分析民用飞机级功能性需求捕获过程

分析民用飞机级功能性需求捕获过程根据SAEARP4754A,功能性需求是指飞机/系统/设备在特定环境下为完成预期任务所必要的能力，与非功能性需求（如重量需求、可靠性需求等）共同构成了方案设计和下一层级需求定义的输入。功能性需求规定为完成预期任务飞机/系统/设备要做什么。飞机级功能性需求是对飞机级功能的详细界定，针对某项飞机级功能通常定义一组功能性需求。这一组功能性需求要综合考虑上层级需求、客户期望、运营限制、适航规章等，进而清晰完整地定义飞机级功能的主要特征。1功能1.1功能概述功能概念是指对功能内涵的认识，是功能知识表示和建模的基础。目前，功能概念主要可以分为两大类，即运作型功能和目的型功能。在一些研究中，运作型功能也可以被称为技术功能或作用功能而目的型功能则可被称为目的功能或使用功能。功能是对客户需要、上层设计需求、适航规章和运行限制等的综合和抽象。根据ARP475[4.系统工程手册，功能定义是功能分析的重要活动，功能分析过程会识别和定义产品的功能。功能是基于一系列已定义的需求而抽象出的产品预期行为，与具体实施过程无关。功能是飞机捕获需求的主要来源。1.2功能识别Defines-^MissionNeedIFunctionalArchitectureLevellIPrelimrniyiryRcquireinenlsDefines-^MissionNeedIFunctionalArchitectureLevellIPrelimrniyiryRcquireinenls朋lim够一*■IPhysicalArchitectureDeramposes□crtuesFimctkinaE

Architecluae

Level2Final

RequirementsRefines—Physical

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Architecluae

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Architecture

Level3System

Specification

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Architecture

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Specification

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Architecture图1需求捕获流程[5]提供能源—机栽推护III收放起落架功能I监控状态提供操作柿I'\T膈轩接收信号指_分析收故诳挟行收放幼产生收揪机顾蛟信息显示令~辑―作~械力探测收放状固定起落架.念和能口图2正常起飞场景下的功能运行活动通过分析客户需要和目标，以此来总结提炼产品的功能。穷举所有的功能以保证所有的客户需要和目标均被覆盖。在飞机功能识别中指出，飞机功能实现的切入点可以在研制迭代和循环中的任意位置。典型的飞机功能包括：飞行控制、

地面转弯、空中交通管制的机上部分、自动飞行控制、货物系留、环境控制、乘客舒适、通信、导航、乘客安全性等。2场景2.1场景概述场景（Scenario）是有一定关系的事件的组合。场景分析是一种常用的需求捕获的技术，是指把要开发的产品置于其运行的场景中，通过分析其在场景中的预期行为从而获得需求的方法。飞机运行场景指从用户的视角出发，为执行某一任务而发生的飞机与外部环境（包括相关利益攸关方和各种夕卜部系统、外卜部环境）之间的一系列具有时序和逻辑关系的交互活动和物理联系。2.2场景识别运行场景定义的目的是为了捕获并确认需求，为了保证所捕获得到的需求是完整性的就需要尽可能完整地识别场景，使其能够覆盖到所有可能的运行任务和活动。可从运行阶段、运行类型、运行环境和飞机状态等四个维度识别运行场景。3需求捕获3.1需求捕获过程常用的需求捕获流程图如图1所示，整个产品开发以功能为主线自顶向下开展。根据产品的复杂程度，往往需要分成若干不同的层级。顶层功能的识别是基于产品的运行概念和客户需要，最终定义的顶层功能应涵盖整个产品的运行概念和识别的客户需要，作为顶层设计需求的输入。（如图1）3.2收放起落架功能性需求以起落架系统为例，起落架系统应提供〃收放起落架”功能。基于场景对〃收放起落架”功能进行分析，捕获飞机级需求。3.2.1功能描述该功能通过控制起落架的收放，保证飞机在起降过程中满足气动性能要求。起落架收放操作速度VLO应遵照CCAR25.729条和飞机特性所确定的安全收/放起落架速度。完成收/放操作序列后对舱门和起落架进行位置的固定。在整个飞行过程，该功能通过传感器感知并向其他功能和系统提供轮载信息，用以判断空地状态。3.2.2场景识别收放起落架功能通常在“正常运行场景”和“应急失效场景”下使用。正常运行场景下，收放起落架功能主要在航前准备、初始爬升、进近等阶段运行。（1）航前准备：为维护目的，在地面打开或关闭起落架舱门。（2）初始爬升：起飞过程中，在一定时间内收起起落架，以满足起飞阶段爬升率的要求。在该阶段还需要对高转速机轮进行止转。（3）进近：在近进阶段通过放下起落架以降低飞机速度，在机轮接地时确保起落架处于放下位置。当正常放功能出现故障时，飞行员可通过独立的备份放功能确保着陆过程可放下起落架。3.2.3捕获功能性需求识别不同场景下功能运行过程所涉及的内外部交互，分析交互对象对该功能的交互（包括信息、能源等）。其中外部交互对象是指机组、乘组、旅客、勤务等功能直接使用或受用方，内部交互对象是指与该功能有直接交联的其他飞机级功能。根据已识别的上层输入信息、内外部交互对象和交互关系，分析为执行各场景功能运行活动的必要能力和要求，按照特定的需求语言表达，形成相应的功能性需求。识别不同场景下的功能运行活动，分析活动之间的逻辑关系，完整描述功能在不同场景下的运行过程和特征。在正常起飞场景下的功能运行活动如图2所示。从图2活动图中可以捕获到如下功能性需求：（1）飞机应具备起落架正常收放的能力。（2）飞机应提供起落架和起落架舱门状态信息。（3）飞机应提供空地状态信息。（4）在维护和测试中，飞机应能实现任意单个起落架摆动。（5）飞机应在机轮承载时防止起落架收起。（6）飞机应具备接收收放起落架指令能力。4总结民用飞机需求指导系统进行系统架构设计，因此需求捕获的完整性和正确性是至关重要的，需求捕获的一般过程如下：（1）