綜合化航空電子系統(tǒng)發(fā)展歷程及重要支撐技術(shù)

王紫君 金第均 郭凱瑞

摘 要：隨社會(huì)發(fā)展速度不斷加快，航空領(lǐng)域內(nèi)電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為完善，對(duì)加強(qiáng)航空生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)質(zhì)量與效率意義重大?；诖耍疚氖紫汝U述了航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程、航空電子系統(tǒng)綜合化重要意義，提出綜合化航空電子系統(tǒng)發(fā)展重要支撐技術(shù)，以期為相關(guān)工作人員提供理論性幫助。

關(guān)鍵詞：綜合化航空電子系統(tǒng);發(fā)展歷程;重要支撐技術(shù)

前言：

航空一直以來(lái)都是各國(guó)家不斷改革創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。因未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)航空電子系統(tǒng)的適應(yīng)性、可靠性、耐久性提出了更高要求，需著重應(yīng)用綜合化技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化航空電子系統(tǒng)功能，確保航空電子系統(tǒng)能夠在提升國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng)力中發(fā)揮出重要作用。

1航空電子系統(tǒng)發(fā)展歷程

20世紀(jì)中期，為切實(shí)改善戰(zhàn)斗機(jī)飛行期間存在的各類問(wèn)題，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始在航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)開(kāi)發(fā)中投入了巨大的人力及物力，并取得了較為顯著成就?；谡{(diào)查資料，可以將航空電子系統(tǒng)發(fā)展歷程劃分為以下幾個(gè)階段：

第一，分立式航空電子系統(tǒng)。雷達(dá)、通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等相互分離，配置獨(dú)立天線、射頻前端、處理器及顯示器，使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式;

第二，聯(lián)合式航空電子系統(tǒng)。在原電子系統(tǒng)內(nèi)增設(shè)數(shù)據(jù)處理裝置，實(shí)現(xiàn)低帶寬數(shù)據(jù)傳輸交換目標(biāo)，使系統(tǒng)導(dǎo)航武器投放、外掛管理、顯示及控制等借助數(shù)字總線交聯(lián)，但信息共享僅處于信息鏈后端控制與顯示環(huán)節(jié)。以美國(guó)20世紀(jì)70年代研發(fā)出的數(shù)字式航空電子系統(tǒng)為例，該電子系統(tǒng)使用了機(jī)載多路數(shù)據(jù)傳輸總線技術(shù)，使設(shè)備之間的連接關(guān)系進(jìn)一步簡(jiǎn)化，系統(tǒng)內(nèi)體積與重量減輕，有效解決了任務(wù)處理顯示控制綜合問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)航空電子系統(tǒng)綜合化目標(biāo)打下了重要開(kāi)端;

第三，綜合化航空電子系統(tǒng)。綜合化航空電子系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有系統(tǒng)共享的綜合核心處理裝置，可對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行期間的所有信號(hào)及數(shù)據(jù)進(jìn)行全面處理。同時(shí)，綜合核心處理器還可調(diào)度電子系統(tǒng)中導(dǎo)航計(jì)算管理、座艙顯示圖形、火控計(jì)算等各項(xiàng)功能，使電子系統(tǒng)中各模塊實(shí)現(xiàn)了協(xié)同運(yùn)行目標(biāo);

第四，高度綜合化航空電子系統(tǒng)。主要用于滿足未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)戰(zhàn)技指標(biāo)而設(shè)計(jì)研發(fā)出的系統(tǒng)。在射頻及光電領(lǐng)域中使用模塊化、外場(chǎng)可更換設(shè)計(jì)思想，使飛機(jī)各項(xiàng)功能被更為高效的綜合在一起。

通過(guò)分析綜合化航空電子系統(tǒng)發(fā)展歷程，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有電子系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，綜合化程度日漸提升，綜合化技術(shù)使多種共享模塊的功能融合在一起。

2綜合化航空電子系統(tǒng)特征

當(dāng)前綜合化航空電子系統(tǒng)主要具備以下特征：

第一，航空電子系統(tǒng)內(nèi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，總體積及重量不斷減小;

第二，系統(tǒng)中的空間利用率大幅度提升，一定程度緩解了座艙擁擠情況;

第三，因綜合化電子系統(tǒng)中的各模塊功能有機(jī)組合在了一起，使飛行器內(nèi)數(shù)據(jù)共享目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn);

第四，綜合化電子系統(tǒng)功能更為完善，使載機(jī)作戰(zhàn)效能進(jìn)一步提升，飛行員工作負(fù)荷減輕，對(duì)從根本上提升戰(zhàn)斗機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行性能意義重大。

3綜合化航空電子系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1綜合化航空電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

綜合化航空電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平可直接影響到系統(tǒng)后續(xù)生產(chǎn)及運(yùn)行期間的綜合效益。綜合設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)著重發(fā)揮出各機(jī)載電子設(shè)備效能，從根本上提升戰(zhàn)斗機(jī)綜合作戰(zhàn)能力。

要求綜合化航空電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在典型使命任務(wù)中分析飛行架次及系統(tǒng)操作流程，合理劃分系統(tǒng)內(nèi)軟件及硬件運(yùn)行功能。開(kāi)展軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理分配系統(tǒng)各性能指標(biāo)。結(jié)合綜合化航空電子系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行要求制定關(guān)鍵技術(shù)以及試驗(yàn)方式。

綜合化航空電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展期間還需要對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行定義、分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證及評(píng)估，確保設(shè)計(jì)出的綜合化航空電子系統(tǒng)內(nèi)部功能、運(yùn)行可靠性及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益與與預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)相符。

