DO-178C-Softwarekonformität für die Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung

Ausblick für die kommerzielle und Verteidigungsluftfahrtindustrie

Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist eine der technisch komplexesten und anspruchsvollsten Branchen überhaupt, wenn nicht sogar die. Viel davon hat mit der Vielfalt der Flugzeuge zu tun, die sowohl für kommerzielle als auch für Verteidigungszwecke gebaut werden. Es gibt eine große Überschneidung bei den neuesten Technologietrends, die in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt werden, aber es gibt auch interessante Bereiche, die sich unterscheiden und erwähnenswert sind. Einer der Hauptfaktoren für Veränderungen und Trends in der Luft- und Raumfahrtindustrie sind jedoch die Kosten.

Ein durchschnittliches Passagierflugzeug kostet zwischen 82 und 350 Millionen Dollar. Je nach Militärflugzeugtyp kann der Preis zwischen 82 und 2.1 Milliarden Dollar liegen. Eine Boeing 787-10 kostet 340 Millionen Dollar und ein Stealth-Bomber vom Typ Northrop Grumman B-2 Spirit 2.1 Milliarden Dollar.

Verkehrsflugzeuge kosten aufgrund von Faktoren wie umfangreicher Forschung, Entwicklung, Produktion und Betrieb viel Geld. Die Entwicklung eines neuen Verkehrsflugzeugs erfordert erhebliche Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen, einschließlich der Entwicklung und Erprobung neuer Technologien, Aerodynamik, Materialien und Sicherheitsmerkmale. Diese Phase erstreckt sich oft über mehrere Jahre und erfordert erhebliche Investitionen in qualifizierte Ingenieure, Wissenschaftler und Einrichtungen.

Dies trifft auch auf Militärflugzeuge zu, doch darüber hinaus sind sie oft Vorreiter bei neuen Technologien und Innovationen, die höhere Forschungs- und Entwicklungskosten verursachen und den Bedarf an hochspezialisierten Ingenieuren erhöhen.

Ein weiterer Kostenfaktor für Verkehrsflugzeuge sind Tests und Zertifizierungen. Um sicherzustellen, dass ein Flugzeug die Sicherheits-, Leistungs- und Umweltstandards erfüllt, sind umfangreiche Test- und Zertifizierungsprozesse erforderlich. Ebenso müssen Militärflugzeuge strenge Test- und Zertifizierungsprozesse durchlaufen, um sicherzustellen, dass ihre Leistung, Sicherheit und Konformität mit militärischen Standards gewährleistet sind.

Diese und andere Einflüsse wie etwa die Komplexität der Lieferkette, die verwendeten Materialien (moderne Verbundwerkstoffe und Titan), individuelle Anpassungen für die kommerzielle Nutzung (Kabinenaufteilung, Bordunterhaltungssystem, Kücheneinrichtung usw.) oder militärische individuelle Anpassungen wie etwa Waffen, Avionik, Tarnkappentechnologie, Überlebensfähigkeit und andere missionsspezifische Ausrüstung können die Kosten in die Höhe treiben.

Offene Systemarchitekturen

Einer der Ansätze, die die Luft- und Raumfahrtindustrie zur Kostensenkung verfolgt, ist die Einführung offener Architekturen und Interoperabilität. Offene Systemarchitektur ist ein Systemdesignansatz, der darauf abzielt, Systeme wie Software und Hardware zu entwickeln, die von Natur aus interoperabel und verbindbar sind, ohne dass Nachrüstungen und Neudesigns erforderlich sind. Die Konsortium für die zukünftige Luftgestützte Fähigkeitsumgebung (FACE™) hat eine offene Beschaffungsumgebung geschaffen, die die Wiederverwendung erleichtert, um vier Kernziele zu erreichen:

• Verbessern Sie die Erschwinglichkeit.
• Geschwindigkeit erhöhen.
• Agilität verbessern.
• Liefern Sie Spitzenleistungen.

