f35系列战斗机综合航空电子系统综述
F—35系列战斗机综合航空电子系统综述
首架F-35A战机进行地面发动机推力试验
通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速，更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。
F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。
为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。
F-35 JSF战机战场态势感知研制F-35的目标是取代F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的
GR-7和"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。
虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI系统和各显示器之间的通信采用速度为
2Gigabit/s的光纤总线。
在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。
F-35用AESA APG81有源相控阵雷达共有6个分布式孔径系统（DAS）传感器用来实现围绕飞机360o的红外探测保护，为飞行员提供更高的视觉灵敏度，并能实现夜间飞机近距编队飞行。还可在夜间和烟尘覆盖情况下为飞行员在头盔显示器上显示飞机下方目标图像。飞机内部安装的光电目标定位系统（EOTS）对DAS的导弹来袭告警能力进行了增强。EOTS提供窄视场，但距离较远的目标探测能力。根据任务软件的指令，EOTS可以在雷达不开机的情况下提供目标信息。
1.更为先进的机载AESA多功能雷达
比较典型的例子是美国最新一代战斗机F-35的多功能综合射频系统（MIRFS）。它是建立在APG-81 AESA雷达的基础上的一个功能广泛的系统。它不仅能够提供雷达的各种工作方式，它还能提供有源干扰、无源接收、电子通信等能力。MIRFS 频带较一般机载AESA要宽得多，同时能够以各种不同的脉冲波形工作，保证了雷达信号的低截获概率（LPI）。同F-22的APG-77 AESA雷达相比，F-35的MIRFS在技术上又有了很大的改进。但是由于阵面尺寸较小，阵元数目有所减少，因此在作用距离上有所减小，约是前者的2/3。
F-35的AESA雷达在成本和重量上都只是F-22的二分之一。 F-35雷达把两个T/R模块封装在一起，称为双封装
T/R模块（twinpack）。雷达系统的预期寿命达8000小时，将同飞机寿命一致。
命名为 AN/APG-81的有源相控阵雷达将为F-35 战斗机提供环境感知能力，用来攻击空中和地面目标。
雷达具有空对地功能，可以进行合成孔径雷达（SAR）状态的高分辨率地图测绘，也可以采用逆合成孔径雷达（ISAR）技术对海上舰船进行识别分类。在空对空工作方式，雷达可以实现对指定空域的提示搜索、无源搜索和超视距、多目标的搜索和跟踪。由于雷达波束从一点到另外一点的移动只需若干微秒的时间，所以雷达可以在一秒时间内对同一目标观察多达15次。
JSF 作为战术战斗机，它处于信息数据链的末端，接收从特殊用途传感器飞机（如预警机和电子战飞机）来的各种指令和目标信息，同时，它也是最前端信息的反馈者。
2005年末诺斯罗普·格鲁门公司向JSF飞机主承包商洛克希德·马丁公司交付了第一部雷达，由他们在飞行实验室试飞，再将其安装在F-35上试飞。
位于F-35机鼻下的EOTS光电系统 2.高度综合的传感器系统
任务系统软件是F-35 战斗机实现各种传感器的数据处理、筛选、融合和向飞行员显示的关键。任务系统软件把所有的传感器纳入到一个巨大的功能结构中，使它们协调工作、相互提示，通过多传感器数据融合得到更高质量的目标数据。既提高了飞行员的判断和决策能力，也极大的延伸了飞行员的视野和对战场环境的感知能力。
关键的数据融合功能已被认定为系统级的风险，F-35的研制领导层将对其开发过程进行重点跟踪，并采取多种降低风险措施。据报道，在2005年秋已在诺思罗普·格鲁门公司的试验飞机BAC-11上对最新版本的雷达和光电装置（EOTS）进行试验。国防部将推动尽早开始多传感器数据融合飞行试验，从而验证基本算法的正确性以及开发新的仿真工具和确定系统的基本结构。这种融合算法的飞行试验将至少持续6个月，最终把试验结果综合到融合算法的改进当中。
任务系统软件程序的规模将达到450万行。早期版本的数据融合算法将在执行降低风险计划中接受考验。实际上全部传感器融合的试验验证要到2007年才能开始。到2010年中期第三批任务软件发布时，还将把机外来的有关信息加入到融合算法中。
F-35战机用头盔显示系统任务系统的功能是由"观测(observe)、定位(orient)、决策(decide)、行动(act)环路"所组
成，对应的英文是"OODA Loop"。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。OODA将帮助飞行员搜索和定位目标，例如，搜索所有可能出现坦克群的地方，如根据路网情况、地物地形条件、装甲车辆的速度范围，甚至是以前曾经出现过装甲车辆群的地方去搜索装甲部队的踪迹。
但是，目前飞行员和系统软件之间的接口还远未达到成熟的程度。未来在F-35的编队飞行时，应用软件还应具有信息互通的能力，一架飞机上出现的战术情景，也可以在机队中其它飞机上复现。实现真正的作战信息共享。由Smiths Aerospace公司提供一种容量为数百Gigabytes的便携式存储装置，为飞行员存储作战任务数据，并能在飞行过程中记录音频、视频以及其他信息。 3.功能强大的综合核心处理机（ICP）
承载任务系统软件的载体ICP是F-35战斗机的电子大脑。它由两个机架组成，其中一个机架具有23个插槽；另一个具有8个插槽。ICP把以前的任务计算机和武器计算机，以及信号处理机的功能集于一身。在开始阶段，ICP的数据处理能力约为400亿每秒操作次数，756亿每秒浮点操作次数，2256亿每秒乘法累积次数（这是信号处理速度的度量单位）。目前的设计的ICP共有7种类型22个硬件模块：
·4个通用（GP）处理模块
·2个通用输入输出（GPIO）模块
·2个信号处理（SP）模块
·5个信号处理输入输出（SPIO）模块
·2个图像处理模块
·2个开关模块
·5个电源模块
ICP的插槽具有扩展能力，可以增加8个数字式处理模块和一个电源模块。ICP采用商用货架产品（COTS），目前阶段采用Motorola G4 PowerPC 微处理器，这是128位AltiVec技术。图像处理器采用商用可编程门阵列电路（FPGA）和超高速集成电路（VHSIC）使用的硬件描述语言（VHDL）。
通过一个光纤通道网络（OFCN）把各传感器、CNI以及显示器同ICP进行连通。连接的关键部件是两个32端口的ICP开关模块。ICP、CNI、显示管理计算机同飞机管理系统外部的连接采用IEEE1394B（Firewire）接口,它的传输速度为400 megabit/s。 4.综合高效的电子战（EW）系统
F-35的电子战系统是由BAE 系统公司研制的，它将形成下述能力：
·全向雷达告警能力，支持对各种外部辐射源的分析，对其进行识别、跟踪、工作模式确定、以及测定其主波束到达角（AOA）。
