ru.knowledgr.com
Роль БАНКИ в коммерческом самолете воздушного транспорта и гражданской авиации
Текущая коммерческая системная архитектура самолета воздушного транспорта соединилась, МОЖЕТ как вспомогательный автобус подсистемы к Спецификации 664 ARINC, Часть 7 Детерминированный Ethernet и архитектура Integrated Modular Avionics (IMA). Для этих самолетов, МОЖЕТ, использовался, чтобы связать датчики, приводы головок и другие типы авиационных устройств, которые, как правило, требуют низких и средних объемов передачи данных во время операции. В этой роли, МОЖЕТ дополнения более высокие полные сети что системы поддержки, управляющие потоком информации полетной палубы и представлением. Системная работа архитектуры Гражданской авиации МОЖЕТ как один из главных авиационных автобусов или как раз когда авиационная базовая сеть. В этой роли БАНКЕ, вероятно, придется выполнить все требования безопасности полета критическая сеть. Это может использоваться в качестве основной или вспомогательной авиационной сети и было разработано, чтобы ответить следующим требованиям:
Физический интерфейс
Чтобы гарантировать совместимость и надежную коммуникацию, ARINC 825 определяет электрические особенности, автобусные требования приемопередатчика и скорости передачи данных с соответствующей терпимостью, основанной на ISO 11898. Вычислению тактовой синхронизации (точность скорости передачи в бодах, типовое определение пункта) и надежность к электромагнитному вмешательству придают особое значение. Также обращенный в пределах ARINC 825 соединитель БАНКИ и телеграфирующие соображения. Скорости передачи данных, поддержанные ARINC 825, составляют 1 000 кбит/с, 500 кбит/с, 250 кбит/с, 125 кбит/с и 83,333 кбита/с.
Использование идентификатора и коммуникационные слои
ARINC 825 основан на БАНКЕ 2.0B использование расширенных структур (29-битные идентификаторы), которые обеспечивают соответствующее число битов, чтобы разделить идентификатор на несколько подполей. Эти подполя ключевые для использования битов идентификатора не только для идентификации объекта данных и установления приоритетов передачи, врожденного к БАНКЕ, но также и в целях создания стандартизированного прикладного уровня. МОЖЕТ коммуникация, используя 11-битные идентификаторы может сосуществовать на автобусе ARINC 825, если это свободно от потенциальных сценариев тупика, вызванных единственными исходными мастерами шины.
ARINC 825 определяет дополнительный слой ISO 3, 4 и 6 функций, чтобы поддержать логические каналы связи, one-to-many/peer-to-peer станционное обращение и коммуникация. Чтобы достигнуть этого, 29 битов МОГУТ идентификатор даваться специальную структуру для ARINC 825 (см. рисунок 1). Логические Каналы связи (LCCs) обеспечивают эти независимые слои коммуникации (см. рисунок 2).
Совместимость
Чтобы поддержать совместимость в бортовых системах, ARINC 825 включает:
Определения функции самолета, используемые, чтобы определить источник и место назначения сообщений, получены на основании системных глав самолета Air Transport Association (ATA). Это помогает системным инженерам назначить надлежащие функции для своих систем, основанных на определениях, известных в аэронавтике с десятилетий.
Управление пропускной способностью
ARINC 825 использует понятие управления пропускной способностью, известное как «Время Вызванное Автобусное Планирование». Это понятие обеспечивает средство вычисления автобусного груза, основанного на числе сообщений в сетевом сегменте и наладке их скорости передачи. Управление пропускной способностью минимизирует пиковые сценарии груза и колебание, вызванное автобусным арбитражем БАНКИ. Применяя это понятие, можно продемонстрировать, что ARINC 825 сетей ведут себя очевидно и в состоянии выполнить требования для безопасности полета критические системы. Для обеспечения это под ошибкой тренирует системного проектировщика, должен определить поведение при этих условиях (таких как высокое возникновение ошибочных структур и предотвращение приоритетной инверсии).
ARINC 825 может использоваться для систем, классифицированных до Design Assurance Level (DAL), если эффект потери одного автобуса не представляет опасность, превышающую «главную» классификацию. Рисунок 3 показывает пример двух ARINC 825 узлов, работающих в соответствии со Временем Вызванное Автобусное понятие Планирования.
