La aviónica modular integrada ( IMA ) son sistemas aéreos de red informática en tiempo real . Esta red consta de una serie de módulos informáticos capaces de soportar numerosas aplicaciones de distintos niveles de criticidad .
En oposición a las arquitecturas federadas tradicionales, el concepto IMA propone una arquitectura integrada con software de aplicación portable a través de un conjunto de módulos de hardware comunes. Una arquitectura IMA impone múltiples requisitos al sistema operativo subyacente . [1]
Se cree que el concepto IMA se originó con el diseño de aviónica de los aviones de combate de cuarta generación . Se ha utilizado en aviones de combate como el F-22 y el F-35 , o el Dassault Rafale desde principios de los años 90. En ese momento se estaban realizando esfuerzos de estandarización (consulte ASAAC o STANAG 4626 ), pero no se emitieron documentos finales en ese momento. [2]
La modularidad de IMA simplifica el proceso de desarrollo del software de aviónica :
La comunicación entre los módulos puede utilizar un bus de computadora interno de alta velocidad o puede compartir una red externa, como ARINC 429 o ARINC 664 (parte 7) .
Sin embargo, esto añade mucha complejidad a los sistemas, por lo que se requieren nuevos enfoques de diseño y verificación, ya que las aplicaciones con diferentes niveles de criticidad comparten recursos de hardware y software, como CPU y programación de red, memoria, entradas y salidas. Generalmente, se utiliza la partición para ayudar a segregar aplicaciones de criticidad mixta y, de esta manera, facilitar el proceso de verificación.
ARINC 650 y ARINC 651 proporcionan estándares de hardware y software de propósito general que se utilizan en una arquitectura IMA. Sin embargo, partes de la API involucradas en una red IMA se han estandarizado, como por ejemplo:
RTCA DO-178C y RTCA DO-254 forman la base para la certificación de vuelo actual, mientras que DO-297 proporciona una guía específica para la aviónica modular integrada. ARINC 653 contribuye proporcionando un marco que permite que cada bloque de construcción de software (llamado partición) de la aviónica modular integrada general sea probado, validado y calificado de forma independiente (hasta cierto punto) por su proveedor. [3]
El documento de posición CAST-32A de la FAA proporciona información (no orientación oficial) para la certificación de sistemas multinúcleo, pero no aborda específicamente la IMA con multinúcleo. Un documento de investigación de VanderLeest y Matthews aborda la implementación de los principios de la IMA para multinúcleo" [4]
Ejemplos de aviónica de aeronaves que utilizan arquitectura IMA:
Algunos creen que el concepto IMA se originó en los Estados Unidos con los nuevos cazas F-22 y F-35 y luego migró al ámbito de los aviones comerciales. Otros dicen que el concepto de aviónica modular, con menos integración, se ha utilizado en aviones comerciales y aviones regionales desde finales de los años 1980 o principios de los 90.
El mayor desafío en esta área es que la aviónica modular es una composición de bloques de construcción, preferiblemente suministrados por diferentes empresas en la cadena de suministro. Se supone que cada proveedor debe llevar su parte a un cierto nivel de calificación, y después de esto, un integrador de sistemas puede usar estas partes "precalificadas" en el proceso de certificación general.
Aviónica modular integrada (IMA), basada en módulos estandarizados que pueden ser compartidos por varias funciones. El concepto IMA es muy escalable y ofrece mejoras significativas en fiabilidad, facilidad de mantenimiento, tamaño y peso.
GE ha desarrollado una plataforma informática que ejecuta un entorno operativo particionado ARINC 653 con una red troncal de Ethernet conmutada dúplex completo (AFDX) de aviónica. El CCS proporciona recursos de plataforma de sistema compartidos para alojar sistemas funcionales de aviones como aviónica, control ambiental, eléctrico, mecánico, hidráulico, unidad de potencia auxiliar, servicios de cabina, controles de vuelo, gestión de la salud, combustible, cargas útiles y propulsión.
El corazón de la plataforma EASy son dos unidades de aviónica modulares (MAU) de doble canal basadas en gabinete. Altamente racionalizadas, las MAU integran tarjetas funcionales para varias aplicaciones en un solo módulo. Cada tarjeta funcional realiza múltiples tareas que antes requerían procesadores informáticos dedicados.
El núcleo de las capacidades mejoradas del RAFALE reside en una nueva Unidad de Procesamiento de Datos Modular (MDPU). Está compuesta por hasta 18 módulos reemplazables en la línea de vuelo, cada uno con una potencia de procesamiento 50 veces superior a la del ordenador tipo 2084 XRI instalado en las primeras versiones del Mirage 2000-5.