·威胁感知和攻击目标定位支持。对辐射源的主波束和旁瓣进行截获和跟踪，对超视距辐射源进行识别、定位和测距，对辐射源的信号参数进行测量。
·具有多谱对抗能力，并具有对EW系统的管理能力，其中也包括对干扰箔条和曳光弹的投放管理。
·雷达的AESA可以作为无源接收孔径，感知威胁信号，并可以产生相应的干扰信号，使之失去工作能力。
EW系统将对F-35雷达的搜索范围和频率覆盖不足进行补充。使飞行员具有更强的对战场环境的感知能力。具有3个不同雷达频段的无源雷达告警系统天线孔径安装在机翼前缘、平尾和垂尾上。EW系统的MTBF预估为440小时。雷达警戒接收机系统总是处于开启状态，它将为飞机提供对空中和地面的电子信号的监视。系统封装在两个电子支架上，其中包括雷达告警、定向仪和ESM等分系统的插件板。分布式孔径系统（DAS）的信号直接输入到EW系统，并与从ICP来的信号进行融合。数字式处理系统易于重构和扩展，易于实现冗余结构，具有很高的可靠性。 5.友好的人机界面―― 下视显示器和头盔显示器
F-35的仪表板与F-22的多功能显示器不同，它采用了一个尺寸为8×20英寸的大型全景多功能显示器（MFDS）。这是迄今为止最大的战斗机显示器，它由Rockwell Collins公司的Kaiser 电子分公司研制。实际上它是由两个并排在一起的8×10英寸投影显示器组成，其分辨率分别为
1280×1024。这两个显示器是完全互为备份的。当一个发生故障时，所有的功能都可在另外一个显示器上显示。
MFDS将显示传感器、武器和飞机状态数据，以及战场环境、战术和安全信息。大范围的战术水平态势可以全屏显示，也可以在平面上分割成若干小窗口分别显示不同的信息。
采用两种方式对系统功能进行控制：一种是触摸屏方式；另一种是通过设置在驾驶杆和油门杆上的各种开关和电位计旋钮实现的（HOTAS）。两台显示器分别由两个处理机提供对原始信息的加工处理。MFDS采用微型有源矩阵液晶显示器（LCD）作为成像源。每个显示屏的投影系统分别由3个弧光灯进行照明。Collins公司提供所有的显示驱动和第一层次的应用软件。
F-35的头盔显示器系统（HMDS）将取代传统的平视显示器（HUD），不仅节约了费用，而且也显著地降低了系统的重量。HMDS是由视觉系统国际（VSI）公司研制的，这是一家由美国Collins公司和以色列EFW公司（以色列
Elbit系统公司的子公司）组成的合资公司。它还为F-15和F/A-18E/F提供联合头盔提示系统。
HMDS包括三大部分：头盔显示器、DMC-H、头盔跟踪系统。HMDS系统是光电系统和飞行员头部位置跟踪装置的组合，它将为飞行员显示关键的飞行状态数据、任务信息、威胁和安全状态信息，同时系统还可以为飞行员引导机载武器和传感器（如雷达和EOTS）指向所关注的区域；或发出视觉提示，告诉飞行员应该关注的区域。
F-35 的HMDS采用具有高亮度背光的平板有源矩阵LCD 作为光源。双眼视场方位约为50o，高低约为30o。数字式图像发生器具有提供字符和视频图像的能力。夜间使用时，采用较透明的具有光学涂层的目镜；昼间使用时，采用较厚涂层的目镜。通过分布式孔径系统（DAS）或头盔照相机提供图像信息。F-35飞行员也可以通过"双杆"选择功能以及对图像和字符进行控制。 6.综合完善的通信、导航、识别（CNI）系统
CNI 为F-35 战斗机提供下述功能：超视距敌我识别能力（IFF）；安全、多通道、多频段话音通信能力；内部数据链（IFDL）交换能力、对多架编队飞行飞机显示器进行同步的能力。CNI系统具有支持35种不同的通信、导航和识别的信号波形的能力。CNI系统采用软件无线电技术（software radio technology），可以提供从VHF到K波段
的无线电通信。这项功能是由一系列的不同类型的通用模块支持的：
·宽带射频模块：完成模数转换、波形处理和数字式信号处理；
·双通道收发模块：在一个很宽的频带内接收波形信号，并对其进行数字化；产生用于发射的波形信号，用于激励功率放大器。该模块将支持35种信号波形的绝大部分； ·工作在L波段、VHF/UHF和更高频率波段的功放模块； ·电源模块；
·CNI处理器模块：执行信号处理、数据处理和通信安全处理任务；
·接口模块。
F-35战斗机CNI系统的基本组合包括：VHF/UHF话音通信，HaveQuick I/II、HaveQuickIIA、卫星通信T/R 、
IFF/SIF转发器，IFF（模式4）询问器，
ILS/MLS/TACAN，IFDL，Link16T/R, Link4A, 战术数据信息链（TADIL-K），3-D音频，和ADS-B。 7.高度可靠的飞机管理系统
F-35 最重要的非ICP（non-ICP）处理功能系统是飞机管理系统（VMS），它包括：飞行控制系统以及若干功能系统，如：燃油管理系统、电源控制和液压控制系统等。BAE系统公司负责研制飞机管理计算机（VMC），事实上
VMC包含3个计算机，采用IEEE1394B总线互联。每台计算机都有一个处理机插板和一个I/O以及电源插板。所有三台VMC计算机同时处理数据，并对处理数据结果进行比较，以确保数据的完整性。
还有：
现在早就不是A-10诞生的时代了。为什么A-10需要那么厚重的装甲呢？原因有二：一，低空；二，速度慢；三，目标难发现。因为当年并没有那么好的武器系统。A-10一开始甚至没有今天已经变成标准装备的CCIP——也就是说，所有的武器投放诸元解算都依赖于飞机上唯一的精密的计算器——飞行员的大脑。所以A-10在执行CAS任务时没有办法装备飞机最好的，名叫“速度”的装甲。 :WtU 51<%z
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但是现在在武器系统（托赖于航电系统的巨大发展）获得极大进步的背境下，近距离空中支援任务（CAS）和遮断打击任务之间的分别模糊化。执行CAS任务时的速度已经可以比当年快上几乎一倍，而仍然能保证相等甚至更好的作战效能。 5oR{xh
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这就是为什么在美国军队里面，CAS已经逐步交给装备了精确观瞄系统，可以使用精确制导武器的的F-16或者
F/A-18来做。A-10本身都已经要脱离一线的主力位置，转型成前线指挥机。 w;#,F h jR
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有了这个认识再来看的话，其实所谓的装甲对于F-35来说已经完全不成为一个问题。
结论： =:-H=o t
其实我们今天随便扳着指头数出F35空战的缺点时，有没有想过它的用途是什么，它在航程和通用性方面的设计要求对性能有何种影响？跟按照空战甚至是国土防空战要求来设计的机型比起来是否公正？虽然战场上没有公正可言，但技术评价就不妨考虑下。 ( (- e})h
考虑国际环境，今天买F35的国家，有可能与能够打败F35的国家发生冲突的，其实只有一个日本。而且这类国家大多数都和美国有军事同盟关系，只要不是主动出去惹麻烦，安全保障可不是一般的高。 N ^@9l W
* tmyE lt
不买F35的话，买什么呢？EF2000？确实F35的价格跟EF2000并没有多少差距，脱离了美国体系性能还差一些，但是升级潜力就大得多了。以现在欧洲的防务开支，能不能把EF2000的水平保持下去都是问题。下一代机要用上二、三十年，也要看看未来发展吧。 q k)^\n
