美海軍航電系統鍾情開放體系結構 便於更新元件

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雖然最近的經濟衰退使商用航空電子業遭受了嚴重打擊，但其軍事應用，尤其是海軍項目卻依然強勁。海軍的新老飛機都接受了最新的具有開放式結構的航空電子系統以應對元器件過時。

在菲尼克斯市的霍尼威爾航空航太公司（Honeywell Aerospace），負責軍用機組介面系統的經理Greg Walker說：“對霍尼威爾航空航太公司來說，軍用航空電子業市場是強勁的，至少在商用飛機市場改變之前依然不錯。”他還說新項目的資金沒有問題，主要資金來自於對現有商用飛機和軍用飛機的升級。

Walker說，因為大多數軍用飛機系統的項目開發期限是以年來計算的，而商品現貨（COTS）在相對較短的時間內，甚至只有18個月，就會過時，因此這就意味著就出現了更多的更新問題。他說，“隨著F-22項目的停止，空軍就再沒有新飛機。”這就使得軍隊不得不讓相對較老的飛機飛更久的時間。

應對更新問題

Walker說：“處理更新問題使我們很為難。”他還說，在航空電子裝置中所採取的方法是採用開放式系統結構，以便容易替換掉那些不再生產的部件。一種對付逐漸過時問題的方法是當設備供應商宣佈淘汰某種元部件時就進行服務年限採購（lifetime buy）。

這種方法存在的一個問題是軍品開發週期的長短從四年到七年不等。到整個系統完成開發準備列裝的時候，它的電子裝置常常已經過時，因此綜合系統設計師不得不重新設計，付出高昂的代價。

Walker說：“我們採用兩個主處理器條，其中一個用於通用處理，而另一個則專門用於產生顯示圖形。各處理器條每隔幾年就在工廠更新之前升級一次。兩種處理器條均由霍尼威爾公司保持，並由霍尼威爾公司升級，以免用戶增加服務年限採購的成本。”

Walker說，霍尼威爾公司的專家自己設計主處理器板，而不是從其他公司，如寇蒂斯-萊特控制嵌入計算公司（Curtiss-Wright Controls Embedded Computing）或通用電氣智慧平臺公司（GE Intelligent Platforms），購買。

Walker還說：“我們根據系統需要用奔騰（Pentiums），PowerPCs，等製造主板，並將這些主板用於自己的系統，而不賣給其他人。”

Walker說，管理軟體是航空電子系統開發中的另外一項主要成本因數。只要某個硬體有所變化，相應的軟體也許就要重新審訂或者重新編寫，這是很費錢的。因此，在開放式結構的航空電子系統中，許多工程師總是努力將硬體從軟體中獨立開來。

P-8A 海神（Poseidon）飛機

Walker說，在霍尼威爾公司為海軍設計的P-3A海神反潛和遠程海上巡邏噴氣式飛機上的航空電子系統中，工程師採用了開放式結構。這種飛機會在未來的十年中取代P-3獵戶座渦輪螺旋槳飛機。

波音公司是P-8A海神飛機的總承包商，這種飛機還有對地作戰，收集情報，監視和偵察功能。Walker說：“P-8A海神飛機是基於波音737客機開發的，737客機的航空電子系統也是我們霍尼威爾公司提供的。我們對737的航空電子系統進行了軍品化，提供海軍使用。”為了使噴氣式商務飛機能在國家航空和航太局的獵戶座空間計劃中使用，霍尼威爾公司的工程師也曾對航空電子系統進行了類似的加固設計。

Walker說，軍品化包括滿足MIL-STD 881標準要求以及其他要求，如電磁干擾方面的要求。諸如P-8飛機之類的作戰飛機會有許多複雜的電子裝置，因此需要合適的遮罩。霍尼威爾公司的工程師還減弱了飛機駕駛艙的儀錶亮度，便於P-8飛機的飛行員配戴夜視鏡。他們也使P-8飛機的電子裝置足夠穩固，能承受強烈的衝擊和振動。

