权衡研究、约束评价和成本/效益分析等。本文将介绍权衡研究作为需求分析的主要方法。并根据某型中外联合研制的通用飞机航电系统研制经验作为应用对象。

第一、根据市场客户对于航电系统的关注点，列出航电系统需求权衡判定准则。包括有安装、适航、研制风险、维修性、可靠性、生命周期费用、人机功效简化操作、重量等权重。第二、将上述权重进行分配。分配原则就是由市场调研，商业模型约束和供应商能力分析定确。对于航电系统需求按照权重项进行打分量化评估。由分数高低判定该需求是否有利项目商业成功。第三、列出航电系统技术权衡的权衡判定准则。包括有安装、适航、研制风险、维修性、可靠性、生命周期费用、人机功效简化操作、重量。第四、列出每项判定准则的打分依据和权重。每项判定准则打分从0-10分。10分表示完全满足评判准则，0分表示不满足。例如安装评判中，10分指简易安装，5分指正常标准安装，2分指复杂机械机构安装。权重是指该项判定准则在做权衡时的重要性，用百分比描述，所有判定准则的权重加起来为100%。航电系统的权重根据市场调研结果、航电系统特点和供应商反馈信息分配。第五、 根据工程经验和判定准则打分依据和权重，对每家供应商的技术方案的每个判定准则项进行打分。

当获得权衡打分后，并不是得分最高的方案和供应商成为项目的供应商。而是排名前二或前三的供应商作为潜在供应商。毕竟权衡研究只是提供了有据可循的一种判定方法，最后还要由研制团队综合做出决定。

权衡研究的关键在于评判准则的选取和权重分的安排。这要求对飞机的市场需求定位准确，并对航电系统的深刻理解。而每个方案按照评判准则的打分则需要对供应商RFI的解读，同供应商的交流和工程经验的判断。在完成对各供应商的RFI反馈进行权衡后，对不同技术方案的技术和商务上的好处和代价均有了解。

4结论

本文针对23部飞机的航电系统，通过对其对其航电系统的独有特点进行研究，对如何由市场客户需求定义转换为航电系统需求展开研究，并总结出现代民机航电系统供应商沟通的方法，最终根据型号研制经验，提出航电系统选型的一种权衡分析方法。

参考文献

1  《ARP4754A民用飞机与系统研制规则》

2  《SAE-ARP-4761 民用机载系统和设备开展安全性评估的指导和方法》

3  RTCA/DO-160F《机载设备环境条件及其试验程序》