Коммуникационная база данных профиля
ARINC 825 использует коммуникационную базу данных профиля для описания интегрированных сетей. Коммуникационный профиль создан для каждого LRU в человекочитаемом формате файла, начиная с приложения 1, основанного на XML 1.0. Комбинация всех коммуникационных профилей LRU для данной сети описывает все автобусное движение и обеспечивает ценное средство для спецификации и проверки ARINC 825 сетей. Анализ коммуникационной базы данных профиля позволяет обнаруживать потенциальные сетевые проблемы на ранней стадии. Испытательные инструменты ARINC 825 должны быть в состоянии прочитать коммуникационную базу данных профиля и интерпретировать сетевые данные соответственно.
Ворота между ARINC 825 и другими Сетями
Интегрированная Модульная Авиационная системная архитектура самолета коммерческого воздушного транспорта использует многократные сети с различными особенностями, которые должны обмениваться данными друг с другом использующим ворота. Как правило, полоса пропускания и коммуникационные принципы включенных сетей отличаются широко. Чтобы поддержать дизайн ворот между БАНКОЙ и другими сетями, ARINC 825 определяет модель ворот и предоставляет существенную информацию о преобразовании протокола, управлении пропускной способностью, буферизующие данные и изоляция ошибки.
Руководство по проектированию
Участие
ARINC 825 был развит в комитете, прежде всего поддержанном следующими компаниями и представителями.
Перспектива
Микросхемы стандарта ARINC 825 (CAN)
Микросхемы фирмы Holt Integrated Circuits для интерфейса ARINC 825 (CAN)
Компания Holt Integrated Circuits уже более 40 лет выпускает интегральные схемы повышенной надёжности для применения в авиационной электронике (авионике). Свой опыт, накопленный при разработке и производстве решений для интерфейсов ARINC 429 и MIL-STD-1553, компания использовала при создании семейства интегральных схем для шины ARINC 825 (CAN).
Компания Holt выпускает три группы микросхем для интерфейса ARINC 825 CAN – это приёмопередатчики (Таблица 1), контроллеры (Таблица 2) и устройства управления данными и межпротокольные мосты (Таблица 3).
Все приёмопередатчики имеют один передающий и один приёмный канал, оба канала подключены к одной и той же линии CAN. Они отличаются друг от друга следующими особенностями:
Контроллеры также имеют похожую структуру. Они осуществляют обмен информацией между шиной SPI ведущего устройства и шиной CAN. Модели контроллеров отличаются друг от друга следующими особенностями:
Микросхемы HI-3200 и HI-3201 обеспечивают удобный обмен информацией между шинами ARINC 429 и ARINC 825 (CAN). Они программируются и могут автоматически выполнять переформатирование, переупаковку, смену меток и повторную передачу между приёмными и передающими шинами ARINC 429 или между ARINC 429 и ARINC 825 (CAN).
Микросхема HI-3210 представляет собой однокристальное устройство для управления данными, их хранения и пересылки между восемью приёмными и четырьмя передающими каналами ARINC 429.
В тех случаях, когда необходима гальваническая изоляция шины CAN, рекомендуется применять цифровую микросхему протокола CAN с внешним приёмопередатчиком. При этом устройство, обеспечивающее гальваническую изоляцию, например, оптопара, подключается между микросхемой протокола и приёмопередатчиком.
Соблюдение стандарта ведения безопасной деятельности
В рамках борьбы с распространением коронавирусной инфекции COVID-19 ООО «НТ Контакт» осуществляет свою деятельность с соблюдением требований стандартов по ведению безопасной деятельности и предпринимает все необходимые меры для осуществления безопасной деятельности:
ARINC 825
Оглавление
Общий
характеристики
Физический интерфейс
Сетевые слои
Рисунок 1: Структуры идентификатора CAN для ARINC 825
Одновременное использование связи ATM и PTP для CAN требует введения различных сетевых уровней, обеспечивающих независимую связь. Они генерируются ARINC 825 путем группировки идентификаторов CAN, как показано на рисунке 2. Результирующая структура создает логические каналы связи (Logical Communication Channel, LCC) и назначает им определенный тип связи (ATM, PTP). Определяемые пользователем LCC предоставляют пользователю большую свободу, позволяя реализовать ARINC 825 в соответствии с его потребностями.