Walker只是說了能滿足這些技術標準要求，但拒絕更加具體地細說這些電子裝置是如何軍品化的。

按照霍尼威爾的數據的明細表，P-8A海神飛機中的霍尼威爾電子裝置包括幾個駕駛艙顯示器，顯示處理裝置，飛行數據慣性基準裝置（ADIRU）以及增強型近地告警裝置（EGPWS）。

Walker說，飛行數據慣性基準裝置（ADIRU）中的陀螺儀具有自動陀螺/加速度計校準功能，它的平均故障間隔時間為250，000小時。在P-8A海神飛機中，霍尼威爾的駕駛艙顯示器包括3個B737-800顯示器，3個改進型視頻B737-800顯示器，2個帶軟體模組的B737-800顯示器，2個改進型B737-800電子飛行儀錶系統控制面板（EFISCP）以及2個B737-800遠光感測器。

空中交通管理

Harry Oakley說，在衣阿華州塞達拉皮茲的洛克威爾柯林斯公司（Rockwell Collins），工程師們將海軍的P-3獵戶座海上巡邏飛機和E-2C Hawkeye艦載預警飛機的航空電子裝置進行了升級，以滿足軍用和民用空中交通控制，即空中交通管理的通信、導航和管制（CNS/ATM），的要求。Harry Oakley本人是洛克威爾柯林斯公司負責特殊任務以及搜索和救援飛機的首席市場行銷經理。

海軍的飛機必須能在世界上的任何地方飛行，因此P-3飛機和E-2C飛機的衛星和陀螺導航系統必須滿足全球空中交通管理的要求。為此，洛克威爾柯林斯公司的工程師們不但更新了系統，而且也更新了通用顯示裝置。Harry Oakley說：“通用顯示裝置（CDU）是一個關鍵部件，它有一個能讓你看到你的輸入內容的窗口。

Mike Fralen說，海軍還計劃進一步改進P-3飛機航空電子裝置的飛行管理系統和顯示器。Mike Fralen是洛克希德馬丁公司（Lockheed Martin）負責海上監視飛機的項目經理和市場部領導，而該公司則是P-3飛機項目的總承包商和系統總體。

Mike Fralen說，即使在P-8A海神飛機正式接替了P-3飛機的主要任務以後，海軍仍然會把P-3飛機用於監視和巡邏。Mike Fralen還說，美國的其他部門，如國家海洋和大氣管理局以及海關和邊境保護總署，也會使用改型的P-3飛機。洛克希德馬丁公司的Bell也說“P-3飛機會繼續飛行很長時間。”

Mike Fralen還說，在未來的幾十年中，P-3飛機的最大用戶是外國軍隊，他們也會要求將航空電子系統升級。Oakley指出，對所有的航空電子裝置來說，未來的升級設計關鍵在於系統建立在開放式結構的基礎之上，這種開放式結構採用商品現貨技術和標準。

Fralen又說，“借助於飛機後部的作戰電腦，我們進一步深入商品現貨技術和標準。”他還說，考慮到成本而別無選擇，洛克希德馬丁公司確信開放式結構設計能應付更新問題。

洛克威爾柯林斯公司將開放結構方法叫做模組化開放系統結構。航空電子系統設計成諸多獨立於整個系統的多個模組，這樣替換和升級模組就不會影響整個航空電子系統。

Oakley說他們裝置在P-3飛機上的顯示器都是5X5的MFD-255顯示器，一邊一個。

CDU-7000組件的特色包括彩色有源矩陣液晶顯示器（AMLCD），Power PC處理器和3U小型PCI相容電路卡。該組件將通信控制、導航、武器管理和防衛手段整合到一起，包括了飛機的各種飛行管理功能。CDU-7000組件具有功能強大的處理器，為滿足未來全球空中交通管理（GATM）所需的ARINC 739功能以及堅固的能在湍流條件下完成任務的鍵盤。

Oakley說，在E-2C的駕駛艙裏，CDU-7000組件取代了洛克威爾柯林斯公司的CDU 800組件，並增加了ARINC 429功能和MIL-STD 1553數據總線介面。

