民用飛機空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸方法研究

郭晉之

摘要：隨著新一代飛機研制技術(shù)和信息化技術(shù)的高速發(fā)展，民用飛機機載信息系統(tǒng)為飛行員、乘務(wù)員和航線維護人員提供了越來越多的人機接口和應(yīng)用程序，方便飛行、維護和客艙機組操作，提升飛行和維修品質(zhì)和效率，減少飛機停場時間。為支撐機載信息系統(tǒng)提供的應(yīng)用程序，在航空公司和機場布置一套可以向飛機發(fā)送現(xiàn)場可加載軟件（FLS）數(shù)據(jù)包并接受飛機下行傳輸數(shù)據(jù)的地面支持系統(tǒng)非常重要，能夠?qū)崿F(xiàn)空地互聯(lián)，確保飛機運行所需數(shù)據(jù)的有效性和安全性，并滿足飛行、維護、客艙機組操作等多方面需求。本文選取空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸為對象，重點研究地面支持系統(tǒng)向飛機發(fā)送數(shù)據(jù)包的流程方法，證明了數(shù)據(jù)傳輸方法在下一代民機研制及客戶服務(wù)保障中的應(yīng)用可行性。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng);數(shù)據(jù)傳輸;工具

1 先進實踐介紹

國外民機主制造商針對新一代飛機采用了大量信息技術(shù)，將飛機機載信息系統(tǒng)與地面支持系統(tǒng)之間建立了連通渠道，實現(xiàn)了信息共享，為飛行員、乘務(wù)員和航線維護人員提升了操作體驗和操作效率，并提升了飛機運行的安全水平，降低了飛機運行維護成本。

波音公司為各航空公司提供了E化服務(wù)支持系統(tǒng)（E-EGS），主要負責波音787機型現(xiàn)場可加載軟件（FLS）數(shù)據(jù)包向飛機上行傳輸工作，并接受飛機向地面?zhèn)鬏旓w機狀態(tài)數(shù)據(jù)。E-EGS系統(tǒng)由一些列安裝在波音公司、航空公司、機場和機載系統(tǒng)的軟件構(gòu)成。波音公司將現(xiàn)場可加載軟件（FLS）數(shù)據(jù)包簽名、打包，發(fā)送給航空公司，航空公司使用E-EGS相關(guān)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)包進行簽名、打包，再上傳飛機進行加載。

空客公司為航空公司提供了地面管理系統(tǒng)（GAS），主要負責空客A350機型現(xiàn)場可加載軟件（FLS）數(shù)據(jù)包向飛機上行傳輸工作，并接受飛機向地面?zhèn)鬏旓w機狀態(tài)數(shù)據(jù)。GAS系統(tǒng)通過Airlink模塊實現(xiàn)與飛機機載通信系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，GAS系統(tǒng)還能用于機載軟件構(gòu)型和數(shù)據(jù)管理，加強人員及操作過程的管控，及時對過程環(huán)節(jié)進行監(jiān)控和調(diào)整。

2 數(shù)據(jù)傳輸目標

地面支持系統(tǒng)是實現(xiàn)空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾d體，系統(tǒng)需要與飛機機載通信（ACARS是通信系統(tǒng)，IP是信息系統(tǒng)）系統(tǒng)連通，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

2.1 現(xiàn)場可加載軟件（FLS）定義

現(xiàn)場可加載軟件（FLS）主要包括機載軟件數(shù)據(jù)包、電子飛行包（EFB）數(shù)據(jù)包、電子手冊數(shù)據(jù)包等。機載軟件主要包括飛控系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、動力裝置系統(tǒng)以及機載信息系統(tǒng)等軟件應(yīng)用。EFB主要包括起飛性能、著陸性能、飛行中性能、載重平衡計算以及交互式飛行運行類手冊瀏覽等功能。電子手冊主要包括飛機維修類手冊、飛行類手冊、客艙乘務(wù)員手冊等。

2.2 空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸目標

1）實現(xiàn)FLS數(shù)據(jù)包客戶化

各架飛機之間的實物構(gòu)型和運行需求均不不一致，每架飛機需要使用的現(xiàn)場可加載軟件（FLS）數(shù)據(jù)包也不完全一致，需要地面支持系統(tǒng)針對不同飛機制定不同的客戶化FLS數(shù)據(jù)包。地面支持系統(tǒng)需要集成電子手冊、電子飛行包以及相關(guān)機載軟件數(shù)據(jù)包的客戶化工具，對FLS數(shù)據(jù)包進行定制化和客戶化，并且對數(shù)據(jù)包的更新或者變更進行有效控制，確保向飛機上傳正確的目標構(gòu)型數(shù)據(jù)包。

2）實現(xiàn)FLS數(shù)據(jù)包裝載

首先，地面支持系統(tǒng)要能夠通過網(wǎng)絡(luò)通信或者物理方式接收主制造商或者第三方服務(wù)商提供的FLS數(shù)據(jù)包，并且存放到指定位置。其次，地面支持系統(tǒng)要能夠與航電系統(tǒng)發(fā)生通信聯(lián)系，向飛機發(fā)送FLS數(shù)據(jù)包，并且能夠接收和讀取飛機回傳的加載結(jié)果報告和的構(gòu)型報告文件。