Рисунок 2: Логические каналы связи ARINC 825
Кроме того, 29 бит идентификатора для ARINC 825 подразделяются на дополнительные поля, которые имеют следующее значение:
Представление данных
Для поддержки взаимодействия в авиационных системах ARINC 825 предлагает ряд определений:
Разделение по функциям воздушного судна используется, среди прочего, для определения источника и назначения сообщений ARINC 825. Соответствующие определения взяты из глав Ассоциации воздушного транспорта (ATA), что позволяет использовать определения для проектирования систем, которые использовались в авиационной отрасли в течение десятилетий.
Сроки
ARINC 825 использует концепцию управления полосой пропускания, известную от CANaerospace и известную как «Планирование шины с запуском по времени» для связи как по протоколу ATM, так и по протоколу PTP. Эта концепция основана на ограничении количества сообщений CAN, которые участник шины может отправить в течение периода времени (второстепенного периода времени), определенного как часть опережающего развития всей системы, а также максимальной загрузки 50%. доступной пропускной способности. Это гарантирует, что отправка любого сообщения не откладывается сверх указанного времени. Максимально возможное количество CAN-сообщений, отправленных за небольшой промежуток времени, может отличаться от абонента шины к абоненту шины и может обеспечить определенный «резерв» для будущих расширений. Планирование шины с синхронизацией по времени использует информацию о том, что не все сообщения CAN в системе должны отправляться с одинаковой частотой обновления, заданной второстепенным временным интервалом. Определение целых кратных скорости обновления, заданной второстепенным временным кадром, и связанные с ним «слоты передачи» позволяют предсказуемым образом отправлять значительно большее количество CAN-сообщений, чем если бы все они были связаны с самим второстепенным временным кадром.
Планирование шины с синхронизацией по времени требует, чтобы каждый участник шины всегда придерживался указанной схемы передачи, то есть никогда не отправлял больше, чем максимальное количество сообщений, указанное для него в течение небольшого периода времени. Однако это не означает, что абоненты шины должны синхронизировать время передачи или порядок отправки сообщений. На рисунке 3 показан пример схемы передачи сети ARINC 825 с двумя участниками шины, которые отправляют свои сообщения асинхронно, в изменении порядка и в разное время в пределах своего второстепенного временного интервала. При применении этой концепции можно продемонстрировать, что сеть ARINC 825 ведет себя предсказуемым образом и отвечает требованиям системы, критичной для безопасности полетов. Чтобы поддерживать это даже в условиях ошибки, разработчик системы должен указать, как поступать с ошибками (например, большое количество ошибочных кадров ).
Таким образом, ARINC 825 может также использоваться для систем до уровня обеспечения качества проектирования (DAL) A, при условии, что потеря одной сети не имеет никакого эффекта, классификация которой выше, чем «основная».
Рисунок 3: Упрощенная схема передачи ARINC 825 с двумя участниками шины
База данных коммуникационного профиля
Для ARINC 825 содержание и форматирование пользовательских данных полностью оставались на усмотрение пользователя. Отсутствие формата данных с самоидентификацией, как в случае с CANaerospace, вынудило обеспечить совместимость другим способом. Поэтому ARINC 825 использует так называемую «базу данных профиля связи» для четкого и межсистемного описания сети. Для этого спецификация ARINC 825 содержит описание формата файла профиля связи из дополнения 1 на основе XML 1.0, который должен быть создан для каждого участника шины. Совокупность коммуникационных профилей всех участников шины в данной сети ARINC 825 описывает весь трафик шины и поэтому используется для спецификации сети, а также для анализа в целях утверждения и в качестве основы для приемочных и интеграционных испытаний. Точный анализ такой базы данных профиля связи позволяет заранее определить и предотвратить потенциальные сетевые проблемы. Инструменты тестирования для сетей ARINC 825 должны уметь читать эту базу данных профиля связи и правильно ее интерпретировать.
Шлюзы в другие сети
Рекомендации по развитию
Спецификация ARINC 825 содержит главу с подробным руководством по разработке, которая должна помочь системным инженерам и разработчикам LRU использовать ARINC 825 в соответствии со спецификацией и допустимо. В руководстве по разработке задокументирован широкий спектр опыта авиационной отрасли, который в значительной степени повлиял на конструкцию ARINC 825. Однако руководящие принципы разработки касаются не жестких требований, а скорее рекомендаций, которые призваны помочь разработчикам избежать потенциальных слабых мест при разработке систем на основе CAN для самолетов.
Влияние на другие стандарты
Arinc 825 что это
canFlight Dual Channel
Our smallest and most affordable CAN, CANaerospace, and ARINC-825 dongles, the canFlight excels at data analysis and automation.
