分析航空网络技术发展雷达系统论文

分析航空网络技术发展雷达系统论文（通用9篇）

篇1：分析航空网络技术发展雷达系统论文

分析航空网络技术发展雷达系统论文

1、计算机网络技术的发展和特点

数字化、网络化和信息化成为当今社会的重要特征，形成了一个以网络为核心的信息时代。1969年，出现了互联网的雏形，伴随着技术的革新和进步，直至1994年互联网发展成熟，因特网演变成基于ISP和NAP的多层次结构网络，计算机网络技术日益广泛应用。计算机网络提供了两个重要的功能，即连通性和共享性。连通性是指网络上的用户之间都可以交换信息，而共享性指的是资源共享，资源共享可分为信息软件与硬件共享。网络根据作用范围分为广域网、城域网、局域网、个人区域网，每一种网络都有不同的特点和使用范围，而航管雷达系统使用的是局域网，因为现阶段网络技术仅仅在单一航管雷达系统内应用，如果下一步实现全国雷达信号联网，就会涉及到更大范围内的网络应用。开放系统互联OSI模型定义了连接异种计算机标准的体系结构，OSI为连接分布式应用处理的“开放”系统提供了基础。OSI的七层体系结构为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。TCP/IP协议非国际标准，但是由于其更简单、更容易理解和实现，已经成为事实上的国际标准。

2、RAYTHEON一次雷达结构

RAYTHEONASR-10SS一次雷达是20世纪90年代具有先进技术的全固态航管监视雷达，具有覆盖范围广、数据可靠性高、系统实用性强和目标容量可扩展的特点，适用于中高飞行流量的机场环境。ASR-10SS一次雷达的基本配置包括天线和天线基座、发射机、双通道接收机/录取器、双通道信号数据处理器、主/备现场控制和数据接口、遥控终端等。此航管雷达的特点是应用了以太网技术。20世纪90年代，网络技术的应用远没有现在广泛，而其采用的以太网并没有配备交换机或路由器等一类的网络核心部件，仅仅采用特性阻抗为50Ω的同轴电缆，将所有需要连网的设备利用“T”形头来实现以太网，用同轴电缆的起点端和终点端加载假负载来实现阻抗匹配。IEEE802.3以太网具有10Mb/sec的数据传输速率，双通道采用的是总线型的网络拓扑结构。

3、INDRA二次雷达结构和特点

INDRAIRS-20MP/L二次雷达基本配置包括双通道接收机/录取器、发射机、天线、马达及马达控制器、双通道GPS时钟、主备交换机、UTS测试单元、VR3K、监控设备、ATC系统中用到的数台SDD设备等。INDRAIRS-20MP/L二次雷达采用双网冗余的网络结构，并且主要部件采取双通道配置，AB网均配置交换机，并且相互独立运行，使用的是ICP/IP协议的10、100BASE-T。通过双网冗余，所有部件均接入AB网，包括主动通道切换、故障通道切换等，均能实现无缝隙衔接，确保设备工作的可靠性。马达控制器采用CAN-BUS技术进行自动切换。INDRAIRS-20MP/L二次雷达采用星型拓扑结构，由中央节点和其他各个节点连接组成，每个节点之间的通信均需通过中央节点，在星型拓扑结构中中央节点是至关重要的，而在INDRAIRS-20MP/L二次雷达系统中，中央节点是利用交换机形成的。星型网络拓扑结构的优点就是结构比较简单、局域网建网更加容易、使用网络协议简单、单设备故障对系统影响不大且容易排除和便于控制、线路的传输效率取决于中央节点设备的速率等，缺点是局域网中线束较多，对中央节点设备依赖性强;长时间工作中央节点负担重，容易形成系统瓶颈。现阶段，星型网络拓扑结构是局域网通常采用的主流形式。需要注意的是，航管楼SLG作为远端监控设备，功能与本地SLG相同，然而在逻辑上却作为本地SLG的备用机，我们将在后面介绍INDRAIRS-20MP/L二次雷达曾经出现的故障来说明逻辑上的主备关系。在INDRAIRS-20MP/L二次雷达网络拓扑结构中，使用双绞线作为传输媒介，并采用EIA/TIA-568标准。由于设备属于远山台站，设备监控信号和雷达数据需要传输至航管楼使用，因此网络拓扑结构中还使用到光缆和微波传输设备。，比较它们的系统图，主要区别在于网络拓扑结构、形成网络的器件以及接入网络的功能部件不同。IRS-20MP/L二次雷达拓扑结构中，网络中引入了交换机，最大限度地实现了互连和共享。从接入网络的部件数量来看，我们可以看到网络技术随着航管雷达的更迭也有了长足的发展和广泛的应用

4、INDRA二次雷达故障案例分析

INDRAIRS-20MP/L二次雷达的监控部分SLG，其基本作用就是监控设备各部件的工作状态，配置雷达各部分的功能进行配置，修改参数，并提供各部件的`信息和故障报告。在SLGUCS监控主界面中，我们能自动实时监控录取器控制器的CPU性能、内存容量，以确保网络系统的数据处理能力始终处于最优状态。

4.1天线监控失效

在设备运行正常并且雷达信号正常情况下，远端(航管楼)监控SLG显示，天线系统失去监控，显示橙色或者白色，橙色表示出现非关键故障，白色表示未监控到。从监控中看到天线正常旋转，SLG中PPI中显示雷达信号正常，由此得出，设备工作正常，仅是监控部分出现异常，重新启动远端(航管楼)SLG系统，故障现象依旧。重新启动本地(罕山)SLG系统，故障现象消失。进一步分析可知，该故障系厂家软件BUG，远端SLG是由本地SLG镜像而成，在厂家的原始配置中并没有远端SLG，因此远端SLG在此网络系统中逻辑上是不存在的，因此故障处置需要在本地SLG上重启处理。

4.2参数修改失效

-09秋季维护中，为验证假目标的成因，在本地SLG增加反射区域0°～360，在反射区域中仅显示目标原始视频(原始视频即没有经过处理的目标，没有二次代码、高度显示和地速显示)，验证后需要恢复初始状态，即便将此反射区域删除，系统录取器也并没有恢复初始状态，依然只显示原始视频。维护人员先后将此故障定位于VR3K、本地SLG、录取控制器、收发机，将上述部件的参数恢复初始状态并重新启动，故障现象仍然存在，经反复与厂家工程师联系，提出是否为本地SLG和远端SLG同步出现问题，也就是说增加反射区域的操作同步，而删除反射区域操作没有同步，同时重启本地SLG和远端SLG后，故障现象消除。本地SLG与远端SLG出现不同步，也是网络系统中逻辑冲突。

