綜合化航空電子系統發展歷程及重要支撐技術

王紫君 金第均 郭凱瑞

摘 要：隨社會發展速度不斷加快，航空領域內電子系統結構更為完善，對加強航空生產制造環節質量與效率意義重大。基于此，本文首先闡述了航空電子系統結構發展歷程、航空電子系統綜合化重要意義，提出綜合化航空電子系統發展重要支撐技術，以期為相關工作人員提供理論性幫助。

關鍵詞：綜合化航空電子系統;發展歷程;重要支撐技術

前言：

航空一直以來都是各國家不斷改革創新的重要領域。因未來戰爭對航空電子系統的適應性、可靠性、耐久性提出了更高要求，需著重應用綜合化技術，持續優化航空電子系統功能，確保航空電子系統能夠在提升國家綜合競爭力中發揮出重要作用。

1航空電子系統發展歷程

20世紀中期，為切實改善戰斗機飛行期間存在的各類問題，發達國家開始在航空電子系統綜合技術開發中投入了巨大的人力及物力，并取得了較為顯著成就。基于調查資料，可以將航空電子系統發展歷程劃分為以下幾個階段：

第一，分立式航空電子系統。雷達、通信系統、導航系統等相互分離，配置獨立天線、射頻前端、處理器及顯示器，使用點對點連接方式;

第二，聯合式航空電子系統。在原電子系統內增設數據處理裝置，實現低帶寬數據傳輸交換目標，使系統導航武器投放、外掛管理、顯示及控制等借助數字總線交聯，但信息共享僅處于信息鏈后端控制與顯示環節。以美國20世紀70年代研發出的數字式航空電子系統為例，該電子系統使用了機載多路數據傳輸總線技術，使設備之間的連接關系進一步簡化，系統內體積與重量減輕，有效解決了任務處理顯示控制綜合問題，為實現航空電子系統綜合化目標打下了重要開端;

第三，綜合化航空電子系統。綜合化航空電子系統內部設有系統共享的綜合核心處理裝置，可對系統運行期間的所有信號及數據進行全面處理。同時，綜合核心處理器還可調度電子系統中導航計算管理、座艙顯示圖形、火控計算等各項功能，使電子系統中各模塊實現了協同運行目標;

第四，高度綜合化航空電子系統。主要用于滿足未來戰斗機戰技指標而設計研發出的系統。在射頻及光電領域中使用模塊化、外場可更換設計思想，使飛機各項功能被更為高效的綜合在一起。

通過分析綜合化航空電子系統發展歷程，發現現有電子系統內部結構更為復雜，綜合化程度日漸提升，綜合化技術使多種共享模塊的功能融合在一起。

2綜合化航空電子系統特征

當前綜合化航空電子系統主要具備以下特征：

第一，航空電子系統內結構簡化，總體積及重量不斷減小;

第二，系統中的空間利用率大幅度提升，一定程度緩解了座艙擁擠情況;

第三，因綜合化電子系統中的各模塊功能有機組合在了一起，使飛行器內數據共享目標得以實現;

第四，綜合化電子系統功能更為完善，使載機作戰效能進一步提升，飛行員工作負荷減輕，對從根本上提升戰斗機的各項運行性能意義重大。

3綜合化航空電子系統關鍵技術

3.1綜合化航空電子系統設計

綜合化航空電子系統設計水平可直接影響到系統后續生產及運行期間的綜合效益。綜合設計過程中，應當著重發揮出各機載電子設備效能，從根本上提升戰斗機綜合作戰能力。

要求綜合化航空電子系統設計應當在典型使命任務中分析飛行架次及系統操作流程，合理劃分系統內軟件及硬件運行功能。開展軟件系統結構設計，合理分配系統各性能指標。結合綜合化航空電子系統實際運行要求制定關鍵技術以及試驗方式。

