航空电子技术发展及展望论文题目大全

中国航天》杂志简介 简介#《中国航天》#杂志经国家新闻出版总署批准出版，由中国航天科技集团公司和中国航天科工集团公司共同#主管#，航天信息中心主办。主要报道国内外重大航天活动；提供#航天科技##最新信息#；介绍航天器、运载火箭和导弹研制、使用情况及航天相关各领域的最新科研成果；论述航天技术对国民经济发展及人类文明的推动作用；展望人类开拓天疆的广阔前景。 栏目设置《中国航天》杂志目前栏目设置：“中国报道”、“航天产业与国民经济”、“航天活动”、“航天系统与技术”、“载人航天”、“导弹及其他武器系统”、“空天瞭望”、“特别报道”等栏目。 期刊优势《中国航天》是一份大型综合性权威航天刊物，详细报道中国航天事业的#最新进展#，重点关注中国载人航天工程、“嫦娥”探月工程以及应用卫星和卫星应用等领域所取得的成就，特别介绍科技创新、新兴产业的动态；跟踪分析世界航天与导弹技术的最新发展成果及与航天相关的科技产业走向。多次获得国家优秀期刊奖、国防优秀科技期刊奖和航天系统优秀科技期刊奖，现为国家双百期刊，目前已成为国内了解世界航天和世界了解中国航天的#重要宣传窗口#。 发行范围及读者对象 《中国航天》杂志创刊于1987年，目前已形成了相对固定的发行网络，邮发和编辑部自办发行数量超过1万份。刊物发行范围广泛，读者范围在航空、航天、舰船、兵器、电子、能源、交通、气象、环保、通信、网络、工控、安全、材料等行业领域中从事战略规划、动态研究、产品设计、生产制造的企事业单位的决策人、智囊团、管理者、科研和#工程技术人员#及#大专院校师生#、部分军队等。 广告适合刊登广告的客户：航天科技、科工集团公司研究院所、系统、分系统总体单位、卫星技术应用、特种材料及工艺、测控与工业控制、仪器仪表与自动化类、GPS、传感器、罗盘、陀螺、导航、电子元器件、组件、电源、电装工具、特殊装备供应、软件设计、制造、检测设备。你看行不？

中国航天事业是在50年代中期开始的，1956年，中国制定了12年科 学发展远景规划，把火箭和喷气技术列为重点发展项目。同年建立了第 一个导弹、火箭研究机构，1958年把发射人造地球卫星列入国家科学规 划，组建机构开展空间物理学研究和探空火箭研制工作，并开展星际航 行的学术活动和实验设备的筹建工作。中国航天事业在创业之初经历了 经济上、技术上的种种困难，经过艰苦奋斗，终于在1960年2月发射成 功第一枚探空试验火箭，同年11月又发射成功第一枚自制的运载火箭， 在60年代后期又研制成功中程和中远程运载火箭，为中国航天事业的发 展奠定了基础。中国于60年代中期制定了研制和发射人造地球卫星的空 间计划。1968年组建了中国空间技术研究院。1970年4月24日，中国第 一颗人造地球卫星“东方红”1号发射成功，使中国成为继苏、美、法 、日之后世界上第五个用自制运载火箭成功地发射卫星的国家。1971年 3月3日发射成功的第二颗人造地球卫星向地面发回了各项科学实验数据 ，正常工作了多年。1975年11月26日首次发射成功返回型人造地球卫星 ，中国成了继美、苏之后世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。1980 年5月，向南太平洋发射大型运载火箭取得成功，1981年9月20日首次用 一枚大型运载火箭把三颗空间物理探测卫星送入地球轨道，1982年10月 从水下潜艇发射运载火箭成功。1984年4月，发射一颗对地静止轨道试 验通信卫星“东方红”2号，4月16日卫星定点于东经125度赤道上空， 至1985年10月，中国依靠自己的力量共发射了17颗不同类型的人造地球 卫星。这些卫星为地质、测绘、地震、海洋、农林、环境保护等国民经 济部门和空间科学研究提供了十分有价值的资料。第一颗试验通信卫星 已用于国内通信广播和电视节目传输，对改善边远地区的通信和广播状 况发挥了重要作用。通过一系列航天活动中国已建立了各类人造卫星、 运载火箭、发射设备和测量控制系统的研究、设计、试验和生产的基地 ，建成了能发射近地卫星和对地静止轨道卫星，拥有光测、遥测和雷达 等多种跟踪测量手段的酒泉和西昌航天器发射场；组成了由控制中心地 面台站和测量船构成的卫星测控网，造就了一支富有经验的航天科学技 术队伍，从而有能力不断开拓航天活动。 10月15日到16日神州5号载人飞船发射成功，是中国高科技领域继 “两弹一星”之后又一座光辉的里程碑，中国由此成为世界上继俄罗斯 和美国之后第三个有能力将航天员送上太空的国家

