综合模块化航空电子系统结构的最新发展及挑战

I G I T C W技术 分析Technology Analysis62DIGITCW2022.121 民用飞机综合航电系统发展现状本文以波音787和空客A380的综合航电系统为例进行现状分析。

1.1 波音787波音787的综合航电系统采用开放式CCS 结构，具体构成为CDN （通用数据网）、CCR （通用计算设备）、RDC （远程数据采集器）等，构成相对复杂，结构成分较多。

其中，通用计算设备的机柜中安插若干个GCM （通用处理模块）、通用数据网（每秒100兆字节）以及LR M （可更换模块）。

波音787的综合航电系统还整合了非传统航电系统的处理与控制功能，具体包括燃油、环控、防火、电源、起落架、液压、防冰、舱门系统等。

除此之外，其计算机系统以ARINC 653为标准进行设计，以此控制系统改变流程期间的成本投入，同时提高系统的兼容属性，为日后迭代优化等工作提供支持。

该民用飞机的综合航电系统中还采用了网络技术以及与其相兼容的技术，由此可以实现数据的准确、高效传递。

数据链由核心网络、孔底数据链和通用核心系统组成，主要负责外界数据采集与上传。

其中，数据传输期间统一落实AFDX 标准，依托于LED 液晶显示屏的使用以及工业标准GUI 图形界面的设计，满足相关人员的数据查看与操控所需[1]。

1.2 空客A380空客A 380的综合航电系统以I M A 为主，所谓IMA ，是指集成模块化航空电子设备，同时辅以CTOS （商用货架产品）技术和Integeity-178B 操作系统。

在整个系统框架中，该飞机共使用32个IMA 模块，均属于场外可更换模块，分别应用于起落架、显示系统、告警系统、环控系统、引气系统、电传操纵系统、电气系统、自动驾驶系统、燃油系统和液压系统等。

对于该综合航电系统的核心处理以及输入、输出模块而言，其统称为CPIOM ，组成要素较多，构成成分包括PCI 内部互联板、中央处理器线路板、输入线路板等。

综合模块化航空电子体系结构研究张凤鸣,　褚文奎,　樊晓光,　万　明(空军工程大学工程学院,西安　710038)摘　要:军用航空电子系统体系结构关系到战机的可靠性、安全性、可用性、生存性、扩展性和维修性等方面。

综合模块化航空电子(I M A )是目前机载航空电子系统结构发展的最高阶段,其特征和优势已经在美国四代机上得到充分展现和发挥,为我国四代机综合航电的研制工作提供了参考依据。

回顾了机载航空电子体系结构的发展史,分析了推动I M A 体系结构发展的3个主要因素,归纳了I M A 的特点,从信息流处理的角度对I M A 体系结构进行了划分,并研究了适应于I M A 的两种典型的综合航电软件体系结构,指出了发展趋势。

最后就我国综合航电体系结构的研究和发展所面临的问题进行了初步探讨。

关键词:综合模块化航空电子;航空电子体系结构;软件体系结构;四代机中图分类号:V243 文献标志码:A 文章编号:1671-637X (2009)09-0047-05Research on Arch itecture of I n tegra ted M odul ar Av i on i csZHANG Feng m ing,　CHU W enkui,　F AN Xiaoguang,　WAN M ing(Engineering College,A ir Force Engineering University,Xi πan 710038,China )Abstract:The architecture of avi onic syste m is of great i m portance for reliability,safety,availability,survivability,extensibility and maintainability of the whole aircraft syste m.I ntegrated Modular Avi onics(I M A )is the ne west avi onic architecture,which has been fully used in F 222and F 235with great perfor mances .Devel opment of integrated avi onics in China can get s ome references and experiences fr om I M A and its app licati ons .Based on the evoluti on of avi onics architectures,three maj or fact ors that dr ove the devel opment of I M A are analyzed,and features of I M A are summarized .I M A architecture and its s oft w are architectures are then p resented .The I M A architecture is divided fr om the vie w of infor mati on p r ocessing .T wo of the most typ ical s oft w are architectures used in I M A are compared with each other and the devel opment tendency of s oft w are architecture is discussed .A t last,s ome advices are p resented about how t o research and devel op avi onics architecture in China .Key words:I ntegrated Modular Avi onics (I M A );avi onic architecture;s oft w are architecture;the 4thgenerati on aircraft0　引言如果说发动机是战机的“心脏”,那么军用航空电子系统(简称航电)则是战机的“大脑”或“中枢神经”。

