航空电子是（shì）指飞机上所有电子系（xì）统的总和。一个最基本的航空（kōng）电子系统（tǒng）由（yóu）通信、导航和（hé）显（xiǎn）示管理等多个系统构成。航空电子（zǐ）设备种类众多，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（dēng）到复杂如空中预警平台无所不包。航（háng）空电子研究正以惊人的速度改变着航空航天技术。起初，航（háng）空（kōng）电子设备只是一架飞机（jī）的（de）附属系统（tǒng）；而如今（jīn），许多飞机存在的唯一目的即为搭载这些设备。军（jun1）用飞（fēi）机（jī）正日益成为一种集（jí）成了（le）各种（zhǒng）强大而敏感（gǎn）的传感器的战（zhàn）斗平台。
历史
在上世纪70年代（dài）之前，航空（kōng）电子（zǐ）(Avionics)这个词还没有出现。那时，航（háng）空（kōng）仪表，无线（xiàn）电，雷达，燃（rán）油系统，引擎控制（zhì）以及无线（xiàn）电导航都是单独（dú）的，并且大部分时候属于机械（xiè）系統。航（háng）空电子诞生于20世（shì）纪70年代。伴随着电子工业走（zǒu）向一体（tǐ）化，航（háng）空电子市场蓬勃（bó）发展起来。在70年代早期，全世界90％以（yǐ）上的半导体产品应（yīng）用（yòng）在军用（yòng）飞（fēi）机上。到了（le）90年代，这个比（bǐ）例已（yǐ）不足1％。从70年代末开始，航空电子已（yǐ）逐渐成为飞机（jī）设计中一（yī）个部门。推动航电技术发展的（de）主要动力来源（yuán）于冷战时期的军事需要而（ér）非民用领域。数量庞大的飞机变（biàn）成了会飞（fēi）的传感器（qì）平台，如何使如（rú）此众多的传感器协同工（gōng）作（zuò）也成为了（le）一个新的难题。时至今（jīn）日（rì），航电已成为（wéi）军机研发预算中最大的部分。粗略地估计一下，F-15E、F-14有80％的预算花在（zài）了航电系（xì）统上。航空电子在民用市场也正（zhèng）在获得巨大（dà）的成（chéng）长。飞（fēi）行控制系统（线传飞控），苛（kē）刻（kè）空域（yù）条件带（dài）来的新导航需求（qiú）也促使开发成本相应上涨。随着越来越多的人将飞机作为自己出行的首要交通工具（jù），人们也不断（duàn）开发出更（gèng）为精细的控制技术来保证飞机在有限的空域环境下的安全性。同（tóng）时，民机天然要求将（jiāng）所有的航电系统都限制在驾驶仓内（nèi），从而使民机在预算（suàn）和开发方面第一次影响到军（jun1）事领域。
设计约束
飞机上（shàng）的任何设（shè）备都必须满足一系列苛刻的（de）设计约束。 飞机所（suǒ）面临的（de）电子环境是独特的，有时甚至是高度复杂（zá）的。制造任（rèn）何飞机都（dōu）面临许多昂贵，耗时（shí），麻（má）烦和（hé）困难的方面，而（ér）适（shì）航性认证则是其中之（zhī）一。随（suí）着飞机及机组人员愈来愈依赖于航电系统，这些系统的健壮（zhuàng）性便变得非常重（chóng）要了。建（jiàn）造航空电（diàn）子系统的一个必要因素就是（shì）要求飞（fēi）行控制系统在任何时（shí）候都不能失效（xiào）。然而（ér），飞机上任何（hé）一种系统都对健（jiàn）壮性有一（yī）定（dìng）程度（dù）的要求。
集（jí）成
从航空电子（zǐ）工（gōng）业的发（fā）轫时期（qī）开始，如何将及其众多的电子（zǐ）系统连接起来，密切有效地使（shǐ）用各种信息就是（shì）一个令人头疼（téng）的（de）问（wèn）题。当初如何在离（lí）散数据线上传递开关变量的简单问题，而（ér）今已（yǐ）演化为如（rú）何协调光线数据总线（xiàn）上（shàng）传递的飞行控制数据的繁杂（zá）问题。空前（qián）复杂的软件也被用以应付空前（qián）苛刻的航空标（biāo）准。 在（zài）今天，系统（tǒng）集成已成（chéng）为飞机工（gōng）程师们所面临的最大问题。不管（guǎn）一架飞机如何小，一（yī）定程度的集成也是必（bì）不可（kě）少的（例如（rú）电力供（gòng）应）。大（dà）型（xíng）飞（fēi）机（jī）项（xiàng）目（像军（jun1）用（yòng）及民用）经（jīng）常需要数百名工程师来集成（chéng）这些（xiē）复杂系统。
