小型任务悬挂物接口标准研究

宋京帅 任文明 任祝通 李 喆

（中国航空综合技术研究所，北京 100028）

小型任务悬挂物接口标准研究

宋京帅 任文明 任祝通 李 喆

（中国航空综合技术研究所，北京 100028）

主要研究了小型任务悬挂物接口需求和标准发展情况，系统分析了国外小型任务悬挂物接口标准的主要内容和要求，并总结分析了标准的应用特点，在此基础上结合国内小型任务悬挂物的研制情况，提出编制小型任务悬挂物接口标准，为我国小型任务悬挂物接口标准制定提供支持。

小型任务悬挂物；接口；标准

随着机载武器系统技术的发展，飞机和机载武器的集成受到越来越广泛的关注和研究。小型化、智能化是近年来机载武器发展的一个重要趋势，在这种趋势下，接口成为了影响小型武器与各机型平台系统集成的重要因素。

美国在上世纪90年代初提出了重量小于350磅（约136kg）的小型弹药研究计划。早期如GBU-39/B等小型弹药采用了美军标MIL-STD-1760接口，但在与无人机、轰炸机等平台的集成过程中暴露出接口上的诸多问题。为提高飞机/悬挂物的互用性，美国军方实施了“通用武器接口（UAI）”计划，包括小型任务悬挂物接口以及微型任务悬挂物接口等重点研究内容。美国雷锡恩公司研制的新一代小直径制导炸弹（SDB II）采用了上述UAI接口，成功实现SDB II与F-16战斗机、MQ-9无人机、B-52H轰炸机等多种机型平台系统集成。

我国也研制了FT-5小直径制导炸弹、AR-1轻型空地导弹等小型任务悬挂物，并已经应用于彩虹系列无人机平台。然而国内尚未系统地开展小型任务悬挂物接口方面的研究工作，也缺乏小型任务悬挂物在不同机型平台系统集成的有关研究。

本文将通过研究国外小型任务悬挂物接口技术以及相关标准的发展情况，系统分析国外小型任务悬挂物接口标准的主要内容和要求，借鉴相关接口标准在国外的应用，提出国内小型任务悬挂物接口标准编制，指导我国小型任务悬挂物接口的发展。

1 小型任务悬挂物接口标准发展

1.1 小型任务悬挂物接口发展

MIL-STD-1760《飞机/悬挂物电气连接系统》于1981年起发布实施，为美国及北约的飞机和悬挂物规定了一个通用的飞机/悬挂物电气接口。该接口基于1553数据总线，同时为实现特定功能提供了离散信号、高带宽信号以及电源接口等。MIL-STD-1760接口被广泛应用于各型机载悬挂物的接口设计中，包括联合防区外武器（JSOW）、联合直接攻击弹药（JDAM）、风向修正撒布器（WCMD）以及联合防区外空面弹药（JASSM）等。

随着小型弹药的发展，国外研制了小直径炸弹系统（SBS）、低成本自动攻击系统（LOCASS）、小型空中发射诱饵（MALD）等多种小型任务悬挂物。但在与无人机、轰炸机等平台的集成过程中，MIL-STD-1760标准已难以满足小型任务悬挂物与运载系统之间的接口需求，主要有以下几方面。

MIL-STD-1760接口信号种类多，对飞机平台负载要求大。同时接口连接器尺寸大，在与运载系统的分离中需要相对较大的释放分离力，不能满足小型任务悬挂物与无人机等平台的安全分离要求。

MIL-STD-1760接口需要复杂和昂贵的电气连接系统，导致小型任务悬挂物在不同机型平台上集成的周期长、成本高，与小型任务悬挂物低成本、多机型通用的研发目标相悖。

MIL-STD-1760接口采用传统的1553总线，传输速率较低（1Mbps），而小型任务悬挂物与运载系统的数字数据接口要求具备高速数据实时通信传输能力。同时考虑到未来战略需求，1553总线远程终端数量有限，不能很好地支持平台武器大批量挂载能力。

1.2 小型任务悬挂物接口标准现状

2005年，北约工业咨询组（NIAG）与SAE协会下属的AS-1航空航天委员会联合开展了“飞机、发射装置和武器互操作性——通用接口”研究。AS-1B飞机悬挂物集成委员会根据研究成果，发布了SAE AIR 5720《飞机、发射装置和武器互用性技术体系结构（ALWI-TA）》，明确了小型悬挂物接口标准的发展蓝图。

应美国军方UAI接口的发展需求，AS-1A航空电子网络委员会在1553总线技术的基础上，于同年发布了SAE AS 5652 《10 Mbps网络结构数字时分制命令/相应多路数据总线》。该标准提出了一种新型增强位率总线（EBR-1553），通信传输速率比传统1553总线提高10倍，为小型任务悬挂物接口的高速数据传输提供了技术基础。

