Boeing 767 ve 757, dijital bütünleşik mimariden yararlanan ilk ticari uçaklardı. Airbus A320 kısa bir süre sonra bu fikri geliştirerek ilk fly-by-wire ticari uçak haline geldi. ARINC 429 veri yolu, 12-14,5 Kbps veya 100 Kbps hızında veri aktaran bir veya daha fazla alıcı LRU’ya bağlı tek bir verici LRU’dan oluşur.  

Geçmişten Günümüze

1987 yılında havacılık endüstrisi, ARINC 429 üzerinden ayrı ayrı tanımlanmış veri ‘kelimeleri’ yerine veri dosyalarının aktarılması ihtiyacını kabul etmiştir. ARINC 429 standardı, sinyal seviyeleri ve zamanlamanın fiziksel katmanından, hata kontrolü için bağlantı katmanına; uygulama katmanından kelimelerin bit formatlarına ve anlamlarına kadar birçok parametreyi açıklamaktadır.

Boeing 777’den itibaren, bütünleşik aviyonik mimarisi, uçak bilgi yönetim sistemi (AIMS – Aircraft Information Management System) ile entegre modüler aviyoniklere (IMA) doğru geçiş yapmıştır. Daha önce bağımsız LRU’lar olarak uygulanan uçuş yönetimi, iletişim yönetimi ve uçak durumu izleme gibi birincil fonksiyonlar IMA kullanılarak uygulanmaya başlanmıştır.

Sistemin Avantajları

Geleneksel aviyonik sistemler, farklı alt sistemlerin kendi donanımları üzerinde var olan bütünleşik mimarilere dayanmaktadır. Bu alt sistemler fiziksel olarak birbirlerinden ayrılmıştır. IMA’da ise tüm bu alt sistemler ortak bir platform üzerinde yer almakta, bellek ve işlemci gibi kaynakları paylaşmakta ve kullanımı kolaylaştırmaktadır. IMA, düşük ağırlık, boyut, güç ve sabit maliyet nedeniyle diğer sistemlere göre popülerlik kazanmıştır.

IMA konsepti, çok sayıda ayrı işlemciyi ve LRU’yu daha az sayıda, daha merkezi işlem birimleriyle değiştirerek yeni nesil ticari uçaklarda önemli ölçüde ağırlık azaltımı ve bakım tasarrufu sağlar. Havayolu açısından bakıldığında, daha az türde ve çeşitte aviyonik yedek parça, daha yüksek güvenilirlik ve daha az bakım gerektirir.

IMA yaklaşımı, Airbus tarafından çekirdek işlem giriş/çıkış modülleri (CPIOM) ve giriş/çıkış modülleri (IOM) ve Boeing tarafından genel işlemci modülleri (GPM) olarak bilinen tüm modülleri bir uçak veri ağına (ADN) bağlar. Tüm bilgiler aviyonik tam çift yönlü anahtarlamalı ethernet (AFDX) switchleri üzerinden hedeflenen alıcılara yönlendirilir.

IMA, noktadan noktaya kablolamayı sanal bir veri iletişim ağıyla değiştirir. Bu sanal veri iletişim ağı yardımıyla ağ işleyişindeki veya çalışma modlarındaki değişikliklere uyum sağlayabilen, yazılımla yapılandırılabilen LRU’ları birbirine bağlar. LRU’lar arasında, yazılım ve ağın aktif moddaki sanal bağlantıları (Virtual Links), gerçek zamanlı olarak tanımladığı potansiyel kullanılabilecek bir yol vardır. Arıza durumunda, sistem hızlı bir şekilde yeniden yapılandırılabilir ve bu sayede çok dayanıklı ve güvenilir bir sistem ortaya çıkar.

Boeing, IMA yaklaşımını kullanarak Boeing 787 Dreamliner’ın aviyonik donanımında önceki benzer uçaklara kıyasla 2.000 lbs. (yaklaşık 908 kg) ağırlık tasarrufu sağlayabiliyor. IMA yaklaşımı, Airbus’ın A380 aviyonik donanımındaki işlemci ünitelerinin parça sayısını yarı yarıya azaltmaktadır.

