民用航空电子系统发展及新技术研究

傅裔

摘 要：民用航空电子系统是现代民用飞机的关键组成部分。近年来，航空电子系统发展迅速，大量先进技术研发并应用。文章先阐述了航空电子系统的设计准则，接着分析了系统的发展趋势，论述了新技术的研究及应用，并对今后的系统设计提出了自己的看法。

关键词：民用飞机；航空电子；发展；新技术

民用航空电子系统是现代民用飞机的关键组成部分，它提供通信、导航、维护和人机接口等必须的功能。近年来，民用飞机的安全性、高效性、经济性和舒适性要求的逐渐提高，航空电子系统的重要性日益凸显。随着相关研究持续开展，大量先进技术应用其中，航空电子系统发展迅速。

1 航空电子系统的设计准则

1.1 安全性

安全性是民用航空发展的基石，民用飞机设计始终贯穿的主线，也是航空公司和乘客最关注的因素。民航适航法规是保障民用航空器适航的最低安全标准，它对民用航空器设计、制造、试验和运营等各个环节的行为进行规定。因此，民用航空电子系统设计必须满足民航适航法规的要求。此外，为提高飞机的竞争力，系统在实现基本法规要求之外，还应具有更好的安全性能。

1.2 经济性

经济性是航空公司选用飞机时的重要标准，是系统具有应用市场的重要因素。在民用航空电子系统设计时，诸多方面均影响到经济性的优劣。系统设计时应通过减少设备数量，降低设备尺寸、功耗和重量，减少电缆等途径降低系统重量和功耗。通过数字化、综合化、标准化和模块化的方式，提高系统性能。此外，维修性也对经济性有重要影响，有效的故障诊断和健康管理、便捷友好的维修流程能大大降低维修成本，从而提高系统经济性。

1.3 舒适性

民用航空电子系统舒适性包括驾驶舱和客舱两个方面。驾驶舱舒适性包括提高系统可操控性和减少驾驶员的工作负担，主要通过提高导航、自动飞行等系统性能，提供图像化的信息综合显示，合理便捷的操作程序等方面实现。客舱舒适性包括为乘客提供丰富的机上通信和娱乐设施，丰富乘坐体验。

1.4 环保性

随着人们对环境保护的关注，系统的环保性也愈发受到重视。降低系统重量和功耗、航线优化和推力管理改进可以减少燃油排放污染。

2 航空电子系统的发展趋势及新技术

2.1 显示设备多样化

民用航空电子系统中的显示设备从多个传统仪表逐渐发展至多块综合屏显。如今随着平视显示器HUD和电子飞行包EFB技术的应用，驾驶舱显示设备不再是PFD和MFD那么单一，而是向多样化的显示设备发展。

HUD能将飞行状态信息、告警信息和跑道信息投射在飞行员正前方视野范围内的真实视景上，使飞行员更加直观精准的操控飞机。飞行员不用再频繁低头查看仪表数据，增强了飞行员的情景意识，防止丢失飞行状态。

EFB可以是固定的显示设备，也可以是手持的显示设备，它具有机载资料库和机上计算机的双重功能。飞行手册、航图、气象资料等传统纸质材料以电子形式存储，使驾驶舱实现“无纸化”。EFB能储存文档、视频等多种形式的文件资料，并具有较强的功能拓展能力。此外，EFB还具有动态信息功能。通过EFB可进行航路图查询及定位、重要信息提醒、与航空公司终端交互等。EFB技术的应用实现了机载资料电子化，降低了运营成本，提升了运营效率，降低了飞行员负担，提高了飞行安全性。

2.2 显示信息综合化

电子仪表虽能精准的显示飞机及地形的数据，但分散繁多的数据指标给飞行员带来了较大的工作负荷，飞行员很容易对飞机相对于地形位置判断错误或因为情景意识不足做出误操作。将信息综合后直观显示，提高人机工效是民用航空电子发展的必然趋势。

合成目视增强系统（EVS）技术的出现和应用，使显示更加综合、直观。EVS包括合成视景技术和视景增强技术两方面。合成视景技术能将飞机投影在由数据合成的三维飞行环境里，有助于飞行员直观的获取地形信息和飞机相对地形的位置。视景增强技术是利用红外和毫米波段探测地形和云雾并三维显示，增强了飞行员的视景范围，尤其在低能见度的情况下，大幅提高了飞机的安全性。

2.3 通信和监控方式多样化

民用飞机的通信和监控系统与飞机运行控制和安全有密切关联。可靠、稳定和不间断的通信技术是民用航空电子系统发展方向。随着通信行业的成熟，多种通信方式也引入民用航空电子系统。

卫星通信具有质量高、保密性强、干扰小、容量大、覆盖广和运行稳定的优点。每架飞机通过卫星通信能及时与飞行签派、维修控制、旅客服务、应急救援等建立联系。利用卫星通信全面解决飞机与运行中心间的陆空语音通信联系问题，并快速提升运行控制能力。

广播式自动相关监视（ADS-B）是利用空地、空空数据通信完成交通监视和信息传递的一种航行新技术。与传统雷达系统相比，ADS-B能够提供更加实时和准确的航空器位置等监视信息，有更好的监视能力；使用ADS-B可以增加无雷达区域的空域容量，减少有雷达区域对雷达多重覆盖的需求；此外ADS-B可以提供交通、天气、地形、空域限制等信息。ADS-B技术维护费用低，使用寿命长，是保障飞行安全、提高运行效率、增大空中交通流量、减少建设投资的重要技术手段。

2.4 起飞着陆性能提高

飞机起飞降落阶段易受到天气和空管系统的影响。在雨天、雾天、黑夜等低能见度情况下，由于视野范围受限，会降低飞机起落性能和安全性。而大多数空管系统采用的是基于雷达和无线电通讯的仪表着陆系统，由于容量不足和操作复杂已不能适应激增的民航飞机数量。飞机不能按时起落，导致航班延误频繁，乘客与航空公司、机场产生矛盾。随着GLS系统在美国、德国等国家部分机场投入使用，这个问题有望得到解决。全球导航卫星地基增强着陆系统GLS是一种基于卫星导航陆基增强技术的精密进近着陆系统，是近年来世界民航发展的又一项航行新技术。一套GLS设备可同时满足26个跑道进近方向实施精密进近的运行需求，且不需要平整场地和校验。相比于传统仪表着陆系统（ILS），GLS具有使用成本低、场地要求低、信号稳定、运行灵活、增加机场流量等优势。

此外，HUD和EVS技术使飞行指引更加直观，即使在雨中或低能见度条件下，视野范围仍较开阔，大幅提高着陆安全性。HUD和EVS技术已在我国部分民用航线飞机上安装，其有效减少飞机接地载荷大事件，提高着陆品质，提高飞机的派遣率。

3 结束语

近年来，民用航空电子系统发展迅速，HUD、EFB、ADS-B等技术已在国内外部分机型、机场应用，对提升飞机性能和机场流量起到了显著效果。未来，民用航空电子系统仍具有许多研究热点，如综合化传感器、触摸屏、语音控制、总线传输等技术。民用航空电子系统以安全性、经济性、舒适性和环保性为设计准则，向着智能化、精确化、信息化继续发展。

参考文献

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作者简介：傅 裔（1988-），女，江西省新余市人，工作单位：上海飞机设计研究院，职务：工程师，研究方向：航空电子系统。