航空电子是指（zhǐ）飞机上所有电子系统的总和。一个最基（jī）本的航空电子系统由通（tōng）信、导（dǎo）航和显示（shì）管理等多个系（xì）统构成。航空电子（zǐ）设备种类众多，针对不同用途，这些（xiē）设备（bèi）从最简（jiǎn）单的警用直升机上（shàng）的探照灯到复杂如空中预（yù）警平台无所（suǒ）不包。航（háng）空电子（zǐ）研（yán）究正以（yǐ）惊人（rén）的速度改变着航空航天技术。起初，航（háng）空电子设备只是一架飞（fēi）机的附属系统；而如今，许（xǔ）多（duō）飞机存（cún）在（zài）的唯一目的（de）即（jí）为搭载这（zhè）些设备。军用飞机正日益（yì）成为一种集成了各种强大而敏（mǐn）感的传感器的战斗平（píng）台（tái）。
历史（shǐ）
在上世纪70年（nián）代之前（qián），航空电子(Avionics)这（zhè）个词还没有出现。那时，航空仪表，无线电，雷达，燃油（yóu）系统（tǒng），引擎控（kòng）制以及（jí）无（wú）线电（diàn）导航都是单独（dú）的，并且大部分时（shí）候属于机械系統。航空电子诞生于（yú）20世（shì）纪70年（nián）代。伴随着电子工业走向一体化（huà），航空电子市场蓬（péng）勃发展起来。在70年（nián）代早期（qī），全世界90％以（yǐ）上的半导体产品应用在军用飞机上。到了90年代，这个比例已（yǐ）不足1％。从70年代末开始，航空电子已逐渐（jiàn）成为飞机设计中一个部门。推动（dòng）航电技术发展的主要动力来源（yuán）于冷战时期的军事需要而非民用（yòng）领域。数量庞大的飞机变成（chéng）了会飞的传（chuán）感器平台，如何使如此众多的传感器（qì）协同工作也成为了一个新的难题。时（shí）至（zhì）今日，航电已成（chéng）为军机研（yán）发（fā）预算（suàn）中（zhōng）最大的部分。粗略地估计一下，F-15E、F-14有80％的预（yù）算花（huā）在（zài）了航电系统上。航（háng）空（kōng）电（diàn）子（zǐ）在民（mín）用市场也正（zhèng）在获得巨大的成（chéng）长。飞行（háng）控制系统（线传飞控（kòng）），苛（kē）刻空域条件带来（lái）的新导航需求（qiú）也促使开发（fā）成本相应上涨（zhǎng）。随着（zhe）越来（lái）越多的人将飞机作为（wéi）自己出行的（de）首要交通工具，人们也不断开发出更为精（jīng）细的（de）控（kòng）制技（jì）术来保证飞机（jī）在（zài）有限的（de）空域环境下（xià）的安（ān）全（quán）性。同时，民机天然要（yào）求将所有的航电系统（tǒng）都限制（zhì）在驾驶仓内，从而使（shǐ）民机在预算（suàn）和开（kāi）发方面第一次（cì）影响到军事领域。
设计（jì）约束
飞机上的任何设备都（dōu）必须（xū）满足一系列苛刻的设计约束。 飞（fēi）机（jī）所（suǒ）面临的电子环境是（shì）独特的，有时（shí）甚至是高（gāo）度（dù）复杂的（de）。制造任何飞机都面（miàn）临许多昂贵，耗时，麻烦和困（kùn）难的方面，而适航性认证则是其中之一。随着飞机及机组人员（yuán）愈来愈依（yī）赖于航电（diàn）系统，这些系统的健壮性便（biàn）变得非常重要了（le）。建造航空电子系（xì）统的（de）一个（gè）必要因素就是（shì）要求飞行控（kòng）制（zhì）系统（tǒng）在任何时候（hòu）都不（bú）能失效。然（rán）而，飞机上任何一种系统都对健壮性有一定程度（dù）的要求。
集成（chéng）
