小型任務懸掛物接口標準研究

宋京帥 任文明 任祝通 李 喆

（中國航空綜合技術研究所，北京 100028）

小型任務懸掛物接口標準研究

宋京帥 任文明 任祝通 李 喆

（中國航空綜合技術研究所，北京 100028）

主要研究了小型任務懸掛物接口需求和標準發展情況，系統分析了國外小型任務懸掛物接口標準的主要內容和要求，并總結分析了標準的應用特點，在此基礎上結合國內小型任務懸掛物的研制情況，提出編制小型任務懸掛物接口標準，為我國小型任務懸掛物接口標準制定提供支持。

小型任務懸掛物；接口；標準

隨著機載武器系統技術的發展，飛機和機載武器的集成受到越來越廣泛的關注和研究。小型化、智能化是近年來機載武器發展的一個重要趨勢，在這種趨勢下，接口成為了影響小型武器與各機型平臺系統集成的重要因素。

美國在上世紀90年代初提出了重量小于350磅（約136kg）的小型彈藥研究計劃。早期如GBU-39/B等小型彈藥采用了美軍標MIL-STD-1760接口，但在與無人機、轟炸機等平臺的集成過程中暴露出接口上的諸多問題。為提高飛機/懸掛物的互用性，美國軍方實施了“通用武器接口（UAI）”計劃，包括小型任務懸掛物接口以及微型任務懸掛物接口等重點研究內容。美國雷錫恩公司研制的新一代小直徑制導炸彈（SDB II）采用了上述UAI接口，成功實現SDB II與F-16戰斗機、MQ-9無人機、B-52H轟炸機等多種機型平臺系統集成。

我國也研制了FT-5小直徑制導炸彈、AR-1輕型空地導彈等小型任務懸掛物，并已經應用于彩虹系列無人機平臺。然而國內尚未系統地開展小型任務懸掛物接口方面的研究工作，也缺乏小型任務懸掛物在不同機型平臺系統集成的有關研究。

本文將通過研究國外小型任務懸掛物接口技術以及相關標準的發展情況，系統分析國外小型任務懸掛物接口標準的主要內容和要求，借鑒相關接口標準在國外的應用，提出國內小型任務懸掛物接口標準編制，指導我國小型任務懸掛物接口的發展。

1 小型任務懸掛物接口標準發展

1.1 小型任務懸掛物接口發展

MIL-STD-1760《飛機/懸掛物電氣連接系統》于1981年起發布實施，為美國及北約的飛機和懸掛物規定了一個通用的飛機/懸掛物電氣接口。該接口基于1553數據總線，同時為實現特定功能提供了離散信號、高帶寬信號以及電源接口等。MIL-STD-1760接口被廣泛應用于各型機載懸掛物的接口設計中，包括聯合防區外武器（JSOW）、聯合直接攻擊彈藥（JDAM）、風向修正撒布器（WCMD）以及聯合防區外空面彈藥（JASSM）等。

隨著小型彈藥的發展，國外研制了小直徑炸彈系統（SBS）、低成本自動攻擊系統（LOCASS）、小型空中發射誘餌（MALD）等多種小型任務懸掛物。但在與無人機、轟炸機等平臺的集成過程中，MIL-STD-1760標準已難以滿足小型任務懸掛物與運載系統之間的接口需求，主要有以下幾方面。

MIL-STD-1760接口信號種類多，對飛機平臺負載要求大。同時接口連接器尺寸大，在與運載系統的分離中需要相對較大的釋放分離力，不能滿足小型任務懸掛物與無人機等平臺的安全分離要求。

MIL-STD-1760接口需要復雜和昂貴的電氣連接系統，導致小型任務懸掛物在不同機型平臺上集成的周期長、成本高，與小型任務懸掛物低成本、多機型通用的研發目標相悖。

