航（háng）空电（diàn）子（zǐ）是指（zhǐ）飞（fēi）机上所有电子系（xì）统的总和（hé）。一个最基本（běn）的航空电子系统（tǒng）由通信、导航和显（xiǎn）示管（guǎn）理等多（duō）个系（xì）统构成。航空（kōng）电子（zǐ）设备（bèi）种类众多，针对（duì）不同用途，这些设备从最简单的警用直升机上的探照灯到复杂如（rú）空中（zhōng）预警平台无所不包。航空电子研究正以惊（jīng）人（rén）的速度改变（biàn）着（zhe）航空航天技术。起初，航（háng）空电（diàn）子设备只是一架飞机的附属（shǔ）系统；而如今，许（xǔ）多（duō）飞机存在的唯一目的即为搭（dā）载这些设备。军用飞机正日益成为一种集成了各（gè）种强大而敏感（gǎn）的传感器（qì）的战斗（dòu）平台。
历史
在上（shàng）世纪（jì）70年代之前，航空电子(Avionics)这（zhè）个词还没有（yǒu）出现（xiàn）。那时，航空仪表，无线电，雷达，燃油系统，引擎控制以（yǐ）及无线电导航都是单独的（de），并（bìng）且大（dà）部分时候属于机（jī）械（xiè）系（xì）統。航空（kōng）电（diàn）子诞生于20世纪70年代。伴随着电子工（gōng）业走向一体化，航空（kōng）电子市场（chǎng）蓬勃发展（zhǎn）起来。在70年代早期，全世（shì）界90％以（yǐ）上的（de）半导体产品应用在军用飞机上（shàng）。到了90年代，这个比例已不（bú）足1％。从70年（nián）代末开始，航空（kōng）电子已（yǐ）逐渐成为飞机设计中一个部门。推动航电技术（shù）发展（zhǎn）的主要动力来源于冷战时期的军事需要而非民用（yòng）领域。数量（liàng）庞大的飞机变成了（le）会飞的传（chuán）感器平台，如何使如此众多的传感器协同工作（zuò）也成为（wéi）了一个（gè）新的难（nán）题。时至今日（rì），航电已成（chéng）为军机研发预算中（zhōng）最大的部分。粗略地估计一下，F-15E、F-14有80％的预算花在（zài）了航电系统上。航（háng）空电（diàn）子在民用市场也正在获（huò）得巨大的成长。飞（fēi）行控制系统（tǒng）（线（xiàn）传飞控），苛刻（kè）空域条件带来的新导航需求也促使开发成本相应上涨。随（suí）着越（yuè）来越多的（de）人（rén）将飞（fēi）机作为自己出行（háng）的首要交通工具，人们也不断开发（fā）出更为（wéi）精细的控制（zhì）技术来保证飞机在有限的空域环境（jìng）下的（de）安全性。同（tóng）时，民机（jī）天然要求将（jiāng）所有的航电系统都限制在驾驶仓内，从（cóng）而使民机（jī）在预算和开发方面（miàn）第一（yī）次影响到军事（shì）领（lǐng）域（yù）。
设计约（yuē）束（shù）
飞机上的（de）任何设备都（dōu）必须（xū）满足一（yī）系列苛刻的设计约束。 飞机所面临的（de）电子（zǐ）环境是独特（tè）的，有时（shí）甚（shèn）至是高度复杂（zá）的（de）。制（zhì）造任何飞机都面临许多昂贵，耗时，麻烦和困难的方面，而适航性认（rèn）证则是其中之（zhī）一（yī）。随着（zhe）飞机及机组（zǔ）人员愈来愈依赖于航电系统，这（zhè）些系统的健壮性便变得非常重要（yào）了。建造航（háng）空（kōng）电子系（xì）统的一个必（bì）要因素就（jiù）是（shì）要求飞行控制（zhì）系统在任何时候都不（bú）能（néng）失效。然而，飞机上任何一种系统都对健（jiàn）壮性有一（yī）定程度的要（yào）求。
集成
