潘永生 王岩
海装驻哈尔滨地区第一军事代表室 黑龙江 哈尔滨 150060
摘要：直升机机载数据总线技术直接影响直升机航空电子系统的集成度和先进性，对直升机的整体性能有重要影响。随着直升机设计从气动外形和结构设计向航空电子系统和功能系统的转变，直升机航空电子系统的重要性越来越突出。数据总线作为直升机航电系统的“神经网络”，为航电系统各组成部分的通信提供传输通道，从而实现航电系统的信息交互、综合显示和控制。同时，为数据总线预留了测试接口，可以对航电系统各子系统的数据进行监控和测试。
关键词：数据总线技术；直升机；应用；
介绍了机载数据总线技术，从直升机航电系统上常用的机载数据总线技术和机载数据总线技术在直升机航电系统上的应用实例分析两个方面进行分析与讨论，最后对直升机航电系统数据总线技术的发展趋势进行分析。
一、机载数据总线技术概述
机载数据总线是机载设备数据传输、交换的介质，是机载设备信息交换的基础。随着直升机航电系统的飞速发展，包含的机载设备越来越多，导致直升机航电系统越来越复杂，综合化程度越来越高，机载设备之间的信息交互越来越频繁，数据量越来越大，因此，对机载数据总线技术的各项技术指标要求越来越高。机载数据总线技术的发展支撑着航电系统的发展，航电系统的发展牵引着机载数据总线技术的发展。机载数据总线的技术指标主要有以下几个方面：
1.带宽。带宽代表总线数据的传输速率，根据传输速率的不同分为低速（≤100Mbps）、中速（＞10Mbps，＜100Mbps）、高速（≥100Mbps）。
2.位宽。位宽代表数据总线在一个周期内传送数的二进制的位数，位宽越大则传输的数据量越大，一般有8位、16位、32位等。
3.频率。频率代表单位时间内发送数据包个数，频率越高则数据传输送越快，一般有20Hz、50Hz、80Hz等。
4.拓扑结构。拓扑结构指的是数据总线上各个设备的连接形式，机载数据总线常用的拓扑结构有点对点形、总线形、星形、交换式。
5.传输介质。传输介质是数据传输的载体，传输介质对数据总线的数据传输性能有很大的影响，机载数据总线常用的传输介质有双绞屏蔽线、同轴电缆、光纤电缆等。
二、直升机航电系统常用的数据总线技术
直升机上环境具有条件恶劣、温度范围宽（-55°C～70°C）、电磁环境复杂，机载数据总线应具有高可靠性、良好的耐环境影响性能、直升机航电系统常用的数据总线包括以下几种：（1）ARINC429数据总线；（2）MIL－STD－1553B数据总线；（3）AFDX网络总线；（4）FC光纤总线。
1.ARINC429数据总线。ARINC429数据总线为单向广播式数据总线，其拓扑结构为星形结构，传输率可达100Kb/s，发送设备为1个，接收设备最多可为20个，接收设备的个数由发送设备的429芯片带载能力决定。ARINC429总线具有结构简单、性能稳定、抗干扰能力强、传输可靠、错误隔离性好的特点，是分离式、联合式直升机航电系统上应用最为广泛的总线，在综合式直升机航电系统上仍有部分系统使用ARINC429总线。直升机航电系统上使用的ARINC429数据格式包括：标号、数据位、SSM位、奇偶校验位，数据发送频率一般为20Hz或50Hz，对数据实时性要求更高的系统如飞控系统，数据发送频率达到80Hz。
2.GJB289A数据总线。
GJB289A数据总线符合我国于1997年制定的GJB289A－97《数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线》标准，为总线形拓扑结构，传输率可达1Mb/s以上，足以满足联合式航电系统的数据传输需求，加上具有很高的可靠性和灵活性，技术成熟，是直升机联合式航电系统上应用最为广泛的总线。直升机航电系统上使用的GJB289A数据总线采用双余度设计，即一条主总线，一条余度总线，余度总线处于热备份状态，提高了数据传输的可靠性。主总线、余度总线的拓扑结构相同，为保证直升机一侧受击后，GJB289A数据总线仍能正常工作，主总线、余度总线一般分别布置在左、右两个电缆通道中。GJB289A数据总线由总线电缆、耦合器、连接器、终止器组成，耦合器与耦合器、耦合器与连接器通过总线电缆连接。
