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起飞,朝着“北斗”的方向
来源:《中国民航报》2024-01-19 11:46:00

起飞,朝着“北斗”的方向

——独立式北斗机载导航设备适航审查侧记

在中国传统神话中,北斗七星是天地秩序的制定者,春生、夏长、秋收、冬藏都随着北斗斗柄的指向而来临。根据北斗与北极星的相对位置,人们可以找到位于正北方向的北极星。精准获知方向的能力对于人类文明的繁衍和兴盛是如此重要,进入卫星导航时代后,导航系统已经与国家的发展和命运紧密相连。

如今,朝着“北斗”的方向,中华文明正昂首阔步跨越式发展,走向星辰大海,飞往辽阔宇宙。我国自主建设运行的北斗卫星导航系统,经过多年发展,已成为面向全球用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航与授时服务的重要新型基础设施。在卫星导航领域、海事领域、移动通信领域……北斗系统取得了一系列令人欣喜的成绩。

由于民航业对安全运行的极高要求,北斗导航系统应用于民航领域的难度最大、要求最为严格。都说“天上的星星参北斗”,天上的飞机能靠北斗导航飞行吗?这成为中国科研工作者无法回避的一个问题。

为了回答对、回答好这个问题,民航适航审定工作者义无反顾地站了出来。

心怀“国之大者”扛起北斗适航审定重任

“颁证啦!颁证啦!”雀跃的欢呼声打破了中国民航适航审定中心成都机载设备审定分中心(以下简称“成都审定分中心”)办公区的宁静。

2023年11月1日,中国民航局适航司为独立式北斗机载导航设备颁发了技术标准规定项目批准书(CTSOA证书),这也是成都审定分中心成立以来完成的首个技术标准规定项目批准(CTSO)审查项目。

“这个CTSO申请项目对于促进北斗卫星导航系统在我国民机领域的发展和应用具有重要意义。”成都审定分中心组建负责人郑雪峰告诉记者。

时间拨回到6个多月前。当郑雪峰正式接到针对北斗导航适航审查专项的工作任务时,他意识到,一项前所未有的重任落到了他和成都审定分中心全体员工的肩上。

2023年初,中电科航空电子有限公司研发的独立式北斗机载导航设备向民航局提出了CTSO申请。刚刚成立的成都审定分中心成为此次独立式北斗机载导航设备审查的主要单位。

卫星导航系统是重要的空间基础设施,是事关国计民生的大国重器。为加快北斗卫星导航系统在民航领域的应用,民航局在2019年底正式发布了《北斗卫星导航系统应用实施路线图》,按照“从易到难,从便携到机载,从监视到导航,通用运输统筹推进”的总体实施路径,逐步、稳妥地实现北斗系统民航行业应用“全覆盖、可替代”。

实现独立式辅助导航是北斗应用于民航领域承上启下的第三阶段。中电科独立式北斗机载导航设备成为第三阶段的首个CTSO审查项目,其对北斗系统在民航领域应用的重要性不言而喻。

2023年3月16日,民航局适航司在成都召开中电科独立式北斗机载导航设备审查工作协调会,传达民航局领导对北斗项目的指示精神,要求各单位务必提高政治站位,确保实施进度,加快审定工作进程。民航适航审定中心高度重视北斗审查项目,中心主要领导作出了“北斗工作要重视,内部工作程序要高效,尽量加快审定进度”的批示。

众所周知,适航审定是民航安全的第一道关口。只有通过适航审查,独立式北斗机载导航设备才能应用于民航领域,北斗系统走向民航“全覆盖”的进程才能稳步推进、符合预期。

刚刚成立的成都审定分中心承担了这一历史重任。

矢志国之重器

全力提高适航审查效率

作为此次独立式北斗机载导航设备审查的主要单位,成都审定分中心组建时间短,面临人员短缺的情况。在承接北斗导航项目审定初期,民航适航审定中心选配优秀审查人员,成立了由郑雪峰任组长,成都审定分中心全体审查人员以及民航适航审定中心侯小宇、上海审定中心申岳、西南局审定处徐敬人3位经验丰富的适航审定专家共同组成的联合审查团队,全力确保中电科北斗导航项目设计审查工作稳步、高效推进。

“成都审定分中心成立后接到的第一个项目,就是一个这么重大的项目,我们感到十分光荣。在项目任务正式布置下来后,我们肯定是有信心的。”郑雪峰告诉记者,“当然也有压力,主要是项目要求高、时间紧、任务重。”

由于项目的重要性,早在2022年8月,成都审定分中心在独立式北斗机载导航设备及其有源单频天线的技术标准尚未颁布、申请人尚未提交正式申请的情况下,就采用对重点项目“预先服务、靠前指导”的方式,与中电科航电公司组织召开了3次有关独立式北斗导航项目的研讨会。

