航空电子是（shì）指飞机上所（suǒ）有（yǒu）电子系统的总和。一个最基本的航空电子系统由通信、导航和（hé）显示管理等多个系统构成。航空电子设备种类众（zhòng）多，针（zhēn）对不同用（yòng）途，这些（xiē）设备从最简单的警用直升（shēng）机上的探照（zhào）灯到复杂如（rú）空中预警平（píng）台无所不（bú）包。航空电（diàn）子研究正以惊人的速（sù）度改变着（zhe）航空航天技术。起初（chū），航空（kōng）电子设备只是一架飞机的附属（shǔ）系（xì）统；而如今，许多飞机存在的唯一目的（de）即（jí）为搭（dā）载这些设备。军用飞机正日（rì）益成（chéng）为一种集成（chéng）了各（gè）种强大而敏感（gǎn）的传感器的战斗平台。
历史
在上世纪70年代之前，航空电子(Avionics)这个词还没有出现。那时，航（háng）空仪（yí）表（biǎo），无线电，雷达（dá），燃油系统，引（yǐn）擎（qíng）控制以及（jí）无线电导航都（dōu）是单独的，并（bìng）且大部分（fèn）时候（hòu）属于机械系（xì）統。航空电子（zǐ）诞生于20世纪70年代（dài）。伴随着（zhe）电子工业走向一（yī）体化（huà），航空电子市（shì）场蓬勃发（fā）展（zhǎn）起（qǐ）来。在70年代早期，全世界90％以上的半导体产品应用在军用飞机（jī）上（shàng）。到（dào）了90年代，这（zhè）个比（bǐ）例（lì）已不足1％。从70年代末（mò）开始，航（háng）空电子已逐渐（jiàn）成为（wéi）飞机设（shè）计中一个部（bù）门。推动航电技术发展的（de）主要动力来源于（yú）冷战时期的军（jun1）事（shì）需（xū）要而（ér）非民用领（lǐng）域。数（shù）量庞大的飞机变成（chéng）了会飞（fēi）的传感器平（píng）台，如何使如此众多的传感器协同工作也成（chéng）为（wéi）了（le）一（yī）个新的难题（tí）。时至今日（rì），航电已成为军机研发预算（suàn）中最大的部分。粗略地估计一下，F-15E、F-14有（yǒu）80％的预（yù）算花在了（le）航电系统上。航空（kōng）电（diàn）子在民用市场也正在获得巨大（dà）的成长。飞（fēi）行（háng）控制系（xì）统（线传飞控（kòng）），苛（kē）刻空域（yù）条件带来的新导航需求也促使开发成本（běn）相应上涨。随着越来越多的人将飞机作为自己出（chū）行（háng）的首要（yào）交通（tōng）工具，人们也不断开发（fā）出更为精细（xì）的控制技术（shù）来保（bǎo）证飞机在有限的空域环境下的安全（quán）性。同时，民机天然要求（qiú）将所有的航（háng）电系（xì）统都（dōu）限制（zhì）在驾驶仓内，从而使民机在预算和开（kāi）发方面第一（yī）次影响到军（jun1）事领域。
设计约束
飞（fēi）机上的（de）任何（hé）设备都必须（xū）满（mǎn）足一系列苛刻（kè）的设计约束（shù）。 飞机所面临的（de）电子环境是独特的，有时甚至是（shì）高度复杂的。制（zhì）造（zào）任何飞（fēi）机都面临许多（duō）昂贵，耗时，麻（má）烦和困难的方面，而适航（háng）性认证则是其（qí）中之一。随着飞机及机组人员愈来愈依赖于航（háng）电系统，这些系（xì）统的健壮性（xìng）便变得（dé）非常（cháng）重要了。建造航（háng）空电子系（xì）统的一个必要（yào）因素就（jiù）是要求飞行（háng）控制系统在任何时候（hòu）都不能失效。然（rán）而，飞机上任何一（yī）种系统（tǒng）都对健壮性有一（yī）定程度的（de）要求。
集成