5、计算机网络技术应用设想

5.1改进航管雷达设备维护理念

20世纪80年代航管雷达系统中，功能的实现是靠电路板;进入20世纪90年代，模块化是组成雷达系统的基础，维护和维修多是更换功能模块，更深层次的模块维修则依靠厂家工程师;现阶段，在模块化的基础上应用和发展了网络技术，设备的模块均增加了网络功能，虽然深层次的维修依然是依靠厂家，但是由于网络的引入，每一部件在系统中的作用弱化，更多的靠网络技术的信息交换与共享。笔者认为，航管雷达维护人员应该从以雷达专业为重过渡到以网络技术为重，不局限于航管雷达系统，包括更多的专业化设备，都是建立在以交换机为核心的网络架构中，尤其是空管行业，工作必须确保万无一失。

5.2航管雷达全国联网

随着雷达站点覆盖的增加和空域管理区域化，任何一地的管制部门需要引入多部雷达信号，各地雷达信号交织成全国雷达信号网，每一部雷达都将成为全国雷达信号网中的节点。随着航管雷达设备中网络应用更加全面，就为形成雷达信号网提供了更多的技术基础，在未来，航管雷达设备将实现统一标准，更加有利于全国雷达联网。在形成全国雷达信号网后，任何一部单一的雷达设备故障都不会影响雷达信号网，也就不会影响空中交通管制服务，从而确保飞行安全。

6、结束语

目前，计算机网络技术越来越多地应用于航管设备，我们需要改变对设备的认识。笔者认为，通信导航监视专业人员无论从事哪一个专业，计算机网络技术知识将成为我们必须要掌握的技术，这就需要老一代的技术人员要及时更新自己掌握的知识，无论是单一系统设备，还是数据联网，都要以网络为核心。随着航管设备的发展，网络将变得非常重要，我们今后的维护工作重点将会与网络息息相关。

作者：崔军 单位：民航山西空管分局

篇2：分析航空网络技术发展雷达系统论文

航空雷达数据总线技术研究

在给出航空雷选数据总线种类的基础上,详细阐述了RS-232C、RS-422A、RS-485、ARINC429、MIL STD_1553B等串行数据总线的信号特点、电气特性、和调制形式,并比较了它们的使用方法和应用条件,为航空雷达的深入研究奠定了基础.

作 者：王勇 张欣 钱玉莹 作者单位：中国人民解放军海军航空工程学院青岛分院,山东,青岛,266041刊 名：科技信息英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(15)分类号：V2关键词：RS-232C RS-422A RS-485 ARINC429 MIL_STD_1553B

篇3：分析航空网络技术发展雷达系统论文

1 计算机网络技术的发展和特点

数字化、网络化和信息化成为当今社会的重要特征, 形成了一个以网络为核心的信息时代。1969年, 出现了互联网的雏形, 伴随着技术的革新和进步, 直至1994年互联网发展成熟, 因特网演变成基于ISP和NAP的多层次结构网络, 计算机网络技术日益广泛应用。计算机网络提供了两个重要的功能, 即连通性和共享性。连通性是指网络上的用户之间都可以交换信息, 而共享性指的是资源共享, 资源共享可分为信息软件与硬件共享。网络根据作用范围分为广域网、城域网、局域网、个人区域网, 每一种网络都有不同的特点和使用范围, 而航管雷达系统使用的是局域网, 因为现阶段网络技术仅仅在单一航管雷达系统内应用, 如果下一步实现全国雷达信号联网, 就会涉及到更大范围内的网络应用。

开放系统互联OSI模型定义了连接异种计算机标准的体系结构, OSI为连接分布式应用处理的“开放”系统提供了基础。OSI的七层体系结构为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。TCP/IP协议非国际标准, 但是由于其更简单、更容易理解和实现, 已经成为事实上的国际标准。

2 RAYTHEON一次雷达结构

RAYTHEON ASR-10SS一次雷达是20世纪90年代具有先进技术的全固态航管监视雷达, 具有覆盖范围广、数据可靠性高、系统实用性强和目标容量可扩展的特点, 适用于中高飞行流量的机场环境。ASR-10SS一次雷达的基本配置包括天线和天线基座、发射机、双通道接收机/录取器、双通道信号数据处理器、主/备现场控制和数据接口、遥控终端等。此航管雷达的特点是应用了以太网技术。20世纪90年代, 网络技术的应用远没有现在广泛, 而其采用的以太网并没有配备交换机或路由器等一类的网络核心部件, 仅仅采用特性阻抗为50Ω的同轴电缆, 将所有需要连网的设备利用“T”形头来实现以太网, 用同轴电缆的起点端和终点端加载假负载来实现阻抗匹配。IEEE802.3以太网具有10 Mb/sec的数据传输速率, 双通道采用的是总线型的网络拓扑结构。该系统的网络结构如图1所示。

3 INDRA二次雷达结构和特点

INDRA IRS-20MP/L二次雷达基本配置包括双通道接收机/录取器、发射机、天线、马达及马达控制器、双通道GPS时钟、主备交换机、UTS测试单元、VR3K、监控设备、ATC系统中用到的数台SDD设备等, 其网络拓扑如图2所示。

INDRA IRS-20MP/L二次雷达采用双网冗余的网络结构, 并且主要部件采取双通道配置, AB网均配置交换机, 并且相互独立运行, 使用的是ICP/IP协议的10、100BASE-T。通过双网冗余, 所有部件均接入AB网, 包括主动通道切换、故障通道切换等, 均能实现无缝隙衔接, 确保设备工作的可靠性。马达控制器采用CAN-BUS技术进行自动切换。

从图2中可以看出, INDRA IRS-20MP/L二次雷达采用星型拓扑结构, 由中央节点和其他各个节点连接组成, 每个节点之间的通信均需通过中央节点, 在星型拓扑结构中中央节点是至关重要的, 而在INDRA IRS-20MP/L二次雷达系统中, 中央节点是利用交换机形成的。星型网络拓扑结构的优点就是结构比较简单、局域网建网更加容易、使用网络协议简单、单设备故障对系统影响不大且容易排除和便于控制、线路的传输效率取决于中央节点设备的速率等, 缺点是局域网中线束较多, 对中央节点设备依赖性强;长时间工作中央节点负担重, 容易形成系统瓶颈。现阶段, 星型网络拓扑结构是局域网通常采用的主流形式。

需要注意的是, 航管楼SLG作为远端监控设备, 功能与本地SLG相同, 然而在逻辑上却作为本地SLG的备用机, 我们将在后面介绍INDRA IRS-20MP/L二次雷达曾经出现的故障来说明逻辑上的主备关系。在INDRA IRS-20MP/L二次雷达网络拓扑结构中, 使用双绞线作为传输媒介, 并采用EIA/TIA-568标准。由于设备属于远山台站, 设备监控信号和雷达数据需要传输至航管楼使用, 因此网络拓扑结构中还使用到光缆和微波传输设备。

