航空电子是指（zhǐ）飞机上（shàng）所（suǒ）有电子系（xì）统的总和。一个最基本的航空电（diàn）子系（xì）统由（yóu）通信、导航和（hé）显示管理等多个系统构成（chéng）。航空（kōng）电子设（shè）备种类众多，针对不同用途（tú），这（zhè）些（xiē）设（shè）备从（cóng）最简单的（de）警（jǐng）用直升（shēng）机上的探（tàn）照灯（dēng）到复杂如（rú）空中预（yù）警平台（tái）无所不包。航空电子（zǐ）研（yán）究正以（yǐ）惊人的速度改变着航空航天技术（shù）。起初（chū），航（háng）空（kōng）电子设备只（zhī）是一架（jià）飞（fēi）机的附属系统（tǒng）；而如（rú）今（jīn），许多（duō）飞机存（cún）在的（de）唯一目的（de）即为（wéi）搭载这些（xiē）设备。军用飞机正日（rì）益成为一种集成了各种（zhǒng）强（qiáng）大而敏（mǐn）感的（de）传感器的战斗平台。
历史
在（zài）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（yí）表，无线电，雷达，燃油系统，引擎控制以及无线电导航都是（shì）单独的，并且大部分时候（hòu）属于（yú）机械系統。航空电子诞生于20世纪70年代（dài）。伴（bàn）随着电子工业走向一体化，航空（kōng）电（diàn）子（zǐ）市场蓬勃发展起来。在70年代（dài）早期，全（quán）世界90％以上的半导体产品应用在军用飞（fēi）机上。到了90年代（dài），这个（gè）比例已不足1％。从70年代末（mò）开始，航空电（diàn）子已逐渐成为飞机设计中一个部门。推动航（háng）电技（jì）术发（fā）展的主要（yào）动力来源于冷（lěng）战时期的军事（shì）需（xū）要（yào）而非民用（yòng）领域。数量（liàng）庞大的飞机（jī）变成了（le）会飞的传感（gǎn）器（qì）平台，如何使如此众（zhòng）多的传感器协同工作也（yě）成为（wéi）了一个（gè）新的（de）难（nán）题。时至（zhì）今日，航电已（yǐ）成（chéng）为军机研发预算中最大（dà）的部分（fèn）。粗略地估计一下，F-15E、F-14有80％的预算（suàn）花在了航电系统上（shàng）。航（háng）空（kōng）电子在民用市场也正在（zài）获得巨（jù）大的成长。飞（fēi）行控（kòng）制（zhì）系统（线传飞控），苛刻空域（yù）条件带（dài）来（lái）的（de）新导航需（xū）求也促使开（kāi）发成本相应上涨。随（suí）着越（yuè）来越多（duō）的（de）人将飞（fēi）机作为（wéi）自己出行的首要交（jiāo）通工具，人们也不断开（kāi）发出更为精细的控制（zhì）技术来保证飞机（jī）在有限的空（kōng）域环境下的安（ān）全性。同时，民机天然要求将所（suǒ）有（yǒu）的（de）航电系统都限（xiàn）制在驾驶仓内，从而使民（mín）机（jī）在预算和开发方（fāng）面第（dì）一次影（yǐng）响到军（jun1）事领域。
设计（jì）约束
飞机上的任何（hé）设备都必须满（mǎn）足一系列苛刻的设计（jì）约束。 飞机（jī）所（suǒ）面临的电（diàn）子环境是独特（tè）的，有时甚至是高（gāo）度复杂的。制造任何飞（fēi）机都面（miàn）临许多昂贵，耗（hào）时，麻烦和困难的方面，而（ér）适航性认证则（zé）是其中之一。随着飞机及机组（zǔ）人员愈来愈依赖（lài）于（yú）航（háng）电系（xì）统，这（zhè）些（xiē）系统（tǒng）的健壮性便变（biàn）得非常重要了。建造航空电子系统的（de）一个必要（yào）因素就是要求飞行控制系统在任何时候（hòu）都（dōu）不（bú）能失（shī）效（xiào）。然而，飞机上任何一种系统都（dōu）对健壮性（xìng）有一（yī）定程度的（de）要（yào）求（qiú）。