Isolated 16-Channel CAN-FD
The XMC-A825-16 board is a CAN / CAN FD / ARINC-825 16 Channel Board based on an XMC form factor. Fully isolated channels with simulaneous transmit and receive.
About Us
The CAN Aviation Alliance is a transatlantic US/German consortium founded in 2007 by Innovative Control Systems of Phoenix/Arizona, Stock Flight Systems of Farchach/Germany and Wetzel Technology of Putzbrunn/Germany. Click here to find out more about our industry changing partnership.
Welcome – Contact Us
Welcome to the. Please browse our site and feel free to contact us if you have any questions.
Contact Us – ARINC 825
The ARINC825 Standard
The ARINC825 Standard – ARINC Specification 825: General Standardization of CAN (Controller Area Network) Bus Protocol for Airbome Use, was prepared by the Airlines Electronic Engineering Committee (AEEC) and published by ARINC in 2007. ARINC has since published subsequent revisions. Users are encouraged to check with ARINC as to the status of this standard. ARINC Specification 825 defines a
Newsflash 2
Newsflash 2 – CAN/CANaerospace/ARINC 825 Training Courses available Farchach, March 3, 2011 – Stock Flight Systems announces the immediate availability of a three day CAN/CANaerospace/ARINC 825 Training Course which includes hands-on experience with airborne systems and an introduction to the eXtended CAN Tool (XCT). Stock Flight Systems is the inventor of the CANaerospace interface definition and is
Newsflash 1 – New 16-channel Isolated ARINC-825 PMC Board
New 16-channel Isolated ARINC-825 PMC Board Designed Phoenix USA, 9 May 2013 – The CAN Aviation Alliance is proud to announce our new 16 Channel ARINC-825 / CAN Aerospace / CAN PMC form factor board. This powerful and intelligent board is designed around the latest 28nm XILINX ARTIX-7 FPGA with over 215,000 internal Logic Cells. The resulting
Путеводитель по созданию стендов полунатурного моделирования (HIL) оборудования самолётов
За время работы в отрасли авиастроения у меня и коллег накопился большой опыт по разработке и созданию стендов полунатурного моделирования бортового оборудования самолётов (Hardware-In-the-Loop, HIL) и стендов быстрого прототипирования (Model-In-the-Loop, MIL). Данная публикация — это попытка свести наш опыт в одну публикацию. Получившийся текст оказался довольно подробным, но вырезать что-то рука не поднимается. К тому же при сокращении местами может пропасть причинно-следственная связь. Итак, здесь будет рассказываться:
Кому интересно — добро пожаловать под кат.
Предыстория вопроса
Мы — группа инженеров с большим опытом работы в гражданской авиастроительной отрасли.
У нас за плечами работа над созданием бортового оборудования, стендов, тренажеров для самолетов SSJ-100 Sukhoi Superjet, MC-21, ДА-42Т, Л-410УВП-Е20.
С самого первого стенда мы столкнулись с отсутствием методичек для тех, кто собирается построить испытательный стенд с десятками тысяч проводов, сотнями тысяч сигналов и постоянно меняющейся структурой. По причине той старой тоски по знаниям мы с коллегами и решили поделиться наработками — вдруг кто-то прямо сейчас идёт по нашим любимым граблям?
По нашим сегодняшним представлениям у любого стенда есть следующие особенности:
Часть 1. Инструменты разработки
В этом разделе мы опишем два из трёх основных инструментов: ПО dBricks и программную среду имитационного комплекса ADS2R4. Третий элемент цепочки инструментов — Simulink в представлении и описании, пожалуй, не нуждается. Также важно упомянуть, что эти три продукта при правильном подходе можно тесно друг с другом интегрировать и упростить большинство процессов разработки стендов.
dBricks применяется для:
ADS2R4 – это среда выполнения тестов и моделирования в реальном времени, специально созданная для задач разработки, испытаний и валидации архитектуры бортового оборудования, которая отвечает требованиям как целостности, так и универсальности.
Про инструмент dBricks
dBricks – это основной инструмент, который применяется для ускорения разработки и комплексирования сложного бортового оборудования. Инструмент представляет собой базу данных для обработки следующих проектных данных:
Сам инструмент dBricks имеет функционал доступа по API, который используется для формирования собственных скриптов генерации документов, а также может использоваться для заполнения и обновления содержимого базы данных.