从航空电子工业的发（fā）轫时期（qī）开始，如（rú）何将及其众多的电子系统连接起来，密切有效地使用各种信（xìn）息就是一个令人头疼的问题。当（dāng）初（chū）如何（hé）在离散数据线上传（chuán）递（dì）开关变量的简单问题，而今（jīn）已演化为如何协调光线数（shù）据总线上（shàng）传递的飞（fēi）行控制（zhì）数据的（de）繁杂问题。空前复杂的软（ruǎn）件也（yě）被用以应付空前苛刻的航空标（biāo）准。 在今天，系统集成已成为飞机工程师们所（suǒ）面临（lín）的最大问题。不管一架飞机如何小，一定程度的集成也是必（bì）不可少（shǎo）的（例如电力供（gòng）应）。大（dà）型飞机项目（像军用及民用）经常需要（yào）数百名工程师来集成（chéng）这些复杂系（xì）统。
物理环境（jìng）
飞（fēi）行（háng）环境不（bú）同，系统（tǒng）用途各异。某些（xiē）系统需要比其他更为健壮。今天所有的航空电子系统都需要通过特定（dìng）水平的环境测试。所以（yǐ）鲁棒性设计日益重要。测试的形（xíng）式多种多样，许（xǔ）多飞机（jī）生产商更会预先规定如何测试。随着航电（diàn）设备的（de）广泛应用，各种适航认证（如英（yīng）国的CAA或美国的FAA）制定了这些设备必须（xū）满足的性能标准。制造商们则在（zài）此基础上制定了这些设备必须满足的环境（jìng）标准。这些标准规定了航（háng）电制造商（shāng）所（suǒ）必须遵循的飞（fēi）机零件测试方法及等（děng）级。例（lì）如盐（yán）水喷（pēn）射，防水（shuǐ）性（xìng），模具（jù）成（chéng）长，以及外部污渍之类的测试。 目前提供（gòng）给制造商的（de）这类航（háng）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（cè）试前，我们首先得评估（gū）其是（shì）否适用。例如（rú），盐水喷射测试对装在密封（fēng）架内的设备就没有什么（me）必要。制（zhì）造（zào）商们通过（guò）交（jiāo）叉引用这些标准，维（wéi）护测（cè）试等级，经常会生成更为通用的需求。这些（xiē）需求并（bìng）不规定性能，而是（shì）对设（shè）备的操作（zuò）环境的一种描述。
电磁兼容性
众所周知，EEE, 电磁兼（jiān）容性(EMC)是一项评估电（diàn）力电子系统相互影（yǐng）响（xiǎng）的活动。在飞机世界（jiè）里，电磁兼容性（xìng）可导致各种各（gè）样的问题。飞机及其设备（bèi）一般（bān）使用（yòng）测试范围更广的特定标准，如DEF Stan 59-41, MIL-STD-464等（děng）。
振（zhèn）动
即使是最平稳的飞机（如（rú）民航干线飞机（jī）），振动也是一个非常严重（chóng）的（de）问题，对（duì）可（kě）靠性（xìng）影响很大。更不用说像直升机那（nà）样颠簸的飞（fēi）机，振动已成（chéng）为设计中最主要的（de）驱动因素。虽然有一些针对振动问（wèn）题的飞机（jī）标准，但许多设（shè）计者们并没有（yǒu）意识到它们。共振问题对于每一（yī）架出厂飞机固然不（bú）同，更不用说对不同型号的飞机（jī）了。
系（xì）统安全性
飞机上（shàng）的（de）所有零部件（jiàn）都要定期接收系统安（ān）全性分（fèn）析（xī）。在（zài）航电领域，这项工作主要（yào）是由各个国家的适航认证部门来执行的。对（duì）于民（mín）机，总是由FAA或者EASA(JAA)来认证其安全（quán）性。对于军机，虽然也（yě）有一些世界标准，但大部分（fèn）军机买方认（rèn）证执行的是当地标准（zhǔn）（如DEF Stan 00-56)。在飞机设计中，安全性设计（jì）一般（bān）表述为可靠（kào）性及耐用性，极大地影响着飞机设计方（fāng）法。任（rèn）何应用于航（háng）电系统的软件都要接受严（yán）格（gé）的安全性（xìng）审查。
