航空電子結(jié)構(gòu)向集中式方向發(fā)展

　　航空電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從集中、分布又到集中的過程。60年代末以前，機(jī)載計算機(jī)的價格昂貴，因此各個航空電子系統(tǒng)都直接連接到用于導(dǎo)航和武器瞄準(zhǔn)的中央任務(wù)計算機(jī)。從70年代初的F-16開始，較便宜的計算機(jī)和MIL-STD-1553數(shù)據(jù)總線的出現(xiàn)，使處理和功能分布開來成為可能，因此整個系統(tǒng)可分解為一些確定的子系統(tǒng)，并以離散的外場可更換部件（LRU）來實現(xiàn)。這意味著用戶必須保持很大的備件庫存，而且不能通過較長時間的生產(chǎn)來降低成本。

　　美國的0寶石柱0和0寶石臺0及英國的先進(jìn)航空電子結(jié)構(gòu)和組裝（A3P）這些研究計劃發(fā)展了新的集中式結(jié)構(gòu)，即綜合模塊式航空電子（IMA）結(jié)構(gòu)，其中的處理、存儲和接口模塊被用于支持多種功能。因此各個傳感器不需采用專用的信號與數(shù)據(jù)處理機(jī)，雷達(dá)、通信和其他信號的處理由共用的處理機(jī)陣列來完成。

　　F-22的公共綜合處理機(jī)（CIP）應(yīng)用了0寶石柱0計劃的研究成果。CIP是由種類有限的機(jī)架安裝的外場可更換模塊（LRM）組成的，不僅為雷達(dá)、通信導(dǎo)航識別（CNI）、光電（EO）和電子戰(zhàn)子系統(tǒng)提供信號與數(shù)據(jù)處理，而且還用于傳感器和飛行器信息的綜合，以便在顯示器上顯示，使信息容易為單個飛行員所讀取。CIP中具有足夠的備用槽，可通過增加模塊來增加功能。CIP是休斯公司研制的，功能很強(qiáng)，一臺CIP的計算能力接近兩臺Cray巨型計算機(jī)。每架F-22上將裝兩臺CIP，并備有以后裝第3臺CIP的空間、功率和冷卻裝置，以應(yīng)付未來對處理需求的增長。

?

　　JSF航空電子系統(tǒng)的設(shè)計利用了0寶石臺0計劃的成果，其綜合程度又進(jìn)了一大步，不僅綜合處理部分，而且還對傳感器部分進(jìn)行綜合。JSF航空電子系統(tǒng)的心臟是綜合核心處理機(jī)（ICP）。它基本上與F-22的CIP相似，采用一種液冷的機(jī)箱，內(nèi)裝插入式公共模塊。ICP約占JSF航空電子系統(tǒng)總成本的 1/4，故強(qiáng)調(diào)采用民用標(biāo)準(zhǔn)和民用元器件，以便生產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)上負(fù)擔(dān)得起的數(shù)字處理機(jī)。

　　ICP為一種采用商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和開放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其軟件和硬件可在JSF的不同型別中以及其他飛機(jī)中重新使用。它還需要支持?jǐn)?shù)據(jù)融合和信息管理，因而從機(jī)上傳感器得到的信息可由機(jī)外來源得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行支持。

　　休斯飛機(jī)公司和諾斯羅普#格魯門公司正在研究降低JSF射頻（RF）部分的成本。在多功能綜合RF系統(tǒng)（MIRFS）驗證合同下，這兩家公司的每一家將試飛一個機(jī)頭安裝的能完成雷達(dá)、電子戰(zhàn)和通信功能的電子掃描陣。

　　JSF低頻段RF系統(tǒng)將用一組較少的共用孔徑來代替目前飛機(jī)上的許多天線。它們將包括已在F-22上使用的那些高增益、前沿和后沿天線，在水平面中提供盡可能高的靈敏度和分辨率。通信和識別最好采用靈巧蒙皮（Smart Skin）天線。

　　JSF的光電系統(tǒng)方案將由美海軍的0共用孔徑傳感器系統(tǒng)0（SASSY）計劃發(fā)展而來，用一組孔徑傳感器完成以下三種器件的功能，前視紅外（FLIR）系統(tǒng)，遠(yuǎn)距紅外搜索與跟蹤（IRST）系統(tǒng)以及白天幫助駕駛員目視識別飛機(jī)的電視攝像機(jī)系統(tǒng)（TCS）。SASSY計劃演示了一種采用單個480@680像素紅外焦面陣（FPA）的多功能系統(tǒng)樣機(jī)。

　　雖然集中式處理有其優(yōu)點，但也存在缺點，專家們提出，采用集中式處理，所有傳感器和作動器輸入都必須送到一個中央地點進(jìn)行處理，這意味著要用很多導(dǎo)線束， 這就必須采用光纖來傳輸信號，而且對于許多功能，在天線附近做模-數(shù)轉(zhuǎn)換和處理，再經(jīng)過數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送信息更好。盡管一度曾要求必須把處理部件組裝得很靠近以得到快速數(shù)據(jù)吞吐量，但對于今天的點至點總線和網(wǎng)絡(luò)，如SCI，就不必再這樣做，因為現(xiàn)在的系統(tǒng)很少有達(dá)不到50納秒的總路線延遲（等待）要求。

　　因此盡管集中式結(jié)構(gòu)是今后航空電子設(shè)備發(fā)展的主流，但并不認(rèn)為航空電子界會完全不用分布式結(jié)構(gòu)。今后幾年航空電子的最大市場之一是改進(jìn)現(xiàn)有飛機(jī)的電子設(shè)備，如F-15、F-16和F-18等可能采用集中和分布混合式結(jié)構(gòu)。