Применение dBricks гарантирует разработчикам стендов:
Про подключение оборудования в dBricks на физическом уровне
Описание каждого устройства в dBricks включает коллекцию аппаратных портов.
Аппаратные порты устройств позволяют устройствам подключаться физически между собой с помощью проводов в пределах проекта. К свойствам порта относятся:
Рис. 1: Модель данных проводки
На уровне проекта порты устройств быть соединены шинами. Обладая данными о распиновке портов и связей, между портами можно сформировать, например, схемы подключений.
Рис. 2: Подключение портов и распределения контактов
В проводке летательного аппарата за этапом определения того, что с чем должно быть соединено, идёт существенная работа по определению фактической реализации: зоны прокладки, технологические соединители, места размножения проводов и т.д. На стенде, т.к. он не летает, можно существенно упростить топологию кабельной сети. Подробности — ниже в описании подхода к проектированию стендов полунатурного моделирования. Пока лишь скажем, что при использовании dBricks и подхода, описанного ниже, можно:
Про модель информационного обмена dBricks
Описание каждого устройства в dBricks включает в себя коллекции функций и наполнений портов. Функции устройства определяют назначение и информационные потоки устройства. Каждая функция описывает одно из возможных назначений устройства.
Своя функция есть у каждого устройства, входящего в комплекс оборудования. Функция определяется собственно смысловым назначением и возможностями взаимодействия с функциями других устройств. В отсутствие назначения устройство становится ненужным. В отсутствие взаимодействия с другими устройствами устройство не должно входить в комплекс.
Функции могут содержать коллекцию параметров функций. Каждый параметр функции в первом приближении обладает следующими свойствами:
Про имитационный комплекс на базе ADS2
ADS2 – это комплексная, легко адаптируемая программная среда и аппаратная платформа реального времени для прототипирования, интеграции, тестирования, валидации и верификации бортового оборудования в аэрокосмической отрасли, разработанная компанией TechSAT.
Принципиальное устройство системы ADS2 включает в себя следующие компоненты:
Про аппаратуру ADS2
Типовой состав системы ADS2 состоит из следующих основных компонентов:
Базовый состав системы ADS2 легко масштабируем от небольшой настольной до большой распределенной системы. В случае необходимости наращивания функционала или изменения конфигурации системы ADS2 не потребуется изменение программного обеспечения самой системы за счет применения в ней однородной аппаратной и программной среды. Это очень важно учитывать в самом начале создания стенда. По нашему опыту в процессе эксплуатации необходимость изменения конфигурации системы возникает в самый неподходящий момент, поэтому не стоит недооценивать данный аспект.
Про структуру программного обеспечения ADS2
На схеме показаны основные компоненты программного пакета системы ADS2.
Рис. 4: Архитектура ПО ADS2
Как организован обмен данными посредством CVT в среде реального времени
CVT – таблица текущих значений, она определяет отдельные фрагменты данных, используемых различными частями системы, которыми в свою очередь обмениваются все приложения разного типа (пользовательские или внутренние приложения ADS2). Точки CVT — это наборы переменных, где каждая отдельная переменная имеет определенный набор атрибутов, которые характеризуют переменную и отражают ее предполагаемое использование. CVT и точки CVT — единственные средства, с помощью которых приложения могут обмениваться данными между собой. Точки CVT имеют сквозные названия для всей системы, таким образом, каждая точка имеет одно определение в данный момент времени. Каждая точка имеет следующие атрибуты:
Для приложений совершенно прозрачны функции других приложений, получают ли или передают ли другие приложения данные, и что именно они отправляют или ожидают получить. Приложения просто читают или записывают значения точек. Программное обеспечение ядра ADS2 отвечает за доставку данных туда, где они необходимы. При обмене точками CVT, помимо фактического значения, передаются и становятся доступными для приложений дополнительные данные: каждый элемент данных содержит метку времени, которая указывает, когда эти данные были созданы, и порядковый номер, указывающий, сколько раз они были созданы.
Само программное обеспечение ADS2 использует CVT для отображения определенных состояний системы и информации. Приложения драйвера ввода/вывода предоставляют определенные предустановленные точки CVT, которые единообразно используются во всех драйверах ввода/вывода для предоставления определенной информации подписавшимся приложениям.
