一种堆叠式航空电子机箱系统的制作方法

1.本发明涉及航空电子领域和机箱结构领域，特别涉及一种堆叠式航空电子机箱系统。


背景技术：

2.未来航空电子领域有较为明确的开放式处理架构、统一资源池、灵活可扩展等需求，结合行业背景，以开放式、高效能、灵活可重构为目标，按资源类型聚类为独立单元，基于开放式架构标准实现各类资源可灵活组合与扩展，便于产品的独立开发、验证和快速迭代升级。
3.提出分布式航空电子物理架构设计，可提供高性能共享软硬件资源，具体包括高性能异构计算资源、可重构计算资源、低延时离散量交换资源等，支持各类信号处理应用的便捷部署与运行加速，为设计验证航电信号处理平台方案提供基础，对分布式异构计算单元进行功能性能指标验证。
4.原有的航空电子机箱作为独立系统时，在需要扩展的情况下通常有三种处理方式，一是采用更改机箱结构的方式去容纳更多硬件模块，二是在机箱设计初就预留足够多的冗余空间以便扩展升级使用，三是在扩展时直接新增一台机箱。但不论是更改机箱设计重新投产，还是事先预留冗余空间，都造成了经济成本的明显提升，而第三种方式在扩展时新增一台机箱虽然节约了设计成本，但需要机舱提供额外的一个安装架，这对于寸土寸金的机舱设备安装空间来说是待权衡的问题。


