1.综合模块化航空电子体系结构研究
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编 号:CTSO-C153日 期:局长授权批 准:中国民用航空技术标准规定本技术标准规定根据中国民用航空规章《民用航空材料、零部件和机载设备技术标准规定》(CCAR37)颁发。
中国民用航空技术标准规定是对用于民用航空器上的某些航空材料、零部件和机载设备接受适航审查时,必须遵守的准则。
综合模块化航电(IMA )硬件单元1. 目的本技术标准规定(CTSO )适用于为综合模块化航电(IMA )硬件单元申请技术标准规定项目批准书(CTSOA )的制造人。
本CTSO 规定了综合模块化航电硬件单元为获得批准和使用适用的CTSO 标记进行标识所必须满足的最低性能标准(MPS )。
2. 适用范围a. 本CTSO 适用于自其生效之日起提交的申请。
本CTSO 具体针对以下硬件单元:(1)硬件模块;(2)装载硬件模块的机柜或机架。
b. 符合本CTSO 要求的硬件单元可用来支持功能CTSO 设备或按照CCAR-21、23、25、27、29、33或35部批准的系统(例如,作为型号合格证组成部分批准的刹车系统)。
功能CTSO 的批准和飞机级批准不在本CTSO 的范围之内。
c. 附录3给出了硬件单元的相关术语。
d. 按本CTSO批准的综合模块化航电硬件单元,设计大改应获得CAAC的批准。
参见CCAR-21R3第21.313条。
3. 要求在本CTSO生效之日或生效之后制造并欲使用本CTSO标记进行标识的硬件单元,必须满足硬件单元最低性能标准。
本CTSO附录1给出了综合模块化航电硬件单元最低性能标准制定准则。
a. 功能:本CTSO适用于预期满足按本CTSO附录1准则制定的最低性能标准的设备。
本CTSO不针对预期执行的飞机级功能,而是为支持接收、处理和输出数据等通用功能的硬件提出环境鉴定试验要求。
获得本CTSO批准的硬件单元在加载相应软件程序时,也可能需要满足其他CTSO功能要求。
对于软件与硬件的组合,应使用适用的CTSO对其进行额外的CTSO功能批准。
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。
民用飞机智能化航电系统浅析作者:叶军晖马双云来源:《科技创新导报》2017年第29期摘要:航电系统是现代民用飞机的重要组成部分,本文简要介绍了民用飞机航电系统,重点详细介绍了基于智能化航电系统的综合模块化航空电子技术、先进导航与监视技术、先进显示技术以及空地一体化技术。
智能化航电系统旨在降低飞行机组和维护人员的工作负担,实现民用飞机的智能驾驶和智能维护,对于民用飞机航电系统的设计与研究具有参考价值与指导意义。
关键词:民用飞机智能化航电系统飞行机组维护中图分类号:V26 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)10(b)-0022-02随着科技水平与信息化水平的不断发展与进步,智能化科学已经成为了一门新兴的自然学科,并吸引了众多科研人员的广泛兴趣和研究。
近年来,依托于微电子技术、计算机技术、网络技术以及传感器技术的不断深入和研究,智能化技术在民用飞机领域的应用研究不断地受到越来越多的重视与青睐。
正是在这种智能化技术的不断研究的趋势下,作为民用飞机及其重要的机载系统,智能化航电系统旨在为智能飞机的实现提供技术支持,其满足的目标如下:(1)实现民用飞机的智能驾驶,最大程度地降低飞行机组的负担;(2)实现民用飞机的智能维护,提高飞机的维护效率、降低飞机的维护成本、减少机务的工作负担。
1 民用飞机航电系统介绍航电系统是民用飞机的重要组成部分,被喻为飞机的“大脑”与“五官”,具备提供飞机状态与参数显示功能、提供飞机数据网络功能、提供飞机与外部通信功能、提供飞机安全准确且准时地沿既定路线飞行的引导功能、以及提供飞机健康管理功能等。
现代民用飞机航电系统包括了综合处理处理系统、导航系统、通信系统、显示系统、机载维护系统、信息系统、飞行记录系统等机载电子系统组成。
2 智能化航电系统技术依托于不同的航电系统的机载系统/设备,智能化航电系统技术主要应用于综合模块化航空电子技术、先进导航与监视技术、先进显示技术以及空地一体化技术,具体如下。
航电体系结构发展历程1航电体系结构发展历程20世纪40年代至60年代前期,战机的航电设备都有专用的传感器、控制器、显示器和模拟计算机。
设备之间交联较少,基本上相互独立,不存在中心控制计算机。
这是第一代航电结构,称为分立式n。
21、离散式‘3。
1或模拟式结构哺1(Independent/AnalogAvion-ics),代表机型有F一4。
其特点是专用性强、灵活性差、信息交换困难。
20世纪60年代中期,数字计算机开始大量用于机载导航和火控计算,形成控制中心,其他模拟计算子系统比如大气数据系统等通过A/D,D/A转换与之交互。
由于具有中心控制计算机,所以这一时期的航电被称为集中式体系结构[of,代表机型有F一111 D等。
20世纪70年代,集中式结构里的模拟计算机逐渐为数字计算机所取代,形成了功能各自独立的子系统或航电设备,通过1553B多路数据总线交联并与中心计算机进行通信。
这种集中分布式结构[[}l是航空电子数字信息化的结果,实现了信息链后端控制与显示部分的资源共享。
而模块化软件设计技术的使用既降低了研制经费、缩短了研制周期,又增强了系统的可维护性和可扩展性。
代表机型有F一15 ,F一16等。
由于集中式和集中分布式体系结构都处于航电计算机由模拟式向数字式全面过渡阶段,因而大多数研究者倾向于将二者划到一起,统称为联合式〔‘一,],归属第二代航电体系结构。
20世纪80年代,宝石柱计划[[s]刻画了一种新的综合航电结构,提出了模块化、开放式、高容错性和高灵活性等需求。
它以VLSI技术、数字信号处理技术和图像处理技术为基础,通过对射频部件和天线口径的广泛共享,实现了航电各子系统(如雷达、电子战等)的传感器信号和数据的高度综合处理。
代表机型是F-220199。
年以来,综合航空电子随着宝石台计划[[al的开展得到进一步延伸。
它采用开放式体系结构,充分应用商用货架(COTS)产品实现软件和硬件功能单元.使用统一光纤网连接所有功能区,并推动雷达、电子战、CNI等射频部件的综合,整个系统的综合能力较宝石柱计划阶段大为增强,因此又被称为先进综合航空电子[6-7]。
综合模块化航空电子(IMA)适航符合性方法研究作者:黄跃智来源:《科技视界》2016年第05期【摘要】综合模块化航空电子(IMA)已在一些新研和改进的机型中广泛运用。
本文在系统阐述IMA定义和合格审定指导材料的基础上,全面论述了IMA平台开发过程的设计考虑、认可时需满足的目标、认可过程中产生的符合性数据。
【关键词】综合化;模块化;设计考虑;符合性目标【Abstract】The integrated modular avionics(IMA) are being installed on a number of new or modified aircraft. This paper provides a definition of IMA, and overview of the existing IMA development and certification guidance, and then describes the design consideration, objectives,related activities and data of the IMA system.【Key words】Integrated; Modular; Design consideration; Compliance objectives0 引言综合模块化航空电子(IMA)是20世纪90年代发展起来的,由具有不同处理能力的硬件模块、不同应用功能的软件模块和使其相互联系及运行的总线组成,实现了系统模块硬件、软件的标准化与通用化,实现资源共享,系统重构,减少体积、重量、功耗,进一步降低系统的开发成本和维护成本。
然而,IMA的开发和审定尚没有一套完整的通用的指导材料。
本文主要目的是探索设计和审定IMA时满足相关适航要求的方法。
