航空電子系統技術及發展方向分析

裘宇

【摘要】當前，航空電子系統技術日趨精細和復雜，總體而言，航空電子系統及相關設備的總體性能得到了大幅提高，并成為當前飛機技術中發展最快的領域之一。本文針對航空電子系統所采用的關鍵技術進行了分析，并對其未來發展方向進行了探討。

【關鍵詞】航空電子系統技術;綜合化;發展方向

隨著低空空域的迅速開放，航空運輸產業對于飛機的需求越來越大，通用飛機市場前景良好。

統計顯示：通用飛機飛行時間中約有70%會采用儀表飛行規則，因此，要求航空電子系統必須能夠提供足夠的安全性與交互性，也體現了航空電子系統在通用飛機中的重要性。隨著現代化技術的廣泛應用，航空電子系統功能與性能也越來越完善。

一、航空電子系統關鍵性技術分析

當前，為了提高航空電子系統的可靠性、可擴充性及維修等性能，主要采取了如下關鍵性技術手段：

（一）綜合設計技術

該技術有效實現了航電系統的綜合性，全面發揮了不同機載設備的效能，保障了飛行的可靠性與安全性。

綜合設計技術指的是對航電系統的綜合結構進行科學選擇，對典型任務中完整的系統操作流程進行全面分析，以硬、軟件系統功能的不同進行分工，對軟件系統的結構進行設計，并對系統的性能指標予以科學分配，選擇相關設備及子系統，合理、有序地完成各項關鍵技術及其試驗過程。應從系統觀點入手，對航電系統的構造、組成、性能、功能及互聯方式等進行科學研究，以得到最佳設計方案。

針對不同機種，航電系統綜合設計工作也不盡相同，必須針對飛行需求，對系統進行分析、設計、驗證、評估、迭代，使系統性能、功能、穩定性、可靠性、保障性、維修性、經濟性等滿足要求。

（二）總線技術

作為航電系統的信息傳播樞紐，多路傳輸總線系統根據多路復用的原理，有效減少了系統耦合電纜的數量，并為信息有效利用及融合提供了必要的條件。

當前，航電系統使用較多的數據傳輸總線標準包括：MIL-STD-1553B、ARINC429、ARINC629、HSDB等等。ARINC429屬于單向數據總線結構，對于MIL-STD-1553B而言，所有傳輸過程均是由中央控制器進行控制的;HSDB具有較高的傳輸速率，可以實現分布式存取控制。

JAST計劃將采用基于光開關的標準化航電互連網絡，該網絡的應用不僅有效提高了傳輸速度，還實現了系統不同部件間的傳輸實現相同量級，為系統的高度綜合化提供了條件。

（三）傳感器綜合技術

由于航空電子系統及設備中，傳感器占據了較大的比重，因此，對于飛機全壽命周期的費用具有較大的影響。傳感器綜合技術采用的是標準化、模塊化方法，將不同子系統的功能進行了劃分和重組，利用其前端、信號處理及數據處理等組件，共同構成了一個新型系統，并擁有了通用化、資源共享化、可重構化等性能。

航電系統在軟件控制下實現了實時操作，對系統的技術性能，尤其是體積、功耗、重量、安全性、可靠性、維修性等具有十分顯著的影響。通過綜合不同種類的傳感器，有效提高了航電系統的探測、跟蹤及識別能力，為廣大飛行人員迅速提供了一個全面、清晰、完整的態勢，極大地減輕了飛行人員的負擔，提高了飛機的綜合性能。

（四）COTS技術

所謂的COTS，即commercial off the shelf（商業貨架器件），美國國防部對其如此定義：為了確保市場上所銷售產品，在制作商產品目錄中，能夠按照一個確定的價格出現，且能夠直接通過制造商或制造商的銷售網絡，給任何一家公司或個人提供供應。對于新一代航空電子系統而言，COTS技術得到了極為廣泛的應用，該技術主要擁有如下獨特的優勢：

1）該技術能夠明顯減少各種專用組建、模塊、專用軟件、元器件等的使用數量，因而最大限度地減少了科研投入成本;

2）該技術采用的是開放性、通用化的技術標準，因而具有良好的兼容性;

3）該技術十分先進，順應了航空電子系統技術的發展趨勢;

4）COTS技術擁有較好的技術支持，方便進行升級和擴充，而且產品的更新、換代速度相對較快;

5）COTS技術可直接置于商業貨架上進行采購，因而可以保證供貨渠道;

6）COTS技術的采購費用相對較低，性價比高;

7）COTS技術的研制及生產周期相對短;

8）該技術產品的維修維護及后勤保障十分方便，且維修費用相對較低;

9）該技術無需投入過多的專項科研費用。利用COTS技術旨在增加航空電子系統軟件的壽命，使航電系統不會受到硬件技術過時等因素的影響，且極易進行改進。

二、航空電子系統技術未來發展方向分析

隨著現代化科學技術的逐步發展和應用，航空電子系統技術正逐步朝著可視化、智能化、綜合化、信息一體化等方向快速發展。

（一）綜合化發展

當前，航空電子系統正朝著綜合化方向發展，綜合化范圍正逐步擴展，傳感器、顯示控制綜合化程度越來越高。航空電子系統技術的綜合化發展，有效減少了電子設備的體積及質量，使得其在應用及維護維修過程中更方便，與此同時，航空電子系統技術的綜合化發展大大提高了其可靠性，減少了駕駛艙設備的種類，極大減輕了操作人員的負擔。

（二）信息一體化發展

為了滿足當前航行系統在容量、效率及安全性方面的要求，新航行系統這一概念應運而生，是指在空間、飛機與地面設施三大環境中，充分借助于衛星及數字信息所提供的導航、通信、監控等技術，全面提高空中交通管理及監控能力。新型航行系統有效實現了全球一體化，通過綜合不同現代化通信、監控、導航技術，有效實現了空中交通管理的全球化、統一化與全方位化。

（三）可視化發展

借助于通信導航系統，可以集中獲取地形、氣象、空中交通管理等情況，并在飛機顯示屏上對四周空中交通管理、機場相關信息、三維地形圖、氣象云圖、視景增強圖等情況進行顯示，有效增強了飛行人員的感知力，提高了飛行人員對于飛機的準確判斷、操控、管理及決策能力。

（四）智能化發展

除此以外，航空電子系統技術也在朝著智能化方向發展，航空電子系統技術的智能化水平正在快速提高，操作程序正在逐步簡化，即使當飛機處于應急預警情況時，也可以通過規避危險、限制包線等功能，有效提高飛機飛行的安全性，實現飛行人員工作負荷的大幅減少。

三、結束語

總而言之，隨著需求的增多及科學技術的快速發展，航空電子系統必將朝著更高層次的智能化、綜合化、信息一體化方向發展。

航空電子系統必須做的是確保安全，逐步提高經濟性與舒適性、考慮環保性，這些都需要借助于大量現代化技術，開展多種類型的工作，以求在性能、成本與功能等要素間找到最佳平衡點。

參考文獻

[1]Schaenzer G，Feuerle T.A view of trends in general aviation avionics[C].//AIAA/ICAS International Air and Space Symposium and Exposition，2009：241-246.

[2]姚拱元.航空電子系統綜合技術的發展與模塊化趨勢[J].上海：航空電子技術，2012（01）：191-200.