航空电子是指飞机上所有电子系统的总（zǒng）和（hé）。一个最基本的航（háng）空电（diàn）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（bèi）种类众多，针对不同用途，这些设备从（cóng）最简（jiǎn）单的（de）警用直（zhí）升机上的探（tàn）照灯到复杂如空中（zhōng）预警平台无所不包。航空电子研（yán）究正以惊人的速度（dù）改变着航（háng）空航天技术。起初，航空电子设（shè）备只是（shì）一架飞机的附属系统；而（ér）如今，许多（duō）飞机存在的（de）唯（wéi）一目的即为（wéi）搭（dā）载这些设（shè）备。军用飞机正日益成为一种集（jí）成了各种强大而敏（mǐn）感的（de）传感器（qì）的战斗平台。
历史
在上世纪70年代之前，航空电（diàn）子(Avionics)这（zhè）个（gè）词还（hái）没（méi）有出（chū）现。那时，航空仪表（biǎo），无线电，雷达，燃油系统，引擎控制以及无线（xiàn）电导航都是单（dān）独的（de），并且大部（bù）分（fèn）时候属于机械系統。航空电子（zǐ）诞生于（yú）20世纪70年（nián）代。伴随（suí）着电子工（gōng）业（yè）走向一体化，航空电子（zǐ）市场蓬勃发展起来。在70年代早期，全世界90％以上的（de）半导（dǎo）体产品应用在军用飞（fēi）机（jī）上。到（dào）了90年代（dài），这（zhè）个比例已（yǐ）不足1％。从70年代末开始，航空电子已（yǐ）逐（zhú）渐成（chéng）为飞机设计中一个部门。推动航电技术发展的（de）主要动（dòng）力来源（yuán）于冷战时期的军（jun1）事（shì）需要（yào）而非民用领（lǐng）域。数（shù）量庞大的飞机（jī）变（biàn）成了会飞的传感器平台，如何使（shǐ）如（rú）此众多的传（chuán）感（gǎn）器协同工作（zuò）也成为（wéi）了一个（gè）新的（de）难题（tí）。时至今（jīn）日，航电已成为军机研发预算（suàn）中最大的部（bù）分。粗略地估计一下，F-15E、F-14有80％的预算花在了航（háng）电系统上。航（háng）空电子在民用市（shì）场也（yě）正在获得巨大的成长（zhǎng）。飞（fēi）行控制（zhì）系统（线传飞控），苛（kē）刻空域条件带来的（de）新（xīn）导航需求也促使开发成本相应上涨。随着（zhe）越来（lái）越多（duō）的人（rén）将飞机作（zuò）为自己出（chū）行的（de）首要交通工具，人们也不断开发出（chū）更为精细的控制技（jì）术来（lái）保证飞机在有限的空域环境下的安全性（xìng）。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（cì）影响到军事领域（yù）。
设计约（yuē）束
飞机上的任（rèn）何设备都（dōu）必须满足一系（xì）列（liè）苛刻的设计约（yuē）束（shù）。 飞机所面临的（de）电子环境是独特的，有（yǒu）时甚至（zhì）是高度（dù）复杂的。制（zhì）造任何飞机都面临（lín）许（xǔ）多（duō）昂贵，耗（hào）时，麻（má）烦和困难的方面，而（ér）适航性认证则是其（qí）中之（zhī）一。随着飞机及机组人员愈来愈依赖于（yú）航电（diàn）系统，这（zhè）些（xiē）系统的健壮性便变得非常重要了。建（jiàn）造（zào）航空电子系统的一个必要（yào）因素就是要求飞行控制系统（tǒng）在任何（hé）时候都不能失效。然（rán）而（ér），飞机上任何一种系（xì）统都（dōu）对（duì）健壮（zhuàng）性（xìng）有一定（dìng）程度（dù）的要求。
集成（chéng）
