未来十年综合航电系统的发展趋向
现代航空电子系统发展趋势
现代航空电子系统发展趋势在现代航空领域，航空电子系统正经历着深刻而迅速的变革。
这些变革不仅影响着飞机的性能、安全性和可靠性，也在改变着航空运输的方式和未来发展的走向。
过去几十年，航空电子系统从简单的机械仪表和无线电通信设备，逐渐发展成为高度集成、智能化的复杂系统。
如今，随着科技的不断进步，现代航空电子系统正朝着更加先进、高效和智能化的方向迈进。
其一，集成化程度不断提高是明显的趋势。
以往，飞机上的各种电子设备相对独立，功能单一。
如今，通过高度集成的设计，将多个功能模块整合到一个芯片或一个系统中，大大减少了设备的体积、重量和功耗，提高了系统的可靠性和稳定性。
例如，飞行管理系统不再仅仅是简单的导航和飞行计划制定工具，而是与发动机控制、飞行姿态控制等多个系统紧密结合，实现了飞机运行的整体优化。
其二，数字化技术的广泛应用是推动航空电子系统发展的重要力量。
数字信号处理技术使得飞机上的各种传感器所采集到的信息能够更加准确、快速地被处理和传输。
从飞行数据的记录到飞行员与地面控制中心的通信，数字化技术确保了信息的高效传递和处理，减少了误差和延误。
其三，智能化是现代航空电子系统发展的一个关键方向。
通过采用先进的算法和机器学习技术，系统能够对飞行状况进行实时监测和预测，提前发现潜在的故障和风险，并自动采取相应的措施进行应对。
例如，智能飞行控制系统可以根据气流、气象条件等因素自动调整飞机的姿态和飞行路径，提高飞行的安全性和舒适性。
再者，开放性和互操作性也成为了航空电子系统的重要发展趋势。
不同厂家生产的电子设备能够更加容易地进行集成和协同工作，打破了以往的技术壁垒和兼容性问题。
这不仅降低了航空公司的运营成本，也为技术的创新和升级提供了更加广阔的空间。
在通信领域，高速、稳定的数据链通信技术不断发展。
飞机与地面控制中心、其他飞机之间能够实现实时、大容量的数据交换，使得飞行的监控和管理更加精确和及时。
同时，卫星通信技术的应用也使得飞机在偏远地区和海洋上空的通信不再受限，保障了飞行的全程通信联络。
综合航电
未来十年综合航电系统的发展趋向综合航空电子系统（下称综合航电系统）是现代化战斗机的一个重要组成部分，战斗机的作战性能与航空电子系统密切相关。
可以说，没有高性能的航电系统，就不可能有高效能作战的战斗机。
综合航电系统在需求牵引和技术推动下已有几十年的发展历史，特别是近十来年，取得了引人注目的进展，促进了飞机作战效能的进一步提高。
然而，目前综合航电系统在使用过程中暴露出不少不足之处，亟待加以改进和完善；同时，21世纪的作战策略和方式的发展也对综合航电系统提出了更具挑战性的要求。
因此，未来的十年，在解决经济上可承受性问题的同时，综合航电系统仍将向着更加综合化、信息化、技术化、模块化及智能化的方向发展，并且综合航电系统的功能、性能以及可靠性、维修性、保障性、测试性和综合效能也将出现突破性的飞跃。
可以预见，航空电子综合化水平将得到不断提高，航空电子综合技术将向深度和广度发展，得到不断完善。
（一）航电系统的发展现状一、航空电子技术与系统结构的发展近半个世纪以来，为解决战斗机中的一系列问题，以美国为首的西方国家开始了漫长的航空电子系统综合技术的开发过程。
综合航空电子技术发展至今，基本上经历了分散、联合、综合到高度综合这4个阶段；航空电子系统结构亦是如此，同样经历了分立式、联合式、综合式和高度综合式4个阶段。
图1给出了4种典型结构的演变。
第一代航空电子系统为分立式结构，雷达、通信、导航等设备各自均有专用且相互独立的天线、射频前端、处理器和显示器等，采用点对点连接。
第二代航空电子系统为联合式结构，使用几个数据处理器完成低带宽的数据传输交换功能,如导航武器投放、外挂管理、显示、控制等，各单元之间通过数字总线交联，资源共享只在信息链后端的控制和显示环节。
