航空电子系统技术及发展方向分析
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作者: 裘宇
【摘要】当前，航空电子系统技术日趋精细和复杂，总体而言，航空电子系统及相关设备的总体性能得到了大幅提高，并成为当前飞机技术中发展最快的领域之一。本文针对航空电子系统所采用的关键技术进行了分析，并对其未来发展方向进行了探讨。
【关键词】航空电子系统技术;综合化;发展方向
随着低空空域的迅速开放，航空运输产业对于飞机的需求越来越大，通用飞机市场前景良好。
统计显示：通用飞机飞行时间中约有70%会采用仪表飞行规则，因此，要求航空电子系统必须能够提供足够的安全性与交互性，也体现了航空电子系统在通用飞机中的重要性。随着现代化技术的广泛应用，航空电子系统功能与性能也越来越完善。
一、航空电子系统关键性技术分析
当前，为了提高航空电子系统的可靠性、可扩充性及维修等性能，主要采取了如下关键性技术手段：
（一）综合设计技术
该技术有效实现了航电系统的综合性，全面发挥了不同机载设备的效能，保障了飞行的可靠性与安全性。
综合设计技术指的是对航电系统的综合结构进行科学选择，对典型任务中完整的系统操作流程进行全面分析，以硬、软件系统功能的不同进行分工，对软件系统的结构进行设计，并对系统的性能指标予以科学分配，选择相关设备及子系统，合理、有序地完成各项关键技术及其试验过程。应从系统观点入手，对航电系统的构造、组成、性能、功能及互联方式等进行科学研究，以得到最佳设计方案。
针对不同机种，航电系统综合设计工作也不尽相同，必须针对飞行需求，对系统进行分析、设计、验证、评估、迭代，使系统性能、功能、稳定性、可靠性、保障性、维修性、经济性等满足要求。
（二）总线技术
作为航电系统的信息传播枢纽，多路传输总线系统根据多路复用的原理，有效减少了系统耦合电缆的数量，并为信息有效利用及融合提供了必要的条件。
当前，航电系统使用较多的数据传输总线标准包括：MIL-STD-1553B、ARINC429、ARINC629、HSDB等等。ARINC429属于单向数据总线结构，对于MIL-STD-1553B而言，所有传输过程均是由中央控制器进行控制的;HSDB具有较高的传输速率，可以实现分布式存取控制。
JAST计划将采用基于光开关的标准化航电互连网络，该网络的应用不仅有效提高了传输速度，还实现了系统不同部件间的传输实现相同量级，为系统的高度综合化提供了条件。
（三）传感器综合技术
由于航空电子系统及设备中，传感器占据了较大的比重，因此，对于飞机全寿命周期的费用具有较大的影响。传感器综合技术采用的是标准化、模块化方法，将不同子系统的功能进行了划分和重组，利用其前端、信号处理及数据处理等组件，共同构成了一个新型系统，并拥有了通用化、资源共享化、可重构化等性能。
航电系统在软件控制下实现了实时操作，对系统的技术性能，尤其是体积、功耗、重量、安全性、可靠性、维修性等具有十分显著的影响。通过综合不同种类的传感器，有效提高了航电系统的探测、跟踪及识别能力，为广大飞行人员迅速提供了一个全面、清晰、完整的态势，极大地减轻了飞行人员的负担，提高了飞机的综合性能。
（四）COTS技术
所谓的COTS，即commercial off the shelf（商业货架器件），美国国防部对其如此定义：为了确保市场上所销售产品，在制作商产品目录中，能够按照一个确定的价格出现，且能够直接通过制造商或制造商的销售网络，给任何一家公司或个人提供供应。对于新一代航空电子系统而言，COTS技术得到了极为广泛的应用，该技术主要拥有如下独特的优势：
1）该技术能够明显减少各种专用组建、模块、专用软件、元器件等的使用数量，因而最大限度地减少了科研投入成本;
2）该技术采用的是开放性、通用化的技术标准，因而具有良好的兼容性;
3）该技术十分先进，顺应了航空电子系统技术的发展趋势;
4）COTS技术拥有较好的技术支持，方便进行升级和扩充，而且产品的更新、换代速度相对较快;
5）COTS技术可直接置于商业货架上进行采购，因而可以保证供货渠道;
6）COTS技术的采购费用相对较低，性价比高;
7）COTS技术的研制及生产周期相对短;
8）该技术产品的维修维护及后勤保障十分方便，且维修费用相对较低;
9）该技术无需投入过多的专项科研费用。利用COTS技术旨在增加航空电子系统软件的寿命，使航电系统不会受到硬件技术过时等因素的影响，且极易进行改进。
二、航空电子系统技术未来发展方向分析
随着现代化科学技术的逐步发展和应用，航空电子系统技术正逐步朝着可视化、智能化、综合化、信息一体化等方向快速发展。
（一）综合化发展
当前，航空电子系统正朝着综合化方向发展，综合化范围正逐步扩展，传感器、显示控制综合化程度越来越高。航空电子系统技术的综合化发展，有效减少了电子设备的体积及质量，使得其在应用及维护维修过程中更方便，与此同时，航空电子系统技术的综合化发展大大提高了其可靠性，减少了驾驶舱设备的种类，极大减轻了操作人员的负担。
（二）信息一体化发展
为了满足当前航行系统在容量、效率及安全性方面的要求，新航行系统这一概念应运而生，是指在空间、飞机与地面设施三大环境中，充分借助于卫星及数字信息所提供的导航、通信、监控等技术，全面提高空中交通管理及监控能力。新型航行系统有效实现了全球一体化，通过综合不同现代化通信、监控、导航技术，有效实现了空中交通管理的全球化、统一化与全方位化。
（三）可视化发展
借助于通信导航系统，可以集中获取地形、气象、空中交通管理等情况，并在飞机显示屏上对四周空中交通管理、机场相关信息、三维地形图、气象云图、视景增强图等情况进行显示，有效增强了飞行人员的感知力，提高了飞行人员对于飞机的准确判断、操控、管理及决策能力。
（四）智能化发展
除此以外，航空电子系统技术也在朝着智能化方向发展，航空电子系统技术的智能化水平正在快速提高，操作程序正在逐步简化，即使当飞机处于应急预警情况时，也可以通过规避危险、限制包线等功能，有效提高飞机飞行的安全性，实现飞行人员工作负荷的大幅减少。
三、结束语
总而言之，随着需求的增多及科学技术的快速发展，航空电子系统必将朝着更高层次的智能化、综合化、信息一体化方向发展。
航空电子系统必须做的是确保安全，逐步提高经济性与舒适性、考虑环保性，这些都需要借助于大量现代化技术，开展多种类型的工作，以求在性能、成本与功能等要素间找到最佳平衡点。
参考文献
[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.航空电子系统综合技术的发展与模块化趋势[J].上海：航空电子技术，2012（01）：191-200.
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