淺論航空電子設(shè)備發(fā)展的可延續(xù)性

摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展，一些舊的航空電子系統(tǒng)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備，甚至有些還不再作為獨(dú)立硬件，變?yōu)榧冘浖?。盡管這種發(fā)展模式降低了飛機(jī)運(yùn)營成本，也降低了飛機(jī)電功耗和飛機(jī)重量，但是對(duì)于航空電子設(shè)備的要求也就越高。本文首先闡述了航空電子設(shè)備性能在飛機(jī)性能中所占的地位，其次，分析了航空電子設(shè)備的可延續(xù)性發(fā)展歷程，同時(shí)，還研究了選擇呼叫系統(tǒng)的可延續(xù)性，提出了自己的看法和建議，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：航空電子設(shè)備；發(fā)展；選擇呼叫系統(tǒng)；可延續(xù)性1 前言

1 前言

隨著航空航天技術(shù)的快速發(fā)展，航空電子系統(tǒng)已經(jīng)形成了成熟的綜合模塊化航空電子體系架構(gòu)，逐步發(fā)展成為綜合式結(jié)構(gòu)，而不再是過去那種聯(lián)合式結(jié)構(gòu)、分立式結(jié)構(gòu)。隨著時(shí)代的發(fā)展，一些舊的航空電子系統(tǒng)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備，甚至有些還不再作為獨(dú)立硬件，變?yōu)榧冘浖?。盡管這種發(fā)展模式降低了飛機(jī)運(yùn)營成本，也降低了飛機(jī)電功耗和飛機(jī)重量，但是對(duì)于航空電子設(shè)備的要求也就越高。對(duì)航空電子設(shè)備發(fā)展的可延續(xù)進(jìn)行探討就顯得尤為重要。

2 航空電子設(shè)備性能在飛機(jī)性能中所占的地位

2.1 航空電子設(shè)備使用性能

在1960年以前，評(píng)價(jià)一架飛機(jī)的性能往往只需要從介紹飛機(jī)機(jī)身的氣動(dòng)特性和發(fā)動(dòng)機(jī)特性：如飛機(jī)機(jī)長、飛行最大馬赫數(shù)、巡航持續(xù)時(shí)間、載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)推力、耗油量等，很少提到飛機(jī)的航空電子設(shè)備性能。因?yàn)楫?dāng)時(shí)飛機(jī)上為數(shù)不多的幾臺(tái)通訊設(shè)備和雷達(dá)設(shè)備是決定不了飛機(jī)的作戰(zhàn)性能和運(yùn)輸性能。

幾十年來，飛機(jī)機(jī)身和發(fā)動(dòng)機(jī)的充分發(fā)展使航空電子裝備性能日臻完善，各國水平逐漸相近。相對(duì)來說，電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展都日新月異，在短短的幾十年內(nèi)，從電子管、半導(dǎo)體、中規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路迅速發(fā)展到現(xiàn)代的超大規(guī)模集成電路。航空電子設(shè)備也隨著更新?lián)Q代。航空電子設(shè)備的功能增加和性能增加使飛機(jī)上的電子設(shè)備數(shù)量也不斷增多，從過去的幾臺(tái)沒備發(fā)展到十幾臺(tái)或幾十、上百臺(tái)設(shè)備。由這些設(shè)備和設(shè)備組成的系統(tǒng)大大改善和提高了飛機(jī)的作戰(zhàn)性能和運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，使得航空電子設(shè)備的性能在飛機(jī)性能中占據(jù)愈來愈重要的地位。

到如今而言，評(píng)價(jià)某架飛機(jī)性能時(shí)，除了飛機(jī)和發(fā)動(dòng)價(jià)性能外，還必須對(duì)于飛機(jī)上航空電子設(shè)備的型號(hào)和性能進(jìn)行認(rèn)真、仔細(xì)的評(píng)價(jià)。換句話說，同樣的飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝不同的航空電子裝備，其作戰(zhàn)能力和運(yùn)輸能力都是完全不同的。

2.2 航空電子設(shè)備設(shè)計(jì)性能

傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)主要分氣動(dòng)外型、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和發(fā)動(dòng)機(jī)三大要素，而現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)必須同時(shí)考慮按系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)航空電子設(shè)備綜合系統(tǒng)，進(jìn)行大量的硬軟件開發(fā)工作。復(fù)雜的航空電子設(shè)備系絞開發(fā)用期一般為10年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于飛機(jī)研制的7年周期。

為了配合航空電子技術(shù)的更新?lián)Q代，世界各國都投入大量的人力財(cái)力，對(duì)航空電子設(shè)備進(jìn)行長期的科研工作，以研制、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出各種性能優(yōu)異的航空電子設(shè)備來裝備飛機(jī)。

3 航空電子設(shè)備的可延續(xù)性發(fā)展歷程

航空電子設(shè)備隨著航空技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，經(jīng)歷了幾次大的變革，也走過了較為漫長的發(fā)展道路，每次變革都能夠推動(dòng)航空電子技術(shù)的發(fā)展，也都能夠提高飛機(jī)的性能。

最早的航空電子設(shè)備系統(tǒng)由若干個(gè)相互獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，屬于分立式結(jié)構(gòu)，駕駛員的操作（輸入）決定了每個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行情況。駕駛員在駕駛過程中不斷地通過對(duì)各子系統(tǒng)信息的接收來了解飛機(jī)運(yùn)行情況及外部環(huán)境，例如SKB-300、CESSNA650飛機(jī)都采用了典型的分立式結(jié)構(gòu)。