这种结构主要来源于美国空军莱特实验室于20世纪70年代提出的“数字式航空电子信息系统”（DAIS）计划，该计划采用机载多路数据传输总线（1553B）技术，简化了设备间的连接关系，减轻了系统的体积和重量，解决了任务处理显示控制的综合问题，对航空电子系统综合化起到了很大的促进作用，使飞机的功能和性能前进了一大步，并为F-15、F-16、A/F-18等普遍应用。
航空电子系统综合技术的发展与模块化趋势
信 息的依存度 也越来越高 。为 了尽可能全面地 了解实时飞行 状 态和 环境 ，民航飞机必须综合利用机载信息设备和海陆空 天多平台网络资源 ， 实现信 息的实时收集 、 处理 、 传输和资源
共享。
模块化是实现航空 电子系统重构 的基础 ，也是未来航空 电子 系 统 的 必 然 发 展 趋 势 。在 航 空 电子 系 统 对 于 综 合 化 程 度 的要求越来越高 的情况下 ，模块化结构 的出现使得庞大而复 杂 的航 电系统得到简化 。通过集成 多个元器件 ，模块化不仅 可 以明显减小航空 电子系统 的体积和重量 ，更减少 了各元器 件之间 的电气连线配合 ，使系统变得更加可靠 。采用通用 的 标准化模块 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 能够使航空电子系统的维修变得更加简便 ， 实现 了系统 的二级维修 ，维修成本也大幅 降低 。近年来集成 信息技术的高速发展使得航空 电子系统的模块化更易于实现 。 但是 ， 航 空电子系统的模块 化是实现其综合化的物理基础 ， 必 须遵从于综合化 的发展要求而发展 。模块化 的发展不 能与航 空 电子系统脱离 ，并且应采用通用标准 以保证一 定程度 的通 用性 。此外 ， 航 空电子系统的模 块必须具有足够的可靠性 ， 能 够实现系统 的检测 、 容错和重构 ， 同时还应尽量减 少开 发时间 以降低 成本 。模块 化与综合化 具有不 同的 内涵和关键 技术 ， 模块化是现代航 空电子 系统的重要技术 手段，而 综合 化才 是
随着信 息技术在 民用飞机 中的广泛应用 ，航空 电子系统 在 民航飞机 成本中所 占的 比例逐渐上升 ，已经成为影响飞机 总成本不可忽视的重要因素之一 。为 了降低 民航飞机 的设计
与制造成本 ， 推进现代 飞机 的发展速度 ， 有必要针对航空 电子
航空电子系统现状及 发展趋势 - 清华国家信息实验室
¾ 我国缺乏支持4DT运行的民机航电系统核心技术
– 导航技术落后，飞行航迹偏差较大 – 监视技术落后，飞行感知能力弱 – 缺乏空地协同的管制手段，运行效率低 – 缺乏主动控制技术，飞控抗干扰能力较差；
基本不具备自 主飞行能力
三、发展趋势
1、高速机内互连网络 实时性——由于物理资源的共享，其访问策略造成不确定性
故障封闭——由于物理时间对于物理规律辑的隔离，但通信任务之 间的故障封闭是综合化互连中的难题。
三、发展趋势
2、高速数据链
L波段宽带数据链系统是未来空地通信的主要手段， 为满足各类空地通信业务的服务质量要求，L波段宽 带通信关键技术研究需要满足以下技术指标 9 系统数据速率：≥2Mbps； 9 通信距离：≥200km； 9 支持飞行速度≥1000km/h产生的大多普勒频移； 9 电磁兼容符合RTCA DO-160E/F标准； 9 支持呼叫/接听、移动交换/归属位置和QoS服务； 9 支持ADS标准、ATN标准等。
（通信、导航、飞控及监视、健康管理等）
任务航空电子：完成特定任务而装备
（火控系统、电子对抗、敌我识别等）
机体
发动机
机载系统
航电成本 占整机的 50%以上
航电是飞机先进性的标志和市场成功的保障
九大子系统
航空电子系统组成框图
二、目前现状
当前大型飞机航空电子系统的主要特点是：
