崔永輝

摘要：為滿足民用飛機不斷提升的安全性、經(jīng)濟性等要求，各類先進技術(shù)近年來大量被用于民用飛機制造，綜合航電系統(tǒng)技術(shù)便屬于其中代表?；诖耍疚膶⒑唵谓榻B民用飛機綜合航電系統(tǒng)技術(shù)特點，并深入探討技術(shù)的發(fā)展趨勢，希望研究內(nèi)容能夠給相關(guān)從業(yè)人員以啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：民用飛機;綜合航電系統(tǒng);開放式結(jié)構(gòu)

前言

相較于傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)，綜合航電系統(tǒng)具備降低連線復(fù)雜性、減輕飛機重量、減少資源重復(fù)配置、增加可靠性、提高自動化程度、提升故障檢測能力和容錯能力等優(yōu)勢。為保證綜合航電系統(tǒng)更好服務(wù)于民用飛機，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1. 民用飛機綜合航電系統(tǒng)技術(shù)特點

1.1擁有開放式結(jié)構(gòu)

綜合航電系統(tǒng)擁有按層次劃分的開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，各層級為標準接口，在系統(tǒng)的功能綜合與集成方面表現(xiàn)優(yōu)秀，且能夠較好滿足系統(tǒng)的裁剪和擴充需要，系統(tǒng)升級和CTOS技術(shù)應(yīng)用也能夠獲得有力支持。系統(tǒng)的容錯與重構(gòu)也能夠獲得開放式結(jié)構(gòu)帶來的積極影響，系統(tǒng)可靠性可由此提升。采用標準規(guī)范與接口屬于開放性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要前提，如標準化的串行數(shù)據(jù)總線接口與電氣特性、標準模塊的機械接口等，一般由現(xiàn)場可更換模塊、UDP/IP協(xié)議、有PCI標準內(nèi)部接口、開放式航電模塊平臺、符合ARINC653接口要求的操作系統(tǒng)組成。通過分離硬件和軟件，系統(tǒng)修改設(shè)計和取證時間可有效降低，產(chǎn)品開發(fā)的風險和成本也能夠隨之下降[1]。

1.2采用IMA模塊

作為一種新型技術(shù)，該技術(shù)以ARINC600標準為基礎(chǔ)，原有的LRU外場可更換件可由LRM代替，持續(xù)的改進升級也可基于IMA模塊實現(xiàn)。在IMA模塊支持下，PSU（供電裝置）的2個或多個共用成為可能。受成本等因素影響，多數(shù)LRU會配置簡化的PSU。但如果該供電裝置出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致LRU全部功能喪失。在IMA模塊支持下，可在一個綜合機架中配置兩個或更多PSU，從而實現(xiàn)成本的節(jié)省并保證系統(tǒng)功能的可靠性。以窄體噴氣客機為例，IMA模塊的應(yīng)用可實現(xiàn)160kg重量的減輕。此外，IMA模塊還能夠為系統(tǒng)綜合奠定基礎(chǔ)，更好服務(wù)于系統(tǒng)重構(gòu)和檢測，子系統(tǒng)外場可更換組件數(shù)量也能夠同時減少，隨著開展的標準模塊設(shè)計、電源等功能模塊共享必須引起重視。

1.3先進總線技術(shù)

民用飛機綜合航電系統(tǒng)多采用貨架數(shù)據(jù)總線AFDX技術(shù)，這一先進總線技術(shù)具備多方面優(yōu)勢，包括可實現(xiàn)LRM在航電機柜內(nèi)的多種功能集成、擁有較高的全雙工通信速率（100Mbits/sec）、能夠為容錯提供雙余度、始終采用以太網(wǎng)協(xié)議。此外，傳統(tǒng)架構(gòu)LRU與IMA架構(gòu)LRM的數(shù)據(jù)交換也可在AFDX總線支持下實現(xiàn)[2]。

2. 民用飛機綜合航電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1硬件平臺設(shè)計技術(shù)

對于綜合航電系統(tǒng)來說，平臺屬于一切的基礎(chǔ)，民用飛機綜合航電系統(tǒng)硬件平臺存在的標準化、通用化、模塊化發(fā)展趨勢應(yīng)得到重視。基于LRM的網(wǎng)絡(luò)交換機、遠程接口單元、計算機處理平臺均屬于硬件平臺范疇，包括全雙工分組以太網(wǎng)交換機、各支持模塊的集成、輸入/輸出模塊、計算機模塊、電源模塊組成，IMA機柜的供電需要滿足、整個平臺的處理任務(wù)完成、信號類型的輸入/輸出和轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)交換機與計算機處理平臺的通信、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)快速轉(zhuǎn)發(fā)均可由此實現(xiàn)。

