美海军航电系统钟情开放体系结构便于更新元件

虽然最近的经济衰退使商用航空电子业遭受了严重打击，但其军事应用，尤其是海军项目却依然强劲。海军的新老飞机都接受了最新的具有开放式结构的航空电子系统以应对元器件过时。

在菲尼克斯市的霍尼威尔航空航天公司（Honeywell Aerospace），负责军用机组接口系统的经理Greg Walker说：“对霍尼威尔航空航天公司来说，军用航空电子业市场是强劲的，至少在商用飞机市场改变之前依然不错。”他还说新项目的资金没有问题，主要资金来自于对现有商用飞机和军用飞机的升级。

Walker说，因为大多数军用飞机系统的项目开发期限是以年来计算的，而商品现货（COTS）在相对较短的时间内，甚至只有18个月，就会过时，因此这就意味着就出现了更多的更新问题。他说，“随着F-22项目的停止，空军就再没有新飞机。”这就使得军队不得不让相对较老的飞机飞更久的时间。

应对更新问题

Walker说：“处理更新问题使我们很为难。”他还说，在航空电子装置中所采取的方法是采用开放式系统结构，以便容易替换掉那些不再生产的部件。一种对付逐渐过时问题的方法是当设备供应商宣布淘汰某种元部件时就进行服务年限采购（lifetime buy）。

这种方法存在的一个问题是军品开发周期的长短从四年到七年不等。到整个系统完成开发准备列装的时候，它的电子装置常常已经过时，因此综合系统设计师不得不重新设计，付出高昂的代价。

Walker说：“我们采用两个主处理器条，其中一个用于通用处理，而另一个则专门用于产生显示图形。各处理器条每隔几年就在工厂更新之前升级一次。两种处理器条均由霍尼威尔公司保持，并由霍尼威尔公司升级，以免用户增加服务年限采购的成本。”

Walker说，霍尼威尔公司的专家自己设计主处理器板，而不是从其它公司，如寇蒂斯-莱特控制嵌入计算公司（Curtiss-Wright Controls Embedded Computing）或通用电气智能平台公司（GE Intelligent Platforms），购买。

Walker还说：“我们根据系统需要用奔腾（Pentiums），PowerPCs，等制造主板，并将这些主板用于自己的系统，而不卖给其他人。”

Walker说，管理软件是航空电子系统开发中的另外一项主要成本因数。只要某个硬件有所变化，相应的软件也许就要重新审订或者重新编写，这是很费钱的。因此，在开放式结构的航空电子系统中，许多工程师总是努力将硬件从软件中独立开来。

P-8A 海神（Poseidon）飞机

Walker说，在霍尼威尔公司为海军设计的P-3A海神反潜和远程海上巡逻喷气式飞机上的航空电子系统中，工程师采用了开放式结构。这种飞机会在未来的十年中取代P-3猎户座涡轮螺旋桨飞机。

波音公司是P-8A海神飞机的总承包商，这种飞机还有对地作战，收集情报，监视和侦察功能。Walker说：“P-8A海神飞机是基于波音737客机开发的，737客机的航空电子系统也是我们霍尼威尔公司提供的。我们对737的航空电子系统进行了军品化，提供海军使用。”为了使喷气式商务飞机能在国家航空和航天局的猎户座空间计划中使用，霍尼威尔公司的工程师也曾对航空电子系统进行了类似的加固设计。

Walker说，军品化包括满足MIL-STD 881标准要求以及其它要求，如电磁干扰方面的要求。诸如P-8飞机之类的作战飞机会有许多复杂的电子装置，因此需要合适的屏蔽。霍尼威尔公司的工程师还减弱了飞机驾驶舱的仪表亮度，便于P-8飞机的飞行员配戴夜视镜。他们也使P-8飞机的电子装置足够稳固，能承受强烈的冲击和振动。

Walker只是说了能满足这些技术标准要求，但拒绝更加具体地细说这些电子装置是如何军品化的。

按照霍尼威尔的数据的明细表，P-8A海神飞机中的霍尼威尔电子装置包括几个驾驶舱显示器，显示处理装置，飞行数据惯性基准装置（ADIRU）以及增强型近地告警装置（EGPWS）。

Walker说，飞行数据惯性基准装置（ADIRU）中的陀螺仪具有自动陀螺/加速度计校准功能，它的平均故障间隔时间为250，000小时。在P-8A海神飞机中，霍尼威尔的驾驶舱显示器包括3个B737-800显示器，3个改进型视频B737-800显示器，2个带软件模块的B737-800显示器，2个改进型B737-800电子飞行仪表系统控制面板（EFISCP）以及2个B737-800远光传感器。

空中交通管理

Harry Oakley说，在衣阿华州塞达拉皮兹的洛克威尔柯林斯公司（Rockwell Collins），工程师们将海军的P-3猎户座海上巡逻飞机和E-2C Hawkeye舰载预警飞机的航空电子装置进行了升级，以满足军用和民用空中交通控制，即空中交通管理的通信、导航和管制（CNS/ATM），的要求。Harry Oakley本人是洛克威尔柯林斯公司负责特殊任务以及搜索和救援飞机的首席市场营销经理。