（1）模块化 以开放式结构和模块化为特征。A380基于ARINC653标准的、开放式的综合模 块化航空电子系统（IMA），由航空电子全双工以太网（AFDX）和18个IMA模块构 成；波音787采用满足ARINC653标准的、开放式系统结构的通用核心系统（CCS）， 并采用满足ARINC664标准的、光纤以太网的通用数据网络（CDN）。 （2）高度综合化 目前机载航空电子系统的综合主要体现在座舱综合显示控制、综合数据处理、 综合导航引导、综合监视与告警等方面。 （3）智能化座舱 飞机座舱更加突出“以人为本”，注重座舱的通用性，减少飞行员的转机型培 训；显示区域更大、更直观、交互式的人机接口，减轻飞行员工作负担，采用多种手 段改善态势感知能力，提高飞行安全性。 （4）空地一体化 A380 和波音787 都实现了驾驶舱和客舱电子系统的全面综合，使航空电子体 系更加完整和协调；同时也将空地应用需求紧密结合起来。 （5）更多空管功能 为解决空管容量问题，国际民用航空界认为应将一部分飞机航线决策和控制责 任移交到飞机驾驶舱中，这样将简化地面的控制工作，从而使地面空管人员能处理更 多的空管工作。
2024年航空机电系统市场发展现状
2024年航空机电系统市场发展现状1. 概述航空机电系统是指构成飞机电气和机械部件的综合体系。
它包括飞机的电力系统、驱动系统、航空电子设备、通信系统和自动控制系统等。
随着航空业的快速发展，航空机电系统的市场需求也越来越大。
本文将就2024年航空机电系统市场发展现状进行深入分析。
2. 市场规模根据市场调研数据显示，航空机电系统市场正以每年约10%的速度增长。
2019年，全球航空机电系统市场规模达到2500亿美元。
预计到2025年，市场规模将进一步增长至4500亿美元。
这一增长主要受益于全球航空业的蓬勃发展。
3. 市场驱动因素3.1 航空业的增长航空业作为全球贸易和旅游业最重要的组成部分之一，正迅速发展。
新兴市场的持续增长以及中产阶级的增加，促使更多的人选择乘坐飞机旅行。
这种需求增长推动了航空机电系统市场的发展。
3.2 技术进步随着科技的日新月异，航空机电系统的技术也在不断进步。
电子设备的小型化和功能的增强，提高了飞机的安全性和性能。
新型材料和先进制造技术的应用，使得机电系统更加轻量化和可靠。
这些技术进步促使航空机电系统市场的需求增长。
3.3 环保要求近年来，环境问题日益受到关注。
航空业作为二氧化碳排放量较高的行业之一，受到了环保要求的压力。
为了减少对环境的影响，航空机电系统需要不断创新，提高能源利用率和减少排放。
这也为航空机电系统市场的发展带来了机遇。
4. 主要厂商全球航空机电系统市场竞争激烈，主要厂商包括：•波音•空客•洛克希德·马丁公司•通用电气•霍尼韦尔国际公司这些厂商拥有先进的技术、庞大的研发团队和广泛的市场渠道，占据着航空机电系统市场的主导地位。
5. 市场机遇与挑战5.1 市场机遇航空机电系统市场的机遇主要来自于以下方面：•新兴市场需求的增长：随着新兴市场经济的快速增长，对航空机电系统的需求也不断增加。
•航空业的现代化升级：随着航空业对飞机性能和安全性的要求越来越高，对航空机电系统的需求也相应增加。
未来十年的航空行业趋势
未来十年的航空行业趋势随着科技的不断进步与全球化的加速发展，航空行业正面临着许多变革和挑战。
在未来十年里，航空行业将经历一系列的趋势，并对旅客、航空公司和相关行业产生深远的影响。
本文将重点关注未来十年的航空行业趋势，并进行分析和预测。
一、数字化和智能化的加速发展未来十年，数字化和智能化将成为航空行业的核心发展趋势。
随着技术的不断进步，人工智能、大数据分析、物联网和自动化等技术将被广泛应用于航空运营中的各个环节，从而提高效率、降低成本、增强安全性。
首先，数字化将推动航空公司实现更高效的运营管理和服务提升。
通过引入智能导航系统、自动化的登机手续和行李托运系统，航空公司可以提供更快速、便捷的服务，同时减少排队时间和人为错误。
其次，大数据分析将帮助航空公司进行更精确的市场预测和需求分析。
通过深入挖掘旅客的出行喜好和消费习惯，航空公司可以提供个性化的产品和服务，从而增加客户黏性和满意度。
最后，物联网技术将使航空公司实现全面感知和监控机组、飞机和设备的运行状态。
