飛機電子系統：(aircraft electronic system)為完成飛行任務所需要的各種機載電子設備。為了能夠在大溫差、低氣壓、寬頻範圍機械振動、強衝擊過載和狹小使用空間等惡劣環境條件下正常而可靠地工作，對飛機電子系統的設計以及元器件和材料的選用都有很高的要求。因此飛機電子系統的工程難度和成本都比普通電子系統高得多。
基本介紹
分類,通用電子系統,專用電子系統,主要特點,模組化,高度綜合化,智慧型化座艙,空地一體化,電傳飛控,發展必要性,發展狀況,
分類
飛機電子系統分為通用系統和專用系統。
通用電子系統
飛機為完成正常飛行任務所必須裝備的電子系統
①無線電通信電台：由發射機、接收機、天線、電源、控制盒、送話器(或電鍵)和受話器組成。在活動範圍大的中遠程飛機上同時裝載短波和超短波兩種通信電台，近距離活動的輕型飛機一般只裝載超短波電台（航空通信）。
②導航系統：用於確定飛機瞬時位置，並引導飛機沿著一定的航線從一點飛到另一點。導航系統處理和綜合由各感測器所測得的參數，給出精確的定位信息和為到達目的地所需要的航行諸元素。
在軍事上，導航系統還配合完成武器投放、偵察、巡邏、反潛、空戰後返航和救援等任務（飛機導航系統）。
導航系統按獲得導航信息的方式不同，可分為無線電導航、慣性導航、衛星導航、天文導航、都卜勒導航和儀表導航等系統；按作用距離的遠近不同，可分為超遠程導航、遠程導航、中程導航、近程導航和進場著陸導航（無線電控制著陸）等系統;按定位基準不同，可分為絕對導航（在全球坐標系中確定飛機的瞬時位置）和相對導航系統(按指定地點確定飛機的瞬時位置)。多種導航系統測量參數的綜合利用，可以達到比任何單個系統更高的精度。導航系統與自動駕駛儀交連，可以進一步提高導航精度和自動化程度，減輕飛行員的負擔。
③自動飛行控制系統：用來全部或部分地代替飛行員控制和穩定飛機的角運動和重心運動，並能改善飛行品質的反饋控制系統。這種系統除具有自動駕駛儀功能外，還能改善飛機的操縱性和穩定性，實現航跡控制、自動導航、地形跟隨、自動瞄準和武器投放、自動著陸和編隊飛行等功能。飛行控制系統由感測器、計算機、執行機構、自動回零系統、耦合器和控制盒等部分組成。
④綜合顯示系統：電子綜合顯示儀。
專用電子系統
飛機為完成某種特定任務而裝備的電子系統
①機載雷達：執行不同任務的飛機裝備不同功能的雷達。殲擊機裝備射擊瞄準和空空飛彈制導雷達；轟炸機裝備轟炸瞄準雷達；預警機裝備大型監視雷達；反潛機裝備適於發現海面目標的搜尋雷達；軍事偵察和資源探測飛機裝備具有極高解析度的合成孔徑雷達。
②機載計算機。
③電子戰系統：現代作戰飛機裝載必要的電子戰系統，用以搜尋、截獲、定位、記錄和分析敵方電子設備輻射的電磁能量，並由計算機確定對抗方案。80年代出現了專門用於電子戰的電子干擾飛機。電子干擾飛機攜帶電子偵察和大功率干擾設備，實戰中在戰區以外盤旋飛行進行干擾，為進攻機隊提供電子對抗支援，也可伴隨突防飛機進入戰區，實施隨行干擾。
④敵我識別系統：見機載敵我識別系統。
主要特點
70年代以後，飛機電子系統迅速向數位化、綜合化和模組化方向發展，出現了先進的、具有標準化模組結構的電子系統，某些專用系統已逐漸演變為通用系統（如綜合顯示系統以及部分計算機）。在通用體系結構的基礎上擴展相應的專用系統，就能適應不同任務的飛機的需要。
目前大型飛機航空電子系統的主要特點是：
模組化