AS-1B委员会基于EBR-1553总线技术，编制了SAE AS 5725《小型任务悬挂物接口标准》，并于2008年发布。该标准主要规定了平台与小型任务悬挂物、小型任务悬挂物与其运载系统之间的电气接口要求，适用于所有的飞机平台、小型任务悬挂物以及相互之间有电气连接的运载系统。标准已得到美国军方的认可，是即插即用武器（PnPW）系统互用性标准技术体系的重要环节。

为进一步保证飞机/悬挂物的互用性，该委员会已启动物理层接口验证标准的编制计划，制定SAE AS 5749《小型任务悬挂物运载接口验证方法》和SAE AS 5748《小型任务悬挂物接口验证方法》，为小型任务悬挂物建立接口标准符合性验证技术方法，检测小型任务悬挂物接口是否满足标准SAE AS 5725规定的各项要求。

2 小型任务悬挂物接口标准分析

2.1 小型任务悬挂物系统配置

SAE AS 5725规定的小型任务悬挂物基本运载配置中，小型任务悬挂物运载系统作为任务悬挂物，与飞机挂点通过MIL-STD-1760接口连接，通过盲配连接器或脐带电缆与单独的小型任务悬挂物连接，如图1所示。小型任务悬挂物的接口主要包括两部分。

● 小型任务悬挂物运载系统结构上的小型任务悬挂物运载接口（MSCI）；

● 小型任务悬挂物结构上的小型任务悬挂物接口（MMSI）。

2.2 小型任务悬挂物接口信号组

SAE AS 5725在MIL-STD-1760的基础上删除了冗余备份接口，并根据不同机型平台与小型任务悬挂物集成的实际需求，增加了平台类型等接口。与MIL-STD-1760接口相比，小型任务悬挂物接口信号数量大幅缩减，但信号功能及特性基本保持一致。小型任务悬挂物接口信号组包括信号线、离散线和电源线等，如图2所示。

MSCI接口与MMSI接口可选择下列接口类型，并相互协调：

I类：包括除辅助电源接口之外的全部接口；

IA类：由包括辅助电源接口在内的全部接口组成；

II类：包括除高带宽信号、上行光纤通道信号、下行光纤通道信号以及辅助电源接口之外的全部信号组；

IIA类：由II类信号组再加上辅助电源接口组成。

2.3 小型任务悬挂物接口信号要求

MSCI和MMSI接口信号包括信号线、离散线以及电源线3类，主要接口要求如下。

2.3.1 信号类接口

信号类接口包括高带宽、数字数据、光纤通道接口。

高带宽接口用于传输高带宽信号，如运载系统与悬挂物之间的GPS射频信号和时标脉冲信号传输，与MIL-STD-1760规定的高带宽HB1接口要求基本相同。

光纤通道接口用于全双工传输数字数据的光纤通道，包含上行光纤通道（UFC）与下行光纤通道（DFC），与MIL-STD-1760规定的光纤通道接口要求基本相同。数字数据接口用于在运载系统与悬挂物之间传输包括悬挂物控制和状态数据在内的数字信息。该接口采用了EBR-1553总线，接口要求满足SAE AS 5652标准有关规定。EBR-1553总线采用星形总线拓扑（如图3所示），总线控制器（BC）通过逻辑集线器（Logical Hub）和所有的运程终端（RT）分别独立连接，通过扩展寻址可携带247个RT。EBR-1553总线采用曼彻斯特II型双向不归零码，每个数据字20位，字格式包括命令字、状态字和数据字，但传输速率提高到10Mbps。

2.3.2 电源类接口

电源类接口包括工作电源、安全允许电源、辅助电源以及对应的电源回路接口。

工作电源用于悬挂物内部电子设备的基本工作和非安全关键性功能，安全允许电源用于安全关键性功能。工作电源与安全允许电源接口要求分别与MIL-STD-1760规定的直流1和直流2接口基本相同，但工作电源与安全允许电源接口负载能力与MIL-STD-1760相比有所降低，分别为8A和5A。辅助电源接口作为使用高直流电压的悬挂物的电源，或为要求功率大于通过工作电源接口可用功率的悬挂物提供电源。

2.3.3 离散类接口

离散类接口包括包括安全允许、平台类型、悬挂物匹配、运载系统匹配及结构地接口。

安全允许接口用于与MIL-STD-1760规定的投放允许接口要求基本相同。悬挂物匹配接口用于监视位于悬挂物挂点上的悬挂物电气匹配状态，运载系统匹配用于监视悬挂物与运载系统的电气匹配状态，与MIL-STD-1760规定的联锁接口要求基本相同。考虑到不同的运载系统为小型任务悬挂物提供的初始速度差异较大，特别增加了平台类型接口。该接口用于监视运载武器的平台类型，包括：I类平台，速度大于250 knots（约463km/h）的机载高速平台；II类平台，速度小于250 knots的机载低速平台；III类平台，面基发射系统平台。