1 综合模块化航空电子(IMA)概述综合模块化航空电子(IMA)自诞生以来,处于不断的进化当中,各机构有不同的定义。
编排体例:文章题目期号—页码……………………………………………………………………………中文期刊文选:《国际航空》贝尔公司推出最新型民用直升机——贝尔 4 0 7…………………………………1-18空中客车计划推出 A 3 3 0 加程型…………………………………………………1-41仅用发动机油门控制航迹——介绍一种有效的应急飞机系统………………1-59人为因素对航空器维修质量的影响…………………………………………………2-5如何处理波音7 3 7 重着陆后机身蒙皮起皱…………………………………………2-8世界支线飞机的发展………………………………………………………………2-10发动机制造商面临新机遇、新挑战——浅谈9 0 年代支线飞机发动机……………………………………………………2-21柯林斯AVSAT系列精密卫星导航系统…………………………………2-44避免空中相撞——介绍TCAS新发展……………………………………………3-28X——31坠机事故分析………………………………………………………………3-29减少停机坪事故……………………………………………………………………3-31飞行安全中人的因素………………………………………………………………3-33飞行事故调查中的环境危险因素…………………………………………………3-35航空发动机发展的作用、特点和管理要点…………………………………………3-49桨扇发动机的发展…………………………………………………………………3-52小型航空发动机的新用途…………………………………………………………3-54专家系统在航空发动机维修中的应用……………………………………………3-56介绍一种新的通用航空层流翼型…………………………………………………4-19通用航空发动机的特点、现状和市场分析…………………………………………4-23研制中的通用航空发动机——PW500………………………………………4-27国外新一代教练机的发展趋势……………………………………………………4-32视景增强驾驶舱的前驱——霍尼韦尔公司的新型平视仪………………………4-49一种检查蜂窝材料的新方法——红外线成像技术…………………………4-5自动化驾驶舱发展中出现的问题…………………………………………………4-55综合航空电子系统结构及相关技术(上)………………………………………5-72面向FANS的新一代航空电子备……………………………………………5-75民航电子设备的新时代……………………………………………………5-79超大型飞机设计中的一些考虑………………………………………………………6-5波音确定未来747设计案…………………………………………………………6-5大型商用飞机发动机及其市场析……………………………………………………6-9提高商用飞机发动机及其可靠性的施……………………………………………6-12综合航空电子系统结构及其相关技术(下)………………………………………6-56着陆阶段飞行事故的心理学分析…………………………………………………6-58按照人机工效学设计的直升机座椅………………………………………………7-13道格拉斯研究MD-95加长型…………………………………………………7-21高难度的设计波音777增升系统介绍……………………………………7-25预防飞机撞地………………………………………………………………………7-28微型涡轮发动机的发展和应用前景………………………………………………7-44未来的固定翼技术…………………………………………………………………7-47MD-90客机的结构设计及工艺特点分析……………………………………7-52麦道公司不断改进MD-11性能………………………………………………8-7蓬勃发展的中国民航飞行员培训业………………………………………………8-17国航飞行模拟器训练模式及其资源的利用………………………………………8-20现代航空发动机的自动测试系(上)……………………………………………8-50CFM56发动机的几种新改型……………………………………………………8-51老龄飞机的结构完整性问题及其对策……………………………………………8-54几种直升机的维护性设计…………………………………………………………8-57燃气涡轮发动机的外场清洗技术…………………………………………………8-59变害为利的“翼尖涡轮”…………………………………………………………9-17普惠与GE合作研制新波音747发动机………………………………………9-35高水平的MD—95驾舱……………………………………………………………9-37空中停车必须高度重视——发动机维修中存在的问题初析……………………9-43现代航空发动机的自动测试系(下)……………………………………………9-51艾逊公司的第一种民用涡扇发动机—AE-3001…………………………9-55飞行事故中的人为失误与飞行员训练……………………………………………9-57GE公司为支线飞机研制改型发动机………………………………………110-40航空发动机的鸟撞问题及其解决办法…………………………………………10-50人体动态响应模型在航空上的应用……………………………………………10 – 57大过载引起的意识丧失分析…………………………………………………10 – 59新航行系统及其在我国的发展……………………………………………… 10 – 45机载电子设备微组装技术(上)………………………………………………11 – 32模块化航空电子仿真系统浅谈………………………………………………11 – 34飞机检测设备的发展…………………………………………………………11 – 45高安全特性飞机的时代必然性及思考……………………………………11–46整体叶盘在航空发动机上的应用和发展………………………………………12 – 50机载电子设备微组装技术(下)…………………………………………………12 – 52《民航经济与技术》A S R 2 3 R R—1 6 L波段远程雷达将落户首都国际机场……………………1-34航空卫星通信的过去、现在和未来(上)………………………………………1-36G P S在商用航空上的应用前景…………………………………………………1-40波音7 5 7 飞机驾驶舱风挡玻璃的使用及维护………………………………1-43加强对机组进行人为因素知识培训……………………………………………2-36走出误区——谈最底设备清单(M E L)………………………………………2-42正确认识和使用“M E L” ………………………………………………………2-44航空卫星通信的过去、现在和未来(下)………………………………………2-52减少人为差错争取飞行正常……………………………………………………2-55我国首架G P S/R N P/A C A R S能力的B7 3 7飞机…………………………3-22民航飞行员疲劳的研究…………………………………………………………3-31航空电子设备选型………………………………………………………………3-39波音飞机电气接头的维护………………………………………………………3-49卫星导航的差分和增强应用………………………………………………………4-27影响飞机持续适航性的因素分析…………………………………………………4-39防止J T 8 D—2 1 7A发动机 F O D的维护管理计划…………………………4-46论热处理在机务维修中的作用和地位……………………………………………4-48波音7 3 7—3 0 0/5 0 0飞机襟翼故障初探……………………………………4-50航油污染对发动机的危害及其预防……………………………………………4-51数字式数据应用与飞机维修………………………………………………………4-52A 3 0 0—6 0 0结构检查抽样飞机选择法………………………………………4-55关于P W 1 2 7 C发动机有关问题的探讨………………………………………4-571 9 9 