航空電子系統的發展動向與分析＊

（海軍裝備部西安軍事代表局 西安 710054）

1 引言

未來戰爭對軍用航空電子系統功能的要求愈來愈多，未來的航空電子必須具有更多的功能、更好的適應性、更高的可靠性和更強的生存能力。本文就航空電子系統、發展動向、發展分析等，作進一步的研究和探討［1］。

2 航空電子系統

航空電子系統是現代化戰斗機的一個重要組成部分，戰斗機的作戰性能與航空電子系統密切相關，只有具備高性能的航電系統，才能使戰斗機具有較高的作戰效能［2］。

1）分布式計算機結構。采用分布式計算機結構，通過多路傳輸數據總線把多種機載電子設備（分系統）交聯在一起的綜合體。任務系統的功能是由“觀測（observe）、定位（orient）、決策（decide）、行動（act）環路”組成。傳感器和數據鏈進行數據采集和傳輸，由綜合核心處理機（ICP）進行融合處理后，為飛行員提供行動計劃信息。

2）開放式航電系統結構。開放式系統結構是由開放系統接口標準定義的一個結構框架，它的優點是：便于構成分布式系統；便于不同廠家生產的、不同型號的計算機或其他硬件之間的互連、互通和互操作；也便于硬件、軟件的移植；便于系統功能的增強和擴充。此外，開放式系統結構還支持系統可變規模，有利于縮短研制開發周期。在計劃開發、采購、維修及更新時能降低成本。其原因是它增加了可重新使用機會，更有可能使用商用貨架產品（COTS）技術，還能快速建立系統模型。采用該結構后，就能較好地解決系統的功能擴充、修改，及元器件的更新換代。

3）實現高度的模塊化。模塊化是實現結構簡化和綜合化的基礎，也是實現系統重構的基礎。集成電路和電子技術的高速發展已經能夠使各種完整的功能“濃縮”于一個標準電子模塊之中。模塊化航電系統的主要特征是結構分層。系統結構分層和綜合化的關鍵，也是影響資源利用率的重要因素，在頂層設計時必須要折衷和權衡系統結構層次。模塊化是為了系統重構、擴張、修改和維護，可大幅度地提高可用性，保證飛機隨時處于可以起飛作戰狀態；通用化是為了最大限度地利用模塊、部件、元件以減少品種降低成本。標準模塊（SEM）是模塊化的基礎。采用集成機柜、標準模塊后，取消了外場可更換單元（LRU），全面采用通用的、標準的外場可更換模塊（LRM）；整個航電系統由三級維修變成二級維修，簡化了航空電子維修，減少維修人員和地面維修設備，實現延期的維修或定期維修，從而大大減少了后勤保障費用。

4）傳感器綜合技術。由于新一代航電系統傳感器的種類、數量、復雜性及數據量的增加，超出了駕駛員有效使用和管理傳感器的能力，從而使傳感器的綜合成為一個突出的課題。多傳感器綜合（MSI）的目標是：改變目前各種傳感器分立的狀態，實現互為補充、互為備份、揚長避短、綜合使用各傳感器提供的信息；對多傳感器實現綜合的控制和管理，在現有的硬件和軟件水平上獲得比任何單獨的傳感器性能更高的傳感器系統。

3 發展動向

1）英國科巴姆公司為韓國通用直升機提供天線和航電設備。科巴姆公司網站2010年12月20日報道：按照一項與韓國航宇工業公司（KAI）簽署的價值數百萬英鎊的長期合同，英國科巴姆公司將為韓國國產通用直升機（KUH）提供天線和航電設備［3］。

科巴姆防務系統子公司下屬的天線系統部門將在英國為KUH 生產一套通訊和導航天線，而該公司航電與監視系統部門將在美國為該型號生產一型導航收發器。

KAI 與歐洲直升機公司聯合發展的雙發KUH“雄鷹”將在韓國泗川生產。該型直升機除兩名飛行員外還可搭載16名士兵，最大起飛重量為8700kg。韓國計劃在未來10年內生產245 架KUH，用以替換UH-1H 和麥道500直升機。

KAI選擇科巴姆公司是基于一項成功的多年試驗項目，兩家公司的長期合作關系也將因此進一步增強。KAI的KT-1渦槳教練機和T-50超聲速高級噴氣教練／戰斗機上也選用了科巴姆公司的設備。