MIL-STD-1760接口采用傳統的1553總線，傳輸速率較低（1Mbps），而小型任務懸掛物與運載系統的數字數據接口要求具備高速數據實時通信傳輸能力。同時考慮到未來戰略需求，1553總線遠程終端數量有限，不能很好地支持平臺武器大批量掛載能力。

1.2 小型任務懸掛物接口標準現狀

2005年，北約工業咨詢組（NIAG）與SAE協會下屬的AS-1航空航天委員會聯合開展了“飛機、發射裝置和武器互操作性——通用接口”研究。AS-1B飛機懸掛物集成委員會根據研究成果，發布了SAE AIR 5720《飛機、發射裝置和武器互用性技術體系結構（ALWI-TA）》，明確了小型懸掛物接口標準的發展藍圖。

應美國軍方UAI接口的發展需求，AS-1A航空電子網絡委員會在1553總線技術的基礎上，于同年發布了SAE AS 5652 《10 Mbps網絡結構數字時分制命令/相應多路數據總線》。該標準提出了一種新型增強位率總線（EBR-1553），通信傳輸速率比傳統1553總線提高10倍，為小型任務懸掛物接口的高速數據傳輸提供了技術基礎。

AS-1B委員會基于EBR-1553總線技術，編制了SAE AS 5725《小型任務懸掛物接口標準》，并于2008年發布。該標準主要規定了平臺與小型任務懸掛物、小型任務懸掛物與其運載系統之間的電氣接口要求，適用于所有的飛機平臺、小型任務懸掛物以及相互之間有電氣連接的運載系統。標準已得到美國軍方的認可，是即插即用武器（PnPW）系統互用性標準技術體系的重要環節。

為進一步保證飛機/懸掛物的互用性，該委員會已啟動物理層接口驗證標準的編制計劃，制定SAE AS 5749《小型任務懸掛物運載接口驗證方法》和SAE AS 5748《小型任務懸掛物接口驗證方法》，為小型任務懸掛物建立接口標準符合性驗證技術方法，檢測小型任務懸掛物接口是否滿足標準SAE AS 5725規定的各項要求。

2 小型任務懸掛物接口標準分析

2.1 小型任務懸掛物系統配置

SAE AS 5725規定的小型任務懸掛物基本運載配置中，小型任務懸掛物運載系統作為任務懸掛物，與飛機掛點通過MIL-STD-1760接口連接，通過盲配連接器或臍帶電纜與單獨的小型任務懸掛物連接，如圖1所示。小型任務懸掛物的接口主要包括兩部分。

● 小型任務懸掛物運載系統結構上的小型任務懸掛物運載接口（MSCI）；

● 小型任務懸掛物結構上的小型任務懸掛物接口（MMSI）。

2.2 小型任務懸掛物接口信號組

SAE AS 5725在MIL-STD-1760的基礎上刪除了冗余備份接口，并根據不同機型平臺與小型任務懸掛物集成的實際需求，增加了平臺類型等接口。與MIL-STD-1760接口相比，小型任務懸掛物接口信號數量大幅縮減，但信號功能及特性基本保持一致。小型任務懸掛物接口信號組包括信號線、離散線和電源線等，如圖2所示。

