小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)研究

宋京帥 任文明 任祝通 李 喆

（中國航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)研究

宋京帥 任文明 任祝通 李 喆

（中國航空綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

主要研究了小型任務(wù)懸掛物接口需求和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展情況，系統(tǒng)分析了國外小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容和要求，并總結(jié)分析了標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上結(jié)合國內(nèi)小型任務(wù)懸掛物的研制情況，提出編制小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)，為我國小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)制定提供支持。

小型任務(wù)懸掛物；接口；標(biāo)準(zhǔn)

隨著機(jī)載武器系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)和機(jī)載武器的集成受到越來越廣泛的關(guān)注和研究。小型化、智能化是近年來機(jī)載武器發(fā)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(jī)型平臺系統(tǒng)集成的重要因素。

美國在上世紀(jì)90年代初提出了重量小于350磅（約136kg）的小型彈藥研究計(jì)劃。早期如GBU-39/B等小型彈藥采用了美軍標(biāo)MIL-STD-1760接口，但在與無人機(jī)、轟炸機(jī)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(jī)/懸掛物的互用性，美國軍方實(shí)施了“通用武器接口（UAI）”計(jì)劃，包括小型任務(wù)懸掛物接口以及微型任務(wù)懸掛物接口等重點(diǎn)研究內(nèi)容。美國雷錫恩公司研制的新一代小直徑制導(dǎo)炸彈（SDB II）采用了上述UAI接口，成功實(shí)現(xiàn)SDB II與F-16戰(zhàn)斗機(jī)、MQ-9無人機(jī)、B-52H轟炸機(jī)等多種機(jī)型平臺系統(tǒng)集成。

我國也研制了FT-5小直徑制導(dǎo)炸彈、AR-1輕型空地導(dǎo)彈等小型任務(wù)懸掛物，并已經(jīng)應(yīng)用于彩虹系列無人機(jī)平臺。然而國內(nèi)尚未系統(tǒng)地開展小型任務(wù)懸掛物接口方面的研究工作，也缺乏小型任務(wù)懸掛物在不同機(jī)型平臺系統(tǒng)集成的有關(guān)研究。

本文將通過研究國外小型任務(wù)懸掛物接口技術(shù)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況，系統(tǒng)分析國外小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容和要求，借鑒相關(guān)接口標(biāo)準(zhǔn)在國外的應(yīng)用，提出國內(nèi)小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)編制，指導(dǎo)我國小型任務(wù)懸掛物接口的發(fā)展。

1 小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展

1.1 小型任務(wù)懸掛物接口發(fā)展

MIL-STD-1760《飛機(jī)/懸掛物電氣連接系統(tǒng)》于1981年起發(fā)布實(shí)施，為美國及北約的飛機(jī)和懸掛物規(guī)定了一個通用的飛機(jī)/懸掛物電氣接口。該接口基于1553數(shù)據(jù)總線，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)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(yīng)用于各型機(jī)載懸掛物的接口設(shè)計(jì)中，包括聯(lián)合防區(qū)外武器（JSOW）、聯(lián)合直接攻擊彈藥（JDAM）、風(fēng)向修正撒布器（WCMD）以及聯(lián)合防區(qū)外空面彈藥（JASSM）等。

隨著小型彈藥的發(fā)展，國外研制了小直徑炸彈系統(tǒng)（SBS）、低成本自動攻擊系統(tǒng)（LOCASS）、小型空中發(fā)射誘餌（MALD）等多種小型任務(wù)懸掛物。但在與無人機(jī)、轟炸機(jī)等平臺的集成過程中，MIL-STD-1760標(biāo)準(zhǔn)已難以滿足小型任務(wù)懸掛物與運(yùn)載系統(tǒng)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(jī)平臺負(fù)載要求大。同時(shí)接口連接器尺寸大，在與運(yùn)載系統(tǒng)的分離中需要相對較大的釋放分離力，不能滿足小型任務(wù)懸掛物與無人機(jī)等平臺的安全分離要求。

