综合模块化航电IMA硬件单元.docx
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综合模块化航电IMA硬件单元
综合模块化航电（IMA）硬件单元
1.目的
本技术标准规定（CTSO）适用于为综合模块化航电（IMA）硬件单元申请技术标准规定项目批准书（CTSOA）的制造人。
本CTSO规定了综合模块化航电硬件单元为获得批准和使用适用的CTSO标记进行标识所必须满足的最低性能标准（MPS）。
2.适用范围
a.本CTSO适用于自其生效之日起提交的申请。
本CTSO具体针对以下硬件单元：
（1）硬件模块；
（2）装载硬件模块的机柜或机架。
b.符合本CTSO要求的硬件单元可用来支持功能CTSO设备或按照CCAR-21、23、25、27、29、33或35部批准的系统（例如，作为型号合格证组成部分批准的刹车系统）。
功能CTSO的批准和飞机级批准不在本CTSO的范围之内。
c.附录3给出了硬件单元的相关术语。
d.按本CTSO批准的综合模块化航电硬件单元，设计大改应获得CAAC的批准。
参见CCAR-21R3第21.313条。
3.要求
在本CTSO生效之日或生效之后制造并欲使用本CTSO标记进行标识的硬件单元，必须满足硬件单元最低性能标准。
本CTSO附录1给出了综合模块化航电硬件单元最低性能标准制定准则。
a.功能：
本CTSO适用于预期满足按本CTSO附录1准则制定的最低性能标准的设备。
本CTSO不针对预期执行的飞机级功能，而是为支持接收、处理和输出数据等通用功能的硬件提出环境鉴定试验要求。
获得本CTSO批准的硬件单元在加载相应软件程序时，也可能需要满足其他CTSO功能要求。
对于软件与硬件的组合，应使用适用的CTSO对其进行额外的CTSO功能批准。
设备或系统执行的未获得CTSO批准的功能，必须在装机过程中由局方评估和批准。
b.功能限制：
（1）本CTSO不适用于为目标发射器生成无线电频率信号的设备。
（2）本CTSO针对的软件功能仅限于支持电子件号和/或功能软件加载的软件。
c.失效状态类别：
失效状态类别取决于在特定飞机环境中执行的功能及其用途。
失效状态类别划分必须由安装批准过程中的安全性评估来确定，不属本CTSO范围。
制造商必须声明每个硬件单元的硬件设计保证等级和软件等级。
任何关于飞机安装、软硬件接口、或硬件设计保证等级和软件等级的假设，都应进行声明，并应包含在安装限制或说明中。
d.功能鉴定：
制造商必须为每个硬件单元定义最低性能标准。
根据附录1第5节，在最低性能标准中必须详细说明功能鉴定构型。
每个硬件单元的预期性能都必须符合制造商依据附录1准则制定的最低性能标准。
注：
如果用于软件加载和/或电子件号的软件按照本CTSO进行批准，则在IMA系统安装批准过程中，必须由局方对软件功能进行确认。
e.环境鉴定：
制造商必须按附录1第6节中指定的条件对设备进行试验，参照RTCA/DO-160D（Change3，2002.12.5）《机载设备环境条件和试验程序》。
注：
通常情况下，RTCA/DO-160D（包括Change1和Change2）或早期版本不再适用，如果使用该版本则需按照本CTSO第3.i节中的偏离要求进行证明。
f.软件设计保证：
硬件单元可以包含支持软件加载和/或电子件号的软件。
本CTSO仅适用于这类软件。
如果包含此类软件，则必须根据硬件单元制造商确定的软件等级，按照RTCA/DO-178B《机载系统和设备合格审定中的软件考虑》（1992.12.1）进行研制。
g.硬件设计保证：
如果硬件单元包含无法通过试验和/或分析来评估功能的电子设备，则必须根据硬件单元制造商确定的设计保证等级，按照RTCA/DO-254《机载电子硬件的设计保证指南》（2000.8.19）进行研制。
