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北航硕士论文格式篇一
航空电子产业发展研究
摘 要 本文从航空电子技术和产业组成出发，认真分析研究了国外航空电子现状及发展趋势，结合我国航空电子现状，提出对后续发展趋势的判断和市场预测，对读者快速熟悉行业并进行初步发展决策有较好的指导作用。
关键词 航空电子;发展现状;发展趋势
中图分类号V2 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)93-0066-04
1 概念及定义
航空电子是指飞机上所有电子系统的总和。航空电子(Avionics)概念诞生于20世纪70年代。此前，航空仪表、无线电、雷达、燃油系统、引擎控制以及无线电导航等航空电子设备大多附属于机械系统。从70年代末开始，航空电子逐渐成为飞机设计中一个独立部门，并在飞行器中逐步确立了其独特的核心地位。
1.1 航空电子系统及组成
航空电子系统又称为飞行器任务系统，是保证飞机完成预定任务达到各项规定性能所需的各种电子设备的总称。航空电子系统又被称为飞行器的大脑和神经。按照不同的任务重点，航电系统在军用和民用飞机上的构成有所区别，其中军用航电系统围绕作战来进行构建(也就是解决怎样完成作战任务);民用航电系统围绕导航来进行构建(也就是解决安全准确的飞行)。
图1军用航空电子系统构成
图2民机航电系统构成
1.2 航空电子产业组成
20世纪90年代，航空电子市场已经蓬勃发展起来。在先进的战斗机上，航空电子系统的成本已占到整机成本的40%左右，航空电子系统费用占战斗机总寿命期费用的三分之一。电子战专用飞机、预警机和电子侦察机等飞行平台的电子设备所占成本比例几乎达到50%，如E-3A预警机占44%、EF2000和F-22飞机约占40%。国外大型客机中，机载设备在飞机成本构成中所占份额均高于30%，国内ARJ-21的机载设备所占份额约为33%。航空电子系统已经成为飞行器中价值最高的部分。
欧美国家在机载航空电子系统的研发和制造方面，已经打造出一套完整的高效率、高质量的产业体系，能够提供从设计、制造、使用培训到升级换代的全面服务。
我国航空电子虽未形成产业体系，但在《上海市民用航空产业“十二五”发展规划》中，将“民用飞机航空电子系统/设备的技术研究、产品研发、生产制造、系统集成与验证、客户服务等”纳入我国航空电子产业化发展的基本范畴。
2 国外航空电子现状及发展趋势研究
2.1 国外航空电子发展阶段
2.2.1 国外军用航空电子系统的发展阶段
随着飞机的发展，军用航空电子系统和设备的数量不断增多，军用飞机航空电子系统结构大体经历了分立式航空电子系统、联合式航空电子系统、综合航空电子系统、先进综合航空电子系统等几个发展阶段(见表1)：
发展阶段 时间 指导计划 代表机型
分立式航空
电子系统 20世纪
40-50年代 F-100，F-101
联合式航空
电子系统 20世纪
60-70年代 “数字式航空
电子信息系统”
(DAIS)计划 F-16C/D、F/A-18、F-15E等第三代战斗机
综合航空
电子系统 20世纪
80年代后期
和90年代初期 “宝石柱”计划和
“宝石台”计划 出现了F-22、F-35(JSF)等
第四代战斗机
先进综合
航空电子系统 20世纪
90年代后期
表1航空电子系统发展阶段
其中，以联合攻击战斗机(JSF)为代表的第四代为高度综合化航空电子结构，在光电和射频两大领域中广泛采用了综合模块化、外场可更换等设计思想，代表机型是F-35。
从以上4个阶段的发展可见，航空电子系统的综合化的程度越来越高，各种功能都将通过共享的资源实现，最新航电系统的研发制造、采购服务等全寿命过程和之前相比大不相同。具有以下特点：
1)重量及体积要求越来越小;
2)进一步地缓解座舱的拥挤;
