航空电子系统的发展动向与分析＊

（海军装备部西安军事代表局 西安 710054）

1 引言

未来战争对军用航空电子系统功能的要求愈来愈多，未来的航空电子必须具有更多的功能、更好的适应性、更高的可靠性和更强的生存能力。本文就航空电子系统、发展动向、发展分析等，作进一步的研究和探讨［1］。

2 航空电子系统

航空电子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，只有具备高性能的航电系统，才能使战斗机具有较高的作战效能［2］。

1）分布式计算机结构。采用分布式计算机结构，通过多路传输数据总线把多种机载电子设备（分系统）交联在一起的综合体。任务系统的功能是由“观测（observe）、定位（orient）、决策（decide）、行动（act）环路”组成。传感器和数据链进行数据采集和传输，由综合核心处理机（ICP）进行融合处理后，为飞行员提供行动计划信息。

2）开放式航电系统结构。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（COTS）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。

3）实现高度的模块化。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（SEM）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。

4）传感器综合技术。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。

3 发展动向

1）英国科巴姆公司为韩国通用直升机提供天线和航电设备。科巴姆公司网站2010年12月20日报道：按照一项与韩国航宇工业公司（KAI）签署的价值数百万英镑的长期合同，英国科巴姆公司将为韩国国产通用直升机（KUH）提供天线和航电设备［3］。

科巴姆防务系统子公司下属的天线系统部门将在英国为KUH 生产一套通讯和导航天线，而该公司航电与监视系统部门将在美国为该型号生产一型导航收发器。

KAI 与欧洲直升机公司联合发展的双发KUH“雄鹰”将在韩国泗川生产。该型直升机除两名飞行员外还可搭载16名士兵，最大起飞重量为8700kg。韩国计划在未来10年内生产245 架KUH，用以替换UH-1H 和麦道500直升机。

KAI选择科巴姆公司是基于一项成功的多年试验项目，两家公司的长期合作关系也将因此进一步增强。KAI的KT-1涡桨教练机和T-50超声速高级喷气教练／战斗机上也选用了科巴姆公司的设备。

科巴姆公司表示这项合同的签署证明了该公司在国际市场上的地位，以及作为低风险、高级设备供应商的声誉。

2）美国空军为C-130运输机航电现代化改装选择工业界团队。美国《空军杂志》网站2011年1月11日报道：美国空军发布了C-130航电现代化升级项目（AMP）的资源熟悉阶段（source familiarization phase，SFP）的招标书（RFP）。在这一阶段，美国空军官员有意培育出一个工业团队，为1架～9架C-130H 运输机安装AMP中研制的通信和导航设备。这项工作将在C-130AMP项目当前正在进行的初始小批量生产阶段进行，AMP 设备仍由目前的承包商美国波音公司生产。美国空军认为，这项工作对于AMP项目大批量生产阶段将能够提高竞争机会，因为在SFP 中获胜的承包商将有资格投标大批量生产合同并陈述观点。该招标书的响应截止时间为3月1日。如果所有选项均得到执行的话，SFP将从2012年1月开始，持续51个月［4］。

3）波音公司获得C-130运输机航电现代化项目修订合同。美国波音公司网站2011年6月3日报道：2011年6月2日，波音公司获得了美国空军授予的一份价值6113．8793万美元的固定费修订合同，用于提供两套额外的C-130运输机航电现代化项目（AWP）工具和两套机组人员训练系统设备，这是2010年授予的小批量试生产合同的一部分［5］。

美国空军AWP 项目希望在未来两年中对更多的C-130运输机进行航电现代化改造，2010年末已开始对两架C-130的驾驶舱进行改造，该工作预计于2011年结束。

波音公司正在建造两台新的C-130AWP项目机组训练系统设备，一台武器系统训练机和一台航电部分任务训练机。这两台设备将于2014年交付位于小石城空军基地的美国Arkansas国家空中警卫队C-130AWP训练中心。

