飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)研究發(fā)展

楊瀟，呂惠君

[摘? ? 要]現(xiàn)階段，國內(nèi)飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)已取得較大的進(jìn)步，基本特點(diǎn)上也具備相應(yīng)的變化，其綜合化、開放化以及模塊化特點(diǎn)更加明顯?；诖?，簡要分析了飛機(jī)綜合航電設(shè)備的主要內(nèi)容，對飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)存在的各類隱患進(jìn)行闡述，同時(shí)詮釋了飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的基本構(gòu)架，并敘述了飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的安全體系以及關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢。

[關(guān)鍵詞]飛機(jī);綜合航電;系統(tǒng)技術(shù)

[中圖分類號]V243 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–00–03

Research on Technology Development of Aircraft Integrated Avionics System

Yang Xiao，Lu Hui-jun

[Abstract]At this stage， the domestic aircraft integrated avionics system technology has made great progress， and the basic characteristics also have corresponding changes， and its comprehensive， open and modular characteristics are more obvious. Based on this， combined with actual thinking， this paper first briefly analyzes the main contents of aircraft integrated avionics equipment， and then expounds the various hidden dangers existing in the application of aircraft integrated avionics system technology， and explains the basic structure of aircraft integrated avionics system. Finally， the safety system， key technologies and development trends of aircraft integrated avionics system are described.

[Keywords]aircraft; integrated avionics; system technology

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，我國經(jīng)濟(jì)效益的不斷提升，政府及相關(guān)部門逐漸提高對綜合航電設(shè)備的關(guān)注，使內(nèi)部設(shè)備資源能夠充分發(fā)揮出其功能，滿足后續(xù)各方面任務(wù)性要求。因此，需要充分發(fā)揮資源的使用優(yōu)勢，以共享運(yùn)輸為例，可通過多種渠道資源實(shí)現(xiàn)信息共享，確保資源的合理應(yīng)用，運(yùn)用空分、多分等方式來滿足資源配置要求，進(jìn)而展現(xiàn)出飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢所在。

1 飛機(jī)綜合航電設(shè)備的主要內(nèi)容

1.1 目前綜合化航電設(shè)備特點(diǎn)

1.1.1 軟件特點(diǎn)

了解目前國內(nèi)飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，通過新一代航空電子設(shè)備來掌握此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展要求，明確其優(yōu)勢較廣的特點(diǎn)。例如：資源共享、數(shù)據(jù)融合等方面，可根據(jù)機(jī)載軟件的變化形式來控制飛機(jī)的發(fā)展模式[1]，策劃飛行動(dòng)作，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，避免存在系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)不夠密切的問題，使飛行員的操作更加規(guī)范，離不開網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輔助。

站在宏觀的角度進(jìn)行分析，可掌握國內(nèi)飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的變化狀態(tài)，可分為以下五點(diǎn)：任務(wù)的關(guān)鍵性、軟件集中性、數(shù)據(jù)規(guī)劃性、設(shè)備維護(hù)性及移植性、軟件科學(xué)性。展現(xiàn)出飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)的綜合性要求，保證不同模塊充分發(fā)揮出其作用，確保安全問題得到治理，運(yùn)用協(xié)同的方式來實(shí)現(xiàn)交互。以此來保證不同種類的資源共享，規(guī)劃出具體安全問題所在，以展現(xiàn)出飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)的軟件特點(diǎn)。

1.1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

就飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)而言，其自身優(yōu)勢較多，可規(guī)劃電子設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，控制好其開放性要求，選擇使用的開放性內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在一定程度上滿足飛機(jī)壽命應(yīng)用要求，站在不同方面進(jìn)行思考，滿足電子設(shè)備的開放性要求，制定嚴(yán)格的設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，使其滿足內(nèi)部系統(tǒng)要求，這樣可運(yùn)用全新的理念來制定數(shù)據(jù)運(yùn)算計(jì)劃，關(guān)注不同區(qū)間接口的連接狀態(tài)，避免開放性工作出現(xiàn)紕漏，使電子設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)信息傳輸并以此作為運(yùn)行前提，增加各端口的交互性，順應(yīng)模式的改變來展現(xiàn)出飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[2]。基于此，可保證航電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，規(guī)避數(shù)據(jù)處理不及時(shí)的問題風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生。

