民用飞机综合航电系统技术发展探究

崔永辉

摘要：为满足民用飞机不断提升的安全性、经济性等要求，各类先进技术近年来大量被用于民用飞机制造，综合航电系统技术便属于其中代表。基于此，本文将简单介绍民用飞机综合航电系统技术特点，并深入探讨技术的发展趋势，希望研究内容能够给相关从业人员以启发。

关键词：民用飞机;综合航电系统;开放式结构

前言

相较于传统的分布式系統，综合航电系统具备降低连线复杂性、减轻飞机重量、减少资源重复配置、增加可靠性、提高自动化程度、提升故障检测能力和容错能力等优势。为保证综合航电系统更好服务于民用飞机，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。

1. 民用飞机综合航电系统技术特点

1.1拥有开放式结构

综合航电系统拥有按层次划分的开放式系统结构，各层级为标准接口，在系统的功能综合与集成方面表现优秀，且能够较好满足系统的裁剪和扩充需要，系统升级和CTOS技术应用也能够获得有力支持。系统的容错与重构也能够获得开放式结构带来的积极影响，系统可靠性可由此提升。采用标准规范与接口属于开放性系统结构的主要前提，如标准化的串行数据总线接口与电气特性、标准模块的机械接口等，一般由现场可更换模块、UDP/IP协议、有PCI标准内部接口、开放式航电模块平台、符合ARINC653接口要求的操作系统组成。通过分离硬件和软件，系统修改设计和取证时间可有效降低，产品开发的风险和成本也能够随之下降[1]。

1.2采用IMA模块

作为一种新型技术，该技术以ARINC600标准为基础，原有的LRU外场可更换件可由LRM代替，持续的改进升级也可基于IMA模块实现。在IMA模块支持下，PSU（供电装置）的2个或多个共用成为可能。受成本等因素影响，多数LRU会配置简化的PSU。但如果该供电装置出现故障，将导致LRU全部功能丧失。在IMA模块支持下，可在一个综合机架中配置两个或更多PSU，从而实现成本的节省并保证系统功能的可靠性。以窄体喷气客机为例，IMA模块的应用可实现160kg重量的减轻。此外，IMA模块还能够为系统综合奠定基础，更好服务于系统重构和检测，子系统外场可更换组件数量也能够同时减少，随着开展的标准模块设计、电源等功能模块共享必须引起重视。

1.3先进总线技术

民用飞机综合航电系统多采用货架数据总线AFDX技术，这一先进总线技术具备多方面优势，包括可实现LRM在航电机柜内的多种功能集成、拥有较高的全双工通信速率（100Mbits/sec）、能够为容错提供双余度、始终采用以太网协议。此外，传统架构LRU与IMA架构LRM的数据交换也可在AFDX总线支持下实现[2]。

2. 民用飞机综合航电系统技术发展趋势

2.1硬件平台设计技术

对于综合航电系统来说，平台属于一切的基础，民用飞机综合航电系统硬件平台存在的标准化、通用化、模块化发展趋势应得到重视。基于LRM的网络交换机、远程接口单元、计算机处理平台均属于硬件平台范畴，包括全双工分组以太网交换机、各支持模块的集成、输入/输出模块、计算机模块、电源模块组成，IMA机柜的供电需要满足、整个平台的处理任务完成、信号类型的输入/输出和转换、网络交换机与计算机处理平台的通信、以太网数据快速转发均可由此实现。

2.2软件综合集成技术

对于综合航电系统来说，软件集成技术属于其核心。由于模块化硬件平台会随电子技术的不断发展而更新，这就使得未来的综合航电系统必须得到软件的系统结构升级支持，因此软件系统需实现两个目标，包括可重用的应用程序组件建立、可重构的软件框架搭建。综合航电系统的软件一般由应用层、操作系统层、模块支持层组成，标准接口负责层与层之间的交互，下一级的软件层中封装接口服务。硬件与模块支持层直接相关，以此提供对硬件资源访问的接口满足操作系统层需。模块支持层可提供模块资源服务、自测试服务、时间服务、通信服务、加载服务。操作系统层多为实时操作系统，以此为系统层软件运行提供支持。各种任务的切换和调度也能够得以实现，VXWORKS653、Integrity、AOS属于现阶段使用较为广泛的综合航电系统实时操作系统。应用层负责各系统的功能软件集成，如燃油系统、液压系统、起落架系统等，为避免系统间彼此产生影响，功能应用软件的空间和时间上隔离不惜得到重视，专门的管理软件选用也极为关键。

2.3数据总线传输技术

综合航电系统的集成化程度直接受到机载高速数据总线技术影响，该技术可更好服务于不同传输能力和总线标准的兼容。通用数据传输机制属于综合航电系统数据传输的关键，这一传输对数据总线的吞吐率和分布式处理能力要求较高，因此未来传输技术将出现可靠性、实时性、带宽三方面的需求，具体表现为总线的容错能力、节点传输在规定时间内完成、综合航电系统功能综合程度和各子系统能力，相应的可升级余量留有、10微秒内的传输延迟控制、10-10内的控制/状态数据误码率控制、10-7内的数据流误码率控制同样需要得到重视。

2.4系统仿真试验技术

作为一种围绕仿真实验研究的综合性新兴技术，统仿真试验技术以计算机软硬件为基础，基于相似性原理和现代控制论方法，通过针对性的系统模型构建，开展半实物混合仿真实验、假设的真实系统解析实验，即可围绕民用飞机综合航电系统开展更深入研究。对于民用飞机来说，飞机的适航条款、民航的飞行安全条例要求必须得到满足，而对于综合航电系统涉及的各类关键技术，严格的验证试验开展极为关键，为更好服务于民航飞机设计、综合航电系统升级，保证综合航电系统更好满足适航标准，系统仿真试验技术必须充分发挥自身作用。

结论

综上所述，民用飞机综合航电系统技术发展前景广阔。在此基础上，本文涉及的数据总线传输技术等内容，则直观展示了技术发展趋势。为更好推进技术发展，民用飞机的整体发展趋势、相关资源状态监控技术的应用探索必须引起重视。

参考文献：

[1]李念霏，陈福，陈宁.民用飞机综合模块化航电系统资源状态监控技术研究[J].民用飞机设计与研究，2020（01）：49-53.

[2]朱川，徐德胜，谢殿煌.民用飞机集成验证试验平台规划研究[J].民用飞机设计与研究，2018（04）：50-55.