科巴姆公司表示這項合同的簽署證明了該公司在國際市場上的地位，以及作為低風險、高級設備供應商的聲譽。

2）美國空軍為C-130運輸機航電現代化改裝選擇工業界團隊。美國《空軍雜志》網站2011年1月11日報道：美國空軍發布了C-130航電現代化升級項目（AMP）的資源熟悉階段（source familiarization phase，SFP）的招標書（RFP）。在這一階段，美國空軍官員有意培育出一個工業團隊，為1架～9架C-130H 運輸機安裝AMP中研制的通信和導航設備。這項工作將在C-130AMP項目當前正在進行的初始小批量生產階段進行，AMP 設備仍由目前的承包商美國波音公司生產。美國空軍認為，這項工作對于AMP項目大批量生產階段將能夠提高競爭機會，因為在SFP 中獲勝的承包商將有資格投標大批量生產合同并陳述觀點。該招標書的響應截止時間為3月1日。如果所有選項均得到執行的話，SFP將從2012年1月開始，持續51個月［4］。

3）波音公司獲得C-130運輸機航電現代化項目修訂合同。美國波音公司網站2011年6月3日報道：2011年6月2日，波音公司獲得了美國空軍授予的一份價值6113．8793萬美元的固定費修訂合同，用于提供兩套額外的C-130運輸機航電現代化項目（AWP）工具和兩套機組人員訓練系統設備，這是2010年授予的小批量試生產合同的一部分［5］。

美國空軍AWP 項目希望在未來兩年中對更多的C-130運輸機進行航電現代化改造，2010年末已開始對兩架C-130的駕駛艙進行改造，該工作預計于2011年結束。

波音公司正在建造兩臺新的C-130AWP項目機組訓練系統設備，一臺武器系統訓練機和一臺航電部分任務訓練機。這兩臺設備將于2014年交付位于小石城空軍基地的美國Arkansas國家空中警衛隊C-130AWP訓練中心。

2010年12月，美國空軍的一份采購決定備忘錄授權將AWP項目的小批量試生產數量從20套增至26套。全部六套AWP 設備已確認采購，前兩套將要安裝。第三套和第四套設備將分別于2011年底和2012年初安裝。

4）美國空軍C-5運輸機航電現代化計劃即將完成。美國《空軍技術》網站2011年7月15日報道：根據C-5銀河運輸機航電現代化計劃（AMP），美國空軍現役111架C-5飛機中的最后三架正在特拉維斯（Travis）空軍基地接受改進升級［6］。

C-5運輸機的現代化改進將分兩階段實現，AMP是其中的第一階段。在此階段的改進中，C-5將換裝新型全天候飛控系統及自動駕駛儀、新型通信設備、平面顯示器和改進的導航及安全設備。今后的第二階段即增強飛機可靠性和換裝發動機計劃（RERP），將會用通用電氣公司的新型CF-6 發動機替換C-5飛機目前的發動機。經過上述兩階段改進后，C-5飛機的可靠性和可維護性將得到提高，耗油率則有所降低，飛機的服役壽命也將延長至2040年。

預計最后三架C-5 運輸機的改進工作將在2012年5月前完成（比原計劃提前了兩年），屆時將被配備給西弗吉尼亞州空中國民警衛隊使用。

5）羅克韋爾·柯林斯公司將開發多功能射頻（MFRF）航電設備。美國《航空周刊》2012年6月18日報道：美國DARPA 已授予羅克韋爾·柯林斯公司一份多功能射頻（MFRF）項目的航電設備開發合同，價值510萬美元。羅柯公司將把雷達數據與地形和障礙物數據結合，生成一幅3D 作戰環境視景。BAE 系統公司與霍尼韋爾公司、應用信號情報公司、野馬（Mustang）技術工作組和密執根大學組成的聯合工作組已于3月獲得了一份價值3400萬美元、開發MFRF的合同，在為期兩個階段的第一階段中與羅柯公司合作［7］。

據羅柯公司稱，該公司已于一架西科斯基公司UH-60黑鷹上、攜帶一款帶合成視景技術型設備，為美國陸軍進行了飛行試驗。

6）諾斯羅普·格魯曼公司研發具備更強航電設備保護能力的新一代火力偵察兵無人機。諾斯羅普·格魯曼公司網站2013年1月31日報道：諾斯羅普·格魯曼公司近日接收了其新一代MQ-8C火力偵察兵無人直升機的首個防護罩，MQ-8C 無人機將能夠抵御強電場和電磁波的干擾，為飛機的關鍵電子器件提供更強的防護能力［8］。