从（cóng）航空电子工业的发轫（rèn）时期（qī）开始，如何将及其众多的电子系（xì）统连接起来，密（mì）切有效地使用各种信（xìn）息就是（shì）一（yī）个令（lìng）人头疼的（de）问题。当初如（rú）何在离（lí）散（sàn）数据线上传递开关变量的简（jiǎn）单问题，而今已演化为如何协调（diào）光线数据总线上传递（dì）的飞行（háng）控制数据的繁杂问题。空前复杂（zá）的软件也被用以应付空前苛刻的航空（kōng）标准。 在今天（tiān），系统集（jí）成已成为飞机工程师们所面临的最大问题。不管一架飞机（jī）如何小，一定程度的集（jí）成也是必不可少的（例（lì）如电力供（gòng）应（yīng））。大（dà）型飞机项目（mù）（像军用（yòng）及民用（yòng））经常需要（yào）数（shù）百名工（gōng）程师来集成这些复杂系统。
物（wù）理环境（jìng）
飞行环（huán）境不同，系统用途各异。某（mǒu）些系（xì）统需要比其他（tā）更为（wéi）健壮。今天所有的航（háng）空（kōng）电子（zǐ）系（xì）统都需（xū）要通过特定水（shuǐ）平的环境测试。所以（yǐ）鲁棒性设计（jì）日益重要。测试的形式多种多样（yàng），许多飞机生产商（shāng）更会预先（xiān）规定如（rú）何测试。随着航电（diàn）设备的（de）广泛应（yīng）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能标准（zhǔn）。制造商们则在此（cǐ）基础上制定了这些设备必须（xū）满足的（de）环境标（biāo）准。这些标准规定了航电制造商所必须（xū）遵（zūn）循的飞机（jī）零（líng）件测试方（fāng）法及等（děng）级。例（lì）如盐水喷射，防（fáng）水性，模具成（chéng）长，以（yǐ）及外部污渍之类（lèi）的测试。 目前提供给制造商的这（zhè）类航（háng）电标准有BS 3G 100, MIL-STD-810, DEF STAN 00-35等等。在进行（háng）每一项单独测试（shì）前，我们首（shǒu）先得（dé）评估其是否适用。例如，盐水喷（pēn）射测试对装在密（mì）封架（jià）内的（de）设（shè）备就（jiù）没有什么必要。制造商们通过交叉引用这些标准，维护（hù）测试等级，经（jīng）常会生成更为通用的需求。这些需求并不规定性（xìng）能，而是（shì）对（duì）设备的操作（zuò）环境的（de）一种描（miáo）述。
电磁兼容性
众所周知（zhī），EEE, 电磁兼容性(EMC)是一（yī）项评估（gū）电力电（diàn）子系统（tǒng）相互影响的活动（dòng）。在飞机世界里，电磁兼容（róng）性可导（dǎo）致各种各样的问题。飞机及其（qí）设备（bèi）一般使用测（cè）试范（fàn）围更（gèng）广的（de）特定（dìng）标准，如DEF Stan 59-41, MIL-STD-464等。
振动
即使（shǐ）是（shì）最平稳的飞机（如民航干线飞机（jī）），振动（dòng）也是一个非常（cháng）严重的问题（tí），对可靠性影响很大。更不用说像（xiàng）直升（shēng）机（jī）那（nà）样颠簸（bò）的飞机，振动已成为设计中最主（zhǔ）要（yào）的驱动因素。虽然（rán）有一些针对振动问题的（de）飞（fēi）机标准（zhǔn），但许多设计者们并没有（yǒu）意识到它们。共振（zhèn）问题对于每一架出厂飞（fēi）机固然不同，更不用说对不同型（xíng）号的飞（fēi）机了。
系统安全性