从航空电子工业的发轫时期开始，如何将（jiāng）及（jí）其众多的电子系统连接起来，密切有效地使（shǐ）用各种信息就是一个令人（rén）头疼（téng）的问题。当初如何在离散（sàn）数（shù）据线上（shàng）传递开（kāi）关变（biàn）量的简单问题，而今已（yǐ）演化为如何协调光线（xiàn）数（shù）据总（zǒng）线上传递的（de）飞行控制数据的繁（fán）杂问（wèn）题。空前复杂（zá）的软件也（yě）被用以应（yīng）付空前（qián）苛（kē）刻的（de）航（háng）空（kōng）标准（zhǔn）。 在今天，系（xì）统集成（chéng）已（yǐ）成为飞机工程师们所面临的（de）最（zuì）大问（wèn）题。不管一架飞机如何小，一定程度的集成也（yě）是必不（bú）可少的（例如电力供应）。大型飞机项目（像军（jun1）用及民（mín）用（yòng））经常（cháng）需（xū）要数百名工（gōng）程师（shī）来集成这（zhè）些复杂系统（tǒng）。
物理环境
飞行环境不同（tóng），系统用途各异。某些系统需要比其他更为健（jiàn）壮（zhuàng）。今（jīn）天所有的（de）航空电子系统都（dōu）需要通过（guò）特定水平的环境测试。所以（yǐ）鲁棒（bàng）性设计（jì）日益重要。测试的形式多种多样，许多飞（fēi）机生产商更会预先规定如何测试。随着航电设备的广泛应用，各种适航认证（zhèng）（如英国的CAA或美国（guó）的FAA）制定了这些设备必须满足的（de）性能（néng）标准（zhǔn）。制造商们（men）则在此（cǐ）基础上制定了（le）这些设备必须满足的环境标准。这些标准规定了航电制造商所必（bì）须遵循的飞机（jī）零件测试方（fāng）法及等级。例如盐水喷（pēn）射，防水（shuǐ）性（xìng），模（mó）具成长，以及外部污渍（zì）之类的测试。 目前提供给制造（zào）商的（de）这类航电（diàn）标准有BS 3G 100, MIL-STD-810, DEF STAN 00-35等等（děng）。在进行（háng）每一（yī）项单（dān）独测试前，我（wǒ）们首先得评估其是否（fǒu）适用（yòng）。例如，盐水喷（pēn）射（shè）测试对装（zhuāng）在密封（fēng）架内的（de）设备就没（méi）有什么必（bì）要。制造商们（men）通过交叉（chā）引用这些（xiē）标准，维护测试等级，经常会生成更（gèng）为通用的需求。这些（xiē）需求并不（bú）规定性能，而是对（duì）设备的操作环境的一种描述。
电磁（cí）兼容性
众所周知，EEE, 电（diàn）磁兼容性(EMC)是一项评估电力电子系统相互影（yǐng）响的活动（dòng）。在飞机世界里（lǐ），电（diàn）磁兼容性可导致各种各样的（de）问题。飞机及（jí）其（qí）设备一（yī）般使用测试范（fàn）围更（gèng）广的特定标准，如DEF Stan 59-41, MIL-STD-464等（děng）。
振动
即使是最平稳的（de）飞机（如民（mín）航干线飞机（jī）），振（zhèn）动也是一个非（fēi）常严重的问题，对可靠性影响很大。更不用说像直升（shēng）机那（nà）样颠簸的（de）飞机，振动已成（chéng）为设计中最主要的驱动因素。虽然有一些（xiē）针对（duì）振（zhèn）动问题（tí）的（de）飞机标准，但许多设计者们并没有（yǒu）意识（shí）到它们。共振问（wèn）题对于每一架出厂（chǎng）飞机（jī）固然（rán）不同（tóng），更不用说对（duì）不同型（xíng）号（hào）的（de）飞机了。
系统安（ān）全（quán）性