从航空电子工业的发轫时期开始，如（rú）何将及（jí）其众多的（de）电子系统（tǒng）连接起来，密切有（yǒu）效地使用各种信（xìn）息就（jiù）是一个令人头疼的问题（tí）。当初如何在离（lí）散数据线（xiàn）上（shàng）传递开关变（biàn）量的简（jiǎn）单问题，而今已演化（huà）为（wéi）如何协调（diào）光（guāng）线数据总线上传递的飞（fēi）行控制数据的繁杂问题。空前复杂的软（ruǎn）件也被（bèi）用以（yǐ）应付空前（qián）苛刻的航空标准。 在今天（tiān），系（xì）统集成已成为飞机工程（chéng）师们所面临的最大问（wèn）题。不管（guǎn）一架飞机如何小，一定（dìng）程（chéng）度（dù）的集成也是必（bì）不可（kě）少的（de）（例（lì）如电（diàn）力供应）。大型飞机项（xiàng）目（像军用及民用（yòng））经常需要数百名工程（chéng）师来（lái）集（jí）成这些（xiē）复（fù）杂系统。
物理环境
飞行环境不同，系统用途各异。某（mǒu）些系统需要（yào）比（bǐ）其他更为健壮。今天所（suǒ）有的航空电子系统（tǒng）都需（xū）要通（tōng）过特定水（shuǐ）平的环境测试。所以鲁棒性设计日益重要。测试的（de）形（xíng）式（shì）多种多样（yàng），许多飞机生产商更会预先规定（dìng）如（rú）何测试。随着航电（diàn）设备（bèi）的广泛应用，各种适航认证（如英国的CAA或美国的FAA）制定了这些设备必须满足的性（xìng）能标准。制造商（shāng）们则在此（cǐ）基（jī）础上制（zhì）定了这些设备必须满足的环境标准。这些标准规定了航电制造商所必（bì）须遵循的飞机零件测试方法及等级。例如盐水喷射，防水性，模具（jù）成（chéng）长，以及外（wài）部污渍（zì）之类的测试。 目前提（tí）供给制造商的这类航电标准有BS 3G 100, MIL-STD-810, DEF STAN 00-35等等。在进行每一项单独测试前，我（wǒ）们（men）首先得评估其是否适（shì）用。例如，盐（yán）水喷射测试对装在密封架内的设备就没有（yǒu）什么必要。制造商们通（tōng）过交叉（chā）引（yǐn）用这些标准（zhǔn），维护测（cè）试（shì）等级（jí），经常会生成更为（wéi）通用的需求。这些需求并不规定性能，而是对（duì）设备的操作环（huán）境的一（yī）种描述。
电磁兼（jiān）容性
众所周知，EEE, 电磁兼容（róng）性(EMC)是一（yī）项评估电（diàn）力电子系统相互影响（xiǎng）的活动。在飞机世界里，电磁兼容性可导（dǎo）致各种各样（yàng）的问（wèn）题。飞机及其设备一般使用测试范围更广的特定标准，如DEF Stan 59-41, MIL-STD-464等（děng）。
振动
即使是最平稳的飞（fēi）机（如民（mín）航干线飞机），振动也是一（yī）个非（fēi）常严重的问题，对（duì）可靠性影响（xiǎng）很大。更不用说像直升机（jī）那样颠簸（bò）的飞机，振动已成为设计中（zhōng）最（zuì）主（zhǔ）要的（de）驱动因素。虽（suī）然有（yǒu）一些针对振动问（wèn）题的飞（fēi）机（jī）标（biāo）准（zhǔn），但（dàn）许（xǔ）多设计（jì）者们并没有意（yì）识到（dào）它们。共振问题对于（yú）每一架出厂飞机固然不同，更（gèng）不用说对不同型号的飞机了（le）。
系统（tǒng）安全性