1.1.3 安全結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

結(jié)合飛機(jī)綜合航電設(shè)備的安全性進(jìn)行分析，由于內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，硬件軟件并存，可通過區(qū)分電子設(shè)備的方式來提高航電系統(tǒng)的安全性，在保證電子設(shè)備質(zhì)量的前提下展現(xiàn)出資源服務(wù)性、安全性以及可靠性特點(diǎn)，維護(hù)航空電子系統(tǒng)的真實(shí)性、機(jī)密性以及可靠性，穩(wěn)定內(nèi)部系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并結(jié)合以往系統(tǒng)進(jìn)行分析，加強(qiáng)前期的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，確保工作執(zhí)行手段的完整性，根據(jù)其具體變化掌握飛機(jī)的機(jī)能需求，為飛機(jī)可靠性帶來正面影響。加強(qiáng)對系統(tǒng)軟件運(yùn)行方式的關(guān)注，根據(jù)實(shí)際所需適量提高軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)資源共享力度不足等問題，滿足飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展要求[3]，根據(jù)各項(xiàng)任務(wù)的特定性運(yùn)行航電系統(tǒng)。這樣一來，可滿足航電系統(tǒng)操作要求，強(qiáng)化通用化、模塊化系統(tǒng)的構(gòu)建方式，增加軟件在內(nèi)部構(gòu)件中的應(yīng)用，規(guī)范操作人員的行為，確保飛行平臺(tái)運(yùn)行方式得到滿足，以此保證電子軟件運(yùn)行工作的順利開展，展現(xiàn)出其在綜合航電系統(tǒng)內(nèi)的安全性作用。

1.2 飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)因

在飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展期間，安全性、經(jīng)濟(jì)性是作為通用飛機(jī)以及運(yùn)輸飛機(jī)的共同特點(diǎn)，可加強(qiáng)對此方面的分析，明確系統(tǒng)安全性較低、基本框架緊湊、追求經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)應(yīng)用有限以及隨機(jī)取證為主的系統(tǒng)特點(diǎn)，進(jìn)而明確系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)因，保證不同種類飛機(jī)（通用、運(yùn)輸類以及軍用類等）從獨(dú)立式演變成聯(lián)合式。以此來進(jìn)行綜合化的發(fā)展，強(qiáng)化飛行人員的業(yè)內(nèi)功底，了解飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、任務(wù)要求、子系統(tǒng)數(shù)量以及所需資源，促使內(nèi)部的集成性、關(guān)聯(lián)性以及制約性要求得到滿足，方便后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行目標(biāo)的確立，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的交互，保留系統(tǒng)內(nèi)部的功能、專業(yè)度以及任務(wù)。這樣可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的構(gòu)成，輔助后續(xù)任務(wù)執(zhí)行，運(yùn)用專業(yè)性的配置來規(guī)劃出具體的資源組合方式，確保其能夠支撐飛行全過程，滿足飛行品質(zhì)要求，控制好飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的運(yùn)行成本，展現(xiàn)出其具體應(yīng)用功能。因此，此技術(shù)已成為航空行業(yè)主要的發(fā)展條件之一。