3)大大降低飞行员的操作负荷;
4)一定程度上要实现数据共享;
5)作战效能明显提高。
图4 第四代战斗机F-35航空电子体系结构图
2.2.2 国外民用航空电子系统的发展阶段
民用飞机航空电子系统在经过联合式系统和模块化系统等发展阶段后，目前已进入全数字式阶段。新一代的民机航电是采用全数字综合模块化的航电系统(IMA)架构。
全球民用航空产业发展已有几十年历史，随着人们对民机的飞行品质、舒适性、安全性和经济性等要求的不断提高，大量的新技术和新系统被民飞制造商应用，其中航电部分占有重要地位。
目前，民飞航电系统架构主要有两种：一是将外场可更换单元(LRU)作为基本的联合式系统结构。基本单元负责实现某种功能，是独立的个体，拥有标准的功能、样式、外观和安装接口。从60年代到90年代均属于这种系统结构。二是将外场可更换模块(LRM)作为基本的综合式航电系统，可以实现高度的物理综合和功能综合，软硬件不再与功能有明显的独立归属。
2.3 国外航空电子发展趋势
纵观世界航空电子发展史，航空电子经历了从军用到民用(商用)的扩张式发展，正在经历着军、民通用的蔓延式发展过程。根据市场需要和行业自身发展规律，本报告预测未来标准化、模块化、开放式的通用航空电子将会占据越来越多的航空电子市场。
2.3.1 国外军用航空电子发展趋势
1)航电系统在飞机出厂价所占比例不断提高 上个世纪80 年代，航电系统成本在飞机出厂成本中占比30%，其中传感器部分又占到航电系统成本的占63%，全周期的经济可承受性成为当今各国关注的重要问题。若采取开放式系统结构方案，有望进一步解决成本的烦恼，美国空军的研究表明(PAVE PACE 计划)，采用综合传感器系统的方式，能够将电子部分的成本和重量减少超过50%。
2)航电系统的重量要求尽可能下降
上个世纪70 年代以前的军用飞机都是采用的模拟式电子系统，随着功能应用的不断增加，航电系统的重量增加明显，给飞机平台发展带来制约性困难，由于电子技术的发展和数字式航电系统的广泛应用，以及综合模块化系统架构的推广，有望进一步解决。
3)采用新的设计方法，软件处理能力和规模不断增加
未来战机的功能越来越多，越来越强大，对于软件的处理能力要求也越来越高，其软件规模成倍增加。例如，F-22飞机的软件代码大约有190万行，JSF大约是F-22飞机的2倍多，原因就是JSF不仅要对空作战，还要执行对地攻击任务，其软件设计更为复杂。同时，未来战机还应该是“买得起、用得起”的产品，必须采用新的设计理念与方法，来降低软件的设计和维护费用。在JSF项目的计划中，美国主要采用了软件分层、软件再利用和“软件与硬件隔离”等方法。因此，随着商用微电子技术的高速发展，机载计算机的处理能力更需要不断提高。
4)产品采取模块化、标准化的开放式系统结构
模块化航电综合系统的主要特征是分层架构，具有配置灵活，便于重构，维修性好等优势，整个航电系统将由三级维修变成两级维修，可以大大减少后勤保障费用。同时，为提高航电系统的通用性和降低采购成本，未来航电系统将向标准化方向发展。进一步建立通用的软、硬件标准，是促进航电发展的关键。这些标准必须支持开放式系统架构，以易于系统的后续修改，满足不同用户的特殊需求，并可方便地进行升级。
2.3.3 国外民用航空电子发展趋势
随着民用航空的不断发展，企业对低成本航电系统的需求、航空电子部件的过时淘汰问题和空中交通管制问题等已经成为航电系统发展的核心内容。随着电子和网络技术的发展，按照国际民航组织的要求，并结合未来信息化发展，(大型)民机航电技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：
1)实现数字化、综合化和模块化