2010年12月，美国空军的一份采购决定备忘录授权将AWP项目的小批量试生产数量从20套增至26套。全部六套AWP 设备已确认采购，前两套将要安装。第三套和第四套设备将分别于2011年底和2012年初安装。

4）美国空军C-5运输机航电现代化计划即将完成。美国《空军技术》网站2011年7月15日报道：根据C-5银河运输机航电现代化计划（AMP），美国空军现役111架C-5飞机中的最后三架正在特拉维斯（Travis）空军基地接受改进升级［6］。

C-5运输机的现代化改进将分两阶段实现，AMP是其中的第一阶段。在此阶段的改进中，C-5将换装新型全天候飞控系统及自动驾驶仪、新型通信设备、平面显示器和改进的导航及安全设备。今后的第二阶段即增强飞机可靠性和换装发动机计划（RERP），将会用通用电气公司的新型CF-6 发动机替换C-5飞机目前的发动机。经过上述两阶段改进后，C-5飞机的可靠性和可维护性将得到提高，耗油率则有所降低，飞机的服役寿命也将延长至2040年。

预计最后三架C-5 运输机的改进工作将在2012年5月前完成（比原计划提前了两年），届时将被配备给西弗吉尼亚州空中国民警卫队使用。

5）罗克韦尔·柯林斯公司将开发多功能射频（MFRF）航电设备。美国《航空周刊》2012年6月18日报道：美国DARPA 已授予罗克韦尔·柯林斯公司一份多功能射频（MFRF）项目的航电设备开发合同，价值510万美元。罗柯公司将把雷达数据与地形和障碍物数据结合，生成一幅3D 作战环境视景。BAE 系统公司与霍尼韦尔公司、应用信号情报公司、野马（Mustang）技术工作组和密执根大学组成的联合工作组已于3月获得了一份价值3400万美元、开发MFRF的合同，在为期两个阶段的第一阶段中与罗柯公司合作［7］。

据罗柯公司称，该公司已于一架西科斯基公司UH-60黑鹰上、携带一款带合成视景技术型设备，为美国陆军进行了飞行试验。

6）诺斯罗普·格鲁曼公司研发具备更强航电设备保护能力的新一代火力侦察兵无人机。诺斯罗普·格鲁曼公司网站2013年1月31日报道：诺斯罗普·格鲁曼公司近日接收了其新一代MQ-8C火力侦察兵无人直升机的首个防护罩，MQ-8C 无人机将能够抵御强电场和电磁波的干扰，为飞机的关键电子器件提供更强的防护能力［8］。

如果不装备该防护罩，直升机内部的电子器件极易受到闪电以及机上其他电磁干扰（EMI）的影响。

Summit Aviation公司负责该防护罩的设计和制造工作，该公司去年被选定承接这份建造合同，相关产品在5个月内便问世，该公司制造的产品被命名为法拉第笼。

诺·格公司是美国海军火力侦察兵项目的主承包商。诺斯罗普·格鲁曼公司将在改装型贝尔-407直升机的基础上，总计建造28架MQ-8C 持久升级火力侦察兵无人机。

完工之后，法拉第笼将被运往诺斯罗普·格鲁曼公司位于莫斯岬的无人系统中心，在向MQ-8C机身安装之前，电子设备将预先接受集成测试等工作。

MQ-8C“持久升级火力侦察兵”无人机的机身体积更大，航程相比MQ-8B可增加超过1／3，可搭载的载荷重量也大幅增加。

MQ-8B无人机目前正部署在美国海军护卫舰和阿富汗地区，可为海上和陆上指挥官提供情报、监视和侦察等能力。

7）美国海军下一代航电保障系统获里程碑C批准。美国海军官网2014年1月8日报道：美国海军1月8日宣布，电子综合自动化支持系统（eCASS）项目近日获得里程碑C批准，从而为后续的有限生产和下一代航空电子设备测试系统的安装奠定了基础［9］。

eCASS项目于2013年12月16日通过里程碑C标准，洛克希德·马丁公司获得1．03亿美元合同，eCASS项目将进入低速率初始生产阶段。现有的综合自动化支持系统（CASS）工作站将集成到eCASS工作站中，这是eCASS系统实际部署到舰队上的关键一步。