5年世界民航恶性飞行事故计…………………………………………4-594发动机空中停车的故障分析与预防措施………………………………………5-35C R M训练:给航空医学提出的新课题…………………………………………5-37防止非法干扰确保民航全……………………………………………………5-39飞机的磁化………………………………………………………………………5-42直升机闪电防护符合性验证的几个题…………………………………………5-50通过L B A 对A M E C O 审查看J A A 对维修单位适航管理的思路及方法………………………………………………………5-52以可靠性为中心维修理论的初步践……………………………………………5-56波音公司加紧研制新的 B 7 3 7系列………………………………………………5-63T H O M S O N 5 1 2D与A W A 5 1D型D V O R比较分析……………………………………………………………6-19标准英语通话与飞行安全………………………………………………………6-22利用雷达加强雷暴天气监测分析………………………………………………6-24《航空气象预报图生成系统》简介………………………………………………6-26走向空地通信自动化的开端………………………………………………………6-31A D —2 0 0型飞机型号合格与生产许可审定…………………………………6-34用美国技术改造国产运七………………………………………………………6-36冷气渗漏法——迅速、准确、可靠地排除飞机结构油箱漏油…………………6-40加强监控管理预防空中停车…………………………………………………6-41联合航空条例制定新标准欧洲的飞行员训练将有新举动…………………6-50G E和惠普合作研制新一代B 7 4 7飞机发动机…………………………………6-51民航机组人员所受宇宙辐射剂量水平、危害及防护……………………………7-36D R S—9 3航管雷达模拟机机长位子系统飞行模型建模………………………7-43论中国民航信息基础设施的建设………………………………………………7-24提高使用维护质量预防α—3 0 K Y—1 5 4发动机空中停车…………………7-54民航的标准计量工作……………………………………………………………8-43科研为航行安全服务………………………………………………………………8-44F A DE C——新一代航空发动机控制系统……………………………………8-54飞机下降过程中驾驶员造成高度偏差的认知障碍的讨论…………………8-56怎样做好安全绕飞行雷雨工作………………………………………………8-59飞行员的情绪与飞行安全………………………………………………………9-34人为因素对飞机腐蚀及防腐蚀的影响…………………………………………9-36全球导航卫星系统能够规划与实施法律框架……………………………………9-42警惕飞机的空调空气被污染………………………………………………………9-62BR700系列发动机发展与设计特点………………………………………10-39从亚太地区/飞行流量发展分析新航行系统的收益…………………………10-43首都机场气象探测新设备………………………………………………………10-52浅谈机场鸟害……………………………………………………………………10-62全球定位系统原理………………………………………………………………10-65民用航空器发动机技术发展概况………………………………………………11-20罗·罗公司与其RB211-524H发动机…………………………………11-30波音737-200/300型飞机坐舱增压系统故障分析与排除……………………………………………………………11-21TCAS在我国应用中的问题及建议…………………………………………11-46飞行管理系统定位误差分析……………………………………………………11-50管制衔接问题与飞行安全………………………………………………………11-53论ASTERIX标准在雷达联网中的应用…………………………………11-56模式S二次监视雷达的发展与计划……………………………………………11-60国航模拟机训练模式的探讨……………………………………………………11-61直升机在空中旋翼打尾梁及其预防……………………………………………12-20维护不当造成飞机轮胎偏磨原因………………………………………………12-25Y7-200A飞机供油系统的安全性析……………………………………12-27飞机驾驶能力智能评估系统在飞行学员选拔中的应用………………………12-57《航空周刊》飞机失稳的更好控制………………………………………………………………1-4发动机制造商争取为A340加长型提供发动机………………………………1-5空中客车公司考虑两种A330的新改型………………………………………2-4波音公司提出对新一代波音747的主要要求…………………………………3-5中国航空信息中心评出1995年国内国外航空十大新闻……………………4-1FAA拟发预防“蓝冰”的指令…………………………………………………4-11GE90在试飞时发生喘振………………………………………………………5-6导航系统的近期发展动向…………………………………………………………7-8美国1995年飞机结构技术进展………………………………………………7-81995年世界民航飞行安全状况………………………………………………8-101 9 9 5年美国航空发动机的主要进展(二)………………………………………9-61 9 9 5年美国航空发动机的主要进展(三)……………………………………10-6空中客车公司有意开始研制 A 3xx………………………………………………11-5波音公司研制两种新型飞机……………………………………………………11-6模拟ATC的‘世界室内机场’…………… ………………………………12-10“协和”号超音速运输机及后继机寻觅…………………………………………14-4NASA试验合成视景着陆系统………………………………………………18-8新的叶片清理工艺…………………………………………………………………18-9FAA试验基于GPS的空中交通告警系统……………………………………20-10GE研制世界上推力最大的喷气发动机………………………………………25-7GPS/Glonass联合益处多……………………………………………………30-81996年世界主要航空公司指南…………………………………………31/32-9波音公司拟用新型747-700x和空中客车公司的A3xx-200竞争………………………………………………………44-4波音公司计划今年上马波音747-500/600……………………42-4四发A340的几种改型……………………………………………………42-4发展中的民用航空发动机……………………………………………………47-1运七200A取证试飞进入收尾阶段………………………………………47-3A340加长型客机的研究工作加速…………………………………………47-4新材料新设计使复合材料机翼成本减半………………………………………47-9层合基体复合材料有发展前景…………………………………………………47-9’96中国国际航空航天博览会取得圆满成功…………………………………48-12 1世纪空中快车——A E1 0 0 …………………………………………………48-5国产飞机在XX扬威……………………………………………………………48-6航空用传感器技术的发展趋势…………………………………………………49-1研制中的中国飞机………………………………………………………………49-4F A A呼吁改善飞机飞行安全……………………………………………………49-9C F M5 6系列发动机的技术演变…………………………………………………51-5F A A选定区域G P S着陆系统结构……………………………………………52-7空中客车技术资料特藏室(在津)落成………………………………………52-10《航空情报》关于航空发动机改进计划问题………………………………………………1152美国积极研究机载机电系统的综合化技术…………………………………1154低成本复合材料技术制造发展的新动向……………………………………1170人机工程(Human