l2 f2一fl7 ＼／航空电-Y-技术2000年第3期(总IOO期) ＼J ≥综合航空电子技术发展展望霍曼＼／．7f [摘要】从军用航空电子在21世纪将面临的挑战问题出发．详细论述了有关开放系统、COTS 技术等在未来航空电子发展中占有重要地位的问题．并论厦欧洲各国的情况厦航空电子在信息战中的作用，指出综台化仍是未来军用航空电子系统的发展方向，向着高度综合、信息化和智能化发展．【关键词】开放系统；COTS；JSF；信息战【中图分类号】V243；V443 【文献标识码】A [文章编号】1006-141X(2000)03--0012--06 1 引言耳同鹞空屯}设备当我们跨人21世纪之际，追溯2O世纪军用航空电子技术的发展历程，展望21世纪军用航空电子技术的发展将对未来综合航空电子技术的发展有着十分重要的意义．综合航空电子技术发展至今近半个世纪，基本上经历了分散、联合、综合到高度综合四个阶段；航空电子系统结构亦是如此，同样经历了分立式、集中式、集中分布式和资源共享式四个阶段．在这几十年中，从事航空电子技术研究和系统开发的工程技术人员都在致力于为未来的军用飞机开发和研制“理想的”综合航空电子系统工作，井取得了显著的成果．在综合航空电子技术发展的漫长过程中，美国一直处于领先地位，并有着巨大的技术储备．20世纪70年代初的数字式航空电子信息系统(DAIS)计划、80年代中期的“宝石柱”计划和9O年代初的“宝石台’宗合航空电子系统计划是三项著名的计划，并被同行们视为航空电子发展史中的里程碑．这些计划所研究和开发的系统及技术成果均不同程度地用于新型军用飞机中，最具代表性的就是美国空军的F-22战斗机．F-22战斗机的综合航空电子系统采用了“宝石柱”计划的设计思想及研究成果，通过硬件和软件的多重应用实现了系统的通用化；通过把硬件划分成小型的易于替换的基本硬件实现了系统的模块化；通过资源共享、互连和信息融合实现了系统的综合化．F-22的综合航空电子系统代表了世界军用航空电子研制的最高水平．随着航空电子技术综合程度的不断提高，强大的航空电子系统为作战飞机实现多功能——全无候的探测能力、武器投放能力和电子对抗能力提供了保证，已成为现代军用飞机提高作战性能的重要手段．与此同时，航空电子系统在飞机上的比重越来越大，其费用也相应增加，例如：F_4飞机的每千克成本是330美元，F_15飞机每千克成本是638美元，而F-22飞机每千克成本高达5435美元．由于在军用飞机特别是先进飞机的成本构成中，航空电子成本已占整个成本的30％一50％，因此导致飞机寿命周期费用大幅度增加，由此*在未来的军用飞维普资讯 综合航空电子技术发展展望霍曼机研制计划例如美国的联合攻击机OsF)计划中首次把“经济上可负担得起(afordability)，即经济可承受性”作为飞机必须考虑的重要特性之一。除此之外，由于数字技术、微电子技术．计算机技术和信息处理技术日新月异的发展，烧航空电子系统可以实现信息的综合传输、综合处理、综合控制和显示，为航空电子系统综合化提供了基础，由此，推动了军用航空电子技术的发展．但是，在整个电子技术领域中军用航空电子技术所面临的形势非常严峻．他们的地位发生了很大的变化．主要表现在两个方面，其一是纯军用航空电子市场正在萎缩．据洛克希德·马丁公司统计，1975年美国军方在半导体集成电路上花费7亿美元，约占美国总市场额的六分之一．