2023年3月17日,项目审查工作正式启动。项目申请人希望能够在2023年底实现装机,时间非常紧张。审查组采用“边申请、边受理、边审查”的总体工作思路,以及资料批准工作和试验工作联动管理的方式,与申请人共同商定“一本计划”,确定审定基础和符合性验证思路,有效推进项目。

“虽然时间紧张,但我们的适航审查要求丝毫没有放松,与申请人以前的取证经历相比甚至更加严格,目的是充分保证安全性,为以后的北斗系统适航审定工作奠定良好基础。”郑雪峰表示。

为进一步加快审查工作进度、提高审查工作效率,审查组决定在软硬件审查尚未开展时率先启动环境鉴定试验审查,将试验大纲细化至具体试验项,采用先分项、后总体的批准方法,成熟一项批准一项,从而实现“有序推进项目,确保审查质量”的目标。

在审查进度最紧张时,审查组多名成员主动放弃休假,加班加点,赶赴环境试验、功能性能鉴定、软硬件测试等现场进行检查目击。

从2023年3月17日项目启动到2023年9月28日设计批准审查工作结束,历时6个多月的密集审查,审查组共计参与审查159人×天,召开审查会议35次,审查相关资料151份,形成会议纪要30份,目击试验并编写试验观察记录单和试验观察报告20份,累计识别732项问题,累计关闭732项问题。

高效率、高工作负荷的背后,是中国适航人为国之重器护航的专业与执着。

“一定要不辱使命,打个漂亮仗”

加快实现高水平科技自立自强,是推动高质量发展的必由之路。

审查组将使命牢记于心,以“咬定青山不放松”的信念,始终保持“带头干”的姿态,上下联通,内外发力,冲破了重重阻力,在以高水平适航审定推动高水平科技自立自强的道路上一往无前。

在审查过程中,民航适航审定中心副主任张森深入审查工作一线,多次到成都审定分中心和中电科航电公司帮助解决审查工作的重点、难点问题。

针对北斗机载设备适航验证困难,成都审定分中心成立调研组,由主要负责人郑雪峰带队,分别至中电科航电公司、长沙金维公司进行调研,对存在的问题进行深入了解,把调研成果转化为解决问题、促进发展的实际行动。

这是多年来民航第一次审查北斗辅助导航CTSO项目,对审查组是很大的挑战。大家都憋着一股劲儿,想要把短板补齐,想要扬眉吐气,把国产北斗导航设备研发出来。

在符合性验证表明阶段,审查组更是保持24小时“待机”状态,与申请人组织团队通过远程会议、办公交流平台等形式增进双方共识、提高审查工作效率。

2023年4月12日,成都审定分中心组建团队成员、环境试验审查组组长马丽敏带领团队前往西安,进行卫星导航接收机的雷电直接、间接效应试验。

如果试验顺利,审查组就可以按计划返程。但意想不到的情况发生了。在进行试验时,突然所有设备都断电了,试验无法正常进行,马丽敏的心也沉了下来。

“卫星导航接收机是北斗机载设备最核心、最重要的设备,导航接收机试验失败,意味着整个机载设备可能有问题。”马丽敏回忆道。

审查组当夜召开紧急会议,现场气氛愁云惨淡,大家都感到了前所未有的巨大压力。马丽敏和同事们逐一分析试验失败的原因:是设备自身的防雷设计有问题,试验环境的部署有问题,实验室的试验仪器有问题,还是试验过程中的人为操作有问题?

逐一排查后,所有环节都没有问题。难道是设备本身有问题?这是所有人最不想看到的。

审查组立即要求中电科航电公司派模块专业人员前往西安。经排查,发现一个重要部件短路,并在进一步排查时,发现几根线缆没有接地。

排查出问题后,试验组开始进行故障复现。所有人的心都提到了嗓子眼。

“在研制过程中,试验条件是非常有限的,重做成本高,周期又长。如果进行故障复现,肯定又会烧坏一台设备。”马丽敏解释道,“因此,不管是我们还是中电科航电公司都不希望试验再次失败。”

在进行故障复现时,试验组将所有线缆接地,确认接口信号正常。接着,将接地线缆一根根取掉。最后到预判为故障源的线缆时,所有人屏气凝神,大气都不敢出。

这根线被取掉的瞬间,设备短路,故障成功复现!