飞（fēi）机上（shàng）的（de）所（suǒ）有零部件都（dōu）要（yào）定（dìng）期接收系统安全性分析（xī）。在航电（diàn）领域，这项工（gōng）作（zuò）主（zhǔ）要（yào）是由各个国家的适航（háng）认证（zhèng）部门来执（zhí）行的（de）。对于（yú）民（mín）机（jī），总是由FAA或（huò）者EASA(JAA)来认证其安全性。对于军机，虽（suī）然也有一些世界标准（zhǔn），但大部（bù）分军机买方认证执（zhí）行的是当（dāng）地（dì）标准（如DEF Stan 00-56)。在飞（fēi）机（jī）设计中，安全性设计一般（bān）表述为（wéi）可靠性及耐用性，极大地影响（xiǎng）着飞机设（shè）计（jì）方法。任何应用（yòng）于（yú）航电系统的软件都要接（jiē）受严格的安（ān）全性审查（chá）。
质量
航空电子设（shè）备的（de）采购在全球（qiú）范围内已被少数几大巨头所垄断。通过（guò）提供“盒装部件”，即所谓的LRU（航线（xiàn）可更换组件（jiàn）），打包，测（cè）试以（yǐ）及配置管理等活动，他们几乎（hū）垄断（duàn）了整个航（háng）空电子产业。 对于任（rèn）何工业领域，质量控制都是一个非常重要的部（bù）分。而在航空领域，航电产品供货商则可能毁了整个方案（àn）（参看波音Chinook事件）。如今ISO 9001所颁布的质（zhì）量标准虽然已被（bèi）主要工业（yè）所采用，而主（zhǔ）要的飞机制（zhì）造商对于（yú）他们所交付的文档（dàng）和硬件还有（yǒu）更为严格（gé）的标准。人们经（jīng）常说（shuō）飞（fēi）机不是依（yī）靠燃油（yóu）飞行，而是依靠文档工作来飞行。因为（wéi）任何一个LRU（一个无线电设备或仪器）都要产生大量的文档。
主要（yào）领域
如同电（diàn）子学一（yī）样，航（háng）空电子学是个庞大（dà）的学科，对其简单分类很（hěn）不容易。下文试图介绍一些感兴趣的（de）领域，由此你可以（yǐ）深入（rù）研（yán）究它们。
飞机（jī）电子系统
在（zài）任何飞机（jī）上，驾驶舱都处（chù）于航电系统中最显（xiǎn）著（zhe）的位置（zhì）。这也是最困难（nán）和最（zuì）有争议的（de）问题。所有可（kě）以（yǐ）直接控制（zhì）飞机（jī）安全飞行的系统（tǒng）都可以由飞行员直接控制（zhì）。那些对飞机安全性很关键的系统也都（dōu）指向航电系统。
通信系（xì）统
也许（xǔ）是航电系统中最先出现的，飞机和地面（miàn）的通信能力从一开始（shǐ）就（jiù）是至关重要的（de）。远（yuǎn）程通信爆发式的增长意味着飞（fēi）机（民机和军机）必须携带着（zhe）一大堆的通信设备。其中一小（xiǎo）部分提供了关（guān）乎乘客（kè）安全的空地通信系统。机载通信是由公共地址系统和飞机（jī）交互通（tōng）信提（tí）供的。
导航系（xì）统
本（běn）文所关注的导航其含（hán）义为如何（hé）确定地（dì）球表（biǎo）明（míng）以（yǐ）上的位置（zhì）和方向（xiàng）。在通信（xìn）系统出现不（bú）久，飞行能力就受（shòu）限于上述这些条件了。从（cóng）早（zǎo）期开（kāi）始（shǐ），为了飞行安全性，人们就开发出导航（háng）传（chuán）感器（qì）来帮助飞行（háng）员（yuán）。除了通信设备（bèi），飞（fēi）机上（shàng）现在又安（ān）装了一大堆（duī）无线电导航设备。
显示系统
航电系（xì）统的独立出现是紧随这些（xiē）功（gōng）能的集成工作之后的（de）。很早之前（qián），生产商们就努力开发更可（kě）靠和更（gèng）好的系统来显示关键的飞行信息（xī）。真正的玻璃驾驶仓是在最近5年才（cái）出现的。LCD或者CRT经常会倒退回传统的（de）仪表。如今，LCD显示的可（kě）靠性已足以（yǐ）让“玻璃”显示成为关键（jiàn）备份。但这只是表面因素（sù）。显示（shì）系统负责检查关键的传感器数据，这些（xiē）数据能让飞（fēi）机在严苛的环境里安全的飞行。显示（shì）软（ruǎn）件是以飞行控制软件（jiàn）同样的要求开（kāi）发出来的，他们对飞行员（yuán）同等重（chóng）要。这些（xiē）显示系统以（yǐ）多（duō）种方式确（què）定高度和方位，并安全（quán）方便地将这些数据提供给机组人员。
