民用飞机空地互联数据传输方法研究

郭晋之

摘要：随着新一代飞机研制技术和信息化技术的高速发展，民用飞机机载信息系统为飞行员、乘务员和航线维护人员提供了越来越多的人机接口和应用程序，方便飞行、维护和客舱机组操作，提升飞行和维修品质和效率，减少飞机停场时间。为支撑机载信息系统提供的应用程序，在航空公司和机场布置一套可以向飞机发送现场可加载软件（FLS）数据包并接受飞机下行传输数据的地面支持系统非常重要，能够实现空地互联，确保飞机运行所需数据的有效性和安全性，并满足飞行、维护、客舱机组操作等多方面需求。本文选取空地互联数据传输为对象，重点研究地面支持系统向飞机发送数据包的流程方法，证明了数据传输方法在下一代民机研制及客户服务保障中的应用可行性。

关键词：互联网;数据传输;工具

1 先进实践介绍

国外民机主制造商针对新一代飞机采用了大量信息技术，将飞机机载信息系统与地面支持系统之间建立了连通渠道，实现了信息共享，为飞行员、乘务员和航线维护人员提升了操作体验和操作效率，并提升了飞机运行的安全水平，降低了飞机运行维护成本。

波音公司为各航空公司提供了E化服务支持系统（E-EGS），主要负责波音787机型现场可加载软件（FLS）数据包向飞机上行传输工作，并接受飞机向地面传输飞机状态数据。E-EGS系统由一些列安装在波音公司、航空公司、机场和机载系统的软件构成。波音公司将现场可加载软件（FLS）数据包签名、打包，发送给航空公司，航空公司使用E-EGS相关系统对数据包进行签名、打包，再上传飞机进行加载。

空客公司为航空公司提供了地面管理系统（GAS），主要负责空客A350机型现场可加载软件（FLS）数据包向飞机上行传输工作，并接受飞机向地面传输飞机状态数据。GAS系统通过Airlink模块实现与飞机机载通信系统之间的数据传输，GAS系统还能用于机载软件构型和数据管理，加强人员及操作过程的管控，及时对过程环节进行监控和调整。

2 数据传输目标

地面支持系统是实现空地互联数据传输的重要载体，系统需要与飞机机载通信（ACARS是通信系统，IP是信息系统）系统连通，发送和接收数据。

2.1 现场可加载软件（FLS）定义

现场可加载软件（FLS）主要包括机载软件数据包、电子飞行包（EFB）数据包、电子手册数据包等。机载软件主要包括飞控系统、环控系统、航电系统、动力装置系统以及机载信息系统等软件应用。EFB主要包括起飞性能、着陆性能、飞行中性能、载重平衡计算以及交互式飞行运行类手册浏览等功能。电子手册主要包括飞机维修类手册、飞行类手册、客舱乘务员手册等。

2.2 空地互联数据传输目标

1）实现FLS数据包客户化

各架飞机之间的实物构型和运行需求均不不一致，每架飞机需要使用的现场可加载软件（FLS）数据包也不完全一致，需要地面支持系统针对不同飞机制定不同的客户化FLS数据包。地面支持系统需要集成电子手册、电子飞行包以及相关机载软件数据包的客户化工具，对FLS数据包进行定制化和客户化，并且对数据包的更新或者变更进行有效控制，确保向飞机上传正确的目标构型数据包。

2）实现FLS数据包装载

首先，地面支持系统要能够通过网络通信或者物理方式接收主制造商或者第三方服务商提供的FLS数据包，并且存放到指定位置。其次，地面支持系统要能够与航电系统发生通信联系，向飞机发送FLS数据包，并且能够接收和读取飞机回传的加载结果报告和的构型报告文件。

3）实现飞机单机构型控制

飞机运行过程中，机载软硬件构型不断发生变化，对飞机单机构型管控尤其是现场可加载软件全生命周期管控和跟踪是航空公司的核心工作。地面支持系统要能够对加载的目标构型和试飞构型进行对比和记录，确保飞机安装正确的目标构型。

3 数据传输流程及方案

3.1 FLS数据传输流程

从地面支持系统向飞机进行FLS数据包加载的数据传输流程主要包括数据准备、数据传输、机上确认、数据发送、加载报告回收等流程。数据传输流程要考虑数据传输和接受失败等异常情况。

3.2 地面支持系统功能架构

为实现FLS数据包的数据传输过程，地面支持系统需要具备可加载项数据库、客户化工具、EFB管理工具、通信连接工具、日志管理工具、构型管理工具等功能。具体地面支持系統架构图见图1。

1）可加载项数据库

FLS数据包需要保存在地面支持系统中的可加载项数据库中，数据库需要具备较大的存储容量，按照ARINC665规范格式进行存储，并确保机载软件存储的安全性。此外，还需要对FLS数据包进行备份。

2）客户化工具

客户化工具实现两方面功能，一是对主制造商提供给航空公司用户的数据及应用进行客户化的选择和配置功能，可客户化的内容包括技术出版物、性能计算软件、载重平衡软件等;二是对机载设备进行客户化配置，主要是通信配置，包括空地通信相关系统及部分航电系统的通信方式、优先级、有效时间等。

3）EFB管理工具

EFB管理工具主要用于对电子飞行包的数据包进行分发和数据包的管理工作。

4）通信连接工具

通信连接工具负责与机载系统之间的接口，管理飞机与地面系统上下行数据的传输。通信连接工具应具备3G/4G以及机场无线等通信功能，为确保数据传输安全，地面通信连接工具应能够与机载通信设备之间建设VPN通联链接的能力。

5）构型管理工具

构型管理工具可以通过接口调用日志管理工具的数据接口，获取每一架飞机的单机实飞构型报告，作为与目标构型进行比对的输入，该功能还需提供构型的比对记录功能点。

此外构型管理工具还需要具备数据包加载记录管理、确认加载结果等功能。数据包加载记录管理主要是对FLS数据包加载的执行状态进行记录，读取飞机上下载的构型报告等文件，经过构型比对，可以进行执行结果反馈。确认加载结果功能是能够生成数据包装载前后的飞机构型文件对比结果，输出FLS构型符合性报告，将产生的通知消息发送运控管理人员，用于确认是否装机完成，如果存在问题，可以发起重新装载流程。

4 总结

实现空地互联数据传输是面向新一代飞机运行的重要需求，如何满足飞行员、乘务员和航线维护人员对于使用方便和安全的需求是航空公司和民机主制造商的重要工作。结合局方规章、航空公司需求和新技术的发展，为客户提供空地互联的运行支持环境，旨在提升航空公司运营飞机的效率，降低运营成本，是民机主制造商核心竞争力的体现。本文研究了民用飞机空地互联数据传输的方法，论证了FLS数据包由地面支持系统向飞机装载的可行性。

参考文献：

[1]姜嘉锐，浅谈波音787飞机机载软件的构型控制，航空维修与工程，2015.

[2]张军才 茹伟 胡宇凡，民用客机E化趋势及其对航电系统的影响，航空计算基数，2016.