而1995年五角大楼在半导体芯片上付出l1亿美元，但是美国的总市场额已高达1500亿美元，也就是说五角大楼所占份额不足1％．激烈的市场竞争、有限的利润以及军用相关特殊要求都使芯片制造商把注意力投向其他更高利润的领域．其二是军用飞机的航空电子元器件过时问题．目前，F-22飞机就面临着此问题的困扰，飞机投人服役还需6年时间，可是系统中所采用的INTEL公司生产的1-9000芯片，已不再生产，原因是INTEL公司撤掉了它的军用生产线．据F 2研制办公室统计，F-22飞机投人使用时大约400个元器件有可能不再生产．这类同题还将随着防务预算的减少、军机市场的萎缩以及研制和生产时间延长而变得更加严峻。军用航空电子只有顺应潮流才有出路．对此，各国军方和研究人员都在积极寻求解决的办法，美、英、法、德等国军方特别是美国空军已认识到，使军用和商用航空电子系统既能经济上可承受又能应付迅速发展变化的技术和系统需求，采用模块化、开放式综合系统结构是关键．美国率先提出军用航空电子采用开放式系统结构(OSA)，尽可能采用民用标准和商用成品(COTS)的战路思想．目的之一是降低飞机的成本，之二是迎接未来军用电子市场更大的挑战．美国90年代中后期开始研制的JSF飞机综合航空电子系统则是采用开放式系统结构和商用成品的范例．JSF飞机的综合航空电子系统以F-22飞机的综合航空电子系统结构为起点．不仅对数据的处理，而且对传感器的信号处理和射频口径也能进行更为深度的综合．它利用“宝石台”计划的成果，采用开放式系统结构和商用成品，利用联合式航空电子系统的最有用特征以及“即插即用”的软件模块，在解决了最大的经济可承受性问题的同时，其综合程度比F-22飞机又前进了一大步．2 开放式系统结构“开放式系统”本是计算机学科术语，系指遵循公开标准的计算机系统．美国国防部防务采办术语和缩略语1997年版中定义：“开放式系统是执行接口、服务及支持格式的开放和公开一致处理所坚持的规范，从而使正确设计的单元以尽可能少的更改就能在较广泛的系统范围内利用，与本地和远程系统的其它单元相互操作并以易于移植的方式与用户交互作用的系统．”由此可见，开放的前提是遵循公开一致的标准和规范。美国空军已把应用军用专用技术和商用技术实现系统从传统的“封闭式结构”向经济上可承受的、灵活的“开放式结构”转变视为当前一项挑战．1997年9月JSF办公室经过3年系统方案定义和演示，公布了2．0版“JSF航空电子系统结构定义(JAAD)”．JAAD仅是一份初稿，希望在2001年以前通过JSF航空电子系统方案演示阶段积累的数据使JAAD 有实质性的发展．／AAD的主要内容如下：(1)总层次划分．总层次划分为6层，维普资讯 l4 航空电子技术2000年第3期(总100期) 第1层即最顶层为超系统(由空中、海上和陆上多系统构成的系统)；第2层为JSF武器系统：第3层为航空电子各分系统：第4 层为综合核心处理等功能区；第5层为硬／软件模块；第6层即最底层为硬做件元件．JAAD的重点在第3、4层．(2)航盏缱油骋煌*络(UAN)．采用～个以民用标准为基础的统一的数字式航空电子系统网络．据JSF开放式系统结构综合产品小组(OSA IPT)对9种可供选择的UAN 高速总线分析和评审，实时可扩相干接口(SCVRT)和航空电子环境光纤通道(F(1_A E) 最优．由于光纤带宽较宽，因此能够以较少费用实现重量增容．这是控制综合航空电子系统费用，简化综合、试验和改进的一大进步．(3)综合核心处理．JAAD要求把数字信号处理、数据处理以及其他计算性要求的任务例如座舱显示发生等都集中到共享、窑错和高性能的综合核心处理(ICP)N内，但并不排除在其他功能区嵌入处理机。(4)座舱人机接口．JSF座舱将使用显示高分辨率彩色字符和图象的多功能显示器，其它正在考虑的显示器包括平视显示器和头盔显示器．JAAD 中选用彩色液晶显示器和头盔显示器作为未来战斗机人机接口的基础，与F-22飞机相比前进了一步．