物理环境
飞行（háng）环境不（bú）同，系统用途各异。某些系统需要比其他（tā）更为健壮。今天所有的航空电子系统（tǒng）都需要通过特定水平的环境测试。所以鲁棒性设计日益（yì）重要。测试（shì）的形式多种多样（yàng），许（xǔ）多飞机生产商（shāng）更会预先规定如何测（cè）试。随着航电（diàn）设（shè）备的广泛应用（yòng），各种适航（háng）认证（zhèng）（如英国的CAA或美国的（de）FAA）制定了这些设备必须满足的性能标准。制造商们则在此（cǐ）基础上制定了这些设备（bèi）必须满足的（de）环境标（biāo）准（zhǔn）。这些标（biāo）准规（guī）定了（le）航电制造商所必须遵循的飞机零件测试方法及等级。例（lì）如盐水喷（pēn）射，防水性，模具成（chéng）长，以及（jí）外部污渍（zì）之（zhī）类（lèi）的测试。 目前提供给制（zhì）造商（shāng）的这类航电（diàn）标（biāo）准有BS 3G 100, MIL-STD-810, DEF STAN 00-35等等。在进（jìn）行每一项单独测试前（qián），我（wǒ）们首先得评估（gū）其（qí）是否适用。例如，盐水喷射（shè）测试对装（zhuāng）在密封架内的设备就没有什么必要（yào）。制造商们通过交叉引（yǐn）用这些标准，维护测试等级，经常会生成更（gèng）为（wéi）通用的需（xū）求。这些需求并不规定性能，而（ér）是（shì）对设（shè）备的（de）操作环境的一种（zhǒng）描述。
电磁兼容性
众（zhòng）所周知，EEE, 电磁兼容性(EMC)是一（yī）项评估电力电子系统相互影响（xiǎng）的活动。在飞机世界里，电磁兼（jiān）容性可（kě）导致各种各样的问（wèn）题。飞（fēi）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（děng）。
振动
即使（shǐ）是最平稳（wěn）的飞机（如民航（háng）干线飞机），振动也是一（yī）个非常严重的问（wèn）题，对可靠性影响很大。更不（bú）用说（shuō）像直（zhí）升机那样颠（diān）簸的飞机，振（zhèn）动已（yǐ）成为（wéi）设计中最主要的驱动因素。虽然有一些针对（duì）振动问题的飞机（jī）标（biāo）准，但许多设计者（zhě）们并（bìng）没有（yǒu）意（yì）识到它们。共振问（wèn）题对于每（měi）一架出厂飞机固（gù）然不（bú）同，更不用（yòng）说对不同（tóng）型号的飞机了。
系统安（ān）全（quán）性
飞机上的（de）所（suǒ）有零部（bù）件都要定期接收系统安（ān）全性分析。在（zài）航电（diàn）领域，这项（xiàng）工（gōng）作主要是由各个国家的适航认证部门来执行的。对（duì）于民（mín）机（jī），总是（shì）由FAA或者EASA(JAA)来认证其安全性。对于军机，虽（suī）然也有一些世（shì）界标准，但大部分军机（jī）买方认（rèn）证执行的是当地标准（如DEF Stan 00-56)。在飞机（jī）设（shè）计中，安（ān）全（quán）性设计一般表述为（wéi）可靠性及耐用性（xìng），极（jí）大地影（yǐng）响着飞（fēi）机设计（jì）方法。任何应（yīng）用于（yú）航电系统的软件都要接受严（yán）格的安全性审（shěn）查。
质（zhì）量
航（háng）空电子设备（bèi）的采（cǎi）购在全球范围内已被（bèi）少数几大（dà）巨头（tóu）所垄断。通（tōng）过提供“盒装部（bù）件”，即所谓的LRU（航线（xiàn）可（kě）更换组件），打包，测试以及配置管理等活动，他们几乎垄断了整（zhěng）个航（háng）空电子产业。 对于任（rèn）何工业领域，质（zhì）量控制都是（shì）一个非常重要的部分。而在航空（kōng）领域，航电产品供货商则可能（néng）毁（huǐ）了整个方案（参（cān）看（kàn）波音Chinook事件）。如今ISO 9001所颁布（bù）的质量标准虽然（rán）已被主要工业所（suǒ）采（cǎi）用，而主要的飞机制造商对于（yú）他们所（suǒ）交（jiāo）付的文档和硬（yìng）件还有更为严格的（de）标准。人（rén）们（men）经常说（shuō）飞机不（bú）是（shì）依靠燃油飞行，而是依靠（kào）文（wén）档工（gōng）作来飞（fēi）行。因（yīn）为任何一个LRU（一个无线电设备或仪器）都要产生大量的文档。