飞行（háng）控制（zhì）系统
多（duō）年来，平直翼飞机和直升机的自动控制飞行的方式（shì）是（shì）不同的（de）。这（zhè）些自动驾驶系统在（zài）大部分时间里（比如巡航或直升（shēng）机悬停时）减少了飞行员的工作负荷（hé）和（hé）可能出现（xiàn）的失误。第一个简单的自（zì）动驾驶仪（yí）用于控制高度及方向，它可以有限地操控一（yī）些东西，如发（fā）动（dòng）机推力（lì）和机翼（yì）舵面。在直升机上，自（zì）动（dòng）稳定仪起同样的作用。直到最近，这些老系统仍自然而然地利用电（diàn）子机械（xiè）。
防撞系（xì）统
为了增强（qiáng）空中交通管制（zhì），大型运输（shū）机和（hé）略（luè）小（xiǎo）些的使（shǐ）用（yòng）空中（zhōng）防（fáng）撞系统 (Traffic Alert and Collision Avoidance System 交通警告及防撞系统)，它可以（yǐ）检测出附近的其他飞（fēi）机，并提供（gòng）防止空中相（xiàng）撞的（de）指令。小飞（fēi）机也许会使（shǐ）用简单（dān）一些（xiē）的（de）空中警告系统，如（rú）TPAS，他们以一（yī）种（zhǒng）被动方式工作（zuò），不会主动（dòng）询问（wèn）其他飞机的异频雷达收发（fā）器信号，也不提供（gòng）解决（jué）冲撞的建议（yì）。为了防止和地面（miàn）相（xiàng）撞，飞机上安装了（le）诸如近地警告系统(GPWS, Ground Proximity Warning System),这种（zhǒng）系统通常含有一个雷达测高计。新的（de）系统使用gps和（hé）地形（xíng）和障碍物数据库为轻型飞机提供同样的（de）功能。
气（qì）象雷达
气象系（xì）统如气象雷（léi）达（典型（xíng）如商（shāng）用飞机上的ARINC 708)和闪电探测（cè）器对于夜间飞行（háng）或者指（zhǐ）令指（zhǐ）挥飞行非（fēi）常重要，因为此时飞行员无（wú）法看到前方的气象（xiàng）条（tiáo）件。暴雨（雷达可感知）或（huò）闪电都意味（wèi）着强烈的对流和湍（tuān）流，而气（qì）象系统则（zé）可以使飞行员绕过（guò）这些区域（yù）。在最近，驾驶舱气象系（xì）统（tǒng）有了三项（xiàng）最重（chóng）要的改（gǎi）革。首先，这些设备（尤其是闪电（diàn）探测（cè）器如（rú）Stormscope或Strikefinder）已便宜了很多（duō），甚至可以装备在小（xiǎo）型飞机上了（le）。其次，除（chú）了传统雷达（dá）和闪电探测器，通过连（lián）接卫（wèi）星（xīng）数据，飞行员（yuán）可以获得远超过机载系统本身能力的雷达气（qì）象图像。最后，现代显示（shì）系统（tǒng）可以将气象信息（xī）和移（yí）动地图，地形，交通等信息（xī）集成在（zài）一个屏（píng）幕上，大大（dà）方便（biàn）了飞行。
飞（fēi）机管理系统
