陳海洋，劉 銳，李寧寧

（中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院，陜西 西安710089）

1 航空軟件發(fā)展應(yīng)用

航空電子新技術(shù)的快速發(fā)展，大規(guī)模集成電路、電子計(jì)算機(jī)及軟件在現(xiàn)代飛機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用，軟件在航空裝備中的比例和規(guī)模呈大幅上升趨勢(shì)。隨著飛機(jī)型號(hào)性能要求的不斷提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代飛機(jī)的自動(dòng)化和數(shù)字化程度越來越高。飛機(jī)上幾乎所有重要的功能系統(tǒng)都與軟件相關(guān)，機(jī)載軟件的應(yīng)用規(guī)模急劇加大，從第二代飛機(jī)起，通過軟件實(shí)現(xiàn)的功能隨著每一代飛機(jī)而翻番，軟件功能、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)愈加復(fù)雜。機(jī)載軟件已經(jīng)儼然成為現(xiàn)代飛機(jī)的“靈魂”。

2 飛機(jī)軟件分類

與飛機(jī)相關(guān)的軟件一般可以分為機(jī)載設(shè)備軟件和地面保障軟件兩個(gè)部分，具體如圖1所示。

圖1 飛機(jī)軟件分類

機(jī)載設(shè)備軟件因不同的系統(tǒng)和設(shè)備而不盡相同。有的設(shè)備內(nèi)部?jī)H配置單一軟件，如剎車控制盒、油泵控制器、電源變換器等；有的設(shè)備配置有多個(gè)軟件，如機(jī)電計(jì)算機(jī)、飛控計(jì)算機(jī)等，通過多個(gè)軟件的共同協(xié)作來實(shí)現(xiàn)機(jī)上設(shè)備的最優(yōu)管理和使用。地面保障軟件主要包含飛參地面設(shè)備和一些具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的地面保障設(shè)備。如飛參設(shè)備軟件一般包含有視頻軟件、音頻軟件和飛參處理軟件等，地面保障設(shè)備軟件一般包含控制軟件和監(jiān)測(cè)軟件等。

3 飛機(jī)機(jī)載軟件迭代優(yōu)化升級(jí)

機(jī)載軟件在航空裝備上的應(yīng)用，不僅提高了飛機(jī)數(shù)字自動(dòng)化程度，同時(shí)可以通過開放的軟件維護(hù)接口不斷進(jìn)行軟件的迭代升級(jí)以達(dá)到優(yōu)化完善功能，提高裝備性能的目標(biāo)。隨之面臨的維護(hù)工作中，軟件升級(jí)工作量大幅提升，而不同升級(jí)的過程所帶來的問題也不一樣。

3.1 軟件升級(jí)方式

3.1.1 在線升級(jí)

在線升級(jí)方式是新一代飛機(jī)利用機(jī)上總線通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)機(jī)載成品原位完成軟件升級(jí)的新功能。有些飛機(jī)機(jī)載成品安裝空間位置受限，拆裝難度大且易產(chǎn)生衍生風(fēng)險(xiǎn)。有些同型號(hào)成品機(jī)上安裝數(shù)量較多且分布艙位不同。在線升級(jí)方式能夠快速便捷實(shí)現(xiàn)難拆、數(shù)量多、體積大等成品軟件升級(jí)工作。同時(shí)，顯著提高了大規(guī)模軟件升級(jí)效率，縮短飛機(jī)軟件升級(jí)工作周期，減輕工作者維護(hù)負(fù)擔(dān)。

3.1.2 離位升級(jí)

離位升級(jí)即為產(chǎn)品從飛機(jī)上拆卸下來進(jìn)行地面軟件升級(jí)的一種方式。多運(yùn)用于小規(guī)模、易拆裝等成品升級(jí)，成品完成升級(jí)裝機(jī)后需完成相關(guān)功能和性能檢查。此升級(jí)方式不受限制于飛機(jī)狀態(tài)，外場(chǎng)維護(hù)應(yīng)用較多，但會(huì)帶來較多檢查工作和拆裝風(fēng)險(xiǎn)。

3.1.3 返廠升級(jí)

返廠升級(jí)為離位升級(jí)方式的一種，但受限于保障設(shè)備無法便攜、特殊時(shí)期和原因升級(jí)人員無法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)、升級(jí)過程涉及更改內(nèi)容較多等因素，成品需要返廠進(jìn)行軟件升級(jí)。此方式易出現(xiàn)升級(jí)內(nèi)容、周期、軟件版本等不可控現(xiàn)象，成品升級(jí)返回后裝機(jī)檢查驗(yàn)證，如果出現(xiàn)故障無法現(xiàn)場(chǎng)立即解決，拖延升級(jí)工作效率。