飞机上的（de）所有零部（bù）件都要定期接收系统安全性分析。在航电领域，这项工作主要是由各个（gè）国（guó）家的适航认证部门来执行的（de）。对于民机，总是由FAA或者EASA(JAA)来认证（zhèng）其安全性。对于军机，虽然（rán）也有一（yī）些世界标（biāo）准，但大部分军机买（mǎi）方认证执（zhí）行（háng）的（de）是当地标准（zhǔn）（如DEF Stan 00-56)。在（zài）飞机设计中（zhōng），安全性设（shè）计一般表述为可靠性及（jí）耐用性，极大地（dì）影响着飞机设（shè）计方法。任何应用于航电系统的软件都（dōu）要接受严格的安全性审查。
质量
航（háng）空电子（zǐ）设备（bèi）的采购在全球范（fàn）围内已被（bèi）少数几大巨头所垄断。通过（guò）提供“盒装（zhuāng）部件”，即（jí）所谓的LRU（航线可更换（huàn）组（zǔ）件（jiàn）），打包，测试以及配置管理等（děng）活动，他们几乎（hū）垄断了整个航空电（diàn）子（zǐ）产业（yè）。 对于任何（hé）工业领域，质量（liàng）控制都是一（yī）个（gè）非常重要（yào）的（de）部（bù）分。而在航空领域，航电产品供货商则可能毁了整（zhěng）个方案（参看波音（yīn）Chinook事（shì）件）。如今ISO 9001所颁布（bù）的质量标（biāo）准虽然已（yǐ）被主要工业所采（cǎi）用，而主要的飞（fēi）机制造商对于（yú）他们所（suǒ）交付的文档和（hé）硬件还有更为严格（gé）的标准。人们经常（cháng）说飞机不是依（yī）靠燃油飞行，而（ér）是依靠文档工作来飞行（háng）。因（yīn）为任何（hé）一（yī）个LRU（一个无线（xiàn）电设备或仪器）都要产（chǎn）生大量的（de）文档。
主要领域
如同电子学一样（yàng），航空电（diàn）子学（xué）是个（gè）庞大（dà）的学科，对（duì）其简（jiǎn）单分类很不容易。下文试图介绍一些感兴趣的领域，由此你可以深入研（yán）究（jiū）它们。
飞机电子系统
在任何飞机（jī）上，驾驶舱都处于航电系（xì）统中最显著的位置。这也是最困难和最（zuì）有争议的问题。所有可以直接控制飞机安全飞行的系（xì）统都（dōu）可以由飞行员直接控制。那些对飞机安全性很关键的系（xì）统也都指向航电系统。
通信系统
也许（xǔ）是航电系统中最先（xiān）出现的，飞（fēi）机和地面的通信能力（lì）从（cóng）一开始就（jiù）是至关重要的。远（yuǎn）程通信爆发式（shì）的（de）增长意味着飞（fēi）机（民机（jī）和军机）必须携带着一大堆的通信设（shè）备。其中一小（xiǎo）部分提（tí）供了关乎乘客安全的空地（dì）通信系统。机载通（tōng）信是由公（gōng）共地址系（xì）统和飞（fēi）机交互通信提供的。
导航系统
本文（wén）所（suǒ）关（guān）注的导航其含（hán）义为（wéi）如何确定地（dì）球表明以上的位置和方向。在（zài）通信系统（tǒng）出现不（bú）久，飞行能（néng）力就（jiù）受限于上述（shù）这些（xiē）条件了（le）。从早期开始，为了（le）飞（fēi）行安全性（xìng），人们就开（kāi）发出（chū）导（dǎo）航传感器来帮助飞行员（yuán）。除了通信设备（bèi），飞机上现（xiàn）在又安（ān）装了一大堆无线电导（dǎo）航设备（bèi）。
显示（shì）系（xì）统