技术实现要素：

5.本发明的发明目的在于提供一种堆叠式航空电子机箱系统，各机箱单元可独立使用组成某个特定功能系统，也可由数个机箱单元垂直堆叠组成综合功能系统。
6.本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
7.一种堆叠式航空电子机箱系统，由若干个机箱单元1堆叠组成，各机箱单元的宽度和深度紧密贴合内置的标准模块；
8.各机箱单元1的壳体包括机箱后面板11、机箱中框12、机箱上盖板13、机箱底板14、机箱前面板15；在机箱后面板11的上方安装上部接口板5，机箱后面板11的下方安装底部接口板6，上部接口板和底部接口板上安装有连接器，在垂直堆叠机箱单元时，拆下下方机箱单元的机箱上盖板13，露出上部接口板5，同时拆下上方机箱单元的机箱底板14，露出底部接口板6，即可将上下机箱单元垂直对接，通过上部接口板、底部接口板上连接器插座与插槽插装定位对齐，之后旋紧上下机箱单元中机箱中框12对接面四角的螺钉，实现机箱单元系统的堆叠形态。
9.较佳地，机箱前面板15上安装机箱风扇框16，机箱风扇框16用于安装散热风扇3。
10.较佳地，机箱后面板11的中间安装对外接口板4，对外接口板4上安装对外连接器组件2，机箱中框12的内侧设有插槽，标准模块7通过机箱中框12内侧插槽安装于机箱单元
内部，通过外连接器组件2与飞机上其他设备交换数据、获取机上供电。
11.较佳地，标准模块接口统一采用标准接口，通过标准模块固定夹与模块起拔器进行安装，便于重组功能与原位替换。
12.较佳地，机箱前面板15在安装标准模块7时拆下。
13.较佳地，机箱中框12上设置有散热风腔。
14.本发明的有益效果在于：
15.本发明设计了兼容标准接口的机箱单元，通过安装标准接口基础模块实现具体功能。该机箱单元可独立使用组成特定功能系统，也可由数个机箱单元组合构成综合航空电子系统，通过机箱单元间的垂直堆叠进行功能扩展。
16.本发明与常规航空电子综合机架类产品相比，具有结构简单，工艺成熟，维护方便，易于拓展的特点。该发明采用的机箱单元标准化程度高，单个机箱单元易于携带，方便维修和替换升级。由标准机箱单元堆叠组成的综合系统，不仅具有一般机载航空电子综合机架类产品的完整功能，而且具有独立机箱散热表现良好、升级功能仅需替换相应的机箱单元而无需重新加工制造整个机架、提升性能只需要继续叠加机箱单元等优势，提供了一种灵活的分布式机载航电系统物理架构及其设计方法，在航空电子领域和航空机箱结构领域具有较为重要的价值。
附图说明
17.为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本发明中机箱单元的结构示意图；
19.图2是本发明中机箱单元的结构分解图；
20.图3是本发明中机箱单元安装标准模块示意图；
21.图4是本发明中多个机箱单元组成综合系统的示意图。
22.其中，1-机箱单元、11-机箱后面板、12-机箱中框、13-机箱上盖板、14-机箱底板、15-机箱前面板、16-机箱风扇框；
23.2-机箱对外连接器组件、3-散热风扇、4-对外接口板、5-上部接口板、6-底部接口板；
24.7-标准模块、71-模块起拔器、72-模块固定夹。
具体实施方式
25.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面给出具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
26.参见图4所示，本实施例所示的一种堆叠式航空电子机箱系统由若干个机箱单元1堆叠组成。参见图1至图3所示，各机箱单元的宽度和深度紧密贴合内置的标准模块，尽量减小机箱单元的尺寸。
27.请见图2所示，各机箱单元1的壳体包括机箱后面板11、机箱中框12、机箱上盖板13、机箱底板14、机箱前面板15、机箱风扇框16，共同组成机箱单元的结构壳体。机箱上盖板
13和机箱底板14在机箱单元垂直堆叠时进行拆卸。将机箱底板设计为可拆卸形式的一体化底板，便于实现垂直方向的堆叠，同时省略了现有机箱在系统内互联时所用的线缆。机箱前面板15在安装标准模块7时进行拆卸。机箱前面板15上安装机箱风扇框16，机箱风扇框16用于安装散热风扇3。
28.机箱后面板11的中间安装对外接口板4，对外接口板4上安装对外连接器组件2，机箱中框12的内侧设有插槽，标准模块7通过机箱中框12内侧插槽安装于机箱单元内部，通过外连接器组件2与飞机上其他设备交换数据、获取机上供电。标准模块可以以任意数量安装于机箱单元内部，仅需对机箱中框12进行小幅修改。
