小型悬挂物接口技术研究

史志钊， 赵宝奇， 常迁榛， 聂志强， 巩冠峰

(1.中国航空工业洛阳电光设备研究所，河南洛阳 471009;2.中国人民解放军驻六一三所军事代表室，河南 洛阳 471009;3.空军工程大学，西安 710051)

0 引言

MIL-STD-1760飞机悬挂物电气连接系统标准在美国和北约获得了巨大的成功［1］。国内参照美国MIL-STD-1760C版制定的GJB1188A《飞机悬挂物电气连接系统接口要求》标准也得到了军方和工业部门的广泛认可，效益明显［2-3］。作为下一代战斗机发展方向的无人战斗机，一般携带小型而大威力的精确制导武器去攻击、拦截地面或空中目标［4］，但随着无人机与小型灵巧武器等技术的快速发展，在进行机载武器系统综合时，发现1760标准定义的标准接口在规格、技术及费用等多方面已不适应这些小型运载平台及其小型悬挂物的使用要求。为了最大限度地提高小型悬挂物与运载平台之间的互用性，避免再出现类似于GJB1188贯彻前的乱象，减少或避免服役期间因多次改装而造成的各种资源的浪费，有必要尽快开展小型悬挂物接口相关技术的研究工作。通过跟踪研究国外小型悬挂物接口方面的先进理念及技术，同时借鉴国内外飞机/悬挂物电气接口标准推广应用方面的经验，逐步在国内建立完善的飞机/悬挂物接口技术的标准体系，具有很大的现实意义。

1 小型悬挂物接口技术的发展概况

20世纪70年代末，美国为了改变以前飞机平台与各类悬挂物各自独立设计的状况，开始研究飞机悬挂物之间通用电气接口方面的技术，希望能通过规范接口类型使飞机悬挂物之间的电气接口的激增最小化，有效地改善了飞机与悬挂物之间的互用性问题。美国于1981年发布了MIL-STD-1760《国防部接口标准 飞机/悬挂物电气连接系统》，随后历经5次大的修订于2007年10月发布了最新版的MIL-STD-1760E［5］。为了适应小型智能悬挂物的快速发展，美国20世纪末期就由小型弹药/外挂物接口工作组委员会(MM/SITG)开展了相关的研究验证工作，2008年1月发布了小型任务悬挂物的接口标准AS5725《Interface Standard，Miniature Mission Store Interface》［6］，预计相关的配套标准如验证标准等也将随后发布。

国内1991年发布了GJB1188《飞机悬挂物电气连接系统要求》，1999年参照1760C修订发布了 GJB 1188A，其后续版本的修订工作也取得了较大的进展，虽然小型悬挂物接口方面的技术也在探索研究，但目前尚没形成相关的技术标准或规范。

2 小型悬挂物接口组成及功能要求

2.1 小型悬挂物接口组成

小型悬挂物接口研究的主要对象一方面是飞机主运载装置与小型悬挂物之间的电气接口，另一方面是飞机挂载的小型悬挂物运载系统与小型悬挂物之间的电气接口。

AS5725中小型悬挂物接口(MMSI)中信号的定义充分借鉴了1760信号类型及要求，增加了少量有小型悬挂物接口特点的信号。AS5725的信号类型可简单地分为信号线、离散线及电源线，具体的接口组成如图1所示。

图1 接口信号组Fig.1 Interface signal set

AS5725定义的小型悬挂物接口在应用时可以进行剪裁，在下列接口类型之一中选取:1)I类应该包括除辅助电源接口之外的全部接口;2)IA类应该包括含辅助电源接口在内的全部接口;3)II类应该包括除高带宽、上行光纤通道、下行光纤通过信号和辅助电源接口外的所有信号;4)IIA类应该包括II类信号加上辅助电源接口。

2.2 信号功能及要求

2.2.1 信号线功能及要求

信号线类接口包括高带宽、光纤通道及数字数据总线三类信号接口。高带宽(HB)信号用于A型或B型信号的双向单工传输，信号定义及要求与1760E中的高带宽通道HB1完全相同。光纤通道的信号定义及要求与1760E相同，主信号组中包含一对，一个上行光纤通道(UFC)和一个下行光纤通道(DFC)接口，用于载机及悬挂物之间高速大批量数据的传输。光纤通道接口为今后的应用预留了较大的扩展空间［7］。

1553B作为第一代军用数据总线，其1 M/s的带宽已不能满足大批量数据传输的需求［8］。AS5725采用了10 MHz的增强型EBR1553网络，功能与MIL-STD-1553B相似，以指令/响应方式异步运行，且应以半双工方式传输，接口信号符合SAE AS5652《10 M/s网络配置数字时间分配命令/响应多路数据总线》的要求［9］。