飞行（háng）管（guǎn）理系统出现在20世纪70年代，在原有（yǒu）的自动导航（háng）及通（tōng）信控制及其他（tā）电子（zǐ）系统的技术上发展起来的。柯林斯(Collins)和霍尼韦尔(Honeywell)公司（sī）分（fèn）别（bié）在其参与（yǔ）研发的（de）麦道和波音飞机上率先引入集成的飞（fēi）行（háng）管（guǎn）理系统。随着技术的（de）进步，飞（fēi）行（háng）管理系统的重要性（xìng）不断提（tí）高，成为飞机上最（zuì）重要的人机交互接（jiē）口。集成了（le）飞飞行控（kòng）制计算机，导航及性能计算等功（gōng）能。中央计算机加上显示和飞行控制系统，这（zhè）三个（gè）核心系（xì）统（tǒng）使飞机上的所有（yǒu）系统（不仅仅是航电系统）更（gèng）易于维护（hù），更易（yì）于飞行（háng），更安全。引擎的监控和管理很（hěn）早就在飞（fēi）机地（dì）面维（wéi）护方面取（qǔ）得（dé）了一定（dìng）进展。如（rú）今这（zhè）种监控管理已经最终延伸到飞机（jī）上的所有系统，并且延长了这些系统和（hé）零部件的寿命（同时降低了成（chéng）本）。集成了健康及（jí）使用状况监控系统（HUMS，Health and Usage Monitor Systems）后，飞机管（guǎn）理计算机（jī）就可（kě）以及时报告（gào）那些需（xū）要更换（huàn）的零件（jiàn）。有（yǒu）了飞机（jī）管（guǎn）理计算（suàn）机或者（zhě）飞行管理系统，机组人（rén）员就再也用（yòng）不（bú）着一张张地图和（hé）复杂的公式（shì）了。再加上数字（zì）飞行（háng）公文包，机（jī）组（zǔ）人员可以管理到小至每一个铆钉的任何方面。虽然航电设备制造（zào）商提供了（le）飞行管（guǎn）理系统（tǒng），不过目前还是（shì）倾向于由飞机制造商提供（gòng）飞机管理和健康及使（shǐ）用状（zhuàng）况监控（kòng）系统。因（yīn）为（wéi）这些软（ruǎn）件（jiàn）依赖于它（tā）们装载在（zài）何种飞机上。
战术任务系统
航（háng）空电（diàn）子的主（zhǔ）要发展方向（xiàng）已转向“驾驶舱背后”。军用飞机或者是用（yòng）来（lái）发（fā）射武器，或者（zhě）是变成其（qí）他武器系统（tǒng）的眼睛和耳（ěr）朵。缘于战术需（xū）要（yào），大堆的传（chuán）感器装（zhuāng）在军用（yòng）飞机上。更大的（de）会飞（fēi）的传感器平台（如E-3D, JSTARS, ASTOR, Nimrod MRA4, Merlin HM Mk 1)除了（le）飞机管理系统，还（hái）会安装任务（wù）管理系（xì）统。随着精巧的军用传（chuán）感器的（de）广泛应用，它们已（yǐ）变得无所不在，甚至（zhì）已（yǐ）流入军火黑市。警用（yòng）飞机和（hé）电子侦察机如（rú）今则携带（dài）着更为精密的战术传感（gǎn）器。
军用通信系统（tǒng）
民机通信系统（tǒng）为安全飞（fēi）行提供了（le）骨干支持（chí），而（ér）军（jun1）用通信系统则主要用于适应严酷的（de）战场环境。军用极高频（UHF）, 甚高频(VHF)（30－88Mz）通信和使用ECCM方法的卫星通信，再加上密（mì）码学，一起构成了（le）战（zhàn）场（chǎng）上安全的通信环境。数据链系（xì）统，如Link 11, 16, 22和BOWMAN, JTRS, 甚至是TETRA提供了数据（如图（tú）像，目标信息等（děng））传输方法。
雷达
空中雷（léi）达（dá）是主要（yào）的（de）作战（zhàn）传感器之一。它和其地面（miàn）基站一起，如（rú）今已发展得非常复（fù）杂。空（kōng）中雷达最（zuì）引人（rén）注目的一个变化就是可以在超远距离内提供高度信息。这类（lèi）雷达从早期预警雷达(AEW)，反潜雷达（dá）(ASW)，一直到气象雷（léi）达(ARINC 708)和（hé）近地雷（léi）达。军（jun1）用雷达有时用来帮助高速喷气飞机低空飞行。虽然民用（yòng）市场上的气象雷（léi）达（dá）偶尔也作此用，但都（dōu）有严格的限制（zhì）。