为了降低大型飞机航空电子系统及设备的成本，从上个世纪80年代起，国外航电开发商便开始研制大型飞机综合化的航空电子体系架构，也就是综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics，IMA)系统。随着软件技术和微电子的迅速发展，目前实现IMA技术所需的各种条件已成熟，并成为未来发展的主要方向。
图3 未来航空电子技术发展趋势
2)民机航电系统将具有更多的空管功能
空管容量问题是航空发展的重点，国际民航界普遍认为应将部分航线决策和控制的责任移交到驾驶舱中，这样将大大简化地面的工作，减轻地面空管人员工作负担，飞机也能更直接地进行航线飞行，并提高空域的利用效率。美国联邦航空局(FAA)、国际民航组织(ICAO)、波音公司和欧洲空管组织(Eurocontrol)、美国空中运输协会(ATA)等组织都认为，随着数据链、计算机和增强导航系统等新技术的不断发展，特别是在地面和空中二者之间更均衡的分配空中交通管理(ATM)责任的新思路能够解决容量问题。
3)将采用开放式的体系架构开展系统设计
美国开放式系统联合工作组定义一个开放式系统的主要前提就是采用标准接口，如标准化的电气特性、标准化的串行数据总线接口，标准模块的机械接口，标准化的并行/底板总线特性以及模拟和数字信号接口等。
采用开放式系统架构将进一步降低民机航电的制造、维护成本，并更便于改进升级。对于联合式的航电系统，因为其硬件和软件结合非常紧密，要想更改某一处理器非常困难，一旦更换，就要对系统及其下属的LRU所有方面进行重新验证，并确定其影响。这就意味着将有大量的金钱和时间花在试飞和适航取证方面。而若采用开放式的系统架构，将软硬件分离，就有可能让这类工作变得简单。美国波音公司认为，“开放式系统架构最大的秘密就是它没有秘密”，因此在波音公司将包含了所有的接口数据的接口控制文件，一并提交给供应商。目前虽然已有多种IMA方案得到实现，但大部分没采用完全的开放式系统架构。仍然采用了一些专利的或非标准的底板。
3 我国航空电子现状及发展趋势研究
纵观世界航空史，中国的航空主要是模仿国外，基本上就是技术、做法的引进史，没有独立的技术嬗变与更替过程(傅海辉，略论中国航空史的分期)。也即是说，自20世纪初期开始，中国的航空就基本上与西方“接轨”了，中国航空电子的发展史也是一部西方航电技术的引进史。
3.1 我国军用航空电子发展现状及市场预测
3.1.1我国军用航空电子发展现状
在军机航电系统及其设备的研制方面，国内单位已具备一定的实力，已经基本能满足国家自主研制的要求。从技术发展上来看，我国机载航电系统已从独立式走向了联合式，目前正开展综合化和高度综合化的相关工作。
3.1.2我国军用航空电子市场预测
根据美国国防部公布的2011年《中国军力报告》估算，目前我国有军用固定翼飞行器2850架，而监视/侦察/预警类飞行器只有100架，占整个机队数量的3.5%。中国每18.5架战斗机才配备1架信息作战类飞行器。美国空军监视/侦察/预警类飞机数量占整个机队12%，其中架战斗机和信息作战类飞行器的比例为4：1。以预警机为例，美国大型预警机(包括对地监视的E8)就有60架，俄罗斯现役的大型预警机有20余架，而我国大型预警机KJ-2000才数架，装备数量急需提升。如果我国作战飞机保持在2500架左右，按照10%配置，保守估计我国需要信息类作战飞机约为250架。其中仅大型预警机需要20架，我们估计每架大型预警机造价15亿左右(台湾版E2预警机售价2亿美元)，其航空电子设备的份额150亿。 另外，上世纪90年代以后，无人机的发展速度非常迅速，其投资额度增长迅速，目前美国现役军用飞机中有近1/3的是无人机，与几年前相比，无人机数量增长了40倍。从小型的人员便携式飞翼式飞机到大型的战斗机，无人机目前在美军空中力量中所占的比重为31%。目前将主要执行辅助任务，但随着无人机技术的发展，不久的将来无人作战飞机将成为主战机种。比如美国海军发展的X-47B型无人机，目前正在进行飞行测试。
