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I G I T C W技术 分析Technology Analysis62DIGITCW2022.121 民用飞机综合航电系统发展现状本文以波音787和空客A380的综合航电系统为例进行现状分析。
1.1 波音787波音787的综合航电系统采用开放式CCS 结构，具体构成为CDN （通用数据网）、CCR （通用计算设备）、RDC （远程数据采集器）等，构成相对复杂，结构成分较多。
其中，通用计算设备的机柜中安插若干个GCM （通用处理模块）、通用数据网（每秒100兆字节）以及LR M （可更换模块）。
波音787的综合航电系统还整合了非传统航电系统的处理与控制功能，具体包括燃油、环控、防火、电源、起落架、液压、防冰、舱门系统等。
除此之外，其计算机系统以ARINC 653为标准进行设计，以此控制系统改变流程期间的成本投入，同时提高系统的兼容属性，为日后迭代优化等工作提供支持。
该民用飞机的综合航电系统中还采用了网络技术以及与其相兼容的技术，由此可以实现数据的准确、高效传递。
数据链由核心网络、孔底数据链和通用核心系统组成，主要负责外界数据采集与上传。
其中，数据传输期间统一落实AFDX 标准，依托于LED 液晶显示屏的使用以及工业标准GUI 图形界面的设计，满足相关人员的数据查看与操控所需[1]。
1.2 空客A380空客A 380的综合航电系统以I M A 为主，所谓IMA ，是指集成模块化航空电子设备，同时辅以CTOS （商用货架产品）技术和Integeity-178B 操作系统。
在整个系统框架中，该飞机共使用32个IMA 模块，均属于场外可更换模块，分别应用于起落架、显示系统、告警系统、环控系统、引气系统、电传操纵系统、电气系统、自动驾驶系统、燃油系统和液压系统等。
对于该综合航电系统的核心处理以及输入、输出模块而言，其统称为CPIOM ，组成要素较多，构成成分包括PCI 内部互联板、中央处理器线路板、输入线路板等。
未来十年综合航电系统的发展趋向综合航空电子系统（下称综合航电系统）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。
可以说，没有高性能的航电系统，就不可能有高效能作战的战斗机。
综合航电系统在需求牵引和技术推动下已有几十年的发展历史，特别是近十来年，取得了引人注目的进展，促进了飞机作战效能的进一步提高。
然而，目前综合航电系统在使用过程中暴露出不少不足之处，亟待加以改进和完善；同时，21世纪的作战策略和方式的发展也对综合航电系统提出了更具挑战性的要求。
因此，未来的十年，在解决经济上可承受性问题的同时，综合航电系统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出现突破性的飞跃。
可以预见，航空电子综合化水平将得到不断提高，航空电子综合技术将向深度和广度发展，得到不断完善。
（一）航电系统的发展现状一、航空电子技术与系统结构的发展近半个世纪以来，为解决战斗机中的一系列问题，以美国为首的西方国家开始了漫长的航空电子系统综合技术的开发过程。
综合航空电子技术发展至今，基本上经历了分散、联合、综合到高度综合这4个阶段；航空电子系统结构亦是如此，同样经历了分立式、联合式、综合式和高度综合式4个阶段。
图1给出了4种典型结构的演变。
第一代航空电子系统为分立式结构，雷达、通信、导航等设备各自均有专用且相互独立的天线、射频前端、处理器和显示器等，采用点对点连接。
第二代航空电子系统为联合式结构，使用几个数据处理器完成低带宽的数据传输交换功能,如导航武器投放、外挂管理、显示、控制等，各单元之间通过数字总线交联，资源共享只在信息链后端的控制和显示环节。
这种结构主要来源于美国空军莱特实验室于20世纪70年代提出的“数字式航空电子信息系统”（DAIS）计划，该计划采用机载多路数据传输总线（1553B）技术，简化了设备间的连接关系，减轻了系统的体积和重量，解决了任务处理显示控制的综合问题，对航空电子系统综合化起到了很大的促进作用，使飞机的功能和性能前进了一大步，并为F-15、F-16、A/F-18等普遍应用。