Oakley說，在E-2C的副駕駛員處安裝了洛克威爾柯林斯公司的MFD-2912型9X12英寸顯示器，使機組人員能看到來自後部的操作人員的作戰數據。這使在駕駛艙中的機組人員能更好地了解情況，並使性能和安全性得以提高。

Oakley說，洛克威爾柯林斯公司也在升級時為P-3飛機增加了新的無線電通信裝置和戰術數據鏈。升級時，雙高頻無線電通信裝置和Link 11/TADIL-A戰術數字數據鏈轉換器分別為一台名為AN/ARC-230的400-瓦高頻HF-121C型無線收發報機和一台名為AN/ASQ-130(V)的MX-512PA Link 11/TADIL-A數據機所代替。賓夕法尼亞州溫德摩爾（Wyndmoor）的DRS通信公司（DRS Communications Co.）是洛克威爾柯林斯公司的分承包商，提供Link 11/TADIL-A數據機。合同也包括安裝洛克威爾柯林斯公司高頻信使電子郵件功能的選項。

Oakley說，眼下尚無為P-3飛機安裝全玻璃駕駛艙的計劃。他說：“現在P-3飛機的發動機儀錶都還是圓盤型的。如果海軍願意花錢增大玻璃的尺寸的話，我們會看看其在P-3項目中的結果如何。如果行的話，駕駛艙中的機組人員就能獲得更多資訊，顯示器也會更容易讀出。”

Fralen說：“我很希望把P-3飛機駕駛艙變成全玻璃駕駛艙，但可能辦不到，因為海軍方面想在2019年終止該項目。”

EA-18G咆哮者飛機（EA-18G Growler）的航空電子裝置與F/A-18 F 超級大黃蜂飛機（F/A-18 F Super Hornet）相似

在菲尼克斯市的霍尼威爾航空航太公司，工程師們為各種型號的F/A-18超級大黃蜂飛機，包括作為最新的電子戰飛機EA-18G，提供了多種航空電子裝置。

Greg Walker說，EA-18G 咆哮者飛機的航空電子裝置與先前型號的超級大黃蜂飛機非常相似。Greg Walker是菲尼克斯的霍尼威爾航空航太公司中負責軍用機組介面系統的經理。他還說，EA-18G 咆哮者飛機的獨特之處在於它的高度機密的電子情報和信號情報性能。

Walker說，EA-18G 咆哮者飛機計劃用來替代海軍的EA-6B 咆哮者飛機。EA-18G 咆哮者飛機的約90%，包括航空電子裝置，與F/A-18F飛機相同，並大量採用了F/A-18F飛機的硬體和軟體。

霍尼威爾航空航太公司為EA-18G 咆哮者飛機提供的航空電子裝置包括5X5英寸多用途顯示器，8X10英寸后座顯示器，先進的任務電腦，H764G慣性導航系統/全球定位感測器（INS/GPS），雷達高度計，天線，指示器，空氣參數感測器和飛機姿態航向參考系統。

採用商品現貨電腦的火力偵察兵（Fire Scout）無人駕駛飛機的航空電子裝置

火力偵察兵（Fire Scout）無人駕駛直升機由在加利福尼亞的倫喬貝納多城（Rancho Bernardo）的諾斯羅普.格魯曼航太系統公司（Northrop Grumman Aerospace Systems）製造。它的飛行控制系統採用了商品現貨航空電子裝置。

諾斯羅普.格魯曼航太系統公司負責火力偵察兵國內海上業務開發的經理John VanBrabant說，火力偵察兵無人駕駛直升機的航空電子裝置與有人駕駛直升機類似，其主要不同在於火力偵察兵配備了一套備份的有飛機駕駛電腦（VMC）的飛機駕駛系統。

VanBrabant說，無人駕駛飛機（UAV）是根據預定程式任務自主飛行的。在艦上或地面上的操作人員點一下滑鼠就可以接手控制，否則無人駕駛飛機就自主飛行。

VanBrabant說，無人駕駛飛機的飛行控制系統與其有效載荷系統是分開的，這使得有效載荷改變時無須核查飛行控制軟體。他還說：“海軍在軟體開發上投入了不少資金，因此想盡可能地多次重復使用這些軟體。”