主要领域
如同电子学一样（yàng），航空电子学是（shì）个庞大的学科，对其简（jiǎn）单分类很不容易。下文（wén）试（shì）图介绍一些感兴趣的领域，由此你可以深入研究（jiū）它们。
飞机电子系（xì）统
在任何飞机上（shàng），驾（jià）驶舱都处于航电系统（tǒng）中最显著的位置。这也是最困难和最有争议的问题。所有可以直接控制飞机安全飞行（háng）的系统都可（kě）以由飞行员直接控制。那些对飞机（jī）安全性很（hěn）关键的系（xì）统也都指（zhǐ）向航电系统（tǒng）。
通信系（xì）统
也许是航（háng）电系（xì）统中（zhōng）最先出现的，飞（fēi）机和（hé）地面的通（tōng）信能力从（cóng）一开始（shǐ）就是至关重要（yào）的。远程通信爆发式（shì）的增长意味（wèi）着飞机（民机和军机（jī））必须携带（dài）着一大堆的通信设备。其中一小部分（fèn）提供了关乎乘客安全的空地通信系（xì）统。机载通信是由公共地址系统和飞（fēi）机交互通信（xìn）提供的。
导航系统
本文（wén）所（suǒ）关（guān）注的导航其含义（yì）为（wéi）如何确（què）定地球表（biǎo）明以上的位置和方向（xiàng）。在通信系统出现不久，飞行能力就受（shòu）限于上述这些条件了。从早期开（kāi）始，为了（le）飞（fēi）行安全性，人们就开发出（chū）导航传感器来帮助（zhù）飞行员。除了通信设（shè）备，飞机上现（xiàn）在又安装了一大堆无线电导（dǎo）航设备。
显（xiǎn）示系统
航电系统的独立出现是紧（jǐn）随这些功能的集成（chéng）工作（zuò）之后的。很早之前，生产商们就努力开发更可靠和更好的系统（tǒng）来显示（shì）关（guān）键的飞行信息。真（zhēn）正的玻璃（lí）驾驶仓是（shì）在最近5年才出现的。LCD或者CRT经常会倒退回传统的仪表（biǎo）。如今（jīn），LCD显示的（de）可靠性已足以（yǐ）让“玻璃”显示成为关键备份。但这只是表面因素。显示系统负责检查（chá）关（guān）键（jiàn）的传感（gǎn）器数据（jù），这些（xiē）数（shù）据能让飞机在严苛的环境里（lǐ）安全的飞行。显示软件（jiàn）是以飞行控制软件同样的要（yào）求开发出来（lái）的（de），他们对飞（fēi）行员（yuán）同等重要。这些显示（shì）系统（tǒng）以多种方式确定（dìng）高（gāo）度和方位，并安全方便地将这些数据提供给机（jī）组人员。
飞行控制系（xì）统
多年来，平直翼飞机和直升（shēng）机（jī）的自（zì）动控制飞行（háng）的方式是不（bú）同的（de）。这些自动（dòng）驾（jià）驶系统在大（dà）部分时间里（比（bǐ）如巡（xún）航或直升机悬停（tíng）时）减少（shǎo）了飞行（háng）员的工作负荷和可（kě）能出现的（de）失误。第一个简单的自动驾驶（shǐ）仪用于控制高度及方向，它（tā）可以有限地操控一些东西，如发动机推力和机翼舵面（miàn）。在直升机上，自动稳定（dìng）仪起同样的作用。直到最近，这些老系统仍自然而然（rán）地利（lì）用电子机械。
防撞（zhuàng）系统
为了增强空中交（jiāo）通管制，大型运输机和略小些（xiē）的（de）使用空（kōng）中防（fáng）撞系统 (Traffic Alert and Collision Avoidance System 交通警告及（jí）防撞（zhuàng）系统)，它可（kě）以检测出（chū）附近的其他飞机，并（bìng）提供防止空中相撞的指令。小飞机也许会使（shǐ）用简单一些（xiē）的（de）空中警告系统，如TPAS，他（tā）们以一种被（bèi）动方式（shì）工作，不会主动询问其他飞机的异频雷（léi）达（dá）收发器信号，也不（bú）提供解决（jué）冲撞的建议。为了防止和地面相撞，飞机（jī）上（shàng）安装了诸如近地警告系统（tǒng）(GPWS, Ground Proximity Warning System),这种系统通常含（hán）有一个雷达测高计。新（xīn）的系统使用gps和地形和（hé）障碍物数据库为轻型飞机提供同样的功能。
