在20世纪70年代早期,引入了称为MIL-STD-1553数据总线的革命性架构。基于使用总线控制器与各种系统通信的总线概念,这种强大可靠的架构可以在1MHz的速度下传输速度虽然目前仍在许多航空电子平台和武器系统中使用,但采用10Gb以太网(GbE)和新的MIL-DTL-32546标准的替代策略,最终将包括多个连接器和高速协议,如USB,RJ-45,光纤通道和通过10GbE功能的千兆以太网正在开始出现。
如今,军用和民用飞机设计都受到尺寸,重量和功耗(SWaP)的驱动。但是,SWaP一般涉及整个系统;它没有进入黑匣子本身的特定架构。因此,包括波音,柯蒂斯赖特和诺斯罗普格鲁曼等在内的主要行业领导者合作起草了旨在改善现有架构并满足国防工业需求的新标准。他们决定专注于可扩展的背板技术,并与几家领先的连接器制造商联系,以便对这些高速,坚固耐用的背板连接器的早期开发提供意见。
这些最初的开发工作为本地总线方面带来了更快的VME总线标准和下一代PCI总线标准。被称为VPX(VITA 46)计算机总线标准。VPX架构提供了极高的可扩展性,非常坚固,可实现可靠的高速数据传输,尤其适用于极其复杂的命令,控制,通信,计算机,智能,监视和侦察或C4ISR系统。目前使用的军用黑匣子内的互连速度可能需要主板到子卡和板对板连接器才能传输高达12Gbps的速度。但是,只是在盒子内传输速度根本不够有效。目前,以千兆位速度进行盒到盒的信息传输需求很高,许多环境需要高达10Gb的以太网速度。这正在推动工程界朝着更快的互连组件方向发展,目标是实现可靠的生产级10GbE解决方案。
其他常见的设计需求包括:实现更快的信息共享,消除瓶颈,降低功耗,从而促进与黑匣子制造商合作,共同开发和实施部署在数字网络中的加固型交换机,路由器和处理器通过交换以太网链路。为了实现当今的千兆以太网性能,航空航天工业通常使用标准MIL-DTL-38999系列III型连接器,千兆以太网电缆(Cat 5或Cat 6A),EMI后壳和标准终端,选择专用引脚位置以实现最佳性能性能。这种设计的主要问题是系统不是真正的100Ω阻抗设计,也没有隔离屏蔽。当寻求更快的速度,例如10GbE时,目前的方法只需要解决太多的技术问题。
研究表明,实现10GbE性能的唯一方法是使用真正的100Ω专用电缆组件。组件必须使用“真正的”100Ω阻抗连接器,两对上具有屏蔽隔离,Cat 7电缆,每对周围有单独的屏蔽,加上整体总屏蔽,捕获所有屏蔽的EMI后壳,以及终端长度,非常短,以尽量减少扭曲损失。这些系统还必须可靠,可维护且完全可修复,这导致海军航空系统司令部(NAVAIR)布线分支和连接器制造商开发新的MIL-DTL-32546军用规范,该规范于2016年3月发布。连接器的各个方面是围绕流行的MIL-DTL-38999系列III连接器编写的,而电气参数则来自电信行业协会(TIA)千兆以太网电气性能规范。
同时,航空航天工程师学会的SAE AE8-D小组委员会是一个由行业领导者,制造商和最终用户组成的工作组,他们积极参与更多的委员会工作。其中一项最新标准涉及一系列称为AS6070的新型高数据速率电缆。 AS6070规范将包括几种高速协议,包括最新提出的能够支持10GbE的Cat7电缆。MIL-DTL-32546的长期目标是扩大其范围,包括多个连接器和高速协议,包括:USB,RJ-45,光纤通道和通过10GbE功能的千兆以太网。
在开发日益复杂的军用飞机时,设计工程师面临着无数新的挑战。对更小尺寸,更轻重量和更高密度的部件和系统的需求正在推动新一代战斗机,轰炸机,无人机和攻击直升机,所有这些设计的关键组成部分是不断增加的数据传输速度。虽然光纤的使用持续增长,但铜缆设计,匹配阻抗专用连接器,改进的端接方法和增强的EMI后壳的突破将为业界提供两种非常可行的选择。