
在航空产业中,任何安装在飞机上的设备、系统或软件,都必须经过严格的安全评估与认证,才能被允许投入使用。这一过程被称为适航认证(Airworthiness Certification)。适航认证的核心目标是确保航空器及其相关设备在设计、制造和运行过程中满足航空安全要求,从而保障飞行安全。
随着航空电子系统、机载软件以及FPGA硬件在飞机中的应用越来越广泛,航空电子产品在进入市场前必须满足一系列严格的适航标准。其中,机载软件和电子硬件最常涉及的两项关键标准分别是 DO-178C 和 DO-254。
适航认证是由航空监管机构对航空器或航空设备进行的一系列技术评估与审核,以确认其满足安全飞行要求。不同国家和地区通常由专门的航空监管机构负责适航管理,例如欧洲由 European Union Aviation Safety Agency 负责,美国由Federal Aviation Administration 负责。
在适航认证体系中,航空电子系统需要证明其在设计、开发和验证过程中符合严格的安全工程要求。认证通常不仅关注产品功能,还会重点评估开发过程是否满足航空安全标准,例如需求管理、验证测试、配置管理以及质量保证等。
在航空电子系统中,大量功能由软件实现,例如飞控系统、导航系统、通信系统以及任务管理系统。因此,机载软件的开发必须满足 DO-178C 标准。
DO-178C是全球航空软件适航认证的核心标准,规定了机载软件开发过程中的一系列安全工程要求,包括需求管理、软件设计、编码规范、验证测试以及配置管理等。该标准强调通过严格的开发流程和验证活动来确保软件可靠性,而不仅仅依赖最终测试结果。
DO-178C还根据软件对飞行安全的影响程度,将软件划分为不同安全等级(DAL等级)。安全等级越高,对开发流程和验证活动的要求也越严格。例如飞行控制相关软件通常需要达到最高等级,而一些辅助功能软件则可以采用较低等级的开发要求。
在航空电子系统中,除了软件外,大量关键功能也由电子硬件实现,例如FPGA、ASIC以及复杂电路板设计。这类电子硬件的适航认证需要满足 DO-254 标准。
DO-254主要针对复杂航空电子硬件设计,规定了硬件开发过程中的设计保证要求。标准要求企业在硬件设计阶段建立完整的开发流程,包括需求分析、架构设计、实现、验证以及配置管理等。通过这些工程过程,可以确保硬件在各种运行条件下保持可靠性和可预测性。
随着FPGA和SoC在航空电子系统中的广泛应用,DO-254已经成为航空电子硬件开发的重要规范。许多航空设备供应商在开发阶段就需要按照该标准建立设计流程,以便后续顺利完成适航认证。
在适航认证体系中,系统、软件或硬件通常根据其对飞行安全的影响程度划分安全等级。以航空软件为例,DO-178C定义了五个安全等级(Design Assurance Level,DAL):

等级越高,对开发流程、验证活动和文档要求也越严格。例如DAL A软件通常需要进行更高强度的测试与验证,并建立完整的需求可追溯关系。
对于航空电子设备制造商而言,适航认证往往是一个复杂且周期较长的过程。在实际项目中,企业通常会遇到多方面挑战。
安全工程流程建设难度较高。适航标准不仅要求产品满足功能要求,还要求企业在研发阶段建立符合标准的软件或硬件开发流程,例如需求管理、配置管理以及质量保证体系。
文档与可追溯性要求严格。适航认证要求建立完整的需求、设计和测试之间的可追溯关系,这对于复杂系统来说往往需要大量工程管理工作。
验证和测试工作量巨大。高等级安全系统通常需要开展大量验证测试,以证明系统在各种条件下均能保持稳定和安全。
在实际航空电子项目中,适航认证通常需要经历多个阶段,包括系统安全评估、开发流程建立、设计与实现、验证测试以及最终适航审查等。
企业通常需要在项目初期就确定产品安全等级,并制定符合标准的开发计划。在开发过程中,需要持续开展设计评审、测试验证以及配置管理工作。最终通过航空监管机构或认证机构的审查后,产品才能获得适航批准。
航空电子设备适航认证涉及复杂的安全工程体系建设以及大量技术文档准备。对于许多企业而言,在研发阶段建立符合航空标准的软件或硬件开发流程往往需要投入大量专业资源。
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企业只需提供产品基础资料及研发信息,其余安全工程流程建设、文档准备以及认证机构沟通等工作均由望安团队负责推进,从而帮助企业更高效地完成适航认证准备并顺利进入航空市场。