通过实时采集和分析数据，航空公司可以及时发现并解决潜在的安全隐患，从而提高飞行的安全性和准时率。
二、环境可持续性成为关键课题随着全球对环境保护意识的提高，未来十年的航空行业将面临着巨大的环境可持续性挑战。
为了应对气候变化和减少碳排放，航空公司将不得不采取一系列的措施来降低对环境的影响。
首先，航空公司将加大对新能源技术的研发和应用，以减少燃油消耗和碳排放。
例如，混合动力飞机、电动飞机和生物燃料等将逐渐成为未来航空运营的新选择。
其次，航空公司将倡导更加节能环保的机场运营。
通过引入太阳能发电、雨水回收和智能能源管理系统等技术，机场可以降低能源消耗，减少对环境的污染。
最后，航空公司将加强合作与创新，推动航空业整体的环境可持续性发展。
通过共享经验和资源，航空公司可以共同应对环境挑战，共同推动航空行业向低碳、绿色发展的方向迈进。
三、机上体验的进一步改善未来十年，航空公司将继续致力于提高机上旅客的体验，以满足不断增长的旅行需求和提升竞争力。
航空电子系统技术发展趋势
航空电子系统技术发展趋势摘要：文章介目前航电系统的现状,根据电子战、传感器、数据链、导航和通信系统的研究现状和计划,分析未来航空电子系统发展的特点、特征、技术措施和趋势。
关键词：航空电子综合航空电子发展趋势0引言在飞机人机环境中，人机接口实现飞行员与飞机系统的交互。
航电系统人机接口包括显示类，如显示器、头盔瞄准显示器、告警灯等；听觉类，如语音告警等；控制类，如驾驶杆、控制面板等。
航空电子系统人机接口的控制主要是实现飞行器机载航电设备和座舱显示的控制，其主要的控制设备包括控制面板、显示器周边键、双杆上的功能键等，随着技术的发展，语音识别和触摸控制等技术也出现在飞机上。
1、电子系统PHM的支撑技术在PHM技术中,故障预测是核心任务和内容。
1.1故障诊断技术故障诊断是指利用传感器来探测系统状态特征参数,并结合其他数据信息(如历史维修数据、加速寿命实验数据)对系统当前的健康状态进行评估,达到诊断和监控的目的。
故障诊断技术可分成基于解析模型的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法3种。
基于解析模型的方法是在知道诊断对象数学模型的基础上,按一定的数学方法对被测信息进行处理诊断。
基于信号处理的方法通常是利用信号模型,直接分析可测信号,提取诸如方差、幅值、频率等特征值,从而检测出故障。
基于知识的故障诊断方法是在知识的层次上,以知识处理技术为基础,实现辩证逻辑与数理逻辑的集成,符号处理与数值处理的统一,推理过程与算法过程的统一,通过在概念和处理方法上的知识化实现系统的故障诊断。
1.2故障预测技术故障预测技术首先提供相关历史经验数据及其变化趋势,然后根据目前设备的状态参数、使用情况、环境和工作条件,通过某种预测模型的计算,推断出设备若干时间后的状态参数,最后根据预测的参数状态进行诊断,推断系统当前的健康状态。
在预测过程中,故障预测算法是由系统的历史数据推算其将来状态过程中重要的一环。
现有的预测算法可分为参数模型法和非参数模型法。
未来航空动力系统的发展趋势
未来航空动力系统的发展趋势在人类不断探索蓝天的征程中，航空动力系统一直是推动航空技术进步的关键因素。
从早期的活塞式发动机到现代的喷气式发动机，航空动力系统经历了多次重大变革。
随着科技的飞速发展，未来的航空动力系统又将呈现出怎样的发展趋势呢？高效能与低排放是未来航空动力系统发展的重要方向。
在全球对环境保护日益重视的背景下，降低航空运输对环境的影响成为当务之急。
传统的航空燃油燃烧会产生大量的二氧化碳、氮氧化物等污染物，因此，研发更加清洁、高效的能源成为必然选择。
电动化是未来航空动力系统的一个突出趋势。
电动汽车在地面交通领域的快速发展为航空电动化提供了技术借鉴。
电动航空发动机具有零排放、低噪音等显著优点。
虽然目前电池能量密度仍然限制了电动飞机的航程和载重量，但随着电池技术的不断突破，如固态电池的研发，未来电动飞机有望在短途通勤、城市内飞行等领域得到广泛应用。
