航空电子是（shì）指飞机（jī）上所有电子系统的总和。一个最基本（běn）的航空电子系统由通信、导航和（hé）显示管理等多（duō）个系统（tǒng）构成。航空电（diàn）子设备种类众多，针对不同（tóng）用途，这些（xiē）设备从最简单的警用直升机上的探照灯到（dào）复（fù）杂（zá）如空中（zhōng）预警平台（tái）无（wú）所不（bú）包。航空电子（zǐ）研（yán）究正以惊（jīng）人的（de）速度（dù）改变着航空航（háng）天技术。起初，航空电子设备只是一架飞机（jī）的附属系（xì）统（tǒng）；而如今，许多飞机存在的唯一目的即为（wéi）搭载这些设（shè）备。军用飞机正日（rì）益成为一种集（jí）成了各种强大而敏感的（de）传感器的战斗平台。
历（lì）史（shǐ）
在上世（shì）纪70年代之前，航空电子(Avionics)这个词还没有出现。那时（shí），航空仪表，无（wú）线电，雷达，燃油系统，引擎控制以及无线电导航都是单独（dú）的（de），并且（qiě）大部分时（shí）候属于（yú）机械系統。航空电（diàn）子诞生于20世纪70年代。伴随（suí）着电子（zǐ）工业走向一体化，航空电子市场蓬勃发展起来。在70年（nián）代早期，全世界90％以上的半（bàn）导体产品应用（yòng）在军用飞（fēi）机上（shàng）。到了90年代，这（zhè）个比例（lì）已（yǐ）不足1％。从70年代末（mò）开始，航空电子已逐渐成为飞机（jī）设计中（zhōng）一个（gè）部门。推（tuī）动航电技（jì）术发（fā）展的主要动力来源（yuán）于冷战时期（qī）的军事需要而非民用（yòng）领（lǐng）域。数量庞（páng）大的飞机变（biàn）成了会飞（fēi）的传感器平台，如（rú）何使（shǐ）如此众多的（de）传感器协同工作也成为（wéi）了一个（gè）新（xīn）的难题。时至（zhì）今日（rì），航电已成为军机研发预算中最大（dà）的部分。粗（cū）略地（dì）估计一下，F-15E、F-14有（yǒu）80％的预算花在了航电系统上。航空电子（zǐ）在民用市场也正在获得巨大的（de）成长（zhǎng）。飞行（háng）控制系统（线（xiàn）传飞控），苛刻空域条件（jiàn）带来的新导（dǎo）航需求（qiú）也（yě）促使开（kāi）发成本相应上涨。随着越来越多的人将飞机作为自己出行的首（shǒu）要交通工具，人们也不断开发出更为精细（xì）的控制（zhì）技术来保证（zhèng）飞机在有限的空域环境（jìng）下的安全性（xìng）。同时（shí），民机（jī）天然要求将所有的航电系统（tǒng）都限制在驾驶仓内，从而（ér）使民机在预算和开发方（fāng）面第（dì）一（yī）次影响到军事领（lǐng）域。
设计约束
飞机上的（de）任何设备（bèi）都必须满足一（yī）系列苛刻（kè）的（de）设计（jì）约束。 飞机所面（miàn）临的电（diàn）子环（huán）境（jìng）是独特（tè）的，有时甚至是高度复杂的（de）。制造任何飞（fēi）机（jī）都面临许多昂贵，耗时，麻烦和困难（nán）的方面，而（ér）适航性认证则是其中之一（yī）。随着飞机及机组人员愈来愈依赖于航电系（xì）统（tǒng），这些系统的健壮性便变得非常重要了（le）。建造航（háng）空（kōng）电子系（xì）统（tǒng）的（de）一个必要因素就是要（yào）求飞（fēi）行控（kòng）制系统在任何（hé）时候都不能失（shī）效。然而，飞机上任何一（yī）种系统（tǒng）都对健壮（zhuàng）性有（yǒu）一定程度的要求。
集成