2.2.2 离散信号线功能及要求

离散信号线主要是一些低功率的开关量接口，包括安全允许、平台类别、悬挂物匹配以及运载装置匹配线，另外还有一根结构地线。安全允许离散信号功能及要求与1760E的投放允许信号相同。悬挂物匹配及运载装置匹配线的功能及要求类似于1760E的联锁信号。结构地线的功能及要求也与1760E中的要求相同。

平台类别接口是一种新增的信号，该信号的功能是用来表明小型悬挂物将在什么样的平台上使用，因为不同的运载平台为武器悬挂物提供初始速度的能力有很大的差别。该信号有3种状态，分别表示3种运载平台类型:1)1类平台，信号悬空，表示为速度大于450 km/h(约250 kn)的机载高速平台;2)2类平台，接高电平，表示为速度小于450 km/h(约250 kn)的机载低速平台;3)3类平台，接地，表示为一些面基发射系统的平台。

2.2.3 电源线功能及要求

电源类接口是一些大功率的电源供电接口。包括工作电源、安全允许电源和辅助电源以及它们各自的回路。其中工作电源及其回路类似于1760E的直流1，只是负载能力较小，为5 A。安全允许电源其回路类似于1760E的直流2，也是负载能力较小，为5 A。

辅助电源为270 V，类似于1760E的270 V直流，负载能力为5 A，可用于悬挂物内部电子设备的基本操作和非安全关键功能的供电。

3 与1760接口对比分析

AS5725规定的小型悬挂物接口信号是在MILSTD-1760E的基础上形成的，绝大部分信号的功能及信号特性都是一致的，去掉了冗余备份的接口，电源类信号负载能力适当降低，使得信号数量大幅减少，连接器的物理尺寸也有效减小。以信号种类最全的IA类为例，AS5725中IA类信号共15路，1760E中IA类信号共41路，信号数量减少了将近2/3。因此，一定程度上AS5725可以看作是1760E信号的剪裁版。

3.1 信号类接口对比分析

AS5725中信号线类接口是4路，1760E中信号线类接口是9路。AS5725中高带宽信号、上/下行光纤通道信号的功能及要求与1760E中是相同的，数据总线信号的功能也类似。

信号类接口主要的不同点有:1)AS5725中仅保留1路HB1高带宽接口，用于传输高带宽的A型或B型信号;2)数字数据接口由1 M的MIL-STD-1553B改为10 M的增强型EBR1553;3)光纤类信号线中保留了上行光纤通道和下行光纤通道接口，去掉了预留的光纤信号接口;4)取消了低带宽信号接口。

3.2 离散类接口对比分析

AS5725中离散类接口是5路，1760E中信号线类接口是11路。其中安全允许离散则相当于1760E中的投放允许离散接口，悬挂物配接线则相当于1760E中的联锁回线和联锁接口。运载装置配接线要求也相当于1760E中的联锁回线和联锁接口，功能是用于判断运载系统的挂载与否的状态。

离散类接口主要的不同点是:1)取消了地址线接口，因为在运载系统之下不可能有太多的远程终端，所有小型任务悬挂物均可以采用固定地址，故而取消了1760E中规定的离散地址接口线;2)增加了一路平台类型接口，不同运载平台的飞行特性，将对精确制导武器的初始状态和飞行性能有显著的影响;3)增加了运载装置配接线，因为在挂载小型任务悬挂物的运载系统(例如撒布器)通常在飞行中是需要与宿主机分离的，所以需要知道它们的“存在(挂载)”状态。

3.3 电源类接口对比分析

AS5725中电源类接口总共6路，而1760E中电源信号主接口是10路，辅助电源接口共11路。其中工作电源功能及要求与1760E中的28 VDC电源1基本相同，安全允许电源功能及要求与1760E中的28 VDC电源2基本相同。

电源类接口主要的不同点是:1)工作电源及安全允许电源的负载能力与1760E不同，小型任务悬挂物要求仅是1760E的1/2，为5 A;2)辅助电源接口方面AS5725仅保留270 VDC电源线，而且规定270 VDC电源接口只能用于平台及其运载悬挂物，小型任务悬挂物一律不使用辅助电源接口;3)AS5725电源接口中完全舍弃了对115/200 VAC电源的使用。

