文阔
西安爱生技术集团公司 710065
摘要：在通用飞机航电系统架构设计中，安全性分析占有重要地位。民用飞机配备的航空电子系统是电子技术发展水平的集中体现，一个优秀的平台航电系统设计架构能够为飞机平台带来巨大的收益。虽然民用直升机在适航领域还有很长的路要走，想要将所有先进的技术实施进去还是困难重重，但是经过飞机设计师的努力，攻克各个难点和关键技术，一定会为国家和社会制造出既满足用户要求又符合适航规章要求的好用、管用的特种飞机，为国家自然灾害防治体系建设做出贡献，造福人类社会。描述了飞机航电系统的划分，结合实例展示了如何将安全性分析结果应用到航电系统架构设计中去。可为通用飞机航电系统架构设计工作提供参考。
关键词：直升机；航电系统架构；改进设计
引言
在国家加大对民用航空产业的鼓励和投入，以及随着国家对低空空域开放政策逐步实施的环境下，通用飞机、系统、设备在国内将迎来一个广阔的市场和快速发展的机遇。在通用飞机、系统及设备设计过程中，安全性分析是必不可少的一项关键工作，其贯穿于飞机设计、研制、试飞、交付等全寿命周期。安全性是飞机不发生事故的能力，是飞机最重要的特性，也是飞机、系统和设备制造商赖以生存的关键。安全性分析则是通过多种设计活动来消除设计风险，降低飞机事故发生概率，提高飞机安全性的一种重要手段。相对于民用运输类飞机，通用飞机及其系统、设备在成本控制方面均较为严格。这就要求飞机、系统、设备设计人员进行产品设计时，在满足安全性的前提下，充分重视成本控制，将系统设计、安全性、成本结合起来，最终选择合适的方案。
1飞机航电系统的划分
不同类型飞机根据其任务使命和应用环境不同，其航电系统的组成、功能有一定区别。为简化航电系统的设计和适航取证工作，有必要将航电系统作进一步划分。①平台航电系统对于飞机来说，能够支持飞机正常运营的航电系统包括通信、导航、监视、显控、飞行管理、机载维护和飞行参数记录系统，这些系统是CCAR25部飞机的常规配置，该配置是保证飞机安全性必备的，也是必须满足相关适航标准要求的，其系统功能构型是稳定的。各系统根据安全性评估结论，对应开展各系统研制并表明适航符合性，严格按照适航审定流程开展取证工作。将这些系统定义为平台航电系统，主要包括通信系统、导航与监视系统、综合显控系统、飞行管理系统、机载维护系统和飞行参数记录系统。②任务航电系统对于飞机为执行特殊任务而搭载的任务载荷，是以满足任务执行需求作为设计输入的，这部分构型受外因影响较大，如任务的目标根据不同用户的要求进行变化，因此搭载的任务设备构型具有选装特性;同时任务系统对飞机安全性评估等级较低(一般D级以下)，适航认证的工作量较小，仅需向审查方表明任务系统工作时对飞行安全性影响危害影响性较小。因此，任务载荷的设计可以更加广泛地应用更多前沿的电子科学技术，从而使任务执行效能更高，在飞机成本控制、任务效能、技术先进性等方面具有广泛设计空间。因此，将任务载荷配置定义为任务航电系统，主要包括搜索雷达、无线电探测系统、光电综合探测系统、农林药物喷洒系统、海陆空天通信系统、通信中继等其他一切为用户定制的任务功能设备。
2民用直升机的航电系统架构改进设计
2.1航空电子系统升级改进设计
结合国外同类型直升机的特点以及民用直升机的应用场景分析，梳理直升机航空电子系统的升级需求，主要是增强直升机符合民航运行的能力，提高系统安全性，改善人机工效并降低飞行员负担，提升经济性等方面。针对该型机不同的应用场景，分析各应用场景下对飞行管理系统的需求，具体如下:①人员与货物运输的场景下，利用FMS标准导航数据库的信息，结合多传感器导航和飞行计划管理，飞行民用航线，并在民用机场起降，扩大飞行空域，提升直升机的飞行效率。②海洋执法的应用场景下，利用FMS具备的性能计算和预测功能，实施精准的飞行引导，支持直升机快速响应作业任务，保障直升机在海上运行的效率和安全性。