2 飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)存在的各類隱患

2.1 子系統(tǒng)空間要求較高

隨著電子軟件發(fā)展形勢的穩(wěn)定，飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)內(nèi)子系統(tǒng)的運(yùn)行要求也隨之提高，使資源內(nèi)部系統(tǒng)不得不轉(zhuǎn)換以往的運(yùn)行方式，加強(qiáng)單獨(dú)形式之間的航空子系統(tǒng)比較，滿足綜合化運(yùn)行要求，凸顯出此技術(shù)在運(yùn)行期間的安全問題。在此基礎(chǔ)上可通過ASAAC的規(guī)范化要求，實(shí)現(xiàn)對航空電子設(shè)備進(jìn)行分析，使病毒入侵、擴(kuò)散等安全問題頻繁出現(xiàn)。同時(shí)還存在電子設(shè)備的干擾，造成飛行失誤等問題出現(xiàn)，若此隱患若得不到解決，勢必會(huì)增加飛行難度，發(fā)生飛行事故。因此需了解子系統(tǒng)內(nèi)的具體影響因素，區(qū)分不同子系統(tǒng)，以減少安全隱患，確保航空電子設(shè)備系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

2.2 安全方式有待完善

結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化航空電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可掌握相應(yīng)的安全運(yùn)行方式，了解系統(tǒng)之間的差異性。但由于航電系統(tǒng)的安全性要求較高，若缺少信息技術(shù)的應(yīng)用，會(huì)出現(xiàn)無法制定安全評判標(biāo)準(zhǔn)問題。這樣會(huì)造成檢測結(jié)果出現(xiàn)偏差，無法確認(rèn)系統(tǒng)的安全級別，出現(xiàn)模塊化的檢測及設(shè)計(jì)。除此之外，由于電子設(shè)備軟件內(nèi)種類較多，操作人員一旦出現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用錯(cuò)誤，則會(huì)造成航電系統(tǒng)故障的問題，為后續(xù)飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展迎來巨大的挑戰(zhàn)。

3 飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的基本構(gòu)架

飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的子系統(tǒng)較多，可規(guī)劃出9個(gè)子系統(tǒng)（通信、顯控、導(dǎo)航、引擎、飛行參數(shù)測量、自動(dòng)飛行、音頻、監(jiān)視以及飛行管理系統(tǒng)）。在確認(rèn)飛行航圖的正確后，方可檢測地形、氣象、交通等運(yùn)行條件，通過交互性操作來實(shí)現(xiàn)不同功能的配置，保證航電系統(tǒng)接口操作的順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視工作的開展并根據(jù)實(shí)時(shí)飛行狀態(tài)進(jìn)行測速，記錄好飛行參數(shù)，保證引擎參數(shù)、機(jī)身參數(shù)等被記錄在冊，避免出現(xiàn)語音通信問題，確保儀表著陸工作的順利開展。這樣可通過管制臺(tái)的監(jiān)視來確保飛行條件的穩(wěn)定，避免出現(xiàn)過多信號干擾，遵循預(yù)先制定的飛行計(jì)劃來運(yùn)行自動(dòng)化操作系統(tǒng)，有效減輕飛行人員的工作壓力，滿足自動(dòng)化運(yùn)行要求并通過TAWS來實(shí)現(xiàn)與地形的感知，若遇問題及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，這樣可在最大限度內(nèi)減少獨(dú)立設(shè)備的數(shù)量，優(yōu)化航電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，確保大氣航姿設(shè)備、自動(dòng)行駛設(shè)備以及無線電設(shè)備等的順利運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)對不同區(qū)塊的控制，增加獨(dú)立單元組成構(gòu)件的應(yīng)用，以此來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)綜合化的管理。飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)運(yùn)行框架如圖1所示。

4 飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的安全體系

4.1 消息加密

將虛通道作為消息加密安全體系運(yùn)行的前提，保證通信消息之間的機(jī)密性，確保系統(tǒng)內(nèi)機(jī)密不會(huì)出現(xiàn)外泄，控制好工作人員執(zhí)行操作，轉(zhuǎn)換原有消息加密方式，利用安全性能較高的芯片來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)軟件模塊的加密，增加驗(yàn)證方式，僅滿足內(nèi)部人員調(diào)閱資料，避免模塊運(yùn)行期間出現(xiàn)問題。