质量（liàng）
航空电子设（shè）备的采购（gòu）在全球范围内已被（bèi）少数几（jǐ）大巨（jù）头所垄断。通过（guò）提供“盒装部件”，即所（suǒ）谓（wèi）的LRU（航线可（kě）更换组件），打包（bāo），测试（shì）以及（jí）配置管理等活动，他们（men）几乎垄断了整个航（háng）空电子产业（yè）。 对于任何（hé）工业领域，质量控（kòng）制（zhì）都是（shì）一个非常重要的部分。而在航空领域，航电产品（pǐn）供货商则可（kě）能毁了整个方案（àn）（参看波（bō）音Chinook事件）。如今（jīn）ISO 9001所颁布的质量标准虽然已被主要工业所（suǒ）采（cǎi）用，而主要的飞机制造商对于他们所交付的文档和硬件还（hái）有（yǒu）更为严格的标准。人们（men）经（jīng）常（cháng）说飞机不（bú）是依靠燃（rán）油飞行，而是依（yī）靠文档（dàng）工作来（lái）飞（fēi）行。因（yīn）为任何一个LRU（一个（gè）无（wú）线电设备或仪器（qì））都要产生大（dà）量的文档。
主（zhǔ）要领域
如（rú）同电子学一样，航空电子（zǐ）学是个庞大的学科，对（duì）其简单分类很不容易。下文试图介绍一（yī）些感兴（xìng）趣的领域（yù），由此你可以深入研究它们。
飞机（jī）电子系（xì）统
在任（rèn）何飞机上，驾驶舱都处于（yú）航电系统（tǒng）中（zhōng）最显著（zhe）的位置。这也（yě）是最困难和（hé）最有争议的问题。所有可以直接控制飞机安全飞（fēi）行的系统（tǒng）都可以（yǐ）由飞行员直接控制。那些对（duì）飞机安（ān）全性（xìng）很关键的系（xì）统也都指向航电系统。
通信系统
也许是航电系统中最（zuì）先出现的，飞机（jī）和地面（miàn）的通（tōng）信能力从一开始就是至关重要的。远程通信爆发式的增（zēng）长意味（wèi）着飞机（民机和军机）必须携带（dài）着一大堆的通（tōng）信设备。其中一小部分（fèn）提供（gòng）了关乎乘客安全（quán）的空（kōng）地通信系统。机（jī）载通信（xìn）是（shì）由公共地址系（xì）统（tǒng）和飞（fēi）机交互通信（xìn）提（tí）供的（de）。
导航系统
本文所关注（zhù）的导航其（qí）含义（yì）为如何确定地球表明以上的位置和方向。在（zài）通信系统出现不久，飞行（háng）能力就受限（xiàn）于上述（shù）这些条件了（le）。从早期开始，为了飞行安（ān）全性（xìng），人们（men）就（jiù）开发出导航（háng）传感器（qì）来帮（bāng）助飞行员。除（chú）了通信设备，飞机上现在又安装了一（yī）大堆无线电导航（háng）设备。
显示系统（tǒng）
航电系统的独（dú）立（lì）出现（xiàn）是紧（jǐn）随这（zhè）些功能（néng）的集成工作之（zhī）后的。很早之前，生产商们就努力开发更可靠和更（gèng）好（hǎo）的系统（tǒng）来显示关键的飞行信息。真正的玻璃驾驶仓是（shì）在最近5年才出（chū）现（xiàn）的（de）。LCD或（huò）者CRT经常会倒退回传统的仪表。如今，LCD显示的可靠（kào）性已足（zú）以让“玻璃”显示成为（wéi）关键备份。但这（zhè）只是（shì）表面因素。显示系（xì）统（tǒng）负责（zé）检（jiǎn）查关键的传感器数（shù）据（jù），这些（xiē）数（shù）据能让（ràng）飞机在严苛的环境里安全的飞行。显（xiǎn）示软件是以（yǐ）飞行控制软（ruǎn）件同样的要求开发出（chū）来的，他（tā）们（men）对飞行员同等重要。这（zhè）些显示系统以多种（zhǒng）方（fāng）式确定高度和方位，并安全方（fāng）便（biàn）地将这些数据提供（gòng）给机组人员。
