光纤通道技术在航电系统中的应用

光纤通道技术在航电系统中的应用

徐航，刘佰娇

吉林航空维修有限责任公司，吉林省吉林市，132102

摘要：本文介绍了光纤通道技术在航电系统中的应用实例，如美国军用飞机的升级换代、新型军用飞机配套航电系统的研制开发等，展示了其在实时性、容错性、高带宽、并行处理、可扩展性等方面的表现和效果。本文还分析了光纤通道技术在航电系统中的应用存在的问题和挑战，如兼容性、成本、安全性等，并展望了其在航电系统中的应用前景和发展方向。

关键词：光纤通道；航电系统；总线；网络

一、航电系统对总线和网络的需求

航电系统是指飞机上集成了各种电子设备和软件的复杂系统，它包括导航系统、通信系统、控制系统、监测系统、显示系统等子系统。航电系统是飞机的核心系统之一，它负责飞机的导航、通信、控制、监测等功能，为飞行员提供必要的信息和指令，保证飞机的安全和效能。航电系统中各个子系统之间需要通过总线或网络进行数据交换和信息共享。总线是一种点对点或多点对多点的数据传输方式，它可以将多个设备连接在一起，形成一个共享数据通道。网络是一种更复杂的数据传输方式，它可以将多个设备连接在一起，形成一个分布式数据处理和控制平台。

随着飞机功能的不断增加和复杂化，航电系统对总线和网络的需求也越来越高。具体表现在以下几个方面：1.实时性：航电系统中涉及到许多实时任务，如导航定位、飞行控制、故障诊断等，这些任务对数据传输的时延和抖动有严格的限制。因此，航电系统中需要使用高速、低延迟、稳定可靠的总线或网络技术。2.容错性：航电系统是关乎飞机安全的关键系统，任何故障都可能导致灾难性后果。因此，航电系统中需要使用具有冗余、自愈、容错等功能的总线或网络技术，以保证数据传输的可靠性和可用性。3.高带宽：航电系统中涉及到大量的数据传输，如图像、视频、语音、雷达等，这些数据对数据传输的带宽有较高的要求。因此，航电系统中需要使用具有高带宽、高吞吐量、高效率的总线或网络技术。4.并行处理：航电系统中涉及到多个子系统的协同工作，如导航系统、通信系统、控制系统等，这些子系统需要同时进行数据处理和控制。因此，航电系统中需要使用具有并行处理、多路复用、多任务调度等功能的总线或网络技术。5.可扩展性：航电系统是一个动态变化的系统，随着飞机的升级换代或新型飞机的研制开发，航电系统中可能需要增加或减少设备或功能[1]。因此，航电系统中需要使用具有可扩展性、可配置性、可适应性等功能的总线或网络技术。

二、介绍光纤通道技术在航电系统中的应用实例

光纤通道技术是一种基于光纤的高速数据传输技术，它最初是为计算机存储网络而设计的，后来逐渐扩展到其他领域，如通信、工业控制、军事等。光纤通道技术具有以下优点：1.传输速率高：光纤通道技术可以提供从1 Gbps到128 Gbps不等的传输速率，远高于传统的铜缆或无线技术。2.抗干扰能力强：光纤通道技术使用光信号进行数据传输，不受电磁干扰、射频干扰、雷击等影响，适合用于恶劣环境。3.传输距离远：光纤通道技术可以在不使用中继器的情况下，实现长达10公里以上的传输距离，适合用于大型飞机或多个飞机之间的数据传输。4.体积小、重量轻：光纤通道技术使用细长的光纤作为传输介质，其体积小、重量轻、弯曲性好，适合用于飞机内部空间有限的情况。

由于光纤通道技术具有上述优点，它在航电系统中得到了广泛的应用。以下是一些典型的应用实例：1.美国军用飞机的升级换代：美国空军在2000年代开始对其F-15战斗机进行升级换代计划，其中一个重要内容是将原来基于1553B总线和ATM网络的航电系统改造为基于光纤通道技术的航电系统。这样做的目的是为了提高F-15战斗机的信息化水平和作战能力，使其能够与新型战斗机如F-22和F-35形成有效互操作。基于光纤通道技术的航电系统可以提供更高的数据传输速率和带宽，更好地支持F-15战斗机上搭载的先进雷达、导弹火控系统、电子对抗系统等。此外，基于光纤通道技术的航电系统还可以提高F-15战斗机的容错性和可扩展性，使其能够适应未来的升级需求。2.新型军用飞机配套航电系统的研制开发：美国海军在2010年代开始研制开发新型的无人机MQ-25“鲨鱼”（Stingray），该无人机主要用于为航母上的有人战斗机提供空中加油服务，同时也具备侦察和打击能力。MQ-25“鲨鱼”无人机上搭载了基于光纤通道技术的航电系统，该航电系统可以实现高速、高效、高可靠的数据传输和处理，支持MQ-25“鲨鱼”无人机与航母、有人战斗机、卫星等平台之间的信息共享和协同作战。基于光纤通道技术的航电系统还可以提高MQ-25“鲨鱼”无人机的抗干扰能力和安全性，使其能够在复杂的电磁环境中正常工作。

三、光纤通道技术在航电系统中的应用存在的问题和挑战

尽管光纤通道技术在航电系统中具有许多优势，但是它也存在一些问题和挑战，需要进一步研究和解决。以下是一些主要的问题和挑战：1.兼容性：由于航电系统中涉及到多种不同的设备和标准，如1553B总线、ARINC 429总线、ARINC 664网络等，因此，基于光纤通道技术的航电系统需要与这些设备和标准进行兼容和互操作。这就需要设计和开发相应的接口、协议、转换器等，增加了系统的复杂性和成本。2.成本：由于光纤通道技术是一种相对较新的技术，其相关的设备、器件、软件等还没有形成规模化生产和应用，因此，其成本相对较高，尤其是在飞机领域，对设备的质量和性能有更高的要求。这就限制了基于光纤通道技术的航电系统在飞机上的广泛推广和应用。3.安全性：由于光纤通道技术使用光信号进行数据传输，这就使得数据传输更容易受到窃听、篡改、伪造等攻击。因此，基于光纤通道技术的航电系统需要采取有效的安全措施，如加密、认证、防火墙等，以保证数据传输的安全性和完整性

[2]。

四、结论

综上所述，光纤通道技术是一种具有高速、高带宽、高可靠等特点的数据传输技术，它在航电系统中具有广阔的应用前景和发展方向。随着飞机功能的不断增加和复杂化，对航电系统的性能和可靠性提出了更高的要求，而光纤通道技术可以为航电系统提供更好的数据传输和处理能力，支持飞机的信息化和智能化。未来，随着光纤通道技术的不断发展和完善，以及相关的设备、器件、软件等的不断降低成本和提高性能，基于光纤通道技术的航电系统将在更多的飞机上得到应用，为飞机的安全和效能提供更强的保障。

参考文献：

[1]施天宇,郑秀宏.光纤通信在航电系统上的应用[J].机电工程技术,2021.

[2]郝田义,王鹏.航空电子系统中的光纤通道技术研究[J].中国航班,2019(11):2.