近日，Mentor在北京舉行了“IESF China2012航空航天電氣技術論壇”。中國航空工業(yè)集團成都飛機設計研究所、上海飛機設計研究院、北京航天自動控制研究所、韓國航宇工業(yè)公司，及業(yè)內的200多位研發(fā)專業(yè)人士出席了本次會議。

電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)設計呼喚EDA工具

Mentor董事長兼CEO Walden C. Rhines在主題演講中指出，軍工與航空航天系統(tǒng)的電氣化程度越來越高，并已成為網(wǎng)絡化計算平臺。例如，包含CAN、以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)、ARINC網(wǎng)，上千個電子控制設備，大量的線纜線束互聯(lián)、電子傳感器和嵌入式軟件等。因此，配置管理是確保飛機設計正確的關鍵因素。

將多個廠商研發(fā)制造的上百套系統(tǒng)集成在一個平臺上，還要遵守電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)(EWIS)、DO254和DO178B等標準，這些使設計更加復雜、嚴苛。同時，還面臨著知識產(chǎn)權保護與涉密數(shù)據(jù)的保護問題。

以往用繪圖軟件研發(fā)復雜系統(tǒng)的方法很難滿足上述設計挑戰(zhàn)，而EDA軟件可自動生成線束設計，實現(xiàn)電氣系統(tǒng)互聯(lián)和集成，即邏輯圖+拓撲圖形成可設計制造(DFM)的線束圖。因此，EDA工具參與設計正成為發(fā)展趨勢。

不同領域的V型結構設計流程如圖1所示，左側從上到下是各種抽象層(Abstraction Level)實現(xiàn)的過程，直到最終的零部件設計。右側是集成與驗證過程。水平方向的延伸則包括了制造和售后服務流程。

圖1 不同領域的V型結構設計流程示意圖

為了提高質量，降低成本，縮短設計周期，加快上市時間，需要壓縮上述抽象層的數(shù)據(jù)轉換時間。這需要對V型結構的左右兩側同時優(yōu)化，并縮短水平方向的尾部。包括3個方面：

1.使不同領域內部及之間的數(shù)據(jù)流通暢，增加透明度，提高復用率。

2.提高設計自動化程度。通過流程合成，縮短驗證流程，提高設計質量和整個流程的復用率，從而實現(xiàn)設計的生成及確保正確。

3.可制造性設計流程。

Mentor集成電氣系統(tǒng)事業(yè)部業(yè)務開發(fā)總監(jiān)Nick Smith表示，電氣工程平臺工具Capital可以縮短20~70%的設計流程時間。

美國審計署2008年提供給國會的“防務采購入選武器項目評估”審計報告顯示，38%的項目存在1~24個月的延遲，15%的項目存在25~48個月的延遲，14%的項目存在48個月以上的延遲，而準時交付的項目只占33%。另外，還存在系統(tǒng)不符合要求，研發(fā)成本嚴重超支的情況。

因此，對于上述及類似問題，有必要改進設計流程。通過系統(tǒng)級建模與仿真實現(xiàn)虛擬系統(tǒng)集成;允許工程師對跨領域系統(tǒng)(機械、電氣、控制和軟件)進行仿真，包括虛擬原型、物理驗證、集成與測試;允許在所有抽象層對上述系統(tǒng)建模，如高端行為模型、低端物理模型，及期間的所有模型。

EWIS設計和適航取證的挑戰(zhàn)

上海飛機設計研究院機械電氣室副主任劉麥玲在演講中分析了中國商用飛機面臨的EWIS設計和適航取證挑戰(zhàn)。

她指出，中國大型商用飛機(C919大型客機)設計經(jīng)驗匱乏，電氣系統(tǒng)互聯(lián)關系變的更復雜，系統(tǒng)信號的多樣性導致信號敏感程度增加;電氣互聯(lián)系統(tǒng)的適航取證從設備、系統(tǒng)級要求上升到飛機級要求;原有的設計手段已不足以應付更大復雜度的飛機;原有的設計流程充滿了手工數(shù)據(jù)傳遞無法確保設計環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳遞的可靠性和及時性，及傳遞過程良好的可追溯性。

對此，在設計時借鑒了國外大型商用飛機制造商的經(jīng)驗，采用信息化和電子化設計工具，實現(xiàn)設計數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，復雜數(shù)據(jù)的自動檢查和驗證，數(shù)據(jù)傳遞過程的追蹤和監(jiān)控。在設計軟件中固化流程和標準。

潛力巨大的中國航空航天市場

Rhines表示，中國是全球最具活力的飛機市場之一，未來20年，預計將有4000架客機投入使用。“十二五”期間，中國政府計劃在航空領域投資1.5萬億元人民幣。還將建立航天空間站，并確立了2016年從月球采集樣本的目標。另外，國防開支持續(xù)增加，如擴編潛艇艦隊，建造首艘航母，推進旋翼飛機和軍用飛機的投資等。這些都要求高水平的設計能力，相應的設計需求也在不斷增長。因此，Mentor首次在中國舉辦了航空航天電氣技術論壇。