航空电子是指（zhǐ）飞机（jī）上所有电子系统的总和。一个（gè）最基本的航空电子（zǐ）系统由通信、导航（háng）和显示（shì）管理等多个系统构成。航空电子设备种类众（zhòng）多，针对不同用途，这些设备从（cóng）最简单（dān）的（de）警用直升机上的探（tàn）照灯到复杂如空中预警平（píng）台（tái）无（wú）所不包（bāo）。航空电子研究正以惊人的速（sù）度改变着航空航（háng）天技术。起初，航空电（diàn）子设备只是一架飞机的附属系统（tǒng）；而如今，许多飞机存在（zài）的唯一目的即为搭载这些（xiē）设备（bèi）。军用飞机正日（rì）益成为一（yī）种（zhǒng）集成了各种强大而敏（mǐn）感（gǎn）的传感器的战斗平台。
历史
在上世纪70年代之前，航（háng）空电子(Avionics)这（zhè）个词还没有出现。那时，航空（kōng）仪表，无线电，雷达，燃（rán）油系统，引擎控制以及无（wú）线电导（dǎo）航都是单独的，并且（qiě）大（dà）部分时候（hòu）属于机（jī）械系統。航空电子诞生于20世（shì）纪70年代。伴随（suí）着电子工业走向一体化，航空电子（zǐ）市场蓬勃发展起来。在70年代早期，全世界90％以上的半导体产品应用（yòng）在军用飞机上。到了90年代，这（zhè）个（gè）比例已不（bú）足1％。从70年代末开始（shǐ），航空（kōng）电（diàn）子（zǐ）已逐渐成为飞（fēi）机（jī）设计中一个（gè）部门。推（tuī）动航电技（jì）术发展的（de）主要动力（lì）来源（yuán）于（yú）冷战时期的（de）军事需（xū）要而非民用领域。数量庞（páng）大的飞（fēi）机变（biàn）成（chéng）了（le）会飞的（de）传感器平台，如何使如此众多的传感器协同工作也成（chéng）为了（le）一个（gè）新的难题（tí）。时（shí）至今日，航电已成为军（jun1）机研（yán）发（fā）预算中最大的部分。粗略地估（gū）计一（yī）下，F-15E、F-14有80％的预算花在了航（háng）电系统上。航（háng）空（kōng）电子在（zài）民用市（shì）场（chǎng）也正（zhèng）在获得巨大的成长。飞行控制系统（线传（chuán）飞控），苛刻空（kōng）域条（tiáo）件带来的新导航需求也（yě）促使开发成本相应上涨。随着（zhe）越来越多的（de）人将飞（fēi）机作为自己出行（háng）的首要交（jiāo）通工具（jù），人们（men）也不断开发出更（gèng）为精细的控制技术来保证（zhèng）飞机在有限的空域环境下的（de）安全性。同时，民机天然要求将所有的航电系统都限制在驾驶仓（cāng）内，从而使民（mín）机在（zài）预（yù）算和开（kāi）发方面第一次影响（xiǎng）到（dào）军（jun1）事领域。
设计（jì）约束
飞机上（shàng）的任何设（shè）备都必须满足一系列苛刻（kè）的设计约束。 飞机所面临的电子环境是独特的（de），有时甚至是高度复杂的。制造任（rèn）何飞机都面临许（xǔ）多昂贵，耗时，麻（má）烦（fán）和困难的方面，而适（shì）航性认证（zhèng）则是其中之一。随着飞机（jī）及机组人（rén）员愈来愈依赖于航电系统（tǒng），这些系统的健壮（zhuàng）性便变（biàn）得非常重要（yào）了。建造航空电子系统的一个必要因素（sù）就是要求飞行控制（zhì）系统在任何时（shí）候（hòu）都不能失效。然而，飞机上任何一种系统都对健壮性有一定程度（dù）的（de）要求。
集成