如果不裝備該防護罩，直升機內部的電子器件極易受到閃電以及機上其他電磁干擾（EMI）的影響。

Summit Aviation公司負責該防護罩的設計和制造工作，該公司去年被選定承接這份建造合同，相關產品在5個月內便問世，該公司制造的產品被命名為法拉第籠。

諾·格公司是美國海軍火力偵察兵項目的主承包商。諾斯羅普·格魯曼公司將在改裝型貝爾-407直升機的基礎上，總計建造28架MQ-8C 持久升級火力偵察兵無人機。

完工之后，法拉第籠將被運往諾斯羅普·格魯曼公司位于莫斯岬的無人系統中心，在向MQ-8C機身安裝之前，電子設備將預先接受集成測試等工作。

MQ-8C“持久升級火力偵察兵”無人機的機身體積更大，航程相比MQ-8B可增加超過1／3，可搭載的載荷重量也大幅增加。

MQ-8B無人機目前正部署在美國海軍護衛艦和阿富汗地區，可為海上和陸上指揮官提供情報、監視和偵察等能力。

7）美國海軍下一代航電保障系統獲里程碑C批準。美國海軍官網2014年1月8日報道：美國海軍1月8日宣布，電子綜合自動化支持系統（eCASS）項目近日獲得里程碑C批準，從而為后續的有限生產和下一代航空電子設備測試系統的安裝奠定了基礎［9］。

eCASS項目于2013年12月16日通過里程碑C標準，洛克希德·馬丁公司獲得1．03億美元合同，eCASS項目將進入低速率初始生產階段。現有的綜合自動化支持系統（CASS）工作站將集成到eCASS工作站中，這是eCASS系統實際部署到艦隊上的關鍵一步。

該項目由位于帕特森河海軍航空站的海軍航空系統司令部（NAVAIR）通用航空設備項目辦公室（PMA-260）負責管理，艦員或陸戰隊員將利用eCASS系統來診斷和維修海上或岸上出現故障的飛機，從而使故障機能迅速有效地恢復到戒備狀態。新的支持系統將替代現有的CASS測試設備。目前的這套系統從90年代就開始裝備，是美國海軍標準的自動化測試設備。

通過裝備eCASS 系統，美國海軍將能夠在每年花費不到10億美元的條件下對航空設備進行修復，避免航空器及零部件被迫送回基地或原廠維修。新一代的eCASS系統技術先進，能夠為海軍和海軍陸戰隊現有及未來的飛機提供保障能力，目前正在進行P-8A 和F-35等機型的維修層級分析。

目前有613座CASS工作站為美國及其盟國海軍提供航空電子的測試和維護服務，包括飛行控制、導航、跟蹤和電子戰支持系統等方面。

4 發展分析

航空電子系統發展的關鍵技術主要包括：一是系統綜合設計技術；二是核心處理系統（CIP）技術；三是系統軟件技術；四是多路傳輸總線技術；五是綜合控制顯示技術；六是數據融合技術；七是機載傳感器綜合技術［10］。

1）系統綜合設計技術。航電系統綜合設計技術是實現航空電子系統綜合，充分發揮各種機載電子設備效能，確保戰斗機綜合作戰能力的根本保證。航空電子系統綜合的系統設計是指對航空電子系統綜合結構的選擇；在典型使命任務中的一個完整的飛行架次中系統操作流程的分析；硬、軟件系統的功能分工；軟件系統結構設計；系統性能指標的分配；子系統、設備的選用；關鍵技術及試驗方法的全面考慮和研究等多個有序環節的完成。

2）核心處理系統（CIP）技術。核心處理系統（CIP）技術是計算、處理、控制和管理功能的匯集地，負責實現傳感器輸入數據的綜合處理、數據融合、任務計算、視頻信息生成、導航計算、外掛管理、電子支援與防御管理、通信管理、系統控制和故障監視、檢測、重構等多種功能。在技術上它充分利用共用模塊、并行處理多機系統和分布實時操作系統的結構特性，以共享核心處理資源，改善性能和可靠性，滿足機載處理能力和計算能力飛速發展的要求；在信息密集條件下，滿足駕駛員對戰場態勢了解、任務管理等操作、控制簡便的要求。

3）系統軟件技術。軟件是構成系統的一個重要環節，特別是系統軟件，只有通過它的管理、調度和控制，各設備和模塊才得以構成一個真正協調的統一整體。隨著航空電子系統結構的發展和任務功能的增長，系統軟件的比重和開發費用正在逐步上升。

4）多路傳輸總線技術。多路傳輸總線系統是航空電子綜合系統的信息傳遞樞紐。通過多路復用原理，大大減少了航空電子系統內部的耦合電纜數量，并提供了信息充分利用和融合的必要條件。目前航空電子綜合系統廣泛采用的數字式數據傳輸總線標準有：ARINC429、ARINC629、MIL-STD-1553B和高速數據總線（HSDB）等。