Factors Engineering)在波音777驾驶舱设计中的应用……………………………………………………1180X X航展热点综述……………………………………………………………1187《航空信息研究报告》21世纪先进的机翼制造技术………………………………………………421-1改变21世纪飞机技术面貌的智能结构和材料……………………………418-1用中推涡扇发动机改进现有飞机的可行性研究……………………………416-121世纪超音速飞机结构、选材与工艺特点雏析…………………………429-1《民航信息快报》鸟害综述………………………………………………………………………535-1NTSB强烈要求ATC系统指挥中心保留记录15天……………………504-3关于旅客电子设备的忧虑……………………………………………………542-1航空公司必须对座位娱乐的变革作出反应…………………………………519-1FAA提议新的航空安全系统………………………………………………528-1克林顿命令FAA加强机场安检措施………………………………………541-1第三次革命……………………………………………………………………543-1俄罗斯与美国密切合作,改进航空安全……………………………………549-1《航空安全》驾驶舱资源管理………………………………………………………………1-20发动机失效情况下如何使用自动驾驶仪进近………………………………1-23在飞行活动稠密地区飞行机组应采取哪些措施来防止空中相撞……………1-26如何安全有效地使用FMC——水平导航/垂直导航…………………1-30浅谈X X航线的技术管理与飞行安全………………………………………1-34飞行安全和驾驶舱资源管理…………………………………………………1-39试论检查陆空通话是防止危险接近的有效措施……………………………………1-421995年中国民航飞行事故及飞行事故征候概况………………………………1-45世界航空安全的现状及今后应解决的课题…………………………………………1-47世界最严重的空难……………………………………………………………………1-53驾驶员应提高判断故障能力——对一起波音737-400摔机着陆分析……………………………………………………………………1-54机组人员在中途经停点面临患肠胃道病的危险……………………………………1-58纪律松懈和乏训练的FAA检查系统增加了空中危险……………………………1-60波音737飞机安全检查项目………………………………………………………1-63保持荣誉感总结经验不断提高……………………………………………………2-2严格技术培训强化安全管理…………………………………………………………2-6加大安全管理力度消灭飞行事故征候………………………………………………2-14科学管理与飞行安全(下)……………………………………………………………2-22开发“C R M”向飞行安全的深度和广度进军…………………………………2-27世界航空安全现状及今后应解决的课题(二)——对发行的22起全损事故的分析……………………………………………2-311995年上半年航空事故及分析………………………………………………………2-37比你想象的安全………………………………………………………………………2-40先入观念的危害………………………………………………………………………2-42“恶性事故反应反应方案”可缓解紧X情绪………………………………………2-44克服疲劳………………………………………………………………………………2-49地形地物引起进近中湍流的调查研究………………………………………………2-54空中飞行风险…………………………………………………………………………2-58在强雷雨中亚美利加航DC-10飞机在达拉斯/沃斯堡国际机场着陆后偏离跑道………………………………………………………3-2尾流紊流的形成与规避…………………………………………………………3-6风向、风速变化的侧风引起的顺风切变及其对策………………………3-10一次影响飞机着陆低空风切变的分析……………………………………………3-15进近程序与低云低能见度飞行注意的问题…………………………………………3-17飞行安全警戒线及其应用……………………………………………………………3-20关于人为不安全因素的浅析及对策…………………………………………………3-24波音教员带飞后的几点体会…………………………………………………………3-28浅谈飞行事故中的人为因素………………………………………………………3-32驾驶员-空管员通话关键不在于说什么而在于怎么说…………………3-35近十年在已知原因事故中人为失误造成的事故比率在下降…………………3-40华航747-400/B-165班机在XX国际机场发生事故的调查结果………………………………………………………3-41右翼双发脱落造成波音747货机失去控制和坠毁…………………………3-42协和式客机方向舵事故…………………………………………………………3-47驾驶员和塔台管制员错误造成波音707飞机撞山…………………………3-49全日空B747-400型飞机在地面滑跑中机舱内突然充满白烟………………………………………………………3-55气象对航空运输飞行安全的影响与保障措施…………………………………4-1晴空湍流与飞行安全……………………………………………………………4-3飞机上积霜与飞行安全…………………………………………………………4-5积冰引起了印第安纳ART72飞机的坠毁…………………………………4-9严重积冰造成英国一架货机坠毁………………………………………………4-10浅谈搞好机组合作与飞行安全…………………………………………………4-17对飞行安全工作的哲学思考……………………………………………………4-20机长决策失误副驾驶如何进谏………………………………………………4-24防止维修工作错误的对策………………………………………………………4-27人为因素与航空安全……………………………………………………………4-32加强仪表观察防患于未然……………………………………………………4-35饮酒与飞行………………………………………………………………………4-37如何提高飞行准备质量…………………………………………………………4-39世界空难及其原因漫话…………………………………………………………4-47陆空通话错误……………………………………………………………………4-49空中断电及其处置——记B757飞机一次空中左汇电条断电……………4-50飞机失事原因和阶段性分析……………………………………………………4-53《飞行事故和失效分析》飞机腐蚀浅谈……………………………………………………………………2-2航空轴承失效分析方法探讨……………………………………………………2-10跨音速振动故障及其排除方法…………………………………………………2-13运七100型飞机压力信号器膜盒破裂原因分析……………………………2-22美国空军的防鸟撞工作介绍……………………………………………………2-27美国涉及飞行事故调查的失效分析……………………………………………2-29飞行数据记录器…………………………………………………………………2-37液态金属致脆……………………………………………………………………2-42关于减少鸟撞事故发生率提高飞行安全的问题…………………………3-5飞行员饮酒与飞行安全…………………………………………………………3-11波音737型4019号飞机风挡玻璃炸裂情况调查………………………3-44运用飞行参数记录仪判断一起故障原因………………………………………3-46西方国家直升机飞行事故分析…………………………………………………4-2失效分析思路和程序(一)………………………………………………………4-27《教学研究论坛》航线飞行训练……………………………………………………………………1-25非正常情况………………………………………………………………………1-30TB机型常见故障的判断与处置………………