航電系統(tǒng)全稱“綜合航空電子系統(tǒng)”，是現(xiàn)代化戰(zhàn)斗機的一個重要組成部分，戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)性能與航空電子系統(tǒng)密切相關(guān)?？梢哉f，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。

美軍基于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的有人直升機無人機混合協(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展，促進了飛機作戰(zhàn)效能的進一步提高。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，亟待加以改進和完善；同時，21世紀(jì)的作戰(zhàn)策略和方式的發(fā)展也對綜合航電系統(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)濟上可承受性問題的同時，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、測試性和綜合效能也將出現(xiàn)突破性的飛躍。可以預(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擔(dān)，提高系統(tǒng)可靠性，降低全壽命周期費用等。　于本世紀(jì)初服役的美國第四代戰(zhàn)機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、發(fā)射機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）計劃，天線孔徑、射頻、信號處理、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系統(tǒng)；“綜合射頻對抗系統(tǒng)”（SIRFC）、“綜合紅外對抗系統(tǒng)”（SIIRCM）將定向紅外對抗和紫外線導(dǎo)彈告警結(jié)合起來。F－22、EF－2000飛機對機電系統(tǒng)實施統(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，由一個整體的綜合系統(tǒng)完成目前由各機電系統(tǒng)完成的全部功能?！【C合已不限于單機之內(nèi)，最大限度地利用機外信息資源將是今后一個顯著特點。通過數(shù)據(jù)鏈在編隊飛機之間或電子戰(zhàn)飛機和攻擊機之間進行實時數(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)計到2020年，有人駕駛飛機與無人駕駛飛機混合編隊作戰(zhàn)將成為現(xiàn)實，飛機上的綜合航電系統(tǒng)將成為海、陸、空、天綜合立體網(wǎng)上的一個節(jié)點。

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)定義的一個結(jié)構(gòu)框架，它的優(yōu)點是：便于構(gòu)成分布式系統(tǒng)；便于不同廠家生產(chǎn)的、不同型號的計算機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)功能的增強和擴充。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。在計劃開發(fā)、采購、維修及更新時能降低成本。其原因是它增加了可重新使用機會，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)的功能擴充、修改，及元器件的更新?lián)Q代。　美國空軍把應(yīng)用軍用技術(shù)和商用技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)從傳統(tǒng)的封閉式結(jié)構(gòu)向經(jīng)濟上可承受的、靈活的開放式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變視為當(dāng)前一項挑戰(zhàn)。這是因為開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由民用向軍用推廣存在著爭論，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。　因此，今后十年，開放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)向軍用過渡趨勢會更加明顯，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)用研究將進一步加強?！榱藢崿F(xiàn)經(jīng)濟上可承受、性能、可改進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)中將會更加強調(diào)采用COTS技術(shù)。COTS技術(shù)具有如下特點：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，符合技術(shù)發(fā)展潮流；具有良好的技術(shù)支持，便于擴充和升級，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，維修保障費用低；無須投入專項科研經(jīng)費等?！≡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（ICP）將廣泛采用COTS互連裝置。預(yù)計處理機的能力要比F—22的高一個數(shù)量級，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。模塊化是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡化和綜合化的基礎(chǔ)，也是實現(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)計時必須要折衷和權(quán)衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次。模塊化是為了系統(tǒng)重構(gòu)、擴張、修改和維護，可大幅度地提高可用性，保證飛機隨時處于可以起飛作戰(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)。采用集成機柜、標(biāo)準(zhǔn)模塊后，取消了外場可更換單元（LRU），全面采用通用的、標(biāo)準(zhǔn)的外場可更換模塊（LRM）；整個航電系統(tǒng)由三級維修變成二級維修，簡化了航空電子維修，減少維修人員和地面維修設(shè)備，實現(xiàn)延期的維修或定期維修，從而大大減少了后勤保障費用。由于模塊的標(biāo)準(zhǔn)是公開發(fā)布的，這對成本競爭和元器件的過時更改非常有利。每一個標(biāo)準(zhǔn)模塊用若干個多芯片模塊（MCM）或微波單片集成電路（MMIC）構(gòu)成，而每個MCM或MMIC至少又有幾十個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)斗機傳感器進一步綜合化

先進戰(zhàn)斗機傳感器的綜合化趨勢發(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)斗機傳感器來看，機上傳感器實現(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)，實現(xiàn)互為補充、互為備份、揚長避短、綜合使用各傳感器提供的信息；對多傳感器實現(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的傳感器性能更高的傳感器系統(tǒng)?！∶绹哲奆－22戰(zhàn)機傳感器系統(tǒng)的天線及射頻前端功能仍是分立的，雷達、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、EW、CNI等功能。而“寶石臺”計劃主要是要解決傳感器區(qū)的綜合問題。雷達艙內(nèi)的設(shè)備已不是傳統(tǒng)意義上的雷達，而是集雷達、CNI、EW、敵我識別（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)。該計劃提出用13個天線提供所有CNI/EW/雷達所需的功能。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，實現(xiàn)分布孔徑紅外系統(tǒng)（DAIRS）。傳感器的信號處理和數(shù)據(jù)處理部分也要實現(xiàn)綜合，使用統(tǒng)一的中頻進行處理，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（CIP），在CIP中進行數(shù)據(jù)融合。對傳感器的控制和功率管理也可通過這個通道完成。傳感器區(qū)的充分綜合將是一個很大的進步，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、海軍及其盟國部隊的JSF戰(zhàn)斗攻擊機的傳感器系統(tǒng)將打破未來戰(zhàn)斗機所需的雷達、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)雷達任務(wù)的有源電子掃描陣（AESA）在同一時刻也用于干擾、電子情報、通信和其他任務(wù)。而且AESA收集的數(shù)據(jù)將與機外數(shù)據(jù)源（如預(yù)警機、電子戰(zhàn)飛機和衛(wèi)星），以及機上的光電系統(tǒng)的信息進行融合。若2架或4架JSF在一起工作時，其能力遠比同等數(shù)量的飛機單獨工作要強。當(dāng)陷入困境時，單架JSF也具有完成任務(wù)和自我生存的能力。