4.2 虛通道

加強(qiáng)對全部過程通信的監(jiān)視，保證虛通道運(yùn)輸工作的順利開展，有效控制飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，避免數(shù)據(jù)項(xiàng)目存在問題，滿足虛通道的數(shù)據(jù)管理要求，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信息共享，進(jìn)而滿足通信要求，確保將虛通道安全體系進(jìn)行展現(xiàn)，構(gòu)建完整的安全防護(hù)機(jī)制，設(shè)置個(gè)體讀取數(shù)據(jù)級別，運(yùn)用科學(xué)手段來實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部航電系統(tǒng)的分析。

4.3 授權(quán)體系

通過主體運(yùn)行狀態(tài)的檢測來確定內(nèi)部訪問權(quán)限，保證系統(tǒng)服務(wù)工作的順利開展，避免出現(xiàn)非授權(quán)現(xiàn)象，限制系統(tǒng)運(yùn)行。制定安全監(jiān)督系統(tǒng)，保證安全負(fù)責(zé)系統(tǒng)策劃工作的順利開展，可根據(jù)航電系統(tǒng)的實(shí)際狀況來構(gòu)建模型，如BLP模式的運(yùn)行，規(guī)劃數(shù)據(jù)處理工作，避免出現(xiàn)安全級別較低的問題，適當(dāng)讀取內(nèi)部安全級別數(shù)據(jù)，限制跨分區(qū)問題出現(xiàn)。

4.4 身份認(rèn)證

由于飛行綜合航電系統(tǒng)所需安全性要求較高，因此為保證內(nèi)部數(shù)據(jù)信息的安全性，應(yīng)加強(qiáng)對身份認(rèn)證工作的關(guān)注，確認(rèn)好信息發(fā)送人員的身份，避免出現(xiàn)虛假及欺騙事件。同時(shí)應(yīng)增強(qiáng)虛通道運(yùn)行體系的應(yīng)用，保證分區(qū)及多分區(qū)之間的協(xié)調(diào)一致性，為二者搭建互通橋梁，保證數(shù)據(jù)資料在單向運(yùn)輸期間不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，方便接受者的檢驗(yàn)，在身份認(rèn)證工作運(yùn)行完畢保證通道消息的正確。

5 飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢

5.1 飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

5.1.1 軟件技術(shù)

軟件技術(shù)在航電系統(tǒng)內(nèi)起到至關(guān)重要的作用，可根據(jù)飛行管理、控制、綜合顯控、合成視景的方式來保證軟件功能的充分發(fā)揮，借助分區(qū)操作的方式來保證功能軟件在共同平臺(tái)內(nèi)運(yùn)行，拉開功能之間的距離，適當(dāng)進(jìn)行隔離，這樣可在保證安全性的前提下來降低設(shè)備維護(hù)成本，以實(shí)現(xiàn)制造成本的節(jié)約。

5.1.2 電傳飛控

此技術(shù)由于成本過高，常被規(guī)劃在機(jī)型較小的飛機(jī)內(nèi)，嚴(yán)格要求飛機(jī)的規(guī)格及重量，調(diào)節(jié)航電設(shè)備尺寸，確保滿足飛行要求。因此可設(shè)定硬件集成能力較高的程序來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效減小飛機(jī)尺寸及重量，滿足后續(xù)的材料應(yīng)用以及工藝要求，進(jìn)而樹立統(tǒng)一的目標(biāo)，取代以往機(jī)械操縱，這樣可保證飛機(jī)運(yùn)行的輕便化，遵循航空軌跡要求，提高飛行環(huán)節(jié)的安全性，確保其整體品質(zhì)得到一定提升。