集成
从航空（kōng）电子工业（yè）的发轫时期开始，如何将及其众多的电子系统连接（jiē）起来，密（mì）切有效地（dì）使用各种信息就是（shì）一个令（lìng）人头疼（téng）的问题。当初（chū）如何在离散数据线上传递开（kāi）关变量（liàng）的简（jiǎn）单问（wèn）题，而（ér）今已演化为如何协调光线数（shù）据总线上传（chuán）递的飞行控制数（shù）据的（de）繁（fán）杂问题（tí）。空（kōng）前复杂的（de）软件（jiàn）也（yě）被用以应付空前（qián）苛刻的航空标准。 在今天（tiān），系统集成已成为（wéi）飞机工程师（shī）们所面临的最（zuì）大问题（tí）。不管一架飞机如何小，一（yī）定程度的集（jí）成也（yě）是必不可少的（例如电（diàn）力供（gòng）应（yīng））。大型飞机项（xiàng）目（像（xiàng）军用及民用）经常需要数百名工程师来集成这些复杂系统。
物理环境
飞（fēi）行环（huán）境（jìng）不同（tóng），系统用（yòng）途（tú）各异。某些系统需要（yào）比其他（tā）更（gèng）为健壮。今天所有的航空电子系统都需要通过特定（dìng）水（shuǐ）平（píng）的环境测试。所以鲁棒性设（shè）计日益重要。测试的形式（shì）多种（zhǒng）多（duō）样，许多（duō）飞机生产商更会预先（xiān）规定（dìng）如何（hé）测试。随着航电设备的广泛应用，各种适航认证（如（rú）英（yīng）国（guó）的CAA或美国的FAA）制定了这些（xiē）设备必（bì）须满足的性能（néng）标准。制造（zào）商（shāng）们则在此基础上制定了这些设备必须满足的（de）环境标准。这些标（biāo）准规定了航（háng）电制造商所必须遵循的飞机零件测试方法及等级。例如盐水喷（pēn）射，防水性（xìng），模（mó）具成（chéng）长，以及（jí）外部污（wū）渍之类的测试。 目前提供给制造商的这类航电（diàn）标准（zhǔn）有BS 3G 100, MIL-STD-810, DEF STAN 00-35等（děng）等。在进行每一项单独测试前，我们首先得评估其是否适（shì）用。例如，盐水喷射（shè）测（cè）试（shì）对装在密封架内的设备就没有什么必要。制（zhì）造商们（men）通过交叉引用这些（xiē）标准，维（wéi）护测试等级（jí），经（jīng）常会生成（chéng）更（gèng）为通（tōng）用的需求。这些需求并不规定性（xìng）能，而是对设备的操作环境的一种描述。
电磁兼容性（xìng）
众所（suǒ）周知，EEE, 电磁兼容性（xìng）(EMC)是一项（xiàng）评（píng）估电力电子系统相互影响（xiǎng）的活动。在飞机世界里，电磁兼容（róng）性可导（dǎo）致各种（zhǒng）各（gè）样的问题。飞机及（jí）其（qí）设（shè）备一般使用测试（shì）范围更广的特定标准，如DEF Stan 59-41, MIL-STD-464等。
振动
即使是最（zuì）平稳的飞（fēi）机（如民航干线飞机），振动也是一个非（fēi）常严重的问题，对可靠性影响（xiǎng）很大（dà）。更不用说像直升机那（nà）样颠簸的飞（fēi）机（jī），振动已（yǐ）成为设计（jì）中最主（zhǔ）要的驱动因（yīn）素。虽然有一些针（zhēn）对（duì）振动问题（tí）的飞（fēi）机标（biāo）准，但许多设计者们并没有意（yì）识（shí）到它们。共振问题对于每（měi）一架出厂（chǎng）飞机固然（rán）不同，更不（bú）用说（shuō）对（duì）不同型号（hào）的飞机了。
