設(shè)計(jì)揭秘：波音787夢(mèng)幻班機(jī)電子網(wǎng)絡(luò)

設(shè)計(jì)揭秘：波音787夢(mèng)幻班機(jī)電子網(wǎng)絡(luò)

前不久，波音787夢(mèng)幻班機(jī)（Dreamliner）舉行了首飛儀式。這不僅是世界航空史上的一個(gè)重要事件，而且與我們每一個(gè)普通百姓的旅行生活息息相關(guān)。為什么？

首先，因?yàn)椴ㄒ?87夢(mèng)幻班機(jī)的舒適性是空前的。其中比較顯著特色的是提高了艙內(nèi)氣壓，從而使乘客感覺更加放松，更不容易產(chǎn)生疲勞感。

而且，因?yàn)椴ㄒ?87夢(mèng)幻班機(jī)在環(huán)保方面具有指標(biāo)性的意義。787堪稱是目前最綠色的客機(jī)，這應(yīng)該歸功于它所配備的IMA（Integrated Modular Avionics，集成模塊化航空電子系統(tǒng)），在確保高性能的同時(shí)極大地縮減了設(shè)備的重量、占用的空間和能耗。減輕了機(jī)載設(shè)備的重量，就等于減少了燃油消耗，增加了航程，并且降低了二氧化碳的排放量?？s小了機(jī)載設(shè)備的體積，就等于提供了更多的空間來(lái)運(yùn)載乘客、行李和貨物。

更高的舒適度，更綠色環(huán)保，所有這些，都離不開787的神經(jīng)系統(tǒng)——電子網(wǎng)絡(luò)！

電子技術(shù)立大功！

波音787夢(mèng)幻班機(jī)之所以能夠在能源利用率、適用范圍和乘客舒適度等諸多方面取得如此引人注目的成就，離不開大量電子與網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的支持。

近年來(lái)，航空電子技術(shù)在飛機(jī)制造業(yè)扮演者越來(lái)越重要的角色，波音787夢(mèng)幻班機(jī)也是當(dāng)代航空電子技術(shù)應(yīng)用的代表之作，其數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由核心網(wǎng)絡(luò)（CORE NETWORK）、通用核心系統(tǒng)和空地?cái)?shù)據(jù)鏈組成，尤其是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了大量應(yīng)用。波音公司積極推廣的信息管理系統(tǒng)，如電子飛行包（EFB）、電子記錄本（ELB）、飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)（AHM）等，都已成為波音787飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

為了提高乘客的舒適度和娛樂性，波音787飛機(jī)的機(jī)上娛樂系統(tǒng)（IFE）采用無(wú)線技術(shù)，取消了座椅間和側(cè)壁板內(nèi)的導(dǎo)線，座椅上的電子盒幾乎消失了，這些變化不僅可以增加乘客的座椅空間，而且也顯著降低了飛機(jī)的重量。同時(shí)，基于無(wú)線技術(shù)的IFE也更便于航空公司對(duì)飛機(jī)的客艙布局進(jìn)行調(diào)整，來(lái)適應(yīng)運(yùn)輸市場(chǎng)的變化。

波音787飛機(jī)的CCS（COMMON CORE SYSTEM，通用核心系統(tǒng)）由GE公司提供，包括計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)電子界面，構(gòu)成了整架飛機(jī)的神經(jīng)系統(tǒng)。它的基礎(chǔ)，也就是波音787飛機(jī)通用核心系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，是風(fēng)河公司的Wind River VxWorks 653實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

ARINC 653（航空電子應(yīng)用軟件標(biāo)準(zhǔn)接口）是為了滿足航空電子設(shè)備對(duì)高可靠性、高可用性以及高服務(wù)性的要求而推出的，用以規(guī)范航空電子設(shè)備和系統(tǒng)的開發(fā)。各大嵌入式開發(fā)商相繼推出支持ARINC 653且具有內(nèi)核和應(yīng)用保護(hù)機(jī)制的操作系統(tǒng)，Wind River VxWorks 653是其中最有代表性的一個(gè)。