图2所示的航管雷达系统比图1所示系统晚了20年, 比较它们的系统图, 主要区别在于网络拓扑结构、形成网络的器件以及接入网络的功能部件不同。在图2所示的IRS-20MP/L二次雷达拓扑结构中, 网络中引入了交换机, 最大限度地实现了互连和共享。从接入网络的部件数量来看, 也能看出图2接入的部件较多, 从而我们可以看到网络技术随着航管雷达的更迭也有了长足的发展和广泛的应用。

4 INDRA二次雷达故障案例分析

INDRA IRS-20MP/L二次雷达的监控部分SLG, 其基本作用就是监控设备各部件的工作状态, 配置雷达各部分的功能进行配置, 修改参数, 并提供各部件的信息和故障报告。在SLG UCS监控主界面中, 我们能自动实时监控录取器控制器的CPU性能、内存容量, 以确保网络系统的数据处理能力始终处于最优状态。表1为本地SLG和远端SLG的IP地址。

4.1 天线监控失效

在设备运行正常并且雷达信号正常情况下, 远端 (航管楼) 监控SLG显示, 天线系统失去监控, 显示橙色或者白色, 橙色表示出现非关键故障, 白色表示未监控到。从监控中看到天线正常旋转, SLG中PPI中显示雷达信号正常, 由此得出, 设备工作正常, 仅是监控部分出现异常, 重新启动远端 (航管楼) SLG系统, 故障现象依旧。重新启动本地 (罕山) SLG系统, 故障现象消失。进一步分析可知, 该故障系厂家软件BUG, 远端SLG是由本地SLG镜像而成, 在厂家的原始配置中并没有远端SLG, 因此远端SLG在此网络系统中逻辑上是不存在的, 因此故障处置需要在本地SLG上重启处理。

4.2 参数修改失效

2014-09秋季维护中, 为验证假目标的成因, 在本地SLG增加反射区域0°~360º, 在反射区域中仅显示目标原始视频 (原始视频即没有经过处理的目标, 没有二次代码、高度显示和地速显示) , 验证后需要恢复初始状态, 即便将此反射区域删除, 系统录取器也并没有恢复初始状态, 依然只显示原始视频。维护人员先后将此故障定位于VR3K、本地SLG、录取控制器、收发机, 将上述部件的参数恢复初始状态并重新启动, 故障现象仍然存在, 经反复与厂家工程师联系, 提出是否为本地SLG和远端SLG同步出现问题, 也就是说增加反射区域的操作同步, 而删除反射区域操作没有同步, 同时重启本地SLG和远端SLG后, 故障现象消除。本地SLG与远端SLG出现不同步, 也是网络系统中逻辑冲突。

5 计算机网络技术应用设想

5.1 改进航管雷达设备维护理念

20世纪80年代航管雷达系统中, 功能的实现是靠电路板;进入20世纪90年代, 模块化是组成雷达系统的基础, 维护和维修多是更换功能模块, 更深层次的模块维修则依靠厂家工程师;现阶段, 在模块化的基础上应用和发展了网络技术, 设备的模块均增加了网络功能, 虽然深层次的维修依然是依靠厂家, 但是由于网络的引入, 每一部件在系统中的作用弱化, 更多的靠网络技术的信息交换与共享。笔者认为, 航管雷达维护人员应该从以雷达专业为重过渡到以网络技术为重, 不局限于航管雷达系统, 包括更多的专业化设备, 都是建立在以交换机为核心的网络架构中, 尤其是空管行业, 工作必须确保万无一失。

5.2 航管雷达全国联网

随着雷达站点覆盖的增加和空域管理区域化, 任何一地的管制部门需要引入多部雷达信号, 各地雷达信号交织成全国雷达信号网, 每一部雷达都将成为全国雷达信号网中的节点。随着航管雷达设备中网络应用更加全面, 就为形成雷达信号网提供了更多的技术基础, 在未来, 航管雷达设备将实现统一标准, 更加有利于全国雷达联网。在形成全国雷达信号网后, 任何一部单一的雷达设备故障都不会影响雷达信号网, 也就不会影响空中交通管制服务, 从而确保飞行安全。

6 结束语

目前, 计算机网络技术越来越多地应用于航管设备, 我们需要改变对设备的认识。笔者认为, 通信导航监视专业人员无论从事哪一个专业, 计算机网络技术知识将成为我们必须要掌握的技术, 这就需要老一代的技术人员要及时更新自己掌握的知识, 无论是单一系统设备, 还是数据联网, 都要以网络为核心。随着航管设备的发展, 网络将变得非常重要, 我们今后的维护工作重点将会与网络息息相关。

参考文献

篇4：飞机雷达天线系统隐身技术研究

飞机雷达天线系统隐身技术研究

分析了由飞机雷达罩、雷达天线和雷达舱内高频部件构成的雷达天线系统的散射特性,并研究了其隐身机理和隐身措施.提出了飞机雷达舱气动,隐身,结构一体化设计概念.

作 者：车海林 何嘉航 CHE Hai-lin HE Jia-hang  作者单位：中国航空集团公司,第一飞机设计研究院,陕西,西安,710089 刊 名：飞机设计 英文刊名：AIRCRAFT DESIGN 年，卷(期)： 29(6) 分类号：V221 关键词：隐身技术   雷达天线系统   RCS  

篇5：分析航空网络技术发展雷达系统论文

针对“航空雷达和通信原理”课程特色，面向学员的任职岗位，从教学目标、内容、方法三个方面对本课程的教学进行设计。实践证明，正确的教学思路是强化教学效果的重要支撑，为今后的课程教学提供参考。

新装备的技术含量的提高和所用理论的丰富，对维护人员的素质提出了更高要求，这就要求专业课程培训的学员既要有丰富的理论知识，又要有较强的动手能力，更应具备一定的信息应用能力。目前学员在校学习的理论课时减少，实践课时增多，特别是专业课的学习，要求在较短的时间内完成较之以前更多的理论及维护知识，这势必要求课堂上理论课信息量要大，效果要好，同时要教给学员信息获取、筛选的方法。在此情况下，保证课程教学质量一个重要的措施就是教员要对课程教学进行精心的设计，保证教学目标的实现。如何搞好课程教学设计?不同课程、不同对象、不同教员有不同的方法。结合“航空雷达和通信原理”课程的教学，我试谈谈如何搞好教学设计。

一、明确教学目标

教学目标是学员通过课程学习，在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面应达到的预期效果。由于“航空雷达和通信原理”是一门关于航空雷达和通信系统的基本原理、基本方法及其工作过程的课程，是大学专科士官相关专业的一门任职岗位课程，因此教学目标就是了解航空雷达和通信的基本概念、雷达和通信系统的基本组成;理解雷达和通信系统的基本工作原理;熟练掌握雷达对目标的距离、方位和速度的测量原理、实现方法及各分系统的工作特性;熟练掌握各种模拟调制和数字调制方式的原理、实现方法及特点;初步掌握航空雷达和通信装备在现代战争中的作战使用方法;初步涉入雷达对抗和通信对抗作战基本知识;牢固树立信息化战争观念，为后续课程的学习及进入部队后能胜任本职工作奠定坚实的基础。

