光傳操縱系統

原理

光傳操縱系統是以光代替電作為傳輸載體，以光導纖維作為物理傳輸媒質，在計算機之間或計算機與遠距離終端（如舵機等）之間傳遞指令和反饋信息的飛行控制系統。光傳操縱系統是在電傳操縱系統上發展起來的，也是後者的發展趨勢。電傳操縱系統的致命弱點是易受雷電和電磁干擾及核輻射的影響。現代飛機性能不斷提高，電子設備日趨複雜，這必然導致電纜用量的增加以及線路布局的複雜化，從而加大了線路之間的干擾，使電傳操縱系統不能正常工作。解決這一問題的根本辦法就是採用光傳操縱系統。　採用光纖作為傳輸介質，以光信號的形式傳輸，使得光傳操縱系統具有很多優點。首先，它具有抗電磁干擾、抗電磁脈衝輻射和防雷電等特點，且光纖本身不輻射能量，這就提高了可靠性和安全性。其次，光纜可減輕控制系統的重量、縮小體積，從而大大改進飛機的穩定性和可操縱性。再次，光纖的故障隔離性好，當一個通道發生故障時不會影響其他通道。光傳操縱系統的研究始於上個世紀70年代。1975年，美國空軍試驗中心在A-7D飛機上利用光纖作為傳輸線。1979年，洛克希德公司在一架噴氣滑翔機上試驗了光傳操縱系統，取得成功。目前光傳操縱系統的研究重點是開發各類光感測器、光處理器等。

優點

1) 在強電磁干擾下飛行

電磁干擾通常可分為外部干擾（來自飛機外部的不期望的各種導航、通訊設施和所有人為或天然的電磁干擾源）和內部干擾（由機身內部的通訊、導航、感測器變送系統和能源系統等引起的輻射或傳導噪聲）。由於現代數字電子技術、多電（more electric）飛機作動系統和現代空戰中電子干擾戰術的套用，以及全球範圍內高強輻射源的劇增，使得飛機安全飛行環境的電磁干擾和核輻射的問題更為突出。同時越來越多地採用複合材料將導致系統中的電子元器件失去傳統飛機金屬蒙皮的禁止保護，即使是具有良好禁止的複合材料蒙皮，其對外部環境的干擾亦僅可提供不超過70dB的衰減。目前解決這一問題的根本途徑就是採用纖維光學系統，由於依賴於光進行工作，因此具有固有的抗電磁干擾能力，可使對飛機的電磁干擾衰減若干個數量級。此外，由於光纖內傳播的光能幾乎不向外輻射，因此不會造成同一光纜中各光纖之間的串擾及故障擴散。

2) 減輕機載設備重量

飛機的重量與飛機的機動性和整體性能緊密相關，進一步減輕機載設備的重量是十分有益的。以光纖一對一地替換FBW系統中的電導線，所需光纖的總重僅為原電導線總重的1/20，在運輸機（如MD-12）上，僅此一項即可減重500kg左右，如果再將除操縱系統之外的其它系統的信號傳輸線（電纜）以光纜代替，並考慮到由於光纖的使用大大減少了FBW系統所必需的禁止設施，飛機的整體重量還可大大減輕。即使在戰鬥機上，藉助光纖的多路傳輸（如頻分復用、波分復用或光載波復用/解復用）技術，在1根光纖中可傳輸多路不同的信號，因此可以大大減少所需光纖的總量，例如F/A-18的每一個作動筒平均有15路分立的信號線，改用FBL技術後只需1根光纖即可實現15路電導線所完成的信號傳輸功能。

3) 數據傳輸速率高和傳輸容量大

對於大多數飛控系統來說，1Mbps的導線式應答匯流排傳輸速率是足夠的，但先進的UMS和VMS系統對於傳輸速率的要求高達5～20Mbps，只有滿足美國標SAE AS-1773A的光纖數據匯流排才可勝任。由於光傳輸的高速率，可以採用分時的方法在一根光纖中傳遞多路信號，同時也為套用頻分和波分等復用技術提高數據傳輸容量提供了很大的潛力。如字長為20位時,一路光纖傳輸10000路信號的頻寬可達100Hz.。

A－7飛機採用光纖和導線的比較	銅導線	光纖	比較	所用根數
	302	13	減少	289根
電（光）纜連線器總重（kg）	14.45	1.2	減至原來 1/12
總長度（m）	576.07	68.27	減少	88%
終端試驗費用（$ ）	1280	240
電（光）纜連線器費用（$ ）	350	790
總費用（$ ）	1630	1030	減少 600$

光傳操縱系統

基本介紹

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