=:-H=o t
F35是不好直接拿来跟大国的制空机打，可那些用它的小国有这种需求吗？现在毕竟不是冷战时代了。
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另外，其实我们考虑完体系作用后就能发现，虽然大部分三代改或者三代半制空机对于F35都有这样那样的优势，但是保证能将其斩于机下的实际也只有F22，其它的机型都不敢保证自己就能大比分胜出。一种三军通用的远程战斗攻击机能做到这点，还要求什么呢？
附：
LPI可以说是AESA雷达的固有特性之一，因此一般意义上AESA雷达都具有LPI特性。 qR=q O L
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雷达的对手是警报设备，社个警报系统包括ELINT（事前收集的各型雷达特性库）、ESM（现场收集分析接收信号）、RWR（雷达告警设备，原理和使用现在跟ESM越来越重叠和统一，当接收到威胁目标的连续照射就告警）。Tz / [7 3
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美军现在各型AESA雷达都是新出的，资料收集上不像现役的PD雷达那样容易，资料也不多，这是首先的优势。m+ W]{C2P
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然后，且最为重要的是AESA的工作原理。美军的AESA雷达拥有800～2000个T/R模块，一个模块和附属电路就是一个发送－接收单元，作为组来使用，也可以同时进行数十个搜索工作，但很多时候根据威胁程度，针对的对手只是少数几个。所以这些个复数的雷达波可以对同一目标进行交替扫描，雷达可以控制每个波束的频率和特性都不一样（因为每个都是单独回路）。 yM k>mb T
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这样，现在的PD雷达在跟踪和攻击阶段需要一直对目标发送波束，锁定阶段需要连续使用高脉冲信号。这样对手的RWR就很容易告警了。 ZzEnU@/d g
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像这样：（竖线长度是脉冲能量-- |是高脉冲雷达波，. 是跟踪所需的最低能量雷达波，横轴是时间，因为RWR的判断机制是一定时间内受到同一目标几次照射来判断被锁定与否的） ^C5 $
Mu 1.OU! 然后换作AESA：（不同颜色表示同时控制的不同波束）
对方接收到的都是不同的飞机的雷达波偶尔扫过几次，没被一个目标跟踪，而事实上是被跟踪了。其实这就是最明显的LPI功能。 u S+QL'x+} 阿拉斯加的试验中，装备63(v)2的F－15C对一般63雷达的15C胜率非常高，被打下来的飞行员反应很多时候都是在没有察觉的时候被击落的。虽然F－15C具有高大10几平米的正面RCS，但AESA的优势还是很明显的。
还有就是波束能量的控制，很多告警机在分析信号特征的时候，对信号强度一般是最为关注的，AESA可以比较灵活的控制波束能量，或者产生很多不同能量的波束来欺骗告警机，往往容易让告警机认错目标或者处于迷茫状态。U [;\(2X 6
不过能量控制即便是对于AESA也是在一个比较有限的范围内进行变换。
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比较强大的AESA还可以模拟敌方雷达的信号特征进行欺骗，因为实际作战条件下电磁波是漫天飞的，而且X波段的雷达设备无论是地面雷达，海上雷达还是空载雷达都是用的相当多的，部分无线传输设备也是在这个频率附近，因此进行欺骗的环境还是很好的。
航空电子系统技术发展趋势 众所周知，作战飞机需要三大技术做为支柱，那就是机载武器系统、飞行系统与航空电子系统。这三大系统之中，航空电子系统是操纵另外两大系统核心组成部分，没有航空电子系统的操纵指挥，另外两大系统也就形同虚设了。笔者以服务军方多年的实践经验浅淡我国的航空事业中的电子系统的技术发展趋势，以供有关技术部门用以参考。 标签：航空电子；航电；系统技术 引言 无论是做战飞机还是民用飞机，其航空电子系统的成本都已经占到了总成本的百分之三十至百分之四十，并且还有逐年扩大的趋势，由此可见，航空电子系统对于一架飞机的重要性。更为重要的是航空电子系统的先进与否已经成为衡量现代飞机的先进性的极为重要的标志之一。西方发达国家不惜巨资投入大规模开展航空电子系统的研发，就是要进一步加强航空电子系统的先进性。做为具有国际视野的航空电子系统工作人员，我们应该看到目前航空电子系统正朝着综合化、模块化、智能化的方向不断地向前飞速发展。 1 电子系统PHM的支撑技术 PHM（aircraft systems diagnostics，Prognostics and Health Managem，即电子系统的预测与健康管理技术）也就是说PHM就是航空电子系统的综合故障管理系统，其主要功能也是其重要性就是故障的早期预测、预警。 1.1 故障诊断技术 提到故障诊断技术，熟悉电脑的人恐怕首先会想起微软的故障诊断技术，微软的故障诊断技术在电脑出现异常时就会时常自动出现，但是却基本上帮不了用户什么忙。但是，与一无是处的微软的所谓的“故障诊断技术”截然不同的是，在航空电子系统中，PHM则是一项非常有效的保障飞行安全的技术。故障诊断技术在显示屏显示、语音提示、体感提示等多种提示提醒技术支撑下通过安装于机电设备不同部位的传感器对整个系统的状态进行实时监测，并与其他相关信息参照，比如某一部件的平均故障时间信息、某一部件的更换维修时间与频率信息等。在实时参照与状态实时监测的基础上进行科学评估，并将评估结果反馈到显示屏、头盔、体感装置上以提醒飞行员对这些信息加以注意。故障诊断技术通常使用解析模型等数学方法融合经验知识法与基于信号的综合处理法对设备的状态进行分析，并抽象出诸出频率、幅值、离散系统、相关曲线、方差等分析结果。对飞行器的早期可能故障加以诊断。 1.2 故障预测技术
综合模块化航空电子体系结构研究 张凤鸣, 褚文奎, 樊晓光, 万 明 (空军工程大学工程学院,西安 710038) 摘 要:军用航空电子系统体系结构关系到战机的可靠性、安全性、可用性、生存性、扩展性和维修性等方面。综合模块化航空电子(I M A )是目前机载航空电子系统结构发展的最高阶段,其特征和优势已经在美国四代机上得到充分展现和发挥,为我国四代机综合航电的研制工作提供了参考依据。回顾了机载航空电子体系结构的发展史,分析了推动I M A 体系结构发展的3个主要因素,归纳了I M A 的特点,从信息流处理的角度对I M A 体系结构进行了划分,并研究了适应于I M A 的两种典型的综合航电软件体系结构,指出了发展趋势。最后就我国综合航电体系结构的研究和发展所面临的问题进行了初步探讨。 