从航空电子工业的发（fā）轫时期开始，如何将及其众多的电（diàn）子系（xì）统连接起来，密切（qiē）有（yǒu）效地使（shǐ）用各种信息就是（shì）一个令人头（tóu）疼的问题。当（dāng）初如（rú）何（hé）在离散数据线上传递（dì）开关变（biàn）量的简单问题，而今已演化为如何协调光线数据总线上传递的飞行控（kòng）制数据的繁（fán）杂问题。空前复杂的软（ruǎn）件（jiàn）也被（bèi）用以（yǐ）应（yīng）付空（kōng）前苛刻（kè）的航（háng）空（kōng）标准。 在（zài）今天，系统集成已成为飞机工程师们所（suǒ）面临（lín）的最大问题。不管一架飞机如何小，一（yī）定程度的集成也是必不可（kě）少的（例如（rú）电力供应）。大型飞机（jī）项目（像军用及民用（yòng））经常需（xū）要数（shù）百名工程师来（lái）集成这些（xiē）复杂系统。
物理环（huán）境
飞行环境不同（tóng），系统用途各（gè）异。某些系统需要比（bǐ）其他更为（wéi）健壮。今天所有的航（háng）空（kōng）电子系统都需要通过特定（dìng）水平的（de）环境测试（shì）。所以（yǐ）鲁（lǔ）棒（bàng）性设计日（rì）益重要。测试的形式多（duō）种多样，许多飞机生产（chǎn）商更会预先规定如何测试。随着（zhe）航电设备的（de）广泛应用，各（gè）种适航（háng）认证（如英国（guó）的CAA或美国（guó）的（de）FAA）制定（dìng）了这（zhè）些设备必（bì）须满足的性（xìng）能（néng）标准。制造商们则在此基（jī）础上制（zhì）定了（le）这些设备必须满（mǎn）足的（de）环境标准。这（zhè）些（xiē）标（biāo）准（zhǔn）规定了航电制造商所必须遵循的飞（fēi）机零件测试（shì）方法及等级。例如盐（yán）水喷射（shè），防水性，模具成长，以及外（wài）部（bù）污渍之类的测试。 目前（qián）提（tí）供（gòng）给（gěi）制造商的这类航电标（biāo）准（zhǔn）有BS 3G 100, MIL-STD-810, DEF STAN 00-35等等。在进（jìn）行每一（yī）项单（dān）独测试前，我们首先得评（píng）估其是否适用。例如，盐水喷（pēn）射（shè）测试对装（zhuāng）在密（mì）封架内的（de）设备就没有什么必要。制造商们通（tōng）过交叉引用这些标准，维护测（cè）试等级，经（jīng）常会生（shēng）成更（gèng）为通用的需求。这些（xiē）需（xū）求并不规定（dìng）性能，而是对设备的操作环境的一种描述。
电磁兼容性
众所周（zhōu）知，EEE, 电（diàn）磁兼容性(EMC)是一项（xiàng）评估电力电子系（xì）统相互影响的活动。在飞机世界里，电磁兼容性可导（dǎo）致各种各（gè）样的（de）问题。飞机及其设备一般使用测试（shì）范围更广（guǎng）的特定标准，如DEF Stan 59-41, MIL-STD-464等。
振动
即使是最平稳的飞（fēi）机（如民航干（gàn）线飞机），振动也是一个非（fēi）常（cháng）严重的问题，对可靠性（xìng）影（yǐng）响很（hěn）大。更（gèng）不用说像直（zhí）升机（jī）那样颠簸（bò）的飞机，振（zhèn）动已成为设计中最主（zhǔ）要（yào）的驱动因素。虽然有一（yī）些（xiē）针对振动问题的飞机标准，但许多设计者们（men）并（bìng）没有意（yì）识到它们。共振问题对于每一架出厂飞机固然（rán）不同，更不用说对不同型号的飞（fēi）机了。
系统安全性（xìng）