通过多次航展可以看到我国的无人机技术发展迅速，我们认为无人机占我国航空武器装备中的份额会逐步提高，由于先进的无人机系统需要高度智能化的控制和高度综合化的航空电子系统，其航电在总采购额中所占的份额将高于现在的四代有人驾驶战斗机40%水平，因此我国军用无人机市场的启动将推动航电系统的高速增长。
3.2 我国民用航空电子发展现状及差距分析
3.2.1 我国民用航空电子发展现状
一直以来，中国航空电子系统都是以军机为主，在民用方面投入的研究、市场力度都不足，没有很好的融入世界的产业链条(飞机机体制造和发动机都有转包生产)。加之我国的民用飞机绝大部分都是进口(国内干线民机主要是以进口空客和波音的系列飞机为主，支线飞机也是主要依赖进口，ARJ和新舟系列还未形成气候，其中机载电子设备基本上都是以国外的公司研制和生产为主)，因此目前中国航空电子产业中，民用飞机市场全部被国际厂商垄断。
我国航空工业长期以军为主，以研制为主，不仅是飞机平台，机载航电系统也是如此，相应民机的研发工作起步较晚。因此，尽管我们对国家有关的军标有较深刻地了解和应用，但在民机的设计、研制、试验等标准方面基础较差，适航技术和管理能力较弱，机载航电系统技术与产品无法满足民机要求，无法直接进入民机市场需求。在技术、工艺、制造、可靠性、维修性以及价格等方面与国外水平差距较大。具体表现情况如下：
1)缺乏健全的民机航电系统研发体系;
2)缺乏一支专业化的大型客机航电系统研发团队;
3)缺乏大型客机航空电子系统的技术基础和产品;
4)尚未开展按适航标准进行的系统、产品设计、开发和试验。
3.2.2 差距分析及市场预测
中国航空电子工业有着丰富市场资源，在产业聚集度、产业规模、产品结构、研发能力等方面有着一定的基础，但与国外先进技术仍有差距。
1)我国大型客机航空电子系统差距分析
(1)美国大型客机
美国波音777飞机是第一个采用模块化综合航空电子系统(IMA)的大型民用干线客机，并基于此型号完成了ARIN C651标准--即综合化、模块化的航电系统设计指南。该飞机在研发、制造和试验等方面开展了大量创新：采用模块化的综合航电技术，选用有源矩阵的液晶显示器，推行集导航、飞控和推力控制于一体的新一代飞行管理系统，新增信息综合管理系统等。
当今世界上的最先进客机-A380和波音787，均采用了以上类似地综合模块化航电技术、先进地机电系统和飞控系统等新技术，既体现了最新地先进水平，也展现了未来发展的趋势。
(2)中国大型飞机
在国内市场方面，ARJ21新支线飞机是中国商飞公司完全按照国际适航规章设计研制的喷气支线客机，也是第一款同时向中国民航局和美国联邦航空局提出适航申请并得到受理的喷气式客机。该机型目前已进入了最关键的收尾阶段——局方验证试飞阶段，如果顺利的话预计在2012年底完成适航取证，2013年开始交付，目前启动订单达到300余架。C919大型客机项目是《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020)》确定的16个重大专项之一，该项目于2008年11月启动，计划2014年底首飞，2016年取得适航证并交付用户。在2012年7月份举行的范保罗航展中，中国商飞宣布，C919的国内外订单总数达到280架。ARJ21和C919见图6。
我国虽然有着巨大的航电产业国内市场，但中国大型飞机的研制立项较晚，一直沿用研制初期自下向上、从多个独立的功能部件出发，逐步集成为复杂航电系统的传统设计，严重制约了系统功能的扩展和升级，这样的设计无法采用工业界先进的软硬件技术成果，不符合未来航电系统综合化、模块化、通用化的趋势。不仅缺乏先进的大型飞机航电系统所需要的从研发、生产、实验到测试的平台，还未形成大型飞机航电系统的产业体系，因而尚不能独立自主地完成相关地研制和生产任务。
图6 国产民机
2)我国民用航空电子市场预测