关键词:综合模块化航空电子;航空电子体系结构;软件体系结构;四代机 中图分类号:V243 文献标志码:A 文章编号:1671-637X (2009)09-0047-05 Research on Arch itecture of I n tegra ted M odul ar Av i on i cs ZHANG Feng m ing, CHU W enkui, F AN Xiaoguang, WAN M ing (Engineering College,A ir Force Engineering University,Xi πan 710038,China ) Abstract:The architecture of avi onic syste m is of great i m portance for reliability,safety,availability,survivability,extensibility and maintainability of the whole aircraft syste m. I ntegrated Modular Avi onics (I M A )is the ne west avi onic architecture,which has been fully used in F 222and F 235with great perfor mances .Devel opment of integrated avi onics in China can get s ome references and experiences fr om I M A and its app licati ons .Based on the evoluti on of avi onics architectures,three maj or fact ors that dr ove the devel opment of I M A are analyzed,and features of I M A are summarized .I M A architecture and its s oft w are architectures are then p resented .The I M A architecture is divided fr om the vie w of infor mati on p r ocessing .T wo of the most typ ical s oft w are architectures used in I M A are compared with each other and the devel opment tendency of s oft w are architecture is discussed .A t last,s ome advices are p resented about how t o research and devel op avi onics architecture in China . Key words:I ntegrated Modular Avi onics (I M A );avi onic architecture;s oft w are architecture; the 4th generati on aircraft 0 引言 如果说发动机是战机的“心脏”,那么军用航空电子系统(简称航电)则是战机的“大脑”或“中枢神经”。它承载了战机绝大多数任务,比如电子战、通信/导航/识别(CN I )等,是决定战机作战效能的重要因素。从这个意义上说,没有先进的航电,就没有先进的战机, 收稿日期:2008-08-31 修回日期:2008-10-21 基金项目:总装预研基金(9140A17020307JB3201);空军工程大学工程学院优秀博士论文创新基金(BC07003) 作者简介:张凤鸣(1963—),男,重庆梁平人,教授,博导,研究方向为综合航电、信息系统工程与智能决策。 也就无法完成现代战争赋予的使命。 综合模块化航空电子(I M A )是当前航电体系结构发展的最高阶段,在国内通常被称为综合航电。随着我国四代机和“大运”等项目的开展,研制相应的综合航电成为一项迫切的任务。本文研究I M A 体系结构的根本目的在于为我国四代机甚至“大运”上的综合航电的研制进行初步的探索。 1 航电体系结构发展历程 20世纪40年代至60年代前期,战机的航电设备 都有专用的传感器、控制器、显示器和模拟计算机。设备之间交联较少,基本上相互独立,不存在中心控制计算机。这是第一代航电结构,称为分立式 [1-2] 、离散 第16卷 第9期2009年9月 电 光 与 控 制Electr onics Op tics &Contr ol Vol .16 No .9 Sep.2009
《典型飞机电子系统》教学大纲 一、课程类型 本课程是本学院航空电子设备维修专业学生必修的专业必修课，为职业拓展课程。 二、学分与学时 学分：3学分；学时：48学时。 三、适用专业 适用于航空电子设备维修专业。 四、课程的性质和目的 《典型飞机电子系统》课程是航空电子设备维修专业必修的专业核心课，是航空维修人员处理维修问题必须具备的基础知识。它的任务是通过本课程的教学，使学生掌握飞机电子系统维护基本方法，具有对B737—800型和A320型飞机电子系统进行外场维护和定检的能力；熟悉飞机电子设备的安装位置、使用方法及维护操作程序，具有运用所学的知识和技能对飞机电子系统和附件进行测试和调试的能力；加强对飞机电子系统的总体认识，具有运用所学的知识，分析、隔离和排除飞机电子系统故障的能力，为毕业后从事本专业工作打下基础。 五、本课程与其它课程的联系 本课程的先修课程为：《航空仪表、《自动飞行控制系统》。学习本课程使学生掌握典型飞机电子系统的基本理论，基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，并为毕业后从事本专业工作打下基础。 六、课程的教学内容及基本要求 （一）飞机电子系统 1．基本内容： （1）737NG型飞机的基本概况 （2）典型飞机电子设备的操作方法 （3）典型飞机电子设备的指示内容判读 2．基本要求： （1）掌握737NG型飞机的基本概况 （2）掌握典型飞机电子设备的操作方法 （3）掌握典型飞机电子设备的指示内容判读 3．教学重点及难点： （1）重点：典型飞机电子设备的操作方法、典型飞机电子设备的指示内容判读（2）难点：典型飞机电子设备的操作方法 （二）电子飞行仪表系统维护 1．基本内容： （1）EADI中数据的读取 （2）EHSI中数据的读取 （3）EFIS中数据的读取
F—35系列战斗机综合航空电子系统综述首架F-35A战机进行地面发动机推力试验 通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速，更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。 F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。 为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。 F-35 JSF战机战场态势感知研制F-35的目标是取代 F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的
GR-7和"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。 虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI 系统和各显示器之间的通信采用速度为2Gigabit/s的光纤总线。 在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。 F-35用AESA APG81有源相控阵雷达共有6个分布式