Das FACE™-Konsortium ist eine Partnerschaft zwischen Regierung und Industrie, die sich der Erreichung der vier Kernziele durch offene Industriestandards, fortschrittliche Integration und Wartungstechnologien widmet. Militärische und kommerzielle Organisationen können FACE-zertifizierte Produkte erwerben, die in den FACE-Registrierung.

Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen

Die Verwendung von künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) kommt bei Luft- und Raumfahrtveranstaltungen auf, und ein Gedanke ist, den Copiloten in kommerziellen Fluggesellschaften durch einen KI-Copiloten zu ersetzen. Bevor dieses Szenario umgesetzt werden kann, müssen einige erhebliche Sicherheitshürden überwunden werden.

Dennoch kann analytische KI in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden, um durch Anomalieerkennung oder durch Verfolgung, Planung und Verwaltung von Wartungsarbeiten auf der Grundlage historischer Daten und prädiktiver Analysen vorherzusagen, wann ein Teil ausfallen wird. In der Verteidigung ist dies jedoch genau umgekehrt.

Die USA entwickeln KI-Fähigkeiten für eine breite Palette militärischer Funktionen, die erhebliche Auswirkungen auf den Verteidigungssektor haben werden. KI-Technologien entwickeln sich rasant. Große Verteidigungsunternehmen entwickeln ihre KI-Fähigkeiten organisch und durch Akquisitionen weiter.

KI wird in Operationen wie Nachrichtendienst, Überwachung, Aufklärung (ISR), Logistik, Cyber, Befehls- und Kontrollwesen und Drohnenschwärmen eingesetzt. Vielleicht
Die am meisten publizierte und umstrittene KI-Anwendung in der Verteidigung betrifft autonome Fahrzeuge und Waffensysteme. KI-Technologie wird militärische Operationen effizienter, präziser und schlagkräftiger machen und gleichzeitig langfristiges Kostensenkungspotenzial bieten.

Städtische Luftmobilität

Einer der wichtigsten Trends im kommerziellen Bereich ist die Entwicklung hin zu einer nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Luftfahrt. Gemeint ist damit die Entwicklung elektrischer und hybridelektrischer Antriebssysteme.

Die FAA hat die Betriebskonzept Urban Air Mobility (UAM) zur Unterstützung der Entwicklung des Luftverkehrs für eine breite Palette von Passagier-, Fracht- und anderen Operationen innerhalb und zwischen städtischen und ländlichen Umgebungen unter Verwendung neuer und innovativer Flugzeuge. Fahrzeuge wie elektrische Senkrechtstarter und -lander (eVTOL) Flugzeugtypen befinden sich derzeit in der Entwicklung. Dennoch setzt auch das US-Militär eVTOL für militärische Missionen ein.

Entwicklung & Design

Fortschritte bei Softwarelösungen und -praktiken führen auch zu Verbesserungen bei Produktivität, Qualität, Markteinführungszeit und Kosten. Andere Technologien, wie die Cybersicherheit, sind zu einem vorrangigen Anliegen geworden. Hier sind einige, die einen starken Einfluss auf die Entwicklung haben und erwähnt werden sollten.

MIL/DEF Luft- und Raumfahrt

Sie sind speziell für die Luft- und Raumfahrtbranche innerhalb der Militär-/Verteidigungsindustrie (Mil/Def) zuständig und für die Konstruktion, Entwicklung und Herstellung einer breiten Palette von Militärflugzeugen, Hubschraubern und unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) verantwortlich. Diese Fahrzeuge dienen verschiedenen Zwecken, darunter Aufklärung, Überwachung, Kampf und Transport.

Militärflugzeuge sind mit fortschrittlichen Avioniksystemen, Hochleistungstriebwerken und modernsten Waffensystemen ausgestattet, um die Luftüberlegenheit und den effektiven Einsatz militärischer Operationen zu gewährleisten. Dieser Sektor ist auch beteiligt in der Weltraumforschung und Satellitentechnologie. Militärsatelliten sind für die Kommunikation, Informationsbeschaffung und Navigation von entscheidender Bedeutung. Sie ermöglichen eine sichere Echtzeitkommunikation zwischen Bodentruppen, Flugzeugen und Kommandozentralen.

