淺論航空電子設備發展的可延續性

摘 要：隨著時代的發展，一些舊的航空電子系統已經轉變為設備，甚至有些還不再作為獨立硬件，變為純軟件化。盡管這種發展模式降低了飛機運營成本，也降低了飛機電功耗和飛機重量，但是對于航空電子設備的要求也就越高。本文首先闡述了航空電子設備性能在飛機性能中所占的地位，其次，分析了航空電子設備的可延續性發展歷程，同時，還研究了選擇呼叫系統的可延續性，提出了自己的看法和建議，具有一定的參考價值。

關鍵詞：航空電子設備；發展；選擇呼叫系統；可延續性1 前言

1 前言

隨著航空航天技術的快速發展，航空電子系統已經形成了成熟的綜合模塊化航空電子體系架構，逐步發展成為綜合式結構，而不再是過去那種聯合式結構、分立式結構。隨著時代的發展，一些舊的航空電子系統已經轉變為設備，甚至有些還不再作為獨立硬件，變為純軟件化。盡管這種發展模式降低了飛機運營成本，也降低了飛機電功耗和飛機重量，但是對于航空電子設備的要求也就越高。對航空電子設備發展的可延續進行探討就顯得尤為重要。

2 航空電子設備性能在飛機性能中所占的地位

2.1 航空電子設備使用性能

在1960年以前，評價一架飛機的性能往往只需要從介紹飛機機身的氣動特性和發動機特性：如飛機機長、飛行最大馬赫數、巡航持續時間、載重量、發動機推力、耗油量等，很少提到飛機的航空電子設備性能。因為當時飛機上為數不多的幾臺通訊設備和雷達設備是決定不了飛機的作戰性能和運輸性能。

幾十年來，飛機機身和發動機的充分發展使航空電子裝備性能日臻完善，各國水平逐漸相近。相對來說，電子技術和微電子技術的發展都日新月異，在短短的幾十年內，從電子管、半導體、中規模集成電路和大規模集成電路迅速發展到現代的超大規模集成電路。航空電子設備也隨著更新換代。航空電子設備的功能增加和性能增加使飛機上的電子設備數量也不斷增多，從過去的幾臺沒備發展到十幾臺或幾十、上百臺設備。由這些設備和設備組成的系統大大改善和提高了飛機的作戰性能和運輸的經濟效益，使得航空電子設備的性能在飛機性能中占據愈來愈重要的地位。

到如今而言，評價某架飛機性能時，除了飛機和發動價性能外，還必須對于飛機上航空電子設備的型號和性能進行認真、仔細的評價。換句話說，同樣的飛機和發動機，安裝不同的航空電子裝備，其作戰能力和運輸能力都是完全不同的。

2.2 航空電子設備設計性能

傳統的飛機設計主要分氣動外型、結構強度和發動機三大要素，而現代飛機設計必須同時考慮按系統工程設計航空電子設備綜合系統，進行大量的硬軟件開發工作。復雜的航空電子設備系絞開發用期一般為10年，遠遠高于飛機研制的7年周期。

為了配合航空電子技術的更新換代，世界各國都投入大量的人力財力，對航空電子設備進行長期的科研工作，以研制、設計和生產出各種性能優異的航空電子設備來裝備飛機。

3 航空電子設備的可延續性發展歷程

航空電子設備隨著航空技術的發展而發展，經歷了幾次大的變革，也走過了較為漫長的發展道路，每次變革都能夠推動航空電子技術的發展，也都能夠提高飛機的性能。

最早的航空電子設備系統由若干個相互獨立的子系統組成，屬于分立式結構，駕駛員的操作（輸入）決定了每個子系統的運行情況。駕駛員在駕駛過程中不斷地通過對各子系統信息的接收來了解飛機運行情況及外部環境，例如SKB-300、CESSNA650飛機都采用了典型的分立式結構。

在分立式結構之后，又發展到了混合式結構，它已經出現了如塔臺系統、航空系統、飛行指引計算機系統的組合；大氣溫度傳感器、攻角傳感器、大氣數據計算機、垂直速度表、空速表、高度表的組合；雷達、平顯、數據處理器等部分子系統之間的綜合，這種結構形態是逐步過渡到綜合化的一個階段。在混合式結構中，如ARINC429之類的廣播式數據傳輸總線將各分系統連接起來。

在混合式結構之后，就出現了綜合化結構，也被稱為聯合式結構，它將大多數航空電子分系統通過1553總線交聯起來，統一調度飛機信息，這是美國DAIS研究計劃的成果。在這個階段，如地形跟隨及飛行控制等電子技術已經逐步開始在飛行的關鍵部位得以應用，如電子戰設備、激光測距、紅外傳感器、雷達能力等分系統和感器的能力也在不斷地增加，綜合化結構已經在以美國、英國等西方發達國家中已經是較為成熟的技術，目前如F-15E、F/A-18、F-16C/D等戰斗機都在采用綜合化結構，美國軍方的飛機更新、改型也有很大一部分采用這種綜合化結構系統。

而航空電子設備的下一步發展趨勢是采用以美國“Pave Pillar（寶石柱）”計劃為結構概念的航空電子系統結構，它是一種更高程度的綜合化結構。在這種更高程度的綜合化結構中，是以高速數據總線（HSDB和1553）將各分系統間進行連接，目前RAH-66輕型攻擊/偵察直升機、F-22戰斗機都是采用這種結構系統。

美國目前又在進一步推行“Pave Pale（寶石臺）”計劃，對于綜合化結構的發展進行了更加深入的綜合化，形成了飛機管理系統概念，將過去那種以前相對獨立的通用設備控制、發動機控制、飛行控制、信號處理功能、傳感器功能都綜合了起來，未來美國軍用飛機的發展趨勢就是采用這種結構。飛機上的任何設備都必須滿足一系列苛刻的設計約束。飛機所面臨的電子環境是獨特的，有時甚至是高度復雜的。

總之，經過半個多世紀的發展歷程，現代航空電子設備已成為一門獨立的學科，其特定的研究對象、特殊的性能及設計方案、特定的使用環境已使之區別于一般的電子設備。

4 選擇呼叫系統的可延續性研究

選擇呼叫系統是指通過甚高頻通信系統或高頻通信系統，地面塔臺來聯系指定的一組飛機或者某架飛機。航空電子設備技術的快速發展，也帶來了選擇呼叫系統的發展。在短短的幾十年內，選擇呼叫系統自硬件發展至純軟件，自機械式發展至電子式。盡管航空電子設備系統已經發展革新了好幾代，但是目前絕大多數地方塔臺的選呼發射設備都沒有得到及時的改革，特別是那些較為偏僻的塔臺設備，甚至還停留在1970年代的水平。因此，我們應該選擇那些具有良好兼容性、技術先進的選擇呼叫系統。當選擇呼叫系統出現以下情況的話，應該在第一時間內停止工作。（1）隨機噪聲、話音、音樂的幅度應該在30dB以上。（2）音頻頻率偏離額定值±3.45%以上，音頻碼的幅度值為30dB以上。

選擇呼叫系統在實際的研發過程中，務必要滿足以下幾方面的性能要求：（1）相對于最小幅度的音頻而言，輸入信號的信噪比往往低于6dB。（2）音頻頻率偏離額定值不能大于±0.15%。（3）輸入信號電平范圍不需要對任何調節器進行重調，范圍較廣。（4）音頻信號諧波失真率不大于15%。（5）音頻信號的幅度相差應該大于6dB。

參考文獻

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