大型民机IMA系统的应用论文
综合模块化航空电子系统
1IMA系统的基本概念
IMA系统是指飞机上的一个分布式实时计算机网络,该网络包含若干个计算模块,且每个计算模块能够运行多个不同安全关键级别的应用程序。IMA的核心理念是硬件共享,即多个应用程序共享同一个处理单元,这样就能减少处理器、配线、I/O的成本,此外,还能减小航空电子系统的重量、体积、能耗等[5]。
2IMA系统结构
一个IMA系统由4个部分构成:机柜(Cabinet)、全局数据总线、与全局数据总线兼容的设备和远端数据集中器(RemoteDataConcentrator,RDC)[8]。IMA系统结构如图1所示。机柜用来提供计算资源,并为其中的应用程序提供必要的接口。机柜由3个部分构成:机柜框架、背板和功能模块[8]。其中,机柜框架为机柜内部的功能模块提供了机械和电气环境。背板为功能模块和外部航电设备提供接口,背板分为3个区域:第一个区域是飞机配线和背板之间的接口;第二个区域为背板总线,用于功能模块之间的信息传递;第三个区域用于电能分配。IMA系统中的功能模块应该被设计成外场可更换模块(LineReplaceableModule,LRM),按照功能可分为多种不同的类型,例如核心处理器、标准I/O、特殊I/O、电能供给模块、总线桥、网关、块存储器等。全局数据总线用于机柜、RDC以及总线上的其他挂载 ……此处隐藏4379个字……此能大大降低航空电子系统的研发和维护成本。
(4)采用高安全性、高可靠性设计
民用飞机对安全性和可靠性有很高的要求,民用飞机航空电子系统的研制过程必须严格遵循适航认证标准,在系统或设备中采用容错设计,并且对重要的功能进行多重冗余备份。
(5)采用商用货架产品技术
美国把商用货架产品技术(CommercialofftheShelf,COTS)定义为在市场上销售的产品,并在制造商的产品目录中以确定的价格出现,而且可以直接从制造商或通过制造商的销售网供应给任何公司或个人使用[20]。采用COTS技术可以减少航空电子系统中专用元器件和专用软件的数量,从而降低研发成本,而且COTS产品具有良好的技术支持,便于扩充和升级。
(6)采用高速数据总线
机载高速数据总线是新一代综合航空电子系统的关键技术之一,它直接决定了综合航空电子系统集成化程度的高低。传统的机载总线架构面临着布线复杂、重量过重、维护及改型困难等缺点。AFDX的出现克服了这些缺点,成为目前主流大型民用飞机航空电子网络的互连基础,在大型民用飞机IMA系统的研制时可以参考或直接选用之。
结束语
波音777、波音787和空客A380均属于新一代的大型民用飞机,它们的航空电子系统均采用了IMA技术,因此IMA技术代表了大型民用飞机航空电子系统的发展方向。本文对上述3种典型大型民用飞机的IMA系统进行了详细介绍和对比分析。在此基础上,归纳总结了大型民用飞机IMA系统的关键技术,并对大型民用飞机IMA系统的发展给出了若干建议,希望能为我国大型飞机IMA系统的研制提供一定的参考价值。（本文作者：尤海峰、刘煜 单位：中国西南电子技术研究所）