MSCI接口與MMSI接口可選擇下列接口類型，并相互協調：

I類：包括除輔助電源接口之外的全部接口；

IA類：由包括輔助電源接口在內的全部接口組成；

II類：包括除高帶寬信號、上行光纖通道信號、下行光纖通道信號以及輔助電源接口之外的全部信號組；

IIA類：由II類信號組再加上輔助電源接口組成。

2.3 小型任務懸掛物接口信號要求

MSCI和MMSI接口信號包括信號線、離散線以及電源線3類，主要接口要求如下。

2.3.1 信號類接口

信號類接口包括高帶寬、數字數據、光纖通道接口。

高帶寬接口用于傳輸高帶寬信號，如運載系統與懸掛物之間的GPS射頻信號和時標脈沖信號傳輸，與MIL-STD-1760規定的高帶寬HB1接口要求基本相同。

光纖通道接口用于全雙工傳輸數字數據的光纖通道，包含上行光纖通道（UFC）與下行光纖通道（DFC），與MIL-STD-1760規定的光纖通道接口要求基本相同。數字數據接口用于在運載系統與懸掛物之間傳輸包括懸掛物控制和狀態數據在內的數字信息。該接口采用了EBR-1553總線，接口要求滿足SAE AS 5652標準有關規定。EBR-1553總線采用星形總線拓撲（如圖3所示），總線控制器（BC）通過邏輯集線器（Logical Hub）和所有的運程終端（RT）分別獨立連接，通過擴展尋址可攜帶247個RT。EBR-1553總線采用曼徹斯特II型雙向不歸零碼，每個數據字20位，字格式包括命令字、狀態字和數據字，但傳輸速率提高到10Mbps。

2.3.2 電源類接口

電源類接口包括工作電源、安全允許電源、輔助電源以及對應的電源回路接口。

工作電源用于懸掛物內部電子設備的基本工作和非安全關鍵性功能，安全允許電源用于安全關鍵性功能。工作電源與安全允許電源接口要求分別與MIL-STD-1760規定的直流1和直流2接口基本相同，但工作電源與安全允許電源接口負載能力與MIL-STD-1760相比有所降低，分別為8A和5A。輔助電源接口作為使用高直流電壓的懸掛物的電源，或為要求功率大于通過工作電源接口可用功率的懸掛物提供電源。

2.3.3 離散類接口

離散類接口包括包括安全允許、平臺類型、懸掛物匹配、運載系統匹配及結構地接口。

安全允許接口用于與MIL-STD-1760規定的投放允許接口要求基本相同。懸掛物匹配接口用于監視位于懸掛物掛點上的懸掛物電氣匹配狀態，運載系統匹配用于監視懸掛物與運載系統的電氣匹配狀態，與MIL-STD-1760規定的聯鎖接口要求基本相同。考慮到不同的運載系統為小型任務懸掛物提供的初始速度差異較大，特別增加了平臺類型接口。該接口用于監視運載武器的平臺類型，包括：I類平臺，速度大于250 knots（約463km/h）的機載高速平臺；II類平臺，速度小于250 knots的機載低速平臺；III類平臺，面基發射系統平臺。

2.3 小型任務懸掛物連接器要求

由于小型任務懸掛物比一般懸掛物重量要輕，其發射投放過程對連接器的分離力有著嚴格要求。同時基于與現有聯合小型懸掛物接口（JMMI）相兼容的考慮，MSCI連接器和MMSI連接器選用MIL-C-38999/XX規定的III系列、外殼尺寸號為15、方向識別鍵字母為N的連接器。MSCI連接器應是帶有針接觸件或針端子的插頭，MMSI連接器應是帶有孔接觸件或孔端子的插座。小型任務懸掛物連接器接觸件功能分配見表1。

表1 連接器接觸件功能分配

2.4 與其他接口兼容性分析

小型任務懸掛物接口采用新型EBR-1553總線通信，與傳統1553總線在拓撲結構、總線接收器等方面存在差異，但通過運載系統中的“接口橋（Interface Bridge）”設備即可實現MIL-STD-1760接口與小型任務懸掛物接口的交互通信。該設備基本原理如圖4所示，主要包括3部分：殼體、翻譯器和能量存儲器。殼體兩端安裝MIL-STD-1760接口連接器和小型任務懸掛物接口連接器；翻譯器用于實現1553總線遠程終端協議與EBR-1553總線遠程終端協議的傳輸轉換；電源存儲設備與MILSTD-1760接口連接器的工作電源交聯，在斷開與MIL-STD-1760接口端的連接后，可為翻譯器提供一段時間的供電?！敖涌跇颉痹O備體積小、造價低，已成功應用于SDB II小直徑制導炸彈多聯運載裝置，為小型任務懸掛物接口與MIL-STD-1760接口的兼容提供了技術途徑，降低了小型任務懸掛物與現有貫徹MIL-STD-1760標準飛機平臺機載武器系統集成的難度與成本。