航电系统（tǒng）的独立出现是紧随这些功能的集成工作之后的。很早之前，生产商们（men）就努力开（kāi）发（fā）更可靠和更好（hǎo）的（de）系统来显示关键的飞行信（xìn）息。真正的（de）玻璃驾驶（shǐ）仓是在最近5年（nián）才出现的。LCD或者CRT经常（cháng）会倒退（tuì）回传（chuán）统的仪表。如今，LCD显示的可（kě）靠性已（yǐ）足以让（ràng）“玻璃”显示（shì）成为关键备份（fèn）。但（dàn）这只是表面因素。显示（shì）系统负责（zé）检查关键的传感器数据（jù），这些数据能让飞机在严苛的环境里安全的飞行。显示软（ruǎn）件（jiàn）是（shì）以飞行控制软件同（tóng）样的要求开（kāi）发出来（lái）的，他们对（duì）飞行员同（tóng）等重（chóng）要。这些（xiē）显示系（xì）统以多种方式（shì）确（què）定（dìng）高度（dù）和方位，并安全方便地（dì）将这些数据提（tí）供给机组人员。
飞行控制系统
多年来，平直翼飞机和（hé）直升机的自动控制飞行的方式是（shì）不同（tóng）的。这些（xiē）自动（dòng）驾驶系统在大（dà）部分时间里（比（bǐ）如巡航或直升机悬停时）减（jiǎn）少了飞行员的工作负荷和可能出现的失误。第一个简单（dān）的自动（dòng）驾驶仪用于控（kòng）制高度及方向（xiàng），它可以有限地操控一（yī）些东西，如发动机推力和机翼舵面。在直升机上，自动稳（wěn）定（dìng）仪起同样（yàng）的作用。直到最近，这些老系统仍自然而然地（dì）利用电（diàn）子机械。
防撞系统（tǒng）
为了增强空中交通管（guǎn）制（zhì），大型运输机和（hé）略小（xiǎo）些的使用空中防撞系统（tǒng） (Traffic Alert and Collision Avoidance System 交通警告及防撞系（xì）统（tǒng）)，它（tā）可（kě）以检测出附近（jìn）的其（qí）他飞机，并提供（gòng）防止（zhǐ）空中相（xiàng）撞的指（zhǐ）令。小飞机也许会使用简单一些的空中警告系统，如（rú）TPAS，他（tā）们以一种被动方（fāng）式工作，不会主（zhǔ）动询（xún）问其他飞机的异频雷达收发（fā）器信（xìn）号，也不提供解决冲撞（zhuàng）的建议。为了防止和地面（miàn）相撞，飞机上安装了（le）诸如近地警告（gào）系统(GPWS, Ground Proximity Warning System),这种系统通常含有一个雷（léi）达测高计。新的系统使用gps和地形和障碍物数据（jù）库为轻型飞机提供同样的功能。
气象雷达
气象系（xì）统如气象雷达（典型如（rú）商用飞机上的（de）ARINC 708)和闪电探测器对于夜间飞行或者指令指挥飞行（háng）非常（cháng）重要，因为此时飞行员无法看（kàn）到前方的气象（xiàng）条件。暴雨（雷达可（kě）感知）或闪电都意味着强烈的对流和湍流（liú），而气象系统则可（kě）以（yǐ）使（shǐ）飞（fēi）行员绕过这些（xiē）区域。在最近，驾驶舱气象（xiàng）系统（tǒng）有（yǒu）了三项最（zuì）重（chóng）要的改革。首先，这些（xiē）设备（尤其是闪电探（tàn）测器如（rú）Stormscope或Strikefinder）已便宜了很多（duō），甚至可以装备在小型飞机上了。其次，除了传统雷达和（hé）闪电探测器，通过连接卫星数据，飞（fēi）行（háng）员可以（yǐ）获得远（yuǎn）超过机载系统本身能力的雷达气（qì）象图像。最后，现代显示系统可以将气（qì）象信息和移动地图，地形，交通等信（xìn）息集成在一（yī）个（gè）屏幕上，大大（dà）方便了（le）飞行。
飞（fēi）机管理系（xì）统
