航電系統(tǒng)全稱“綜合航空電子系統(tǒng)”，是現(xiàn)代化戰(zhàn)斗機(jī)的一個(gè)重要組成部分，戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)性能與航空電子系統(tǒng)密切相關(guān)。可以說，沒有高性能的航電系統(tǒng)，就不可能有高效能作戰(zhàn)的戰(zhàn)斗機(jī)。

美軍基于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的有人直升機(jī)無人機(jī)混合協(xié)同作戰(zhàn)體系

圖2 EC145T2、EC175駕駛艙照片

綜合航電系統(tǒng)在需求牽引和技術(shù)推動(dòng)下已有幾十年的發(fā)展歷史，特別是近十來年，取得了引人注目的進(jìn)展，促進(jìn)了飛機(jī)作戰(zhàn)效能的進(jìn)一步提高。然而，目前綜合航電系統(tǒng)在使用過程中暴露出不少不足之處，亟待加以改進(jìn)和完善；同時(shí)，21世紀(jì)的作戰(zhàn)策略和方式的發(fā)展也對(duì)綜合航電系統(tǒng)提出了更具挑戰(zhàn)性的要求。因此，未來的十年，在解決經(jīng)濟(jì)上可承受性問題的同時(shí)，綜合航電系統(tǒng)仍將向著更加綜合化、信息化、技術(shù)化、模塊化及智能化的方向發(fā)展，并且綜合航電系統(tǒng)的功能、性能以及可靠性、維修性、保障性、測(cè)試性和綜合效能也將出現(xiàn)突破性的飛躍?？梢灶A(yù)見，航空電子綜合化水平將得到不斷提高，航空電子綜合技術(shù)將向深度和廣度發(fā)展，得到不斷完善。

航電系統(tǒng)向深度和廣度發(fā)展

航空電子系統(tǒng)的發(fā)展歷程業(yè)已證明，綜合化是航空電子發(fā)展的靈魂和核心。綜合化能壓縮航空電子系統(tǒng)的體積和重量，減輕飛行員的工作負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)可靠性，降低全壽命周期費(fèi)用等。　于本世紀(jì)初服役的美國第四代戰(zhàn)機(jī)F－22按常規(guī)需要60多根天線，工作波段不同的多種接收機(jī)、發(fā)射機(jī)都處于各自分立狀態(tài)，現(xiàn)在已經(jīng)綜合成十幾根天線，下一步還要繼續(xù)綜合。正在執(zhí)行的綜合傳感器系統(tǒng)（ISS）計(jì)劃，天線孔徑、射頻、信號(hào)處理、數(shù)字處理等都將采用共用概念?！熬C合孔徑傳感器系統(tǒng)”（IASS）用一個(gè)480×680像素的紅外焦平面陣完成前視紅外、紅外搜索跟蹤、電視攝像等功能；“分布孔徑紅外系統(tǒng)”（DAIRS）把導(dǎo)彈逼近告警裝置、紅外搜索跟蹤和前視紅外等功能綜合成一個(gè)系統(tǒng)；“綜合射頻對(duì)抗系統(tǒng)”（SIRFC）、“綜合紅外對(duì)抗系統(tǒng)”（SIIRCM）將定向紅外對(duì)抗和紫外線導(dǎo)彈告警結(jié)合起來。F－22、EF－2000飛機(jī)對(duì)機(jī)電系統(tǒng)實(shí)施統(tǒng)一的控制和管理，這就是所謂公共設(shè)備管理系統(tǒng)，并納入綜合航電系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制。下一步將朝著功能和能量的綜合方向發(fā)展，由一個(gè)整體的綜合系統(tǒng)完成目前由各機(jī)電系統(tǒng)完成的全部功能。　綜合已不限于單機(jī)之內(nèi)，最大限度地利用機(jī)外信息資源將是今后一個(gè)顯著特點(diǎn)。通過數(shù)據(jù)鏈在編隊(duì)飛機(jī)之間或電子戰(zhàn)飛機(jī)和攻擊機(jī)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，例如美國海軍提出的“協(xié)同作戰(zhàn)能力”（CEC）概念。此外，預(yù)計(jì)到2020年，有人駕駛飛機(jī)與無人駕駛飛機(jī)混合編隊(duì)作戰(zhàn)將成為現(xiàn)實(shí)，飛機(jī)上的綜合航電系統(tǒng)將成為海、陸、空、天綜合立體網(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

