大型民機(jī)IMA系統(tǒng)的應(yīng)用論文

綜合模塊化航空電子系統(tǒng)

1IMA系統(tǒng)的基本概念

IMA系統(tǒng)是指飛機(jī)上的一個分布式實時計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)包含若干個計算模塊,且每個計算模塊能夠運(yùn)行多個不同安全關(guān)鍵級別的應(yīng)用程序。IMA的核心理念是硬件共享,即多個應(yīng)用程序共享同一個處理單元,這樣就能減少處理器、配線、I/O的成本,此外,還能減小航空電子系統(tǒng)的重量、體積、能耗等[5]。

2IMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一個IMA系統(tǒng)由4個部分構(gòu)成:機(jī)柜(Cabinet)、全局?jǐn)?shù)據(jù)總線、與全局?jǐn)?shù)據(jù)總線兼容的設(shè)備和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)集中器(RemoteDataConcentrator,RDC)[8]。IMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。機(jī)柜用來提供計算資源,并為其中的應(yīng)用程序提供必要的接口。機(jī)柜由3個部分構(gòu)成:機(jī)柜框架、背板和功能模塊[8]。其中,機(jī)柜框架為機(jī)柜內(nèi)部的功能模塊提供了機(jī)械和電氣環(huán)境。背板為功能模塊和外部航電設(shè)備提供接口,背板分為3個區(qū)域:第一個區(qū)域是飛機(jī)配線和背板之間的接口;第二個區(qū)域為背板總線,用于功能模塊之間的信息傳遞;第三個區(qū)域用于電能分配。IMA系統(tǒng)中的功能模塊應(yīng)該被設(shè)計成外場可更換模塊(LineReplaceableModule,LRM),按照功能可分為多種不同的類型,例如核心處理器、標(biāo)準(zhǔn)I/O、特殊I/O、電能供給模塊、總線橋、網(wǎng)關(guān)、塊存儲器等。全局?jǐn)?shù)據(jù)總線用于機(jī)柜、RDC以及總線上的其他掛載 ……此處隱藏4379個字……此能大大降低航空電子系統(tǒng)的研發(fā)和維護(hù)成本。

(4)采用高安全性、高可靠性設(shè)計

民用飛機(jī)對安全性和可靠性有很高的要求,民用飛機(jī)航空電子系統(tǒng)的研制過程必須嚴(yán)格遵循適航認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),在系統(tǒng)或設(shè)備中采用容錯設(shè)計,并且對重要的功能進(jìn)行多重冗余備份。

(5)采用商用貨架產(chǎn)品技術(shù)

美國把商用貨架產(chǎn)品技術(shù)(CommercialofftheShelf,COTS)定義為在市場上銷售的產(chǎn)品,并在制造商的產(chǎn)品目錄中以確定的價格出現(xiàn),而且可以直接從制造商或通過制造商的銷售網(wǎng)供應(yīng)給任何公司或個人使用[20]。采用COTS技術(shù)可以減少航空電子系統(tǒng)中專用元器件和專用軟件的數(shù)量,從而降低研發(fā)成本,而且COTS產(chǎn)品具有良好的技術(shù)支持,便于擴(kuò)充和升級。

(6)采用高速數(shù)據(jù)總線

機(jī)載高速數(shù)據(jù)總線是新一代綜合航空電子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,它直接決定了綜合航空電子系統(tǒng)集成化程度的高低。傳統(tǒng)的機(jī)載總線架構(gòu)面臨著布線復(fù)雜、重量過重、維護(hù)及改型困難等缺點(diǎn)。AFDX的出現(xiàn)克服了這些缺點(diǎn),成為目前主流大型民用飛機(jī)航空電子網(wǎng)絡(luò)的互連基礎(chǔ),在大型民用飛機(jī)IMA系統(tǒng)的研制時可以參考或直接選用之。

結(jié)束語

波音777、波音787和空客A380均屬于新一代的大型民用飛機(jī),它們的航空電子系統(tǒng)均采用了IMA技術(shù),因此IMA技術(shù)代表了大型民用飛機(jī)航空電子系統(tǒng)的發(fā)展方向。本文對上述3種典型大型民用飛機(jī)的IMA系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹和對比分析。在此基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)了大型民用飛機(jī)IMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),并對大型民用飛機(jī)IMA系統(tǒng)的發(fā)展給出了若干建議,希望能為我國大型飛機(jī)IMA系統(tǒng)的研制提供一定的參考價值。（本文作者：尤海峰、劉煜 單位：中國西南電子技術(shù)研究所）