海军的飞机必须能在世界上的任何地方飞行，因此P-3飞机和E-2C飞机的卫星和陀螺导航系统必须满足全球空中交通管理的要求。为此，洛克威尔柯林斯公司的工程师们不但更新了系统，而且也更新了通用显示装置。Harry Oakley说：“通用显示装置（CDU）是一个关键部件，它有一个能让你看到你的输入内容的窗口。

Mike Fralen说，海军还计划进一步改进P-3飞机航空电子装置的飞行管理系统和显示器。Mike Fralen是洛克希德马丁公司（Lockheed Martin）负责海上监视飞机的项目经理和市场部领导，而该公司则是P-3飞机项目的总承包商和系统总体。

Mike Fralen说，即使在P-8A海神飞机正式接替了P-3飞机的主要任务以后，海军仍然会把P-3飞机用于监视和巡逻。Mike Fralen还说，美国的其它部门，如国家海洋和大气管理局以及海关和边境保护总署，也会使用改型的P-3飞机。洛克希德马丁公司的Bell也说“P-3飞机会继续飞行很长时间。”

Mike Fralen还说，在未来的几十年中，P-3飞机的最大用户是外国军队，他们也会要求将航空电子系统升级。Oakley指出，对所有的航空电子装置来说，未来的升级设计关键在于系统建立在开放式结构的基础之上，这种开放式结构采用商品现货技术和标准。

Fralen又说，“借助于飞机后部的作战计算机，我们进一步深入商品现货技术和标准。”他还说，考虑到成本而别无选择，洛克希德马丁公司确信开放式结构设计能应付更新问题。

洛克威尔柯林斯公司将开放结构方法叫做模块化开放系统结构。航空电子系统设计成诸多独立于整个系统的多个模块，这样替换和升级模块就不会影响整个航空电子系统。

Oakley说他们装置在P-3飞机上的显示器都是5X5的MFD-255显示器，一边一个。

CDU-7000组件的特色包括彩色有源矩阵液晶显示器（AMLCD），Power PC处理器和3U小型PCI兼容电路卡。该组件将通信控制、导航、武器管理和防卫手段整合到一起，包括了飞机的各种飞行管理功能。CDU-7000组件具有功能强大的处理器，为满足未来全球空中交通管理（GATM）所需的ARINC 739功能以及坚固的能在湍流条件下完成任务的键盘。

Oakley说，在E-2C的驾驶舱里，CDU-7000组件取代了洛克威尔柯林斯公司的CDU 800组件，并增加了ARINC 429功能和MIL-STD 1553数据总线接口。

Oakley说，在E-2C的副驾驶员处安装了洛克威尔柯林斯公司的MFD-2912型9X12英寸显示器，使机组人员能看到来自后部的操作人员的作战数据。这使在驾驶舱中的机组人员能更好地了解情况，并使性能和安全性得以提高。

Oakley说，洛克威尔柯林斯公司也在升级时为P-3飞机增加了新的无线电通信装置和战术数据链。升级时，双高频无线电通信装置和Link 11/TADIL-A战术数字数据链转换器分别为一台名为AN/ARC-230的400-瓦高频HF-121C型无线收发报机和一台名为AN/ASQ-130(V)的MX-512PA Link 11/TADIL-A调制解调器所代替。宾夕法尼亚州温德摩尔（Wyndmoor）的DRS通信公司（DRS Communications Co.）是洛克威尔柯林斯公司的分承包商，提供Link 11/TADIL-A调制解调器。合同也包括安装洛克威尔柯林斯公司高频信使电子邮件功能的选项。

Oakley说，眼下尚无为P-3飞机安装全玻璃驾驶舱的计划。他说：“现在P-3飞机的发动机仪表都还是圆盘型的。如果海军愿意花钱增大玻璃的尺寸的话，我们会看看其在P-3项目中的结果如何。如果行的话，驾驶舱中的机组人员就能获得更多信息，显示器也会更容易读出。”

Fralen说：“我很希望把P-3飞机驾驶舱变成全玻璃驾驶舱，但可能办不到，因为海军方面想在2019年终止该项目。”

EA-18G咆哮者飞机（EA-18G Growler）的航空电子装置与F/A-18 F 超级大黄蜂飞机（F/A-18 F Super Hornet）相似

在菲尼克斯市的霍尼威尔航空航天公司，工程师们为各种型号的F/A-18超级大黄蜂飞机，包括作为最新的电子战飞机EA-18G，提供了多种航空电子装置。

Greg Walker说，EA-18G 咆哮者飞机的航空电子装置与先前型号的超级大黄蜂飞机非常相似。Greg Walker是菲尼克斯的霍尼威尔航空航天公司中负责军用机组接口系统的经理。他还说，EA-18G 咆哮者飞机的独特之处在于它的高度机密的电子情报和信号情报性能。

Walker说，EA-18G 咆哮者飞机计划用来替代海军的EA-6B 咆哮者飞机。EA-18G 咆哮者飞机的约90%，包括航空电子装置，与F/A-18F飞机相同，并大量采用了F/A-18F飞机的硬件和软件。