飞（fēi）机上的（de）所有零部（bù）件都要（yào）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国家的适航认证部门来执行的。对（duì）于民机，总是由FAA或者EASA(JAA)来认证（zhèng）其安全性。对于军机，虽（suī）然也有一些世（shì）界标准，但大部分（fèn）军机买方认证执行的是当（dāng）地标准（如DEF Stan 00-56)。在（zài）飞机（jī）设计中，安全性设计一般表述为（wéi）可靠性及耐用（yòng）性（xìng），极大地影响着飞机设计方法。任何应用于（yú）航电系统的软件（jiàn）都要（yào）接受严（yán）格的安全性审查。
质量
航空电子设备的采购在全球范围内已被少（shǎo）数几大巨头所垄（lǒng）断。通过提（tí）供“盒装部件”，即所谓（wèi）的LRU（航线（xiàn）可（kě）更换组件（jiàn）），打包，测（cè）试以（yǐ）及配置（zhì）管理（lǐ）等活动，他（tā）们几乎垄断（duàn）了整个航空电子产业。 对于（yú）任何工（gōng）业领（lǐng）域，质量控（kòng）制都（dōu）是一个非常重要的部分（fèn）。而在航空（kōng）领域，航（háng）电产品供货商则可能毁了整个方案（参看波（bō）音Chinook事件）。如今ISO 9001所颁布（bù）的（de）质量标准虽然已被主（zhǔ）要工（gōng）业（yè）所采用，而主要的（de）飞机制造商对于他们（men）所（suǒ）交付的文档（dàng）和硬件还有更为严格的标（biāo）准。人们经（jīng）常（cháng）说飞机不是依靠燃油飞行，而是依靠文档工作来飞行。因（yīn）为任何一（yī）个LRU（一个（gè）无线电设备（bèi）或（huò）仪（yí）器）都要（yào）产生大量的文档（dàng）。
主要领域
如同电子学一样，航空电（diàn）子学是（shì）个庞大（dà）的学科，对其（qí）简单（dān）分类很不容易。下文（wén）试图（tú）介绍一些感兴趣的领域，由此你（nǐ）可以深入研究它们。
飞机电子系统（tǒng）
在任何飞机（jī）上，驾驶（shǐ）舱都处于航电系统（tǒng）中最显著的位置。这也是（shì）最困（kùn）难和（hé）最有争议的问（wèn）题。所有可以直接控制飞机安全（quán）飞行的系统都可以（yǐ）由飞行员直（zhí）接控制。那些对飞机安全性（xìng）很（hěn）关键的系统也（yě）都指向航电系统。
通（tōng）信系统
也许是航电系统中最先出现的，飞（fēi）机和地面的通信（xìn）能力从一（yī）开始就是至关（guān）重要的。远程通信爆发式的增长意味着飞机（民机和军机）必须（xū）携带着一大堆的通（tōng）信（xìn）设备。其中一小（xiǎo）部（bù）分提供了关（guān）乎乘（chéng）客安全的空地通（tōng）信系统（tǒng）。机载通信是由公共（gòng）地址（zhǐ）系统和飞机交互通信（xìn）提供的。
导航系统
本文所关注（zhù）的导（dǎo）航其（qí）含义为（wéi）如何确定（dìng）地（dì）球表明以上的位置和方（fāng）向（xiàng）。在通（tōng）信系（xì）统出现不久，飞行能力就受限（xiàn）于上述这些条件了。从早期（qī）开始（shǐ），为了飞行（háng）安全性（xìng），人（rén）们就开发出导航（háng）传感器来（lái）帮助飞行员。除了通（tōng）信设备，飞机（jī）上现在又安装了一（yī）大堆无线电导航设备。
显示（shì）系统（tǒng）