h.构型管理：
制造商必须使每个硬件单元具有支持强健的自动构型管理功能的设计特征。
该功能在实际安装前可能不会完全运行。
制造商必须能够表明，无论通过机械方式还是自动电子监控集成的组件，高层级的组件都只会按照预期设计进行组装，或者错误的组装可以在启动的时候探测到。
而且，对于需要与其他系统设备通过机械或电气连接器进行连接的各个硬件单元，制造商必须能够表明每个单元，无论通过机械方式还是自动电子监控更高层级的组装，都可以避免或在派遣前探测到错误的连接。
在对每个指定飞机构型中安装的IMA系统进行安全性评估过程中，制造商必须考虑构型管理设计特征的失效。
i.质量控制。
为符合本CTSO中针对硬件单元的标准，制造商必须能够提供质量控制方面的说明资料，并满足CCAR-21R3第21.143条和第21.310条（三）2要求。
此外，每个制造的硬件单元都必须符合批准的型号设计。
j.偏离。
如果采用替代或等效的符合性方法满足本CTSO规定的最低性能要求准则，申请人必须表明硬件单元保持有等效的安全水平。
申请人在提交数据资料之前，应按照CCAR-21R3第21.310条
（二）条要求申请偏离。
4.标记
申请人应将CCAR-21R3第21.312（四）中规定有关CTSOA标记的所有信息持久且清晰地标记在按本CTSO制造的每个硬件单元上。
此外：
a.为便于维护，可将硬件单元的件号标记在硬件单元上的多个位置。
b.按本CTSO制造的每个单独的硬件单元，也可以通过使用外部方式（例如电子显示）来确定所需的信息。
c.按本CTSO批准的硬件单元可以包含支持电子件号和/或功能软件加载的软件。
d.如果硬件单元包含软件（即支持电子件号和/或功能软件加载的软件），可为硬件和软件使用不同的件号。
e.每个件号必须确定唯一的构型（包括更改状态）。
f.按本CTSO批准的机架或机柜必须标识“CTSOA机架”或“CTSOA机柜”，并应将该标识放置在CTSO铭牌或靠近铭牌处。
5.申请资料要求
申请人必须向负责该项目审查的人员提交相关技术资料，以支持设计和生产批准。
提交资料包括CCAR-21R3第21.310条（三）3中规定的符合性声明及以下技术资料的副本。
a.运行说明和设备限制，包括对强健的自动构型管理设计特征的描述。
b.安装程序和限制。
该程序必须确保按照其进行安装后的硬件单元可以持续满足本CTSO的要求。
（1）限制必须确定所有安装问题，必须包括如下声明：
“本硬件单元CTSO批准所依据的是最低性能标准中要求的条件和试验。
如需要将该硬件单元安装在具体型号或某类型号时，安装人员负责确定安装条件符合本CTSO要求。
只有当申请人通过评估提出可接受的安装方法并获得局方批准时，才可对此硬件单元进行安装。
”
（2）如果硬件单元包含支持电子件号和/或功能软件加载的软件，则按本CTSO应用的软件等级必须与安装安全性评估一致，并记录在安装程序和限制中。
c.安装原理图。
d.安装布线图。
e.符合本CTSO的硬件单元的部件清单及件号。
f.部件维修手册（CMM）。
包括对部件周期维护、检查和维修的说明，以保证硬件单元的持续适航，包括建议的检查间隔和使用寿命。
该手册应满足CCAR-21R3中第21.50对持续适航文件的要求。
g.材料和工艺规范清单。
h.用于对每个硬件单元进行环境鉴定的试验条件的总结。
i.本CTSO第8节中的制造商数据单。
j.每个硬件单元的最低性能标准。
（参见附录1，最低性能标准制定准则）。
k.制造商CTSO鉴定试验报告。
l.铭牌图纸，应包含本CTSO中第4节所要求的信息。
m.定义硬件单元设计的图纸和工艺清单（包括修订版次）。
n.按CCAR-21R3第21.143条和第21.310条（三）2的要求提供质量控制系统（QCS）方面的说明资料，其中包括每个硬件单元产品的功能试验规范，以确保符合最低性能标准。