从航空电（diàn）子工业的发轫（rèn）时期（qī）开（kāi）始，如何将及其众多的电子系统连接起来，密（mì）切有（yǒu）效地使（shǐ）用各种信息（xī）就（jiù）是（shì）一个令人头疼的问题。当初如何在（zài）离散数据线上传递开（kāi）关变量的简单问题，而今（jīn）已演化为如何协调光（guāng）线数据（jù）总线上传递的飞行控（kòng）制数据的繁杂问题。空前复杂的软件也被用以（yǐ）应付空前苛刻的（de）航空标准。 在今天，系统（tǒng）集（jí）成已（yǐ）成为飞机工程师（shī）们所面临的最大问题。不管一架飞机如何小，一定程度的集（jí）成也是必不可少的（例（lì）如电力供应）。大型飞机（jī）项目（像军用及民用）经常需（xū）要数百名工程（chéng）师来集（jí）成这些复杂系统（tǒng）。
物理环境
飞行环境不同，系统用（yòng）途各（gè）异。某些（xiē）系统需要比其他（tā）更（gèng）为健壮。今天所（suǒ）有的航（háng）空电子系统都（dōu）需（xū）要通过特定水平（píng）的环境测试。所以鲁棒性设计日益重（chóng）要。测（cè）试（shì）的形（xíng）式多种多样，许多飞机生（shēng）产商（shāng）更会预先规定（dìng）如何（hé）测试。随着航电设备（bèi）的广泛应用，各（gè）种适（shì）航（háng）认证（如英国的（de）CAA或美（měi）国的FAA）制（zhì）定了这些设备必须满（mǎn）足的性能标准。制造商们则（zé）在此基（jī）础上制定（dìng）了这些设备（bèi）必须满足的（de）环境标准。这（zhè）些（xiē）标准（zhǔn）规（guī）定了航电制造商所（suǒ）必须遵循的（de）飞机零件测试方法及等级。例如盐水喷射，防（fáng）水性，模具（jù）成长，以及（jí）外部污渍（zì）之（zhī）类的测试。 目前提供给制造商（shāng）的这类航（háng）电标准（zhǔn）有BS 3G 100, MIL-STD-810, DEF STAN 00-35等等。在（zài）进行每一项单独测试前，我们首（shǒu）先（xiān）得评估其是否适用。例如，盐水喷射测试对装在密（mì）封架内的设（shè）备就没有什么必要。制造商们通过交叉引用这些标准，维护测试等（děng）级，经常会（huì）生成更（gèng）为通用的（de）需（xū）求。这些（xiē）需求并不规（guī）定性能，而是对设备的（de）操作环（huán）境的一种（zhǒng）描述。
电磁兼容性
众所（suǒ）周知，EEE, 电磁（cí）兼容性（xìng）(EMC)是一项评估（gū）电力电子（zǐ）系统相互影响的（de）活动。在飞（fēi）机世界里（lǐ），电磁（cí）兼容性（xìng）可导致各种（zhǒng）各样的问题。飞机及其设备（bèi）一般使（shǐ）用测试范围更广的特定标（biāo）准，如DEF Stan 59-41, MIL-STD-464等（děng）。
振动
即使（shǐ）是最平稳（wěn）的（de）飞（fēi）机（如民航干线（xiàn）飞（fēi）机），振动也是（shì）一个非常严重的（de）问题，对可靠性影响很大。更不用说像（xiàng）直升（shēng）机那样颠簸的飞（fēi）机，振动（dòng）已成为设计中（zhōng）最主（zhǔ）要的驱（qū）动（dòng）因（yīn）素。虽然有一些针对振动问题（tí）的飞机标（biāo）准，但（dàn）许（xǔ）多设计者们并没（méi）有意识（shí）到它（tā）们。共振（zhèn）问题（tí）对于（yú）每一架出（chū）厂飞（fēi）机固然不同，更不（bú）用说对不同型（xíng）号的飞机了。
系统（tǒng）安（ān）全性