ARINC 653 Standardı, Aviyonik Uygulama Yazılımı Standart Arayüzü, kritik ve kritik olmayan işlevleri birbirleriyle IMA konsepti, çok sayıda ayrı işlemciyi ve LRU’yu daha az sayıda, daha merkezi işlem birimleriyle değiştirerek yeni nesil ticari uçaklarda önemli ölçüde ağırlık azaltımı ve bakım tasarrufu sağlar. 50 AYLIK HAVACILIK DERGİSİ / HAZİRAN 2024 / www.uteddergi.com TEKNİK etkileşime girmeyecek şekilde bölümlere ayıran, uçuş açısından kritik bir aviyonik sistem üretmek için bir uygulama programı arayüzü ve işletim sistemini tanımlar. ARINC 653 Standardının bir avantajı, uçuş sertifikasyonu sağlandıktan sonra, ARINC 653 bölümlerine uçuş kritik işlevleriyle aynı seviyede sertifikalandırılmamış uçuş esnasında var olan durumu izleme gibi yazılımlar ekleyebilmenizdir.

Sistem Yapısı

Genel konsepti benimsemekle birlikte, Boeing 787 ve Airbus A380’in IMA’ya yaklaşımları farklılık göstermektedir. Her iki uçakta bulunan belirli LRU’lar ve sistemler için ayrı bilgisayar ve uygulamalar vardır.

Yeni aviyonik konsept IMA sayesinde, geleneksel LRU (LineReplaceable Unit) fonksiyonların çoğu aviyonik uygulamalar tarafından yerine getirilmektedir. Bu bağımsız uygulamalar, Airbus tarafından CPIOMs (Core Processing Input/ Output Module) veya Boeing tarafından GPMs (General Processor Modules) olarak adlandırılan IMA modüllerinde barındırılmaktadır.

Airbus A380

Airbus, açık IMA adını verdiği ve üzerinde farklı işlevlerin barındırılabildiği bilgi işlem kaynakları geliştirmeyi tercih etti. A380’de, her biri farklı bir işlevi yerine getiren yazılım uygulamalarını barındıran yedi CPIOM bulunmaktadır.

Airbus IMA modeli üç fonksiyonel alana sahiptir:

• kokpit (uçuş kontrolü, haberleşme ve uyarı sistemi);

• kabin (iklimlendirme ve pnömatik); ve

• yardımcı programlar (enerji, yakıt fonksiyonları ve iniş takımı fonksiyonları dahil).

CPIOM’larda 30 değiştirilebilir modül (LRM) ve 22 yazılım fonksiyonu barındırılmaktadır. Her bir CPIOM, yeni donanım ve yazılım teknolojilerini entegre etmekte, bu bağımsız uygulamaları aynı bilgi işlem ve bellek kaynağında bulundurmakta ve geleneksel aviyonik sistemlere bir giriş/ çıkış arayüz erişim hizmeti sağlamaktadır.

Ayrıca, geleneksel aviyonik sistemlerin artan taleplerini karşılamak için, IOM adı verilen ek IMA modülleri sayesinde bu hizmet kapasitesi artırılmıştır; CPIOM’lar ve IOM’lar değiştirilebilir modüller (LRM) kapsamına girmektedir. Bu LRM’ler Airbus tarafından aviyonik veri iletişim ağı (ADCN) olarak bilinen AND üzerinden iletişim kurar.

IMA Çekirdek Sistemi

Bu bilgisayarlar, entegre modüler sistemin çekirdeğini oluşturan depolama ve işleme modülleridir. Airbus CPIOM terimini kullanırken Boeing GPM terimini kullanmaktadır. Aşağıda Airbus A380’de kullanılan CPIOM’lar açıklanmaktadır. Sadece prensibi göstermek için bir örnek olması amacıyla kullanılmıştır. Diğer uçak tipleri ayrıntı ve terminoloji açısından farklılık gösterebilir.

Örneğin, Airbus konfigürasyonunda, her biri bir harfle (A’dan G’ye) tanımlanan yedi tip CPIOM vardır. Her bir tip belirli bir parça numarası ile ilişkilendirilmiştir. Belirli bir tip içinde, tüm CPIOM’lar birbirinin yerine kullanılabilir ancak yazılımın yeniden yapılandırılması gerekebilir.

Her tip farklı aviyonik uygulamalara ev sahipliği yapar:

• CPIOM-A: pnömatik ve isteğe bağlı klima uygulamaları;

• CPIOM-B: iklimlendirme uygulamaları; 

• CPIOM-C: uçuş güvertesi ve uçuş kontrolleri uygulamaları;

• CPIOM-D: veri bağlantısı uygulamaları; 

• CPIOM-E: enerji uygulamaları;

• CPIOM-F: yakıt uygulamaları; ve

• CPIOM-G: iniş takımı uygulamaları.