来不及庆幸,试验组紧接着对另一台设备进行线缆全部接地情况下的试验,试验顺利通过。

实验室里爆发出巨大的欢呼声,所有试验人员都不约而同热烈鼓掌。

“最后一个合格件,我们在进行试验的时候是一次通过的,现在想起来还是觉得很有成就感。对我们来说,大家都知道北斗项目的重要性,使命光荣,责任重大。而且我们作为新单位,一定要不辱使命,打个漂亮仗,这就是我们所有人的想法。”马丽敏说。

牢记强国使命 高标准推进审定工作

从来好事多磨难。任何事物的发展都不会是一帆风顺的,对科技行业来说尤其如此。

当前被广泛应用于导航领域的全球定位系统(GPS),是在美国的主导下,在全球民航和航空工业界的共同努力下,经过20余年攻关实现应用的。要使北斗导航系统尽快走完GPS历经20年发展的航空应用之路,绝非易事。

“通过北斗导航项目,我们双方逐步推进关键航空电子产品国产化,本产品首次在航空领域应用了北斗导航芯片及部分国产逻辑器件。这是一个开始,后续我们将持续总结适应国内电子硬件产业特点,在符合适航规章的前提下,通过电子硬件咨询通告等形式继续加大对国产化元器件在项目中应用的支持力度。”侯小宇告诉记者。

针对独立式北斗机载导航设备的设计特点和应用场景,成都审定分中心审查组与申请人对审查内容进行了细致划分,采用诸多创新方式,并行开展了软件、硬件、环境试验等方面的审查活动。许多技术审查方法首次应用于中电科这一设计保证等级的项目,在确保项目设计安全可靠的同时,快速推进项目审查。

随着审查工作的逐步推进,审查组与工业方在软硬件审查范围、符合性验证思路等方面却出现了分歧。

分歧的根源在于审查范围界定。例如,在软件开发阶段,审查组指导申请人在充分识别软件构型项的基础上,首次把操作系统、芯片内置引导程序、库函数和驱动等纳入审查范畴。对此,中电科航电公司提出了疑问。

“考虑到北斗项目的重要性,我们借鉴国际通行做法,提出了一些符合国际标准的要求。但申请人提出,别的同样安全等级的设备审查,为什么就不包含操作系统、芯片、库函数这些审查内容?”成都审定分中心组建团队成员、总体及软件组组长谈云峰说。

事实上,审查组的出发点是为未来北斗应用于全球民航领域打下良好基础。在审查组开始审查工作时,软硬件审查等CTSO相关技术标准还没有发布。成都审定分中心借鉴国际技术标准,反复查阅相关资料,将国际通用的管理方法、技术标准应用到审查工作中。

“北斗不仅是中国的北斗,也是世界的北斗。”谈云峰告诉记者,“未来北斗系统应用于民航领域,是要推向国际,与GPS同台竞技的。我们的要求低了,就不能符合国际要求。飞机上的每一个零件都关乎安全,机载设备适航审定工作做好了,民航飞机也能用北斗系统实现自主导航。”

为了让申请人在软硬件审查范围、符合性验证思路等方面与审查组达成一致,审查组在短时间内密集召开多次内外部沟通协调会,摆事实、讲道理,有理有据地说服申请人转变观点。

面对与工业方的思想冲突,审查组的“90后”、电子硬件室工程师刘闰舟着眼安全风险,在与申请人对复杂电子硬件审查要求不能达成一致的情况下,参考国际主流适航标准,查阅大量资料,形成翔实交流材料,经过数小时的高强度会议,从规章条款以及审定实践层面都打消了申请人的顾虑,最终双方达成了一致,为后续硬件顺利审查奠定了基础。

为与申请人实现同频共振,成都审定分中心以党支部共建形式,搭建与工业方思想交流的平台。成都审定分中心临时党支部与中电科航电公司第七党支部共同围绕“一旗一课一突破,共筑适航同心圆”主题,成立了独立式北斗机载导航设备适航取证攻坚团队。攻坚团队开展共建,在提高政治站位的同时,围绕独立式北斗机载导航设备适航取证的重点、难点问题开展研讨,加快了软硬件、环境试验、系统集成、持续适航等各专业的审查速度。

“通过支部共建,申请人觉得有困难或是不理解的地方,就在党建活动上敞开了说,这样一步步达成了共识,对后续项目顺利实施有很大帮助。”成都审定分中心组建团队成员、电子硬件审查组组长朱鸿力说,“通过一次次沟通,也让申请人认识到对CAAC(中国民航)来说,必须守住安全底线。”

6个月的艰苦奋斗,6个月的并肩同行,6个月的夜以继日……成都审定分中心与工业方共同奋战,在高标准、严要求的态势下,手中时刻握牢“方向盘”。

回望这曲折艰难又满怀豪情的6个月,北斗辅助导航项目审查组的每一位成员都付出了巨大心血,彰显出适航审定“国之大者”,为保证民航运输安全、促进航空制造业发展做出了杰出贡献。

北斗临寒夜,万里照人间。回首来时路,有披荆斩棘的艰难,更有壮志凌云的喜悦。在不久的将来,北斗系统将为国产民机提供精确完好、安全可靠的导航服务,实现北斗系统民航行业应用“全覆盖、可替代”。

仰望天空,北斗高悬,为我们指引航路。在奋力谱写交通强国建设民航新篇章的新征程上,适航人脚踏实地,行稳致远,提供着源源不断的动能,将为实现高水平科技自立自强作出积极贡献。(《中国民航报》、中国民航网 记者王诗彧)

责任编辑:zhangtong 000
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