气象雷达
气（qì）象系（xì）统如气象（xiàng）雷达（典型如商用飞机（jī）上的ARINC 708)和闪电探测（cè）器对于夜间飞行或者指令指挥飞（fēi）行非常重要，因为此时飞行员无法看到前（qián）方的气象条件（jiàn）。暴雨（雷达可感知）或（huò）闪电都（dōu）意味着强烈的对流和湍（tuān）流，而气象系统则（zé）可以使飞（fēi）行员绕过这些区（qū）域。在最近，驾驶（shǐ）舱气象系统（tǒng）有了三项最（zuì）重要的改革。首先，这（zhè）些设（shè）备（bèi）（尤其是闪电探测器如Stormscope或Strikefinder）已便宜（yí）了很多，甚至（zhì）可以装（zhuāng）备在小型飞（fēi）机上了。其次，除了传（chuán）统雷达和闪电探测器，通（tōng）过连接卫星数据，飞（fēi）行员可以获得远超过机载（zǎi）系统（tǒng）本身能（néng）力的雷达（dá）气象图像。最后，现代显示系统可以将气象信（xìn）息和移动地图（tú），地形，交通等（děng）信（xìn）息集成在一个屏幕上，大大方便（biàn）了飞行。
飞机管理系（xì）统
飞行（háng）管理系统出（chū）现在20世纪70年代，在原有的自（zì）动导（dǎo）航及通信控制（zhì）及（jí）其他电（diàn）子系统的技（jì）术上发（fā）展起来的。柯林（lín）斯(Collins)和霍尼韦尔(Honeywell)公司分别在其参与研（yán）发的麦（mài）道和（hé）波音（yīn）飞机上率先引入集成的飞行管理系统。随着技术的进步，飞行管理系统（tǒng）的重要性不断提高，成为飞机上最重要的人机交互接（jiē）口（kǒu）。集成（chéng）了飞飞（fēi）行（háng）控制计算机，导航及性能计算等功能。中央（yāng）计（jì）算机加（jiā）上显示和飞行控制系统，这三个核心（xīn）系统使飞机上的所有系统（不仅仅是航电系统）更易于维（wéi）护，更易于飞（fēi）行，更安（ān）全。引擎的监控和管理很早就在飞机地面维（wéi）护方面取得了一定进展。如今这（zhè）种监（jiān）控（kòng）管（guǎn）理已经最终延伸到飞机上的（de）所有系统，并且延长了（le）这些系（xì）统和（hé）零部件（jiàn）的寿命（同时降低了成本（běn））。集成了（le）健康及（jí）使（shǐ）用状况监控系统（HUMS，Health and Usage Monitor Systems）后，飞机管理计算机就可以及时报告那些需（xū）要更换的零件。有了（le）飞机管理计算（suàn）机或者飞行管理系统，机（jī）组人员就再也用不着一张张地图和复杂的公式了。再加上数字（zì）飞（fēi）行公文（wén）包，机组人（rén）员可（kě）以管理到小至每一个铆钉的任何方（fāng）面（miàn）。虽然航电设备制造商提供了飞行管理系统，不过目前还是倾向于（yú）由飞机制造商提供（gòng）飞（fēi）机管理和健康及使用状况监控（kòng）系统。因（yīn）为这些软件（jiàn）依赖于它们装（zhuāng）载（zǎi）在何（hé）种飞（fēi）机上。
战（zhàn）术任（rèn）务系统
航空电（diàn）子的主要发展方向已转向“驾驶（shǐ）舱背后”。军用飞机或者是用来发射武器，或者是变成其他武器系统（tǒng）的眼睛和耳朵。缘于（yú）战（zhàn）术（shù）需要，大堆的传感（gǎn）器装在军用飞机上。更大的会飞的传感器平台（如E-3D, JSTARS, ASTOR, Nimrod MRA4, Merlin HM Mk 1)除了（le）飞机管理系统，还会安装（zhuāng）任务管理系统。随着（zhe）精巧的军用传（chuán）感器的广泛应用（yòng），它们已变得无所不（bú）在，甚至已流入军火黑市。警（jǐng）用飞机和电子侦察（chá）机如今则携带着更（gèng）为精密的战（zhàn）术传（chuán）感器。
军（jun1）用通信系统