飞机上的（de）所有零部件都要定期接（jiē）收（shōu）系统安全性分析（xī）。在航（háng）电领（lǐng）域，这项工作主要是（shì）由（yóu）各个国（guó）家的适航认证部门（mén）来执行的。对于民机，总（zǒng）是由FAA或者EASA(JAA)来（lái）认证其安全性。对（duì）于军（jun1）机（jī），虽然也有一些世界标（biāo）准（zhǔn），但大部分（fèn）军（jun1）机买方认（rèn）证执行的（de）是当（dāng）地标准（如DEF Stan 00-56)。在飞机设计中，安全性设计一般表（biǎo）述为可（kě）靠性及耐用性，极大地影响着飞机（jī）设计方法。任何应用于航（háng）电系（xì）统的软件都要接受严格的安全性审查。
质量
航空电子设备的采购在（zài）全球范围（wéi）内已被少数几大巨头所垄断。通（tōng）过（guò）提（tí）供“盒（hé）装部件”，即所谓的LRU（航（háng）线可更换组件），打包（bāo），测试以及配置管理等活动，他们几乎垄断（duàn）了整个航空电子产（chǎn）业。 对于任何工（gōng）业领域，质量控制都是一个非常重（chóng）要的部分。而在航空领域，航电产品供（gòng）货（huò）商（shāng）则可能毁（huǐ）了整个方（fāng）案（参看（kàn）波音Chinook事件（jiàn））。如今ISO 9001所颁布的质（zhì）量标准虽（suī）然（rán）已被主要工（gōng）业所（suǒ）采用，而（ér）主要的飞机制造商对于他们所交付的文档和硬（yìng）件还（hái）有更（gèng）为严格的标准。人们经常（cháng）说飞机不（bú）是（shì）依靠燃（rán）油飞行，而是依靠文档工（gōng）作来飞行。因为任何一个LRU（一个无线（xiàn）电设备或仪器（qì））都要产生大量（liàng）的文（wén）档。
主要领域
如同电子学一样，航（háng）空电子学是个庞大的学科，对其简单（dān）分类很不容易。下文试图介绍（shào）一些感兴趣的领域，由（yóu）此（cǐ）你可以（yǐ）深入（rù）研（yán）究它们。
飞机电子系统
在任何飞机上（shàng），驾驶舱都处于航电系统中最显著的位（wèi）置。这也是最（zuì）困（kùn）难和（hé）最有争议（yì）的问题。所（suǒ）有可以（yǐ）直接控制飞机安全（quán）飞行的系统都可以（yǐ）由飞行员直接控制。那些对飞机安全性（xìng）很关键的系统也都指向航电系统（tǒng）。
通（tōng）信系统
也（yě）许是航电系统中最（zuì）先出现的，飞机（jī）和地面的通信（xìn）能力从一开始就是至关重要的。远程通信爆（bào）发式（shì）的（de）增长意味着（zhe）飞机（民机和军（jun1）机）必须（xū）携带（dài）着一大堆的通信设备。其（qí）中一（yī）小部（bù）分提（tí）供（gòng）了关乎乘客（kè）安全的空（kōng）地通（tōng）信系统。机载通信是（shì）由公共（gòng）地址系统和飞机交（jiāo）互（hù）通信提（tí）供的。
导航（háng）系统
本文所关（guān）注的（de）导航其含义（yì）为如何确定地球（qiú）表（biǎo）明以上的位置和（hé）方向。在（zài）通信系（xì）统出现不久（jiǔ），飞行（háng）能力就受限于（yú）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（háng）传感器来（lái）帮（bāng）助飞行员。除了通信设（shè）备，飞（fēi）机上现在又（yòu）安装了一大堆无线电导航设备。
显示系统