系（xì）统安（ān）全性
飞（fēi）机上的（de）所有零部件都要（yào）定期接收（shōu）系统安全性分析。在航电领域，这（zhè）项工作主要是由各个（gè）国家的适航认证部门（mén）来执行（háng）的。对于民机，总是由（yóu）FAA或者（zhě）EASA(JAA)来认证其安全（quán）性。对于军（jun1）机（jī），虽然也有一些世界（jiè）标准（zhǔn），但大部分军机买方认证执行的（de）是当地标准（zhǔn）（如（rú）DEF Stan 00-56)。在飞机设计（jì）中，安全性设（shè）计一般表（biǎo）述为可靠性（xìng）及（jí）耐用（yòng）性，极大地影响（xiǎng）着飞机设计方法。任（rèn）何应用于航电系统的软件都要接受严格的安全性审查。
质量
航空电子设（shè）备的采购（gòu）在全（quán）球范围内已被少数几大（dà）巨头所垄（lǒng）断。通过提供“盒（hé）装部件”，即（jí）所谓的LRU（航（háng）线可更（gèng）换组件），打（dǎ）包，测试以及配置管理等活动，他们几乎垄断了整个（gè）航空（kōng）电（diàn）子产业。 对于任（rèn）何工业领域，质（zhì）量控制都（dōu）是一个非常重要的部分（fèn）。而在航（háng）空领（lǐng）域，航电产品供（gòng）货（huò）商则可能毁了整个方案（àn）（参看波（bō）音Chinook事件）。如（rú）今ISO 9001所颁布（bù）的质量标准虽然（rán）已（yǐ）被主要工业所采用，而（ér）主要的飞（fēi）机制造商对于他（tā）们所交（jiāo）付（fù）的文档和硬件还有（yǒu）更（gèng）为严格的标准。人们经常（cháng）说飞机不（bú）是（shì）依靠（kào）燃油飞行（háng），而是依（yī）靠文档工作来飞行。因为任（rèn）何一个LRU（一个（gè）无（wú）线电设备或仪器（qì））都要产（chǎn）生（shēng）大量的文档。
主要（yào）领域
如（rú）同电子学一样，航空电子学是个庞大的学科（kē），对其（qí）简单分类很不（bú）容易。下文（wén）试图介绍一些（xiē）感兴（xìng）趣的领（lǐng）域，由此你可（kě）以深（shēn）入研究它们。
飞机（jī）电子系（xì）统
在任何飞（fēi）机上，驾驶舱都处（chù）于航电（diàn）系统中最显著的位置。这也是最困难（nán）和最有争议的问（wèn）题（tí）。所有（yǒu）可以直（zhí）接控制（zhì）飞机安全飞行的（de）系（xì）统都可以由飞行员直接（jiē）控制（zhì）。那些对飞机安全性（xìng）很关键（jiàn）的系统也都指向航电系统。
通信系统
也许是（shì）航电系统中最先出现的，飞机和地面的通信能力（lì）从一（yī）开始就（jiù）是至关重要（yào）的。远程通信爆发式的（de）增（zēng）长意味着飞机（民机和军机）必须（xū）携带着一（yī）大堆的通信设备。其中一小（xiǎo）部分（fèn）提供（gòng）了关乎乘（chéng）客安全的（de）空地（dì）通信系统。机载通信（xìn）是由公共地址系统和飞机交互通信提供的。
导航系统
本文（wén）所关注的（de）导航其含义（yì）为如何确定地球表（biǎo）明以上的位（wèi）置和方（fāng）向。在（zài）通（tōng）信（xìn）系统出现不久，飞行能力就受（shòu）限于上述这些条件了。从早期开始，为了飞行安全性，人们就开发出导航传感器来（lái）帮助（zhù）飞（fēi）行（háng）员。除了通信设备，飞机上现在又安装了一大堆无线电导航设备。
显示（shì）系统