飞（fēi）机（jī）上的所有零部件都（dōu）要定期接（jiē）收系统（tǒng）安全性分析。在航电领域，这项工作（zuò）主要是由各个（gè）国家的适航认证部门来执行的。对（duì）于民机（jī），总是由FAA或（huò）者EASA(JAA)来认证其安全性。对于（yú）军机（jī），虽然也有一些世界标准，但大部（bù）分军机（jī）买方认证执行的是当（dāng）地标准（如（rú）DEF Stan 00-56)。在飞机（jī）设计中，安（ān）全性设计（jì）一般表（biǎo）述为可靠性及耐（nài）用性，极大地影响（xiǎng）着飞机设计方（fāng）法（fǎ）。任何应用于航电系统（tǒng）的软件都要接受严格的安全性审查。
质量
航空（kōng）电子设备的采（cǎi）购（gòu）在全球范（fàn）围内已被少数几大巨头所（suǒ）垄断。通过提供“盒（hé）装部件”，即所谓的LRU（航线可更换组件），打包（bāo），测试以及配置管理等活动，他们几乎垄断了整个航空电子产业。 对于任何工业领域，质量（liàng）控制都是一个（gè）非常重要的部分。而（ér）在航空领域（yù），航（háng）电产（chǎn）品供货商则可能毁了整个（gè）方（fāng）案（参看波音Chinook事件）。如今ISO 9001所颁布的质量标准虽然（rán）已（yǐ）被主要工业所采用，而主要的飞机制造商对于（yú）他们所交付（fù）的文（wén）档和硬件还有更（gèng）为（wéi）严（yán）格的（de）标准。人们经常说飞机（jī）不是依（yī）靠燃（rán）油飞行（háng），而（ér）是依靠文（wén）档工作来飞行。因为任何一（yī）个LRU（一个无线电（diàn）设备或仪器（qì））都（dōu）要产（chǎn）生（shēng）大量的文档（dàng）。
主要（yào）领域
如（rú）同电子学一样，航空电子学是个庞大的（de）学科，对（duì）其简单分类（lèi）很不容易。下文试图介绍一些感兴趣的领（lǐng）域（yù），由此（cǐ）你可以深入研究（jiū）它们。
飞（fēi）机电子系统
在任何（hé）飞机上，驾驶舱都处于航电（diàn）系统中最显著的位置（zhì）。这也是（shì）最困（kùn）难和最有争议的问题。所有可以（yǐ）直（zhí）接控制（zhì）飞机安全飞行（háng）的（de）系（xì）统都可以由飞行员直接（jiē）控制。那些对飞机安全性很关键的系（xì）统也都指（zhǐ）向航电系统。
通（tōng）信（xìn）系统
也许（xǔ）是航电系统中最先出现的（de），飞（fēi）机和地面的通（tōng）信（xìn）能力从一开始就是至关重要的。远程通信爆发式（shì）的增（zēng）长意味着飞机（民机（jī）和军机）必须携带着一大堆的通信设备。其（qí）中（zhōng）一小部分（fèn）提供了（le）关乎乘客（kè）安全的（de）空地通信（xìn）系统。机载通（tōng）信（xìn）是（shì）由公共地址系统和飞机交互通信提供的。
导航系统
本文所关注的（de）导航其（qí）含义为如何确定地（dì）球表明以（yǐ）上的位置和方向。在通信系统出现不久，飞行（háng）能力就受（shòu）限于（yú）上述这（zhè）些条件（jiàn）了。从早（zǎo）期开始，为了飞行安全性，人（rén）们就开发出导（dǎo）航传感器来帮助飞行员。除了通信设备，飞（fēi）机上现在（zài）又安装了（le）一大堆（duī）无线电导航设（shè）备。
显（xiǎn）示系（xì）统（tǒng）
