新一代航空电子体系结构的发展明确了综合化、资源共享、系统重构和二级维护等要求[1] ,这些要求又突出了此类航电系统中模块化的特点。这种综合模块化的航空电子以模块化为核心, 模块不再单单是安装有电路元器件的PCB板加上金属壳体的简单概念, 而是在高级软件程序控制下的具有标准结构形式和接口的现场可更换模块(LRM) 。
从结构设计的角度来看,综合模块化航空电子系统(IMA) 的结构模型可以简单描述为LRM加模块化综合机架(MIR),其中的LRM需要提供电气接口、机械接口和环境接口,这三个方面的内在因素共同确定了LRM外形尺寸、安装和使用方式、性能等,这些具体影响的综合及体现在LRM物理结构的详细规定就是模块的封装。作为电气功能的物理载体,模块的封装成为热、振动和电磁等多个学科高度融合、关联设计的成果,其实质是多种内部、外部因素彼此影响、协调、关联的综合结果。本文将对这些综合性的因素进行深入探讨。
国内外模块封装概况
最初开展模块化工程的是美国。从20世纪60年代起,美国海军就针对船用和潜艇用电子设备开始模块化技术研究,先后发布了 MIL-M-28787D5标准电子模块总体规范6,并配合MIL-STD-1389D5标准电子模块设计要求6和M IL-STD-1378E5标准电子模块使用要求6,定义了代号为SEM的LRM模块,并在地面、海上和航空领域得到了广泛使用[2] 。
20世纪70年代,美国开展了/宝石柱0(Pave Pi-lar)计划,对以超高速集成电路和通用模块为基础的综合式航电系统进行了初步研究。至90年代,作为前者延续的/宝石台0(Pave Pace) 计划则为F-22战斗机任务电子系统的研制打下了坚实的基础。SEM-E模块标准随这些计划得到了应用和充实[2]。
其后的F-35项目中,美国军方为降低成本更多地推广COTS技术,在航电系统中采用了欧式板卡的模块标准VITA。
20世纪90年代初期,欧洲主要军事强国(英、法、德三国)组建了联合标准航电体系委员会(ASAAC) ,开始发展自己的模块标准体系,分I、II 两个阶段开展研究工作,于2005年完成了全套标准草案。
国内相关单位在20世纪90年代初期就已开展了LRM模块的技术摸索工作,但到目前为止仍未系统地建立起有关LRM的完整标准体系。
国内对模块标准的应用主要参考了SEM-E和ASAAC的封装尺寸要求,而对模块功能的定义还停留在按系统划分的模式,属于安装有集成块和元器件的印制电路板,符合以往联合式航电系统中LRU的设备构成习惯。往往随航电系统的不同,采用不同标准,包括机械接口、环境接口和电气接口等方面。
国内通过对SEM模块标准的直接翻译、引用,制定了GJB1422-19925标准电子模块总规范6、HB7091-945机载设备标准电子模块的设计要求6和HB7092-945机载设备标准电子模块的采用要求6等标准,对航空电子模块的封装、使用等进行了初步的规范[ 2] 。