o.如果硬件单元包括软件，则还应提供软件合格审定计划（PSAC）、软件构型索引和软件完结综述。
注：
局方建议申请人在软件开发过程中尽早提交PSAC。
p.如果硬件单元包含无法通过试验和/或分析评估功能的电子设备，则还应提交硬件合格审定计划（PHAC）、硬件构型索引和硬件完结综述。
注：
局方建议申请人在电子设备开发过程中尽早提交PHAC。
q.查看CTSO相关电子件号的说明（如适用）。
6.制造人资料要求
除直接提交给局方的资料外，还应准备如下技术资料供局方评审：
a.功能鉴定规范，用来鉴定每件设备是否符合本CTSO要求；
b.设备校准程序；
c.持续适航文件；
d.原理图；
e.材料和工艺规范；
f.按本CTSO第3.e节要求的环境鉴定试验的结果；
g.如果设备包含软件，提供RTCA/DO-178B中规定的所有相关文档，包括所有支持RTCA/DO-178B附录A中相关目标的资料、由软件等级确定的过程目标和输出；
h.如果硬件单元包含无法通过试验和/或分析评估功能的电子设备，则还应根据硬件设计保证等级，按照RTCA/DO-254提供相关文档。
7.随设备提交给用户的资料要求
如欲向一个机构（例如运营人或修理站）提供一件或多件按本CTSO制造的硬件单元时，则应随设备提供本CTSO第5.a节到第5.i节的资料副本，以及所有保证硬件单元正确安装、审定、使用和持续适航所必须的其他资料。
8.制造人数据单
按本CTSO制造硬件单元的制造商必须向局方和运营方提交一份数据单，总结和交流硬件单元的设计细节。
CTSOA获批后局方会附上该数据单。
本CTSO附录2包含一份数据单格式及所需包含信息的样例。
制造人可以通过其他格式提交数据，但必须包含附录2中列举的所有信息。
如果资料表中部分内容不适用，标记“不适用”。
9.引用文件
a.RTCA文件可从以下地址订购：
RTCAInc.,115018thStreet,N.W.,Suite910,Washington,DC20036,也可通过网站订购：
www.rtca.org。
b.FAA咨询通告AC20-170可通过网站获得：
www.faa.gov。
附录1综合模块化航电硬件单元最低性能标准（MPS）制定准则
1.附录结构
本附录包括如下内容：
a.第2~3节对硬件单元最低性能标准进行了说明和概述。
b.第4~7节为制定硬件单元最低性能标准和试验条件提供指南。
c.第8~9节介绍制定最低性能标准时安装和运营性能方面的考虑因素。
2.概述
a.本附录为欲申请CTSO-C153批准的IMA硬件单元提出了最低性能标准制定准则。
附录涉及制造商必须在最低性能标准中考虑并需要说明的硬件性能特征，并在数据单中汇总（见本CTSO第8节）。
b.对于本CTSO，硬件单元包含如下内容：
（1）模块（可能会包含支持软件加载和/或电子件号的软件）。
这些模块只有安装在指定机柜或机架之后，才会运行。
模块类型可包括数据处理模块、供电模块、通信和数据总线模块等。
（2）装载IMA模块的机柜或机架。
这些机柜或机架可能是简单的机械外壳，或者可能综合主动冷却单元、供电、通信接口、数据和电源底板，或任何这些特征的组合。
c.传统的航电系统由专用的可更换组件（LRU）构成，这些LRU执行特定的功能，例如自动飞行、飞行管理和飞行驾驶舱显示器。
局方也都是为这些LRU及其功能制定相应的CTSO。
但随着数字技术的发展，集成度变得越来越高。
现在，已经演变成由软件确定功能，而由硬件提供输入、输出、数据存储和软件执行的平台。
由于这些基础属性对于不同的应用均是相似的，因此制造商可以通过使用不同类型的通用机载硬件单元来执行功能，从而提高效率。
图1为典型的综合航电系统框图。
根据系统的应用需求不同，所需硬件单元的类型和数量，以及每个单元类型的数量都可能是不同的。