2.2軟件綜合集成技術(shù)

對于綜合航電系統(tǒng)來說，軟件集成技術(shù)屬于其核心。由于模塊化硬件平臺會隨電子技術(shù)的不斷發(fā)展而更新，這就使得未來的綜合航電系統(tǒng)必須得到軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)升級支持，因此軟件系統(tǒng)需實現(xiàn)兩個目標，包括可重用的應(yīng)用程序組件建立、可重構(gòu)的軟件框架搭建。綜合航電系統(tǒng)的軟件一般由應(yīng)用層、操作系統(tǒng)層、模塊支持層組成，標準接口負責層與層之間的交互，下一級的軟件層中封裝接口服務(wù)。硬件與模塊支持層直接相關(guān)，以此提供對硬件資源訪問的接口滿足操作系統(tǒng)層需。模塊支持層可提供模塊資源服務(wù)、自測試服務(wù)、時間服務(wù)、通信服務(wù)、加載服務(wù)。操作系統(tǒng)層多為實時操作系統(tǒng)，以此為系統(tǒng)層軟件運行提供支持。各種任務(wù)的切換和調(diào)度也能夠得以實現(xiàn)，VXWORKS653、Integrity、AOS屬于現(xiàn)階段使用較為廣泛的綜合航電系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)。應(yīng)用層負責各系統(tǒng)的功能軟件集成，如燃油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)等，為避免系統(tǒng)間彼此產(chǎn)生影響，功能應(yīng)用軟件的空間和時間上隔離不惜得到重視，專門的管理軟件選用也極為關(guān)鍵。

2.3數(shù)據(jù)總線傳輸技術(shù)

綜合航電系統(tǒng)的集成化程度直接受到機載高速數(shù)據(jù)總線技術(shù)影響，該技術(shù)可更好服務(wù)于不同傳輸能力和總線標準的兼容。通用數(shù)據(jù)傳輸機制屬于綜合航電系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵，這一傳輸對數(shù)據(jù)總線的吞吐率和分布式處理能力要求較高，因此未來傳輸技術(shù)將出現(xiàn)可靠性、實時性、帶寬三方面的需求，具體表現(xiàn)為總線的容錯能力、節(jié)點傳輸在規(guī)定時間內(nèi)完成、綜合航電系統(tǒng)功能綜合程度和各子系統(tǒng)能力，相應(yīng)的可升級余量留有、10微秒內(nèi)的傳輸延遲控制、10-10內(nèi)的控制/狀態(tài)數(shù)據(jù)誤碼率控制、10-7內(nèi)的數(shù)據(jù)流誤碼率控制同樣需要得到重視。

2.4系統(tǒng)仿真試驗技術(shù)

作為一種圍繞仿真實驗研究的綜合性新興技術(shù)，統(tǒng)仿真試驗技術(shù)以計算機軟硬件為基礎(chǔ)，基于相似性原理和現(xiàn)代控制論方法，通過針對性的系統(tǒng)模型構(gòu)建，開展半實物混合仿真實驗、假設(shè)的真實系統(tǒng)解析實驗，即可圍繞民用飛機綜合航電系統(tǒng)開展更深入研究。對于民用飛機來說，飛機的適航條款、民航的飛行安全條例要求必須得到滿足，而對于綜合航電系統(tǒng)涉及的各類關(guān)鍵技術(shù)，嚴格的驗證試驗開展極為關(guān)鍵，為更好服務(wù)于民航飛機設(shè)計、綜合航電系統(tǒng)升級，保證綜合航電系統(tǒng)更好滿足適航標準，系統(tǒng)仿真試驗技術(shù)必須充分發(fā)揮自身作用。

結(jié)論

綜上所述，民用飛機綜合航電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展前景廣闊。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的數(shù)據(jù)總線傳輸技術(shù)等內(nèi)容，則直觀展示了技術(shù)發(fā)展趨勢。為更好推進技術(shù)發(fā)展，民用飛機的整體發(fā)展趨勢、相關(guān)資源狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用探索必須引起重視。

參考文獻：

[1]李念霏，陳福，陳寧.民用飛機綜合模塊化航電系統(tǒng)資源狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)研究[J].民用飛機設(shè)計與研究，2020（01）：49-53.

[2]朱川，徐德勝，謝殿煌.民用飛機集成驗證試驗平臺規(guī)劃研究[J].民用飛機設(shè)計與研究，2018（04）：50-55.