MIL-STD-1760接口需要復(fù)雜和昂貴的電氣連接系統(tǒng)，導(dǎo)致小型任務(wù)懸掛物在不同機(jī)型平臺上集成的周期長、成本高，與小型任務(wù)懸掛物低成本、多機(jī)型通用的研發(fā)目標(biāo)相悖。

MIL-STD-1760接口采用傳統(tǒng)的1553總線，傳輸速率較低（1Mbps），而小型任務(wù)懸掛物與運(yùn)載系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接口要求具備高速數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信傳輸能力。同時(shí)考慮到未來戰(zhàn)略需求，1553總線遠(yuǎn)程終端數(shù)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(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2005年，北約工業(yè)咨詢組（NIAG）與SAE協(xié)會下屬的AS-1航空航天委員會聯(lián)合開展了“飛機(jī)、發(fā)射裝置和武器互操作性——通用接口”研究。AS-1B飛機(jī)懸掛物集成委員會根據(jù)研究成果，發(fā)布了SAE AIR 5720《飛機(jī)、發(fā)射裝置和武器互用性技術(shù)體系結(jié)構(gòu)（ALWI-TA）》，明確了小型懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展藍(lán)圖。

應(yīng)美國軍方UAI接口的發(fā)展需求，AS-1A航空電子網(wǎng)絡(luò)委員會在1553總線技術(shù)的基礎(chǔ)上，于同年發(fā)布了SAE AS 5652 《10 Mbps網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)字時(shí)分制命令/相應(yīng)多路數(shù)據(jù)總線》。該標(biāo)準(zhǔn)提出了一種新型增強(qiáng)位率總線（EBR-1553），通信傳輸速率比傳統(tǒng)1553總線提高10倍，為小型任務(wù)懸掛物接口的高速數(shù)據(jù)傳輸提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

AS-1B委員會基于EBR-1553總線技術(shù)，編制了SAE AS 5725《小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)》，并于2008年發(fā)布。該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了平臺與小型任務(wù)懸掛物、小型任務(wù)懸掛物與其運(yùn)載系統(tǒng)之間的電氣接口要求，適用于所有的飛機(jī)平臺、小型任務(wù)懸掛物以及相互之間有電氣連接的運(yùn)載系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)已得到美國軍方的認(rèn)可，是即插即用武器（PnPW）系統(tǒng)互用性標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系的重要環(huán)節(jié)。

為進(jìn)一步保證飛機(jī)/懸掛物的互用性，該委員會已啟動物理層接口驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)的編制計(jì)劃，制定SAE AS 5749《小型任務(wù)懸掛物運(yùn)載接口驗(yàn)證方法》和SAE AS 5748《小型任務(wù)懸掛物接口驗(yàn)證方法》，為小型任務(wù)懸掛物建立接口標(biāo)準(zhǔn)符合性驗(yàn)證技術(shù)方法，檢測小型任務(wù)懸掛物接口是否滿足標(biāo)準(zhǔn)SAE AS 5725規(guī)定的各項(xiàng)要求。

2 小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)分析

2.1 小型任務(wù)懸掛物系統(tǒng)配置

SAE AS 5725規(guī)定的小型任務(wù)懸掛物基本運(yùn)載配置中，小型任務(wù)懸掛物運(yùn)載系統(tǒng)作為任務(wù)懸掛物，與飛機(jī)掛點(diǎn)通過MIL-STD-1760接口連接，通過盲配連接器或臍帶電纜與單獨(dú)的小型任務(wù)懸掛物連接，如圖1所示。小型任務(wù)懸掛物的接口主要包括兩部分。

● 小型任務(wù)懸掛物運(yùn)載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的小型任務(wù)懸掛物運(yùn)載接口（MSCI）；