该项目由位于帕特森河海军航空站的海军航空系统司令部（NAVAIR）通用航空设备项目办公室（PMA-260）负责管理，舰员或陆战队员将利用eCASS系统来诊断和维修海上或岸上出现故障的飞机，从而使故障机能迅速有效地恢复到戒备状态。新的支持系统将替代现有的CASS测试设备。目前的这套系统从90年代就开始装备，是美国海军标准的自动化测试设备。

通过装备eCASS 系统，美国海军将能够在每年花费不到10亿美元的条件下对航空设备进行修复，避免航空器及零部件被迫送回基地或原厂维修。新一代的eCASS系统技术先进，能够为海军和海军陆战队现有及未来的飞机提供保障能力，目前正在进行P-8A 和F-35等机型的维修层级分析。

目前有613座CASS工作站为美国及其盟国海军提供航空电子的测试和维护服务，包括飞行控制、导航、跟踪和电子战支持系统等方面。

4 发展分析

航空电子系统发展的关键技术主要包括：一是系统综合设计技术；二是核心处理系统（CIP）技术；三是系统软件技术；四是多路传输总线技术；五是综合控制显示技术；六是数据融合技术；七是机载传感器综合技术［10］。

1）系统综合设计技术。航电系统综合设计技术是实现航空电子系统综合，充分发挥各种机载电子设备效能，确保战斗机综合作战能力的根本保证。航空电子系统综合的系统设计是指对航空电子系统综合结构的选择；在典型使命任务中的一个完整的飞行架次中系统操作流程的分析；硬、软件系统的功能分工；软件系统结构设计；系统性能指标的分配；子系统、设备的选用；关键技术及试验方法的全面考虑和研究等多个有序环节的完成。

2）核心处理系统（CIP）技术。核心处理系统（CIP）技术是计算、处理、控制和管理功能的汇集地，负责实现传感器输入数据的综合处理、数据融合、任务计算、视频信息生成、导航计算、外挂管理、电子支援与防御管理、通信管理、系统控制和故障监视、检测、重构等多种功能。在技术上它充分利用共用模块、并行处理多机系统和分布实时操作系统的结构特性，以共享核心处理资源，改善性能和可靠性，满足机载处理能力和计算能力飞速发展的要求；在信息密集条件下，满足驾驶员对战场态势了解、任务管理等操作、控制简便的要求。

3）系统软件技术。软件是构成系统的一个重要环节，特别是系统软件，只有通过它的管理、调度和控制，各设备和模块才得以构成一个真正协调的统一整体。随着航空电子系统结构的发展和任务功能的增长，系统软件的比重和开发费用正在逐步上升。

4）多路传输总线技术。多路传输总线系统是航空电子综合系统的信息传递枢纽。通过多路复用原理，大大减少了航空电子系统内部的耦合电缆数量，并提供了信息充分利用和融合的必要条件。目前航空电子综合系统广泛采用的数字式数据传输总线标准有：ARINC429、ARINC629、MIL-STD-1553B和高速数据总线（HSDB）等。

