(文末有FAA和EASA的有关机载电子硬件适航的文件下载方式!)
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1. 历史背景
DO-254的发布及全球适航应用
DO-254 是由RTCA(无线电技术委员会航空部)和EUROCAE(欧洲航空设备委员会)联合发布的适航标准,旨在为机载电子硬件提供设计保证。该标准于2000年首次发布,涵盖复杂电子硬件(如FPGA、ASIC等)和简单电子硬件的设计、开发及验证流程。
DO-254标准被全球主要的航空监管机构采用,包括FAA和EASA,用于确保机载电子硬件的安全性、可靠性和适航性。它与机载软件的标准DO-178C紧密相关,涵盖硬件开发生命周期的所有阶段。
随着DO-254的发布,FAA和EASA分别通过发布各自的咨询通告和备忘录,将DO-254纳入其适航审查框架中,并结合各自的监管需求和特点,对标准进行了细化。
FAA的适航发展
FAA采用DO-254作为其机载电子硬件适航审查的基础,并通过发布咨询通告(AC)和命令(Order)对标准进行了详细解释和指导。
AC 20-152 是FAA的首个关键性文件,旨在指导机载复杂电子硬件的适航认证。该文件详细规定了硬件设计、验证和失效模式分析的要求。
为了进一步明确硬件分类,Order 8110.105A 规定了简单电子硬件(SEH)与复杂电子硬件(CEH)的区分标准,并详细说明了每类硬件的具体验证要求和适航审查流程。
AC 20-152A 是2020年发布的修订版,进一步完善了复杂电子硬件的适航要求,特别是对用户可编程设备(如FPGA)及COTS元器件的使用进行了更加详细的说明。
EASA的适航发展
EASA也采用DO-254作为其机载电子硬件的基础标准,并通过发布多项备忘录进一步补充了标准内容,尤其是在复杂硬件和COTS元器件的应用上有独特的要求。
SWCEH-001 是EASA针对复杂电子硬件的关键性指导文件,特别强调了硬件开发中的过程合规性和文档管理要求。
SWCEH-004 针对商用现成产品(COTS)和非开发性项目(NDI)提供了详细的适航指导,提出了COTS元器件的验证流程和生命周期管理要求。
AMC 20-152A 是EASA与FAA联合发布的指南,旨在澄清DO-254中的一些模糊内容,并为复杂电子硬件的适航审查提供一致的全球标准。
2. FAA与EASA适航审查中的差异
1. 硬件分类
FAA:通过 Order 8110.105A 和 Job Aid CEH 对机载电子硬件进行分类,将其分为简单电子硬件(SEH)和复杂电子硬件(CEH)。简单硬件指逻辑简单、功能明确的硬件,能够通过传统的确定性测试进行验证;复杂硬件则由于其可编程特性和高度复杂的设计,需要使用更复杂的验证方法,如功能仿真和失效模式分析。
EASA:在 SWCEH-001 中,EASA对复杂电子硬件的分类更加详细,特别强调硬件的失效模式及其对系统安全性的潜在影响。EASA的分类更注重硬件的实际使用环境和潜在的失效风险,而不仅仅是其功能复杂性。
2. COTS硬件的使用
FAA:在 AC 20-152A 中,FAA对COTS元器件的使用提出了详细的附加要求,尤其是涉及其性能验证、失效模式分析和风险管理的部分。FAA对于COTS元器件的使用持较为谨慎的态度,要求通过严格的验证流程确保其能够在航空系统中安全使用。
EASA:EASA的 SWCEH-004 文件则详细规定了COTS硬件的适航审查流程,并允许在更广泛的情况下使用COTS硬件。但同时,EASA要求开发商对COTS硬件的生命周期进行严格管理,确保元器件在整个项目生命周期内的可用性和可靠性。
3. 硬件验证和审查要求
FAA:FAA在硬件验证中更关注通过功能仿真、硬件在环测试(HIL)以及失效模式影响分析(FMEA)等方法来确保硬件的功能正确性和安全性。FAA的适航审查强调硬件开发和验证的独立性,确保整个开发流程符合适航标准。
EASA:EASA则更加注重过程合规性和文档管理。EASA要求硬件开发的每个阶段都必须有详尽的记录,并且过程中的所有活动都需符合适航审查标准。EASA强调对硬件开发工具的验证和使用过程的合规性,确保工具本身不会引入设计缺陷。
4. 适航文件的使用
FAA:发布了多个咨询通告(AC),如 AC 20-152A,详细规定了如何在硬件开发中应用DO-254标准。FAA的文件特别关注硬件设计、验证、失效模式分析等方面的实际操作,具有较强的操作性。
EASA:EASA发布了多份备忘录(如 SWCEH-001 和 SWCEH-004),这些文件在补充DO-254标准的基础上,进一步强化了开发工具的验证、文档管理和过程合规性。EASA的审查更强调开发过程的全面性和文件的一致性。
3. FAA与EASA适航要求的演变与合作
FAA与EASA的合作文件
AMC/AC 20-152A 是FAA与EASA联合发布的关键文件,旨在提供一个全球统一的适航标准,特别是在复杂电子硬件的适航审查上解决了DO-254中的模糊之处。该文件为开发商提供了详细的指南,确保硬件设计和验证符合全球适航要求。
此外,FAA和EASA近年来在多个适航领域加强了合作,尤其是在复杂硬件的审查、COTS硬件的使用以及验证流程的统一上,双方通过发布合作文件减少了审查标准上的差异。
历史发展趋势
FAA 的审查标准逐渐从单纯的功能验证向过程合规性靠拢,与EASA的审查方式更加一致。而EASA则在硬件验证方法上引入了更多如功能仿真、失效模式分析等技术手段,提升审查的全面性。
随着航空电子系统的复杂化,FAA和EASA将在未来继续深化合作,推动全球适航审查标准的进一步统一。
总结
FAA和EASA在机载电子硬件的适航审查中虽然存在一些差异,但通过近年来的合作,这些差异正在逐步缩小。两者通过AMC/AC 20-152A等合作文件,正在推动适航审查标准的一致性和全球化。未来,随着航空系统的进一步复杂化,FAA和EASA将继续深化合作,确保机载电子硬件的设计和验证符合全球适航要求。