飞行控制系统
多年来，平（píng）直翼飞（fēi）机（jī）和直升机的（de）自（zì）动控制飞行的方式是不（bú）同的（de）。这些（xiē）自动驾驶系统在大部分（fèn）时间里（lǐ）（比如巡航或直升机悬停时）减少（shǎo）了飞行（háng）员的工作负荷和（hé）可能出现的失误。第（dì）一个简单的自动驾驶仪用（yòng）于控制高度及方向，它可以有限地（dì）操控一些（xiē）东西，如发动机推力和（hé）机翼舵面（miàn）。在直升机上，自动稳定仪（yí）起同样的（de）作用。直到最近，这些（xiē）老系统仍自（zì）然而然地利（lì）用电（diàn）子机（jī）械。
防撞系统
为（wéi）了（le）增强空中交通管制（zhì），大型运输机和略小些的（de）使用空中防撞系统（tǒng） (Traffic Alert and Collision Avoidance System 交通警告（gào）及（jí）防撞系统)，它可以检（jiǎn）测出附近的其（qí）他飞机，并提供防（fáng）止空（kōng）中相撞的（de）指（zhǐ）令（lìng）。小（xiǎo）飞机也许会使用（yòng）简单一些的（de）空中警告系统（tǒng），如TPAS，他们以一种被动方式工作（zuò），不会主动（dòng）询问其他飞机的（de）异频雷达收发器信号，也不提（tí）供解决冲撞的建议（yì）。为了（le）防止和地面相撞，飞（fēi）机上（shàng）安装了诸如（rú）近地警告系统(GPWS, Ground Proximity Warning System),这种系（xì）统通常含有一（yī）个（gè）雷达测高计。新（xīn）的系统（tǒng）使用gps和地（dì）形和障碍物数据库为轻型飞机提供同样的（de）功能。
气象雷（léi）达
气（qì）象系统如气象（xiàng）雷达（典型如商用飞（fēi）机上（shàng）的ARINC 708)和闪电探测器对（duì）于夜间飞行或者指令指（zhǐ）挥飞（fēi）行非（fēi）常重要，因为此（cǐ）时飞行员无（wú）法看到（dào）前方的气象条件。暴雨（雷达可感知）或闪电都意味着强烈（liè）的对（duì）流和湍流，而（ér）气（qì）象系统（tǒng）则可以使飞行员绕过这些区（qū）域（yù）。在最近（jìn），驾驶舱气（qì）象系统有了三项（xiàng）最重（chóng）要的改革。首先（xiān），这些设备（bèi）（尤（yóu）其是闪电探测器如Stormscope或Strikefinder）已便宜了（le）很多，甚至可以装备在小型飞机上了。其次（cì），除（chú）了传统（tǒng）雷达和闪电探测器，通过连（lián）接卫星（xīng）数据（jù），飞行员可以获得远超过机载系统本身能力的雷达气象图像。最后，现代显示（shì）系统可以将气象信（xìn）息和移动地图（tú），地形，交通等信息集（jí）成在（zài）一（yī）个屏（píng）幕上（shàng），大大方便了（le）飞行。
飞机管理系统