5）综合控制显示技术。战斗机的显示和控制，从过去为机上每个局部子系统配置单独的控制装置和显示装置，发展到综合的控制／显示（C／D）与记录。随着先进的光子技术和电子技术的应用，在地图显示基础上叠加导航、战术和性能等数据；头盔显示器和大尺寸有源矩阵液晶显示器将获得广泛的使用。广泛采用了具有全彩色液晶显示器及强大的图形处理功能的大型显示器，可实时、准确地提供威胁、目标、友机、气候／地形、障碍物等全面战场态势。综合头盔显示／瞄准系统可为飞行员提供离轴目标截获和武器发射信息。通过融合各种传感器的信息，采用图形方式示出瞄准或飞行轨迹的修正，应用人工智能技术及神经网络技术辅助飞行员进行决策，可实现自动显示、实时航路规划、提供战术规划及故障时对系统重构的建议，使飞行员精力集中于高层决策，及时采取恰当的行动。

6）数据融合技术。数据融合技术是一种多层次、多方位的处理过程，对多种来源数据进行检测、相关估计和组合，以达到精确的状态估计和识别及完整的态势评估和威胁评估。随着海、陆、空、天、电一体化作战体系的出现，数据融合技术将朝多平台、多传感器、智能化方向发展，发展数据融合技术的任务更为繁重。通过各种传感器实现与战场信息网络的信息交换，提高武器平台的信息感知、信息获取和信息综合处理能力，利用战场信息网络和各种战术数据链实现多平台间的信息互通互联和信息共享，经多平台的信息融合后实现战场态势信息的实时综合处理，提高武器系统的多平台协同作战能力。

7）机载传感器综合技术。传感器综合将采用模块化、标准化的设计方法，把各个子系统的各种功能重新划分、组合，将传感器前端组件、信号处理组件和数据处理组件等组成具有资源共享、可重构和通用化的新型系统。这些系统在系统软件的控制管理下可实时完成各种作战任务，对系统的战术技术性能，特别是体积、重量、功耗、可靠性、维修性和扩充性等有较大影响。通过雷达、电子战、光电设备、通信、导航、识别等不同种类的传感器综合，提高系统综合探测、跟踪与识别能力，为飞行员提供完整、快速、清晰、准确的战场态势，起到减轻飞行员负担，增强作战飞机系统综合能力的作用。采用通用模块、资源共享以及重组等概念对传感器部分进行重新设计，可使新一代航空电子系统的成本和重量降低，而可靠性有了显著提高。

5 结语

航空电子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，只有具备高性能的航电系统，才能使战斗机具有较高的作战效能。文章分析了航电系统的分布式计算机结构、开放式航电系统结构、实现高度的模块化和传感器综合技术，最后论述了航空电子系统的发展动向与分析。在未来现代化战争或局部战争中，对于防空来说，适时运用航空电子系统智能化、一体化技术，就能够有效地保护自身目标的安全。

［1］何志强．综合化航空电子系统发展历程及重要支撑技术［J］．电讯技术，2004（4）：1-5．

［2］涂泽中，雷迅，胡蓉．对新一代综合航电系统发展的探讨［J］．航空电子技术，2001（4）：11-18．

［3］英国科巴姆公司为韩国通用直升机提供天线和航电设备［N］．每日防务快讯，2010-12-30．

［4］美国空军为C-130运输机航电现代化改装选择工业界团队［N］．每日防务快讯，2011-01-09．

［5］波音公司获得C-130运输机航电现代化项目修订合同［N］．每日防务快讯，2011-06-10．

［6］美国空军C-5运输机航电现代化计划即将完成［N］．每日防务快讯，2011-07-28．

［7］罗克韦尔·柯林斯公司将开发多功能射频（MFRF）航电设备［N］．每日防务快讯，2012-07-10．

［8］诺斯罗普·格鲁曼公司研发具备更强航电设备保护能力的新一代火力侦察兵无人机［N］．每日防务快讯，2013-02-06．

［9］美国海军下一代航电保障系统获里程碑C批准［N］．每日防务快讯，2014-01-14．

［10］王海青．航空电子系统综合技术分析［J］．飞机设计，2007（1）：55-61，68．

［11］姚拱元，吴建民，陈若玉．航空电子系统综合技术的发展与模块化趋势［J］．航空电子技术，2002（1）：1-10，44．