飞行管理系统出现在20世（shì）纪70年（nián）代，在原有（yǒu）的自（zì）动导航及通信控制及其他电子系统的技术上（shàng）发（fā）展起来（lái）的。柯林斯(Collins)和霍（huò）尼韦尔(Honeywell)公司分别（bié）在其参与（yǔ）研发的麦（mài）道和波音飞机（jī）上率先（xiān）引入集成的飞行（háng）管理系统。随着技术（shù）的进（jìn）步，飞（fēi）行管理系（xì）统的重要性不（bú）断（duàn）提高（gāo），成为飞机上最重要的人机交互（hù）接口。集成了飞飞行控制计（jì）算机（jī），导航及性能计算等功能。中央计算机加上显示和飞行控制系（xì）统，这三个核心系统（tǒng）使飞机上的所有系统（不仅仅是航电系统）更易（yì）于维护，更易（yì）于飞行，更安全。引擎（qíng）的监控和管（guǎn）理很（hěn）早就在飞机地面维（wéi）护方面（miàn）取得了一定（dìng）进展。如（rú）今这种监（jiān）控管理（lǐ）已经最（zuì）终延（yán）伸到飞机（jī）上的（de）所有系（xì）统（tǒng），并且延长了这些系统和零部件的寿命（同时降（jiàng）低了成本）。集成了健（jiàn）康及使用状况监控（kòng）系统（HUMS，Health and Usage Monitor Systems）后（hòu），飞机管理计算（suàn）机就可以及时报告（gào）那（nà）些需要更换的零件。有了飞机管理计算机（jī）或者飞行管（guǎn）理（lǐ）系统，机组人员就再也用不（bú）着一（yī）张张地图和复杂的（de）公式了。再加上数（shù）字飞行公（gōng）文包，机组人员可以（yǐ）管理到小至每一个铆（mǎo）钉的任何方面。虽然航电设备制造（zào）商提供（gòng）了飞行（háng）管理系统，不（bú）过目前还是倾向于由飞机（jī）制造商提供（gòng）飞机管理（lǐ）和健康及使用状况监控系统。因为这些软件依（yī）赖于它们（men）装载在何种飞机上。
战术任务系（xì）统
航空电子的（de）主（zhǔ）要发展方向已转向（xiàng）“驾驶舱背后”。军（jun1）用飞机或者是（shì）用来发（fā）射武器，或者（zhě）是变成其他武（wǔ）器（qì）系（xì）统（tǒng）的眼（yǎn）睛和耳朵。缘（yuán）于战术需（xū）要（yào），大（dà）堆的传感（gǎn）器装在军（jun1）用飞机上。更大的会飞的传感器平台（如E-3D, JSTARS, ASTOR, Nimrod MRA4, Merlin HM Mk 1)除了飞机管理系统（tǒng），还（hái）会安装任务管理系统。随着精巧的军用传感器的广泛应用，它们已变得（dé）无所不在（zài），甚至已流入军火黑市（shì）。警用飞机和电子侦察机如今则携带着更（gèng）为（wéi）精密的战术传感器。
军用通信（xìn）系统
民机通信系统为（wéi）安全飞行提（tí）供了骨干支持，而军用通信系统（tǒng）则主要用于适应严酷的战场环境。军用极高频（UHF）, 甚高（gāo）频(VHF)（30－88Mz）通（tōng）信和使用（yòng）ECCM方法的（de）卫星（xīng）通（tōng）信，再加上密（mì）码学，一起构成了战场（chǎng）上（shàng）安全的通信环境。数据链系统，如Link 11, 16, 22和（hé）BOWMAN, JTRS, 甚至是（shì）TETRA提供了数据（如图像（xiàng），目标（biāo）信息等）传输方法。
雷达
空中雷达是主要的（de）作（zuò）战传感器（qì）之一。它和（hé）其地面基站一起，如（rú）今（jīn）已发（fā）展得非常（cháng）复杂。空中（zhōng）雷达（dá）最引人注目的一个变化（huà）就是可以（yǐ）在（zài）超（chāo）远距离内（nèi）提（tí）供（gòng）高度信息。这类雷达从（cóng）早期预（yù）警雷达(AEW)，反（fǎn）潜雷达(ASW)，一直到气象雷（léi）达（dá）(ARINC 708)和近地雷达。军用雷达有时用来帮助高速喷气飞机低空飞行。虽然民用市场上（shàng）的气象雷（léi）达偶（ǒu）尔也（yě）作此（cǐ）用，但都有（yǒu）严（yán）格的限制（zhì）。