③森林和城市消防的应用场景下，利用FMS具备的导航数据库信息，实现高效的数据库管理调度，实施精确导航和飞行引导，有效支撑直升机消防作业。④搜索救援的应用场景下，利用FMS具有的搜索航路规划功能，优化飞行计划和水平引导，提升直升机搜索作业的效率，大大增强直升机的机动能力。
2.2“单独任务机”方案改进设计
“单独任务机”方案指的是飞行管理系统具备单独的飞行管理计算机，飞行管理应用驻留于飞行管理计算机内，借用综合显示系统的CDU作为人机接口装置，与飞行机组进行交互。“单独任务机”架构的特点在于具备独立的飞行管理计算机和标准的控制显示单元，飞行管理应用驻留于飞行管理计算机内部，飞行管理功能与显示系统功能分离。同时，外部交联系统需要留有飞行管理系统接口。
2.3系统架构改进设计
综合模块化航电系统体系结构将多个独立的功能设备作为一个整体进行统筹考虑，高度集成综合方便地建立先进、统一的数字信息传输网络，将信息根据各功能域的需要调配给相关驻留应用中，实现综合显控系统的高度综合化，大大提升系统的先进性。综合显控核心处理系统采用以综合显控核心处理机架为核心、以显示器和控制组件作为显控终端、以航空电子全双工交换式以太网网络为主干数据网络的DIMA。核心处理平台可以进行不同的功能驻留并为之提供数据计算、传输和转换资源。机架、驻留应用与其他航电各分系统共同完成航空电子系统信息显示、工作模式控制、任务调度和系统管理等功能;通过配置文件为驻留功能分配数据计算、数据传输和数据转换资源;内置通用处理模块和网络交换机，通用处理模块根据安全性分析和需求进行有效配置。
2.4“综合模块化(IMA)”方案改进设计
为了实现更快速高效的数据交互模式，对原有航电系统进行内部架构优化，采取“综合模块化(IMA)”架构形式，即采用符合AＲINC664标准的数据总线，取代原有HDLC数据交互总线，作为综合显示系统内部以及各驻留系统的数据交互总线。外部交互分系统仍然以AＲINC429或者ＲS422总线为主。“综合模块化(IMA)”方案的特点是充分利用开放式体系架构以及统一的机载数据网络交换技术，实现各系统高度的物理综合和功能综合。综合显示系统中的显示控制装置功能进一步综合与优化，改变传统的点对点传输模式，充分实现数据的共享，极大地促进了数据交互的及时性和可靠性。飞行管理系统以通用处理单元的硬件平台为基础，实现与外系统的数据交互，既提升了与CDU之间的交互水平，又节省了接口资源。
结束语
民用直升机航空电子系统的架构取决于直升机的应用场景和功能，本文从新时期民用直升机的应用场景出发，结合对联合式航空电子系统加装飞行管理系统的需求，提出了四种有效可行的方案。从四种方案的各自特点、对既有航空电子系统改动量和对整机的影响等方面作了深入分析和架构评估，为后续民用直升机航空电子系统平台的改进设计提供技术支持和方案借鉴。同时，针对民用直升机对安全性的高要求，在后续实施过程中，民机架构评估中更应引入系统安全性的分析与设计，充分识别技术风险，从多角度，科学地评估航电系统的架构。
参考文献
［1］王国庆，谷青范，王淼，等．新一代综合化航空电子系统构架技术研究［J］．航空学报，2014，35(06):1473－1486．
［2］罗雪丰．直升机航空电子技术的现在与未来［Z］．中国航空报，2018－05－08(006)．
［3］孙晓敏，王丹，戴苏榕，等．支持基于性能导航运行的飞行管理系统需求分析［J］．航空电子技术，2018，49(04):21－28．