開放式航電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用

開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由開放系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)定義的一個(gè)結(jié)構(gòu)框架，它的優(yōu)點(diǎn)是：便于構(gòu)成分布式系統(tǒng)；便于不同廠家生產(chǎn)的、不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)或其他硬件之間的互連、互通和互操作；也便于硬件、軟件的移植；便于系統(tǒng)功能的增強(qiáng)和擴(kuò)充。此外，開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還支持系統(tǒng)可變規(guī)模，有利于縮短研制開發(fā)周期。在計(jì)劃開發(fā)、采購、維修及更新時(shí)能降低成本。其原因是它增加了可重新使用機(jī)會(huì)，更有可能使用商用貨架產(chǎn)品（COTS）技術(shù)，還能快速建立系統(tǒng)模型。采用該結(jié)構(gòu)后，就能較好地解決系統(tǒng)的功能擴(kuò)充、修改，及元器件的更新?lián)Q代?！∶绹哲姲褢?yīng)用軍用技術(shù)和商用技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)從傳統(tǒng)的封閉式結(jié)構(gòu)向經(jīng)濟(jì)上可承受的、靈活的開放式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變視為當(dāng)前一項(xiàng)挑戰(zhàn)。這是因?yàn)殚_放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由民用向軍用推廣存在著爭(zhēng)論，主要是由于標(biāo)準(zhǔn)和最佳性能不能兼顧，一些領(lǐng)域還不能完全滿足軍事上的需要，這就要求制訂和貫徹各種標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的產(chǎn)品研制、生產(chǎn)單位都要遵循公開一致的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。此外，開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不僅涉及硬件，也涉及軟件。軟件開放系統(tǒng)、軟件可重復(fù)使用、軟件可變規(guī)模與硬件的開放性同樣重要，也是降低系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用、縮短研制開發(fā)周期的重要措施。因此，新一代綜合航電系統(tǒng)的軟件包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)界面等應(yīng)遵循統(tǒng)一的系列標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范研制開發(fā)，軟件的可重用、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、可移植性、質(zhì)量、可靠性等都應(yīng)列入表征軟件技術(shù)的特征參數(shù)之中?！∫虼耍窈笫辏_放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)向軍用過渡趨勢(shì)會(huì)更加明顯，開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)向軍事上應(yīng)用的轉(zhuǎn)移不可逆轉(zhuǎn)。

廣泛采用COTS技術(shù)

未來十年，COTS技術(shù)的應(yīng)用研究將進(jìn)一步加強(qiáng)?！榱藢?shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上可承受、性能、可改進(jìn)性和重新使用能力的四大指標(biāo)，在新一代綜合航電系統(tǒng)中將會(huì)更加強(qiáng)調(diào)采用COTS技術(shù)。COTS技術(shù)具有如下特點(diǎn)：顯著減少專用器件、專用組件或模塊、專用軟件等的數(shù)量，從而降低科研生產(chǎn)成本；采用通用的、開放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，兼容性好；技術(shù)先進(jìn)，符合技術(shù)發(fā)展潮流；具有良好的技術(shù)支持，便于擴(kuò)充和升級(jí)，產(chǎn)品更新?lián)Q代快；可以直接在商品貨架上采購，供貨渠道有保障；采購費(fèi)用低廉；研制、生產(chǎn)周期短；產(chǎn)品維修和后勤保障較為方便，維修保障費(fèi)用低；無須投入專項(xiàng)科研經(jīng)費(fèi)等?！≡诰C合航電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中采用COTS技術(shù)的主要目的還是降低成本。如JSF的綜合核心處理機(jī)（ICP）將廣泛采用COTS互連裝置。預(yù)計(jì)處理機(jī)的能力要比F—22的高一個(gè)數(shù)量級(jí)，但成本只有后者的幾分之一。此外，在開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)支持下，更新周期很短的商用產(chǎn)品，采用公開一致的民用標(biāo)準(zhǔn)，使其易于更新、易于發(fā)展、易于采用新技術(shù)。

實(shí)現(xiàn)高度的模塊化

解決綜合航電系統(tǒng)采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既要節(jié)省費(fèi)用又要提高作戰(zhàn)任務(wù)性能的矛盾，方法之一是模塊化?！∧K化是綜合航電系統(tǒng)發(fā)展的又一重要特征。模塊化是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和綜合化的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)重構(gòu)的基礎(chǔ)。集成電路和電子技術(shù)的高速發(fā)展已經(jīng)能夠使各種完整的功能“濃縮”于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電子模塊之中?！∧K化航電系統(tǒng)的主要特征是結(jié)構(gòu)分層。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分層和綜合化的關(guān)鍵，也是影響資源利用率的重要因素，在頂層設(shè)計(jì)時(shí)必須要折衷和權(quán)衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次。模塊化是為了系統(tǒng)重構(gòu)、擴(kuò)張、修改和維護(hù)，可大幅度地提高可用性，保證飛機(jī)隨時(shí)處于可以起飛作戰(zhàn)狀態(tài)；通用化是為了最大限度地利用模塊、部件、元件以減少品種降低成本?！?biāo)準(zhǔn)模塊（SEM）是模塊化的基礎(chǔ)。采用集成機(jī)柜、標(biāo)準(zhǔn)模塊后，取消了外場(chǎng)可更換單元（LRU），全面采用通用的、標(biāo)準(zhǔn)的外場(chǎng)可更換模塊（LRM）；整個(gè)航電系統(tǒng)由三級(jí)維修變成二級(jí)維修，簡(jiǎn)化了航空電子維修，減少維修人員和地面維修設(shè)備，實(shí)現(xiàn)延期的維修或定期維修，從而大大減少了后勤保障費(fèi)用。由于模塊的標(biāo)準(zhǔn)是公開發(fā)布的，這對(duì)成本競(jìng)爭(zhēng)和元器件的過時(shí)更改非常有利。每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊用若干個(gè)多芯片模塊（MCM）或微波單片集成電路（MMIC）構(gòu)成，而每個(gè)MCM或MMIC至少又有幾十個(gè)VHSIC和ASIC芯片組成。利用通用模塊可開發(fā)系統(tǒng)或子系統(tǒng)，即利用通用模塊組合構(gòu)成任一功能的航電子系統(tǒng)。