綜合化航空電子系統設計工作開展期間還需要對電子系統進行定義、分析、設計、驗證及評估，確保設計出的綜合化航空電子系統內部功能、運行可靠性及運行經濟效益與與預期設計目標相符。

3.2綜合化航空電子系統核心處理技術

綜合化航空電子系統核心處理技術承擔起系統調度運行、總線管理等重要職責。通過對傳感器輸入數據進行綜合處理、計算導航、外掛管理、通信管理及故障監督等方式，使航空電子系統始終處于安全可靠的運行狀態。核心處理技術能夠并行處理多機系統，共享核心處理資源，切實滿足航空電子系統在復雜運行環境中的高效機載處理與計算要求，使駕駛人員能夠及時了解戰場態勢，提升戰斗機作戰效能。

3.3綜合化航空電子系統軟件技術

現階段航空電子系統結構復雜，任務功能日漸增長，應用在綜合化航空電子系統軟件開發中的成本不斷提高。軟件開發是一個工程化過程，各開發工作應當密切聯合在一起。如在初步設計環節，軟件開發部門及設計部門密切溝通，對軟件局部進行持續完善，直至軟件運行性能與實際運行要求相符。

在綜合化航空電子系統軟件模塊化環境內，還可借助應用程序接口完成各類任務應用程序、操作系統接口，使各系統之間能夠實現功能上的調用及支援。

3.4綜合化航空電子系統總線技術

綜合化航空電子系統中的總線技術屬于多路傳輸總線技術，通過使用多路復用原理，有效控制航空電子系統耦合電纜數量，進一步提升信息資源利用率。當前綜合化航空電子系統數字式數據傳輸總線標準多為高速數據總線、ARINC629技術等，不同技術的適用范圍不同。其中，ARINC629技術主要被應用在民用飛機單向式的總線系統內，高速數據總線技術自身具備傳輸效率高、分布式存取控制功能完善等優勢，實際應用范圍持續擴大。

3.5綜合化航空電子系統綜合控制顯示技術

未來航空作戰環境更為復雜，風險因素密集，航空電子系統中的信息量大，更新速度極快，飛行員工作負擔增加，較難在短時間對復雜情況進行判斷。原有航空電子系統各子系統均配備了獨立的控制裝置與顯示裝置。航空電子系統綜合化發展水平不斷提高的情況下，綜合控制顯示裝置應用范圍逐步擴大。從系統角度出發配備控制器，系統可以通過一組公共控制裝置與飛行員交接，對整個航空電子系統進行全面管控。

由于航空電子系統實現了集中控制及綜合顯示目標，能夠及時響應并處理飛行員各項指令，并根據飛行員操作程序及系統運行情況提供更為準確的決策信息，從根本上提升飛行員的反應速度及決策能力。

3.6綜合化航空電子系統數據融合技術

未來空中作戰屬于信息化作戰，需要各裝備體系完成信息對抗。在航空電子系統中，也應當配合使用數據融合技術，從根本上提升系統目標探測連續性、精準、可靠性水平。

為進一步增強各傳感器數據利用率，避免電子系統在實際運行期間出現虛假預警等情況，還應當借助數字融合技術中的多層次、多方位數據處理功能，對各數據進行全面檢測、預估，更為準確的判斷出現有作戰態勢。

數字融合技術整體趨向于多平臺、多傳感器、智能化方向發展，通過利用傳感器、戰場信息網絡實現高效信息交換傳輸目標，從根本上提升電子系統內武器平臺的信息感知、信息獲取及信息綜合處理水平。

4總結

總而言之，現階段航空電子系統研究進程與社會發展實際要求依然存在較大差距。僅依靠增加電子系統數量或提升設備性能等手段難以從根本上保障電子系統安全可靠運行，還需要結合綜合化技術，進一步增強航空電子系統可靠性、保障性、可維修性，擴充系統內各項功能，控制電子系統生產及運維成本，確保電子系統能夠有效改善航空飛行器的各項效能。

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