VanBrabant說，諾斯羅普.格魯曼航太系統公司設計系統時盡可能多地採用商品現貨部件，並採用開放式結構來應對零部件更新的問題。他還說，現成的飛行管理電腦和其他航空電子部件是由在弗吉尼亞州夏洛特維爾市（Charlottesville）的通用電氣智慧平臺公司（GE Intelligent Platforms）設計和生產的。

通用電氣智慧平臺公司負責軍事和航太產品的總經理Peter Cavill解釋說，通用電氣智慧平臺公司也為火力偵察兵提供了有效載荷介面電腦和路由器/轉換器。

Cavill說：“飛機駕駛電腦是一台完整的電腦，有自己的處理器，記憶體，輸入/輸出電路和支援飛行控制與飛機管理功能的相關電路。飛機駕駛電腦計劃以一台雙冗余飛機駕駛系統工作，即有完全相同的另外一台飛機管理電腦以幀同步方式工作，從而為無人駕駛飛機的飛行控制系統和分系統提供容錯控制。每台飛機駕駛電腦都有交叉通道數據鏈（CCDL），用於輸入信號的交換。”

Cavill還說：“飛機駕駛電腦在必不可少的機載平臺的冗余控制系統中起到核心計算和控制裝置的作用。飛機駕駛電腦對於飛行安全起至關重要的作用，其作用包括制導與導航、控制飛行線路、保證飛機穩定性和控制飛機分系統。”

Cavill說，飛機駕駛電腦有6個3U型小型外設介面（CompactPCI）插槽，使用具有頻率為400-500 MHz的PowerPC 750/755處理器的單板電腦，並支援風河系統公司（Wind River Systems）的VxWorks實時作業系統和綠山公司（Green Hills）的Integrity實時作業系統。

Cavill解釋說，“飛機駕駛電腦也通過高速串列數據網路與飛機的各感測器、接收器、執行器和應用/分系統裝置介面。飛機駕駛電腦將大量來自遠端輸入/輸出單元（RIU）的介面數據加以歸納，完成核心的飛行控制計算和故障監測功能。這些遠端輸入/輸出單元也都是飛機駕駛系統的構成部分。”

VanBrabant說，無人駕駛飛機通過其通用的自動回收系統完成自主降落，這種自動無人駕駛飛機回收系統（UCARS）由內華達州斯帕克斯城（Sparks）的塞拉內華達公司（Sierra Nevada Corp.）製造。任務結束時，無人駕駛飛機會在軍艦後方盤旋，等待來自軍艦的降落信號。它通過其儀錶確定軍艦的速度、縱搖和位置以便用合適的方式降落。VanBrabant還說，所有這些動作對於飛行員來說通常都是通過直接觀察完成，而對於無人駕駛飛機來說則必須預先排好程式系統才能自動完成。

塞拉內華達公司的網站說：“後來開發的自動無人駕駛飛機回收系統UCARS-V2能為無人駕駛飛機提供在艦艇及/或陸基晝夜全天候自動降落和起飛性能。自動無人駕駛飛機回收系統UCARS-V2是在UCARS UPN-51系統的基礎上開發的，而後者正隨海軍陸戰隊的先驅者（Pioneer）無人駕駛飛機服役。無人駕駛飛機回收系統UCARS-V2由兩個主要部分組成，一個地基雷達跟蹤分系統和一個機載應答器分系統。對於固定翼無人駕駛飛機和旋翼無人駕駛飛機，自動無人駕駛飛機回收系統UCARS-V2都能提供自動起飛功能。無人駕駛飛機回收系統UCARS-V2已經集成到多種形式的無人駕駛飛機中，完成自動起飛及/或降落。

VanBrabant說，火力偵察兵無人駕駛直升機正從美國海軍的USS McInerney號導彈護衛艦飛離，在太平洋和加勒比海執行海軍的任務。

根據諾斯羅普.格魯曼航太系統公司的資料，這種無人駕駛直升機是基於瑞士333型（Schweizer Model 333）有人駕駛直升飛機開發的，能在任何可以搭載飛機的軍艦上和在接近戰場前沿的未經特意準備的著陸區域自主起飛和降落。