………………………………1-35VOR/DME区域导航计算机模拟设计……………………………………1-38大型客机座舱空调引气控制……………………………………………………1-43波音777飞机的飞机信息管理系统…………………………………………1-47开发空管资源管理培训的可行性研究…………………………………………1-52飞行事故中与飞行员有关的因素的流行病学研究……………………………1-59TG机型驾驶舱资源管理与教学………………………………………………2-1飞机飘摆…………………………………………………………………………2-4高速飞机…………………………………………………………………………2-11特殊技术…………………………………………………………………………2-18做好准备正确处置应急情况……………………………………………………2-22如何防止人为差错和事故征候…………………………………………………2-24ILS五边进近中下滑道偏差的判断与修正…………………………………2-27设计高科技飞机上的驾驶舱程序………………………………………………2-35失去通讯联系的原因和影响……………………………………………………2-38关于B-8903号飞机着陆滑跑过程中右主起落架收起问题的分析……………………………………………………2-42加强气象现代化建设是保证飞行安全的需要…………………………………2-45中国航线运输飞行员培养模式的探索与实践…………………………………3-1坚持飞行标准培养合格机长…………………………………………………3-6筛选飞行阶段如何掌握技术停飞标准…………………………………………3-11从普通高校大学生中培养民航飞行员的探索与实践…………………………3-17标准操作程序……………………………………………………………………3-24自由飞行新概念…………………………………………………………………3-28机长决策失误副驾驶如何进谏…………………………………………………3-32激发良好情绪保障飞行安全…………………………………………………4-1对驾驶舱资源管理的几点认识…………………………………………………4-5夏延飞机积冰条件下飞行特点…………………………………………………4-10直升机在海上船、平台如何做目测着陆………………………………………4-13有关航空发动机压力比(EPR)的几个问题…………………………………4-26标准操作程序……………………………………………………………………4-298920号TB20飞机发动机故障分析……………………………………4-36TB飞机电容式油量表的故障维护……………………………………………4-39XX机场初教机训练飞行的气象保障…………………………………………4-41《民航管理》面向21世纪航空器材的经营与管理…………………………………………1-20我国的空管体制必须适应国家未来十五年的远景目标………………………2-35认清航行情报工作意义,改进航行情报服务工作……………………………4-22正确认识和使用最低设备清单——航空公司经营者不可轻视的课题……………………………………………………5-8略论民航国际远程航线责任机长的素质………………………………………5-12航空器高价周转件核算办法的改革……………………………………………7-24论空防安全………………………………………………………………………7-40安全复杂局面的典型问题及对策………………………………………………9-37罗·罗公司教育培训观感………………………………………………………9-42美国航空公司飞行员培训的现状与展望………………………………………9-45飞行员自我签派与高温高海拔机场的飞行……………………………………10-381995年世界民航发展概况…………………………………………………10-49《飞行模拟》机务人员培训中的模拟训练……………………………………………………1-2民用飞机半动态计算机辅助教学系统…………………………………………1-19飞行管理系统控制显示组件的实时仿真………………………………………2-8具有模拟飞行教员的训练系统…………………………………………………2-19飞行模拟器的运动系统…………………………………………………………2-37飞行模拟器的运动系统(续)……………………………………………………3-33BELL206B-Ⅲ型飞行模拟器接口电路故障分析……………………3-38改革飞行培训模式提高模拟训练质量………………………………………4-7驾驶员应重视基础理论学习……………………………………………………4-9《国外试飞》当今飞行事故的个人因素………………………………………………………1-47民用运输类飞机适航试飞若干问题……………………………………………2-2飞机结冰事故的统计分析………………………………………………………3-23《飞行试验》俄罗斯试飞员学校及其试飞员培训……………………………………………1-41H-5飞机单发复飞问题探讨…………………………………………………2-38飞行训练与评定系统的模拟飞行评价…………………………………………3-38《空中交通管理》乌鲁木齐空中交通管制现状与设想……………………………………………1-7走向空地通信自动化的开端——中国民航甚高频地空数据通信网……………………………………………………………1-12VOR/DME飞行动态显示系统……………………………………………1-20区域导航…………………………………………………………………………1-24机载S模式应答机与空管S模式数据链………………………………………1-27机场气象自动化观测系统………………………………………………………1-33航空气象服务的重大进展………………………………………………………1-35FANSONE飞行管理系统………………………………………………1-37DVOR—512D故障排除两例……………………………………………1-45全向信标VRB—51D的维护………………………………………………1-46中国民航新航行系统卫星导航系统实施技术政策……………………………2-12国际民航组织新航行系统有关工作的介绍……………………………………2-22专家系统在特殊情况飞行指挥中的应用………………………………………2-26优化飞行程序与导航设施的布局………………………………………………2-29XXVHF对空转播台“光明顶<一>XX”链路分析…………………………2-33多普勒天气雷达的技术与应用…………………………………………………2-37运用系统分析和统计预报天气方法提高XX机场冬季低能见度预报准确率…………………………………………………2-41国际一级航行通告汇编的优化…………………………………………………2-48国际民航组织自动相关监视和数字式数据链的标准是实现自动相关监视基础上的空中交通管制系统的关键………………2-50英国新空中交通管理系统发展动向……………………………………………2-53中国民航新航行系统进近着陆系统实施技术政策……………………………3-12优化程序设计确保飞行安全………………………………………………3-18马赫数放行方法…………………………………………………………………3-20关于东芝SSRATC系统技术性能改进分析……………………………3-24TOSBAC7/70G计算机系统CPU故障判断与分析……………3-28VOR/SME等待及加入方法探讨…………………………………………3-35谈飞行气象保障…………………………………………………………………3-42增加能力提高飞行安全性的精密跑道监视器(PRM)…………………3-46简析国际民航航空移动通信研究………………………………………………3-49中国民航卫星通信专用网开通…………………………………………………3-51《导航》广域差分GPS导航服务系统研究进程中的若干思考………………………1-1论差分GPS导航系统的技术指标和运行功能………………………………1-10差分GPS导航业务广播标准…………………………………………………1-13航天器测控与GPS的空间应用………………………………………………1-26DGLS2000:Wilcox新一代DGPS着陆系统………………