(5)综合射频撵铡和综合电光探测．JAAD对综合撵测功能区未作详细说明，因为这项技术成熟而且其开放式系统原理应用少．由于射频和电光／红外探测系统占飞机出厂航空电子成本的60％，综合产品小组自然重视，为此制定若干“技术成熟”计划，集中演示那些对经济可承受性、保障性、生存性和杀伤力有重大作用的技术．其中主要有多功能综仙淦迪低?MIRFS)计划和综合探测器系统(iss卅划．前者的最大优点就是减少了天线和光或红~F(IR)D径的数量；后者是由美国空军研究实验室和JSF计划联合资助的一项3400万美元的技术风险减缩研究计划．该计划由洛克希德-马丁和渡音公司(以前的麦道公司)领导的两个小组在四年内完成．目的在于采用相对少量的模块类型构成一个综合的、可重构的射频处理结构．ISS是低成本、低重量、小空间、低功率和低冷却的射频支援电子设备．两个小组的专家认为，ISS是研制工作不是由技术推动，而是由经济可承受性推动，他们只需要重新组合现有的功能，来达到尺寸、重量、体积和费用降低一半的目标．波音公司小组估计在以资源共享为特征的ISS 结构中，采用1998年的技术可以花费相当于F-22飞机的50％--60％的费用，而达到与F 2飞机相同的射频功能．虽然，经济可承受性是进行ISS 研制的主要推动力，但是，通过故障重构增强任务的可靠性，通过信号及发射装置的综合控制获得较好的电磁兼容性也是非常重要的．(6)机械和电气接口．JAAD 要求包装、热管理、电源和连接器起到支持高本征可靠性、客错、长期增长和优良保障性的作用．在很大程度上JAAD决定着机架、电缆敷设、发电、环境控制及其他飞机结构设备的特征．一旦进入详细设计和生产阶段，更改很难，花费也大．因此，此决策需要非常的谨慎，而且需要进行验证．可以看出，JAAD 充分注意到机电元器件对系统可靠性、维修性和经济可承受性的深远影响．(7)软件．预计JAAD提出的软件“建筑法则”将具有可移植性、发展性、维修性、保密性、完整性以及高性能．软件主要建筑法规是选择编程语言．据JSF开放式系统结构综合产品小组对Ada95、c”和Java语言的评审，在移植性、发展性、保密性、重用性及性能评比上，Ada95得分最高．虽然，C 是受到广泛支持的通用语言，而且在当今的商用航空系统中多选c”语言，但是考虑到JSF飞机的某些特点，如功能可以被划维普资讯 综合航空电子技术发展展望霉曼分，并可以被保护，所以，最好采用Ada95 语言，另外，JSF某些单独保密的功能上使用Ada95可能更好．因此，Ada95是开放式系统结构可选择的最佳编程语言．航空电子系统采用开放式系统结构的重要意义表现在：(】)实现长期性能，并且达到经济可承受性的目的．开放式系统结构有助于用最低的寿命周期费用达到所要求的性能和保障性．Cz)正确划分系统结构可有效减缓航空电子元件过时的问题．(3)由于开放式系统结构具有故障检测、隔离和修复功能，因此减少和缩短了停机时间，保证了飞机具有较高的出勤率，从而提高系统的可用性．从JAAD的要点中使我们了解了JSF飞机综合航空电子系统的水平，它所采用的开放式综合航空电子系统结构不仅顺应了军用航空电子系统的发展趋势，而且是满足多国多军兵种不同要求的必然结果．另外，JSF航空电子综合产品小组的任务是使JSF 飞机航空电子系统方案和系统结构在费用和性能上尽可能地达到平衡，希望JSF飞机总的寿命周期费用比F-22飞机降低17％．3 COTS技术的应用美国国防部把COTS定义为市场上销售的产品，并在制造商的产品目录中以确定的价格出现，而且可直接从制造商或通过制造商的销售网提供给任何公司或个人使用．1994 年美国国防部就制订了有关政策，为了达到军用设备能够早日采用经济上可承受的前沿电子技术产品的目的，鼓励在军用设备中采用最好的商用元器件．