声纳
声（shēng）纳是（shì）紧随着雷达（dá）出现（xiàn）的。好（hǎo）多军（jun1）用直升机上安（ān）装了（le）探水声纳，他们可以保（bǎo）护舰队（duì）免遭来自潜艇和水面敌（dí）舰的攻击（jī）。水（shuǐ）上支援飞机可以（yǐ）释（shì）放主动（dòng）或（huò）被动式声（shēng）纳浮标（biāo），他们也用以确（què）定敌方（fāng）潜水艇的位置。
光电系统
光电系（xì）统覆盖的设备范围很广（guǎng），其中包括前（qián）视（shì）红外系（xì）统（Forward Looking Infrared）和被动式红外（wài）设备 （Passive Infrared Device, PIDS）。这些设备都可以给（gěi）机组（zǔ）提供红外图像（xiàng）。这些图像（xiàng）可以获得（dé）更好的目标分辨率，从而用于一（yī）切搜（sōu）救活动。
电子预警
电子支援（yuán）（ESM, Electronic Support Measure)以（yǐ）及防御支援(DAS, Defensive Aids)常用（yòng）于搜集威胁物或（huò）潜在威胁物的信（xìn）息。它（tā）们最终用于发（fā）射武器（qì）（有（yǒu）时是自动发射）直（zhí）接（jiē）攻击敌机（jī）。他（tā）们有（yǒu）时也用（yòng）以确认威胁物的状态，甚至（zhì）是辨识它们。
机载网络
不管（guǎn）是军用的，商用的，还是民用先进机型（xíng）的（de）电子系统都（dōu）是通（tōng）过航空电子总（zǒng）线相互连接（jiē）起（qǐ）来的（de）。这些网络在（zài）功能上和家用电脑网络十分（fèn）相似，然而在通讯（xùn）和电子协议上（shàng）区（qū）别很大。下面简要列出最常见的航（háng）空（kōng）电（diàn）子总（zǒng）线协议及其主要（yào）应用：
Aircraft Data Network (ADN): 飞（fēi）机数据网络
AFDX: 商（shāng）用飞机（jī）上（shàng） ARINC 664 的特定实现
ARINC 429: 商（shāng）用飞机
ARINC 664: 参照上述（shù）ADN
ARINC 629: 商用飞机(波音 777)
ARINC 708: 商用飞机（jī）上的气象雷达
ARINC 717: 商用飞机上的飞（fēi）行（háng）数据记录仪
MIL-STD-1553: 军用飞机
警用及（jí）空中救（jiù）护
警用（yòng）及空中救护飞机（大部（bù）分属直升机）现在已成（chéng）为一个重要（yào）的市场。军机现在也常常用（yòng）来帮（bāng）助应对民间的非暴力不合作事件。警用直升机几乎都安装了视频或红（hóng）外热成像（xiàng）仪，这样就可以追踪嫌疑（yí）犯或任何他们感兴趣的东（dōng）西。警用直升（shēng）机也安装了探照灯和（hé）扩（kuò）音（yīn）喇叭，这和（hé）警车上的用途是一样的。很显（xiǎn）然，空中救护或急救直升机上需要医（yī）疗器械（xiè），而（ér）这些很少（shǎo）被当作航空（kōng）电子（zǐ）设备。然而，很（hěn）多急救（jiù）和（hé）警用直升机需要在一（yī）些令人不安（ān）的环境中飞行，这就需要更（gèng）多的传感器（qì），其中一些直到（dào）最（zuì）近还被认为是纯粹的军机设（shè）备（bèi）。（国（guó）防科技（jì）网）
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