航空航天数据总线技术发展综述（一） 70年代以来，随着微电子、计算机、控制论的发展，使得航空电子系统的 发展更为迅速。1980年美国专门制定了军用1553系列标准和ARINC系列标准，使数据总线更加规范化。目前自动化程度较高的军、民用飞机，如F-16、F-117、幻影2000、空中客机A340等都采用了数据总线技术。数据总线技术在我国航空电子系统设计中已有十几年的设计和使用经验，本文针对具有代表性的总线标准，包括MIL-STD-1553B、ARINC429、MIL-STD-1773、ARINC629、STANAG3910、RS485及CAN总线技术进行介绍。 https://www.doczj.com/doc/7c308533.html,-STD-1553B MIL-STD-1553B总线全称为飞行器内部时分命令/响应式多路数据总线,它 由美国自动化工程师协会在军方和工业界的支持下制定,正式公布于1978 年,1986-1993年进行了修改和补充。我国与之对应的标准是GJB289A-97。该总线采用冗余的总线型拓扑结构,传输数据率可达1 Mb/S，足以满足第三代作战飞机的要求。1553B总线系统主要由总线控制器BC和远程终端RT和组成，其字长度20bit，数据有效长度为16bit，半双工传输方法，双冗余故障容错方式，传输媒介为屏蔽双绞线，1553B总线的冗余度设计，提高了子系统和全系统的可靠性。 1553B总线的主要功能是为所有连接到总线上的航空电子系统提供综合化、集中式的系统控制和标准化接口。该总线技术首先运用于美国空军F-16战斗机。在过去的30年中,MIL-STD-1553B已成功地应用于多种战机,并且成功应用于其
它控制领域,如导弹控制、舰船控制等，在海军和陆军的武器和维护系统中已经开始采用1553B总线。 随着国防现代化的建设和武器系统的升级换代，我军也开始将1553B协议大量应用到武器系统的设计中。 2.ARINC429 ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会（Airlines Engineering Committee）于1977年7月发表并获得批准使用的,它的全称是数字式信息传输系统(DITS)。协议标准规定了航空电子设备及有关系统间的数字信息传输要求。ARINC429广泛应用在民航客机中,如B-737,A310等,俄制军用飞机也选用了类似的技术。我国与之对应的标准是HB6096-SZ-01。ARINC429总线是面向接口型数据传输结构,总线上定义了2种设备,发送设备只能有1个,而接收设备却可以有多个。发送设备与接收设备采用屏蔽双绞线传输信息,传输方式为单向广播式,调制方式采用双极性归零制三态码,传输数据率可达100 Kb/s。ARINC429总线结构简单、性能稳定、抗干扰性强、具有高可靠性等优点。 https://www.doczj.com/doc/7c308533.html,_STD_1773
民用航空电子系统发展及新技术研究 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。 标签：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
航空电子系统技术发展趋势研究 随着航空电子系统技术的复杂化和精细化，航空电子系统和设备的整体性能不断提高和完善，航空电子系统技术成为飞机技术发展中最为迅速的领域。本文分析了航空电子系统结构的发展历程，对航空电子系统技术的发展趋势进行了主要的探讨。 标签：航空电子系统技术；系统结构；发展历程；发展趋势 1 航空电子系统结构的发展历程 航空电子系统走过了漫长的发展道路，至今已经历了四代，每一代系统结构的不断演变，都进一步推动航空电子技术的发展，成为划时代的主要依据。 第一代航空电子系统以分立式结构为主，每个系统均由独立的子系统组成，雷达、通信、导航各自配有专用的传感器、处理器和显示器，并以点对点的连线方式进行连接。 第二代航空电子系统以联合式结构为主，它通过总线将大多数航空电子分系统交联起来，以实现信息的统一调度。同时在信息链路的控制显示环节通常会借助几个数据处理器来实现低带宽的数据传输交换功能的转换。 第三代航空电子系统以综合式结构为主，其系统共用的综合处理机以外场可更换模块的形式安装在两个或两个以上的综合机架上，各模块在结构和功能上是相对独立的单元，通过PI总线和TM总线进行互联，网关和光纤高速总线进行交联。综合式航空电子系统的CIP将各种计算、调度、管理等任务综合起来，并动态地分配给外场可更换模块，当某个模块出现故障时，可通过调用备用模块的方式，或通过对现存完好无损的模块进行重新组合的方式来替代故障模块，以实现系统的重构和容错，降低系统的维修成本，提高系统的性能。 第四代航空电子系统以高度先进的综合航空电子结构为主，其最大特点是在综合航空电子系统结构的基础上采用了统一的航空电子网络，并出现了传感器系统的综合。该航空电子系统统一网络以光开关阵列模块作为传输枢纽，通过光母板和机架间光纤交联到同一综合机架的各模块中，这样既能使任务管理区、传感器管理区、飞机管理区得以连接起来，又能使不同物理位置的模块间的信息传输时间达到一致。传感器系统的综合以实现天线孔径的综合为目标，射频经开关阵列网络连接到变频器上，再通过变频器将其转换为统一的中频，接着通过中频交换网络由接收器、预处理器模块进行处理，最后通过统一的航空电子网络连接到综合核心处理机（CIP），在CIP中使用标准的共用模块进行信号和数据的处理，这样既能保证信息传输的安全性，又能提高系统的容错和重构能力，增强系统的整体性能。 2 航空电子系统技术的发展趋势
第30卷 第10期航 空 学 报 Vol 130No 110 2009年 10月ACTA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA Oct. 2009 收稿日期:2008208228;修订日期:2008211218 基金项目:总装备部预研基金(9140A17020307JB3201);空军工程 大学工程学院优秀博士论文创新基金(BC07003) 通讯作者:褚文奎E 2mail :chuwenkui @1261com 文章编号:100026893(2009)1021912206 综合模块化航空电子系统软件体系结构综述 褚文奎,张凤鸣,樊晓光 (空军工程大学工程学院,陕西西安 710038) Overvie w on Soft w are Architecture of Integrated Modular Avionic Systems Chu Wenkui ,Zhang Fengming ,Fan Xiaoguang (Institute of Engineering ,Air Force Engineering University ,Xi ’an 710038,China ) 摘 要:作为降低系统生命周期费用(L CC )、控制软件复杂性、提高软件复用程度的重要手段之一,软件体系结构已成为航空计算领域的一个主要研究方向。阐述了综合模块化航空电子(IMA )的理念,分析了推动 IMA 产生和发展的主要因素。