第四代战斗机航空电子系统的技术特点_高岩

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第四代战斗机航空电子系统的技术特点

高岩

胡记文

王华剑

（武警工程学院，陕西西安710086）

摘要:结合第四代战斗机F-22，介绍了第四代战斗机的系统特点、综合化航空电子体系结构以及主要设备的技战术功能和性能等。

关键词:第四代战斗机；航空电子；综合化系统

航空电子系统是由各种机载信息采集设备

）、信息处理设备、信息管理和显示（传感器/数据链

控制设备以及相应软件组成的网络。随着飞机的发展，机载航空电子系统分系统和设备的数量不断增

联合式航空多，大体经历了分立式航空电子系统、

综合航空电子系统、先进综合航空电子电子系统、

系统等几个发展阶段。F-22飞机采用的是综合航空电子系统，其主要技术特点是系统高度综合化。

航空电子系统的综合化，首先体现在系统结构的综合上，即运用先进的航空电子技术，将系统中传统的雷达、通信、导航、电子战、敌我识别、武器火控等分系统及传感器综合设计在一起，构成一个多频谱、多手段、自适应的综合一体化航空电子系统；二是体现在系统功能的综合上，即系统的功能按层次划分，采用多种传感器的综合及信息处理、融合、显示技术和驾驶员辅助决策技术，使飞行员获得全面的战场态势，把精力集中在高层的战术决

[2]

策上。

航空电子系统的综合化，还充分考虑到电子技术发展迅速的特点，使系统拥有二次开发能力。目前世界上多数国家采取了“一代平台、多代航电”的做法，以持续提升系统的性能。因此，综合化航空电子系统不仅是第四代战斗机的一个重要特征，也是航空电子系统的一种崭新设计方法和发展方向。

1系统高度信息化[3]

信息化程度高是综合化航空电子系统的一个显著特征。第四代战斗机装备有源相控阵火控雷新型数据链通信系统、综合核心处理机、高速数达、

据总线以及高度综合的座舱显示系统，不仅提高了

处理和传输能力，而且大大增机内外信息的获取、

强了机内外信息的交互、利用和共享能力。

1.1飞机的作战能力提升

综合化、信息化的航空电子系统大大提升了

近第四代战斗机的超视距空战、单机多目标攻击、

距格斗、对地攻击、电子战、夜战和协同作战等能力。由于装备有源相控阵火控雷达，并通过数据链与飞机外部信息源相交联，第四代战斗机可在更远的距

多目标先敌攻击。离上实现先敌发现，以及超视距、

由于采用先进的头盔瞄淮显示系统、分布式红外探测系统、有源相控阵火控雷达，可以实现空空导弹-90°~+90°的大离轴发射。由于雷达对地合成孔径成像在100千米距离上的分辨率高达1米，可以实现中、近程防区外对地精确打击。由于装备新型电子战系统，具备了对相控阵体制和红外成像体制

由于装备分布式红外探测系实施有效干扰的能力。

统和先进头盔瞄准显示系统，提高了飞机的夜战能力。由于具有高度综合的信息处理和信息融合功能，增强了飞机的协同作战能力，使飞机可以在信息化战场条件下完成作战任务。

1.2飞行员的工作负担减轻

第四代战斗机航空电子系统采用触摸式屏幕显示、先进的头盔瞄准显示等系统，为飞行员提供了更加舒适的工作环境。飞行员有更多的时间和精

第四代战斗机航空力可以去思考战术决策等问题。电子系统还采用了驾驶员辅助决策技术一旦出现

新的情况，系统会自动提示飞行员，并生成多种备选对策、辅助飞行员进行决策，大大减轻了飞行员的心理压力和工作负担。

1.3飞机的使用维护方便

第四代战斗机航空电子系统具有高度的模块化结构和自检测功能，可实现故障的快速定位和隔离，甚至将故障定位到某个可在外场更换的模块，

这样就维护人员只需更换故障模块即可排除故障。

大大方便了系统的维护，提高了飞机的可维修性和再次出动能力。

2第四代战斗机航空电子系统的结构特点[1][4]从F-22飞机看，航空电子系统的结构特点是系统按功能区划分，采用高度模块化设计，采用高速数据总线，采用高度综合的座舱显示系统，采用大规模软件技术，采用先进传感器并进行多传感器信息融合，实现了系统容错和重构功能。