………1-95固态惯性器件及其对惯性导航技术的影响……………………………………………1-100新产品介绍:“老船长”GPS65等………………………………………1-113卫星导航国际化民间化进展的评述………………………………………………………2-1地形特征自主导航系统……………………………………………………………………2-13SAR/单轴稳定SINS组合导航系统研究…………………………………………2-20Eurofix系统初探——罗兰C数据链DGPS…………………………………………2-24新一代气象测风设备——Ω导航测风……………………………………………………2-35多台链罗兰C信号搜索方法研究…………………………………………………………2-53GLONASS导航电文及其解…………………………………………………………2-61GPS传感器与罗兰C接收机镶嵌技术…………………………………………………2-72发展卫星导航广域服务的途径……………………………………………………………3-1GLONASS的发展历程和应用展望…………………………………………………3-11GPS定位误差建模研究…………………………………………………………………3-36英国的GPS国家政策何去何从?……………………………………………………3-96“画王”系列GPS接收机……………………………………………………………3-113GNSS和GPS………………………………………………………………………4-1FANSI——值得借鉴的CNS/ATM机载系统………………………………4-13航空罗兰C接收机………………………………………………………………………4-97GNS-12GPS/ACARS组合系统………………………………………4-105GPS系统将增加第3导航频率………………………………………………………4-106新型GNSS-300GPS/GLONASS接收机……………………………4-111GNC300TSO民用航空器导航的骄傲…………………………………………4-112《导航与雷达动态》GPS的应用……………………………………………………………………………1-10GPS的未来……………………………………………………………………………1-17FERN第3号通报……………………………………………………………………1-25GLONASS接近实用运行…………………………………………………………1-42消除GPS固有误差的新技术…………………………………………………………1-46GPS的应用(续)………………………………………………………………………2-11飞机防撞系统的现状与S模式扩展型间歇振荡器……………………………………2-19关于R-GPS…………………………………………………………………………2-39自主精密进场/着陆系统………………………………………………………………2-39NTSB对FAA提出ATC新建议…………………………………………………2-43下一代通信系统(ATN)……………………………………………………………2-45国外GPS接收机性能一览表…………………………………………………………2-46卫星技术在空中交通管理中的全球应用——自动相关监视系统试验…………………………………………………………………3-1飞机防撞系统的现状与S模式扩展型间歇振荡器(续)………………………………3-8用DGPS引导飞机进场………………………………………………………………3-16着陆用的多模式接收机…………………………………………………………………3-30EGPWS系统进行飞行试验…………………………………………………………3-39新型雷达天线……………………………………………………………………………3-41国外GPS接收机性能一览表…………………………………………………………3-46亚洲各航线将从未来航行系统能够中获益……………………………………………4-1新西兰的卫星导航及其未来……………………………………………………………4-7澳大利亚先进的空中交通系统——TAAATS……………………………………4-30欧洲ADS试验取得进展………………………………………………………………4-45国外GPS接收机性能一览表…………………………………………………………4-46民用航空电子设备的最新发展…………………………………………………………5-1德国制定卫星导航计划…………………………………………………………………5-9美国正在制定GPS国家政策…………………………………………………………5-15ATN:离现实更近一步………………………………………………………………5-18采用IRS、GPS和雷达精密进场设备……………………………………………5-33国外GPS接收机性能一览表…………………………………………………………5-46民用航空电子设备的最新发展(续)……………………………………………………6-1欧洲无线电导航计划……………………………………………………………………6-8俄罗斯远东地区引进CNS/ATM…………………………………………………6-13《航空科学技术》新机调整试飞……………………………………………………………………………1-8飞行/推进系统一体化控制技术………………………………………………………1-14我国航空机轮刹车专业的现状和发展…………………………………………………1-20欧洲加紧研制21世纪直升机…………………………………………………………1-26航空发动机平衡工艺技术………………………………………………………………2-7直升机完好性与使用性监控技术………………………………………………………2-16发动机叶片动应力测量…………………………………………………………………3-3航空机电设备寿命和可靠性指标探讨…………………………………………………3-14航空发动机加力燃烧室的技术发展……………………………………………………3-17未来飞机燃油系列设计和仿真技术……………………………………………………3-23高性能铝合金的新发展…………………………………………………………………3-4321世纪的飞机技术——智能结构和材料……………………………………………4-12直升机结构疲劳/断裂可靠性研究技术途径…………………………………………5-3陶瓷基复合材料结构的设计……………………………………………………………5-23飞机环境控制系统的发展与展望………………………………………………………5-29飞机推进系统控制的智能化……………………………………………………………6-13国外航空制造工程现代化改造途径和经验……………………………………………6-16非相似容错技术研究……………………………………………………………………6-25《民航科技》卫星导航国际化的法律程序(译文)……………………………………………………1-28波音767飞机结构疲劳试验…………………………………………………………1-42Inmarsat联通GPS和GNSS的方法………………………………………………1-45由机场灾害性天气造成航班延误的机场灾害评估初探………………………………1-62飞机计划自动制作系统…………………………………………………………………2-5MicroStation图形软件包在航图自动处理中的应用…………………………………2-20试论航管雷达系统飞行校检的组织与实施……………………………………………2-25飞机发动机气道(涵道)在位清洗………………………………………………………2-45高频通信机(HF)故障浅谈……………………………………………………………2-48谈谈飞机飘摆……………………………………………………………………………2-52世界空难及其原因漫话…………………………………………………………………2-59民航广汉机场低空风切变分析…………………………………………………………2-69航空公司航线油量管理初探……………………………………………………………2-72机场自动气象观测系统的改进…………………………………………………………3-13欧洲民航用的新一代地-空通信系统(TFTS)之一——TFTS*地总体概述………………………………