飞行管理系统出（chū）现在20世纪70年（nián）代，在原有的自（zì）动导航及通信控制及（jí）其他电子（zǐ）系统的技术上发展起来（lái）的。柯林（lín）斯(Collins)和霍尼韦尔(Honeywell)公司分别在其参与研（yán）发（fā）的（de）麦道（dào）和（hé）波音飞机上率先引入（rù）集成的（de）飞行管理系统。随着技术的（de）进步，飞（fēi）行管（guǎn）理系统的重要性不断提高（gāo），成为飞机（jī）上最重（chóng）要的人机交互接口。集成（chéng）了飞飞行（háng）控制计算（suàn）机，导航及性能计算等功能（néng）。中央计（jì）算机（jī）加上显示和飞行（háng）控制系统（tǒng），这三个（gè）核心系统使飞机上的所有系统（不仅仅是航电系统）更易于维护，更易（yì）于飞行（háng），更安全。引（yǐn）擎（qíng）的监控和（hé）管（guǎn）理很早就在飞机地面维护方面取得了一定（dìng）进展。如今这种监控管理已经最（zuì）终延伸（shēn）到飞机上的所有系统，并（bìng）且延长了这些系（xì）统（tǒng）和零部件的寿（shòu）命（mìng）（同时降（jiàng）低（dī）了成本（běn））。集成了（le）健康及使（shǐ）用状况监控系统（tǒng）（HUMS，Health and Usage Monitor Systems）后，飞机（jī）管理计（jì）算机就可以及时报告那（nà）些（xiē）需要更换的零件。有（yǒu）了飞机管理计算机或者飞行管理系统，机组人员就再（zài）也用不着一（yī）张（zhāng）张地图和复（fù）杂的公式（shì）了。再加（jiā）上数（shù）字飞行公文包，机组人员可以（yǐ）管理到小至每一个铆钉的任何方面。虽然（rán）航电设（shè）备制造商提供（gòng）了（le）飞行管理系统，不过目前还是倾（qīng）向于由飞（fēi）机制（zhì）造商提供飞机管理和健康（kāng）及使用状（zhuàng）况监控（kòng）系（xì）统。因为这些软件依赖于它（tā）们装载（zǎi）在何种飞机上。
战术任务系统
航空电子（zǐ）的主要发展方（fāng）向（xiàng）已转向（xiàng）“驾驶舱背（bèi）后”。军用（yòng）飞机或者是用来发射武器，或者是变（biàn）成其他武（wǔ）器系（xì）统的眼睛和耳朵。缘于战术需要，大堆的传感器装在军用飞机上。更（gèng）大（dà）的会飞的传感器平台（如（rú）E-3D, JSTARS, ASTOR, Nimrod MRA4, Merlin HM Mk 1)除了飞机管理系（xì）统，还会安装任务管理系统。随着（zhe）精巧的军用传感器的广泛应用（yòng），它们已变得无所不在，甚至已流入军火黑市。警用飞机（jī）和电（diàn）子侦（zhēn）察（chá）机如今则携（xié）带着更为精密的战术传感（gǎn）器（qì）。
军用通信（xìn）系统（tǒng）
民机通信系统（tǒng）为安全飞行提供了骨干（gàn）支持，而军用通（tōng）信系统（tǒng）则主（zhǔ）要用于（yú）适（shì）应严酷的战场环境。军用极高频（pín）（UHF）, 甚高频(VHF)（30－88Mz）通信和使用ECCM方（fāng）法的卫星通信，再加上密（mì）码学，一起构成了战场上安全的通（tōng）信环境。数据链系统，如（rú）Link 11, 16, 22和BOWMAN, JTRS, 甚至（zhì）是TETRA提供了数据（如图像（xiàng），目标信息等）传输（shū）方法。
雷达
空中雷达是主要的作战传感器之一。它和其地面（miàn）基站一起（qǐ），如今已发展得非常（cháng）复（fù）杂。空中雷达最（zuì）引人（rén）注目的一个变化就是可（kě）以在超远距离内提供高度信息。这类雷达从早期预警（jǐng）雷达（dá）(AEW)，反潜雷达（dá）(ASW)，一直到气象雷达(ARINC 708)和近（jìn）地雷达。军用雷达有（yǒu）时用来帮（bāng）助高速（sù）喷（pēn）气飞机低空飞行。虽然（rán）民用（yòng）市场上的（de）气象雷达偶尔也作此用（yòng），但都（dōu）有严（yán）格的限制。