以開放式結構和模組化為特徵的航電系統在A380和波音787飛機上達到了新的水平。A380飛機航空電子系統是基於ARINC653標準的、開放式的綜合模組化航空電子系統（IMA），由航空電子全雙工乙太網（AFDX）和18個IMA模組構成；波音787飛機航空電子系統採用滿足ARINC 653標準的、開放式系統結構的通用核心繫統（CCS），並採用滿足ARINC664標準的、光纖乙太網的通用數據網路（CDN）。正如柯林斯公司的營運長所說：“無論是軍用飛機還是民用飛機，也無論是幹線機還是支線機，甚至不管是固定翼飛機還是旋翼飛機，不同平台的任務系統或許在功能上有差別，但以模組化的系統與開放式結構為基礎的設計具有很大的共同性，可以縮短系統開發的周期，使產品更具競爭能力。特別在軟體比例不斷上升的今天，航空電子系統軟體的不斷升級已經成為提高系統性能的重要方法之一。”
高度綜合化
隨著技術進步和功能及經濟性方面要求的不斷提高，航空電子系統發展的趨勢是綜合化程度在不斷提高。現代先進的飛機在硬體和軟體綜合上達到了非常高的水平，在大大提升飛機功能和性能的同時較好地控制了飛機的成本。目前機載航空電子系統的綜合主要體現在座艙綜合顯示控制、綜合數據處理、綜合導航引導、綜合監視與告警等方面。
智慧型化座艙
飛機座艙更加突出“以人為本”，注重座艙的通用性，減少飛行員的轉機型培訓；顯示區域更大、更直觀、互動式的人機接口，減輕飛行員工作負擔，採用多種手段改善態勢感知能力，提高飛行安全性。
空地一體化
A380和波音787都實現了駕駛艙和客艙電子系統的全面綜合，使航空電子體系更加完整和協調；同時也將空地套用需求緊密結合起來，便於實現空地運行網路化管理和滿足空地一體化無縫隙不間斷服務的需求。隨著新航行系統的部署，地空和空空數據鏈在新航行系統中的作用越來越大，使得航電系統與地面系統能緊密地融合。
電傳飛控
近20年來，民用飛機利用電傳飛行控制系統（FBW）替代傳統的機械操縱系統，並廣泛套用主動控制技術（ACT），取得了前所未有的成效。目前，歐美等先進的民用飛機，如：A320、A340、波音777、A380、波音787等都以數字電傳飛行控制系統為基礎，套用主動控制技術的成功範例，代表了民用飛機飛行控制系統的發展趨勢。
發展必要性
根據國家發展大型飛機的戰略規劃,為滿足未來大型飛機航空電子系統國產化的要求,打破機載平台航空電子系統及設備完全依賴進口的局面,促進國內航空電子系統及其設備的發展,同時,為適應未來航空電子技術的發展趨勢,以大型飛機研製為契機,開展具有自主智慧財產權的航空電子系統及其設備的研製,是我國當前乃至未來十多年發展的重點。為此,我們認為發展我國大型飛機航電系統的必要性主要體現在以下幾個方面:
(1)採用先進的航空電子技術,是未來大型飛機航空電子系統發展的總趨勢隨著電子技術、計算機技術和通信技術的飛速發展,航空電子系統及其設備的發展也是日新月異,先進的設備和先進的性能將會大大提高航電系統的整體性能,同時可以實現航電系統性能的不斷升級,使之滿足不斷發展的市場需求。國外的先進飛機,如空客A380和波音B787均採用了先進的綜合模組化的航空電子系統。
(2)獨立自主發展我國大型飛機航空電子系統,縮短與國外的差距從我們掌握的情況看,當前我國進口的各類民航客機均沒有我國自行研製的電子設備,國內生產的運輸機和支線飛機也採用國外的電子設備。這樣的形勢對我們而言,既是巨大的挑戰,也是難得的機遇,同時也說明我國自主研製的航空電子設備與國外相比有很大差距。獨立自主研製擁有自主智慧財產權的大型飛機航電系統,將改變我國大型飛機航電設備完全依賴進口的局面,增強我國企業在航空領域的核心競爭力,打破國外對我國核心技術的封鎖和禁運,填補我國航空電子產品在民用飛機上使用的空白。
(3)採用綜合模組化技術,可極大提高航空電子系統的可靠性、維修性,也便於系統升級採用綜合化、模組化以及數位化的綜合模組化設計技術是將傳統的基於設備級的機載電子產品改變成基於模組級的機載電子產品,這不僅可以提高航電系統及設備的性能,同時,採用綜合化、模組化和數位化的設計後,可大大提高系統及設備的可靠性,而且在對設備進行維護方面也較以前的方法大為簡化,在系統的升級方面也將會帶來非常靈活的途徑。