航电系统的独立出现是紧随这些（xiē）功能的集成工作之后的。很早之前，生产（chǎn）商们就努力开发更可（kě）靠和更好的系统来显示关键的飞行信息。真正的玻璃驾驶仓是（shì）在最近5年才出现（xiàn）的。LCD或者（zhě）CRT经常会倒退回传统的仪表。如今（jīn），LCD显示的（de）可靠性已足以（yǐ）让“玻（bō）璃”显（xiǎn）示成（chéng）为关键备份。但这只是表（biǎo）面因素。显示系统（tǒng）负（fù）责（zé）检查关键的传（chuán）感器数据，这些数据能让飞（fēi）机在（zài）严苛的环境（jìng）里安全的（de）飞行。显示软件是以飞行控制软件同（tóng）样（yàng）的要（yào）求开发出来的，他们对飞行员同等重（chóng）要。这些显示（shì）系（xì）统以多种方（fāng）式（shì）确定高度和（hé）方位，并安全方便地将这些数据提供给机组（zǔ）人员。
飞行（háng）控制系统
多（duō）年来，平直翼飞机和直升（shēng）机（jī）的自动控制飞（fēi）行的方（fāng）式是不同的。这些自动驾（jià）驶系（xì）统在大（dà）部分时间（jiān）里（比（bǐ）如巡航（háng）或直（zhí）升机悬停（tíng）时）减（jiǎn）少（shǎo）了飞行员的工作负（fù）荷（hé）和可（kě）能出现的失（shī）误。第一个（gè）简单的自动驾驶仪用于控制高度及方向，它可以有限（xiàn）地操（cāo）控一些（xiē）东西，如发动机推力（lì）和（hé）机翼舵（duò）面（miàn）。在直升（shēng）机上，自动稳定仪起同样的作用。直到（dào）最近，这些老系统（tǒng）仍自然而然地利（lì）用电子机械。
防（fáng）撞系统
为了（le）增强空中交通管制，大型运输机和（hé）略小些的使用空中防撞系统 (Traffic Alert and Collision Avoidance System 交通警告及防撞系统)，它可以检测（cè）出附近的其他飞机，并提供防止空中相撞的指令（lìng）。小飞机也许会使用（yòng）简单一些的空中警告（gào）系统，如（rú）TPAS，他（tā）们以一种被动方（fāng）式工作，不会主（zhǔ）动询问其他飞机的异频雷达收发器信号，也不提（tí）供解决冲撞的建议。为（wéi）了防（fáng）止和地面相撞，飞（fēi）机上安（ān）装（zhuāng）了诸如近地警告系统(GPWS, Ground Proximity Warning System),这（zhè）种系统通常（cháng）含有一个雷达测高计（jì）。新的系统使用gps和地形和障碍（ài）物数（shù）据库为轻型飞（fēi）机（jī）提供同样的功能。
气象雷达（dá）
气象（xiàng）系（xì）统如（rú）气象（xiàng）雷达（dá）（典型如商用飞机上的ARINC 708)和闪电探测器对于夜间飞行或者（zhě）指令（lìng）指挥飞行（háng）非常重要，因为此（cǐ）时飞行员无（wú）法看到前方的气象条件。暴雨（雷达可感知）或闪（shǎn）电（diàn）都意味着强烈（liè）的对流（liú）和湍（tuān）流，而气象系统则可（kě）以使飞行员（yuán）绕过这些区（qū）域。在最近，驾驶舱（cāng）气象系（xì）统有了（le）三项最重要的改革。首先（xiān），这些（xiē）设（shè）备（尤其是闪电探测器如Stormscope或（huò）Strikefinder）已便宜了很多，甚至（zhì）可（kě）以装备在小型飞机上了。其（qí）次，除了传（chuán）统雷达和闪电探测器（qì），通过连接卫星（xīng）数据（jù），飞行员可以获得远超过机载（zǎi）系统本身能力的（de）雷（léi）达气象图像。最后，现代显示系统可以将气（qì）象信息和移动（dòng）地（dì）图，地形，交通等（děng）信息集成在（zài）一个屏幕上，大大方（fāng）便了（le）飞（fēi）行。
飞机管（guǎn）理（lǐ）系统