Рис. 5: Обмен данными через CVT
Про организацию информационного обмена плат ввода/вывода и их конфигурацию
Архитектура системы ADS2 позволяет развязать между собой приложения (в т.ч. модели) и аппаратуру ввода/вывода (I/O channels). То есть приложения никогда не взаимодействуют непосредственно с физическим интерфейсом платы. Приложения общаются только с точками CVT. Взаимодействие точек CVT с физическими входными/выходными параметрами происходит автоматически под управлением ADS2. Настройка взаимодействия осуществляется с помощью конфигурационных таблиц (I/O map configuration). ADS2 поддерживает следующие виды плат ввода/вывода:
Рис. 6: Доступ к оборудованию через схему ввода/вывода (таблица конфигурации)
Фактический доступ к аппаратуре ввода/вывода производится приложениями с помощью драйверов с использованием конфигурационных таблиц, содержащих настройки конвертации данных от реальных интерфейсов устройств в точки CVT и обратно. В настоящий момент система поддерживает следующие драйверы:
Как применяется dBricks для конфигурации ADS2
Программный продукт dBricks используется для генерации следующих данных, необходимых для начала работы системы ADS2:
Точки CVT генерируются для всех входных и выходных параметров функции.
Пример: Функция «Flight Warning Application» блока «СС1» имеет три входных параметра и один выходной параметр:
Рис. 7: Пример конфигурации CVT
Связи точек CVT формируются на основе связей между параметрами функций в dBricks. Например, входной параметр «In_IRU1_Roll» приложения «Flight Warning Application» связан с выходным параметром «Out_Roll_Angle» функции «Main» блока «IRU1»:
Рис. 8: Связи точек CVT
Конфигурационные таблицы ввода/вывода генерируются на основании «наполнения портов» в dBricks. Например, параметр Out_Roll_Angle передаётся посредством шины ARINC429 в слове 325, типа BNR (фиксированная точка), с младшим разрядом контейнера 11, размером контейнера 14, ценой старшего разряда 90, со знаком, время обновления 10мс. Такого описания достаточно для формирования файла конфигурации входов/выходов.
Рис. 9: Пример подключения объекта испытаний
Таким образом, на основании данных в dBricks пользователь может сформировать набор настроечных файлов, необходимых для создания конфигурации ADS2, которая будет состоять из сотен моделей и каналов входов/выходов, менее чем за 1 час.
Возможны и другие способы формирования конфигурационных таблиц CVT и таблиц CVT. Вышеуказанный способ часто используется и хорошо иллюстрирует предлагаемый подход.
Как применяется Simulink в ADS2
Simulink — это мощное программное средство, широко используемое в аэрокосмической отрасли. В системе ADS2 реализовано удобное и понятное взаимодействие с Simulink для разработки компьютерных моделей комплектующих изделий. В сочетании с использованием dBricks для хранения данных протоколов информационного взаимодействия, возможно создание интегрированной цепочки инструментов, существенно ускоряющей процесс разработки и отладки.
Широкое совместное применение Simulink и ADS2 возможно на основании следующих фактов:
Процесс разработки математических моделей реального времени с использованием Simulink выглядит следующим образом:
Часть 2. Стенды
Стенд полунатурного моделирования комплекса бортового оборудования (HIL Testing)
В соответствии с требованиями программы стенд может решать одну, несколько или все следующие задачи:
Какой имитационный комплекс применять
В качестве имитационного комплекса мы предлагаем применять решение на базе системы ADS2, поскольку это дает следующие возможности:
Одна из наиболее трудоемких задач при разработке стенда БРЭО – это конфигурация моделей систем и плат ввода/вывода. С помощью dBricks эта задача решается в течение часа. Единственное, что необходимо будет сделать — это назначить, какая из плат ввода/вывода системы ADS2 будет отвечать за какой канал имитируемого оборудования. После все необходимые конфигурационные файлы могут быть сформированы автоматически.
Про интеграцию сторонних имитаторов
Некоторые поставщики систем обеспокоены своим ноу-хау и отказываются предоставлять данные, необходимые для создания моделей их систем. Хороший пример — двигателисты. Обычно поставщики двигателей предоставляют свои имитаторы для обеспечения работы стенда. Эти имитаторы, как правило, подключаются к центральной системе моделирования стенда через Ethernet или в худшем случае через некоторые специальные интерфейсы, такие как «Reflective Memory». В любом случае ADS2 может поддержать любой интерфейс.
