国外航电系统发展过程及特点分析
来源:产业信息网 更新时间:2013-11-20

     摘要:未来综合航电系统在考虑经济可承受性的基础下仍将向着更加综合化、信息化、技术化、模块化及智能化的方向发展,并且综合航电系统的功能、性能以及可靠性、维修性、保障性、测试性和综合效能也将不断提升。

    内容选自产业信息网发布的《2012-2016年传感器行业投资策略及深度研究咨询报告》

    航电系统是飞机上所有电子系统的总和,各种机载电子系统分三种:传感器系统(惯性导航系统、大气数据计算机、雷达、各种无线电导航接收机等),控制系统(飞行控制系统、发动机控制系统、火力控制系统等),以及作为人机接口的综合电子显示系统和各种控制器。按照具体用途分包括:通信、导航、显示、飞控、雷达、声纳、光电系统、电子预警、传感器、机载网络以及飞机管理系统等。航电系统的功能作用越来越重要,综合航电系统很大程度上决定了飞机的整体性能。

    一、国外航电系统发展过程

    20世纪50年代飞机上的航空电子设备在飞机总成本中占的比例不足10%,但到90年代,随着飞机功能的不断增强,航空电子设备的成本占飞机总成本的比例已上升到30%~40%甚至更高,但经济可承受性的压力下,综合航空电子系统的成本将是考量的一个重要因素,我们认为一方面航空电子系统功能越来越强大,另一方面也有越来越多的系统结构、解决方案降低系统成本。

    全球航空电子综合技术发展经历了4个阶段,20世纪40~50年代的分立式航空电子系统、60~70年代的联合式航空电子系统、80~90年代的综合航空电子系统、2000年之后先进的综合航空电子系统。

    以美国为例,70年代初:美国空军莱特实验室提出了数字式航空电子信息系统(DAIS)计划,这是一种联合式航空电子结构;80年代:美国空军莱特实验室提出的“宝石柱”(PavePillar)计划,这是综合式航空电子系统结构;而这一计划的具体实现结构就是综合航空电子联合工作组(JIAWG),美国的F-22和RAH-66用的就是这种结构;2000年后考虑到经济性等因素,又进一步提出开放式系统结构“宝石台”(PavePace),JSF采用新一代开放式系统结构。

    航电系统各发展过程特点

代别
名称
时间阶段
技术特点
缺点
应用
第一代
分立式航空电子系统
20世纪40-50年代
每一功能模块都有独立的专用传感器、处理器和显示器,以点对点的方式连接。
飞行员需要面对大量的数据处理,出错率和误判率较高
 
第二代
联合式航空电子系统
60-70年代
(1)采用集中控制、分布处理的设计思想;
 
(2)采用综合控制与显示技术,提高驾驶员的人机功效;
 
(3)共享信息,减小体积,减轻重量,并具有功能扩展能力
接头多,损坏概率大,传输能力低
用于F-16、F-18、EF-2000、“幻影”2000和我国的第三代战斗机等
第三代
综合航空电子系统
80-90年代
(1)功能分区实现
 
(2)开始使用外场可更换模块(LRM)
 
(3)采用高速传输总线
 
(4)系统软件采用容错操作系统
高成本
F22
第四代
先进综合航电系统
2000年后
(1)强调经济可承受;
 
(2)采用开放式系统,可变规模能力和商用货架产品(COTS)技术;
 
(3)支持高度维修性、可移植性;
 
(4)使用划分明确的软件结构,符合开放系统的处理硬件和成熟的软件工程环境。
 
F35
来源:产业信息网整理

    航空电子系统中一般分为通用航电系统和任务航电系统,一般任务航电系统应用在军用领域。民用航空所用到的航电系统一般是包括通信、导航、飞行控制系统、显示和记录系统、维护系统等等完成正常飞行必须装备的通用航电系统,据经验介绍,民用航电系统成本约占大飞机成本的30%左右。

    民用航空航电系统也从上世纪50年代开始经历了由分离式到联合式到综合式再到目前的分布式系统,由低速传输到高速传输的过程。

    民用飞机航电系统的发展是不断提高飞机安全性、可靠性、维修性,也是提高飞机经济性、舒适性、环保性的过程。美国航空无线电公司制定的航空电子设备标准实现了部件的可互换,提高了可靠性和经济性,而规范标准和机载电子设备共同发展,机载电子设备向着综合结构和网络化方向发展。目前大型客机380等采用了基于综合模块化航电的架构,其软件采用了开放式架构和应用软件接口标准,并大量的采用货架产品和多传感器综合技术,大大的提高了机载设备研制的协同能力和产品的互换性。

    未来综合航电系统在考虑经济可承受性的基础下仍将向着更加综合化、信息化、技术化、模块化及智能化的方向发展,并且综合航电系统的功能、性能以及可靠性、维修性、保障性、测试性和综合效能也将不断提升。未来飞机上的综合航电系统将成为海、陆、空、天综合立体网上的一个节点。