20世纪90年代中后期，在航空电子与计算机领域，COTS技术已很有市场，突出表现在大量军用飞机的航空电子设备改进工作中，如：F-14、F-16、F，A—l8和AV一8B 飞机的任务计算机等的改进都采用了COTS 技术．特是在JSF飞机的航空电子系统的研制过程中，美国军方为了实现经济上可承受、性能、可改进性和重新使用能力四大指标，极力强调采用COTS技术．JSF的研究人员曾把两种民用干线飞机和支线飞机的显示系统与F．16飞机的显示系统作为研究依据，虽然，这三种飞机采用的液晶显示技术是不同的，但是，相对于产品开发的成本而言是可比的．在F-16飞机和两种民用飞机之间，单个显示系统的生产费用差别大概是30~50％．其中，部件成本的差别可能在15％--25％之间；质量保证和测试费用的差别可能在13％-24％之间．通过研究得到以下结论：采用民用部件和运作方式，单机生产费用最高可以节省50％．其中，部件采购占26-45％，如果扩大使用民用部件的范围的话，这项成本还有可能降低15-25％．但是，如果军用飞机系统需要根据设计规范设计，需要采用有限的生产线生产，并且采用特定的设计—成本原理的话，这个军用系统的成本还将增加10-20％．可见，军用飞机采用商用部件在节省费用方面具有很大的潜力，因此，采用COTS技术具有很好的前景．JSF项目的管理者和航空电子系统结构的研究人员将在各方面尽最大可能采用COTS技术，包括处理和网络结构．当然，在航空电子系统结构中采用COTS技术的主要目的是降低成本，另外，为了使应用软件和某些硬件可以移植到其它飞机上，将在罔络，操作系统和应用程序接口方面采用开放式系统标准．那么，在航空电子系统结构中采用COTS技术和开放式系统标准的主要目的是增加软*的寿命，使系统不受硬件技术过时的影响，而且容易改进．另外，采用COTS 技术还有一个潜在的优点就是允许在研制周期的晚些时候决定处理机和网络的选型，这样可以有更多的机会采用最新的技术，而且将更有效地达到降低寿命周期费用的目的．维普资讯 l6 航空电子技术2000年第3期(总100期) 由于美国综合航空电子技术的领先发展，给各国军方和研究人员很大启示，先后纷纷开展了综合航空电子技术的研究工作，特别是英、法、德和俄等国，有些技术已经用于改进现役飞机或在研飞机中，不过，这些国家的军用飞机计划也遇到了与美国同样的问题，他们还制定相应的计划予以解决，倒如英国的先进航空电子系统结构封装(A P)计划等．目前，这些计划还面临着标准化问题，为此，北约组织(NATO)为了解决其内部的航空电子系统非标准化问题，成立了标准航空电子系统结构联合委员会(ASAAC)，目的是制订模块化航空电子系统标准．ASAAC的官员们认为：解决军用航空电子采用开放式系统结构既要节省费用又要提高作战任务性能的矛盾，方法之一是模块化．搞出一组通用模块，还必须在系统内和北约各国飞机之间可互换．这样，欧洲各国就能从减少物资清单和备件持有量获得巨大的好处．因为，模块适用的平台范围广，使采购费用降低，支持费用也会大量的削减，外场可更换模块也将使可用性提高．90年代初，英国、法国和德国开展了一项三国通用系统的可行性研究计划．这是一项五年计划，分两个阶段进行，并由ASSAC 管理．计划的第一阶段，将制定严格稳定的硬件、软件和网络接口标准．计划的第二阶段于I997年I1月开始，在第一个阶段研究成果的基础上，为满足开放式系统的需要，建立一个基本的、灵活的航空电子系统结构，这个系统结构能够适用于2000年以后的大多数平台．简言之，这项计划的目的是建立一套完整的军用核心航空电子系统标准，不但能够满足在2015年时间范围内出现的新的欧洲战斗机计划的需要；而且能够满足2002年前后改进现有装备计划的需要．为了支持该项计划，还进行了若干的技术和方案演示．这套军用核心航空电子标准将尽可能地采用民用标准，并将覆盖系统结构、软件、阿络和封装等方面，并且定义了通用功能模块(CFM)的范围，使这种CFM 既适用于新的欧洲战斗机，也适用于像“阵风”和EF2000 那样的飞机．21世纪把人类带人了信息化社会．