При проектировании стенда следует обратить внимание на то, какая именно послепродажная поддержка покрывается контрактом на поставку имитаторов. Поскольку разработчик стенда не может дорабатывать или ремонтировать эти имитаторы, то необходимо заручиться долгосрочным (10-15 лет) послепродажным обслуживанием и поддержкой поставляемых моделей (включая модернизацию, доработки и т.д.). Эта поддержка должна также учитывать такие проблемы, как стоимость запасных частей, стоимость и сроки ремонта, управление устареванием использованного оборудования, возможность обеспечить удаленную техническую поддержку, выезд полевого представителя, наличие системы обращений заказчика и т.д..
Как разработать кабельную сеть стенда полунатурного моделирования
Кабельная сеть – это одна из наиболее важных составляющих любого стенда. Подходы и инструменты, используемые для разработки и изготовления кабельной сети, могут иметь значительное влияние на график разработки и производство стенда. Мы применяем подход, который доказал свою эффективность в ряде различных проектов, вот его основные принципы:
Мы советуем применять в качестве разрывных коробок простейшие широко распространённые клеммные колодки WAGO 2002-1871 (или аналогичные с возможностью разрыва линии) с возможностью монтажа на DIN рейку.
Рис. 12: РК на базе клеммных колодок WAGO
Решение на базе клеммных колодок позволяет просто размножать соединения, если объединить несколько клеммных колодок WAGO в группу, как показано ниже:
Рис. 13.а: Пример конфигурации РК с применением колодок WAGO
Рис. 13.б: Пример конфигурации РК с применением колодок WAGO
Рис. 14: Пример подключения имитационного комплекса к двум типам разрывных коробок
Как создать макет кабины экипажа
Макет кабины экипажа, как правило, должен:
Первоначальный макет кабины экипажа
Первоначальный макет кабины экипажа может быть разработан на основании первоначального представления о кабине экипажа. При этом незначительные изменения штатной компоновки допускается не распространять на первоначальный макет кабины. Одновременно с этим конструкция первоначального макета кабины должна предоставлять технологический доступ к задним панелям устройств. Ниже приведен пример подобного первоначального макета кабины, следует отметить, что все боковые панели легкосъемные, а в целом конструкция – модульная.
Рис. 15: Первоначальный макет кабины экипажа
При возможности мы рекомендуем не применять поднятую платформу, хотя и есть как минимум две весомых причины её использовать для макета кабины:
Окончательный макет кабины – особенности сертификации воздушного судна
Окончательный макет кабины должен соответствовать размерам реальной кабины экипажа для соответствия сертификационным требованиям. В зависимости от состава проверок и подхода властей может возникнуть необходимость в создании дополнительного «окончательного» макета кабины экипажа, воспроизводящего реальную кабину. Для этой задачи рекомендуется применение реальных частей фюзеляжа с реальными местами установки оборудования, креслами пилотов и т.д. Например, для стенда «Электронная птица» программы SSJ-100 был применен образец реальной кабины экипажа, первоначально использовавшийся для отладки сборочной линии. Его невозможно было применить в реальном самолете, поскольку он не отвечал формальным требованиям производства, но полностью подходил для задач испытательного стенда.
Рис. 16: Макет кабины экипажа SSJ-100 на стенде «Электронная птица»
Какую систему имитации внешней визуальной обстановки использовать
Существует большое количество коммерчески доступных решений в области имитации внешней визуальной обстановки для летных тренажеров и испытательных стендов. Решения варьируются от простых дисплеев до высококлассных коллиматорных систем. По нашему опыту применение системы имитации внешней визуальной обстановки может потребоваться всего в двух ситуациях:
Большинство сертификационных испытаний проводится в наихудших возможных условиях видимости, что, как правило, означает применение правил полета по приборам и нулевой видимости. Единственный тип сертификационных испытаний, где действительно имеет значение качество системы имитации внешней визуальной обстановки, – это оценка минимумов взлёта/захода на посадку. Выполнение этих испытаний на стенде позволяет сэкономить 20-40 испытательных полетов. По нашему опыту, официальные органы не требовали применения высококлассной системы имитации для использования результатов стендовых испытаний в качестве средства подтверждения соответствия. В любом случае следует проконсультироваться с сертифицирующими органами, если эти испытания планируется проводить на стенде.
В реальной жизни инженеры почти не используют систему визуализации, поскольку они сосредоточены на поведении оборудования. Летчиков-испытателей обычно устраивает простейшая система имитации внешней визуальной обстановки. Система визуализации внешней обстановки может быть полезна для маркетинговой деятельности компании и формирования различных публикаций в прессе.