航电系统的独立（lì）出（chū）现是紧随（suí）这些功能的集成工作之后的。很早（zǎo）之（zhī）前，生（shēng）产商们就努力开发（fā）更可靠和（hé）更（gèng）好（hǎo）的系统来显示（shì）关键的飞行信息。真正的（de）玻璃驾驶仓是（shì）在（zài）最（zuì）近（jìn）5年才（cái）出现的。LCD或（huò）者CRT经常（cháng）会倒退回传统的仪表（biǎo）。如（rú）今，LCD显（xiǎn）示的（de）可靠性已足以（yǐ）让“玻璃”显示（shì）成为关键（jiàn）备份。但这只（zhī）是（shì）表面因素。显示系统负责检查关键的传感器数据，这（zhè）些数据（jù）能让飞机在严苛的（de）环境里安全的飞行。显示软件是以飞行控制软（ruǎn）件（jiàn）同样的要求开（kāi）发出来的，他们对飞行员同等重要。这些（xiē）显（xiǎn）示系统（tǒng）以多种方式确定高（gāo）度（dù）和方位（wèi），并安全（quán）方便地将这些数据（jù）提（tí）供给机组人员。
飞行（háng）控制系统
多（duō）年来，平直（zhí）翼飞机和（hé）直升机的自动（dòng）控制飞行（háng）的方式（shì）是不（bú）同的（de）。这些自动驾驶系（xì）统在大部分（fèn）时间里（比如巡（xún）航或直（zhí）升（shēng）机悬停时）减少了飞行员的工（gōng）作负荷和可能出现的（de）失误。第一个简单的自（zì）动驾驶仪用于控制高度及方向，它可以有（yǒu）限地操控一些东西，如发动机推力和机翼舵面（miàn）。在直（zhí）升（shēng）机上（shàng），自动（dòng）稳定仪起同样的作用（yòng）。直到（dào）最近，这些老系统仍（réng）自（zì）然而然地利用电子（zǐ）机械。
防撞（zhuàng）系统
为了增强空中交通（tōng）管制（zhì），大（dà）型运输机和略小些的使用空中防撞（zhuàng）系统 (Traffic Alert and Collision Avoidance System 交通警告及防撞（zhuàng）系统（tǒng）)，它可以检测出附近的其他飞机，并（bìng）提供防（fáng）止空（kōng）中相（xiàng）撞（zhuàng）的指（zhǐ）令（lìng）。小飞机也许会使用简单一些的空中警告系（xì）统，如TPAS，他们以一种被动方式工作，不会（huì）主动询问其（qí）他飞机（jī）的异频雷达收发（fā）器信号，也（yě）不提供解决冲撞的建议。为了防止和（hé）地面相撞，飞机上安装了诸如近（jìn）地（dì）警告系统(GPWS, Ground Proximity Warning System),这（zhè）种系（xì）统（tǒng）通（tōng）常含有一个（gè）雷达测高（gāo）计（jì）。新的（de）系统使用gps和地形和障碍（ài）物数据库为轻型飞机提供同样的功能。
气象雷达
气象系统如气象雷达（典型（xíng）如商用（yòng）飞机上的（de）ARINC 708)和闪电探测器对（duì）于夜间飞行或者（zhě）指令（lìng）指挥飞行非常重要（yào），因为此时飞行员无法看到（dào）前方（fāng）的气象条件。暴雨（yǔ）（雷达可（kě）感知（zhī））或闪电都意味着强烈的对流和湍流（liú），而气象系统则可以使飞行员绕过这（zhè）些（xiē）区域。在最近，驾驶舱气象（xiàng）系统有了三项最（zuì）重要（yào）的改革。首先，这些设备（尤（yóu）其是闪（shǎn）电探测器如Stormscope或Strikefinder）已（yǐ）便宜了很多（duō），甚至可以装（zhuāng）备在小型飞机上了。其次（cì），除了传统（tǒng）雷达和闪电探测器，通过连接卫星数据，飞（fēi）行员可以获得远超过（guò）机（jī）载（zǎi）系统本身（shēn）能力的雷（léi）达（dá）气象图像。最（zuì）后，现（xiàn）代显（xiǎn）示系统（tǒng）可以将气象信（xìn）息和移（yí）动地图，地形（xíng），交通等信息（xī）集成（chéng）在一个屏幕上，大大方便了飞行。