2.3 小型任务悬挂物连接器要求

由于小型任务悬挂物比一般悬挂物重量要轻，其发射投放过程对连接器的分离力有着严格要求。同时基于与现有联合小型悬挂物接口（JMMI）相兼容的考虑，MSCI连接器和MMSI连接器选用MIL-C-38999/XX规定的III系列、外壳尺寸号为15、方向识别键字母为N的连接器。MSCI连接器应是带有针接触件或针端子的插头，MMSI连接器应是带有孔接触件或孔端子的插座。小型任务悬挂物连接器接触件功能分配见表1。

表1 连接器接触件功能分配

2.4 与其他接口兼容性分析

小型任务悬挂物接口采用新型EBR-1553总线通信，与传统1553总线在拓扑结构、总线接收器等方面存在差异，但通过运载系统中的“接口桥（Interface Bridge）”设备即可实现MIL-STD-1760接口与小型任务悬挂物接口的交互通信。该设备基本原理如图4所示，主要包括3部分：壳体、翻译器和能量存储器。壳体两端安装MIL-STD-1760接口连接器和小型任务悬挂物接口连接器；翻译器用于实现1553总线远程终端协议与EBR-1553总线远程终端协议的传输转换；电源存储设备与MILSTD-1760接口连接器的工作电源交联，在断开与MIL-STD-1760接口端的连接后，可为翻译器提供一段时间的供电。“接口桥”设备体积小、造价低，已成功应用于SDB II小直径制导炸弹多联运载装置，为小型任务悬挂物接口与MIL-STD-1760接口的兼容提供了技术途径，降低了小型任务悬挂物与现有贯彻MIL-STD-1760标准飞机平台机载武器系统集成的难度与成本。

另一方面，SAE AS 5725在编制过程中即考虑了小型任务悬挂物接口（MMSI）与现有联合小型悬挂物接口（JMMI）的兼容问题。虽然MMSI与JMMI在物理接口上存在差异，但两者的接口信号组是兼容的。因此，通过简单的接口适配器，即可实现联合小型悬挂物接口和小型任务悬挂物接口的转换，降低了采用SAE AS 5725的小型任务悬挂物与联合小型悬挂物平台系统集成的成本和周期。JMMI到MMSI连接器的孔位排列见图5，连接器接触件功能映射见表2。

3 小型任务悬挂物接口标准应用分析

从SAE AS 5725的适用范围和主要内容等可以看出，该标准是对以MIL-STD-1760为主体的美军飞机/悬挂物接口标准体系的补充和完善。同时，该标准还是北约飞机、发射装置和机载武器互操作性技术体系结构的重要组成，与MIL-STD-1760、微型任务悬挂物接口标准构成了北约ALWI技术体系下的物理层接口标准顶层规范。对于无人机平台、轰炸机平台的机载武器系统集成，SAE AS 5725标准更具优势：

表2 JMMI到MMSI连接器接触件功能排列

● SAE AS 5725规定的连接器在悬挂物分离过程中所需的分离力，与MIL-STD-1760标准规定的连接器相比较小，能够满足无人机等平台对小型任务悬挂物安全分离的要求；

● SAE AS 5725规定的信号种类少，连接器物理尺寸小，可有效节省空间和系统负载，满足无人机平台对空间重量的严格要求；

● SAE AS 5725采用了ERB-1553总线，可大幅提升平台武器批量挂载的能力。对于载弹量较大的轰炸机平台，在批量挂载小型弹药时，采用小型任务悬挂物接口可有效降低悬挂物管理系统、挂点投放装置和接口转换装置等机载武器系统研制的复杂度和难度。

此外，SAE AS 5725规定的小型任务悬挂物接口能适应机载武器小型化的快速发展，降低不同类型飞机平台与小型任务悬挂物的集成难度。对于现役飞机平台，不需要更改机载武器系统的接口硬件，通过“接口桥”设备即可实现美军标MILSTD-1760接口与小型任务悬挂物接口的通信转换。对于未来飞机平台，标准为飞机/小型任务悬挂物高速实时通信提供了技术基础，同时也为光纤通道等技术预留了拓展空间。

4 结束语

小型任务悬挂物接口标准是实现不同类型飞机平台与小型任务悬挂物高效集成的重要基础，美欧等先进国家都高度重视小型任务悬挂物接口研究。目前国内小型任务悬挂物研究正处于起步阶段，缺乏相关接口标准。为适应机载武器小型化发展，我国应抓住时机开展技术及标准研究，一方面借鉴国外小型任务悬挂物接口技术，深入分析相关接口标准及配套的EBR-1553总线标准，系统开展接口技术研究及验证工作，另一方面抓紧制定小型任务悬挂物接口标准，完善国内飞机/悬挂物接口标准体系，并进一步制定小型任务悬挂物接口实施指南，统一小型任务悬挂物接口设计，提高我国飞机/悬挂物互用性。

[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] 史志钊，赵宝奇，常迁榛等. 小型悬挂物接口技术研究[J]. 电光与控制，2012，19（7）.

T-65

C

1003-6660（2017）03-0003-05

10.13237/j.cnki.asq.2017.03.001

[收修订稿日期] 2017-03-21

（编辑：雨晴）