声纳
声纳是紧随着雷达（dá）出现的。好（hǎo）多军用直升机上安装了探水声纳，他们可以保护舰（jiàn）队免遭来自潜（qián）艇和水面敌舰的（de）攻击（jī）。水上支援飞机可以释放主动或被动式（shì）声纳浮标（biāo），他们（men）也用以（yǐ）确定敌方潜水艇的位置。
光电（diàn）系统
光电（diàn）系统覆盖的设备（bèi）范围很广，其中包括前视红（hóng）外系统（Forward Looking Infrared）和被（bèi）动式红外设（shè）备（bèi） （Passive Infrared Device, PIDS）。这些设备都可（kě）以（yǐ）给机组（zǔ）提供红（hóng）外图像。这些图像可以（yǐ）获（huò）得更好的目标分（fèn）辨率，从而用（yòng）于一切搜救活（huó）动。
电子预（yù）警
电子支援（ESM, Electronic Support Measure)以及（jí）防御支援(DAS, Defensive Aids)常（cháng）用于搜集威胁物或潜在威胁物的信息。它们最终用于发射武器（有（yǒu）时是（shì）自动发（fā）射）直接攻（gōng）击（jī）敌（dí）机。他（tā）们有时也用以确认威（wēi）胁物的状态（tài），甚至是辨识它们。
机载（zǎi）网络（luò）
不管是军用的，商（shāng）用的（de），还是民用先进机型的电子系（xì）统都是通过航空电子总（zǒng）线（xiàn）相互连接起来的。这些网络（luò）在功能上和家（jiā）用电脑网络十分相似，然而在通讯（xùn）和（hé）电（diàn）子协议上区别很大。下面简要列出最常见的航空（kōng）电子总线协议（yì）及其主要应用（yòng）：
Aircraft Data Network (ADN): 飞机数据网络（luò）
AFDX: 商（shāng）用飞机上（shàng） ARINC 664 的（de）特定实（shí）现
ARINC 429: 商用飞机
ARINC 664: 参照上述ADN
ARINC 629: 商用飞机(波音 777)
ARINC 708: 商（shāng）用飞机上的气（qì）象雷达
ARINC 717: 商用飞机上的飞行数据记录仪（yí）
MIL-STD-1553: 军用飞（fēi）机
警用（yòng）及空中救护
警用（yòng）及空中救护飞机（大部分属（shǔ）直升（shēng）机）现在已成为一个重要的市场。军机现（xiàn）在也常常（cháng）用来帮助（zhù）应（yīng）对（duì）民间的非暴力（lì）不合（hé）作事件。警用直升机几乎都（dōu）安装了（le）视频或红外热成像仪，这样就可（kě）以追踪嫌疑犯或任何他们感兴趣的（de）东（dōng）西（xī）。警用直升机也（yě）安装了探照灯和（hé）扩音喇叭，这（zhè）和警车上的用途是一样的。很显然，空中救护或急救直（zhí）升机上（shàng）需（xū）要医疗（liáo）器械，而这些很（hěn）少（shǎo）被（bèi）当作航空电子设备。然而，很多急救（jiù）和警（jǐng）用直升机（jī）需要在一些令人不安的环境中飞行，这就需要更多的传（chuán）感器，其中（zhōng）一些直到（dào）最近（jìn）还被（bèi）认（rèn）为是纯粹（cuì）的军机设（shè）备。（国防科技（jì）网）
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