………………………3-27民航飞行对航务计算机管理网络系统(NMNS)…………………………………3-33AM-Ⅱ大型屏幕式自动航图…………………………………………………………3-46波音737飞机常见腐蚀种类及其防护措施…………………………………………3-56浅谈雷达罩地作用及正确维护和保护地重要性………………………………………3-59广汉机场初冬雷雨天气过程分析………………………………………………………3-73晴空湍流地分析与探讨…………………………………………………………………3-81《出国考察技术报告》着陆缓冲技术的发展与现状……………………………………………………………1-24电力电子技术的一些新进展……………………………………………………………1-38《飞机工程》2020年前的世界航空技术…………………………………………………………1-22民用飞机增升装置气动设计研究………………………………………………………2-19带损伤复合材料可靠性分析……………………………………………………………2-50飞机舵面缝隙设计及其光顺……………………………………………………………2-57复合材料结构的积木式试验方法………………………………………………………2-69通用飞机发展趋势和市场浅析…………………………………………………………2-73飞机腐蚀的早期探测和预防维修………………………………………………………3-1国外航空电子测试技术发展动态………………………………………………………4-12飞机增升装置系统气动设计要求分析………………………………………………4-17《直升机技术》直升机主电源系统简介…………………………………………………………………2-48直升机减速器最新发展…………………………………………………………………3-37西科斯基公司的“发展之鹰”——S-92…………………………………………3-42俄罗斯的轻型直升机米-34“蜂鸟”和VAZ……………………………………3-44直升机简况………………………………………………………………………………3-55NH90直升机…………………………………………………………………………4-38直升机短讯………………………………………………………………………………4-50《航空发动机》航空发动机的防喘控制…………………………………………………………………1-45B777及其所用发动机一些设计特点(Ⅰ)…………………………………………2-49B777及其所用发动机一些设计特点(Ⅱ)…………………………………………3-35《航空精密制造技术》液晶显示技术发展概况及其在航空电子领域的应用…………………………………1-13《航空工艺技术》虚拟现实(VR)技术及其应用前景……………………………………………………2-3先进合金材料的发展及应用……………………………………………………………5-23飞机复合材料结构的修理技术…………………………………………………………6-40《航空电子技术》飞行管理系统与空域交通管理系统组合的系统要求…………………………………1-13基于DGPS/GSM的紧急报警系统………………………………………………1-37新一代航空电子模块化结构浅探………………………………………………………1-44GPS系统SA模型的研究……………………………………………………………2-14GPS组合系统在民用航空中的应用…………………………………………………2-37全球导航卫星系统及其发展趋势………………………………………………………2-43多媒体于航空电子技术…………………………………………………………………3-5DGPS精密进近着陆系统的现状与未来……………………………………………3-18我国民航通信导航监视系统现状与发展………………………………………………4-11星基航空ISDN网体制研究…………………………………………………………4-30《航空维修》水对液压油的污染与防护………………………………………………………………1-22无线电罗盘的一种季节性故障及预防措施……………………………………………1-48航空新材料的发展及应用………………………………………………………………3-39活塞五型发动机滑油超温故障分析……………………………………………………6-27飞机液压系统污染及控制………………………………………………………………7-22航空发动机零件的修复方法……………………………………………………………7-30波音737型飞机挡风玻璃炸裂初探…………………………………………………9-40一起HY—1型GPS导航仪故障的分析…………………………………………11-37《航空修理》无线电高度表出现指示极大的故障分析及处理………………………………………1-36液压系统供压故障的分析………………………………………………………………3-21《民机市场信息与研究》中国航空运输业的发展及远景…………………………………………………………1-2中国国内城市客流量预测模型研究……………………………………………………1-7B777飞机的驾驶舱…………………………………………………………………1-41中国国内城市客流量预测模型研究(续)……………………………………………2-4民用飞机维修的计算方法………………………………………………………………3-13浅论美国对四座以下轻小型航空器的适航管理………………………………………3-29《航空动力学报》某航空发动机热端件寿命消耗计算模型及寿命监视………………………………4-341航空发动机实时寿命监视及数据处理方法研究……………………………………4-345《飞行力学》Y7-200B飞机的失速试飞………………………………………………………1-66涡桨飞机飞行性能和升阻特性的试飞确定……………………………………………1-74“T”型尾翼飞机的深失速特性的研究………………………………………………3-39飞行训练与评定系统简介………………………………………………………………3-56着陆进场时的最小可操纵速度…………………………………………………………3-71起飞小速度离地事故分析………………………………………………………………3-81微波空间定位系统及在飞行试验中的应用……………………………………………4-45直升机外挂飞行中的飘摆问题…………………………………………………………4-78《航空学报》飞机起落架轮毂裂断机理研究………………………………………………………2-202机载风切变系统的告警准则………………………………………………………3-281保持飞行迎角恒定的飞行/推力综合控制…………………………………………4-460容错技术在风洞试验中的应用研究…………………………………………………6-736《空军院校教育》控制理论在飞行训练管理中的运用……………………………………………………1-26对飞机指挥中“讲”的艺术探讨………………………………………………………1-27浅谈飞行中导致两机相撞的生理因素…………………………………………………1-29带飞教学中保证安全应注意的几个问题………………………………………………1-30飞行教员要注重培养学员的学习能力…………………………………………………3-39浅谈飞行习惯……………………………………………………………………………3-42浅谈飞行教员的自我提高………………………………………………………………4-26飞行指挥员应具备良好的注意品质……………………………………………………4-34特殊情况中飞行员的心理与动作反应…………………………………………………4-36《中国民航学院学报》对建立中国民航广播增强系统(WAAS)的技术探讨………………………………1-15中国民航对进近着陆系统面临的选择…………………………………………………1-21浅谈航空器材的核算与管理……………………………………………………………2-29中国民航实施卫星导航的当前策略探讨………………………………………………3-21航空卫星通信的发展趋势和对策建议…………………………………………………3-27中国和亚洲/太平洋区域WAAS系统方案建议……………………………………3-33。