3.1.4 換件升級(jí)

換件升級(jí)即為通過以軟件升級(jí)到位的同型號(hào)成品替換機(jī)上需要進(jìn)行軟件升級(jí)成品。此種升級(jí)方式需要飛機(jī)成品備件充足，在不影響飛機(jī)試飛效率的同時(shí)優(yōu)先完成地面周轉(zhuǎn)件軟件升級(jí)工作后，在合適時(shí)機(jī)利用完成升級(jí)的成品直接替換機(jī)上未升級(jí)成品達(dá)到飛機(jī)軟件升級(jí)目的。

3.2 機(jī)上驗(yàn)證方式

飛機(jī)軟件完成升級(jí)后，機(jī)上驗(yàn)證是飛行前最為重要的工作，只有機(jī)上驗(yàn)證充分，將問題暴露在地面，將軟件升級(jí)后帶來的更改風(fēng)險(xiǎn)降至最低，飛機(jī)飛行安全才能夠得到有效保證。驗(yàn)證過程逐步深入，直至全面，做到完整，通常驗(yàn)證主要分為以下幾個(gè)步驟。

第一，通電驗(yàn)證是成品經(jīng)過軟件升級(jí)后機(jī)上最基本的驗(yàn)證方式。通電檢查過程中主要確認(rèn)升級(jí)成品及所屬系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行工作，機(jī)上無故障代碼報(bào)出。

第二，功能驗(yàn)證是通電驗(yàn)證的進(jìn)一步延伸。如油門控制器完成升級(jí)后，在機(jī)上完成通電檢查后系統(tǒng)及成品工作正常，無故障代碼報(bào)出，還需進(jìn)行油門操縱系統(tǒng)的功能驗(yàn)證，確保其工作正常。

第三，飛控自檢驗(yàn)證是飛控系統(tǒng)一種全面的自檢測(cè)驗(yàn)證方式。軟件升級(jí)涉及飛控系統(tǒng)成品控制律等重要軟件更改后，需要全機(jī)進(jìn)行飛控自檢驗(yàn)證，確認(rèn)飛控自檢結(jié)果正常，無異常代碼報(bào)出。

第四，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)開車驗(yàn)證是飛機(jī)各系統(tǒng)工作檢查的一種較為全面的驗(yàn)證方式。升級(jí)的成品涉及動(dòng)力系統(tǒng)軟件參數(shù)調(diào)整、環(huán)控系統(tǒng)更改后的性能檢查、生保系統(tǒng)成品完成升級(jí)需要檢查性能參數(shù)等，需要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)開車狀態(tài)的檢查，以確保升級(jí)后成品工作性能及參數(shù)滿足使用要求。

第五，大型地面試驗(yàn)驗(yàn)證主要是在機(jī)上較多任務(wù)系統(tǒng)軟件完成調(diào)整后，需要專門進(jìn)行的針對(duì)性功能驗(yàn)證，試驗(yàn)過程模擬設(shè)備空中使用狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)束后通過數(shù)據(jù)分析確認(rèn)設(shè)備工作狀況是否良好。

3.3 目前存在問題

大量的軟件升級(jí)工作，也帶來了較多不可預(yù)知的問題，存在軟件升級(jí)完成而硬件沒有及時(shí)更改到位、機(jī)上軟件升級(jí)完成驗(yàn)證不充分、地面設(shè)備維護(hù)軟件版本較低無法正常維護(hù)飛機(jī)等諸多現(xiàn)象，典型案例如下。

3.3.1 軟件升級(jí)而硬件未同步調(diào)整到位

飛機(jī)完成機(jī)電系統(tǒng)軟件升級(jí)后，機(jī)上通電檢查發(fā)現(xiàn)座艙動(dòng)力參數(shù)界面中右發(fā)滑油箱無油量顯示，左發(fā)顯示正常。測(cè)量左右發(fā)滑油箱油量傳感器電容值，對(duì)比測(cè)量結(jié)果，均為正常。

查看升級(jí)前飛參數(shù)據(jù)正常記錄右發(fā)滑油油量，經(jīng)與主機(jī)所溝通發(fā)現(xiàn)，在機(jī)電系統(tǒng)軟件升級(jí)過程中，將右發(fā)滑油箱油量采集信號(hào)通道進(jìn)行調(diào)整，而飛機(jī)上所涉及的線纜硬件更改未執(zhí)行到位導(dǎo)致機(jī)上無右發(fā)滑油箱油量顯示故障。完成機(jī)上線纜貫改后，通電確認(rèn)右發(fā)滑油量正常顯示。