二、重组教学内容，突出主线

在教学过程中，如果要求学员在有限的时间内不分轻重地接受大量的理论知识，那么只能是囫囵吞枣。所以在教学内容的设计上，必须突出重点，让学员获取最有价值的信息，遵循层层推进、逐步深入的.原则，将教学内容设计为“两大模块、两条主线”。

课程内容采用模块化设计，划分为航空雷达模块和航空通信模块。其中以雷达概述、雷达的组成和雷达对目标参数的测量构成航空雷达模块，以通信概述、军事通信及信道技术、模拟调制系统、数字调制系统和模拟信号的数字传输构成航空通信模块。

航空雷达模块以“雷达的基本功能—基本组成—基本工作过程—对具体参数的测量”为主线，航空通信模块以“通信系统的基本功能—基本组成—基本工作过程—调制与解调”为主线。两条主线由浅入深，侧重学员对雷达参数测量及通信系统调制与解调内容的理解和掌握。同时精心收集航空雷达和通信系统在现代战争中的作战使用案例，力求把基本理论与装备紧密结合起来，丰富主线内容，深化学员对航空雷达与通信装备作战使用能力的理解与掌握。

三、合理使用教学方法及手段

本课程的基本教学方法是理论讲授和专题研究相结合，充分利用现有的教学装备和专业网站开展教学，具体思路如下：

(一)在教学方法上，以研讨式教学为主，多种教学方法并用

课程教学应广泛开展研讨式教学，强调教学、学学互动，将案例教学、讨论教学、问题教学、启发教学等优秀教学方法应用于教学过程之中，将雷达与通信的最新技术研究成果、学术前沿理论穿插于教学内容之中。通过教学互动，激发学员分析和思考问题，将创新思维及信息化作战观念的培养贯穿于教学活动之中。

(二)面向学员任职岗位开展专题研究

专题研究以岗位任职需求为导向，以专题为形式，以解决问题为目标，以教员为主导，以学员为主体，在教学过程中通过专题研究活动，帮助学员转变观念、获取知识、深化理解、掌握科学研究技能的现代教学方法。

本课程将引导学员针对航空雷达和通信装备使用及如何增强装备的抗干扰能力等方面的内容开展专题研究活动，既培养了学员的科学研究能力，又为提高学员电子对抗装备作战使用能力奠定了基础。其实施的过程包括确定研究题目、撰写研究报告、汇报交流讨论等基本环节。

(三)使用多种教学手段，加深对抽象内容的理解

由于本课程是一门理论讲授课程，教学内容抽象且不易理解。为了加深学员对抽象内容的理解，在教学中应充分利用现有的教学装备和信息资源，通过综合运用计算机多媒体、软件模拟仿真、网络教学等现代化教学手段，根据每次课的教学需要，有针对性地合理选用具体的教学手段，有利于开展研讨式教学，激发学员学习兴趣，增加教学信息量，增强教学效果。例如：利用虚拟电子对抗作战实验仿真等手段，开展对雷达的工作过程及结果显示、通信过程及调制与解调的实现等部分内容的观摩实验教学，以加深学员对这些抽象内容的理解。

(四)充分发掘信息资源，着重信息技术的利用

篇6：分析航空网络技术发展雷达系统论文

国外合成孔径雷达卫星发展趋势分析

合成孔径雷达(SAR)卫星能克服云雾雨雪和夜暗条件的`限制对地面目标成像,可全天时、全天候、高分辨率、大幅面对地观测,这对于观测长年受云覆盖的地区尤为重要.在军事侦察、军事测绘及诸多民用领域可发挥重要作用,近年来受到世界各国高度重视并得到迅速发展.

作 者：孙佳 SUN Jia 作者单位：61646部队刊 名：装备指挥技术学院学报 ISTIC英文刊名：JOURNAL OF THE ACADEMY OF EQUIPMENT COMMAND & TECHNOLOGY年，卷(期)：200718(1)分类号：V19关键词：合成孔径雷达卫星 航天侦察 趋势

篇7：某航空交通管制雷达故障分析

关键词：航空管制雷达,故障分析,可维修性

0引言

某系列雷达是20世纪末民用航空交通管制中广泛应用的雷达,其中发射机为真空管器件组成。本文所讨论的航空管制雷达除发射机功率放大级为真空管外,其余均为固态器件。使用几年来,不管是在调试时期,还是在正常值班任务以后,都出现过停机故障。相对故障时间较长,降低了雷达的使用可靠性,增加了调试、维护的成本和时间,影响了正常值勤任务的进行。通过调查和收集,积累了该雷达影响其可靠性和使用性的资料,结合该型雷达故障维修过程,对该雷达如何在使用中提高其固有可靠性提出了有益的建议,对提高系统工作可靠性的措施进行了探索和分析。

1故障现象

1.1发射系统的故障

a) 直接表现为发射机的故障。发射系统是该型雷达最易出现故障的部分。根据雷达设备安装架设以来的统计,发射机故障占故障总数的三分之一左右。故障现象表现形式较多:一是跳高压,开机后工作几秒钟就跳,一加高压就跳的现象都曾出现过。这时在雷达的控制面板上表现为“DC”、“BODY I”、“BODY DUTY”灯亮,“DUMP SWITCH OPEN”自动跳开;二是高压加不上,表现形式为一加高压就跳,有时报“DC”,有时报“BODY DUTY”,也有时报“TWT”“EHT HIGH”“TWT VAUUM”“V SWR”“BEAM I”“BATTLE DVERRIDE”故障。

b) 行波管造成的故障。该机采用的行波管放大器属于有寿器件,曾经出现过在初次装配行波管的过程中没有把离子泵电源连接到行波管,导致行波管工作不稳定,行波管寿命达不到预期寿命的情况。另外,由于行波管的参数离散性较大,寿命相差较大。个别行波管一使用其栅阴绝缘电阻、收集极对电电阻就不大,极易产生报“BODY DUTY”故障。

c) 自动放电开关“DUMP SWTCH”引发的故障。放电开关是发射机的重要保护器件,在已有的统计中,由于放电开关放电不良造成的故障现象较为多样,放电开关出现故障的主要原因是放电时为大电流、高电压放电,3个触点不同时接地,造成高压关掉后高压需要较长时间才能放掉的现象,再次开机常有一些高压(快速)整流管损坏。