航电系统的独立出现是紧随这些功能的集成工作之后的。很（hěn）早之前，生产商们就努力开发更可靠（kào）和更好的系统（tǒng）来显示关键的飞（fēi）行信（xìn）息（xī）。真（zhēn）正的玻（bō）璃驾驶（shǐ）仓是在（zài）最近5年（nián）才出现的。LCD或者CRT经常会倒退回（huí）传（chuán）统的仪表。如今（jīn），LCD显（xiǎn）示的可（kě）靠性已足以让“玻璃”显示成为关键（jiàn）备份。但这只（zhī）是表（biǎo）面因素。显示系（xì）统负责检查关键的传感器数据，这些数据能让飞机在严苛的环（huán）境里安全（quán）的飞行。显（xiǎn）示软件是以飞行控（kòng）制软件同样（yàng）的要求开（kāi）发出来（lái）的（de），他们对飞行员同等重要。这些显示系（xì）统（tǒng）以多种方式确定高度和方位，并安全方便地将这些数（shù）据提（tí）供（gòng）给机组人员。
飞行（háng）控制（zhì）系统
多年来，平直（zhí）翼飞机和直升机的自（zì）动控（kòng）制飞行的方式是不（bú）同的。这些自动驾驶系统在（zài）大（dà）部分时间里（比如巡航或直升机悬停时）减少（shǎo）了飞行员（yuán）的工作负荷和可能（néng）出现的失误（wù）。第一（yī）个简单的自动驾驶（shǐ）仪用于控制高（gāo）度及方向，它（tā）可以有限地操控一（yī）些东西，如发动（dòng）机推力和机翼舵面。在直升机上，自动稳（wěn）定仪起同样的作用（yòng）。直到（dào）最近，这些（xiē）老（lǎo）系统（tǒng）仍自然而然（rán）地（dì）利用电（diàn）子（zǐ）机械。
防撞系统
为（wéi）了增强空中（zhōng）交通管（guǎn）制，大型运输机和略小些（xiē）的使用空中防撞系统 (Traffic Alert and Collision Avoidance System 交通警告及防（fáng）撞系（xì）统)，它可以检（jiǎn）测出附近的其他飞机，并提供防止空中相撞的指令。小飞（fēi）机也许会（huì）使用简单一（yī）些的（de）空中警（jǐng）告（gào）系统，如TPAS，他们以（yǐ）一种被动方式工作，不会主动（dòng）询问其他飞机的异频雷达（dá）收发器信号，也不提供解决（jué）冲撞的建议。为了防止和地面相撞，飞机上安装了（le）诸如近地警告系（xì）统(GPWS, Ground Proximity Warning System),这（zhè）种系统通常含有一个雷（léi）达测高（gāo）计。新的系（xì）统使用（yòng）gps和地（dì）形和障碍物数（shù）据库为轻型飞机提（tí）供同样的功能。
气（qì）象（xiàng）雷达
气象（xiàng）系统如气象（xiàng）雷达（典型如商用（yòng）飞机上的ARINC 708)和闪电探测器对于夜（yè）间飞行或者（zhě）指令指挥（huī）飞行（háng）非常重要（yào），因为此时飞行员（yuán）无（wú）法（fǎ）看到前方的气象（xiàng）条件（jiàn）。暴雨（雷达可感知）或闪电都意（yì）味着强烈的对流和湍流，而气象系统则可以（yǐ）使（shǐ）飞行员绕过这些区（qū）域（yù）。在（zài）最近，驾驶舱气象（xiàng）系统（tǒng）有了三项最重（chóng）要（yào）的改革（gé）。首先，这些设备（尤其是闪电探测器如Stormscope或Strikefinder）已便宜（yí）了很多，甚至可以装备在小（xiǎo）型飞机上了。其次，除了（le）传统雷达和（hé）闪电探测（cè）器（qì），通过连接卫星（xīng）数据，飞行（háng）员可以获得远超（chāo）过机载系统本身能力的雷达气象图像（xiàng）。最后，现代显示系统可以将气（qì）象信息（xī）和移动地图（tú），地形（xíng），交通等信息（xī）集成在一个屏幕上，大大方便了飞行。
飞（fēi）机（jī）管理（lǐ）系统