总结了ARINC 653,ASAAC ,GOA 以及F 222通用综合处理机(CIP )上的软件 体系结构研究成果,并讨论了IMA 软件体系结构需要解决的若干问题及其发展趋势。在此基础上,对中国综合航电软件体系结构研究提出了一些见解。 关键词:综合模块化航空电子;软件体系结构;开放式系统;软件工程;军事工程中图分类号:V247;TP31115 文献标识码:A Abstract :As an important means to decrease system life cycle cost (L CC ),control software complexity ,and improve the extent of software reuse ,software architecture has been a mainstream research direction in the aeronautical computer field.This article expatiates the concept of integrated modular avionics (IMA ).Three major factors are analyzed which promote the development of IMA architecture.IMA software architectures presented by ARINC specifications 653,ASAAC ,GOA ,and F 222common integrated processor (CIP )are summarized.Discussion about some problems to be solved and the development trend is made for IMA soft 2ware architecture.Finally ,some views are presented about IMA software architecture research in China.K ey w ords :integrated modular avionics (IMA );software architecture ;open systems ;software engineering ;military engineering 军用航空电子系统(以下简称:航电)是现代 战机的“中枢神经”,承载了战机的绝大部分任务,比如电子战、通信导航识别(CN I )系统等,是决定战机作战效能的重要因素。 F 222的航电综合了硬件资源,重新划分了任务功能,标志着战机的航电结构正式演变为综合式。在此基础上,F 235将航电硬件综合推进到传感器一级,并用统一航电网络取代F 222中的多种数据总线,航电综合化程度进一步提高[1]。 与此同时,航电软件化的概念逐渐凸现。F 222上由软件实现的航电功能高达80%,软件代码达到170万行,但在F 235中,这一数字刷新为800多万行。这表明,软件已经成为航电开发和实现现代化的重要手段[2] 。 航电综合化和软件化引申的一个重要问题是如何合理组织航电上的软件,使之既能够减少生 命周期费用(Life Cycle Co st ,L CC )和系统复杂度,同时又能在既定的约束条件下增强航电软件的复用性和经济可负担性。此即是航电软件体系结构研究的主要内容。 1 综合模块化航空电子 111 综合模块化航空电子理念 综合模块化航空电子(Integrated Modular Avi 2onics ,IMA )(注:该结构在国内一般称为综合航 电)是目前航电结构发展的最高层次,旨在降低飞机LCC 、提高航电功能和性能以及解决软件升级、硬件老化等问题。与联合式航电“各子系统软硬件专用、功能独立”的理念不同,IMA 本质上是一个高度开放的分布式实时计算系统,致力于支持不同关键级别的航电任务程序[3]。其理念概括如下: (1)系统综合化。IMA 最大限度地推进系 统综合,形成硬件核心处理平台、射频传感器共享;高度融合各种传感器信息,结果为多个应用程
电子系统习题 一、航空仪表系统 1、航空仪表的用途？ （1）为飞行员提供驾驶飞机用的各种目视数据；（2）为机载导航设备提供有关的导航输入数据；（3）为机载记录设备提供有关的记录数据；（4）为自动飞行控制系统提供有关的数据。 2、仪表系统分类： （1）按功用分：仪表按功用可分为飞行仪表、导航仪表、发动机仪表和系统状态仪表。（2）按原理分：测量仪表、计算仪表、调节仪表。 3、飞机仪表系统基本组成环节： 飞机仪表系统基本组成环节，概括起来包含感受、转换、传送、计算、放大、执行、指示等7种基本环节。 4、高度的分类和定义： ?绝对高度：从飞机重心到实际海平面（修正的海平面气压平面）的垂直距离； ?相对高度：从飞机到某一指定参考平面（例如机场平面）的垂直距离； ?标准气压高度：以标准海平面（760毫米汞柱高）为基准面，飞机重心到该基 准面的高度； ?真实高度；从飞机到其所在位置正下方地面的垂直距离。 5、气压高度表： 气压高度表是利用皮托管所测量出的静压，根据大气压力与高度的一一对应关系，就可以得出飞机当前的高度。 6、气压高度表的结构： 气压高度表是一个真空膜盒结构（膜盒简单的来说就是一个密封的薄膜盒子，真空膜盒，就是将膜盒内部抽成真空）。高度表在膜盒外面通静压，由于静压随高度升高而越来越小，膜盒由于外界压力下降，会发生形变，越来越鼓涨，这种形变是可以量化
的，并能通过机械结构转化成指针读数的，那么就可以把高度和压力对应起来。7、飞机速度的测量： 飞机速度的测量类似于飞机高度的测量，也是通过皮托探头将气压引入仪表进行计算的，不同的是高度测量只使用了皮托管探得的静压，而空速测量需要使用到全压和静压。 8、名词解释： （1）全压Pt=空气在皮托管里全受阻时，产生的压力，它包括静压Ps和动压Qc；（2）静压Ps=飞机周围静止空气压力。 （3）动压Qc=空气相对物体运动时所具有的动能转化而来的压力。 （4）马赫数M=真空速Vt与本地音速a之比。 （5）真空速Vt：补偿了各种误差后的指示空速IAS。 9、各种空速定义： （1）指示空速（IAS）：空速表根据动压计算的空速，未经任何补偿，也称表速。（2）计算空速（CAS）：补偿了静压源误差后的指示空速。 （3）真空速（TAS）：补偿了由于空气密度和压缩性变化所引起的误差后的计算空速。（4）马赫数的大小只由动压和静压来决定，而与气温无关。 10、马赫数表： 马赫数表是用一个开口膜盒测量动压，而用一个真空膜盒测量静压，经过传动机构使指针指示马赫数的仪表。 11、M数表、空速表区别是什么？ 马赫数表的大小由动压和静压决定，是空速和音速的比值 空速表指示的是飞机与气流的相对速度，大小由动压和气流速度决定 12、T不变，H增高时，M如何变化？ 高度增加，音速下降，马赫数增加Ma=Vt/音速 13、大气数据计算机接收信号：