戰(zhàn)斗機(jī)傳感器進(jìn)一步綜合化

先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)傳感器的綜合化趨勢(shì)發(fā)展極為迅速。從本世紀(jì)初服役的F—22和JSF等第四代戰(zhàn)斗機(jī)傳感器來看，機(jī)上傳感器實(shí)現(xiàn)全部綜合化已近在咫尺?！∮捎谛乱淮诫娤到y(tǒng)傳感器的種類、數(shù)量、復(fù)雜性及數(shù)據(jù)量的增加，超出了駕駛員有效使用和管理傳感器的能力，從而使傳感器的綜合成為一個(gè)突出的課題。多傳感器綜合（MSI）的目標(biāo)是：改變目前各種傳感器分立的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)互為補(bǔ)充、互為備份、揚(yáng)長避短、綜合使用各傳感器提供的信息；對(duì)多傳感器實(shí)現(xiàn)綜合的控制和管理，在現(xiàn)有的硬件和軟件水平上獲得比任何單獨(dú)的傳感器性能更高的傳感器系統(tǒng)?！∶绹哲奆－22戰(zhàn)機(jī)傳感器系統(tǒng)的天線及射頻前端功能仍是分立的，雷達(dá)、RWR/ESM、CNI各有自己的天線及前端處理功能，綜合起來完成雷達(dá)、EW、CNI等功能。而“寶石臺(tái)”計(jì)劃主要是要解決傳感器區(qū)的綜合問題。雷達(dá)艙內(nèi)的設(shè)備已不是傳統(tǒng)意義上的雷達(dá)，而是集雷達(dá)、CNI、EW、敵我識(shí)別（IFF）、無線電高度表、導(dǎo)彈制導(dǎo)數(shù)據(jù)鏈等功能于一體的綜合射頻系統(tǒng)。該計(jì)劃提出用13個(gè)天線提供所有CNI/EW/雷達(dá)所需的功能。光電傳感器的孔徑也要綜合，前視紅外、紅外搜索跟蹤系統(tǒng)、導(dǎo)彈告警功能的綜合，實(shí)現(xiàn)分布孔徑紅外系統(tǒng)（DAIRS）。傳感器的信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理部分也要實(shí)現(xiàn)綜合，使用統(tǒng)一的中頻進(jìn)行處理，A/D變換盡量向前端推移，使用標(biāo)準(zhǔn)的共用模塊。完成信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理，然后通過統(tǒng)一航空電子網(wǎng)絡(luò)，連接到綜合核心處理機(jī)（CIP），在CIP中進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。對(duì)傳感器的控制和功率管理也可通過這個(gè)通道完成。傳感器區(qū)的充分綜合將是一個(gè)很大的進(jìn)步，在上述的各方面都將獲得極大的收益?！⒂?010～2040年陸續(xù)裝備美國空軍、海軍及其盟國部隊(duì)的JSF戰(zhàn)斗攻擊機(jī)的傳感器系統(tǒng)將打破未來戰(zhàn)斗機(jī)所需的雷達(dá)、電子戰(zhàn)和其他關(guān)鍵功能的界線。這意味著，用于掃描和跟蹤目標(biāo)這些傳統(tǒng)雷達(dá)任務(wù)的有源電子掃描陣（AESA）在同一時(shí)刻也用于干擾、電子情報(bào)、通信和其他任務(wù)。而且AESA收集的數(shù)據(jù)將與機(jī)外數(shù)據(jù)源（如預(yù)警機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)和衛(wèi)星），以及機(jī)上的光電系統(tǒng)的信息進(jìn)行融合。若2架或4架JSF在一起工作時(shí)，其能力遠(yuǎn)比同等數(shù)量的飛機(jī)單獨(dú)工作要強(qiáng)。當(dāng)陷入困境時(shí)，單架JSF也具有完成任務(wù)和自我生存的能力。