飞行管理系统（tǒng）出现在20世纪70年代，在（zài）原（yuán）有的自动导航及（jí）通信控制及其他电子系统的技术上发（fā）展（zhǎn）起来的。柯林斯（sī）(Collins)和霍尼韦尔(Honeywell)公司分别在其参与研发的麦道和波（bō）音（yīn）飞机上率先引入集成的飞行管理系（xì）统。随（suí）着技术的进（jìn）步，飞（fēi）行管理系统的重（chóng）要性不断提（tí）高，成为飞机上最重（chóng）要的人机交互接口。集成（chéng）了飞（fēi）飞行控制计算（suàn）机，导航及性能（néng）计算等（děng）功能。中央（yāng）计算机加上显示和飞行控制系统，这三个核（hé）心系统使飞机上（shàng）的所（suǒ）有系统（不仅（jǐn）仅（jǐn）是航电系统）更易于维护，更易于（yú）飞行，更安（ān）全。引擎（qíng）的监控和管理很早就在飞机地面（miàn）维护方面取得了一（yī）定进展。如今这种（zhǒng）监控管理（lǐ）已经最终延伸到飞机上的所有系统，并（bìng）且延（yán）长了这（zhè）些系统和（hé）零部件的寿命（mìng）（同时降低了成本）。集成了健康及使用（yòng）状（zhuàng）况监控系统（tǒng）（HUMS，Health and Usage Monitor Systems）后，飞（fēi）机管理计算（suàn）机就可以及（jí）时报告那些需要（yào）更换的零件。有（yǒu）了飞机管理计算机或者飞行管理系（xì）统，机组人员就再（zài）也用不（bú）着一张张（zhāng）地图和（hé）复杂的公式了。再加上数字（zì）飞行公文包，机组（zǔ）人员可以（yǐ）管理到小至（zhì）每（měi）一个铆钉的任何（hé）方面。虽（suī）然航电设备制（zhì）造商提供了飞行管理（lǐ）系统，不过（guò）目前还是倾向于由飞机制造商（shāng）提供飞机管理和健康及使用状况监控系统。因为（wéi）这些（xiē）软件（jiàn）依赖于（yú）它们装载在何（hé）种飞机上。
战术任务系（xì）统
航空电子的主（zhǔ）要发展方（fāng）向（xiàng）已转向“驾驶舱背后”。军用飞机或者是用（yòng）来发射武（wǔ）器（qì），或者是变成其他武器系统的眼（yǎn）睛和（hé）耳朵。缘于战（zhàn）术需要，大堆（duī）的（de）传感器装在军用（yòng）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（chú）了（le）飞机管理（lǐ）系（xì）统，还会安装任务管理系统（tǒng）。随着精巧的军用（yòng）传感器的（de）广泛应（yīng）用，它们已变得无所不在，甚至已流入军火（huǒ）黑市。警用飞（fēi）机和电（diàn）子（zǐ）侦察机如（rú）今则携带着（zhe）更为（wéi）精密的战术传感器。
军用通信系统
民机通（tōng）信系统为安全飞行提供（gòng）了骨（gǔ）干支持，而军用通（tōng）信（xìn）系统（tǒng）则主要用于适应（yīng）严酷（kù）的战场环境。军用极高频（UHF）, 甚高频(VHF)（30－88Mz）通信和使（shǐ）用ECCM方法的卫星通信，再加（jiā）上密码学（xué），一起构成（chéng）了战（zhàn）场上安全的（de）通信环（huán）境。数据链系统，如Link 11, 16, 22和BOWMAN, JTRS, 甚至是TETRA提（tí）供（gòng）了数据（如图（tú）像，目（mù）标信息（xī）等）传输方法。
雷（léi）达
空中雷达是主要的作战传感（gǎn）器之一。它和其（qí）地面基站一起，如今已（yǐ）发展（zhǎn）得（dé）非常复杂。空中雷达（dá）最引人注目的一个变（biàn）化（huà）就是（shì）可以在超远距离内提供高度信息。这类雷达从早期（qī）预警（jǐng）雷达(AEW)，反（fǎn）潜（qián）雷达(ASW)，一直到气（qì）象雷达(ARINC 708)和近地雷达（dá）。军用（yòng）雷达有时用（yòng）来帮助（zhù）高速喷气飞机低空（kōng）飞行。虽然民（mín）用市（shì）场（chǎng）上的气象雷达偶尔也作此用，但都有严格的限制。