3.2綜合化航空電子系統(tǒng)核心處理技術(shù)

綜合化航空電子系統(tǒng)核心處理技術(shù)承擔(dān)起系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行、總線管理等重要職責(zé)。通過(guò)對(duì)傳感器輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、計(jì)算導(dǎo)航、外掛管理、通信管理及故障監(jiān)督等方式，使航空電子系統(tǒng)始終處于安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)。核心處理技術(shù)能夠并行處理多機(jī)系統(tǒng)，共享核心處理資源，切實(shí)滿足航空電子系統(tǒng)在復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境中的高效機(jī)載處理與計(jì)算要求，使駕駛?cè)藛T能夠及時(shí)了解戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，提升戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)效能。

3.3綜合化航空電子系統(tǒng)軟件技術(shù)

現(xiàn)階段航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，任務(wù)功能日漸增長(zhǎng)，應(yīng)用在綜合化航空電子系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)中的成本不斷提高。軟件開(kāi)發(fā)是一個(gè)工程化過(guò)程，各開(kāi)發(fā)工作應(yīng)當(dāng)密切聯(lián)合在一起。如在初步設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，軟件開(kāi)發(fā)部門及設(shè)計(jì)部門密切溝通，對(duì)軟件局部進(jìn)行持續(xù)完善，直至軟件運(yùn)行性能與實(shí)際運(yùn)行要求相符。

在綜合化航空電子系統(tǒng)軟件模塊化環(huán)境內(nèi)，還可借助應(yīng)用程序接口完成各類任務(wù)應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)接口，使各系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)功能上的調(diào)用及支援。

3.4綜合化航空電子系統(tǒng)總線技術(shù)

綜合化航空電子系統(tǒng)中的總線技術(shù)屬于多路傳輸總線技術(shù)，通過(guò)使用多路復(fù)用原理，有效控制航空電子系統(tǒng)耦合電纜數(shù)量，進(jìn)一步提升信息資源利用率。當(dāng)前綜合化航空電子系統(tǒng)數(shù)字式數(shù)據(jù)傳輸總線標(biāo)準(zhǔn)多為高速數(shù)據(jù)總線、ARINC629技術(shù)等，不同技術(shù)的適用范圍不同。其中，ARINC629技術(shù)主要被應(yīng)用在民用飛機(jī)單向式的總線系統(tǒng)內(nèi)，高速數(shù)據(jù)總線技術(shù)自身具備傳輸效率高、分布式存取控制功能完善等優(yōu)勢(shì)，實(shí)際應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)大。

3.5綜合化航空電子系統(tǒng)綜合控制顯示技術(shù)

未來(lái)航空作戰(zhàn)環(huán)境更為復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)因素密集，航空電子系統(tǒng)中的信息量大，更新速度極快，飛行員工作負(fù)擔(dān)增加，較難在短時(shí)間對(duì)復(fù)雜情況進(jìn)行判斷。原有航空電子系統(tǒng)各子系統(tǒng)均配備了獨(dú)立的控制裝置與顯示裝置。航空電子系統(tǒng)綜合化發(fā)展水平不斷提高的情況下，綜合控制顯示裝置應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大。從系統(tǒng)角度出發(fā)配備控制器，系統(tǒng)可以通過(guò)一組公共控制裝置與飛行員交接，對(duì)整個(gè)航空電子系統(tǒng)進(jìn)行全面管控。

由于航空電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了集中控制及綜合顯示目標(biāo)，能夠及時(shí)響應(yīng)并處理飛行員各項(xiàng)指令，并根據(jù)飛行員操作程序及系統(tǒng)運(yùn)行情況提供更為準(zhǔn)確的決策信息，從根本上提升飛行員的反應(yīng)速度及決策能力。

3.6綜合化航空電子系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)

未來(lái)空中作戰(zhàn)屬于信息化作戰(zhàn)，需要各裝備體系完成信息對(duì)抗。在航空電子系統(tǒng)中，也應(yīng)當(dāng)配合使用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，從根本上提升系統(tǒng)目標(biāo)探測(cè)連續(xù)性、精準(zhǔn)、可靠性水平。

為進(jìn)一步增強(qiáng)各傳感器數(shù)據(jù)利用率，避免電子系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行期間出現(xiàn)虛假預(yù)警等情況，還應(yīng)當(dāng)借助數(shù)字融合技術(shù)中的多層次、多方位數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行全面檢測(cè)、預(yù)估，更為準(zhǔn)確的判斷出現(xiàn)有作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)。

數(shù)字融合技術(shù)整體趨向于多平臺(tái)、多傳感器、智能化方向發(fā)展，通過(guò)利用傳感器、戰(zhàn)場(chǎng)信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效信息交換傳輸目標(biāo)，從根本上提升電子系統(tǒng)內(nèi)武器平臺(tái)的信息感知、信息獲取及信息綜合處理水平。

4總結(jié)

總而言之，現(xiàn)階段航空電子系統(tǒng)研究進(jìn)程與社會(huì)發(fā)展實(shí)際要求依然存在較大差距。僅依靠增加電子系統(tǒng)數(shù)量或提升設(shè)備性能等手段難以從根本上保障電子系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，還需要結(jié)合綜合化技術(shù)，進(jìn)一步增強(qiáng)航空電子系統(tǒng)可靠性、保障性、可維修性，擴(kuò)充系統(tǒng)內(nèi)各項(xiàng)功能，控制電子系統(tǒng)生產(chǎn)及運(yùn)維成本，確保電子系統(tǒng)能夠有效改善航空飛行器的各項(xiàng)效能。

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