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欧盟框架计划下的民用客机综合航电项目研究进展


转自 | 高端装备发展研究中心


航空电子系统(Avionics System)是指确保飞机完成指定任务所需要的各种电子设备的总称。目前,航电系统已经成为飞行器的重要组成部分,一个最基本的航空电子系统由通信、导航和显示管理等多个系统构成。目前航电系统占飞机总成本的30%以上。


随着航空领域技术的不断发展,综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics,IMA)系统架构成为航空电子系统发展的主要趋势。IMA使用高性能计算平台,将在单个处理器上或者在用通信系统连接分布的多个处理器上驻留多个应用软件,进而建立一个全互联和模块化的航空电子系统架构。目前全球主流民航客机都采用了IMA系统,其中欧盟框架计划对IMA的研发及应用起到了至关重要的作用。


航空电子发展历程(图片来源Thales)

第一代集成模块化航空电子设备(IMA-1G)的发展

第一代集成模块化航空电子设备(IMA-1G)主要通过欧洲资助的PAMELA,NEVADA和VICTORIA研究项目推出。这些项目使航电系统由从前的Federated架构及其定制电子产品向综合化、分布式架构迈出了革命性的一步。


由Federated架构到IMA架构(图片来源Thales)

IMA-1G是向完整IMA概念演进的第一步,主要特点是取代了各个单独的设备,减少了通用处理模块,并且共享必要了的电源和通信链路,主要在A380和A400M上应用。


典型的Federated架构(A340飞行控制系统架构)与IMA-1G架构(图片来源Onera)

IMA-1G技术使A380客机航电系统的处理单元数量降到以前的一半,并且通过显着减轻重量和节省维护成本,使得航空公司运营成本预计将降低15%至20%。


欧盟框架计划中IMA-1G到IMA-2G技术研发的发展

SCARLETT项目

随后在在欧盟第七框架下,Thales联合三十余家业内企业发起了SCARLETT项目,即可扩展和可重新配置的电子平台和工具项目(Scalable and reconfigurable electronics platforms and tools)。该项目致力于为机载电子领域定义一种新的集成电子架构解决方案,即分布式模块化电子设备(DME)。


SCARLETT的主要目标是:

★ 提供可扩展的解决方案

★ 定义最小模块集

★ 增加支持的功能数量

★ 制定新标准以支持第二代IMA

★ 提供相关的流程和工具集

★ 展示容错和重新配置


IMA-2G项目规划路线

ASHLEY项目

2012年SCARLETT项目结束后,Thales在该项目基础上继续进行ASHLEY项目第二代IMA技术的研发。(项目起名字的愣是把《乱世佳人》中的SCARLETT和ASHLEY给拼了出来。。。满满的恶趣味啊)


ASHLEY项目(2013-2017)旨在通过对以下领域的创新来充分利用DME的潜力:

•将DME概念和解决方案扩展到其他飞机领域,尤其是飞机信息系统和座舱系统中

•将DME通用远程I/O管理资源扩展到其他关键系统中

•实现多域安全数据分发服务,简化飞机数据分发流程

•开发面向高效系统设计人员的IMA2G工具框架解决方案

•开发一代数字智能执行器和传感器


根据技术需要,ASHLEY项目下分为以下几个子项目:

★ 需求定义,认证与标准化

★ DME工具和框架

★ DME平台技术和资源开发

★ 航空电子功能开发

★ DME平台的大规模验证


ASHLEY项目的主要任务

根据ASHLEY项目的任务总结,目前大部分的技术验证的技术成熟度在TRL 4左右,未来还将针对不同的子技术进行更深一步的研发和验证。


下图为ASHLEY项目的主要参与机构及涉及的项目任务。


主要资料来源:

● TTTech Computertechnik AG. Evolution of Integrated Modular Architectures: Cross-Industry Perspective

● Thales avionic: IMA2G Issues and challenges; ASHLEY at a glance; An introduction to SCARLETT

● Lucerne University: Power Line Communications for Aviation Applications

● Airbus: A380 Integrated Modular Avionics

● The scope of this document is to consolidate and describe all the dissemination activities

● carried out by partners during the SCARLETT project

● Dassault Aviation: Contribution of Integrated Modular Avionics of Second Generation for Business Aviation

● Onera: New Challenges for Future Avionic Architectures; Preliminary Design of Future Reconfigurable IMA Platforms