综合模块化航空电子系统作者：李林剑来源：《科技视界》2016年第13期【摘要】综合模块化航空电子系统（ Integrated Modular Avionics，IMA）已成为未来飞机的发展趋势，对IMA的研究显得越来越重要。
本文首先综述了航空电子系统的发展历史，然后介绍了综合模块化航空电子系统的基本概念和架构，同时介绍了IMA系统的软件平台，最后介绍了当前最先进的两种IMA架构。
只有对IMA系统有深刻地理解，才能更好地发展我国民用客机事业。
【关键词】航空电子；IMA；ARINC 6530 引言20世纪90年代，飞机航空电子系统系统发展为综合模块化航空电子系统（Integrated Modular Avionics，IMA），使得飞机进入了一个全新时代。
IMA 平台下能够驻留种类繁多、不同功能、不同安全等级的应用，将传统的单独的航空电子系统集中一个通用的平台上，其具有资源分配最优化、最大限度地减小系统体积和重量、降低设备能源消耗等优点。
IMA系统是一种开放式系统结构，平台软件和硬件的更新可独立进行，使得修改或升级飞机系统功能都比较容易，满足了飞机经济性、维修性以及不断增长的功能需求。
当前新一代飞机除了将数据处理功能和通信、导航和显示等航电功能综合进IMA平台外，一些非航电系统功能，如液压、燃油、电源等系统也被集成到平台里。
因此，综合模块化航电系统已经成为飞机的发展趋势，对IMA系统的研究显得越来越重要。
本文综述了航空电子系统的发展历史和IMA系统的概念、架构、软件平台以及应用现状。
1 航空电子系统发展历史航空电子在早期主要是支持飞机起飞、着陆、导航、通信的电子系统。
随着技术进步，航空电子系统慢慢发展成包括飞行管理、飞行控制、导航、数据与语音通信、综合监视与机载告警、客舱娱乐、座舱显示、机内通话等主要功能系统。
随着飞机功能、设计需求的增多以及电子技术的进步，航电系统的重要性得到不断地提高，并逐步向综合化、模块化、开放式的方向发展。
民用飞机智能化航电系统浅析作者：叶军晖马双云来源：《科技创新导报》2017年第29期摘要：航电系统是现代民用飞机的重要组成部分，本文简要介绍了民用飞机航电系统，重点详细介绍了基于智能化航电系统的综合模块化航空电子技术、先进导航与监视技术、先进显示技术以及空地一体化技术。
智能化航电系统旨在降低飞行机组和维护人员的工作负担，实现民用飞机的智能驾驶和智能维护，对于民用飞机航电系统的设计与研究具有参考价值与指导意义。
关键词：民用飞机智能化航电系统飞行机组维护中图分类号：V26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0022-02随着科技水平与信息化水平的不断发展与进步，智能化科学已经成为了一门新兴的自然学科，并吸引了众多科研人员的广泛兴趣和研究。
近年来，依托于微电子技术、计算机技术、网络技术以及传感器技术的不断深入和研究，智能化技术在民用飞机领域的应用研究不断地受到越来越多的重视与青睐。
正是在这种智能化技术的不断研究的趋势下，作为民用飞机及其重要的机载系统，智能化航电系统旨在为智能飞机的实现提供技术支持，其满足的目标如下：（1）实现民用飞机的智能驾驶，最大程度地降低飞行机组的负担；（2）实现民用飞机的智能维护，提高飞机的维护效率、降低飞机的维护成本、减少机务的工作负担。
1 民用飞机航电系统介绍航电系统是民用飞机的重要组成部分，被喻为飞机的“大脑”与“五官”，具备提供飞机状态与参数显示功能、提供飞机数据网络功能、提供飞机与外部通信功能、提供飞机安全准确且准时地沿既定路线飞行的引导功能、以及提供飞机健康管理功能等。
现代民用飞机航电系统包括了综合处理处理系统、导航系统、通信系统、显示系统、机载维护系统、信息系统、飞行记录系统等机载电子系统组成。
2 智能化航电系统技术依托于不同的航电系统的机载系统/设备，智能化航电系统技术主要应用于综合模块化航空电子技术、先进导航与监视技术、先进显示技术以及空地一体化技术，具体如下。
