综合模块化航空电子体系结构研究
张守权
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张守权,. 综合模块化航空电子体系结构研究[J]. 航空航天学报,2022.2. DOI:10.12721/ccn.2022.157017.
摘要: 随着社会经济的发展,科学技术的进步,我国各行各业突飞猛进发展,尤其是航空电子技术更取得了世界瞩目的成就。改革开放至今,我国发展过程中始终将科学发展摆在重要位置,在各领域建设趋于成熟的前提下,航空领域将电子技术利用率的提高作为发展目标。结合现代电子技术与综合模块化发展优势,模块化航空电子发展形势形成,具有高集成度特征,并且其工作环境复杂。基于此,本文将以航空电子体系综合模块化组成部分特点为着手点,以实际案例为依据,分析航空电子体系及结构,以期为航空电子体系结构专业研究提供参考。
关键词: 综合;模块化;航空;电子体系;结构研究
DOI:10.12721/ccn.2022.157017
基金资助:

航空电子技术的发展经历分散、联合、综合、高度综合四个阶段,近年来,航空领域发展情况已经成为衡量一个国家综合实力的重要指标,全球范围内,各个国家均加强投入在航空电子事业上。其结构逐年完善,经历了分离式、联合式、综合式、综合模块式四个阶段。我国当前将主要力量放在发展综合模块化航空电子体系项目上,通过诸多专家、学者的不懈努力,取得了不小的成果。众所周知,综合模块化航空电子体系具有自重大的特征,且对集成程度要求极高,进而航空电子体系结构仍存在不足之处,下面笔者将结合自身经验与资料研究进行分析。

1. 航空电子体系结构发展历程

纵观航空电子体系结构发展历程,发现早在20世纪40年代专用的控制器、传感器、显示器等均得以研发,这也是最早期的航空电子设备,直至20世纪60年代,模拟计算机理念提出。但当时设备间很少联动作业,相互独立,缺乏中心控制计算机,这是初期的航空电子结构,也称为分散式结构,其灵活性及信息交互性较差,且专用性强,不适宜大规模使用。20世纪70至80年代,数字计算机取代了大部分模拟计算机,功能各自独立的子系统与航空电子设备得以研发,航空电子数字信息化下,集中分布式结构产生,信息链后端控制和显示部分的资源共享得以实现。同时,应用模块化软件设计技术,不仅在一定程度上缩短了研发周期,还有效节省了部分研发成本,促使系统可扩展性与可维护性增强。1990年至今,开放式体系结构在业内引发热议,软件和硬件单元在应用商用货架产品中实现,统一光纤网是所以功能区得以衔接,对电子战、雷达、CNI等射频部分综合起到推动作用,系统整体综合能力也大大增强[1]

2. 综合模块化航空电子体系结构概述

2.1综合模块化航空电子体系特点

综合模块化航空电子为航空电子体系最高阶段产物,在整个体系中发挥着不可替代的作用。随着计算机技术在各领域的广泛应用,综合模块化航空电子随之发挥在那,发展之初,借助互联网分布特点,以各部门特征为依据,给予若干分散结构不同的安排,进而形成模块化管理机制。模块化管理过程中,借助电子结构实现了每一软件的程序化隔离,飞机功能和应用程序间的联系得以明确,便于信息录入工作的顺利进行,且软件灵活性及可植入性大幅度提升[2]。同时,一旦发生故障或其他问题,因为飞机功能程序受硬件应用影响小,进而为硬件更换工作提供了便利条件。并且综合模块化航空电子体系,促使系统实现综合进步,资源利用率提升,数据信息得以有效整合。综合模块化航空电子体系应用背景下,航电网络得以统一,有效解决了传统体系下,分散式结构与联合式结构中没有总线并存的问题。此外,根据实践调查发现,从前综合模块化航空电子体系下,应用程序共享只能通关过硬件实现,现在软件取代了硬件,子系统数量减少,进而飞机重量减轻,有利于成本控制,也是扩大飞机空间的重要手段。