航电系统的独立出现是紧随这些功能的集成工作之后的。很早（zǎo）之前，生产商们就努力开发更可靠和更好的系统来显示关键的飞行信（xìn）息（xī）。真正的玻璃（lí）驾（jià）驶仓是在最近5年才出（chū）现的。LCD或者CRT经常会倒退回（huí）传统的仪表。如今，LCD显示的可靠性已足以让“玻璃”显（xiǎn）示成为关（guān）键备份。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（shù）据，这些数（shù）据能（néng）让飞机（jī）在严苛的环境里安（ān）全的飞行。显示软件是以飞（fēi）行控制软件同样的要（yào）求（qiú）开发出来的，他们对飞行员同等重要。这些显示系（xì）统（tǒng）以多（duō）种方式确（què）定高（gāo）度和方位，并安全方（fāng）便地将这些数据提（tí）供（gòng）给机组（zǔ）人员。
飞（fēi）行控制（zhì）系统
多年（nián）来，平直翼飞机和直升机的自（zì）动控制飞（fēi）行的方（fāng）式是不（bú）同（tóng）的（de）。这些自动驾驶系统在大部分时间（jiān）里（比如巡航或（huò）直升机悬停时）减少了飞行员的工作（zuò）负荷和（hé）可能出现的失（shī）误（wù）。第一个简单的自动驾驶仪用于控制高度及方向（xiàng），它可以有限地操控一些东西，如发动机（jī）推力和机翼舵面（miàn）。在直升机上，自（zì）动稳定仪起同样的作用。直到最（zuì）近，这（zhè）些老系统仍自然而（ér）然地利用电子机械（xiè）。
防撞系（xì）统
为了增强空中交通管制，大型运输机和略（luè）小些的使用空中防撞系（xì）统 (Traffic Alert and Collision Avoidance System 交通警告及（jí）防（fáng）撞系统)，它可以（yǐ）检（jiǎn）测出附近的其他（tā）飞（fēi）机，并提供（gòng）防止空中相撞（zhuàng）的指令（lìng）。小飞机（jī）也许会使用简单一些（xiē）的空中警告（gào）系（xì）统（tǒng），如TPAS，他们以一种被动方式工作，不会主动（dòng）询问其他飞机（jī）的异频雷达（dá）收发器信（xìn）号（hào），也不提（tí）供解决冲撞的建（jiàn）议。为了防止和地面相撞，飞机上安装了诸（zhū）如近地警告系（xì）统(GPWS, Ground Proximity Warning System),这种系统通常含（hán）有一个雷达测高计（jì）。新（xīn）的系（xì）统使用gps和地形和障碍物数据（jù）库为轻型飞（fēi）机提供同（tóng）样的功（gōng）能。
气象雷达
气象系统如气（qì）象雷达（典型如商用飞机上的（de）ARINC 708)和闪电探测器对于（yú）夜间（jiān）飞（fēi）行或者指令指挥飞行非（fēi）常重要，因为此时飞行员无法（fǎ）看到前方（fāng）的（de）气象（xiàng）条件（jiàn）。暴雨（雷达可（kě）感知）或闪电（diàn）都意味着强烈的对流和湍流（liú），而气象系统（tǒng）则（zé）可以使飞行员绕过这些区域。在最近，驾驶舱气（qì）象系统（tǒng）有了三（sān）项最重要的改革。首（shǒu）先，这些设备（尤其是闪电探（tàn）测器如Stormscope或Strikefinder）已（yǐ）便宜了很多，甚至可以装备（bèi）在小型（xíng）飞机上了。其次，除了传（chuán）统雷达和闪（shǎn）电探测器，通过连接卫星数据，飞行员可以（yǐ）获（huò）得远超过机载系（xì）统本（běn）身（shēn）能力的（de）雷达气象图像。最后，现代显示（shì）系统可以将（jiāng）气象信（xìn）息和移动（dòng）地图，地形，交通等信息集成在一个屏幕上，大大（dà）方便了（le）飞行。
飞机管理系统