国外民用飞机飞行管理系统发展现状与趋势 飞行管理系统（FMS）是大型飞机数字化电子系统的核心，它通过组织、协调和综合机上多个电子和机电子系统的功能与作用，生成飞行计划，并在整个飞行进程中全程保证该飞行计划的实施，实现飞行任务的自动控制。现代飞机上广泛采用的飞行管理系统是综合化的自动飞行控制系统（AFCS），它集导航、制导、控制、显示、性能优化与管理功能为一体，实现飞机在整个飞行过程中的自动管理与控制。装备了飞行管理系统的飞机，不仅可以大量节省燃油，提高机场的吞吐能力，保证飞机的飞行安全和飞行品质，而且可以大大提高驾驶舱的综合化、自动化程度，减轻驾驶员的工作负担，带来巨大的无可估量的经济效益。目前，一个典型的飞行管理系统不仅能够根据飞机、发动机性能、起飞着陆机场、航路设施能力、航路气象条件及其装载情况，生成具体的全剖面飞行计划，而且能够实现多种功能，包括：通过主飞行显示系统显示和指示有关飞行信息；通过无线电通信与导航系统获得通信、空中交通和无线电导航数据；通过飞行操纵系统控制飞机的姿态；通过自动油门系统调节发动机功率；通过中央数据采集系统收集、记录和综合处理数据；通过空地数据链系统收发航行数据；通过机上告警系统提供系统监控和告警等功能。 1 飞行管理系统的发展历程 飞行管理的概念最早可以追溯到20世纪20年代。自从1929年杜立特上尉历史性的盲目飞行后，人们感到借助一个系统摆脱完全依靠飞行员的感官进行飞行的重要性。但飞行管理系统直到20世纪60年代才真正开始发展起来，并大致经历以下5个发展阶段：区域导航系统、性能管理系统、飞行管理系统、四维导航和新一代飞行管理系统。 2 飞行管理系统的基本构成和功能 飞行管理系统通常由一个飞行管理计算机系统（FMCS）和所需的相关接口设备组成，如电子飞行仪表系统（EFIS）和自动飞行系统等设备。而一个典型的FMCS通常由飞行管理计算机（FMC）和控制与显示单元（CDU）两种组件构成。一个飞行管理系统通常能完成或辅助飞行员完成的基本功能包括：飞行计划、导航与制导、性能优化与预测、电子飞行仪表系统显示、人/机交互和空地数据链。 3 国外民用飞机飞行管理系统发展现状 目前，美国是世界上飞行管理系统的产品的主要供应方，核心技术主要掌握在美国霍尼韦尔公司等少数公司手中。为保障欧洲电子核心产品逐渐进入民用飞机的装备领域，从上世纪80年代起，在航空电子系统承包时，欧洲空中客车公司就十分强调以欧洲公司为主，扶植研发欧洲自己的飞行管理系统，以凭借飞机平台的发展机会，为欧洲航空电子厂家创造掌握核心知识产权的机会和条件。同时对于飞机的市场销售采取了灵活的应用方式，即由飞机买主决定装备欧洲还是美国的飞行管理系统产品。这样既削弱了美国供应商一家独大的局面，降低机载设备的装备成本，增强了市场竞争力，又在后继型号发展中不断深入消化、逐步吸纳霍尼韦尔的先进技术，提高欧洲的自研能力，保障其飞机及航空电子系统的核心技术和知识产权效益不断增长。 4 世界主要的FMS生产商及其FMS系统 从当前世界上飞行管理系统的应用情况来看，目前生产飞行管理系统产品的公司主要有美国的霍尼韦尔有限公司、罗克韦尔·柯林斯公司和通用航空电子系统集团，英国的史密斯航空航天公司，法国的泰莱斯航空电子公司和加拿大的CMC电子组件有限公司。具体情况如表1所示。 表1 飞行管理系统产品应用情况
F—35系列战斗机综合航空电子系统综述 首架F-35A战机进行地面发动机推力试验 通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第 三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速， 更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗 机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。 F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务 于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。 为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是 什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。 F-35 JSF战机战场态势感知研制F-35的目标是取代F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的GR-7和
"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。 虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。 JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI系统和各显示器之间的通信采用速度为2Gigabit/s的光纤总线。 在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。 F-35用AESA APG81有源相控阵雷达共有6个分布式孔径
f35系列战斗机综合航空电子系统综述
F—35系列战斗机综合航空电子系统综述 首架F-35A战机进行地面发动机推力试验 通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速，更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。 F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。 为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。 F-35 JSF战机战场态势感知研制F-35的目标是取代F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的
GR-7和"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。 虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI系统和各显示器之间的通信采用速度为 2Gigabit/s的光纤总线。 在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。
航空电子系统几种主要数据总线应用特性分析 70年代以来，随着微电子、计算机、控制论的发展，使得航空电子系统的发展更为迅速。1980年美国专门制定了军用1553系列标准和ARINC系列标准，使数据总线更加规范化。目前自动化程度较高的军、民用飞机，如F-16、F-117、幻影2000、空中客机A340等都采用了总线技术。数据总线技术在我国航空电子系统设计中已有十几年的设计和使用经验，本文就常用的MIL-STD-1553B、ARINC429、CSDB、ARINC6路总线（561、568、582）和ARINC629总线从构成、特性以及应用等几方面进行讨论和阐述。1总线的构成 一旦设计者确定了基本的飞电系统结构后，最重要的是总线布局，它对系统性能具有重要影响。总线可以是单向的，也可以是双向的。最常用的单向总线设计的依据是ARINC429规范MARK33数字式信息传输系统。双向总线布局基本上有三种形式：线性的、网状的、星形的。通常根据MIL-STD-1553B飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线规定：总线要有一个中央总线控制器。线性的双向总线布局设计最常用。设计时，要注意采用特别的预防措施，否则容易产生单点失效（可运用故障树分析技术检查）；网状布局可用于通用的先进容错系统，优点是：利用节点控制器来断开失效或破坏的网段，可成功地实现容错，其他无损坏的网段上，按规定路线发送信号，系统的全部功能可重构；星状结构的布局除具有上述优点外，还可明显地减少耦合损耗，但灵活性较差。 2几种总线的特性分析 2.11553B总线特性分析 1553B总线为总线控制器和所有有关的远程终端之间提供了一条单一数据通路，包含双绞屏蔽电缆、隔离电阻、变压器等所有硬件。远程终端（RT）是1553B总线系统中数量最多的部件，事实上，在一个给定的总线上最多可达31个远程终端。远程终端仅对它们特定寻址询问的那些有效指令或有效广播（所有RT同时被寻访）指令才作出响应。它可以与它所服务的分系统分开，也可嵌入分系统内。1553B总线的第二个特性是位优先权。它首先发送数据字中的最高位，接着按数值递减的次序发送较低有效位。第三是传输方法，
