小型懸掛物接口技術研究

史志釗， 趙寶奇， 常遷榛， 聶志強， 鞏冠峰

(1.中國航空工業洛陽電光設備研究所，河南洛陽 471009;2.中國人民解放軍駐六一三所軍事代表室，河南 洛陽 471009;3.空軍工程大學，西安 710051)

0 引言

MIL-STD-1760飛機懸掛物電氣連接系統標準在美國和北約獲得了巨大的成功［1］。國內參照美國MIL-STD-1760C版制定的GJB1188A《飛機懸掛物電氣連接系統接口要求》標準也得到了軍方和工業部門的廣泛認可，效益明顯［2-3］。作為下一代戰斗機發展方向的無人戰斗機，一般攜帶小型而大威力的精確制導武器去攻擊、攔截地面或空中目標［4］，但隨著無人機與小型靈巧武器等技術的快速發展，在進行機載武器系統綜合時，發現1760標準定義的標準接口在規格、技術及費用等多方面已不適應這些小型運載平臺及其小型懸掛物的使用要求。為了最大限度地提高小型懸掛物與運載平臺之間的互用性，避免再出現類似于GJB1188貫徹前的亂象，減少或避免服役期間因多次改裝而造成的各種資源的浪費，有必要盡快開展小型懸掛物接口相關技術的研究工作。通過跟蹤研究國外小型懸掛物接口方面的先進理念及技術，同時借鑒國內外飛機/懸掛物電氣接口標準推廣應用方面的經驗，逐步在國內建立完善的飛機/懸掛物接口技術的標準體系，具有很大的現實意義。

1 小型懸掛物接口技術的發展概況

20世紀70年代末，美國為了改變以前飛機平臺與各類懸掛物各自獨立設計的狀況，開始研究飛機懸掛物之間通用電氣接口方面的技術，希望能通過規范接口類型使飛機懸掛物之間的電氣接口的激增最小化，有效地改善了飛機與懸掛物之間的互用性問題。美國于1981年發布了MIL-STD-1760《國防部接口標準 飛機/懸掛物電氣連接系統》，隨后歷經5次大的修訂于2007年10月發布了最新版的MIL-STD-1760E［5］。為了適應小型智能懸掛物的快速發展，美國20世紀末期就由小型彈藥/外掛物接口工作組委員會(MM/SITG)開展了相關的研究驗證工作，2008年1月發布了小型任務懸掛物的接口標準AS5725《Interface Standard，Miniature Mission Store Interface》［6］，預計相關的配套標準如驗證標準等也將隨后發布。

國內1991年發布了GJB1188《飛機懸掛物電氣連接系統要求》，1999年參照1760C修訂發布了 GJB 1188A，其后續版本的修訂工作也取得了較大的進展，雖然小型懸掛物接口方面的技術也在探索研究，但目前尚沒形成相關的技術標準或規范。

2 小型懸掛物接口組成及功能要求

2.1 小型懸掛物接口組成

小型懸掛物接口研究的主要對象一方面是飛機主運載裝置與小型懸掛物之間的電氣接口，另一方面是飛機掛載的小型懸掛物運載系統與小型懸掛物之間的電氣接口。

AS5725中小型懸掛物接口(MMSI)中信號的定義充分借鑒了1760信號類型及要求，增加了少量有小型懸掛物接口特點的信號。AS5725的信號類型可簡單地分為信號線、離散線及電源線，具體的接口組成如圖1所示。

圖1 接口信號組Fig.1 Interface signal set

AS5725定義的小型懸掛物接口在應用時可以進行剪裁，在下列接口類型之一中選取:1)I類應該包括除輔助電源接口之外的全部接口;2)IA類應該包括含輔助電源接口在內的全部接口;3)II類應該包括除高帶寬、上行光纖通道、下行光纖通過信號和輔助電源接口外的所有信號;4)IIA類應該包括II類信號加上輔助電源接口。

2.2 信號功能及要求

2.2.1 信號線功能及要求

信號線類接口包括高帶寬、光纖通道及數字數據總線三類信號接口。高帶寬(HB)信號用于A型或B型信號的雙向單工傳輸，信號定義及要求與1760E中的高帶寬通道HB1完全相同。光纖通道的信號定義及要求與1760E相同，主信號組中包含一對，一個上行光纖通道(UFC)和一個下行光纖通道(DFC)接口，用于載機及懸掛物之間高速大批量數據的傳輸。光纖通道接口為今后的應用預留了較大的擴展空間［7］。

1553B作為第一代軍用數據總線，其1 M/s的帶寬已不能滿足大批量數據傳輸的需求［8］。AS5725采用了10 MHz的增強型EBR1553網絡，功能與MIL-STD-1553B相似，以指令/響應方式異步運行，且應以半雙工方式傳輸，接口信號符合SAE AS5652《10 M/s網絡配置數字時間分配命令/響應多路數據總線》的要求［9］。