如图1所示，机柜或机架中装满了不同类型的模块。
典型的模块类型包括处理器、供电、数据库和输入/输出模块。
除了机柜或机架，一个完整的系统可以由不同的控制器、显示器和传感器构成。
任何模拟信号、专用通信总线或系统级双向通信总线的组合均可提供IMA系统通信。
制造商可以将功能分配到一个或多个机柜机架上的模块和其他设备。
图1包含多个硬件单元的IMA系统样例
d.只有在制造商交付硬件单元，并且用户综合硬件和软件后，才能确定或运行每个硬件单元中驻留的系统应用功能。
因此对飞机级功能、失效状态类别，以及失效或故障的影响的描述都不会包含在硬件单元最低性能标准中，而是在相关规章、CTSO、最低性能标准和咨询通告中提及。
然而，制造商的最低性能标准必须声明每个研制硬件单元的硬件设计保证等级和软件等级。
制造商也必须将所有硬件和软件接口限制包含在最低性能标准和数据单中，以保存所声明的硬件设计保证等级和软件等级。
e.硬件单元可以包含支持软件加载和/或电子件号的软件。
只有此类软件可以用本CTSO进行批准。
如果存在这类软件，则必须根据硬件单元制造商确定的软件等级，按照RTCA/DO-178B《机载系统和设备合格审定中的软件考虑》（1992.12.1发布）进行研制。
3.最低性能标准概述
为硬件单元制定的最低性能标准必须包含以下内容：
a.预期功能。
制造商必须根据环境中相关性能要求详细说明硬件单元的预期功能。
b.假设
（1）每个硬件单元自身无法实现飞机上的任何功能。
只有在综合多个硬件单元，并加载功能软件后，才能实现飞机功能。
各硬件单元分别进行制造和运输，并仅包含支持软件加载和/或电子件号的软件。
（2）各个硬件单元应独立于飞机功能进行试验和鉴定。
每个单元都需要单独的试验程序，以验证硬件单元在不同的环境条件下执行其预期功能。
本CTSO不涉及对硬件单元正确执行功能软件的保证，但在TC、STC过程中，或获取功能CTSOA时，必须给予说明。
c.试验程序
（1）硬件单元性能试验。
硬件单元制造商必须制定试验程序，用来表明每个适用的硬件单元都符合本附录第5节中介绍的最低性能标准。
该试验程序可以在实验室环境下进行，表明硬件单元满足最低性能标准。
（2）环境试验。
硬件单元制造商必须制定试验程序，以表明在本附录第6节中规定的每个适用环境下，硬件单元符合其最低性能标准。
对于不同的环境试验，可能需要多项试验程序。
硬件单元制造商的设备规范或试验报告必须详细说明环境试验中的试验程序，也必须为使用简化功能试验来覆盖运营范围内性能要求提供证据。
（3）硬件单元安装试验。
硬件单元制造商可以制定试验程序，用于地面或飞行试验期间在飞机上安装硬件单元。
硬件单元中驻留的具体飞机系统功能不属于本附录范围，需参考相关MPS，获取功能CTSO试验要求，并参考制造商对任何其他飞机系统功能的试验要求。
（4）运行试验。
硬件单元必须包含支持运行试验的设计特征，以确定安装在飞机上时，其功能正常。
4.通用最低性能标准要求
硬件单元最低性能标准必须包含如下要求：
a.适航。
当与其他硬件单元和功能软件在指定飞机上综合时，每个硬件单元的设计和制造都必须提供不会破坏或降低飞机适航能力的安装方法。
b.预期功能。
每个硬件单元安装在飞机或发动机上时，都必须按照制造商的定义，执行其预期功能。
c.航空无线电管理法规。
如适用，所有设备都必须符合中国民用航空无线电管理的相关法规。
d.防火。
除了不会引起火势快速扩散的小部件（例如旋钮、紧固件、密封件、扣眼，和小电子部件），其他所有使用的材料都必须是耐火的。
e.试验影响。
硬件单元及其试验程序的设计都必须使得该程序的应用绝不能导致任何明显危害硬件单元性能和可靠性的情况。
f.设计保证。
硬件单元必须按照与驻留功能的失效状态类别相适应的设计保证等级和系统架构来进行研制。