2.2综合模块化航空电子体系结构类型

综合模块化航空电子体系结构有着综合性强的特点,可以通过同一硬件数据实现多应用程序的运用,高效运用资源,并且根据实际情况,实时调整相关数据,为系统整体管理奠定基础[3]。其次,该结构具有层次性特点,通过标准接口,各个软件向硬件模式运营程序层、程序层、操作层转变,上述三项层级耦合度的简化可以采取分层方式实现,进而为各应用程序与飞机性能间的联系提供桥梁,若有增添新型应用程序的必要,则可直接填入程序,无需考虑硬件问题,由此可见,其层次性特点促进软件应用性提高,并且飞机性能程序不再受硬件制约,有利于硬件的创新和完善。

通过硬件资源分配情况划分的话,当前我国综合模块化航空电子体系结构类型主要可分为三种。其一,综合模块化航空电子体系结构由综合光电系统、综合传感器系统、综合核心处理器与多传感器数据融合组合而成,这种类型适用范围小,所以实际应用期间较为罕见;其二,综合模块航空电子体系结构由综合核心处理系统、综合传感器系统、功能综合射频系统、人机界面系统与高可靠飞机管理系统组合而成;其三,综合模块化航空电子体系结构由联合射频孔径、综合射频传感器系统、综合光电系统与机外信息资源系统组合而成。

3. 综合模块化航空电子体系结构设计研究

运用1rm模块系列化,促使了我国综合模块化航空电子体系结构走上日益完善的道路,综合模块化机箱逐渐形成,是电路功能进一步实现,基于这样的体系结构前提下,必须满足其抗冲振性和散热性要求[4]

3.1LRM模块部分

从当前我国综合模块化电子设备情况上看,1rm是较为常见的模块类型之一,以其接口和尺寸为依据,可以将其划分为欧卡标准的ASAAC和VITA48、HB7091中的B~F系列集中模块类型,也是标准系列。针对1rm模块标准进行选择时,不仅要考虑所需设备与模块应用规模,其次我国进行综合模块化航空电子体系结构设计时,也时常采用sem-e标准。

3.2综合模块化机箱部分

我国任意一个模块的基础都是机箱,它还作为模块安装平台、环境控制平台和电气互连平台,电气互连区、模块承载区也是机箱建立的基本条件,也是机箱建立各模块的重要前提条件,机箱前面部位为模块承载区,其意义在于为模块安装提供了足够空间,同时也是电气互连的区域。模块承载区有上下冷板、左右侧板等组成,机箱后面为电气互连区,电气互连去为模块间的连接提供了保障,这也是主要作用。连接材料一般采用柔板和电缆,连接背板和机箱后,依据实际装机情况,明确载机台和机箱互连的要求。

总结语:

综上所述,本文笔者简述了航空电子体系结构发展历程、综合模块化航空电子体系结构,通过分析得知,该结构具有复杂性特点,且我国综合模块化航空电子体系结构由集成度高这一重要特征。实际作业中,散热性能的好坏、抗冲振性能程度是综合模块化航空电子体系结构设计过程中必须考虑的因素。在分析传统航空电子体系过程中,发现综合模块化航空电子体系设计并不完善,产品不规范问题屡见不鲜。因此,当前要点是构建一套相对完善的综合模块化航空电子体系,促使其体系结构成熟化发展,这对我国航空电子领域的发展与进步有着重要意义。最后,希望本文能够起到抛砖引玉的作用,为专业人员的研究提供一些参考。

参考文献:

[1]罗海明,王丹,文佳.综合模块化航空电子系统的BIT防虚警设计[J].电讯技术,2019,059(009):1081-1086.

[2]马莹莹,刘青春,胡飞.下一代综合模块化航空电子系统关键技术研究[J].航空电子技术,2019,050(004):1-9.

[3]张坤旭,邢亮,戴小氐.综合模块化航电平台软件配置项划分方法研究[J].航空计算技术,2020,050(002):124-128.

[4]潘皓.多核虚拟化分区技术在航空电子系统中的应用[J].计算机测量与控制,2019,027(011):206-209.

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