飞行管理系（xì）统（tǒng）出现在20世纪70年（nián）代，在原（yuán）有的自（zì）动导航及通（tōng）信控制及其（qí）他电（diàn）子系统的（de）技术上发（fā）展起（qǐ）来的（de）。柯（kē）林斯(Collins)和（hé）霍尼韦尔（ěr）(Honeywell)公司分别在其参与研发的麦（mài）道和波（bō）音飞机（jī）上率先引入（rù）集成（chéng）的飞行管理（lǐ）系统。随着技术（shù）的进（jìn）步，飞行管理系统的重要性不（bú）断（duàn）提高，成为（wéi）飞机上最重（chóng）要的人（rén）机交互接口。集（jí）成（chéng）了飞飞行控制计算机，导航及性能计算（suàn）等功能（néng）。中央计算机（jī）加上显（xiǎn）示和飞行控制系统（tǒng），这三个（gè）核心系统（tǒng）使飞机上的所有（yǒu）系统（不仅仅是航电系统（tǒng））更易（yì）于维护，更易于飞（fēi）行，更安（ān）全。引（yǐn）擎的监（jiān）控和管理很早就在（zài）飞机地（dì）面维护方面取得（dé）了一定进展。如今这（zhè）种监（jiān）控管理已经最（zuì）终（zhōng）延（yán）伸（shēn）到飞（fēi）机（jī）上的所有系统，并且（qiě）延长了（le）这些系统和零（líng）部件的寿命（mìng）（同时降低了成本）。集（jí）成了健康及使用状况监控系（xì）统（HUMS，Health and Usage Monitor Systems）后，飞机（jī）管理计算机就可以及（jí）时报告那些需要更换（huàn）的零件。有了飞机管理计算机或（huò）者（zhě）飞（fēi）行管理系统，机组人员就再也（yě）用不着一张张（zhāng）地图和复杂的公式了。再加上数字飞行公（gōng）文包，机组人员可以管理到小至每一（yī）个铆钉（dìng）的任何方面。虽然航电设备制造商提供了飞行（háng）管理系统，不过目（mù）前还是倾向于（yú）由飞机制造商提（tí）供飞（fēi）机（jī）管理和健（jiàn）康及使（shǐ）用状（zhuàng）况监（jiān）控系统。因（yīn）为这（zhè）些软件依（yī）赖于它们（men）装（zhuāng）载在何种飞机上。
战术任（rèn）务系统
航空电子的主要（yào）发展方（fāng）向（xiàng）已（yǐ）转向“驾（jià）驶舱背后”。军（jun1）用（yòng）飞机或者是用来（lái）发（fā）射（shè）武器，或者是变成其他（tā）武（wǔ）器系统的眼睛和（hé）耳（ěr）朵（duǒ）。缘于战（zhàn）术需要（yào），大堆的（de）传感器装在军用飞机上。更大的会（huì）飞的传感器平台（tái）（如E-3D, JSTARS, ASTOR, Nimrod MRA4, Merlin HM Mk 1)除了飞机管（guǎn）理系统，还会安装任务管理系统。随着精巧的军用传（chuán）感器的广泛（fàn）应用，它（tā）们（men）已变（biàn）得无（wú）所不在，甚至已流入军火黑市。警用飞机和电子侦察机如今则（zé）携带着更为精（jīng）密的战术传感器。
军用通信系统
民机通信系统为（wéi）安全飞行提（tí）供了（le）骨干支（zhī）持，而军（jun1）用通信（xìn）系统则主（zhǔ）要用（yòng）于适应严酷的战场环境。军（jun1）用极高频（UHF）, 甚高（gāo）频(VHF)（30－88Mz）通信（xìn）和使用ECCM方法的卫星通信，再加上密码学，一起构成了战场上安全的（de）通信（xìn）环境（jìng）。数据链（liàn）系统（tǒng），如Link 11, 16, 22和BOWMAN, JTRS, 甚至是TETRA提供（gòng）了数据（如图像，目标信息（xī）等（děng））传输方法。
雷（léi）达