声（shēng）纳
声纳（nà）是紧随着雷达（dá）出现的。好多军用直升机上（shàng）安装（zhuāng）了探水声纳（nà），他们可以保（bǎo）护舰队免遭来自潜艇和（hé）水面敌（dí）舰的攻击。水上支（zhī）援飞（fēi）机（jī）可以释放主动或被动式声纳（nà）浮标，他（tā）们也用以（yǐ）确定敌方潜（qián）水（shuǐ）艇（tǐng）的位置。
光电（diàn）系统
光电系统覆盖的设备范围很广，其中包（bāo）括（kuò）前视红外系（xì）统（Forward Looking Infrared）和被动（dòng）式红（hóng）外设备 （Passive Infrared Device, PIDS）。这些设备都可以给机组提供红外图像。这些图像可以获得更（gèng）好的目标分辨率，从（cóng）而（ér）用于一（yī）切搜救活动。
电子预警
电子支援（ESM, Electronic Support Measure)以及防（fáng）御（yù）支援(DAS, Defensive Aids)常用（yòng）于搜集威胁物或潜（qián）在威胁物（wù）的信息。它（tā）们最终用于发射（shè）武器（有时是（shì）自动发射）直接攻（gōng）击敌（dí）机。他（tā）们有（yǒu）时也用（yòng）以确认威（wēi）胁（xié）物的状态，甚至是（shì）辨识它（tā）们（men）。
机载网络
不管是军用的，商（shāng）用的，还是民用先进机型的（de）电子系统都（dōu）是通过（guò）航（háng）空电子总线相互连接起来的。这些网络（luò）在功能（néng）上和家用（yòng）电脑网络十分相（xiàng）似，然而（ér）在通（tōng）讯和电子协议上区别（bié）很（hěn）大。下面简要列出最常见的航空电子总线（xiàn）协（xié）议及（jí）其主（zhǔ）要（yào）应用：
Aircraft Data Network (ADN): 飞机（jī）数据网（wǎng）络（luò）
AFDX: 商用飞机上 ARINC 664 的特定实现
ARINC 429: 商（shāng）用飞（fēi）机
ARINC 664: 参照上述ADN
ARINC 629: 商用飞（fēi）机(波音 777)
ARINC 708: 商用飞机上的（de）气象雷达
ARINC 717: 商用飞（fēi）机上的飞行数（shù）据记录仪
MIL-STD-1553: 军用飞机
警（jǐng）用及空中救护
警用（yòng）及空中救护飞机（大部分（fèn）属（shǔ）直升机）现在已成为（wéi）一个重要（yào）的市场。军机现（xiàn）在也常常用来帮助应对民间的非暴力不合作事（shì）件。警用直（zhí）升机几（jǐ）乎都安（ān）装了视频或红外热成像仪，这样就可以追踪嫌疑犯或任何（hé）他们（men）感兴趣的东西。警（jǐng）用直升机也（yě）安装了探照灯和（hé）扩（kuò）音喇叭（bā），这（zhè）和（hé）警（jǐng）车上的用途是一样的。很显然（rán），空（kōng）中救（jiù）护或急救直升机上需要医疗（liáo）器械（xiè），而这些很少被当作航空电子设（shè）备。然而，很多急救和（hé）警用（yòng）直升机需要在一（yī）些令人不安的环境中飞行，这就需要更多的传感（gǎn）器，其中一些直到最近（jìn）还（hái）被认为（wéi）是纯粹的军机（jī）设备。（国防科技（jì）网）
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