2.2.2 離散信號線功能及要求

離散信號線主要是一些低功率的開關量接口，包括安全允許、平臺類別、懸掛物匹配以及運載裝置匹配線，另外還有一根結構地線。安全允許離散信號功能及要求與1760E的投放允許信號相同。懸掛物匹配及運載裝置匹配線的功能及要求類似于1760E的聯鎖信號。結構地線的功能及要求也與1760E中的要求相同。

平臺類別接口是一種新增的信號，該信號的功能是用來表明小型懸掛物將在什么樣的平臺上使用，因為不同的運載平臺為武器懸掛物提供初始速度的能力有很大的差別。該信號有3種狀態，分別表示3種運載平臺類型:1)1類平臺，信號懸空，表示為速度大于450 km/h(約250 kn)的機載高速平臺;2)2類平臺，接高電平，表示為速度小于450 km/h(約250 kn)的機載低速平臺;3)3類平臺，接地，表示為一些面基發射系統的平臺。

2.2.3 電源線功能及要求

電源類接口是一些大功率的電源供電接口。包括工作電源、安全允許電源和輔助電源以及它們各自的回路。其中工作電源及其回路類似于1760E的直流1，只是負載能力較小，為5 A。安全允許電源其回路類似于1760E的直流2，也是負載能力較小，為5 A。

輔助電源為270 V，類似于1760E的270 V直流，負載能力為5 A，可用于懸掛物內部電子設備的基本操作和非安全關鍵功能的供電。

3 與1760接口對比分析

AS5725規定的小型懸掛物接口信號是在MILSTD-1760E的基礎上形成的，絕大部分信號的功能及信號特性都是一致的，去掉了冗余備份的接口，電源類信號負載能力適當降低，使得信號數量大幅減少，連接器的物理尺寸也有效減小。以信號種類最全的IA類為例，AS5725中IA類信號共15路，1760E中IA類信號共41路，信號數量減少了將近2/3。因此，一定程度上AS5725可以看作是1760E信號的剪裁版。

3.1 信號類接口對比分析

AS5725中信號線類接口是4路，1760E中信號線類接口是9路。AS5725中高帶寬信號、上/下行光纖通道信號的功能及要求與1760E中是相同的，數據總線信號的功能也類似。

信號類接口主要的不同點有:1)AS5725中僅保留1路HB1高帶寬接口，用于傳輸高帶寬的A型或B型信號;2)數字數據接口由1 M的MIL-STD-1553B改為10 M的增強型EBR1553;3)光纖類信號線中保留了上行光纖通道和下行光纖通道接口，去掉了預留的光纖信號接口;4)取消了低帶寬信號接口。

3.2 離散類接口對比分析

AS5725中離散類接口是5路，1760E中信號線類接口是11路。其中安全允許離散則相當于1760E中的投放允許離散接口，懸掛物配接線則相當于1760E中的聯鎖回線和聯鎖接口。運載裝置配接線要求也相當于1760E中的聯鎖回線和聯鎖接口，功能是用于判斷運載系統的掛載與否的狀態。

離散類接口主要的不同點是:1)取消了地址線接口，因為在運載系統之下不可能有太多的遠程終端，所有小型任務懸掛物均可以采用固定地址，故而取消了1760E中規定的離散地址接口線;2)增加了一路平臺類型接口，不同運載平臺的飛行特性，將對精確制導武器的初始狀態和飛行性能有顯著的影響;3)增加了運載裝置配接線，因為在掛載小型任務懸掛物的運載系統(例如撒布器)通常在飛行中是需要與宿主機分離的，所以需要知道它們的“存在(掛載)”狀態。

3.3 電源類接口對比分析

AS5725中電源類接口總共6路，而1760E中電源信號主接口是10路，輔助電源接口共11路。其中工作電源功能及要求與1760E中的28 VDC電源1基本相同，安全允許電源功能及要求與1760E中的28 VDC電源2基本相同。

電源類接口主要的不同點是:1)工作電源及安全允許電源的負載能力與1760E不同，小型任務懸掛物要求僅是1760E的1/2，為5 A;2)輔助電源接口方面AS5725僅保留270 VDC電源線，而且規定270 VDC電源接口只能用于平臺及其運載懸掛物，小型任務懸掛物一律不使用輔助電源接口;3)AS5725電源接口中完全舍棄了對115/200 VAC電源的使用。