SAEARP4754《高度综合复杂机载系统的适航审定考虑》为系统和设计活动提出了一种可接受的确定研制保证等级的方法。
如果硬件单元包含无法通过试验或分析来评估功能的电子设备，则硬件单元必须符合RTCA/DO-254《机载电子硬件的设计保证指南》。
如果硬件单元包含软件加载和/或电子件号的软件，则该软件必须根据RTCA/DO-178B《机载系统和设备合格审定中的软件考虑》中相应软件等级的要求进行研制。
注：
CTSO制造商所选择的设计保证等级必须与初步系统安全性评估（PSSA）过程分配给硬件单元软件和硬件的等级一致。
g.未使用的机柜或机架位置。
制造商必须定义相应的方法和部件，为未使用的机柜或机架提供适合的覆盖或位置填充物。
如需要，这些部件必须作为机柜或机架CTSO批准的一部分。
5.设备性能——标准条件
a.制造商应在最低性能标准中详细说明硬件单元性能要求。
但通常只有在多个硬件单元综合、功能软件加载，并且系统综合完成后，才能实现飞机功能。
飞机级的附加性能也必须在飞机合格审定过程中进行说明和验证。
需要在飞机级评估对CTSO要求的符合性。
该层级的性能标准超出了本CTSO的范围，此处提及只是出于完整性考虑。
硬件单元制造商必须为每类按本CTSO申请的硬件单元准备最低性能标准。
最低性能标准中必须包含硬件单元的所有最低性能要求。
这些要求必须以量化的形式提出。
如适用，最低性能标准中必须包含容差，以便可以更好地制定试验程序。
b.用于设备性能试验的设备构型。
（1）针对机柜和机架性能试验的试验构型必须至少包含综合了冷却和供电装置的机柜或机架，适用的供电模块（如果没有综合在机柜或机架中），适用的处理模块，和适用的数据通信模块（如果没有综合在机柜或机架中）。
针对模块的试验构型必须至少包含为该模块设计的机柜或机架，适用的供电模块（如果模块为完成功能，需要具有该部分），和适当的数据通信和处理模块（如果模块为完成功能，要求具有该内容）。
机柜或机架中所有未使用的模块位置都要安装适用的覆盖或位置填充物。
（2）机柜或机架和模块构型必须包含为其服务的适当的电气和机械连机器接口。
（3）如果按本CTSO制造的硬件单元可以加载软件，执行飞机功能，则制造商应使用指定的目标试验软件或功能软件来表明硬件单元功能的运行。
制造商必须验证、确认和控制软件的构型，以确保试验有效。
c.设备性能要求。
最低性能标准必须至少涉及表1中相关的硬件特征。
任何硬件单元的功能组成部分都会规定相应的特征项和硬件单元最低性能标准的实际内容。
表1按性能分类的硬件特征
设备性能类别
特征
对于所有单元的通用信息
∙底板接口
∙电源要求
∙电源损耗
∙热要求
∙冷却要求
∙尺寸和重量
∙输入/输出连接器
∙连接器
∙外形和安装
∙机械接口
针对模拟输入信号的模拟输入规范
∙范围
∙精度
∙分辨率
∙空位和补偿
∙过滤
∙输入阻抗
∙模数转换速度
∙数模转换速度
∙稳态电压等级
∙瞬态电压等级
∙电路保护技术
∙复用
针对模拟输出信号的模拟输出规范
∙范围
∙精度
∙空位
∙线性
∙最大电流
∙输出阻抗
∙模/数转换速度
∙稳态电压等级
∙瞬态电压等级
∙电路保护技术
∙复用
针对离散输入信号的离散输入规范
∙触发点
∙滞后
∙过滤
∙输入阻抗
∙逻辑意义
∙最大逻辑高电平
∙最大逻辑低电平
∙最低逻辑高电平
∙最低逻辑低电平
∙稳态电压等级
∙瞬态电压等级
∙电流保护技术
∙复用
针对离散输出信号的离散输出规范
∙电压等级
∙供电电流容量
∙电流接收容量
∙输出阻抗
∙电流保护技术
∙复用
针对处理硬件的处理规范
∙包含的软件功能
∙软件/硬件接口机制和协议
∙综合要求
∙软件限制
∙CPU总线和时钟频率
∙存储器大小和类型
∙中断
∙复位结构
∙存储器管理，如缓存和MMU
∙监控器
∙底板接口
∙CPU类型
∙CPU吞吐量
∙时序规范