5.1.3 IMA技術(shù)

IMA技術(shù)是指綜合模塊化航電技術(shù)，其運(yùn)行前提在于模塊化設(shè)計(jì)，運(yùn)用高性能計(jì)算機(jī)來穩(wěn)定內(nèi)部狀態(tài)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)總線的布置，實(shí)行分區(qū)域管理，促使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行并轉(zhuǎn)換航電系統(tǒng)的操作方式，樹立通過的操作目標(biāo)。這樣可在最大限度內(nèi)保留成本，展現(xiàn)出航電系統(tǒng)的功能性要求并發(fā)揮出其維護(hù)性、可用性、多樣性以及拓展性，在各類飛機(jī)上廣泛應(yīng)用。

5.2 飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢

5.2.1 順應(yīng)未來低空管章程

通過預(yù)見的方式來保證航空事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，了解低空管在未來航空系統(tǒng)內(nèi)的基本發(fā)展趨勢，增加先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，確?？罩薪煌髁康姆€(wěn)定性，滿足航管應(yīng)答需求，使低空數(shù)據(jù)鏈的各項(xiàng)功能得到發(fā)揮，保證其能參與到通用航空環(huán)節(jié)，以保證飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)在未來得到更好的發(fā)展。

5.2.2 滿足人性化及安全性要求

運(yùn)用ADS-B、氣象探測、視景合成以及近地告警等方式來策劃出航電系統(tǒng)對地形，氣象等條件的要求，控制好態(tài)勢感知能力，保證飛行操作更加安全且穩(wěn)定，輔助操縱工作的開展，加強(qiáng)對航電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，進(jìn)而在最大限度內(nèi)控制操作隱患，避免在飛行工作執(zhí)行期間出現(xiàn)問題，這樣不僅能滿足人性化要求，更能提高飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)的安全性，規(guī)避飛行事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

5.2.3 實(shí)現(xiàn)飛行過程智能化

隨著飛機(jī)應(yīng)用需求的增加，應(yīng)加強(qiáng)對飛行管理工作的重視，有效控制航電系統(tǒng)運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)飛行并保證電傳飛控等工作順利開展。在此背景作用下可保證運(yùn)輸類飛機(jī)的飛行穩(wěn)定性，增加先進(jìn)技術(shù)的利用，保證在最大程度內(nèi)降低飛行環(huán)節(jié)的安全隱患，使飛機(jī)能夠正常運(yùn)行，有效減少飛行工作執(zhí)行期間的工作負(fù)擔(dān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的飛行綜合航電系統(tǒng)技術(shù)實(shí)施，保證飛行品質(zhì)得到一定提高。

5.2.4 協(xié)調(diào)功能多樣性與經(jīng)濟(jì)性

航空事業(yè)的發(fā)展走向較好，未來通用航空所需創(chuàng)新功能角度，應(yīng)結(jié)合航電系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行分析。在控制好建設(shè)成本的前提下增加系統(tǒng)內(nèi)功能，這樣可保證開放式架構(gòu)綜合設(shè)計(jì)工作的開展，找尋系統(tǒng)創(chuàng)新工作的捷徑所在，以此來解決在飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展環(huán)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性、功能多樣性要求，保證二者的協(xié)調(diào)性，減少其中矛盾，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)航電系統(tǒng)的順利發(fā)展。

6 結(jié)束語

為保證飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)得到更好的發(fā)展，需使操作人員嚴(yán)格遵守于2013年所發(fā)布的《通用航空飛行任務(wù)審批與管理規(guī)定》，運(yùn)用正確的操作方式來保證航空產(chǎn)業(yè)的順利運(yùn)行，明確此區(qū)域的研究宗旨，了解相關(guān)單位的各項(xiàng)事宜，創(chuàng)新飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)技術(shù)并保證結(jié)合實(shí)際情況研究出新產(chǎn)品，運(yùn)用自主研發(fā)的方式加大在經(jīng)濟(jì)市場內(nèi)的份額，進(jìn)而保證國內(nèi)航空事業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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