2.1功能分区

F-22的航空电子系统采用了“宝石柱”计划提出的功能分区概念，将系统划分为传感器区、任务

座舱显示控制区和飞行控制区。这与三代处理区、

机航空电子系统采用的总线对各分系统互连相比，大大提高了系统的综合化程度。

高度模块化的设计F-22的航空电子系统由许多可在外场更换的通用和专用模块组成，在物理结构上实现了高度的模块化。

2.2高速数据总线

采用高速数据总线是F-22航空电子系统的一个重要特征，也是实现系统高速大容量数据传

重构和资源共享的关键。高速数据总输，以及容错、

线采用“令牌”环网访问控制协议，每个终端都有获取“令牌”的机会，实现对总线的存取访问。F-22飞机采用的高速数据总线是50兆比特/秒的光纤网络，比联合式航空电子系统采用的1553B总线的传输速度1兆比特/秒高50倍。

2.3高度综合的座舱显示系统

F-22飞机采用了高度综合的座舱显示系统，座舱显示由1个平视显示器和6个下视显示器组成，可为飞行员提供全面的战场态势信息和相关飞行信息，具有良好的人机界面和较高的人机工效。平视显示器是视场为20°*30°的广角全息显示器，6个下视显示器分别显示通信导航识别、飞行、战场态势、攻击、防御、外挂武器及投放物等信息。

2.4系统容错和重构

系统容错和实时动态重构技术，是第四代战斗机综合航空电子系统的关键技术之一。F-22航空电子系统通过资源共享、功能分区和采用模块化结构设计，实现了系统的实时动态重构，使单个故障的影响被系统所包容而不会危及多个功能，这样，既改善了系统故障容错特性，又较好地解决了

可用性及成本之间的矛盾。系统在性能、

2.5采用大规模软件

F-22飞机航空电子系统软件由万行源代码编写而成，这是首次在战斗机上大规模地使用软

件，成为区别于联合式航空电子系统的又一个典型

“宝石柱”计划研制的航空特征。软件系统沿用了为

电子实时操作系统，由系统执行程序、核心执行程分布执行程序组成。现代航空电子系统对软件序、

的需求越来越大，这标志着综合航空电子系统已由

系统软电子机械密集型向软件密集型过渡。同时，

件的大规模增长，也是航空电子系统成本占飞机总成本的比例不断增大的主要原因之一。

2.6先进传感器及多传感器信息融合

F-22首次在战斗机上采用有源相控阵体制的火控雷达，配装的有源相控阵雷达APG-77是目前功能最齐全、性能最先进的机载火控雷达之一。此外，F-22飞机还装备了先进的通信导航识别系统和电子战系统,并实现了对多传感器的综合管理和信息融合，极大地提高了飞机对战场态势的全面感知能力。

3第四代战斗机航空电子系统的主要技术[1][4]就第四代战斗机航空电子系统而言，其主要技术有：

3.1航空电子系统综合技术

航空电子系统综合是对系统中所有分系统和

提高系统设备的高度集成，是充分利用系统资源、

性能、降低系统成本、减少安装空间、减轻飞行员负

系统综合需要重点考虑战技指标的担的发展途径。

分配、系统的配置、功能的匹配、结构的选择、资源的共享、信息的统一调度、容错和系统重构、系统自监测和维修支持等问题。

3.2传感器综合技术

传感器的综合是航空电子系统综合的关键技术之一，主要包括射频传感器综合和光电传感器综它将系统的通信导航识别、电子战、雷达、红外搜合。索跟踪、前视红外、激光测距/照射等各自独立的传感器，按射频和光电两个频段综合为一个系统。

3.3智能化座舱显示控制技术

座舱显示控制是通过驾驶员与飞机及机载设备之间的人机界面来实现的。第四代战斗机的智能化座舱显示控制技术，主要包括全息广角平视仪、大屏幕有源触摸屏式液晶显示器、语音告等；控制器、握杆操纵控制器、正前方控制器等技术，以及多平台、多传感器数据融合技和驾驶员辅助决策人工智能技术。

参考文献

[1]张加圣,王海涛,万小朋,赵美英.第四代战斗机的性能指标分析[J].航空科学技术,2008,(4).[2](英)杰克逊.战斗机发展史[M].北京：中国市场出版2009,12.社，

[3]梁德文.战斗机航空电子系统最新的发展趋势-网络化[J].电讯技术，2008,(6).

[4]熊华钢,王中华.先进航空电子综合技术[M].北京：国防工业出版社，2009,1.

作者简介：高岩(1982~)，男，山东齐河人，现为武警工程学院研究生管理大队在读研究生。