● 小型任務(wù)懸掛物結(jié)構(gòu)上的小型任務(wù)懸掛物接口（MMSI）。

2.2 小型任務(wù)懸掛物接口信號組

SAE AS 5725在MIL-STD-1760的基礎(chǔ)上刪除了冗余備份接口，并根據(jù)不同機(jī)型平臺與小型任務(wù)懸掛物集成的實(shí)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(wù)懸掛物接口信號數(shù)量大幅縮減，但信號功能及特性基本保持一致。小型任務(wù)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(xié)調(diào)：

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(nèi)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(wù)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(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、光纖通道接口。

高帶寬接口用于傳輸高帶寬信號，如運(yùn)載系統(tǒng)與懸掛物之間的GPS射頻信號和時(shí)標(biāo)脈沖信號傳輸，與MIL-STD-1760規(guī)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(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)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(guī)定的光纖通道接口要求基本相同。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接口用于在運(yùn)載系統(tǒng)與懸掛物之間傳輸包括懸掛物控制和狀態(tài)數(shù)據(jù)在內(nèi)的數(shù)字信息。該接口采用了EBR-1553總線，接口要求滿足SAE AS 5652標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定。EBR-1553總線采用星形總線拓?fù)洌ㄈ鐖D3所示），總線控制器（BC）通過邏輯集線器（Logical Hub）和所有的運(yùn)程終端（RT）分別獨(dú)立連接，通過擴(kuò)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(shù)據(jù)字20位，字格式包括命令字、狀態(tài)字和數(shù)據(jù)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(yīng)的電源回路接口。

工作電源用于懸掛物內(nèi)部電子設(shè)備的基本工作和非安全關(guān)鍵性功能，安全允許電源用于安全關(guān)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(guī)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(fù)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?yàn)橐蠊β蚀笥谕ㄟ^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(yùn)載系統(tǒng)匹配及結(jié)構(gòu)地接口。

安全允許接口用于與MIL-STD-1760規(guī)定的投放允許接口要求基本相同。懸掛物匹配接口用于監(jiān)視位于懸掛物掛點(diǎn)上的懸掛物電氣匹配狀態(tài)，運(yùn)載系統(tǒng)匹配用于監(jiān)視懸掛物與運(yùn)載系統(tǒng)的電氣匹配狀態(tài)，與MIL-STD-1760規(guī)定的聯(lián)鎖接口要求基本相同。考慮到不同的運(yùn)載系統(tǒng)為小型任務(wù)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(jiān)視運(yùn)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(jī)載高速平臺；II類平臺，速度小于250 knots的機(jī)載低速平臺；III類平臺，面基發(fā)射系統(tǒng)平臺。

2.3 小型任務(wù)懸掛物連接器要求

由于小型任務(wù)懸掛物比一般懸掛物重量要輕，其發(fā)射投放過程對連接器的分離力有著嚴(yán)格要求。同時(shí)基于與現(xiàn)有聯(lián)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(guī)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(yīng)是帶有針接觸件或針端子的插頭，MMSI連接器應(yīng)是帶有孔接觸件或孔端子的插座。小型任務(wù)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(wù)懸掛物接口采用新型EBR-1553總線通信，與傳統(tǒng)1553總線在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、總線接收器等方面存在差異，但通過運(yùn)載系統(tǒng)中的“接口橋（Interface Bridge）”設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)MIL-STD-1760接口與小型任務(wù)懸掛物接口的交互通信。該設(shè)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(wù)懸掛物接口連接器；翻譯器用于實(shí)現(xiàn)1553總線遠(yuǎn)程終端協(xié)議與EBR-1553總線遠(yuǎn)程終端協(xié)議的傳輸轉(zhuǎn)換；電源存儲設(shè)備與MILSTD-1760接口連接器的工作電源交聯(lián)，在斷開與MIL-STD-1760接口端的連接后，可為翻譯器提供一段時(shí)間的供電?！敖涌跇颉痹O(shè)備體積小、造價(jià)低，已成功應(yīng)用于SDB II小直徑制導(dǎo)炸彈多聯(lián)運(yùn)載裝置，為小型任務(wù)懸掛物接口與MIL-STD-1760接口的兼容提供了技術(shù)途徑，降低了小型任務(wù)懸掛物與現(xiàn)有貫徹MIL-STD-1760標(biāo)準(zhǔn)飛機(jī)平臺機(jī)載武器系統(tǒng)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(wù)懸掛物接口（MMSI）與現(xiàn)有聯(lián)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(shí)現(xiàn)聯(lián)合小型懸掛物接口和小型任務(wù)懸掛物接口的轉(zhuǎn)換，降低了采用SAE AS 5725的小型任務(wù)懸掛物與聯(lián)合小型懸掛物平臺系統(tǒng)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(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用分析