例如，一些小型电动无人机已经在物流配送、航拍等领域崭露头角。
除了纯电动，混合动力系统也备受关注。
混合动力将传统燃油发动机与电动系统相结合，可以在不同飞行阶段灵活切换动力源，以实现最佳的燃油效率和排放控制。
在起飞和爬升等需要大功率输出的阶段，燃油发动机发挥主要作用；在巡航等相对稳定的飞行阶段，电动系统则可以辅助工作或单独运行，从而降低燃油消耗和排放。
另一个重要的发展趋势是智能化。
未来的航空动力系统将配备先进的传感器和控制系统，能够实时监测发动机的工作状态，进行自我诊断和预测性维护。
通过大数据分析和人工智能算法，发动机可以根据飞行任务和环境条件自动优化工作参数，提高燃油效率和可靠性。
比如，智能控制系统可以根据飞行高度、速度和气温等因素，自动调整燃油喷射量和进气量，以确保发动机始终处于最佳工作状态。
此外，新型材料的应用也将为航空动力系统带来重大变革。
高强度、耐高温、轻质的复合材料将越来越多地用于发动机制造，减轻发动机重量，提高发动机性能。
例如，陶瓷基复合材料可以承受更高的工作温度，从而提高发动机的热效率；碳纤维增强复合材料能够显著降低发动机结构重量，增加飞机的有效载荷。
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文章编号:1001-893X(2002)06-0023-04未来十年综合航电系统的发展趋向Ξ汪桂华(中国西南电子技术研究所,四川成都610036)摘 要:本文主要阐述未来十年国外综合航电系统的总的发展趋向,重点介绍了在开放式系统结构的研究与应用、采用C OTS技术、模块化、多传感器综合技术等方面的发展趋向。
关键词:综合航电系统;开放式系统结构;C OTS技术;模块化;多传感器综合;发展中图分类号:V243 文献标识码:AThe Developing T rend of I ntegrated AvionicsSystem in Future T en YearsWANG Gui-hua(S outhwest China Institute of E lectronic T echnology,Chengdu610036,China)Abstract:The developing trend of integrated avionics system in foreign countries in future10years is presented, with em phasis on such aspects as the research application of open system architecture,C OTS technology, m odularization and multi-sens or integration(MSI)technology.K ey w ords:Integrated avionics system;Open system architecture;C OTS technology;M odularization;Multi-sens or integration(MSI);Development 综合航空电子系统(下称综合航电系统)是现代化战斗机的一个重要组成部分,战斗机的作战性能与航空电子系统密切相关。
可以说,没有高性能的航电系统,就不可能有高效能作战的战斗机。
综合航电系统在需求牵引和技术推动下已有几十年的发展历史,特别是近十来年,取得了引人注目的进展,促进了飞机作战效能的进一步提高。
然而,目前综合航电系统在使用过程中暴露出不少不足之处,亟待加以改进和完善;同时,21世纪的作战策略和方式的发展也对综合航电系统提出了更具挑战性的要求。
因此,未来的十年,在解决经济上可承受性问题的同时,综合航电系统仍将向着更加综合化、信息化、技术化、模块化及智能化的方向发展,并且综合航电系统的功能、性能以及可靠性、维修性、保障性、测试性和综合效能也将出现突破性的飞跃。