飞行管理系（xì）统出现（xiàn）在（zài）20世纪70年代，在原（yuán）有的自动导（dǎo）航及通信（xìn）控（kòng）制（zhì）及其他电子（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）分别在其参与（yǔ）研（yán）发的麦道（dào）和波（bō）音飞机上率先引入集成的飞行（háng）管理系（xì）统（tǒng）。随着技术的进步，飞行管理系统的（de）重要性不（bú）断提高，成（chéng）为飞机上最重要的人机交（jiāo）互接口。集（jí）成了（le）飞飞行控制计算机，导（dǎo）航及性能计算等（děng）功能。中央计算（suàn）机加上显示和飞行控制系统（tǒng），这三（sān）个核心系（xì）统使飞机（jī）上的（de）所有系统（不仅仅是航电系统）更易（yì）于（yú）维护，更易于飞行，更安全。引擎的（de）监（jiān）控和管理很早就在飞机地面（miàn）维护方（fāng）面取（qǔ）得了一（yī）定进（jìn）展（zhǎn）。如今（jīn）这种监（jiān）控（kòng）管（guǎn）理（lǐ）已经最终延（yán）伸到飞机上的所有系（xì）统，并（bìng）且延（yán）长了（le）这些系统和零部（bù）件的寿命（mìng）（同时降低了成本）。集成了健（jiàn）康（kāng）及使用（yòng）状（zhuàng）况监（jiān）控系统（HUMS，Health and Usage Monitor Systems）后，飞机（jī）管理计算机就可以及（jí）时报（bào）告那些需（xū）要更换（huàn）的零件。有了飞机（jī）管理计算机或者飞行管理系（xì）统，机组人员就再也用（yòng）不着一张张地图和复杂的（de）公式了。再加上数字飞行公文包，机（jī）组（zǔ）人员可以管理到小（xiǎo）至每一个铆钉的（de）任何方面。虽然航电（diàn）设备制造商（shāng）提供了飞行管理系统（tǒng），不过目前还（hái）是倾（qīng）向于由飞机制造商提供飞机管理和健（jiàn）康及（jí）使用状况监控系统（tǒng）。因为这些软件依赖于它们装载在何种飞机上。
战术（shù）任务系统
航空电子的（de）主（zhǔ）要发（fā）展方向（xiàng）已转向“驾驶舱（cāng）背后”。军用（yòng）飞机或者是用来发（fā）射武器（qì），或者是变成其他武（wǔ）器系统的（de）眼睛和耳朵。缘（yuán）于战术需要（yào），大（dà）堆的传（chuán）感器装（zhuāng）在军（jun1）用（yòng）飞（fēi）机（jī）上。更大的会飞的传感器平台（如E-3D, JSTARS, ASTOR, Nimrod MRA4, Merlin HM Mk 1)除了飞机管（guǎn）理系统，还会安装任（rèn）务管理系统。随着精巧的军用传感器的（de）广泛应用，它们已变（biàn）得无所不在，甚至已流入军（jun1）火黑市。警用飞机和电子（zǐ）侦察机如今则携带着更为精密的战（zhàn）术传（chuán）感器。
军用（yòng）通信系统
民机（jī）通（tōng）信系（xì）统为安全飞行提供了（le）骨干支持，而军用通信系统则主要（yào）用于适应严酷的战场环境（jìng）。军用极高频（pín）（UHF）, 甚（shèn）高频(VHF)（30－88Mz）通信和使用ECCM方法的卫（wèi）星通信，再加上（shàng）密码学，一起构成了战场上安全的通信环境。数据链系统，如Link 11, 16, 22和BOWMAN, JTRS, 甚至（zhì）是TETRA提供了数（shù）据（如图像，目标信息（xī）等）传输（shū）方法。
雷达