3.3.2 軟件升級(jí)完成機(jī)上驗(yàn)證不充分

機(jī)上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器軟件進(jìn)行升級(jí)，軟件完成升級(jí)后進(jìn)行全面試車檢查驗(yàn)證，發(fā)動(dòng)機(jī)工作良好。飛機(jī)參加飛行時(shí)，在滑行階段飛行員發(fā)現(xiàn)平顯無轉(zhuǎn)速顯示。經(jīng)分析，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)未接收到發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器發(fā)送的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，或者收到的數(shù)據(jù)包無效。升級(jí)廠所確認(rèn)其數(shù)據(jù)包協(xié)議存在問題，缺少了發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)標(biāo)識(shí)字符，未將正確數(shù)據(jù)包發(fā)送到機(jī)電管理計(jì)算機(jī)，從而導(dǎo)致平顯上轉(zhuǎn)速顯示故障。廠所將軟件重新調(diào)整，并通電和試車檢查各畫面顯示、飛參記錄、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行均正常。

3.3.3 機(jī)載軟件升級(jí)而地面保障設(shè)備維護(hù)軟件滯后

飛機(jī)完成發(fā)動(dòng)機(jī)更換后，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)校準(zhǔn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，地面設(shè)備與飛機(jī)通訊連接正常，標(biāo)定過程中需對(duì)雙通道振動(dòng)電壓值進(jìn)行校準(zhǔn)，但設(shè)備只能反饋A通道值而B通道無反饋值。經(jīng)分析確認(rèn)，由于機(jī)上成品軟件已升級(jí)較高版本而地面保障設(shè)備軟件未進(jìn)行升級(jí)更新，導(dǎo)致機(jī)上設(shè)備數(shù)據(jù)下傳異常，無法在地面維護(hù)設(shè)備上進(jìn)行正常標(biāo)定工作。對(duì)地面設(shè)備進(jìn)行升級(jí)調(diào)整，完成雙通道校準(zhǔn)檢查。

4 軟件升級(jí)管控及系統(tǒng)性驗(yàn)證探索

4.1 升級(jí)過程控制

軟件升級(jí)過程控制對(duì)于升級(jí)質(zhì)量至關(guān)重要，從軟件升級(jí)任務(wù)到達(dá)，完成工卡編制，機(jī)組接收任務(wù)機(jī)上實(shí)施升級(jí)，選擇所需升級(jí)方式完成機(jī)上升級(jí)工作，機(jī)上完成相應(yīng)驗(yàn)證工作，驗(yàn)證合格質(zhì)量留證歸零。在每一個(gè)實(shí)施環(huán)節(jié)做到層層把關(guān)，核對(duì)升級(jí)成品型號(hào)、件號(hào)、當(dāng)前版本與升級(jí)單一致，升級(jí)方式和加載設(shè)備符合技術(shù)要求，軟件更改內(nèi)容及機(jī)上實(shí)施檢查內(nèi)容填寫應(yīng)明確、有效，且具有可操作性。軟件升級(jí)帶來變化所需要進(jìn)行的硬件調(diào)整，應(yīng)同步機(jī)上執(zhí)行，防止升級(jí)后帶來機(jī)上故障。升級(jí)系統(tǒng)具備地面設(shè)備維護(hù)保障要求的，需要同步完成地面保障設(shè)備維護(hù)軟件和數(shù)據(jù)庫的更新，以便能夠正常進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和檢查。技術(shù)室按照升級(jí)文件內(nèi)容完成維修工卡編制，卡片應(yīng)具備現(xiàn)場(chǎng)工作和機(jī)上驗(yàn)證的實(shí)際指導(dǎo)意義。

4.2 升級(jí)過程交聯(lián)狀態(tài)確認(rèn)

目前飛機(jī)發(fā)展過程，機(jī)電一體化程度日趨提高，飛機(jī)各系統(tǒng)功能、維護(hù)專業(yè)之間的交聯(lián)工作界面越來越廣泛。升級(jí)過程存在一個(gè)專業(yè)或一個(gè)系統(tǒng)甚至一個(gè)成品升級(jí)，影響到其他專業(yè)、系統(tǒng)、成品等工作狀態(tài)的情況。因此，軟件升級(jí)前首先應(yīng)確認(rèn)好飛機(jī)各系統(tǒng)工作狀態(tài)良好，升級(jí)過程應(yīng)對(duì)升級(jí)內(nèi)容進(jìn)行跟蹤把控，確認(rèn)機(jī)上升級(jí)修改內(nèi)容與升級(jí)單一致。升級(jí)完成后，機(jī)上驗(yàn)證方案中除了本系統(tǒng)、成品的相關(guān)驗(yàn)證檢查，對(duì)于涉及可能影響其他專業(yè)功能、系統(tǒng)工作等情況應(yīng)全面考量，確認(rèn)升級(jí)內(nèi)容與其他系統(tǒng)交聯(lián)狀態(tài)，提出更為全面的機(jī)上驗(yàn)證方案，確保升級(jí)驗(yàn)證到位。