可以预见,航空电子综合化水平将得到不断提高,航空电子综合技术将向深度和广度发展,得到不断完善。
一、航空电子综合化技术向深度和广度发展航空电子系统的发展历程业已证明,综合化是航空电子发展的灵魂和核心。
综合化能压缩航空电子系统的体积和重量,减轻飞行员的工作负担,提高系统可靠性,降低全寿命周期费用等。
将于本世纪初服役的美国第四代战机F-22按常规需要60多根天线,工作波段不同的多种接收机、发射机都处于各自分立状态,现在已经综合成十几根天线,下一步还要继续综合。
正在执行的综合传感器系统(I S S)计划,天线孔径、射频、信号处理、数字处理等都将采用共用概念。
“综合孔径传感器Ξ收稿日期:2002-09-25系统”(I A S S)用一个480×680像素的红外焦平面阵完成前视红外、红外搜索跟踪、电视摄像等功能;“分布孔径红外系统”(D A I R S)把导弹逼近告警装置、红外搜索跟踪和前视红外等功能综合成一个系统;“综合射频对抗系统”(SIRFC)、“综合红外对抗系统”(SIIRC M)将定向红外对抗和紫外线导弹告警结合起来。
F-22、EF-2000飞机对机电系统实施统一的控制和管理,这就是所谓公共设备管理系统,并纳入综合航电系统统一管理和控制。
下一步将朝着功能和能量的综合方向发展,由一个整体的综合系统完成目前由各机电系统完成的全部功能。
综合已不限于单机之内,最大限度地利用机外信息资源将是今后一个显著特点。
通过数据链在编队飞机之间或电子战飞机和攻击机之间进行实时数据传输,例如美国海军提出的“协同作战能力”(CEC)概念。
此外,预计到2020年,有人驾驶飞机与无人驾驶飞机混合编队作战将成为现实,飞机上的综合航电系统将成为海、陆、空、天综合立体网上的一个节点。
二、进一步开展开放式综合航电系统结构的研究与应用开放式系统结构是由开放系统接口标准定义的一个结构框架,它的优点是:便于构成分布式系统;便于不同厂家生产的、不同型号的计算机或其他硬件之间的互连、互通和互操作;也便于硬件、软件的移植;便于系统功能的增强和扩充。
此外,开放式系统结构还支持系统可变规模,有利于缩短研制开发周期。
在计划开发、采购、维修及更新时能降低成本。
其原因是它增加了可重新使用机会,更有可能使用商用货架产品(C O T S)技术,还能快速建立系统模型。
采用该结构后,就能较好地解决系统的功能扩充、修改,及元器件的更新换代。
美国空军把应用军用技术和商用技术实现系统从传统的封闭式结构向经济上可承受的、灵活的开放式结构转变视为当前一项挑战。
这是因为开放式系统结构由民用向军用推广存在着争论,主要是由于标准和最佳性能不能兼顾,一些领域还不能完全满足军事上的需要,这就要求制订和贯彻各种标准接口,使不同的产品研制、生产单位都要遵循公开一致的标准和规范。
此外,开放式系统结构不仅涉及硬件,也涉及软件。
软件开放系统、软件可重复使用、软件可变规模与硬件的开放性同样重要,也是降低系统寿命周期费用、缩短研制开发周期的重要措施。
因此,新一代综合航电系统的软件包括操作系统、应用程序、数据库、网络、人机界面等应遵循统一的系列标准、规范研制开发,软件的可重用、标准化、智能化、可移植性、质量、可靠性等都应列入表征软件技术的特征参数之中。
因此,今后十年,开放式工业标准向军用过渡趋势会更加明显,开放式系统结构向军事上应用的转移不可逆转。
图1所示是美国洛克希德・马丁公司推出的J S F综合航电系统的开放式系统结构。
三、广泛采用COTS技术未来十年,C OTS技术的应用研究将进一步加强。
为了实现经济上可承受、性能、可改进性和重新使用能力的四大指标,在新一代综合航电系统中将会更加强调采用C OTS技术。
C OTS技术具有如下特点:显著减少专用器件、专用组件或模块、专用软件等的数量,从而降低科研生产成本;采用通用的、开放的技术标准,兼容性好;技术先进,符合技术发展潮流;具有良好的技术支持,便于扩充和升级,产品更新换代快;可以直接在商品货架上采购,供货渠道有保障;采购费用低廉;研制、生产周期短;产品维修和后勤保障较为方便,维修保障费用低;无须投入专项科研经费等。