Таким образом, логичным представляется выбор решения с применением цилиндрической или сферической проекционной системы, что позволит обеспечить:
Как размещать объекты испытаний на стенде
Мы предлагаем применять коммерчески доступные телекоммуникационные стойки (серверные стойки) для размещения оборудования, которое штатно располагается вне кабины экипажа. Единственная сложность может быть вызвана необходимостью размещения оборудования, требующего принудительного охлаждения. Эта проблема может быть решена несколькими путями:
Как создать систему распределения энергии
Система распределения энергии предназначена для распределения электропитания ОИ. Она копирует систему СЭС установленную на летательном аппарате.
Преобразование 115В переменного тока в 28В постоянного и 115В 400 Гц не представляет сложности, поскольку на рынке доступно большое количество готовых решений. Поэтому это не является предметом данного описания.
Мы применяем следующий подход:
Стенд быстрого прототипирования бортового оборудования (MIL Testing)
Какой имитационный комплекс применять
В качестве имитационного комплекса для стенда быстрого прототипирования мы предлагаем применять решение на базе системы ADS2 по тем же причинам, что и для стенда полунатурного моделирования.
Как разрабатывать математические модели
Любой испытательный стенд развивается по мере продвижения проекта. Следовательно, никто не может предложить «полный» или «лучший» набор моделей для разработки. Чтобы стенд быстрого прототипирования был полезен на протяжении всего срока проекта и при этом требовал разумных трудовых вложений, надо проявить гибкость и попытаться использовать подход в стиле принципа Парето. Тем не менее, мы попытаемся привести примеры «начального» и «расширенного» набора моделей, чтобы проиллюстрировать усредненный случай.
Первоначальный набор моделей в нашем примере предназначен для поддержания следующих работ:
| № | Модель | Средство разработка | Размещение модели в имитационном комплекса | Описание |
| 1 | Модель движения летательного аппарата | Simulink | ПЭВМ РВ | Простая жесткая модель ЛА. Опыт показывает, что решения, подобные XPlane, недостаточно точны для построения соответствующих законов управления. Простая модель Simulink должна быть основана на тщательном численном моделировании аэродинамики в сочетании с результатами испытаний в аэродинамической трубе. |
| 2 | Модель атмосферы | Simulink | ПЭВМ РВ | Включает стандартную атмосферу, моделирование ветра, простое моделирование атмосферных аномалий. |
| 3 | Упрощенная модель двигателя | Simulink | ПЭВМ РВ | Прямая связь между ручкой управления и тягой. |
| 4 | Упрощенная электроника управления полетом | Simulink | ПЭВМ РВ | Без резервирования, без кворумирования сигналов, без дополнительных датчиков (например, гидравлики). |
| 5 | Упрощенные приводы поверхностей управления полетом | Simulink | ПЭВМ РВ | Отсутствие зависимости от источника энергии (гидравлики и электричества), отсутствие обратной связи от аэродинамических сил |
| 6 | Упрощенные датчики систем воздушных сигналов и пространственной ориентации | Simulink | ПЭВМ РВ | Без резервирования, без моделей ошибок. |
| 7 | PFD simulation | C++ или Python | ПЭВМ имитации органов управления и индикаторов | Без избыточности, без контроля работоспособности, без реконфигурации, без навигации, без данных TAWS или TCAS |
«Продвинутый» набор моделей должен поддерживать следующие работы:
Для плавного перехода между начальным и расширенным набором моделей должны быть соблюдены следующие критерии для систем моделирования:
Как создать макет кабины
Как правило мы использовали следующий подход для макета кабины стендов MIL:
Рис. 17 Концепция макета кабины
Конструкция стенда очень проста, когда понимаешь, почему то или иное решение было принято. Данный материал создан на основании многолетнего труда, а также опыта применения удачных и неудачных технических решений.
Прямо сейчас мы активно участвуем в создании стенда полунатурного моделирования для небольшого летательного аппарата. Для данного проекта в качестве основы имитационного комплекса было предложено использовать новую отечественную разработку РИТМ производства одноименной компании. Опыта работы с РИТМ у нас нет, но ведь всё бывает впервые.
Вот что нам известно на текущий момент об этом решении:
По результатам нашей работы мы обязательно поделимся своим опытом применения РИТМ в реальном проекте.