3.4 物理接口的對比分析

AS5725中連接器應滿足MIL-C-38999/XX(或MIL-DTL-38999，對應GJB599/XX)的III系列、外殼尺寸號為15、方向識別鍵字母為N的連接器，1760E的主連接器一般選用MIL-DTL-38999/XX的Ⅲ系列、外殼尺寸為25、方向鍵識別字母為N的連接器，輔連接器一般選用MIL-DTL-38999/XX的Ⅲ系列、外殼尺寸為25、方向鍵識別字母為A的連接器，因此連接器物理接口尺寸大幅縮小。

4 小型懸掛物接口的應用

4.1 與1760的兼容性問題

小型懸掛物標準接口技術可適用于所有平臺、小型懸掛物以及相互之間有電氣連接的有關運載系統。運載系統包括系留的或可投放的運載裝置及發射平臺等，例如無人作戰飛機(主運載裝置)、飛機的專用運載區以及面基發射系統。

為了保證互用性，必須解決好與1760的兼容性問題。一種較為合適的方式是對較為上層的接口仍全面貫徹1760標準，如飛機掛點接口ASI、運載懸掛物接口CSI等;然后較為上層的接口如運載懸掛物掛點接口CSSI等貫徹小型懸掛物接口標準;在運載系統內完成接口的轉換。此方法既可以保證載機或運載系統的上層接口全面貫徹1760通用接口標準，又能方便小型懸掛物的使用，保證其互用性，從而全面有效地提高載機及運載平臺與各類懸掛物接口的互用性。圖2所示為小型懸掛物接口的應用示意圖。

圖2 小型懸掛物接口的應用示意圖Fig.2 The using of miniature mission store interface

4.2 小型懸掛物的量化使用問題

隨著電子技術及高能炸藥等技術的進步，小型化是未來機載武器發展的重要趨勢之一。懸掛物的小型化甚至微型化也帶來了一個新的問題，就是必須考慮武器批量掛載使用的問題。如MQ-1A“捕食者”以前僅能掛載2枚“海爾法”導彈，在使用多聯掛架后可以同時掛載24枚。特別是一些超小型的制導武器面世后，小型懸掛物量化使用的要求將更為迫切。如艾利安特技術系統公司(ATK)研制的“短柄斧”(Hacchet)超輕型精確制導彈藥僅2.7 kg，美國海軍空戰中心武器部(NAWCWD)和DRS技術公司聯合研制的“長釘”微型光電制導武器僅2.4 kg。武器的批量使用可充分發揮小型智能武器體積較小、精度高的特點，從而大幅提高作戰飛機的載彈量和作戰效能［10］。

小型懸掛物標準接口采用了EBR1553網絡，具有星形拓撲結構，接口形式類似RS485接口，這種總線網絡上信息傳輸的唯一控制權由總線控制器BC負責，它通過邏輯集線器接口控制與各RT的通訊，供懸掛物使用的RT數量可擴展至248個。該技術可以較好地實現小型懸掛物批量使用的問題，圖3所示為批量使用的接口排列示意圖。

圖3 小型懸掛物接口排列示意圖Fig.3 The arranging of miniature mission store interface

5 結束語

在無人機、直升機及小型懸掛物等技術快速發展的今天［11］，小型懸掛物接口可作為GJB1188標準通用接口的有效補充，充分提高載機與小型懸掛物的兼容性，這對提高機載武器系統的快速綜合能力及綜合保障能力等方面都有巨大的現實意義和廣闊的應用前景，因此應借鑒國外先進經驗，盡快開展相關技術的研究并形成相應的規范。

［1］彭志專，馮金富，魯卿.飛機/懸掛物電氣接口標準發展方向探討［J］.電光與控制，2008，15(4):60-62.

［2］GJB1188A.飛機/懸掛物電氣連接系統接口要求［S］.1999.

［3］MIL-STD-1760C.Department of defense interface standard for aircraft/store electrical interconnection system［S］.20 March 1997.

［4］馬向玲，雷宇曜，孫永芹.有人/無人機協同空地作戰關鍵技術綜述［J］.電光與控制，2011，18(3):56-57.

［5］MIL-STD-1760E.Department of defense interface standard aircraft/store electrical interconnection system ［S］.10 October 2007.

［6］AS5725.Interface standard，miniature mission store interface［S］.2011.

［7］胥輝旗，王義冬，田燕妮.高速光纖總線技術在導彈上應用研究［J］.電光與控制，2012，19(2):10-11.

［8］馬貴斌，周國奇，田珂.軍用數據總線技術發展綜述［J］.電光與控制，2010，17(6):50-53.

［9］AS5653.10 megabit/sec network configuration digital time division command/response multiplex data bus［S］.1 December 2005.

［10］許赟.國外無人機機載空地武器的發展及其展望［J］.國際航空，2011(9):78-80.

［11］榮毅超，任宏光，劉穎.關于無人機武器裝備的思考［J］.航空兵器，2008，18(1):3-6.