Darüber hinaus trägt militärische Weltraumtechnologie zu Frühwarnsystemen, Wetterüberwachung und globalen Ortungsfunktionen bei. Das Militär ist nicht verpflichtet, die Sicherheitszertifizierungsrichtlinien für die kommerzielle Luftfahrt zu übernehmen, tut dies jedoch, weil diese Richtlinien den Einsatz robusterer und sichererer Flugzeuge ermöglichen.

Die Rolle von Normen und Vorschriften

DO-178C, in Europa auch als EUROCAE ED-12C veröffentlicht, ist der Standard für „Softwareüberlegungen bei der Zertifizierung von Bordsystemen und -ausrüstung“. Es handelt sich um einen Kernstandard für alle Avionik- und Bordsysteme und ein Dokument, anhand dessen Zertifizierungsbehörden wie die Federal Aviation Administration (FAA), die Europäische Agentur für Flugsicherheit (EASA) und Transport Canada alle kommerziellen softwarebasierten Luft- und Raumfahrtsysteme genehmigen und zertifizieren.

Avionik ist eine Ansammlung von elektronischen Subsystemen, die an Bord von Frachtflugzeugen, Militärflugzeugen, Geschäftsreiseflugzeugen und anderen privaten, gecharterten und ungeplanten Flugzeugen integriert sind. Zu diesen Systemen gehören Motorsteuerungen, Flugsteuerungssysteme, Navigation, Kommunikation, Flugschreiber, Beleuchtungssysteme, Kraftstoffsysteme, elektrooptische (EO/IR) Systeme, Wetterradar und Leistungsüberwachungssysteme.

Ohne Zertifizierung können kommerzielle Bordsoftwaresysteme nicht eingesetzt werden. Das Militär ist nicht verpflichtet, die Sicherheitszertifizierungsrichtlinien für kommerzielle Flugzeuge zu übernehmen, tut dies jedoch, weil diese Richtlinien den Einsatz robusterer und sichererer Flugzeuge für die Kriegsführung ermöglichen.

Da Sicherheitsbedenken aufgrund des technologischen Fortschritts und der Anwendung in Avioniksystemen zunehmen, kann ein Standard nicht alle Lösungen und bewährten Verfahren abdecken. Daher gibt es ergänzende RTCA-Leitfäden die Erläuterungen, häufig gestellte Fragen, Diskussionspapiere und Begründungen zu DO-178C enthalten. Hier sind nur einige davon:

Obwohl nicht Teil der RTCA-Bibliothek, ist SAE ein wichtiger Standard, der aufgenommen werden sollte. AS9100D: Qualitätsmanagementsysteme – Anforderungen für Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsorganisationen. Dies ist der internationale Qualitätsstandard, der von der Luft- und Raumfahrtindustrie zur Anwendung bewährter Verfahren in den Bereichen Produktsicherheit, Schutz und Leistung verwendet wird, die Ihnen dabei helfen, Ihr Unternehmen effizient und effektiv zu führen.

Bewährte Methoden und Prozesse in der Organisation unterstützen Teams bei der Organisation, senken Kosten, mindern Risiken, steigern die Produktivität und fördern kontinuierliche Verbesserungen.

Nach diesem Standard zertifizierte Unternehmen beweisen, dass sie sich der Exzellenz und der Lieferung von Qualität verschrieben haben. So können Ihre Kunden feststellen, ob Sie eine tragfähige und attraktive Alternative zu anderen Anbietern sind.

Um über die FAA-Vorschriften auf dem Laufenden zu bleiben, Dynamisches Regulierungssystem (DRS) der FAA ist ein Wissenszentrum, das sämtliches regulatorisches Leitmaterial enthält und kontinuierlich aktualisiert wird.