2. 综合航电系统架构与验收对象

综合航电系统验收的第一步不是“测什么”,而是“验什么”。如果验收对象边界不清,后续的测试用例、符合性证据和交付清单都会失去锚点。本节围绕 IMA 平台、ARINC 653 分区、AFDX 网络、航电总线以及 LRU 与软硬件配置项,梳理验收交付的边界与对象,使后续章节的测试活动有明确的指向。

一、从平台到分区:IMA 与 ARINC 653 的验收对象

综合模块化航电(IMA)的核心思想是用少量通用处理模块承载多个航电功能,取代过去“一个功能一个 LRU”的分散架构。验收时,IMA 平台本身是一个对象,它上面的分区又是另一个对象。平台验收关注模块的物理与电气特性、处理能力、供电与散热、健康监控与故障隔离能力;分区验收关注 ARINC 653 所规定的时空隔离是否真正成立。

ARINC 653 定义了分区(Partition)、进程(Process)、周期调度(Major Time Frame)和分区间通信(Sampling/Queuing Port)等概念。验收中需要确认的关键点包括:每个分区是否在分配的时间窗口内运行、分区之间是否无法越界访问内存、分区通信端口的方向与刷新率是否符合配置表。例如,某 IMA 模块配置了 4 个分区,主时间帧为 100 ms,分区 A 分配 20 ms、分区 B 分配 30 ms、分区 C 分配 25 ms、分区 D 分配 25 ms。验收时可通过分区执行时间监控数据核对实际占用是否超出预算,若分区 A 实测占用达到 24 ms,虽未超窗但余量已很小,应作为风险项记录。

验收提示:ARINC 653 的符合性不能只看“能跑起来”,而要看隔离是否可证明。分区越界、时间窗超限、端口配置与 ICD 不一致,都是典型的不符合项。

二、AFDX 与航电总线:网络与总线的验收对象

AFDX(航空电子全双工交换以太网)是 IMA 架构中常用的确定性网络。它的验收对象包括虚拟链路(VL)、带宽分配间隔(BAG)、最大帧长、冗余网络路径以及端系统与交换机的配置一致性。每条 VL 都有明确的源、目的、BAG 和 Lmax,验收时要核对实际流量是否在配置范围内。例如某 VL 配置 BAG 为 8 ms、Lmax 为 512 字节,则其理论最大带宽约为 512×8/0.008 ≈ 512 kbps 量级,若实测流量持续接近或超过该值,说明配置或发送行为存在问题。

航电总线的范围更广,包括 ARINC 429、MIL-STD-1553、CAN 等。不同总线的验收对象不同:ARINC 429 关注标签(Label)、SDI、SSM 与刷新率;1553B 关注命令/响应时序、RT 地址、子地址与消息完整性;CAN 关注标识符、周期与总线负载。验收时应按总线类型分别建立对象清单,而不是笼统地写“总线正常”。

三、LRU 与软硬件配置项:交付边界的最小单元

LRU(外场可更换单元)是航电系统在维护层面的最小更换单元,也是验收交付中最具体的物理对象。每个 LRU 都有件号、序列号、软件版本、硬件版本和适航标签。验收时要确认 LRU 的构型与交付清单一致,软件加载版本与批准版本一致,且 LRU 之间的接口关系与 ICD 一致。

软件配置项(CSCI)和硬件配置项(HWCI)则是构型管理层面的对象。一个 LRU 可能包含多个 CSCI,例如某显控 LRU 内包含显示处理软件、健康监控软件和通信软件三个 CSCI。验收交付时,需要建立“LRU—CSCI—版本—批准状态”的对应关系。若某 CSCI 的版本与批准构型不一致,即使 LRU 能正常工作,也不能通过构型验收。

综合航电系统验收对象与边界关系 IMA 平台 处理模块 / 电源 / 散热 健康监控 / 故障隔离 分区 A 20 ms 分区 B 30 ms 分区 C 25 ms 分区 D 25 ms ARINC 653 主时间帧 100 ms AFDX 网络 虚拟链路 VL / BAG / Lmax 冗余路径 / 交换机 / 端系统 VL-101 BAG 8 ms VL-102 BAG 16 ms VL-103 BAG 32 ms VL-104 BAG 8 ms 确定性带宽与冗余校验 航电总线 ARINC 429 / 1553B / CAN ARINC 429:Label / SDI / SSM 1553B:RT / 子地址 / 时序 CAN:ID / 周期 / 总线负载 LRU 外场可更换单元(物理交付对象) LRU-01 显示控制 LRU-02 飞行管理 LRU-03 通信管理 LRU-04 传感器接口 软件/硬件配置项(构型交付对象) CSCI-01 显示处理 v2.3 CSCI-02 健康监控 v1.8 CSCI-03 通信协议 v3.1 HWCI-01 接口板 v1.2 验收边界:平台与网络 → 物理 LRU → 构型配置项

四、验收边界如何落地:从对象清单到符合性证据

把上述对象整理成可执行的验收边界,需要形成一份对象清单,并明确每个对象的验收依据。以下是一份示例性的验收对象与依据对照表,用于说明如何把架构概念转化为可检查的条目。

验收对象 关键属性 验收依据 典型不符合项
IMA 平台 模块件号、处理能力、供电 平台规格书、健康监控记录 模块件号与交付清单不符
ARINC 653 分区 时间窗、内存隔离、端口配置 分区配置表、执行时间监控 分区越界或时间窗超限
AFDX VL BAG、Lmax、源/目的、冗余 网络配置表、流量监控 实测流量超出 VL 预算
航电总线 标签、地址、周期、负载 总线 ICD、总线分析记录 标签定义与 ICD 不一致
LRU 件号、序列号、软硬件版本 交付清单、履历本 软件版本与批准构型不符
CSCI/HWCI 版本、批准状态、对应 LRU 构型索引、适航批准文件 配置项版本未纳入构型索引

在实际验收中,建议按“平台—网络—总线—LRU—配置项”的顺序逐层核对。先确认 IMA 平台与 AFDX 网络的配置基线,再核对各 LRU 的物理构型,最后落到 CSCI/HWCI 的版本与批准状态。这样做的原因是:上层配置一旦变更,下层对象的验收结论可能失效。例如 AFDX 的 VL 配置调整后,相关 LRU 的通信软件版本和 ICD 都可能需要同步更新,否则会出现“单件合格、系统不通”的情况。

注意:验收对象边界不是一成不变的。若在验收过程中发生构型更改,必须重新评估受影响的对象范围,并更新验收对象清单,避免用旧结论覆盖新状态。