空中雷达（dá）是（shì）主要的作战传感器之一。它和其地（dì）面基站一起（qǐ），如（rú）今（jīn）已发展得非常复（fù）杂。空中雷达最（zuì）引人注（zhù）目的一个变化就是可（kě）以在超远距离内提供高（gāo）度信息。这类雷达从（cóng）早期预警雷（léi）达(AEW)，反潜雷达(ASW)，一直到气象雷达(ARINC 708)和近地（dì）雷达。军用雷达有时用来帮助高（gāo）速喷气飞机低空飞行（háng）。虽然民用市（shì）场上的气象雷达偶尔也作此用（yòng），但都（dōu）有严格的（de）限（xiàn）制（zhì）。
声纳
声纳是紧随着雷达出现的。好多军（jun1）用直升机（jī）上（shàng）安装了探水声（shēng）纳，他们可以保护舰队免遭来自潜艇和水面（miàn）敌舰的攻（gōng）击。水上支援飞机可以释（shì）放（fàng）主动或被动式声（shēng）纳浮标，他（tā）们也用（yòng）以确定敌（dí）方潜水艇的（de）位置。
光（guāng）电系统
光电系（xì）统（tǒng）覆盖的设备（bèi）范围很广，其中包括（kuò）前视（shì）红外系统（tǒng）（Forward Looking Infrared）和被动式（shì）红外设备 （Passive Infrared Device, PIDS）。这些设备（bèi）都可（kě）以给机组提供红外图像。这（zhè）些图像可（kě）以（yǐ）获（huò）得更好的（de）目标分（fèn）辨率（lǜ），从而用于一（yī）切搜救活动。
电子预警
电子支援（ESM, Electronic Support Measure)以及防御支援(DAS, Defensive Aids)常用于搜（sōu）集威胁（xié）物（wù）或潜在威胁物的信息。它们最终用于发（fā）射武（wǔ）器（有时是自动发射）直接攻击敌（dí）机（jī）。他（tā）们（men）有时也（yě）用以（yǐ）确认威胁物的状态，甚至是辨识它们。
机载网络
不管是军用的，商（shāng）用的，还是民用先进机型（xíng）的（de）电子系统都是通（tōng）过航空电（diàn）子总线相互连接起来的。这些网络在功（gōng）能上和家用电脑网络十分相似，然而在（zài）通讯和电子协议上（shàng）区别很大。下面简要列出（chū）最常见的航空电（diàn）子总（zǒng）线协议及（jí）其（qí）主要应用：
Aircraft Data Network (ADN): 飞机（jī）数据网络
AFDX: 商用（yòng）飞（fēi）机（jī）上 ARINC 664 的特定实现
ARINC 429: 商（shāng）用飞机
ARINC 664: 参（cān）照（zhào）上述（shù）ADN
ARINC 629: 商用飞机（jī）(波音 777)
ARINC 708: 商用飞机上的气象（xiàng）雷达
ARINC 717: 商用（yòng）飞机上的飞行数据记录仪
MIL-STD-1553: 军用飞机
警用及空中救护
警用及空中救护飞（fēi）机（大部分属直升机（jī））现在已成为一个重要的市场。军机现在也常常用来帮助（zhù）应对民间的非暴力不合作事件。警用直升机（jī）几（jǐ）乎都安（ān）装（zhuāng）了视频或红外热成（chéng）像仪，这样就可以追踪嫌疑犯或任何他们感兴趣的（de）东西。警用直升机也安装了探（tàn）照灯和扩（kuò）音喇叭（bā），这和警车上的用途是一样的。很显（xiǎn）然，空中救护或急救直升（shēng）机上需要医疗（liáo）器（qì）械（xiè），而（ér）这些很少被（bèi）当作航（háng）空电子设备（bèi）。然而，很多急救和警用直升机需要在一些（xiē）令（lìng）人不安的环境中飞行，这就需要更多的传感器，其（qí）中（zhōng）一些直（zhí）到最近还被认为是纯粹的军机设备。（国防科技网）
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