航空电子系统综合试验新思路 王海青 (沈阳飞机设计研究所,沈阳110035) 摘要:航空电子系统的地面综合试验是在仿真器和模拟器的支持下,充分营造飞行和作战的环境,用来暴露系统设计上存在的缺陷,以便于及时改进设计。本文叙述了在电子设备高度综合化的现代飞机上,航空电子系统综合试验的方法,并对试验中的关键技术进行了分析。 关键词:航空电子系统;综合试验;关键技术 A vi onics Syste m Integration T est W ang H a iqi n g (Shenyang A ircra ft Desi g n&Research I nstitute,Shenyang110035,Ch i n a) Abst ract:Av ion i c s syste m integ ration tests are used to verif y and vali d ate an avion ics syste m de-si g n under si m ulated syste m operation cond itions to reveal defic i e nts in the design.Recent advances in av ion ics technolog ies,testm ethods o f an integ rated av ion ics syste m and critica l test techn i g ues are dis-cussed. K ey w ords:av i o nics syste m;i n tegration tes;t cr itical test techn i q ues 随着科学技术的不断发展,航空电子从离散的机载电子设备发展到数据信息传输和显示的综合、数据处理的综合,直至数据融合、传感器综合和天线的综合。航空电子系统综合技术是通过系统软件和网络技术,并采用综合控制显示和数据传输器等基本设备,有选择地把通信、导航、识别、光电探测、电子对抗、火力控制、飞行控制、飞机管理等设备综合成有机的整体,达到系统资源高度共享。各个传感器不需要采用专用的信号与数据处理机,雷达、通信和其他信号的处理由共用的处理机阵列来完成。 新型飞机电子设备突出的优点是雷达、红外搜索和跟踪设备、通信、导航、识别装置、武器分系统、电子战分系统,以及飞机各分系统由信息传递速度高达每秒100万二进制的高速数据总线连接起来。凭借该系统可精确掌握敌机的方位,具有对付敌方先进雷达和几种远射程武器的多种功能。 现代军用飞机要求航空电子综合系统具有很高的可靠性,当某一分系统部件被判定为故障时,就要对其余部件重新分配,以恢复分系统丧失的功能。这种系统结构的高度互联意味着单个电子设备的功能可以相互包容,以便在关键部件发生故障或损坏时,可被完好的部件所替换。被选中的替换部件由一个适当的软件从中心存储器加载,隔离故障部件,整个重构过程是自动地、实时地完成的。由此可见,系统是否具有重构能力和重构能力的程度是新一代航空电子综合系统先进性的主要标志。因此,在航空电子系统地面综合试验时,要使系统的功能得到充分的发挥,以致于系统中存在的问题得以彻底的暴露,有利于及时改进设计,做到缩短试飞周期,加快新机的研制进度。 收稿日期
航空电子系统的组成及特点 航空电子是指飞机上所有电子系统的总和。一个最基本的航空电子系统由通信、导航和显示管理等多个系统构成。航空电子设备种类众多，针对不同用途，这些设备从最简单的警用直升机上的探照灯到复杂如空中预警平台无所不包。而航空电子系统也有着只属于自己的特点，这些特点更是随着航空电子的发展而不断变化。 一、航空电子系统的组成 通信系统通信系统是航电系统中最先出现的，飞机和地面的通信能力从一开始就是至关重要的。远程通信爆发式的增长意味着飞机必须携带着一大堆的通信设备。其中一小部分提供了关乎乘客安全的空地通信系统。机载通信是由公共地址系统和飞机交互通信提供的。 导航系统从早期开始，为了飞行安全性，人们就开发出导航传感器来帮助飞行员。除了通信设备，飞机上现在又安装了一大堆无线电导航设备。 显示系统显示系统负责检查关键的传感器数据，这些数据能让飞机在严苛的环境里安全的飞行。显示软件是以飞行控制软件同样的要求开发出来的，他们对飞行员同等重要。这些显示系统以多种方式确定高度和方位，并安全方便地将这些数据提供给机组人员。 飞行控制系统自动驾驶系统在大部分时间里减少了飞行员的工作负荷和可能出现的失误。第一个简单的自动驾驶仪用于控制高度及方向，它可以有限地操控一些东西，如发动机推力和机翼舵面。直到最近，这些老系统仍自然而然地利用电子机械。 防撞系统为了增强空中交通管制，大型运输机和略小些的使用空中防撞系统，它可以检测出附近的其他飞机，并提供防止空中相撞的指令。为了防止和地面相撞，飞机上也会安装近地警告系统。 气象雷达气象系统如气象雷达和闪电探测器对于夜间飞行或者指令指挥飞行非常重要，因为此时飞行员无法看到前方的气象条件。暴雨或闪电都意味着强烈的对流和湍流，而气象系统则可以使飞行员绕过这些区域。 光电系统光电系统覆盖的设备范围很广，其中包括前视红外系统和被动式红外设备。这些设备都可以给机组提供红外图像。这些图像可以获得更好的目标分辨率，从而用于一切搜救活动。 电子预警电子支援以及防御支援常用于搜集威胁物或潜在威胁物的信息。它们最终用于发射武器直接攻击敌机，有时也用以确认威胁物的状态，甚至是辨识它们。 航空电子系统包括了飞机上所有的电子设备，以上列举的不过是一小部分而已。其中还包括飞机管理系统、战术任务系统、军用通信系统、雷达、声纳、机载网络、空中救护等等。 二、航空电子系统的特点 1、功能区分在功能划分上，新一代系统已明显从纵向划分过渡到横向划分，提出了功能区分的概念。功能区分是整个系统中功能特性相近、任务关联密切的部分，在同一功能区中可以实现资源共享，容易互为余度而实现动态的重构及容错。 2、深广发展新一代系统的第二个特点是综合化进一步向深、广方向发展。 3、LRM登场新一代系统的第三个特点是以外场可更换模块（LRM）代替了外场可更换单元（LRU）为基础构成综合航空电子系统。LRM是形成新一代系统其它特点的基础，例如动态重构、二级维修概念都是在LRM基础上进行的。LRM是系统安装结构上和功能上相对独立的单元，故障定位可以达到LRM一级，通过更换LRM而排除故障。LRM、智能化的机内自检、二级维修体制是构成新一代系统维修概念的要素，使维修成本大大降低。 4、资源共享新一代系统的第四个特点是在LRM一级上实现硬件资源共享和硬件余度。通过