Wind River VxWorks 653平臺(tái)提供嚴(yán)格、完整的ARINC 653集成化模塊航空電子設(shè)備(IMA)基礎(chǔ)架構(gòu)，滿足了航空與國(guó)防行業(yè)公司的嚴(yán)格需求，幫助航空電子設(shè)備制造商們解決了關(guān)鍵任務(wù)級(jí)應(yīng)用的安全性要求，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了非關(guān)鍵應(yīng)用在共享計(jì)算平臺(tái)上的使用。

軟件平臺(tái)是基礎(chǔ)

不論是對(duì)飛機(jī)、航天器還是戰(zhàn)場(chǎng)上的電子協(xié)同單兵裝備，追求更小的體積、更輕的重量以及更豐富的功能，都是永無(wú)止境的。如今的電子和半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)十分發(fā)達(dá)，芯片集成度非常之高，可以制造出體積更小、重量更輕的機(jī)載電子系統(tǒng)來(lái)完成大量復(fù)雜的任務(wù)，但目前面臨的最大挑戰(zhàn)就是，在越來(lái)越多的功能性軟件共用性能高、體積小、重量輕的硬件部件時(shí)，這些任務(wù)在同一個(gè)硬件平臺(tái)上會(huì)不會(huì)相互干擾？會(huì)不會(huì)亂成一團(tuán)？如果一個(gè)軟件崩潰了，別的軟件是不是會(huì)也隨之運(yùn)行不下去？而且，任何一絲一毫的差錯(cuò)，都意味著寶貴的生命或者巨額的財(cái)產(chǎn)損失。

更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)是，航空設(shè)備幾乎都是多廠商聯(lián)合提供，這就進(jìn)一步增加了多種任務(wù)軟件共用電子平臺(tái)的難度。同時(shí)，在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)極為激烈的航空航天與國(guó)防軍工市場(chǎng)，設(shè)備制造商必須在預(yù)算和時(shí)間要求都非常嚴(yán)苛的條件下推出功能非常豐富的產(chǎn)品。在達(dá)成這些商業(yè)目標(biāo)的同時(shí)，這些設(shè)備的性能、安全性和可靠性還不能打任何折扣。時(shí)間緊，經(jīng)費(fèi)緊，但設(shè)備還必須確保安全可靠，因?yàn)檫@可是人命關(guān)天的事情。

例如787夢(mèng)幻客機(jī)雖然是由波音制造，但其中的電子系統(tǒng)主體卻是由GE公司提供，而GE公司又選擇Intel全資子公司風(fēng)河公司作為操作系統(tǒng)提供商。多種軟件應(yīng)用來(lái)自多家廠商，這就給兼容性、安全性、可靠性帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)付這種挑戰(zhàn)，唯一的出路就是采用開放、靈活、標(biāo)準(zhǔn)化的架構(gòu)，讓這么多不同的廠商在嚴(yán)格遵循開放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，靈活地發(fā)揮各自的創(chuàng)造性。ARINC 653的核心就是一套工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)規(guī)范在時(shí)間和空間上如何來(lái)分隔計(jì)算機(jī)資源，確保無(wú)論再多的軟件運(yùn)行在單一的硬件平臺(tái)上，都不會(huì)相互干擾和影響。

風(fēng)河公司的Wind River VxWorks 653就是這樣一個(gè)久經(jīng)考驗(yàn)、達(dá)到商業(yè)級(jí)水平的操作系統(tǒng)平臺(tái)。

早在服務(wù)于波音787夢(mèng)幻班機(jī)之前，風(fēng)河公司已經(jīng)在航空航天與國(guó)防領(lǐng)域服務(wù)超過26年，的Wind River VxWorks 653平臺(tái)更是其中的核心產(chǎn)品。就在不久前媒體有報(bào)道，在NASA的新一輪宇航計(jì)劃中，“戰(zhàn)神1號(hào)”載人火箭和“戰(zhàn)神5號(hào)”載貨火箭也是采用Wind River VxWorks 653作為操作系統(tǒng)。

不論我們乘坐在舒適的波音787夢(mèng)幻班機(jī)里面，還是從外面觀看這個(gè)可以在萬(wàn)米高空飛行的金屬殿堂，都不要忘記航空電子設(shè)備、特別是其中的軟件。正是這個(gè)先進(jìn)的神經(jīng)系統(tǒng)，既給了我們愉悅感，又給了我們安全感。