民机（jī）通（tōng）信系（xì）统为安全（quán）飞行提供（gòng）了骨干支持，而军用通信系统则主要用于适应严酷的战场环境。军用极高频（UHF）, 甚（shèn）高频(VHF)（30－88Mz）通信和使用（yòng）ECCM方法的卫星（xīng）通信，再（zài）加上密码学，一起构成（chéng）了战场（chǎng）上安全的通信（xìn）环境。数据链系统（tǒng），如Link 11, 16, 22和BOWMAN, JTRS, 甚至是TETRA提供了数据（如图像，目标信息等）传（chuán）输（shū）方法。
雷达
空中（zhōng）雷达是主要的作战传感器之一。它（tā）和其地面（miàn）基（jī）站一起，如今已（yǐ）发展得非常复（fù）杂（zá）。空中雷达最引（yǐn）人注目的（de）一个变化就（jiù）是可以在（zài）超远距离内提供高度信息。这类（lèi）雷达从早期预警（jǐng）雷达(AEW)，反潜（qián）雷达(ASW)，一直（zhí）到气象雷（léi）达(ARINC 708)和近（jìn）地雷达。军用雷达有时用来帮助高速喷气（qì）飞机低空飞行（háng）。虽然民用市场（chǎng）上的气象雷达（dá）偶尔也（yě）作此用（yòng），但都有严格的限制。
声纳
声（shēng）纳是紧（jǐn）随着（zhe）雷达出现的（de）。好多军（jun1）用直升机上安装了探水声纳，他们可以保（bǎo）护舰队免（miǎn）遭（zāo）来自潜艇和水面敌（dí）舰（jiàn）的攻击。水上支援飞机（jī）可以释放主动或被（bèi）动（dòng）式声纳浮标，他们也用以确定敌方潜水艇的位置。
光电系统
光电系统（tǒng）覆（fù）盖的设备范围很广，其中包括（kuò）前视红外系统（Forward Looking Infrared）和被动（dòng）式红外设（shè）备 （Passive Infrared Device, PIDS）。这些设备都可以（yǐ）给机（jī）组提（tí）供红外图像。这些图像可（kě）以获得更好的目标分辨率，从而用于（yú）一切搜救活动（dòng）。
电子预警
电子支援（ESM, Electronic Support Measure)以及防御支（zhī）援(DAS, Defensive Aids)常用于搜集威（wēi）胁物或潜在（zài）威胁物（wù）的信息。它们最终用（yòng）于发射武器（有时（shí）是自（zì）动发射）直接攻击敌机。他们有时也用以确认威胁物的状态，甚至是辨识它们。
机载网络
不管是（shì）军用的，商用（yòng）的，还是民（mín）用先进机型的电子系统都是（shì）通过航空（kōng）电子（zǐ）总线相互连（lián）接起来的。这些网络在（zài）功（gōng）能上和家（jiā）用电脑（nǎo）网（wǎng）络十分（fèn）相似，然（rán）而在通（tōng）讯和（hé）电子协（xié）议上区别很大。下（xià）面简要列出最（zuì）常见的航空电子总线协（xié）议及其主要（yào）应用（yòng）：
Aircraft Data Network (ADN): 飞机数（shù）据网络
AFDX: 商用飞机上 ARINC 664 的特定实现
ARINC 429: 商用飞机
ARINC 664: 参照上述ADN
ARINC 629: 商用（yòng）飞机（jī）(波音 777)
ARINC 708: 商（shāng）用飞机上（shàng）的气象（xiàng）雷达（dá）
ARINC 717: 商（shāng）用飞机上的飞（fēi）行数据（jù）记录仪
MIL-STD-1553: 军（jun1）用飞机
警用及空（kōng）中救护
警用及空中救护飞机（大部分（fèn）属直升机）现在已成为一个重要的市场（chǎng）。军机现在也常常用来帮助应对民间的非暴力（lì）不合（hé）作事件。警用直升机几乎都安装了（le）视频或红外热成像仪，这（zhè）样就（jiù）可以追（zhuī）踪嫌疑犯或任（rèn）何他（tā）们感（gǎn）兴趣的（de）东西。警用直升机也安（ān）装了探照灯和扩音喇叭，这和警（jǐng）车上的（de）用途是一样的。很显然，空中救（jiù）护或（huò）急救直升机上需要医疗（liáo）器（qì）械，而这些很少（shǎo）被当作航空电子设（shè）备。然而，很多急救和（hé）警用直升机需（xū）要在（zài）一些令人不安的环境中飞行，这（zhè）就（jiù）需（xū）要更（gèng）多的传感器，其中一（yī）些直到（dào）最近还（hái）被认为是纯粹的军机设备。（国防科技（jì）网）
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