《航空电子系统》课程标准一、课程描述本课程是航空机电设备维修专业的一门重要专业必修课程。
主要讲授飞机的主要电子系统及航空仪表的工作原理，使学生熟悉常用航空电子系统的基本结构及信息显示，初步掌握航空电子系统的使用知识。
了解国内外航空电子系统的最新发展动向，了解航空电子系统故障排除办法。
培养学生对航空电子系统的熟悉和理解能力，为学习飞行技术打下良好基础。
二、课程目标本课程较全面地介绍现代民航飞机的机载电子设备与系统，内容包括各类飞行仪表、航空电子综合显示系统、通信系统、导航系统、气象雷达等。
学生通过学习应在理论上对民航飞机的电子仪表与通信、导航系统的组成、结构和工作原理有一个全面和深刻的了解。
同时，了解各种飞行仪表、无线电通信系统、无线电导航系统等在民用飞机上的位置、配置和作用，此外，通过学习学生还应掌握现代民航运输机电子系统的基本理论和知识，全面了解民航飞机电子系统的基本情况及发展动态，为今后学习具体机型打下良好的基础。
学完本课程标准规定的内容后，应达到下列基本要求：1. 掌握大气数据计算机系统的功用、输入、输出数据、典型指示器的认读；2. 掌握姿态系统、罗盘系统的概念、功用和基本使用方法。
熟悉陀螺的原理及相关的仪表；3. 掌握电子仪表系统的功用和典型显示；掌握飞机状态监控系统的功用和使用特点；4. 掌握自动飞行系统的组成、功用；掌握自动驾驶仪、飞行指引仪、偏航阻尼器、自动俯仰配平系统及自动油门系统的功用和简单工作原理；5. 掌握机载彩色气象雷达、机载二次雷达应答机、预警型风切变探测系统、无线电高度表的功用、显示特点及使用注意事项；6. 掌握TCAS2的功用、驾驶舱显示及语音通告；7. 掌握GPWS和EGPWS的功能、语音警告、驾驶舱显示及基本使用方法；8. 掌握典型无线电通信系统的工作原理与使用。
三、与前后课程的联系1．与前续课程的联系(1) 《高等数学》，具备一定的推导和分析公式的基础知识；(2) 《实用英语》，能阅读一般英文资料，可以方便完成对机床的操作；2．与后续课程的联系(1)顶岗实习(2) 毕业设计四、学习内容与学时分配（一）学习内容第1章大气数据计算机系统教学目的：通过本章学习，使学生熟悉和理解大气数据系统及相关仪表的组成、功用及使用方法。
ATA31 显示/记录系统本章主要介绍电子指示系统（EIS），航空时钟，中央故障显示系统（CFDS），数字式飞行数据记录器（DFDR）和飞机综合数据系统（AIDS）。
一、电子指示系统（EIS）：1．电子指示系统（EIS）简介：图31——1电子指示系统（EIS）包括六个显示器。
电子指示系统（EIS）可分为两个子系统：——飞机中央电子监控系统（ECAM），它有两个位于中央仪表板上的显示器（上，下），用于提供飞机系统信息。
——电子飞行指示系统（EFIS），它为每个驾驶员提供两个显示器（PFD/ND），显示飞行制导，飞行参数和导航参数。
2. 飞机中央电子监控系统（ECAM）简介：图31——2系统数据获得组件（SDACs）收集来自飞机各系统的数据，并输送到显示管理计算机（DMCs），DMCs处理这些数据，产生ECAM显示图象。
以下是正常数据传输情况：——DMC1提供给上ECAM显示器——DMC2提供给下ECAM显示器——DMC3作为有效备份飞行警告计算机（FWCs）是ECAM系统的核心设备。
它接收以下信号并处理产生警告：——飞机各系统信息产生红色警告——SDACs信号产生琥珀色警戒FWCs提供信息到：——DMCs用于警告信息显示——警告灯——扬声器产生音响警告和合成声音信息3．ECAM的控制和显示：图31——3发动机警告显示器（EWD）可分为两个主要部分：——上半区显示发动机参数，机载燃油(FOB)和襟/缝翼位置——下半区显示警告和警戒信息，以及备忘信息系统显示器（SD）也可分为两个主要部分：——上半区显示各系统页面，飞机系统的简图——下半区显示常用参数ECAM控制面板位于中央操纵台上，它可控制ECAM的显示，其左边的两个旋钮能调节ECAM显示器的亮度，并可关闭显示器。
右边的按钮主要用于：——显示任一系统页面或STATUS（状态）页面——清除或回顾警告或警戒信息。