29.同时，在机箱后面板11的上方安装上部接口板5，机箱后面板11的下方安装底部接口板6，上部接口板和底部接口板上安装有连接器，连接器可以是xmc连接器、fmc连接器、毛纽扣连接器等适合垂直插拔的连接器，对外接口板4与上部接口板5、底部接口板6通过鞣板连接，此为机箱单元堆叠后进行单元间通信的基础结构。请参阅图4所示以两台机箱单元堆叠为例，拆下下方机箱单元的机箱上盖板13，露出上部接口板5，同时拆下上方机箱单元的机箱底板14，露出底部接口板6，即可将上下机箱单元垂直对接，通过上部接口板、底部接口板上连接器插座与插槽插装定位对齐。之后旋紧上下机箱单元中机箱中框12对接面四角的螺钉，实现机箱单元系统的堆叠形态。
30.机箱单元内部采用标准模块作为基础模块，实现搭载cpu组成处理模块进行通用数据处理、搭载gpu组成图形模块进行图形绘制、搭载fpga组成io模块进行光电转换、搭载电源芯片组成电源模块进行机箱供电等功能。标准模块接口统一采用标准接口(如vpx接口)，通过标准模块固定夹与模块起拔器进行安装，便于重组功能与原位替换。通过将上述基础模块集成安装进该机箱单元，实现特定功能的组合。如处理模块+io模块+电源模块可组成数据处理机箱，可独立上电完成任务数据的处理工作。请见图3所示的标准模块7于机箱单元1的安装方式示例。安装模块时将机箱单元1中的机箱前面板15连带机箱风扇框16与散热风扇3一同拆下，露出机箱中框12两侧的安装插槽。将标准模块7对准插槽推入安装，之后通过旋紧模块固定夹72上端的螺柱将标准模块7固定锁紧。若需拆下标准模块7，同样将机箱单元1中的机箱前面板15连带机箱风扇框16与散热风扇3一同拆下，拧松模块固定夹72上端的螺柱，掰起模块起拔器71即可拆下标准模块7。
31.此外，机箱中框12采用侧壁导冷的散热形态，通过在机箱中框12上设置散热风腔，在减重的同时，做到同时满足航电设备的水密性要求、电磁兼容要求、强度要求和散热要求。
32.本发明采用垂直交联的优势在于不需要额外增加安装架的前提下，保留了通过卸下前面板快速插拔标准模块的能力和通过后面板对外连接器与其他航电设备交联的能力，同时也不会因为机箱的拼合对机箱散热产生影响。通过拆除机箱单元的机箱上盖板13和机箱底板14，暴露出机箱内的垂直连接器可将数个机箱单元垂直叠放安装，共同组成符合需求的航空电子系统。
33.以上所述，仅为本发明的实施例之一，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种堆叠式航空电子机箱系统，由若干个机箱单元(1)堆叠组成，各机箱单元的宽度和深度紧密贴合内置的标准模块，其特征在于：各机箱单元(1)的壳体包括机箱后面板(11)、机箱中框(12)、机箱上盖板(13)、机箱底板(14)、机箱前面板(15)；在机箱后面板(11)的上方安装上部接口板(5)，机箱后面板(11)的下方安装底部接口板(6)，上部接口板和底部接口板上安装有连接器，在垂直堆叠机箱单元时，拆下下方机箱单元的机箱上盖板(13)，露出上部接口板(5)，同时拆下上方机箱单元的机箱底板(14)，露出底部接口板(6)，即可将上下机箱单元垂直对接，通过上部接口板、底部接口板上连接器插座与插槽插装定位对齐，之后旋紧上下机箱单元中机箱中框(12)对接面四角的螺钉，实现机箱单元系统的堆叠形态。2.根据权利要求1所述的一种堆叠式航空电子机箱系统，其特征在于：机箱前面板(15)上安装机箱风扇框(16)，机箱风扇框(16)用于安装散热风扇(3)。3.根据权利要求1所述的一种堆叠式航空电子机箱系统，其特征在于：机箱后面板(11)的中间安装对外接口板(4)，对外接口板(4)上安装对外连接器组件(2)，机箱中框(12)的内侧设有插槽，标准模块(7)通过机箱中框(12)内侧插槽安装于机箱单元内部，通过外连接器组件(2)与飞机上其他设备交换数据、获取机上供电。4.根据权利要求1所述的一种堆叠式航空电子机箱系统，其特征在于：标准模块(7)接口统一采用标准接口，通过标准模块固定夹与模块起拔器进行安装。5.根据权利要求1所述的一种堆叠式航空电子机箱系统，其特征在于：机箱前面板(15)在安装标准模块(7)时拆下。6.根据权利要求1所述的一种堆叠式航空电子机箱系统，其特征在于：机箱中框(12)上设置有散热风腔。

技术总结
本发明公开了一种堆叠式航空电子机箱系统，由若干个机箱单元(1)堆叠组成，各机箱单元的宽度和深度紧密贴合内置的标准模块，在机箱后面板(11)的上方安装上部接口板(5)，机箱后面板(11)的下方安装底部接口板(6)，上部接口板和底部接口板上安装有连接器，在垂直堆叠机箱单元时，拆下下方机箱单元的机箱上盖板(13)，露出上部接口板(5)，同时拆下上方机箱单元的机箱底板(14)，露出底部接口板(6)，即可将上下机箱单元垂直对接，通过上部接口板、底部接口板上连接器插座与插槽插装定位对齐，之后旋紧上下机箱单元中机箱中框(12)对接面四角的螺钉，实现机箱单元系统的堆叠形态。本发明结构简单，维护方便，易于拓展。易于拓展。易于拓展。


技术研发人员：曹思珺 孙红伟 高磊 朱启昌 严龙 蒋乾坤
受保护的技术使用者：中国航空无线电电子研究所
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/5