1.2附属设备的故障

该机的附属设备较多,包括空调、水冷系统、辅助后备电源系统、电站、询问机、二次雷达各机柜的冷却风扇、除湿机等。但部分附属设备(二次雷达、询问机、用市电工作时的后备电站等)的工作与否不直接影响雷达的工作,对这类设备未做统计。

a) 冷却剂绝缘电阻下降,去离子水的导电率上升,系统不工作。这种情况是由于去离子水的纯度不够高,主要是在运输、储存过程中使用了不洁净的容器,或者暴露于空气中的时间过长造成的;也有可能是树脂筒使用时间超过预期寿命,失去过滤作用,降低了去离子水的绝缘强度引起的。

b) 冷却液不足造成冷却效果不好,因此系统不工作。出现这种情况是在更换冷却液、树脂筒或其他与冷却液直接有关的部件时操作不当,如冷却液渗漏后没有补充、加注的冷却液内存有较多的气泡等情况均可造成这种后果。冷却液渗漏还易发生在其他部位,冷却水主要为行波管、环形器、逆变器、整流器等进行散热,在实际工作中,由于冷却液渗漏的部位不同会诱发许多不同的故障现象。这些故障现象都会影响发射机的正常工作。

c) 冷却塔的环境不良造成系统不工作。一种情况是冷却塔所处的环境温度太高,比较多见,现有的冷却塔大多放置于室内,在环境温度较高且通风条件不良的情况下,热量处在小范围的机房内循环,无法散发出去,造成出现了热量的积累,温度越来越高,出现该故障时一般是“温度超限报警”,另一种情况是冷却塔所处环境温度过低(特定季节),造成冷却系统无法正常启动。

1.3信号处理部分的故障

该机的信号处理部分本身工作是较为稳定的。诱发该系统工作不稳定的主要有以下几个方面:

a) 信号处理机柜的电源部分X72单元,该电源部分输出3组电源,2个15 V/15 A、2个5 V(15 A、200 A各1个)、1个-5 V/15 A电源,其中5 V/200 A电源故障次数较多,极易影响整机的工作。

b) 通信光缆,由于该机为可无人值守工作方式,雷达设备机房与显示机房之间的通信、信号传输都是通过光缆进行的。雷达显示控制机房与发射机设备机房之间的通信易出现的故障有两种,在架设调试中出现过用力不当拉坏光缆现象,在工作中有过多次被老鼠咬坏光缆的现象。出现的故障现象为信号处理不工作,通信中断等。

1.4控制、保护系统的故障

控制保护系统引发的故障一般较易判断,通常直接表现为由故障检测电路的检查传感器、控制驱动电路故障。经常出现的故障有以下几种:

a) 放电开关的触点接触不良。这时可以高压指示表头在关高压后指示下降缓慢现象,在放电瞬间可以观察到较大的火花。

b) 冷却系统的温度、流量和去离子水电导率测试传感器性能下降,误报警使冷却系统不工作,致使发射机跳高压。

c) 风扇正常运行但是风速传感器误报风扇故障。

1.5交流配电系统的故障

该系统的门交流电源部分包括50 Hz 220 V/380 V—50 Hz 240 V/440 V变换、交流稳压器、UPS及配电机柜。其中配电机柜在多部雷达中出现过故障。故障的成因如下:

a) 电涌保护器电缆转接盘上配属的防护罩属可燃物品,电缆接头出现松动接触电阻变大时温度升高引燃防护罩,造成配电机柜起火燃烧,所有的接线排及对应的电涌保护器、空气开关均损坏。

b) 装配于面板的防误开关易在调机或例行检查时碰触到,造成误动作。

1.6天线驱动系统的故障

天线驱动系统的工作是比较稳定的,但出现问题时解决起来比较复杂。该驱动电路采用时代公司“慢”启动操控方式,较好地解决了启动天线时电气和机械方面的冲击。已有的统计显示,该系统最突出的问题是减速齿轮箱漏油,几乎在所有的机器上都能看到机油渗漏的现象。出现这个问题的主要原因是设计制造中的工艺问题。但从使用的角度来看应从以下两个方面找原因:一是加油时要适量,油太多易溢出油,油太少易润滑不良;二是对进入损耗期的密封垫要及时更换,装配减速箱时密封垫应铺平垫实。该系统另一个故障是驱动电机的轴承损坏。表现出的故障现象为天线转动时机械噪声很大(如果发现不及时,可能造成更大的损失),故障的原因是驱动电机的前端轴承损坏,弹子与轴承的外壳有明显的间隙。形成这种故障的原因很多,但从应用上来看原因有如下3个方面:一是减速器与驱动电机的连接法兰同心配合不当;二是装配工艺不当(所用的润滑脂、轴承不符合规定);三是维护保养不及时,对于易损“有寿”件的更换不及时。

1.7软件系统的故障

该机的软件系统稳定性较好,但是出现过信号“过载”、“虚警率”上升的故障。通常出现这种故障都与环境气候有关,即在春、夏两季出现较多,通常进行复位后即可正常工作。该机的系统优化是一个不断完善的过程,当周围的电磁环境有了较大变化,或气象因素、不同季节到来时应使用不同的RAG图,这些图的具体数据也必须根据已有RAG图的使用效果进行更新,以使在发现概率较高的情况下保持较低的虚警率,取得最好的效果。从实际应用情况看,不断地(新的RAG图必须与原设定的进行多次比对后再确定更新)对其进行优化是最好的解决方案。

1.8外部信号串入过大造成的误报

该机的“VSWR”检测电路,有时将外来的强功率信号当成本机发射脉冲的反射,误判为“VSWR”故障。

2故障的成因分析

2.1安装、检修不当造成的故障

a) 机械安装过程不当造成的故障。这类故障大都出现在安装过程中或检修、维护之后,往往是由于粗心造成的,如安装或更换行波管时出现的反射波过强,即电压驻波比过大,一般是与行波管直接连接的软波导垫片厚度不当或根本没垫好;又如前面已提到的离子泵电源没有安装,波导连接点没有处理好,环形器没有认真检查连接,接收机放电管匹配器垫片没有垫好,冷却液水管弯曲度太大,接头没有插好,高压元件灰尘没有清理干净,天线转动大盘的水平没有调整好,驱动电机与减速箱之间同心度偏差大,润滑脂或润滑油质量不合格,减速箱内加入润滑油过多,装配减速箱时密封垫安装不当等。

b) 由于电气性能不良造成的故障。如自动放电开关触电接地不好,导致高压泻放时间过长和放电不完全,下次开机时易损毁高压整流管,在安装或检修维护过程中对于高压部分(或配电柜)的接头没有完全紧固或是存在虚焊,极易造成该部分高压打火(或配电柜接头过热),从而引发发射机故障或配电柜防护罩燃烧。

2.2控制系统及电源引发的故障

控制系统引发的故障比较容易分析,多为传感器、检测电路、控制电路或驱动电路的问题。如冷却系统的温度、去离子水电阻率、流量等传感器低效或故障,即会导致水冷系统报故障;发射机中高压过压或欠压检测电路故障,会导致发射机因误报警而故障;控制系统中控制电路发生故障,也会产生错误的报警信号或是无法产生正常的控制信号而导致雷达故障。电源部分引起的故障通常是这部分电源的负载部分不能正常工作,产生相应的故障,此类故障现象一般较为明显,容易排除。