3.4 物理接口的对比分析

AS5725中连接器应满足MIL-C-38999/XX(或MIL-DTL-38999，对应GJB599/XX)的III系列、外壳尺寸号为15、方向识别键字母为N的连接器，1760E的主连接器一般选用MIL-DTL-38999/XX的Ⅲ系列、外壳尺寸为25、方向键识别字母为N的连接器，辅连接器一般选用MIL-DTL-38999/XX的Ⅲ系列、外壳尺寸为25、方向键识别字母为A的连接器，因此连接器物理接口尺寸大幅缩小。

4 小型悬挂物接口的应用

4.1 与1760的兼容性问题

小型悬挂物标准接口技术可适用于所有平台、小型悬挂物以及相互之间有电气连接的有关运载系统。运载系统包括系留的或可投放的运载装置及发射平台等，例如无人作战飞机(主运载装置)、飞机的专用运载区以及面基发射系统。

为了保证互用性，必须解决好与1760的兼容性问题。一种较为合适的方式是对较为上层的接口仍全面贯彻1760标准，如飞机挂点接口ASI、运载悬挂物接口CSI等;然后较为上层的接口如运载悬挂物挂点接口CSSI等贯彻小型悬挂物接口标准;在运载系统内完成接口的转换。此方法既可以保证载机或运载系统的上层接口全面贯彻1760通用接口标准，又能方便小型悬挂物的使用，保证其互用性，从而全面有效地提高载机及运载平台与各类悬挂物接口的互用性。图2所示为小型悬挂物接口的应用示意图。

图2 小型悬挂物接口的应用示意图Fig.2 The using of miniature mission store interface

4.2 小型悬挂物的量化使用问题

随着电子技术及高能炸药等技术的进步，小型化是未来机载武器发展的重要趋势之一。悬挂物的小型化甚至微型化也带来了一个新的问题，就是必须考虑武器批量挂载使用的问题。如MQ-1A“捕食者”以前仅能挂载2枚“海尔法”导弹，在使用多联挂架后可以同时挂载24枚。特别是一些超小型的制导武器面世后，小型悬挂物量化使用的要求将更为迫切。如艾利安特技术系统公司(ATK)研制的“短柄斧”(Hacchet)超轻型精确制导弹药仅2.7 kg，美国海军空战中心武器部(NAWCWD)和DRS技术公司联合研制的“长钉”微型光电制导武器仅2.4 kg。武器的批量使用可充分发挥小型智能武器体积较小、精度高的特点，从而大幅提高作战飞机的载弹量和作战效能［10］。

小型悬挂物标准接口采用了EBR1553网络，具有星形拓扑结构，接口形式类似RS485接口，这种总线网络上信息传输的唯一控制权由总线控制器BC负责，它通过逻辑集线器接口控制与各RT的通讯，供悬挂物使用的RT数量可扩展至248个。该技术可以较好地实现小型悬挂物批量使用的问题，图3所示为批量使用的接口排列示意图。

图3 小型悬挂物接口排列示意图Fig.3 The arranging of miniature mission store interface

5 结束语

在无人机、直升机及小型悬挂物等技术快速发展的今天［11］，小型悬挂物接口可作为GJB1188标准通用接口的有效补充，充分提高载机与小型悬挂物的兼容性，这对提高机载武器系统的快速综合能力及综合保障能力等方面都有巨大的现实意义和广阔的应用前景，因此应借鉴国外先进经验，尽快开展相关技术的研究并形成相应的规范。

［1］彭志专，冯金富，鲁卿.飞机/悬挂物电气接口标准发展方向探讨［J］.电光与控制，2008，15(4):60-62.

［2］GJB1188A.飞机/悬挂物电气连接系统接口要求［S］.1999.

［3］MIL-STD-1760C.Department of defense interface standard for aircraft/store electrical interconnection system［S］.20 March 1997.

［4］马向玲，雷宇曜，孙永芹.有人/无人机协同空地作战关键技术综述［J］.电光与控制，2011，18(3):56-57.

［5］MIL-STD-1760E.Department of defense interface standard aircraft/store electrical interconnection system ［S］.10 October 2007.

［6］AS5725.Interface standard，miniature mission store interface［S］.2011.

［7］胥辉旗，王义冬，田燕妮.高速光纤总线技术在导弹上应用研究［J］.电光与控制，2012，19(2):10-11.

［8］马贵斌，周国奇，田珂.军用数据总线技术发展综述［J］.电光与控制，2010，17(6):50-53.

［9］AS5653.10 megabit/sec network configuration digital time division command/response multiplex data bus［S］.1 December 2005.

［10］许赟.国外无人机机载空地武器的发展及其展望［J］.国际航空，2011(9):78-80.

［11］荣毅超，任宏光，刘颖.关于无人机武器装备的思考［J］.航空兵器，2008，18(1):3-6.