飞机管理系统
飞行管理（lǐ）系统出现（xiàn）在（zài）20世（shì）纪70年代，在原有的自动导航及通信控制及（jí）其他（tā）电子系统的技术上（shàng）发展（zhǎn）起来的。柯林（lín）斯(Collins)和霍尼韦尔(Honeywell)公司分别在（zài）其参与研发的麦（mài）道和波音飞机上率先引入（rù）集（jí）成的飞行管理系统。随着技术的进步，飞行管理（lǐ）系统的（de）重要性（xìng）不断提高，成为（wéi）飞机（jī）上最重（chóng）要的人机交互接口。集成（chéng）了飞飞行（háng）控制计算机，导航及性能（néng）计算等（děng）功能。中央计算机加上（shàng）显（xiǎn）示和飞行（háng）控制系统，这（zhè）三（sān）个核（hé）心系统使飞机上的所有系统（不仅仅是（shì）航电系统）更（gèng）易于维（wéi）护，更易于（yú）飞行，更安（ān）全。引擎的监控和管理很早就在飞（fēi）机地面维（wéi）护（hù）方面取得（dé）了（le）一（yī）定进（jìn）展。如今这种监控管理已经最终延伸到飞机上（shàng）的所有系统，并且延长了这些（xiē）系统和零部件的寿命（同（tóng）时降低了成本）。集成了健康（kāng）及使（shǐ）用状况监控（kòng）系（xì）统（HUMS，Health and Usage Monitor Systems）后，飞机管（guǎn）理（lǐ）计算机就（jiù）可以及时报告（gào）那些需要更换的零件。有了飞（fēi）机管理（lǐ）计算（suàn）机或者飞行管理系统，机组人员就再也用（yòng）不着一张张地（dì）图和复杂的公式了。再加（jiā）上数字飞（fēi）行（háng）公文包，机组人员可以管理（lǐ）到小至每一（yī）个铆钉的（de）任何方面。虽然航电设备制造商提供了飞行（háng）管理系统，不过目前还是倾向（xiàng）于由飞机制（zhì）造商提供飞机管理和健康及使用状况监控系（xì）统。因为（wéi）这些软（ruǎn）件依赖于它们装（zhuāng）载在何（hé）种（zhǒng）飞机上。
战（zhàn）术任务系统
航空电子的主（zhǔ）要发展方（fāng）向已转向“驾驶舱背后”。军用飞机或者是用来发射武器，或者是变成其（qí）他武器系统的眼睛（jīng）和耳朵。缘（yuán）于战术需要（yào），大堆（duī）的传感（gǎn）器（qì）装在军用飞（fēi）机上。更大的会飞的传感器平（píng）台（如E-3D, JSTARS, ASTOR, Nimrod MRA4, Merlin HM Mk 1)除了飞机管理系统，还会（huì）安（ān）装任务管（guǎn）理（lǐ）系统。随着精巧（qiǎo）的军（jun1）用传感器的广泛应用，它们已变（biàn）得（dé）无（wú）所不在（zài），甚至已流（liú）入军火黑市。警用飞机和电子侦察机如今则（zé）携（xié）带着更为精密（mì）的战术传感（gǎn）器。
军（jun1）用通信系统（tǒng）
民机通信系统为安全飞（fēi）行提供了（le）骨干支持，而军用通信系统则主要（yào）用（yòng）于（yú）适应严（yán）酷的战场环境。军用极高频（UHF）, 甚高频(VHF)（30－88Mz）通信和使用ECCM方法（fǎ）的卫星通信，再加上密（mì）码学，一起构成了（le）战场上安全的通信环境（jìng）。数据链系统（tǒng），如（rú）Link 11, 16, 22和（hé）BOWMAN, JTRS, 甚至是TETRA提供了数据（如图像，目标信（xìn）息（xī）等）传输方法。
雷达