供电
∙规则
∙输入电压和电流
∙最大启动电流等级
∙输出电流范围
∙续航
∙重启
∙瞬态感应
∙电压输出和容差
∙电源监控和状态输出
∙短路管理
∙电源复位和恢复
∙电路保护技术
针对输入和输出的数字通信
∙数据速率
∙完好性检查
∙信号等级
∙电流接收和供电电流
∙输入阻抗
∙输出阻抗
∙信号的上升和下降时间
∙过滤
∙插针长度限制
∙输入和输出容量
∙隔离
∙最大误码率
∙电路保护技术
∙复位
∙监控器
∙复用
机柜或机架
∙安装结构
∙间隙要求
∙空气流动要求
∙模块安装方案
∙单元间接口
∙单元间连接
∙接地和屏蔽措施
∙分区或隔离措施
∙模块安装和拆卸方法
6.设备性能——环境条件
a.硬件单元制造商必须详细说明可以代表实际安装环境的RTCA/DO-160环境条件和试验程序中相应环境试验类别。
制造商必须说明针对适用的标准环境条件和试验程序中每个适用试验程序的硬件单元性能要求。
如适用，制造商可以在环境极限条件下选择不同的合格判据或容差。
一旦确定了适用的环境试验条件和类别，硬件单元制造商必须制定鉴定试验大纲，以指导试验。
必要时，需要在试验阶段实现单元连接来代表实际运行情况。
b.如果制造商想通过多个类别的环境试验来鉴定硬件单元，则必须执行每一类别所对应的各项试验。
c.硬件单元制造商和型号合格证（TC）、补充型号合格证（STC）申请人必须共同负责确保飞机合格审定中的安装设计与设备审定中的环境条件一致，也必须确定只要飞行环境保持在包线范围内，可以确保足够的飞机性能和安全性。
d.制造商可以在任何环境试验程序中使用X类，表明电子硬件最低性能标准并未按照该节的环境条件进行试验。
e.环境试验的设备构型
（1）针对机柜和机架性能试验的试验构型必须至少包含综合了冷却和供电装置的机柜或机架，适用的供电模块（如果没有综合在机柜或机架中），适用的处理模块，和适用的数据通信模块（如果未综合在机柜或机架中）。
针对模块的试验构型必须至少包括为该模块设计的机柜或机架，适用的供电模块（如需要该部分模块完成功能），和适用的数据通信和处理模块（如需要该部分模块完成功能）。
机柜或机架中所有未使用的模块位置都要安装适用的覆盖或位置填充物。
（2）机柜或机架和模块构型必须包含为其服务的适当的电气和机械连机器接口，包括屏蔽、后壳和应力释放等。
设备构型必须包含适用的标准环境条件和试验程序中安装程序所指定的接口线路和线缆。
（3）如果按本CTSO制造的硬件单元可以加载软件来执行飞机功能，则制造商应适用具体的目标试验软件或功能软件来表明硬件单元功能的运行。
制造商必须验证、确认和控制软件的构型，以确保试验的有效性。
f.环境鉴定试验。
下表2汇总了环境鉴定试验的指南。
表2环境鉴定试验的指南
环境试验
RTCA/DO-160D章节
指南
温度
4.5
∙该试验不作为本CTSO的组成部分执行。
∙为本节填写CTSO环境鉴定表X类（未试验）。
∙将这些试验作为功能CTSO应用或型号合格审定的组成部分执行。
高度
4.6
为本节填写CTSO环境鉴定表格：
∙将设备在这些试验条件下进行试验。
∙制造商必须确定进行这些试验时，设备需要满足的相关最低性能标准。
温度变化
5.0
∙该试验不作为本CTSO的组成部分执行。
∙为本节填写CTSO环境鉴定表X类（未试验）。
∙将这些试验作为功能CTSO应用或型号合格审定的组成部分执行。
湿度
6.0
为本节填写CTSO环境鉴定表格：
∙将设备在这些试验条件下进行试验。
∙制造商必须确定进行这些试验时，设备需要满足的相关最低性能标准。
冲击（运行）
7.0
∙该试验不作为本CTSO的组成部分执行。
∙为本节填写CTSO环境鉴定表X类（未试验）。
∙将这些试验作为功能
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