综 述 Overview随着民用飞机的飞行品质、安全性、舒适性和经济性要求的不断提高，飞机制造商应用了大量的先进技术，其中综合航电系统占有重要的地位和份额。

从波音777到空客A380和波音787，民用飞机综合航电系统的技术已经达到了一个前所未有的水平，其典型特征是集成模块化航空电子设备和远程数据采集器的大量使用。

这些系统的使用既体现了当今综合航电技术的最新水平，也预示了未来综合航电技术的发展趋势。

国内外发展状况当今先进民用飞机的综合航电系统都采用了开放式结构、IMA 和先进数据总线等技术，系统的集成度越来越高，功能也越来越强大。

以下分别对空客A380和波音787的综合航电系统进行介绍。

. A380的综合航电系统A380飞机的综合航电系统使用了集成模块化航空电子设备（IMA ）架构，采用了商用货价产品（CTOS ）技术，使用Integrity -178B 操作系统。

A380共有32个IMA 模块，4个用于民用飞机综合航电系统技术发展研究摘　要:本文介绍了民用飞机综合航电系统技术的研究现状和发展趋势，从集成模块化航空电子设备、开放式结构和先进数据总线等几个方面阐述了其特点，并探讨了该系统的关键技术。

关键词：综合航电；集成模块化航空电子设备；开放式结构；数据总线Research on Integrated Avionics System of Civil Aircraft　孙欢庆/中国商飞上海飞机设计研究院显示、告警等功能，4个用于起落架，4个用于环控、引气等功能，4个用于数据管理，2个用于电气系统，14个用于电传操纵系统、自动驾驶系统、液压系统、燃油系统等，这些模块都属于外场可更换模块（LRM ）。

A380的核心处理和输入/输出模块称为CPIOM 。

每个CPIOM 模块均含有1个中央处理器线路板，1个电源和输入/输出线路板，2个输入/输出线路板，1个PCI 内部互联板和端系统电路。

A380使用全双工网络，符合ARINC 664（AFDX ）标准。

前沿科技数码世界 P.6航空电子系统的发展历程及发展建议王恒 贾蒙 西北工业大学摘要：本文首先将围绕航空电子系统，阐述20世纪70年代至今航空电子发展的几个阶段。

接着通过列举当前航空电子系统领域的新技术，介绍了目前航空电子的发展方向。

最后结合UAN、量子计算机以及云计算，给出了自己对于航空电子系统发展的建议。

关键词：航空电子系统 UAN 量子计算机 云计算引言航空电子系统涉及通信、导航、识别、探测、飞行管理、显示控制等功能，对民机飞行员而言，航空电子系统提供全部飞行信息及决策建议，可以实现双向人机交互和空地通信，帮助飞行员完成给定的飞行任务。

1 航空电子系统发展历程近年来，由于AR、VR、量子计算机、人工智能等高新技术的快速发展，航空电子系统发展迅速，综合化、智能化、模块化水平不断提高，已经日益成为大型飞机不可或缺的组成部分，在保障大型飞机安全、可靠的完成相关任务中发挥着非常重要的作用。

航空电子系统经过近一个世纪的发展，经历了分立式、联合式、综合式和先进综合式四个发展阶段。

1.1 分立式航空电子系统第一代航空电子系统为分立式结构，20世纪初到20世纪50年代是离散式结构阶段，雷达、通信、导航等设备各自均有专用且相互独立的天线、射频前端、处理器、显示器等，连接方式为点对点连接。

各个系统和模块是独自完成各自功能的，即在整个完成任务的过程中，从参数获取，数据分析到数据输出都是在各自独立的系统中完成的。

所以在飞行过程中，飞行员需要时刻观察各个飞机参数，通工这些独立的参数来判断飞机的状态。

另外，在对飞机操控的过程中，飞行员需要分别对各个系统进行操作和修正，这种形式的航空电子系统被定义为第一代航空电子系统。

所以对于第一代航空电子系统而言，不存在终端计算机对整个系统的控制，每个子系统有各自的传感器、控制器、显示器以及自己专用的计算机并且专用性强。

同时存在着一些弊端，例如缺少灵活性，难以实现大量的信息交换，而且任何改进都需要通过更改硬件来实现。