空中雷达是主要的作战传感器之一。它（tā）和其地（dì）面基站一起，如今已发展得非常（cháng）复杂。空中雷达最（zuì）引人注目的一个变化就（jiù）是可以（yǐ）在（zài）超远（yuǎn）距离内提供（gòng）高（gāo）度信息。这类雷达从早期预警雷达(AEW)，反潜雷达(ASW)，一直到气象雷达(ARINC 708)和（hé）近地雷达。军用雷达有时用来（lái）帮（bāng）助高速喷气飞机低空飞行。虽然民用市场上的气象雷达偶尔也作此（cǐ）用（yòng），但都有严格的（de）限制。
声纳
声纳（nà）是紧随着雷达出现的。好多军用直升（shēng）机上安装（zhuāng）了（le）探水声纳（nà），他们可（kě）以保护舰队免遭来自潜艇（tǐng）和水面敌舰的攻击。水上支援飞机（jī）可以释放主动或（huò）被动式声纳浮标，他们也用以确定敌方潜（qián）水艇的（de）位置。
光电系统
光电（diàn）系统覆（fù）盖的设备范围很广，其中包括前视红外（wài）系（xì）统（Forward Looking Infrared）和被动式红外设备 （Passive Infrared Device, PIDS）。这（zhè）些设备都可以给机组（zǔ）提供红外图像。这些图像可以获得更好的目标分辨（biàn）率，从（cóng）而（ér）用于一切搜救活动。
电子预警
电（diàn）子支援（ESM, Electronic Support Measure)以及防御支援(DAS, Defensive Aids)常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（有时是自动（dòng）发（fā）射）直接攻击敌（dí）机。他们有时也用以（yǐ）确认威胁物的状（zhuàng）态，甚至是辨识它们。
机载网络（luò）
不管是军用的（de），商用的，还（hái）是民用先进机型（xíng）的电子系统（tǒng）都是通过航空电（diàn）子总线相互连接起（qǐ）来的。这些网络在（zài）功能上和家（jiā）用（yòng）电脑网（wǎng）络（luò）十分（fèn）相似，然而在通讯和电子协议上区别很大。下面简要列（liè）出最（zuì）常（cháng）见的航空电子总线协议及其主要（yào）应用：
Aircraft Data Network (ADN): 飞（fēi）机数据网络
AFDX: 商用飞机上 ARINC 664 的特定实现
ARINC 429: 商用飞机
ARINC 664: 参照（zhào）上述ADN
ARINC 629: 商（shāng）用飞（fēi）机(波音（yīn） 777)
ARINC 708: 商用飞机上的气象（xiàng）雷达
ARINC 717: 商（shāng）用飞机上的（de）飞（fēi）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（zhōng）救护飞机（大部分属直升（shēng）机）现在已（yǐ）成为（wéi）一个（gè）重（chóng）要的市场。军机现（xiàn）在也常常用来帮（bāng）助应对民间的非暴力（lì）不合（hé）作事件（jiàn）。警用直升机几（jǐ）乎（hū）都安（ān）装了视频（pín）或红外（wài）热（rè）成像（xiàng）仪，这样就可以追踪嫌疑犯或任何他们感兴趣的（de）东西（xī）。警用直升机（jī）也安装了探照灯（dēng）和（hé）扩音喇叭，这和（hé）警车上的用途是一样的。很显然（rán），空中救护（hù）或（huò）急救直升机上（shàng）需（xū）要医疗器械（xiè），而这些（xiē）很少被当作航空（kōng）电子设备。然而，很多急救（jiù）和警用直升机需（xū）要（yào）在一些令人不（bú）安的环境中飞行，这（zhè）就需（xū）要更多的传感器，其中一些直到最近还被认为是纯粹的军机设备。（国防科技网）
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