航電系統

航電系統全稱“綜合航空電子系統”，是現代化戰鬥機的一個重要組成部分，戰鬥機的作戰性能與航空電子系統密切相關。

基本介紹

• 中文名：航電系統
• 全稱：“綜合航空電子系統”
• 介紹：現代化戰鬥機的一個重要組成部分
• 解釋：戰鬥機作戰與航空電子系統相關

基本介紹

航電系統全稱“綜合航空電子系統”，是現代化戰鬥機的一個重要組成部分，戰鬥機的作戰性能與航空電子系統密切相關。可以說，沒有高性能的航電系統，就不可能有高效能作戰的戰鬥機。

發展

綜合航電系統在需求牽引和技術推動下已有幾十年的發展歷史，特別是近十來年，取得了引人注目的進展，促進了飛機作戰效能的進一步提高。然而，目前綜合航電系統在使用過程中暴露出不少不足之處，亟待加以改進和完善；同時，21世紀的作戰策略和方式的發展也對綜合航電系統提出了更具挑戰性的要求。因此，未來的十年，在解決經濟上可承受性問題的同時，綜合航電系統仍將向著更加綜合化、信息化、技術化、模組化及智慧型化的方向發展，並且綜合航電系統的功能、性能以及可靠性、維修性、保障性、測試性和綜合效能也將出現突破性的飛躍。可以預見，航空電子綜合化水平將得到不斷提高，航空電子綜合技術將向深度和廣度發展，得到不斷完善。

航電系統向深度和廣度發展

航空電子系統的發展歷程業已證明，綜合化是航空電子發展的靈魂和核心。綜合化能壓縮航空電子系統的體積和重量，減輕飛行員的工作負擔，提高系統可靠性，降低全壽命周期費用等。　於本世紀初服役的美國第四代戰機F－22按常規需要60多根天線，工作波段不同的多種接收機、發射機都處於各自分立狀態，現在已經綜合成十幾根天線，下一步還要繼續綜合。正在執行的綜合感測器系統（ISS）計畫，天線孔徑、射頻、信號處理、數字處理等都將採用共用概念。“綜合孔徑感測器系統”（IASS）用一個480×680像素的紅外焦平面陣完成前視紅外、紅外搜尋跟蹤、電視攝像等功能；“分布孔徑紅外系統”（DAIRS）把飛彈逼近告警裝置、紅外搜尋跟蹤和前視紅外等功能綜合成一個系統；“綜合射頻對抗系統”（SIRFC）、“綜合紅外對抗系統”（SIIRCM）將定向紅外對抗和紫外線飛彈告警結合起來。F－22、EF－2000飛機對機電系統實施統一的控制和管理，這就是所謂公共設備管理系統，並納入綜合航電系統統一管理和控制。下一步將朝著功能和能量的綜合方向發展，由一個整體的綜合系統完成目前由各機電系統完成的全部功能。　綜合已不限於單機之內，最大限度地利用機外信息資源將是今後一個顯著特點。通過數據鏈在編隊飛機之間或電子戰飛機和攻擊機之間進行實時數據傳輸，例如美國海軍提出的“協同作戰能力”（CEC）概念。此外，預計到2020年，有人駕駛飛機與無人駕駛飛機混合編隊作戰將成為現實，飛機上的綜合航電系統將成為海、陸、空、天綜合立體網上的一個節點。

開放式航電系統結構的研究與套用

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：便於構成分散式系統；便於不同廠家生產的、不同型號的計算機或其他硬體之間的互連、互通和互操作；也便於硬體、軟體的移植；便於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，有利於縮短研製開發周期。在計畫開發、採購、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。採用該結構後，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。　美國空軍把套用軍用技術和商用技術實現系統從傳統的封閉式結構向經濟上可承受的、靈活的開放式結構轉變視為當前一項挑戰。這是因為開放式系統結構由民用向軍用推廣存在著爭論，主要是由於標準和最佳性能不能兼顧，一些領域還不能完全滿足軍事上的需要，這就要求制訂和貫徹各種標準接口，使不同的產品研製、生產單位都要遵循公開一致的標準和規範。此外，開放式系統結構不僅涉及硬體，也涉及軟體。軟體開放系統、軟體可重複使用、軟體可變規模與硬體的開放性同樣重要，也是降低系統壽命周期費用、縮短研製開發周期的重要措施。因此，新一代綜合航電系統的軟體包括作業系統、應用程式、資料庫、網路、人機界面等應遵循統一的系列標準、規範研製開發，軟體的可重用、標準化、智慧型化、可移植性、質量、可靠性等都應列入表征軟體技術的特徵參數之中。　因此，今後十年，開放式工業標準向軍用過渡趨勢會更加明顯，開放式系統結構向軍事上套用的轉移不可逆轉。