(4)自主發展我國大型飛機航空電子系統,是實現我國航空工業可持續發展的重要舉措通過自主發展我國大型飛機航電系統,將逐步建成我國大型飛機航電系統的研發體系和平台,突破如設計、製造、加工、工藝以及元器件等若干重大技術,同時,可培養一支技術精湛的研究隊伍,為我國航空工業可持續發展打下堅實的基礎。
發展狀況
1國外機載航空電子技術發展趨勢
為了降低大型飛機航空電子系統及設備的成本,從20世紀80年代末起,國外航空電子技術開發商便開始為大型飛機研製綜合化的航空電子體系架構,也就是所謂的綜合模組化航空電子(IntegratedModularAvionics,IMA)系統。隨著微電子和軟體技術的迅速發展,目前在大型飛機上實現IMA技術所需的各種條件已經成熟,並且它將成為未來10～20年大型飛機航空電子系統發展的主要方向。由此可見,採用了IMA技術後,機載航空電子設備得到了極大的最佳化。
從發展趨勢看,未來航電系統及其設備的發展將由設備級向模組和片上系統級發展,從而可極大提高航電系統的性能,大大減少航電設備的體積、重量和功耗,使航電系統及設備的可靠性和維修性得以極大提高,同時,航電系統的升級換代更加方便。
綜合模組化的航空電子是一種在軟體控制下的高度綜合化的航空電子體系,其目標之一是實現模組的標準化、重複使用和可互換,這樣便可通過嚴格定義和控制各模組的硬軟體及其接口,達到用少量幾種模組支持當前和未來多種航空電子系統功能的目標。它將許多獨立功能的設備綜合到一個“機箱內”,機箱內的模組通過背板匯流排互連,共享計算資源、容錯處理、供電和I/O接口,各個機箱再通過匯流排(如ARINC629匯流排或AFDX交換網路)形成綜合化的航空電子體系,從而實現各種機載航空電子功能。
在對大型飛機航空電子系統性能要求越來越高、製造成本競爭愈加激烈的今天,IMA技術是大型飛機航空電子系統發展的必然趨勢。在首個實現套用的IMA航空電子系統———波音777的飛機信息管理系統(AIMS)誕生之後,國外新型大型飛機已經開始將IMA航空電子架構作為機載航空電子系統的首選,如A400M、A380、B-787等飛機都採用了IMA架構。不僅如此,目前這些新型飛機的航空電子系統綜合化程度還比AIMS更高,例如波音787採用的通用核心繫統便被認為是飛機的“中央神經系統”,由其負責集中處理多種系統功能,這就使得波音787的計算機系統減至30部,而波音777則採用了近80個獨立的計算機系統來滿足約100種不同設備的套用需求。
從目前發展情況來看,在不斷降低大型飛機航空電子系統及其設備成本的同時,進一步提高系統性能,並保持系統的可靠性和易維護性,未來航空電子系統必將更加廣泛地採用綜合模組化的航電架構,並繼續深化航空電子系統的橫向(不同功能的系統)綜合化,進一步提高各種航空電子系統設備的模組化水平,增強航空電子系統的開放性。
綜上所述,隨著未來電子技術和網路技術的迅速發展,根據國際民航組織的要求,並結合未來信息化發展的需要,大型飛機航空電子技術的發展趨勢主要體現在以下幾個方面:(1)實現數位化、綜合化和模組化;(2)採用開放式體系結構進行系統設計;(3)航電系統將滿足新航行系統要求;(4)乘客服務和娛樂系統日益完善;(5)系統設備的可靠性設計越來越高。
2國內機載航空電子技術發展狀況
當前,國內主幹線的民用客機主要是依靠以進口波音公司和空客公司的系列飛機為主,支線飛機也主要是進口;而飛機上的電子設備都以國外公司研製和生產為主。
在軍用飛機航空電子系統及其設備的研製方面(主要是任務電子系統方面),國內的相關單位已具備了一定的技術實力,特別是在航空電子總體以及機載雷達、通信、導航、識別等設備的研製方面已經能滿足我國自行研製的各類戰鬥機的要求。當前,我國機載軍用電子設備已從獨立式走向了聯合式,目前正向綜合化和高度綜合化方向發展。