在综合航电系统结构中采用C OTS技术的主要目的还是降低成本。
如JSF的综合核心处理机(ICP)将广泛采用C OTS互连装置。
预计处理机的能力要比F—22的高一个数量级,但成本只有后者的几分之一。
此外,在开放式系统结构支持下,更新周期很短的商用产品,采用公开一致的民用标准,使其易于更新、易于发展、易于采用新技术。
四、实现高度的模块化解决综合航电系统采用开放式系统结构既要节省费用又要提高作战任务性能的矛盾,方法之一是模块化。
模块化是综合航电系统发展的又一重要特征。
模块化是实现结构简化和综合化的基础,也是实现系统重构的基础。
集成电路和电子技术的高速发展图1 JSF综合航电系统的开放式系统结构已经能够使各种完整的功能“浓缩”于一个标准电子模块之中。
模块化航电系统的主要特征是结构分层。
系统结构分层和综合化的关键,也是影响资源利用率的重要因素,在顶层设计时必须要折衷和权衡系统结构层次。
模块化是为了系统重构、扩张、修改和维护,可大幅度地提高可用性,保证飞机随时处于可以起飞作战状态;通用化是为了最大限度地利用模块、部件、元件以减少品种降低成本。
标准模块(SE M)是模块化的基础。
采用集成机柜、标准模块后,取消了外场可更换单元(LRU),全面采用通用的、标准的外场可更换模块(LRM);整个航电系统由三级维修变成二级维修,简化了航空电子维修,减少维修人员和地面维修设备,实现延期的维修或定期维修,从而大大减少了后勤保障费用。
由于模块的标准是公开发布的,这对成本竞争和元器件的过时更改非常有利。
每一个标准模块用若干个多芯片模块(MC M)或微波单片集成电路(M MIC)构成,而每个MC M或M MIC至少又有几十个VHSIC 和ASIC芯片组成。
利用通用模块可开发系统或子系统,即利用通用模块组合构成任一功能的航电子系统。
五、战斗机传感器进一步综合化先进战斗机传感器的综合化趋势发展极为迅速。
从本世纪初将要服役的F—22和JSF等第四代战斗机传感器来看,机上传感器实现全部综合化已近在咫尺。
由于新一代航电系统传感器的种类、数量、复杂性及数据量的增加,超出了驾驶员有效使用和管理传感器的能力,从而使传感器的综合成为一个突出的课题。
多传感器综合(MSI)的目标是:改变目前各种传感器分立的状态,实现互为补充、互为备份、扬长避短、综合使用各传感器提供的信息;对多传感器实现综合的控制和管理,在现有的硬件和软件水平上获得比任何单独的传感器性能更高的传感器系统。
美国空军F -22战机传感器系统的天线及射频前端功能仍是分立的,雷达、RWR/ES M 、C NI 各有自己的天线及前端处理功能,综合起来完成雷达、EW 、C NI 等功能。
而“宝石台”计划主要是要解决传感器区的综合问题。
雷达舱内的设备已不是传统意义上的雷达,而是集雷达、C NI 、EW 、敌我识别(IFF )、无线电高度表、导弹制导数据链等功能于一体的综合射频系统。
该计划提出用13个天线提供所有C NI/EW/雷达所需的功能。
光电传感器的孔径也要综合,前视红外、红外搜索跟踪系统、导弹告警功能的综合,实现分布孔径红外系统(DAIRS )。
传感器的信号处理和数据处理部分也要实现综合,使用统一的中频进行处理,A/D 变换尽量向前端推移,使用标准的共用模块。
完成信号处理和数据处理,然后通过统一航空电子网络,连接到综合核心处理机(CIP ),在CIP 中进行数据融合。
对传感器的控制和功率管理也可通过这个通道完成。
传感器区的充分综合将是一个很大的进步,在上述的各方面都将获得极大的收益。
将于2010～2040年陆续装备美国空军、海军及其盟国部队的JSF 战斗攻击机的传感器系统将打破未来战斗机所需的雷达、电子战和其他关键功能的界线(见图2)。
这意味着,用于扫描和跟踪目标这些传统雷达任务的有源电子扫描阵(AES A )在同一时刻也用于干扰、电子情报、通信和其他任务。