3保障雷达可靠性的措施

3.1提高电源系统可靠性的措施

电源系统工作可靠性的高低直接关系整个雷达的工作稳定性。鉴于调试和正常使用过程中的经验,可以从以下几方面来提高电源系统的可靠性:

a) 在调试安装过程中严格遵守操作规程,对于各线缆接头要紧固并防止虚焊现象的发生。

b) 经常对电源部分进行维护和检测,检测电源的输出参数是否在正常范围内,定期对电源部分进行除尘,保证发热部分能够良好地散热。

3.2提高发射系统可靠性的措施

提高发射系统的可靠性可以从以下几方面着手:

a) 保证发射系统的工作环境。为保持有一个良好的环境,收发机工作间的密封性一定保持完好,同时保证除湿机(用于对收发机房进行除湿、对波导进行干燥的干燥机)、空调的正常工作,为发射系统的稳定提供良好的工作环境。发射机处于高电压、大电流的工作状态,如果环境温度过高或是湿度太大,对发射机的工作稳定性是极为不利的,环境湿度太高会导致发射机高压部位出现“爬弧”、“打火”。

b) 定时对发射系统进行检测和维护。检测激励射频信号的功率、发射机驻波比,及时清除发射机内的灰尘等。

c) 按技术要求定期地更换各个过滤器、过滤网,保证工作机房、分机内的清洁和良好通风。

d) 对机械开关形成定期更换的制度。例如对于不连续开机(定时开关机)的放电开关DUMP SWTCH,每季度都要进行检查,发现其触点磨损或簧片(弹性变差)变形时都要及时更换,并做必要的调整。

3.3提高附属设备可靠性的措施

提高水冷系统可靠性的措施如下:

a) 保证其正常的工作环境,利于其正常的散热和在特定季节可以正常启动。

b) 定期更换树脂桶内的去离子交换树脂。

c) 定期更换冷却系统内的去离子水,并检查各水管接头密闭性。

d) 定期或视情况对水冷系统传感器和其他电路进行检测和维护、清洁,对于其他附属设备,主要是加强定期和视情维护,从而提高其工作稳定性。

4故障修复时间长的原因

该机的设计的平均故障修复时间为0.5 h,但是实际工作中即使是十分专业的技术人员,检修发射系统的故障平均时间都在6 h以上。例如更换一次发射机的行波管,仅拆装一遍大约需要6人4 h,加上老练管子、调试优化的时间,一般是72 h;更换超高压整流器,即使是强壮的专业技术人员,也需要4人4 h;更换一个逆变器,需要3人2 h;更换一次去离子水,一般需要2 h以上;更换接收机的保护器也需要3 h以上。故障修复时间长的主要原因是:

a) 设计不当,即该机的各分系统没有把可维修性纳入设计中,造成可更换单元难以更换。

b) 该机的冷却以水冷为主要手段,电源整流部分、逆变器、环形器、行波管等均是由液体冷却的,进水-排水系统结构复杂,进行部件替换时工作量加大。

c) 由于末级采用高电压大电流的行波管,电源部分的部件也使分系统体积庞大,重量增加。

d) 部分可更换单元内的可更换部件没有相应的检测手段,例如,超高压整流器的整流二级管,由于电流大、反向耐压高、工作于音频范围,因此普通的三用表无法检测出好坏,在装机的壮态下无法测定耐压值,在机上无法测量,维修极不方便,其他部件也基本类似。

5结束语

根据对该雷达故障所做的统计,参考其他空管雷达的工作情况,可以看出,雷达的故障是不可能完全避免的,但是有些故障是可以预防的。雷达在调试期间出现的故障,主要是设备的安装质量、安装工艺水平决定雷达故障率,系统的调整问题和最小可更换单元质量是次要因素。在设备运行后,雷达故障率取决于设备的维护保养质量,设备备件的储备是否齐全,设备的测试仪器仪表、资料是否完备,以及设备维护人员的技术素养。

参考文献

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[2]何基原,张苏宁.地面雷达发射结构“三化”设计研究[J].电子机械工程,2005,21(3):28-31.

[3]刘玉娟.综合保障是提高现代雷达效能的有效方法[J].现代雷达,2005,27(6):69-71.

[4]王志武,周宏根,林忠南.新一代多普勒天气雷达SA&B的故障分析[J].现代雷达,2005,27(1):16-17,28.

篇8：分析航空网络技术发展雷达系统论文

对航空飞行器飞行活动的监视是进行航空管制的基础, 其中雷达一致性监视技术就是为了避免飞机轨迹发生冲突的一种监视机制, 是能够确保飞机安全飞行的一项重要内容。运行的飞机利用其自身设备确定其精确位置和其他运行参数, 如飞行速度、飞行高度、是否转弯等, 然后将飞行参数发送到交通管制系统中, 进行一致性监视, 确定其飞行轨迹是否正常。运用飞行状态一致性监视技术将飞机飞行数据与一致性基准进行对比比较, 然后航空管制人员对飞机进行放行许可的发放。航空管制一致性监视技术包括了航空交通管制中的通信、导航以及监视三种技术。

二、雷达一致性监视技术简介

航空管制系统对飞机的飞行轨迹及飞行意图的监视, 便于管制中心发出正确指令, 提高航空交通安全。一致性监视技术是地面管制人员为避免航行冲突, 以便最优选择飞行轨迹发出放行许可指令的一种航空管制方法。一致性监视技术通过对飞机运行状态及运行轨迹进行监视和比较, 然后采用针对性措施以保证飞机安全通行。航空管制人员要保证无冲突、安全和有效的前提下, 对每架飞机进行放行许可指令的发放, 避免与其他飞行器航行轨迹发生冲突。飞机一旦偏离运行轨迹直接威胁到航空管制系统的安全及运行效率。一致性监视技术能够及时检测到飞机运行状态的偏离程度, 使航行轨迹最快得到矫正。航空管制人员通过分析比较雷达检测数据和原定轨迹, 并利用自动化系统的一些简单辅助功能进行飞机飞行轨迹的一致性监视。

三、基于模型的一致性监视技术

3.1 一致性监视模型。

基于模型的故障检测技术就是将被测对象的有效信息与模型中的经验信息进行对比, 然后对对比产生的残差进行分析处理, 从而实现设备的故障检测。航空管制的一致性模型建立在基于模型的故障诊断技术基础上, 基于模型的一致性监视结构如图1所示。

由图1可明显看出基于模型的航空管制一致性监视的任务, 图中的一致性基准就是可以发放运行许可的有效信息, 发送到每架飞机的机组工作人员。当飞机机组工作人员在接收到许可指令时, 将适当指令输入到航空管制系统中, 然后采用一定的方式 (通常为与一致性基准相一致的管理方式) 对飞机飞行轨迹进行管理。通过监视系统接收的实际参数值与期望值做技术分析, 包括残差生成、决策制定以及意图推理等过程, 最后根据分析结果确定飞机运行状态是否与期望行为相一致。