声纳
声（shēng）纳是（shì）紧（jǐn）随着雷达出现的。好多军用直升机上安装（zhuāng）了探水（shuǐ）声纳（nà），他们可（kě）以保护舰队免遭来自（zì）潜艇和水面敌舰的（de）攻击。水上支援飞（fēi）机（jī）可以释放主动或被动式（shì）声（shēng）纳浮标，他们（men）也（yě）用以确定（dìng）敌方潜水艇的位置（zhì）。
光电系统
光电系（xì）统覆（fù）盖的设备范（fàn）围很广，其（qí）中（zhōng）包括（kuò）前视红外系统（Forward Looking Infrared）和被动式红外设备 （Passive Infrared Device, PIDS）。这些设备都可以给机组（zǔ）提（tí）供（gòng）红外图像。这些图像可以获得更好的目标分辨率（lǜ），从而用于一切搜救活（huó）动。
电子（zǐ）预（yù）警
电子支援（ESM, Electronic Support Measure)以及防御支援(DAS, Defensive Aids)常用于（yú）搜集威胁物或潜在威胁物的（de）信息（xī）。它们最终用于发射武器（qì）（有时是自动发射）直接攻击敌机。他们有（yǒu）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（guǎn）是军用的，商用的，还（hái）是民用先进机型的电子系统都是通过航（háng）空电子总线相（xiàng）互连接（jiē）起来的。这些网络在功（gōng）能上和家用（yòng）电脑（nǎo）网（wǎng）络十（shí）分相似，然（rán）而在通讯和电子协议上区（qū）别很大。下面简要列出最常见（jiàn）的（de）航空（kōng）电子总（zǒng）线（xiàn）协议及其主要（yào）应用：
Aircraft Data Network (ADN): 飞机数据网络
AFDX: 商用飞机上 ARINC 664 的特定实现
ARINC 429: 商用飞机（jī）
ARINC 664: 参照上述（shù）ADN
ARINC 629: 商用飞机（jī）(波音 777)
ARINC 708: 商（shāng）用飞机上的（de）气象（xiàng）雷达
ARINC 717: 商用飞（fēi）机上的（de）飞行数据（jù）记录仪（yí）
MIL-STD-1553: 军用飞机
警用（yòng）及空中救护
警用及空中救护（hù）飞机（大部分属（shǔ）直升机）现在已成为一个重（chóng）要的市场。军（jun1）机（jī）现在（zài）也（yě）常常用来帮（bāng）助应对民间的非暴力不合（hé）作事件。警用（yòng）直（zhí）升机几乎都安装了视（shì）频或（huò）红外热成像仪，这样就可以追（zhuī）踪嫌疑（yí）犯或任何（hé）他们感兴趣的东（dōng）西。警用直升机（jī）也安装了探照灯（dēng）和扩（kuò）音喇叭，这和警车上（shàng）的用途是（shì）一样的。很显然，空中（zhōng）救护或急救直升机上需要医疗器（qì）械，而这些（xiē）很少被当作航空电子设备。然而，很多（duō）急（jí）救和警用直升机需要在（zài）一些令（lìng）人不安的环境中飞行，这（zhè）就需要更多（duō）的传感（gǎn）器，其（qí）中一些直到最（zuì）近还（hái）被认为是纯粹的（de）军机设（shè）备。（国防科技网）
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