飞机的STATUS页面可显示在SD上，它提供飞机的当前状态。
几分钟让你看懂飞机上的电子系统航空电子系统使电子技术在飞机中的应用，是在航空技术和电子技术发展过程中逐步形成的。
由于数字式技术、微电子技术和卫星计算机技术的迅速发展，航空电子系统已成为现代军用飞机提高作战效能的重要手段。
没有先进的航电系统，就没有先进的飞机，也就不会完成现代战争所赋予空军的使命。
因此，要想发挥飞机的综合作战效能，航空电子系统更是起着决定性的作用。
航空电子系统通常可分为通用电子系统和任务电子系统两大类：通用电子系统就是保证飞机能完成正常飞行任务所必须装备的的电子系统，比如无线电通信系统、导航系统、飞行控制系统。
任务电子系统就是飞机为完成某种特定任务而装备的电子系统，比如目标探测系统、电子战系统。
敌我识别系统。
接下来就对几个重要的电子系统给大家稍微简单的介绍一下。
一通信系统通信系统是航空电子系统的重要组成部分，它为完成飞行任务和保证飞行安全起着重要的作用。
无线通信和飞机差不多是同一个年代出现的。
驾驶员要想了解空中航线上的交通状况和气象条件，机场对飞机的起飞进场和着陆等都是通过通信系统完成的。
此外，对作战飞机的指挥和控制，驾驶员将空中和地面战区的情况及时向指挥所报告，都需依赖高效、可靠、安全、保密的通信系统来实现。
以民航飞机为例，除了某些导航设备也担负范围有限的通信任务外，还装备了一套或多套的高频无线电通信电台和甚高频无线电通信电台。
前者工作在2- 30MHz的短波波段，其无线电波可利用电离层的反射而传播到很远距离；而后者工作在118-136MHz范围内，可在视线距离内与其他飞行器或地面进行通信联络。
机上的每部电台配备一副电线，由发射机和接收机共同使用，以减少机上天线的数量，因此通常发射和接收不能同时进行。
二导航系统导航是把飞机、导弹、宇宙飞船、舰船等运动体从一个地方引导到另一个地方的过程，正如大家在日常生活中出行开车中所使用导航一样。
导航系统的主要用途就是引导飞机沿着预定航线飞到预定地点，并能随时给出飞机准确的即时位置。
航空电子系统航空电子是指飞机上所有电子系统的总和。
一个最根本的航空电子系统由、和显示管理等多个系统组成。
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平台无所不包。
航空电子研究正以惊人的速度改变着航空航天技术。
起初，航空电子设备只是一架飞机的附属系统；而现在，许多飞机存在的唯一目的即为搭载这些设备。
军用飞机正日趋成为一种集成了各类壮大而敏感的传感器的战斗平台。
一、历史在上世纪70年代之前，航空电子(Avionics)这个词尚未出现。
那时，航空仪表，无线电，雷达，燃油系统，引擎控制和无线电导航都是独立的，而且大局部时候属于机械系統。
航空电子诞生于20世纪70年代。
伴随着电子工业走向一体化，航空电子市场蓬勃开展起来。
在70年代初期，全世界90％以上的产品应用在军用飞机上。
到了90年代，这个比例已缺乏1％。
从70年代末开场，航空电子已逐渐成为飞机设计中一个独立部门。
推动航电技术开展的主要动力来源于时期的军事需要而非民用领域。
数量庞大的飞机变成了会飞的传感器平台，如何使如此众多的传感器协同工作也成了一个新的难题。
时至今日，航电已成为军机研发预算中最大的局部。
粗略地估量一下，、有80％的预算花在了航电系统上。
航空电子在民用市场也正在取得庞大的成长。
飞行控制系统〔〕，苛刻空域条件带来的新导航需求也促使开发本钱相应上涨。
随着愈来愈多的人将飞机作为自己出行的首要交通工具，人们也不断开发出更为精细的控制技术来保证飞机在有限的空域环境下的平安性。
同时，民机天然要求将所有的航电系统都限制在驾驶仓内，从而使民机在预算和开发方面第一次影响到军事领域。
二、设计约束飞机上的任何设备都必需知足一系列苛刻的设计约束。
飞机所面临的电子环境是独特的，有时乃至是高度复杂的。
制造任何飞机都面临许多昂贵，耗时，麻烦和困难的方面，而适航性认证那么是其中之一。
随着飞机及机组人员愈来愈依赖于航电系统，这些系统的强健性便变得超级重要了。