国防装备电子信息化建设如同经济信息化一样逐渐加强．通过军事电子综合信息系统可以把各种信．息化武器平台连成一个大系统，在技术上实现大系统的对抗．现代高科技战争是世界技术革命和军事革命向纵深发展形势下的战争，是体系对体系的战争．其最大特点就是信息技术在指挥决策、武器控制、信息对抗和作战行动中的广泛应用，逐步形成信息化部队、信息化武器、信息化战场和信息化战争．未来战争将以信息战为基础，而航空电子将成为信息战的一个有机组成部分．信息战是对敌方的信息、以信息为基础的各种过程和信息系统施加影响，同时保护已方的信息、以信息为基础的各种过程和信息系统，最终取得“制信息权”的一切可能的行为．信息战所涉及的范围很广，一切与信息有关的事物都可能被纳入信息战范畴．广义的信息战要延伸到和平时期，即政治、军事、经济和科学等多方位，为争夺信息优势进行对抗；战争时期的信息战是和平时期信息战的延续和能量的激增．但是，信息战的核心还是战争，争夺“制信息权”的目的是夺取战争的胜利．原来的通信、控制、计算机和情报(c I) 概念已经发展成为指挥与控制战(c w)，并定义为：在情报的相互支援下，综合运用作战保密、军事欺、心理战和实体摧毁，阻止敌方获得信息，影响、削弱或摧毁敌方指挥与控制能力，同时保护已方指挥与控制能力免受同类行动的影响．指挥控制战是信息战中的一个重要范畴，是将信息战应用到战场上去的一个战略过蹋*维普资讯 综合航空电子技术发展展望霍曼”无论在无人侦寨机有人侦察机，硬警机、战斗机及其它飞机上，航空电子即是获得信息情报的重要媒介，也是战术应用中实施作战战术、完成实俸攻击和摧毁的必要手段．航空电子是指挥控制战与信息战中至关重要的一环，是未来战争中克敌制胜。取得垒面胜利的关键手段之一．现代高科技战争的焦点是争夺信息优势．从科索沃战争来看，现代战争已构成“海陆空天电(tit)”五维一体的作战模式．2l世纪的战场将要求飞机和武器控制系统高度综合化，要求火／飞茁控制．推力矢量控制及武器发射控制的自动化和综合化，使驾驶员能集中精力作出高层次的管理决定，并且与支援部队进行协同作战．从而提高空战效率和生存率．2l世纪的军机对航空电子系统的功能和性能都有极高的要求，若满足这些要求，就必须采用集通用模块，人工智能、巨型计算机Ada语言、效据融合、高速效据总线等先进技术为一身的新一代航空电子系统．4 结束语综合的航空电子系统的发展主要受需求和技术发展的制约，从需求上讲，未来的军用飞机不但要求其综合程度更高，而且还要求经济上的可承受性：从技术发展而言，采用更先进的效字技术、搬电子技术和计算机技术会使航空电子系统的综合程度更高，采用民用标准和COTS可以大大地降低成本，基本上满足经济可承受性的要求．因此，若实现上述目标，必须加强关键技术的研究工作，如：模块化技术效据传输技术，软件技术，传感器效据融合技术航空电子智能化技术，COTS技术、综合射频技术和综合传感器技术等．毋庸置疑，综合航空电子技术是现代军用飞机航空电子系统的发展方向，并且将朝着更加综合化，信息化和智能化的方向发展．在航空电子综合技术迅速发展的今天．我们应该大力发展我国的综合航空电子技术．为早日研制出具有我国特色的综合航空电子系统作好关键技术预研工作和技术储备．在加速新机研制的同时，加速更新大批老机种的设备，尽快使我国军机更新换代．特别是在新机的研制过程中要有所创新、有所创造和有所借鉴，走一条平稳而快速的发展道路．{收稿日期2000-08-22) (上接第11页) 【1】Lt Col Chuck Pinnc．／,JAST Avionics Lead．Joint Advanced Strike Technology Program Avionics ^rchitc吐II咒Definitlon．V,e~ on 1．0．1994．8．9 【2】中国航空工业第615研究所蝙．新一代航空电子系统文集1994年I收稿日期2000-08-18) 维普资讯