3.AFDX网络总线。AFDX网络总线最初是为满足民用航空电子系统对数据传输稳定性和数据率的高要求而进行开发的，最早应用在空客的A380飞机上。AFDX网络总线的拓扑结构为交换式拓扑结构，主要用于差分信号的传输，具有传输速率高、信号损失率、数据错误率低和低辐射等特点，是商用大飞机首选的航电系统总线形式。AFDX网络由终端系统、传输链路、和交换机组成。AFDX网络总线在直升机上不像GJB289A数据总线具有广泛的应用，只在某些系统上使用，一般通用处理单元作为交换机，其他任务子系统作为终端节点，AFDX网络电缆作为传输链路。
4.FC光纤总线。FC（Fiber Channel）是先进综合式航电系统的优先选择，是四代机和五代机的典型技术之一，目前FC光纤总线在直升机尚未得到充分的应用，只是在量产直升机的升级换代中逐渐推广使用，是未来直升机航电系统的发展趋势。FC光纤总线已应用于美国研发的AH－64D“阿帕奇”直升机的升级换代中，在我国直升机的能力提升中，也将逐步采用FC光纤总线。
三、机载数据总线在直升机航电系统上的应用分析
直升机航电系统一般包括综合任务处理系统、组合导航系统、通信系统、任务系统等子系统，为使这些子系统能够相互交联，实现整个航电武统的综合数据处理和传输、信息共享以及综合显示控制，各子系统之间使用GJB289A数据总线或FC光纤总线。各子系统内部一般为“一对一”或“一对多”的数据传输，一般使用ARINC429数据总线，比如，组合导航系统一般由主激光惯导、备份光纤惯导、多普勒雷达、卫星天线组成，主激光惯导与备份光纤惯导、主激光惯导与多普勒雷达、备份光纤惯导与多普勒雷达之间的数据通信使用ARINC429数据总线。根据不同数据总线类型的特点，直升机航电系统同时采用多种数据传输类型，可充分发挥每种数据总线技术的优势，同时降低成本，具有较好的经济性，避免造成资源浪费。
四、未来发展方向
随着航电系统向先进综合式发展，对机载数据总线的要求将更高，RS429、GJB289A数据总线已得到成熟应用，未来一段时间对新型机载数据总线进行研究，开发相关产品，具有很高的经济价值；微机械陀螺因其具有体积小、重量轻、功耗低等优点，是未来陀螺的发展趋势，目前尚没有在直升机惯性导航部件上成熟应用，对微机械陀螺在机载惯性导航部件上应用、适应性设计进行研究。具有很强的实用性和经济价值；机载航电系统将向智能化方向发展，对人工智能技术、智能算法在机载航电系统上的应用进行研究，具有很高的科研价值。
总之，直升机飞行控制领域已经由传统的机械操纵逐步发展为电传飞控系统，并进一步向光传飞控系统发展。电传飞控技术是直升机升级换代的重要标志，可以有效减轻飞行员的操作负荷，使直升机有更高的机动性，研究好电传飞控系统尤为重要。无人直升机不仅延续了有人直升机能够具有机动灵活的特点，不需要专用的跑道或开阔的空间，在起飞、降落过程中对空间需求小，具备垂直起落，空中悬停和定点回转等优点，还能够适应各种类型场地和复杂的环境，适用范围广泛，发展前景很好。随着科学技术不断发展与进步，智能化显得尤为重要。在控制中加入人工智能因素，既能够提高控制的准确度，又能够减轻人工作业。因此，控制方向的智能化研究将会得到发展，水平会不断提高，控制的精准率也会不断增强。
参考文献：
[1]赵龙，浅谈数据总线技术在直升机上的应用.2019.
[2]张红艳，关于数据总线技术在直升机上的应用.2020.