3）實現(xiàn)飛機單機構(gòu)型控制

飛機運行過程中，機載軟硬件構(gòu)型不斷發(fā)生變化，對飛機單機構(gòu)型管控尤其是現(xiàn)場可加載軟件全生命周期管控和跟蹤是航空公司的核心工作。地面支持系統(tǒng)要能夠?qū)虞d的目標構(gòu)型和試飛構(gòu)型進行對比和記錄，確保飛機安裝正確的目標構(gòu)型。

3 數(shù)據(jù)傳輸流程及方案

3.1 FLS數(shù)據(jù)傳輸流程

從地面支持系統(tǒng)向飛機進行FLS數(shù)據(jù)包加載的數(shù)據(jù)傳輸流程主要包括數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)傳輸、機上確認、數(shù)據(jù)發(fā)送、加載報告回收等流程。數(shù)據(jù)傳輸流程要考慮數(shù)據(jù)傳輸和接受失敗等異常情況。

3.2 地面支持系統(tǒng)功能架構(gòu)

為實現(xiàn)FLS數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)傳輸過程，地面支持系統(tǒng)需要具備可加載項數(shù)據(jù)庫、客戶化工具、EFB管理工具、通信連接工具、日志管理工具、構(gòu)型管理工具等功能。具體地面支持系統(tǒng)架構(gòu)圖見圖1。

1）可加載項數(shù)據(jù)庫

FLS數(shù)據(jù)包需要保存在地面支持系統(tǒng)中的可加載項數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫需要具備較大的存儲容量，按照ARINC665規(guī)范格式進行存儲，并確保機載軟件存儲的安全性。此外，還需要對FLS數(shù)據(jù)包進行備份。

2）客戶化工具

客戶化工具實現(xiàn)兩方面功能，一是對主制造商提供給航空公司用戶的數(shù)據(jù)及應(yīng)用進行客戶化的選擇和配置功能，可客戶化的內(nèi)容包括技術(shù)出版物、性能計算軟件、載重平衡軟件等;二是對機載設(shè)備進行客戶化配置，主要是通信配置，包括空地通信相關(guān)系統(tǒng)及部分航電系統(tǒng)的通信方式、優(yōu)先級、有效時間等。

3）EFB管理工具

EFB管理工具主要用于對電子飛行包的數(shù)據(jù)包進行分發(fā)和數(shù)據(jù)包的管理工作。

4）通信連接工具

通信連接工具負責與機載系統(tǒng)之間的接口，管理飛機與地面系統(tǒng)上下行數(shù)據(jù)的傳輸。通信連接工具應(yīng)具備3G/4G以及機場無線等通信功能，為確保數(shù)據(jù)傳輸安全，地面通信連接工具應(yīng)能夠與機載通信設(shè)備之間建設(shè)VPN通聯(lián)鏈接的能力。

5）構(gòu)型管理工具

構(gòu)型管理工具可以通過接口調(diào)用日志管理工具的數(shù)據(jù)接口，獲取每一架飛機的單機實飛構(gòu)型報告，作為與目標構(gòu)型進行比對的輸入，該功能還需提供構(gòu)型的比對記錄功能點。

此外構(gòu)型管理工具還需要具備數(shù)據(jù)包加載記錄管理、確認加載結(jié)果等功能。數(shù)據(jù)包加載記錄管理主要是對FLS數(shù)據(jù)包加載的執(zhí)行狀態(tài)進行記錄，讀取飛機上下載的構(gòu)型報告等文件，經(jīng)過構(gòu)型比對，可以進行執(zhí)行結(jié)果反饋。確認加載結(jié)果功能是能夠生成數(shù)據(jù)包裝載前后的飛機構(gòu)型文件對比結(jié)果，輸出FLS構(gòu)型符合性報告，將產(chǎn)生的通知消息發(fā)送運控管理人員，用于確認是否裝機完成，如果存在問題，可以發(fā)起重新裝載流程。

4 總結(jié)

實現(xiàn)空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸是面向新一代飛機運行的重要需求，如何滿足飛行員、乘務(wù)員和航線維護人員對于使用方便和安全的需求是航空公司和民機主制造商的重要工作。結(jié)合局方規(guī)章、航空公司需求和新技術(shù)的發(fā)展，為客戶提供空地互聯(lián)的運行支持環(huán)境，旨在提升航空公司運營飛機的效率，降低運營成本，是民機主制造商核心競爭力的體現(xiàn)。本文研究了民用飛機空地互聯(lián)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ撟C了FLS數(shù)據(jù)包由地面支持系統(tǒng)向飛機裝載的可行性。

參考文獻：

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[2]張軍才 茹偉 胡宇凡，民用客機E化趨勢及其對航電系統(tǒng)的影響，航空計算基數(shù)，2016.