航空电子结构向集中式方向发展 - 军用航空电子系统几大关键趋势

　　航空电子结构向集中式方向发展

　　航空电子系统的结构经历了从集中、分布又到集中的过程。60年代末以前，机载计算机的价格昂贵，因此各个航空电子系统都直接连接到用于导航和武器瞄准的中央任务计算机。从70年代初的F-16开始，较便宜的计算机和MIL-STD-1553数据总线的出现，使处理和功能分布开来成为可能，因此整个系统可分解为一些确定的子系统，并以离散的外场可更换部件（LRU）来实现。这意味着用户必须保持很大的备件库存，而且不能通过较长时间的生产来降低成本。

　　美国的0宝石柱0和0宝石台0及英国的先进航空电子结构和组装（A3P）这些研究计划发展了新的集中式结构，即综合模块式航空电子（IMA）结构，其中的处理、存储和接口模块被用于支持多种功能。因此各个传感器不需采用专用的信号与数据处理机，雷达、通信和其他信号的处理由共用的处理机阵列来完成。

　　F-22的公共综合处理机（CIP）应用了0宝石柱0计划的研究成果。CIP是由种类有限的机架安装的外场可更换模块（LRM）组成的，不仅为雷达、通信导航识别（CNI）、光电（EO）和电子战子系统提供信号与数据处理，而且还用于传感器和飞行器信息的综合，以便在显示器上显示，使信息容易为单个飞行员所读取。CIP中具有足够的备用槽，可通过增加模块来增加功能。CIP是休斯公司研制的，功能很强，一台CIP的计算能力接近两台Cray巨型计算机。每架F-22上将装两台CIP，并备有以后装第3台CIP的空间、功率和冷却装置，以应付未来对处理需求的增长。

　　JSF航空电子系统的设计利用了0宝石台0计划的成果，其综合程度又进了一大步，不仅综合处理部分，而且还对传感器部分进行综合。JSF航空电子系统的心脏是综合核心处理机（ICP）。它基本上与F-22的CIP相似，采用一种液冷的机箱，内装插入式公共模块。ICP约占JSF航空电子系统总成本的 1/4，故强调采用民用标准和民用元器件，以便生产出经济上负担得起的数字处理机。

　　ICP为一种采用商业标准和开放系统的结构，其软件和硬件可在JSF的不同型别中以及其他飞机中重新使用。它还需要支持数据融合和信息管理，因而从机上传感器得到的信息可由机外来源得到的数据进行支持。

　　休斯飞机公司和诺斯罗普#格鲁门公司正在研究降低JSF射频（RF）部分的成本。在多功能综合RF系统（MIRFS）验证合同下，这两家公司的每一家将试飞一个机头安装的能完成雷达、电子战和通信功能的电子扫描阵。

　　JSF低频段RF系统将用一组较少的共用孔径来代替目前飞机上的许多天线。它们将包括已在F-22上使用的那些高增益、前沿和后沿天线，在水平面中提供尽可能高的灵敏度和分辨率。通信和识别最好采用灵巧蒙皮（Smart Skin）天线。

　　JSF的光电系统方案将由美海军的0共用孔径传感器系统0（SASSY）计划发展而来，用一组孔径传感器完成以下三种器件的功能，前视红外（FLIR）系统，远距红外搜索与跟踪（IRST）系统以及白天帮助驾驶员目视识别飞机的电视摄像机系统（TCS）。SASSY计划演示了一种采用单个480@680像素红外焦面阵（FPA）的多功能系统样机。

　　虽然集中式处理有其优点，但也存在缺点，专家们提出，采用集中式处理，所有传感器和作动器输入都必须送到一个中央地点进行处理，这意味着要用很多导线束， 这就必须采用光纤来传输信号，而且对于许多功能，在天线附近做模-数转换和处理，再经过数据网传送信息更好。尽管一度曾要求必须把处理部件组装得很靠近以得到快速数据吞吐量，但对于今天的点至点总线和网络，如SCI，就不必再这样做，因为现在的系统很少有达不到50纳秒的总路线延迟（等待）要求。

　　因此尽管集中式结构是今后航空电子设备发展的主流，但并不认为航空电子界会完全不用分布式结构。今后几年航空电子的最大市场之一是改进现有飞机的电子设备，如F-15、F-16和F-18等可能采用集中和分布混合式结构。