空中雷达（dá）是主要的作战传感器之（zhī）一。它和其（qí）地面基站（zhàn）一起，如今已（yǐ）发展得非常（cháng）复杂。空（kōng）中雷达最（zuì）引人注目的一个变化就是（shì）可以（yǐ）在（zài）超远距离内提供（gòng）高度信息。这类雷达从早期预警雷（léi）达(AEW)，反潜雷达(ASW)，一直到（dào）气（qì）象雷达(ARINC 708)和近地雷达。军（jun1）用雷达有时用来帮助高速喷气飞机低空（kōng）飞行（háng）。虽然民用（yòng）市场上的气（qì）象雷达偶（ǒu）尔也作此用，但都有严格的限制。
声纳（nà）
声纳是紧随（suí）着雷达出现的。好（hǎo）多军（jun1）用直升机上安装了探水声纳，他（tā）们可（kě）以（yǐ）保护舰队免遭来（lái）自潜艇和水面敌舰的攻击。水上支援（yuán）飞机可以（yǐ）释放主动或（huò）被动式声纳浮标，他们也用（yòng）以确定敌方潜水艇的位置（zhì）。
光电系统（tǒng）
光电（diàn）系统覆盖（gài）的设备范围很广，其中包括前视红外系统（tǒng）（Forward Looking Infrared）和被动式红外设备 （Passive Infrared Device, PIDS）。这些设备都可以给（gěi）机组提供红外（wài）图像。这些图像可以获（huò）得（dé）更好（hǎo）的目标分辨率，从而用于一切搜救活（huó）动。
电子预警（jǐng）
电子（zǐ）支（zhī）援（yuán）（ESM, Electronic Support Measure)以及防御支（zhī）援(DAS, Defensive Aids)常（cháng）用于（yú）搜集（jí）威胁物或潜在（zài）威胁物的（de）信（xìn）息。它们最终用于发射武器（有时是自动发射）直接攻击敌机。他（tā）们有时也用（yòng）以（yǐ）确认威（wēi）胁物的状态，甚至（zhì）是辨识它（tā）们。
机载网络
不管是军用的，商用的，还是（shì）民用先进机型的电子（zǐ）系统都是通过航空电子总线相互连接起来的。这些（xiē）网络在功（gōng）能上和家用电脑网络（luò）十分相似，然（rán）而在（zài）通（tōng）讯和电子协议（yì）上区（qū）别很大。下面简要列出最常见的航（háng）空电子（zǐ）总（zǒng）线协议（yì）及其主要应用：
Aircraft Data Network (ADN): 飞机数（shù）据网络
AFDX: 商用飞机上（shàng） ARINC 664 的特定实现
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（fēi）机上的气象（xiàng）雷达
ARINC 717: 商（shāng）用飞机上的飞行数据记录仪
MIL-STD-1553: 军用（yòng）飞机
警用及空中救（jiù）护
警用及空（kōng）中救护飞机（大部分属直升机）现在已成为一（yī）个重要（yào）的市场。军（jun1）机现在也（yě）常常用来帮助（zhù）应对（duì）民间的非暴（bào）力（lì）不合作（zuò）事件（jiàn）。警用直升机几乎都（dōu）安装了视（shì）频（pín）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）东西。警用直升机也安（ān）装了探照灯和扩音喇叭，这和（hé）警车（chē）上的用途是一样的（de）。很（hěn）显（xiǎn）然，空中救护或急救直升机（jī）上需要医（yī）疗（liáo）器械，而这些很少被当（dāng）作航空电子设备。然而，很多急（jí）救和警用（yòng）直升机需要在一些令人（rén）不安的环境中飞行（háng），这就（jiù）需要更多（duō）的传感器，其（qí）中（zhōng）一些直到最近还被认为（wéi）是纯粹的军机设备。（国防科技网）
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