综合模块化航空电子系统构型管理功能设计摘要:近年来,在我国科学技术不断进步下,带动了我国各领域的进步。
现阶段,构型管理功能是飞机提高安全性的重要功能之一,由于综合模块化航空电子系统的架构特点,其构型管理功能除了要保证软硬件构型一致外,还需要考虑配置数据。
本文分析了DO-297定义的构型管理功能设计要求后,针对不同配置数据的功能特点,把构型管理功能划分成配置数据生成、数据加载和兼容性校验三个步骤,并详细描述了各自的具体设计方案。
该整体方案已在项目中成功应用。
关键词:综合模块化航空电子系统;构型管理引言随着航空电子系统的发展,下一代航空电子系统呈现出集成化、模块化和复杂性的特点。
综合模块化航空电子设备具有资源共享、信息高度融合和软件集约化的特点。
相对于传统的航空电子系统,综合模块化航空电子(IMA)系统的各个模块通过协作、交互和资源共享的方式共同完成任务。
IMA作为航空电子系统架构的一种创新,能够有效地提高系统的效率,减轻系统的重量、降低功耗。
然而,随着集成规模的不断扩大和功能与资源交互的复杂化,也出现了一系列新的问题,这对航空电子系统的系统安全性提出了新的要求。
受工程经验的影响,传统的安全分析方法(如故障树分析、故障模式和影响分析)没有与系统设计相结合。
随着系统复杂性的增加,很难预测系统的所有行为(正常行为和异常行为)并列出系统的所有故障节点和影响。
同时,由于系统设计的反复,难以保证系统体系结构失效模式分析的一致性。
因此,这些传统的方法很难应用于目前高度复杂、集成化的航空电子设备。
即使在评估了之后,各个系统仍然存在意想不到的故障。
1、DO-297的构型管理功能要求RTCA和EUROCAE联合开发了DO-297用于指导IMA的设计、开发和应用。
该指南定义IMA系统由IMA平台和驻留应用组成。
驻留应用使用IMA平台提供的资源完成飞机功能。
IMA平台通过分区保护技术向驻留应用提供了共享资源(包括计算、网络、接口等)。
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”。
它承载了战机绝大多数任务,比如电子战、通信/导航/识别(CN I )等,是决定战机作战效能的重要因素。
从这个意义上说,没有先进的航电,就没有先进的战机,收稿日期:2008-08-31 修回日期:2008-10-21基金项目:总装预研基金(9140A17020307JB3201);空军工程大学工程学院优秀博士论文创新基金(BC07003)作者简介:张凤鸣(1963—),男,重庆梁平人,教授,博导,研究方向为综合航电、信息系统工程与智能决策。
也就无法完成现代战争赋予的使命。
综合模块化航空电子(I M A )是当前航电体系结构发展的最高阶段,在国内通常被称为综合航电。
随着我国四代机和“大运”等项目的开展,研制相应的综合航电成为一项迫切的任务。
本文研究I M A 体系结构的根本目的在于为我国四代机甚至“大运”上的综合航电的研制进行初步的探索。
1 航电体系结构发展历程20世纪40年代至60年代前期,战机的航电设备都有专用的传感器、控制器、显示器和模拟计算机。
设备之间交联较少,基本上相互独立,不存在中心控制计算机。
这是第一代航电结构,称为分立式[1-2]、离散 第16卷 第9期2009年9月 电 光 与 控 制Electr onics Op tics &Contr ol Vol .16 No .9Sep.2009式[3-5]或模拟式结构[6](I ndependent/Anal og Avion2 ics),代表机型有F-4。
其特点是专用性强、灵活性差、信息交换困难。
20世纪60年代中期,数字计算机开始大量用于机载导航和火控计算,形成控制中心,其他模拟计算子系统比如大气数据系统等通过A/D、D/A转换与之交互。
由于具有中心控制计算机,所以这一时期的航电被称为集中式体系结构[3],代表机型有F-111D等。
20世纪70年代,集中式结构里的模拟计算机逐渐为数字计算机所取代,形成了功能各自独立的子系统或航电设备,通过1553B多路数据总线交联并与中心计算机进行通信。
这种集中分布式结构[2]是航空电子数字信息化的结果,实现了信息链后端控制与显示部分的资源共享。
而模块化软件设计技术的使用既降低了研制经费、缩短了研制周期,又增强了系统的可维护性和可扩展性。
代表机型有F-15、F-16等。
由于集中式和集中分布式体系结构都处于航电计算机由模拟式向数字式全面过渡阶段,因而大多数研究者倾向于将二者划到一起,统称为联合式[1-5],归属第二代航电体系结构。
20世纪80年代,宝石柱计划[6]刻画了一种新的综合航电结构,提出了模块化、开放式、高容错性和高灵活性等需求。
它以VLSI技术、数字信号处理技术和图像处理技术为基础,通过对射频部件和天线口径的广泛共享,实现了航电各子系统(如雷达、电子战等)的传感器信号和数据的高度综合处理。
代表机型是F2 22。
1990年以来,综合航空电子随着宝石台计划[6]的开展得到进一步延伸。
它采用开放式体系结构,充分应用商用货架(COTS)产品实现软件和硬件功能单元,使用统一光纤网连接所有功能区,并推动雷达、电子战、CN I等射频部件的综合,整个系统的综合能力较宝石柱计划阶段大为增强,因此又被称为先进综合航空电子[6-7]。
代表机型是目前正处于试飞定型阶段的F2 35。
通常而言,综合式和先进综合式分别划归于第三、四代航电体系结构。
不过国外倾向于使用I M A[8-9]来统一表达宝石柱和宝石台所定义的结构。
与上述划分角度不同,有研究者也试图从总线和单元模块(bl ock)发展的角度将航电结构发展划分为分布式模拟结构、分布式数字结构、联合式数字结构和I M A4个阶段[10]。
总的来看,到目前为止,航电体系结构已经发展了三代(分立式、联合式和综合模块化)、5个阶段(离散式、集中式、集中分布式、综合式和先进综合式)。
图1描述了航电体系结构的演化进程。
图1 航电体系结构演化进程Fig.1 Evoluti on of avi onics architectures2 综合模块化航空电子体系结构2.1 推动I M A发展的主要因素纵观航电结构发展史,可以发现有3个主要因素推动了I M A的发展。
1)技术发展。
高性能计算机、半导体、信号处理、软件工程等技术在航电领域的应用和发展,推动了航电向单元模块的细粒度、设备的集约化、体系结构的开放性、系统的高性能等方向发展,为I M A的产生提供了先决技术条件。
2)性能需要。
新军事革命思想以及现代或将来的作战环境对战机提出了越来越高的任务性能和操作性能等需求,比如超视距全向多目标作战、150飞行小时的平均无故障时间等[8]。
这些为I M A的实现提供了性能指标。
3)经济压力。
联合式战机寿命周期费用(L ife Cy2 cle Cost,LCC)日益增长造成国防经费负担加重,与减少国防经费开支的理念相悖。
因而减少战机LCC为I M A发展提供了约束条件。
从本质上来看,这三者是辩证统一的。
降低LCC 是发展I M A的根本目的,提高战机性能是I M A的实现目标,这二者既依赖于相关技术的发展,又能推动新技术的产生和发展。
反之,那些能够应用到I M A的技术的产生和发展将有助于实现提高战机性能的目标,也有助满足降低战机LCC的约束条件。
2.2 I M A的特点I M A本质上是一个分布式实时计算机网络,其主要目标是将分布式体系结构的灵活性扩展到对不同关键级别的功能程序的支持上。
概括来说,I M A主要具有如下一些特点[8-13]:1)系统综合化。
I M A最大限度地推进系统综合,一方面硬件资源能为应用程序所共享、信息高度融合,另一方面I M A能够统一控制、调度和显示,利于战术决策和系统管理。
2)结构层次化。
I M A通过各类标准接口将软件隔离成应用程序层、操作系统层和硬件模块支持程序层,弱化了三者之间的耦合程度,使得应用程序只与飞84第16卷 电 光 与 控 制机功能有关而与硬件无关,无须变更硬件即可载入新的应用程序,增强了软件的可移植性。
同样,硬件实现与飞机功能程序无关,有利于硬件部件的更新换代。
3)功能软件化。
I M A 越来越多地利用软件取代原来由硬件实现的功能,所有应用程序共享硬件资源,减少配置子系统个数,节省飞机重量、空间、成本,提升资源利用率,并为后续扩展预留空间。