霍尼威尔航空航天公司为EA-18G 咆哮者飞机提供的航空电子装置包括5X5英寸多用途显示器，8X10英寸后座显示器，先进的任务计算机，H764G惯性导航系统/全球定位传感器（INS/GPS），雷达高度计，天线，指示器，空气参数传感器和飞机姿态航向参考系统。

采用商品现货计算机的火力侦察兵（Fire Scout）无人驾驶飞机的航空电子装置

火力侦察兵（Fire Scout）无人驾驶直升机由在加利福尼亚的伦乔贝纳多城（Rancho Bernardo）的诺斯罗普.格鲁曼航天系统公司（Northrop Grumman Aerospace Systems）制造。它的飞行控制系统采用了商品现货航空电子装置。

诺斯罗普.格鲁曼航天系统公司负责火力侦察兵国内海上业务开发的经理John VanBrabant说，火力侦察兵无人驾驶直升机的航空电子装置与有人驾驶直升机类似，其主要不同在于火力侦察兵配备了一套备份的有飞机驾驶计算机（VMC）的飞机驾驶系统。

VanBrabant说，无人驾驶飞机（UAV）是根据预定程序任务自主飞行的。在舰上或地面上的操作人员点一下鼠标就可以接手控制，否则无人驾驶飞机就自主飞行。

VanBrabant说，无人驾驶飞机的飞行控制系统与其有效载荷系统是分开的，这使得有效载荷改变时无须核查飞行控制软件。他还说：“海军在软件开发上投入了不少资金，因此想尽可能地多次重复使用这些软件。”

VanBrabant说，诺斯罗普.格鲁曼航天系统公司设计系统时尽可能多地采用商品现货部件，并采用开放式结构来应对零部件更新的问题。他还说，现成的飞行管理计算机和其它航空电子部件是由在弗吉尼亚州夏洛特维尔市（Charlottesville）的通用电气智能平台公司（GE Intelligent Platforms）设计和生产的。

通用电气智能平台公司负责军事和航天产品的总经理Peter Cavill解释说，通用电气智能平台公司也为火力侦察兵提供了有效载荷接口计算机和路由器/转换器。

Cavill说：“飞机驾驶计算机是一台完整的计算机，有自己的处理器，存储器，输入/输出电路和支持飞行控制与飞机管理功能的相关电路。飞机驾驶计算机计划以一台双冗余飞机驾驶系统工作，即有完全相同的另外一台飞机管理计算机以帧同步方式工作，从而为无人驾驶飞机的飞行控制系统和分系统提供容错控制。每台飞机驾驶计算机都有交叉通道数据链（CCDL），用于输入信号的交换。”

Cavill还说：“飞机驾驶计算机在必不可少的机载平台的冗余控制系统中起到核心计算和控制装置的作用。飞机驾驶计算机对于飞行安全起至关重要的作用，其作用包括制导与导航、控制飞行线路、保证飞机稳定性和控制飞机分系统。”

Cavill说，飞机驾驶计算机有6个3U型小型外设接口（CompactPCI）插槽，使用具有频率为400-500 MHz的PowerPC 750/755处理器的单板计算机，并支持风河系统公司（Wind River Systems）的VxWorks实时操作系统和绿山公司（Green Hills）的Integrity实时操作系统。

Cavill解释说，“飞机驾驶计算机也通过高速串行数据网络与飞机的各传感器、接收器、执行器和应用/分系统装置接口。飞机驾驶计算机将大量来自远端输入/输出单元（RIU）的接口数据加以归纳，完成核心的飞行控制计算和故障监测功能。这些远端输入/输出单元也都是飞机驾驶系统的构成部分。”

VanBrabant说，无人驾驶飞机通过其通用的自动回收系统完成自主降落，这种自动无人驾驶飞机回收系统（UCARS）由内华达州斯帕克斯城（Sparks）的塞拉内华达公司（Sierra Nevada Corp.）制造。任务结束时，无人驾驶飞机会在军舰后方盘旋，等待来自军舰的降落信号。它通过其仪表确定军舰的速度、纵摇和位置以便用合适的方式降落。VanBrabant还说，所有这些动作对于飞行员来说通常都是通过直接观察完成，而对于无人驾驶飞机来说则必须预先排好程序系统才能自动完成。

塞拉内华达公司的网站说：“后来开发的自动无人驾驶飞机回收系统UCARS-V2能为无人驾驶飞机提供在舰艇及/或陆基昼夜全天候自动降落和起飞性能。自动无人驾驶飞机回收系统UCARS-V2是在UCARS UPN-51系统的基础上开发的，而后者正随海军陆战队的先驱者（Pioneer）无人驾驶飞机服役。无人驾驶飞机回收系统UCARS-V2由两个主要部分组成，一个地基雷达跟踪分系统和一个机载应答器分系统。对于固定翼无人驾驶飞机和旋翼无人驾驶飞机，自动无人驾驶飞机回收系统UCARS-V2都能提供自动起飞功能。无人驾驶飞机回收系统UCARS-V2已经集成到多种形式的无人驾驶飞机中，完成自动起飞及/或降落。