另一方面，SAE AS 5725在編制過程中即考慮了小型任務懸掛物接口（MMSI）與現有聯合小型懸掛物接口（JMMI）的兼容問題。雖然MMSI與JMMI在物理接口上存在差異，但兩者的接口信號組是兼容的。因此，通過簡單的接口適配器，即可實現聯合小型懸掛物接口和小型任務懸掛物接口的轉換，降低了采用SAE AS 5725的小型任務懸掛物與聯合小型懸掛物平臺系統集成的成本和周期。JMMI到MMSI連接器的孔位排列見圖5，連接器接觸件功能映射見表2。

3 小型任務懸掛物接口標準應用分析

從SAE AS 5725的適用范圍和主要內容等可以看出，該標準是對以MIL-STD-1760為主體的美軍飛機/懸掛物接口標準體系的補充和完善。同時，該標準還是北約飛機、發射裝置和機載武器互操作性技術體系結構的重要組成，與MIL-STD-1760、微型任務懸掛物接口標準構成了北約ALWI技術體系下的物理層接口標準頂層規范。對于無人機平臺、轟炸機平臺的機載武器系統集成，SAE AS 5725標準更具優勢：

表2 JMMI到MMSI連接器接觸件功能排列

● SAE AS 5725規定的連接器在懸掛物分離過程中所需的分離力，與MIL-STD-1760標準規定的連接器相比較小，能夠滿足無人機等平臺對小型任務懸掛物安全分離的要求；

● SAE AS 5725規定的信號種類少，連接器物理尺寸小，可有效節省空間和系統負載，滿足無人機平臺對空間重量的嚴格要求；

● SAE AS 5725采用了ERB-1553總線，可大幅提升平臺武器批量掛載的能力。對于載彈量較大的轟炸機平臺，在批量掛載小型彈藥時，采用小型任務懸掛物接口可有效降低懸掛物管理系統、掛點投放裝置和接口轉換裝置等機載武器系統研制的復雜度和難度。

此外，SAE AS 5725規定的小型任務懸掛物接口能適應機載武器小型化的快速發展，降低不同類型飛機平臺與小型任務懸掛物的集成難度。對于現役飛機平臺，不需要更改機載武器系統的接口硬件，通過“接口橋”設備即可實現美軍標MILSTD-1760接口與小型任務懸掛物接口的通信轉換。對于未來飛機平臺，標準為飛機/小型任務懸掛物高速實時通信提供了技術基礎，同時也為光纖通道等技術預留了拓展空間。

4 結束語

小型任務懸掛物接口標準是實現不同類型飛機平臺與小型任務懸掛物高效集成的重要基礎，美歐等先進國家都高度重視小型任務懸掛物接口研究。目前國內小型任務懸掛物研究正處于起步階段，缺乏相關接口標準。為適應機載武器小型化發展，我國應抓住時機開展技術及標準研究，一方面借鑒國外小型任務懸掛物接口技術，深入分析相關接口標準及配套的EBR-1553總線標準，系統開展接口技術研究及驗證工作，另一方面抓緊制定小型任務懸掛物接口標準，完善國內飛機/懸掛物接口標準體系，并進一步制定小型任務懸掛物接口實施指南，統一小型任務懸掛物接口設計，提高我國飛機/懸掛物互用性。

[1] SAE AS 5725B Interface standard，miniature mission store interface [S].

[2] SAE AIR 5720A Technical architecture for aircraft，launcher，and weapon interoperability（ALWI TA）[S].

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

[4] 史志釗，趙寶奇，常遷榛等. 小型懸掛物接口技術研究[J]. 電光與控制，2012，19（7）.

T-65

C

1003-6660（2017）03-0003-05

10.13237/j.cnki.asq.2017.03.001

[收修訂稿日期] 2017-03-21

（編輯：雨晴）