航空管制雷达一致性监视模型可以采用多种形式, 由于在建模以及样本获取过程中会产生大量的噪声误差, 因此在合理的层次上建立一致性监视模型较为复杂。在采用一致性监视技术分析航空交通的运行状态时, 可以将定量分析和定性分析结合起来生成残差, 这样可以有效避免由于一致性监视模型的不确定性因素而导致的模型不稳定。

3.2 一致性监视功能分析

3.2.1残差生成。残差的生成就是将尽可能多的运行状态建立的最有效的测量数据, 染红通过与一致性标准进行比较, 分析飞机是否正常运行。残差计算公式为:

3.2.2制定决策。决策的制定就是根据产生的一致性残差与标准进行对比, 然后确定飞机是否处于一致性运行状态。当算得的一致性残差小于一致性基准界限时, 表示飞机运行在一致性状态;当一致性残差大于一致性基准界限时, 表示存在不一致性运行的飞机。

不同的航空管制环境, 需要产生不同的一致性残差产生机制以及不同的一致性基准界限, 以便判断更加准确。如现有的航空管制一致性监视系统中, 当飞机进行轨道转换时需要较大的一致性界限, 飞机不需要进行轨道转换时则需要较小的一致性界限, 飞机上的不同装备也需要不同的界限。定飞机的真实运行状态, 但是这种方法能够执行特定的行为, 并且能够有效识别一系列可能行为。

四、结论

航空管制雷达一致性监视技术就是对飞机的运行轨迹进行实时监视, 获得飞机位置、高度、速度、航向、识别号和其它信息等, 然后与预订轨迹参数进行比较, 通过监视系统进行许可运行指令的发放, 可以有效避免与其他正在运行的航空器发生轨道冲突。一致性监视技术将冲突探测、冲突避免、冲突解决以及飞机运行信息相结合, 增加航空管制效率, 同时带来潜在的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]林长灏.航空管制雷达一致性技术探讨[J].中国新技术新产品, 2011 (15) :5-6.

篇9：分析航空网络技术发展雷达系统论文

降低运营成本和解决空域拥挤问题是民用航空业面临的两大挑战, 国外通过大力发展通用航空来解决这个问题[1]。全球注册的民航飞机中大约有90%属于通用飞机, 承担着全球航空客运量的50%, 占总飞行时间的75%, 燃油总消耗量仅为7%[2]。通用飞机低成本、低油耗和高运行率的特点为其带来了低运营成本的优势, 而且通用航空主要利用低空空域开展营运, 有效缓解了空域拥挤的问题。

据统计, 80%的通用飞机注册在北美, 10%注册在欧洲[2]。随着国内低空空域逐步开放, 航空运输业对通用飞机的需求量将不断增大, 通用飞机市场具有广阔的发展空间。通用飞机既包括小型公务机、轻型运动飞机, 也包括农林飞机、多用途飞机等, 主要面向企业和私人用户, 驾驶员通常并非专职的飞行员。统计数据表明, 通用飞机有70%的飞行时间会使用仪表飞行规则IFR, 这就需要通用飞机航空电子系统提供良好的交互性和安全性, 也充分证明了发展通用飞机航空电子系统的重要性[3]。

1 通用飞机航空电子系统现状

Garmin公司和L-3公司的通用飞机航空电子系统在全世界都处于领先地位, 通过对Garmin公司G1000系统和L-3公司Smart Deck系统这两款领先产品的系统架构、技术特点等方面的分析, 我们可以清楚的看到通用飞机航空电子系统的技术特点和发展现状。

1.1 G1000系统

Garmin公司的“全玻璃座舱”配置灵活、便于升级、支持双显示器或三显示器, 其G1000系统集成了通信、导航、GPS等航空电子设备, 配备大屏幕、高分辨率显示器, 适用于从单发活塞式轻型飞机到喷气公务飞机的广泛应用, 该系统把所有航空电子设备和仪表功能的操作与虚拟显示集成到一个显示系统中, 是目前各个小型飞机公司主要采用的航空电子系统[3]。G1000系统主要功能包括提供航向姿态、大气数据、GPS数据、发动机机身状态数据, 此外还包括了超短波通信、伏尔导航、仪表着陆、应答机、地图导航和飞行计划管理等功能。用户可以通过操作主飞行显示器 (PFD) 、多功能显示器 (MFD) 和音频控制器面板上的按键与旋钮对系统功能进行选择和控制。综合座舱电子系统功能的实现是建立在特定的软硬件与数据支持平台上的。该平台包括了PFD、MFD、航姿基准系统、大气数据计算机、GPS接收机、超短波电台、伏尔接收机、仪表着陆接收机、S模式应答机、发动机及机身参数采集器等功能单元。G1000系统以其综合化、通用化、小型化和低成本的特点大量应用在塞斯纳C172、C182和钻石DA40等通用飞机上。G1000系统双显示器系统架构如图1所示[4], 此外G1000系统还支持三显示器系统配置。

G1000系统的主要技术特点是:1) 采用集中控制、分布处理的设计思想;2) 采用综合控制与显示技术, 提高驾驶员的人机功效;3) 共享信息, 减小体积, 减轻重量, 并具有灵活的扩展能力。

G1000系统的设计思想改变了传统通用飞机航电设备相互独立的分散式系统结构形式, 建立了模块化的标准模式, 极大地促进了航空电子系统综合化的发展。

1.2 Smart Deck系统

L3公司的Smart Deck系统属于较为复杂的航空电子系统, 主要应用于高档公务机, 如Cirrus公司的SR22-G2飞机。它具有完备的系统功能、灵活的可扩展性、极高的安全性和可靠性的特点。Smart Deck系统的核心设备包括:中央控制单元CCU、数据集中单元DCU、主飞行显示器PFD、多功能显示器MFD和传感器参考系统SRS, 如图2所示[5], 它们之间通过双余度高速1394环网互联, 以满足高速数据传输的需求。大量外围传感器设备如通信导航单元、测距机、GPS接收机、空管应答机、数据链收发机、红外成像仪、气象雷达、防撞系统等, 分别通过RS422、RS232和ARINC429将传感器数据传输至两台DCU, 这些数据经过集中采集与处理后送入PFD、MFD和CCU, 供飞行员感知与控制。与G1000系统相比, Smart Deck系统具有如下技术特点:1) 典型的分层结构, 即传感器感知、数据集中与处理、综合显示与控制;2) 综合化程度较高, 特别是大气航姿传感器和通信导航传感器的高度综合;3) 系统功能配置灵活, 通过DCU来扩展或剪裁传感器设备。

1.3 通用飞机航空电子系统技术特点

G1000、Smart Deck玻璃座舱级仪表已经远超传统的机电式仪表, 如今的通用飞机航空电子系统具备如下技术特点:

(1) 综合化。与运输类飞机和军用飞机一样, 通用飞机也在强调系统综合和模块化设计, 目的是为了优化系统、共享资源、降低成本、减轻重量、缩小体积[6]。

(2) 智能化。通用飞机主要面向私人和企业用户, 并不要求驾驶员接受长期严格的专业训练, 反而对航电系统智能化的需求显得格外重要, 要求人机接口交互性强、提高系统告警能力, 以减轻驾驶员工作负担, 保证驾驶安全[7]。

(3) 层次化。通过对各种典型通用飞机航电系统的研究发现, 系统架构通常划分为显示控制层、数据集中处理层、外围设备层。显示控制层为人机接口, 用于飞行员感知飞行态势、操纵和监控飞机的飞行;数据集中处理层负责将外围设备上传的传感器数据进行融合处理, 然后发送至显示控制层;外围设备层包括各种传感器和作动器, 负责各种传感器数据的采集和作动器对舵机的控制[8]。

(4) 通用化。通用飞机是所有飞机类型中包含数量最多、型别最多的一类机种, 为满足大多数通用飞机的装机需求, 其航空电子系统应该具备通用化特征。整个系统应该遵循标准化设计、功能定义齐备、环境适应性强、电气接口通用、系统可灵活扩展与剪裁[3]。

(5) 低成本。提高一款航空电子系统的市场竞争力, 仅从技术的先进性和通用化方面考虑是远远不够的, 还需要在成本上体现出优势。这样就必须以系统安全性为前提, 设计并优化航电系统架构, 从设计、实现、认证、使用维护多个环节考虑, 降低整个系统的全寿命周期成本[3]。

2 通用飞机航空电子系统发展趋势

随着航空电子技术的发展和成熟, 通用飞机航空电子系统将向着综合化、一体化、可视化、智能化的方向发展。

2.1 航电综合化

通用飞机航空电子系统综合化的范围逐渐扩展, 传感器综合、显示控制综合的程度将进一步提高。航电系统的综合化可以减少电子设备的重量和体积, 使用、维护更加方便, 提高可靠性, 大量减少驾驶舱的设备种类, 减轻飞行员的工作负担[2]。

2.2 信息一体化

为满足现有航行系统的安全、容量和效率不足问题, 国际民航组织提出了新航行系统的概念, 在飞机、空间和地面设施三个环境中利用由卫星和数字信息提供的先进通信、导航、监视技术, 改善和提高空中监视和空中交通管理能力。新航行系统是一个全球一体化的系统, 将各种通信、导航、监视手段和方法综合, 实现一致的和完整的全球空中交通管理[11]。

2.3 情景可视化

利用通信导航监视系统集中获取空管、气象、地形、等信息, 在通用飞机上可以显示出周边的空中管道、气象云图、三维地形、视景增强图像、机场信息等。增强了飞行员的态势感知能力, 不断地提高驾驶员对飞机的正确快速决策能力、管理能力和操纵能力[12]。

2.4 操纵智能化

随着通用飞机航空电子系统智能化水平的提高, 飞行操作程序不断简化, 即使在应急情况下, 飞机也具有包线限制、危险规避的功能, 不仅减轻了飞行员的工作负荷, 而且增加了飞行的安全性。

3 系统开发时需要考虑的主要因素

安全性、经济性是民用飞机设计的基本特征, 是决定民用飞机综合效能和寿命周期费用的重要因素, 同时, 近年来随着人们以人为本、关注生态环境意识的不断提高, 通用飞机航空电子系统的开发还需要考虑舒适性和环保性等因素。

3.1 安全性

安全性设计是民用飞机设计的主线, 也是民用飞机生命力所在[10]。民航适航规章以法律条文的形式对民用飞机的设计、制造和运营等涉及的航空安全重要环节进行规范, 设定了保证航空安全的基本底线。通用飞机航空电子系统必须以CCAR23/FAR23、ARP4754、ARP4761、AC23.1309-1D和AC25-11等文件中相关要求进行设计和制造, 达到CAAC和FAA的相关适航标准和要求。

3.2 经济性

经济性是通用飞机获得市场认可、具有生命力的重要指标。航空电子系统设计时需要贯彻低成本设计方法, 着重应考虑以下几个方面:1) 产品需要具有较强的容错能力, 提高LRU的平均非计划拆换间隔时间 (MTBUR) 和平均故障间隔时间 (MTBF) , 减少因系统故障导致飞行取消、返航、改航、延误;2) 加大健康管理的范围, 并通过远程维护系统可以实时将飞行参数、维护数据、导航数据、发动机参数等重要数据通过数据链发送到地面, 实现快速维修。

3.3 舒适性

随着物质文化生活水平的提高, 人们已不再满足于现有的空中服务。对飞机的舒适性提出了新的要求。同时, 也是制造商提高市场竞争力的有效措施。为增加通用飞机的舒适性, 其航空电子系统可在以下几个方面进行提升:1) 提高导航和制导精度, 优化自动飞行控制曲线, 尽量减少因颠簸带来的人员不适[2];2) 优化产品的体积和重量, 增加驾驶舱和客舱人员的活动区域, 提高机组和乘客的空间要求。

3.4 环保性

随着交通量的急剧增加以及能源需求的进一步增加, 飞机的环保性日益被提上议事日程。可以从以下几个方面优化设计提高环保性:1) 提高导航系统的导航精度以及飞行管理系统的航路优化能力, 优化航路, 降低燃油消耗;2) 进行系统综合设计与资源共享, 降低系统的功耗、体积和重量;3) 改进无线电产品的电磁设计, 降低电磁污染。

4 结论

随着需求的牵引和技术的进步, 通用飞机航空电子系统将向着综合化程度更高、信息一体化、情景感知能力更强、智能化水平更高的方向发展。通用飞机航空电子系统要做到确保安全性、提高经济性、改善舒适性、注重环保性不是一件轻而易举的事情, 需要突破众多的关键技术, 开展大量的工作, 在功能、性能和成本等众多要素之间寻找新的平衡点。

摘要：文章从通用飞机航空电子系统发展的需求牵引开始, 通过对G1000、Smart Deck这两款领先产品的系统架构、技术特点等方面的分析, 总结了通用飞机航空电子系统发展现状, 展望了通用飞机航空电子系统的发展趋势, 讨论了通用飞机航空电子系统开发需要考虑的主要因素。

关键词：通用飞机,航空电子系统,综合化,安全性

参考文献

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[4]GARMIN.G900X Integrated Flight Deck Pilot's Guide, Revision E[EB/OL].http://www.manualslib.com/manual/415571/Garmin-G900x.html

[5]L-3 CommunicationsAvionics System Inc..Smart Deck System Manual:Smart Deck General Information, Revision D[EB/OL].http://www.as.l-3com.com/media/6017/landmark_pilots_guide_8000.pdf

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