4.3 機(jī)上實(shí)施驗(yàn)證

機(jī)上驗(yàn)證作為軟件升級(jí)后的關(guān)鍵一步，驗(yàn)證過程及內(nèi)容確保要精煉、準(zhǔn)確、全面。根據(jù)軟件對(duì)系統(tǒng)安全性和功能的不同影響程度進(jìn)行重要度分類。軟件重要度一般分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3個(gè)級(jí)別，具體如表1所示。

表1 軟件重要程度

根據(jù)軟件所屬成品及系統(tǒng)，對(duì)軟件重要程度進(jìn)行分類后，例如涉及動(dòng)力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)的軟件劃分為關(guān)鍵軟件，在完成此類軟件升級(jí)后其驗(yàn)證工作應(yīng)做到充分、仔細(xì)。試車驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)均正常工作，發(fā)動(dòng)機(jī)各參數(shù)顯示正常。燃油測(cè)量系統(tǒng)作為機(jī)上重要系統(tǒng)，完成軟件升級(jí)后應(yīng)完成飛機(jī)油量測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)，確認(rèn)機(jī)上油量測(cè)量系統(tǒng)工作正常。軟件劃分重要度后，機(jī)上驗(yàn)證步驟就可以做到逐步深入，直至全面。

5 飛機(jī)軟件管理及控制

5.1 機(jī)載軟件版本管理

飛機(jī)發(fā)展日新月異，新技術(shù)的應(yīng)用讓飛機(jī)日趨智能化、數(shù)字化，機(jī)上嵌入式軟件成品的大量應(yīng)用，讓飛機(jī)上軟件數(shù)量成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，質(zhì)量管理建立規(guī)范的單機(jī)軟件版本清單必不可少。通過軟件清單建立，便于清晰掌握機(jī)載成品軟件版本狀態(tài)，串換件過程便于查閱軟件版本是否一致達(dá)到串件要求，對(duì)于各架機(jī)之間的軟件版本差異也能夠一目了然地掌握。

5.2 地面設(shè)備軟件管理

建立有效地面保障設(shè)備維護(hù)軟件清單，動(dòng)態(tài)掌握設(shè)備軟件更新狀態(tài)。通過軟件清單，明確當(dāng)前地面設(shè)備維護(hù)軟件是否具備維護(hù)飛機(jī)能力，確認(rèn)當(dāng)前軟件數(shù)據(jù)庫是否能夠與飛機(jī)匹配。地面保障設(shè)備維護(hù)類軟件應(yīng)定周期查驗(yàn)版本，做到軟件及數(shù)據(jù)庫的及時(shí)更新。

5.3 軟件履歷文件留證管理

履歷文件中涉及的軟件名稱應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化、規(guī)范化，能夠讓人清楚識(shí)別不同件之間同一軟件版本是否相同。升級(jí)版本應(yīng)能與軟件升級(jí)單正確對(duì)應(yīng)。履歷本升級(jí)版本填寫位置應(yīng)在規(guī)定位置按照時(shí)間順序完成升級(jí)版本填寫。軟件類型較多成品升級(jí)過程存在附頁情況，應(yīng)注意附頁內(nèi)容編寫規(guī)范、清晰，并與履歷本統(tǒng)一保管。當(dāng)前機(jī)上軟件版本以最近一次日期更改為準(zhǔn)。填寫過程如需更改，需要簽字確認(rèn)注明日期。

6 結(jié)束語

通過對(duì)機(jī)載軟件升級(jí)過程和機(jī)上驗(yàn)證的分析和了解，掌握飛機(jī)軟件升級(jí)過程中的注意事項(xiàng)及驗(yàn)證方式，提高維修工作人員的軟件升級(jí)后機(jī)上驗(yàn)證能力水平。通過提出軟件分類管控方法，做到機(jī)上驗(yàn)證實(shí)施過程的穩(wěn)步推進(jìn)。機(jī)載軟件版本和地面設(shè)備維護(hù)軟件的管理也是提高維護(hù)工作效率的方式之一。通過梳理升級(jí)流程、方法等，明確軟件升級(jí)過程及升級(jí)后驗(yàn)證方法，在最大程度上縮短升級(jí)周期，對(duì)于提升工作效率和降低軟件升級(jí)帶來的風(fēng)險(xiǎn)有著非常積極的作用。