5）綜合控制顯示技術。戰斗機的顯示和控制，從過去為機上每個局部子系統配置單獨的控制裝置和顯示裝置，發展到綜合的控制／顯示（C／D）與記錄。隨著先進的光子技術和電子技術的應用，在地圖顯示基礎上疊加導航、戰術和性能等數據；頭盔顯示器和大尺寸有源矩陣液晶顯示器將獲得廣泛的使用。廣泛采用了具有全彩色液晶顯示器及強大的圖形處理功能的大型顯示器，可實時、準確地提供威脅、目標、友機、氣候／地形、障礙物等全面戰場態勢。綜合頭盔顯示／瞄準系統可為飛行員提供離軸目標截獲和武器發射信息。通過融合各種傳感器的信息，采用圖形方式示出瞄準或飛行軌跡的修正，應用人工智能技術及神經網絡技術輔助飛行員進行決策，可實現自動顯示、實時航路規劃、提供戰術規劃及故障時對系統重構的建議，使飛行員精力集中于高層決策，及時采取恰當的行動。

6）數據融合技術。數據融合技術是一種多層次、多方位的處理過程，對多種來源數據進行檢測、相關估計和組合，以達到精確的狀態估計和識別及完整的態勢評估和威脅評估。隨著海、陸、空、天、電一體化作戰體系的出現，數據融合技術將朝多平臺、多傳感器、智能化方向發展，發展數據融合技術的任務更為繁重。通過各種傳感器實現與戰場信息網絡的信息交換，提高武器平臺的信息感知、信息獲取和信息綜合處理能力，利用戰場信息網絡和各種戰術數據鏈實現多平臺間的信息互通互聯和信息共享，經多平臺的信息融合后實現戰場態勢信息的實時綜合處理，提高武器系統的多平臺協同作戰能力。

7）機載傳感器綜合技術。傳感器綜合將采用模塊化、標準化的設計方法，把各個子系統的各種功能重新劃分、組合，將傳感器前端組件、信號處理組件和數據處理組件等組成具有資源共享、可重構和通用化的新型系統。這些系統在系統軟件的控制管理下可實時完成各種作戰任務，對系統的戰術技術性能，特別是體積、重量、功耗、可靠性、維修性和擴充性等有較大影響。通過雷達、電子戰、光電設備、通信、導航、識別等不同種類的傳感器綜合，提高系統綜合探測、跟蹤與識別能力，為飛行員提供完整、快速、清晰、準確的戰場態勢，起到減輕飛行員負擔，增強作戰飛機系統綜合能力的作用。采用通用模塊、資源共享以及重組等概念對傳感器部分進行重新設計，可使新一代航空電子系統的成本和重量降低，而可靠性有了顯著提高。

5 結語

航空電子系統是現代化戰斗機的一個重要組成部分，戰斗機的作戰性能與航空電子系統密切相關，只有具備高性能的航電系統，才能使戰斗機具有較高的作戰效能。文章分析了航電系統的分布式計算機結構、開放式航電系統結構、實現高度的模塊化和傳感器綜合技術，最后論述了航空電子系統的發展動向與分析。在未來現代化戰爭或局部戰爭中，對于防空來說，適時運用航空電子系統智能化、一體化技術，就能夠有效地保護自身目標的安全。

［1］何志強．綜合化航空電子系統發展歷程及重要支撐技術［J］．電訊技術，2004（4）：1-5．

［2］涂澤中，雷迅，胡蓉．對新一代綜合航電系統發展的探討［J］．航空電子技術，2001（4）：11-18．

［3］英國科巴姆公司為韓國通用直升機提供天線和航電設備［N］．每日防務快訊，2010-12-30．

［4］美國空軍為C-130運輸機航電現代化改裝選擇工業界團隊［N］．每日防務快訊，2011-01-09．

［5］波音公司獲得C-130運輸機航電現代化項目修訂合同［N］．每日防務快訊，2011-06-10．

［6］美國空軍C-5運輸機航電現代化計劃即將完成［N］．每日防務快訊，2011-07-28．

［7］羅克韋爾·柯林斯公司將開發多功能射頻（MFRF）航電設備［N］．每日防務快訊，2012-07-10．

［8］諾斯羅普·格魯曼公司研發具備更強航電設備保護能力的新一代火力偵察兵無人機［N］．每日防務快訊，2013-02-06．

［9］美國海軍下一代航電保障系統獲里程碑C批準［N］．每日防務快訊，2014-01-14．

［10］王海青．航空電子系統綜合技術分析［J］．飛機設計，2007（1）：55-61，68．

［11］姚拱元，吳建民，陳若玉．航空電子系統綜合技術的發展與模塊化趨勢［J］．航空電子技術，2002（1）：1-10，44．