在分立式結(jié)構(gòu)之后，又發(fā)展到了混合式結(jié)構(gòu)，它已經(jīng)出現(xiàn)了如塔臺(tái)系統(tǒng)、航空系統(tǒng)、飛行指引計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組合；大氣溫度傳感器、攻角傳感器、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)、垂直速度表、空速表、高度表的組合；雷達(dá)、平顯、數(shù)據(jù)處理器等部分子系統(tǒng)之間的綜合，這種結(jié)構(gòu)形態(tài)是逐步過渡到綜合化的一個(gè)階段。在混合式結(jié)構(gòu)中，如ARINC429之類的廣播式數(shù)據(jù)傳輸總線將各分系統(tǒng)連接起來。

在混合式結(jié)構(gòu)之后，就出現(xiàn)了綜合化結(jié)構(gòu)，也被稱為聯(lián)合式結(jié)構(gòu)，它將大多數(shù)航空電子分系統(tǒng)通過1553總線交聯(lián)起來，統(tǒng)一調(diào)度飛機(jī)信息，這是美國DAIS研究計(jì)劃的成果。在這個(gè)階段，如地形跟隨及飛行控制等電子技術(shù)已經(jīng)逐步開始在飛行的關(guān)鍵部位得以應(yīng)用，如電子戰(zhàn)設(shè)備、激光測(cè)距、紅外傳感器、雷達(dá)能力等分系統(tǒng)和感器的能力也在不斷地增加，綜合化結(jié)構(gòu)已經(jīng)在以美國、英國等西方發(fā)達(dá)國家中已經(jīng)是較為成熟的技術(shù)，目前如F-15E、F/A-18、F-16C/D等戰(zhàn)斗機(jī)都在采用綜合化結(jié)構(gòu)，美國軍方的飛機(jī)更新、改型也有很大一部分采用這種綜合化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

而航空電子設(shè)備的下一步發(fā)展趨勢(shì)是采用以美國“Pave Pillar（寶石柱）”計(jì)劃為結(jié)構(gòu)概念的航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它是一種更高程度的綜合化結(jié)構(gòu)。在這種更高程度的綜合化結(jié)構(gòu)中，是以高速數(shù)據(jù)總線（HSDB和1553）將各分系統(tǒng)間進(jìn)行連接，目前RAH-66輕型攻擊/偵察直升機(jī)、F-22戰(zhàn)斗機(jī)都是采用這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

美國目前又在進(jìn)一步推行“Pave Pale（寶石臺(tái)）”計(jì)劃，對(duì)于綜合化結(jié)構(gòu)的發(fā)展進(jìn)行了更加深入的綜合化，形成了飛機(jī)管理系統(tǒng)概念，將過去那種以前相對(duì)獨(dú)立的通用設(shè)備控制、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、飛行控制、信號(hào)處理功能、傳感器功能都綜合了起來，未來美國軍用飛機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)就是采用這種結(jié)構(gòu)。飛機(jī)上的任何設(shè)備都必須滿足一系列苛刻的設(shè)計(jì)約束。飛機(jī)所面臨的電子環(huán)境是獨(dú)特的，有時(shí)甚至是高度復(fù)雜的。

總之，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程，現(xiàn)代航空電子設(shè)備已成為一門獨(dú)立的學(xué)科，其特定的研究對(duì)象、特殊的性能及設(shè)計(jì)方案、特定的使用環(huán)境已使之區(qū)別于一般的電子設(shè)備。

4 選擇呼叫系統(tǒng)的可延續(xù)性研究

選擇呼叫系統(tǒng)是指通過甚高頻通信系統(tǒng)或高頻通信系統(tǒng)，地面塔臺(tái)來聯(lián)系指定的一組飛機(jī)或者某架飛機(jī)。航空電子設(shè)備技術(shù)的快速發(fā)展，也帶來了選擇呼叫系統(tǒng)的發(fā)展。在短短的幾十年內(nèi)，選擇呼叫系統(tǒng)自硬件發(fā)展至純軟件，自機(jī)械式發(fā)展至電子式。盡管航空電子設(shè)備系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展革新了好幾代，但是目前絕大多數(shù)地方塔臺(tái)的選呼發(fā)射設(shè)備都沒有得到及時(shí)的改革，特別是那些較為偏僻的塔臺(tái)設(shè)備，甚至還停留在1970年代的水平。因此，我們應(yīng)該選擇那些具有良好兼容性、技術(shù)先進(jìn)的選擇呼叫系統(tǒng)。當(dāng)選擇呼叫系統(tǒng)出現(xiàn)以下情況的話，應(yīng)該在第一時(shí)間內(nèi)停止工作。（1）隨機(jī)噪聲、話音、音樂的幅度應(yīng)該在30dB以上。（2）音頻頻率偏離額定值±3.45%以上，音頻碼的幅度值為30dB以上。

選擇呼叫系統(tǒng)在實(shí)際的研發(fā)過程中，務(wù)必要滿足以下幾方面的性能要求：（1）相對(duì)于最小幅度的音頻而言，輸入信號(hào)的信噪比往往低于6dB。（2）音頻頻率偏離額定值不能大于±0.15%。（3）輸入信號(hào)電平范圍不需要對(duì)任何調(diào)節(jié)器進(jìn)行重調(diào)，范圍較廣。（4）音頻信號(hào)諧波失真率不大于15%。（5）音頻信號(hào)的幅度相差應(yīng)該大于6dB。

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