從SAE AS 5725的適用范圍和主要內(nèi)容等可以看出，該標(biāo)準(zhǔn)是對以MIL-STD-1760為主體的美軍飛機(jī)/懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)體系的補(bǔ)充和完善。同時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)還是北約飛機(jī)、發(fā)射裝置和機(jī)載武器互操作性技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的重要組成，與MIL-STD-1760、微型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成了北約ALWI技術(shù)體系下的物理層接口標(biāo)準(zhǔn)頂層規(guī)范。對于無人機(jī)平臺、轟炸機(jī)平臺的機(jī)載武器系統(tǒng)集成，SAE AS 5725標(biāo)準(zhǔn)更具優(yōu)勢：

表2 JMMI到MMSI連接器接觸件功能排列

● SAE AS 5725規(guī)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連接器相比較小，能夠滿足無人機(jī)等平臺對小型任務(wù)懸掛物安全分離的要求；

● SAE AS 5725規(guī)定的信號種類少，連接器物理尺寸小，可有效節(jié)省空間和系統(tǒng)負(fù)載，滿足無人機(jī)平臺對空間重量的嚴(yán)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(jī)平臺，在批量掛載小型彈藥時(shí)，采用小型任務(wù)懸掛物接口可有效降低懸掛物管理系統(tǒng)、掛點(diǎn)投放裝置和接口轉(zhuǎn)換裝置等機(jī)載武器系統(tǒng)研制的復(fù)雜度和難度。

此外，SAE AS 5725規(guī)定的小型任務(wù)懸掛物接口能適應(yīng)機(jī)載武器小型化的快速發(fā)展，降低不同類型飛機(jī)平臺與小型任務(wù)懸掛物的集成難度。對于現(xiàn)役飛機(jī)平臺，不需要更改機(jī)載武器系統(tǒng)的接口硬件，通過“接口橋”設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)美軍標(biāo)MILSTD-1760接口與小型任務(wù)懸掛物接口的通信轉(zhuǎn)換。對于未來飛機(jī)平臺，標(biāo)準(zhǔn)為飛機(jī)/小型任務(wù)懸掛物高速實(shí)時(shí)通信提供了技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)也為光纖通道等技術(shù)預(yù)留了拓展空間。

4 結(jié)束語

小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)不同類型飛機(jī)平臺與小型任務(wù)懸掛物高效集成的重要基礎(chǔ)，美歐等先進(jìn)國家都高度重視小型任務(wù)懸掛物接口研究。目前國內(nèi)小型任務(wù)懸掛物研究正處于起步階段，缺乏相關(guān)接口標(biāo)準(zhǔn)。為適應(yīng)機(jī)載武器小型化發(fā)展，我國應(yīng)抓住時(shí)機(jī)開展技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)研究，一方面借鑒國外小型任務(wù)懸掛物接口技術(shù)，深入分析相關(guān)接口標(biāo)準(zhǔn)及配套的EBR-1553總線標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)開展接口技術(shù)研究及驗(yàn)證工作，另一方面抓緊制定小型任務(wù)懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)，完善國內(nèi)飛機(jī)/懸掛物接口標(biāo)準(zhǔn)體系，并進(jìn)一步制定小型任務(wù)懸掛物接口實(shí)施指南，統(tǒng)一小型任務(wù)懸掛物接口設(shè)計(jì)，提高我國飛機(jī)/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(shù)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）