廣泛採用COTS技術

未來十年，COTS技術的套用研究將進一步加強。　為了實現經濟上可承受、性能、可改進性和重新使用能力的四大指標，在新一代綜合航電系統中將會更加強調採用COTS技術。COTS技術具有如下特點：顯著減少專用器件、專用組件或模組、專用軟體等的數量，從而降低科研生產成本；採用通用的、開放的技術標準，兼容性好；技術先進，符合技術發展潮流；具有良好的技術支持，便於擴充和升級，產品更新換代快；可以直接在商品貨架上採購，供貨渠道有保障；採購費用低廉；研製、生產周期短；產品維修和後勤保障較為方便，維修保障費用低；無須投入專項科研經費等。　在綜合航電系統結構中採用COTS技術的主要目的還是降低成本。如JSF的綜合核心處理機（ICP）將廣泛採用COTS互連裝置。預計處理機的能力要比F—22的高一個數量級，但成本只有後者的幾分之一。此外，在開放式系統結構支持下，更新周期很短的商用產品，採用公開一致的民用標準，使其易於更新、易於發展、易於採用新技術。

實現高度的模組化

解決綜合航電系統採用開放式系統結構既要節省費用又要提高作戰任務性能的矛盾，方法之一是模組化。　模組化是綜合航電系統發展的又一重要特徵。模組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。積體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”於一個標準電子模組之中。　模組化航電系統的主要特徵是結構分層。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。模組化是為了系統重構、擴張、修改和維護，可大幅度地提高可用性，保證飛機隨時處於可以起飛作戰狀態；通用化是為了最大限度地利用模組、部件、元件以減少品種降低成本。　標準模組（SEM）是模組化的基礎。採用集成機櫃、標準模組後，取消了外場可更換單元（LRU），全面採用通用的、標準的外場可更換模組（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，從而大大減少了後勤保障費用。由於模組的標準是公開發布的，這對成本競爭和元器件的過時更改非常有利。每一個標準模組用若干個多晶片模組（MCM）或微波單片積體電路（MMIC）構成，而每個MCM或MMIC至少又有幾十個VHSIC和ASIC晶片組成。利用通用模組可開發系統或子系統，即利用通用模組組合構成任一功能的航電子系統。

戰鬥機感測器進一步綜合化

先進戰鬥機感測器的綜合化趨勢發展極為迅速。從本世紀初服役的F—22和JSF等第四代戰鬥機感測器來看，機上感測器實現全部綜合化已近在咫尺。　由於新一代航電系統感測器的種類、數量、複雜性及數據量的增加，超出了駕駛員有效使用和管理感測器的能力，從而使感測器的綜合成為一個突出的課題。多感測器綜合（MSI）的目標是：改變目前各種感測器分立的狀態，實現互為補充、互為備份、揚長避短、綜合使用各感測器提供的信息；對多感測器實現綜合的控制和管理，在現有的硬體和軟體水平上獲得比任何單獨的感測器性能更高的感測器系統。　美國空軍F－22戰機感測器系統的天線及射頻前端功能仍是分立的，雷達、RWR/ESM、CNI各有自己的天線及前端處理功能，綜合起來完成雷達、EW、CNI等功能。而“寶石台”計畫主要是要解決感測器區的綜合問題。雷達艙內的設備已不是傳統意義上的雷達，而是集雷達、CNI、EW、敵我識別（IFF）、無線電高度表、飛彈制導數據鏈等功能於一體的綜合射頻系統。該計畫提出用13個天線提供所有CNI/EW/雷達所需的功能。光電感測器的孔徑也要綜合，前視紅外、紅外搜尋跟蹤系統、飛彈告警功能的綜合，實現分布孔徑紅外系統（DAIRS）。感測器的信號處理和數據處理部分也要實現綜合，使用統一的中頻進行處理，A/D變換儘量向前端推移，使用標準的共用模組。完成信號處理和數據處理，然後通過統一航空電子網路，連線到綜合核心處理機（CIP），在CIP中進行數據融合。對感測器的控制和功率管理也可通過這個通道完成。感測器區的充分綜合將是一個很大的進步，在上述的各方面都將獲得極大的收益。　將於2010～2040年陸續裝備美國空軍、海軍及其盟國部隊的JSF戰鬥攻擊機的感測器系統將打破未來戰鬥機所需的雷達、電子戰和其他關鍵功能的界線。這意味著，用於掃描和跟蹤目標這些傳統雷達任務的有源電子掃描陣（AESA）在同一時刻也用於干擾、電子情報、通信和其他任務。而且AESA收集的數據將與機外數據源（如預警機、電子戰飛機和衛星），以及機上的光電系統的信息進行融合。若2架或4架JSF在一起工作時，其能力遠比同等數量的飛機單獨工作要強。當陷入困境時，單架JSF也具有完成任務和自我生存的能力。