通过对未来民用航电系统发展的分析，我们提出如下预测：
(1)根据政策及市场环境分析，短期将以国内航电市场为先导
2011年国务院、中央军委下发《关于深化我国低空空域管理改革意见》，这为我国通用航空发展创造出良好的条件，通用航空产业将迎来空前的历史机遇。中国民航局副局长夏兴华透露，民航总局正在制定“十二五”期间通用航空专项规划。
随着国内发展ARJ21和C919客机以及国产民用直升机和通用飞机，将直接带动民机航电系统国内市场，将为国产的通用飞机和民用直升机的航电系统发展提供新的机遇。预计未来20年内，我国将有2500架左右国产大型客机的需求，航电系统及设备产值将达到1800亿元。大量的商用飞机(含干线客机、支线客机)、直升机、公务机、通用机市场也为航电产品提供了巨大的机会。(航电迅猛发展，资产注入可期)。
(2)广泛采取国际合作，逐步进入民机市场
发展对外合作，进入世界民用飞机的航电系统市场。由于我国在开发民机航电系统方面经验不足，未来民用航电系统的开发将通过全球国际合作的方式来启动。美国的罗克韦尔·柯林斯公司、霍尼韦尔公司和英国的史密斯航空航天公司，以及法国的泰利斯航空电子公司等是全球从事航电系统研制和生产的主要公司，加强与这些公司的合作，充分学习和借鉴其先进的航电技术，高效开展航电系统及机载设备的研发工作，将不断提升自身的研发实力。
北航硕士论文格式篇二
航空发动机防暑管理
【摘 要】发动机起飞高温如果多次出现，会造成发动机燃烧室、高压涡轮导向器和转子等热部件烧蚀，使发动机的热效率下降，同时也缩短了发动机的在翼寿命，本文就发动机起飞高温现象进行了深入的分析，结合笔者工作实践提出了如何避免或降低起飞高温，并就如何防止起飞高温提出了较为有效的处理措施，为业内对航空发动机的护防暑提供了有益的借鉴。
【关键词】航空发动机;裕度;超温
随着夏季高温的到来，性能差的发动机会出现起飞时发动机排气温度(EGT)高的现象，个别性能衰退明显的发动机还会达到920多度的高温。起飞高温如果多次出现，会造成发动机燃烧室、高压涡轮导向器和转子等热部件烧蚀，使发动机的热效率下降，同时也缩短了发动机的在翼寿命，大大增加了维修成本。
作为飞机心脏的发动机，为了提高其在翼裕度，延长其使用寿命，并缓解夏季发动机出现起飞EGT超温现象，呼和浩特维修基地领导极为重视，由基地副经理亲自督导，发动机工程师牵头多次召开故障研讨会制定了一些切实有效的措施来保障基地执管发动机的良性运营，避免起飞高温，保障航班的安全、正点。
1 采用新型清洗设备，为发动机“保洁”
呼和浩特基地春季风沙较大，近几年的沙尘暴也是有目共睹，执行发动机内函道气路清洗，可有效的去除发动机内涵道的灰尘等附着物，保障气路的流畅，提升发动机的在翼裕度(EGT Margin)，理论上可使EGTM提高10-15度，有效的减少燃油消耗率。但清洗工作应寻求最佳的方法，才能取得所期望的效果。
为此，基地联合附件、计量、航材、定检各部门共同试制发动机函道清洗设备-J型钩，并经多次试验改进，同时发动机主管工程师对水洗设备的使用和水洗的正确规程对定检、航线等车间进行了相关培训，自2007年5月2日开始分别对B-2627机左发，5035双发、2907双发、2614等10架飞机20台发动机进行了函道清洗，通过SAGE软件分析，水洗效果较为明显，最高的ESN858780发动机EGTM提高达10度。
为了更好得完善设备和水洗流程，较大的提高水洗质量，基地还组织召开了工程技术分公司发起的“发动机水洗研讨会”，与会代表一致肯定了呼和基地的水洗设备和水洗流程，并提出了一些中肯的改进建议，按照相关建议，我们现场当即对设备进行改进，取得了较好水洗效果。该水洗设备和程序一方面可完全消除传统清洗时的人为因素，并较大的节省了清洗时间，极大的提高了工作效率。
图1 自制的发动机函道清洗设备-J型钩
图2明显的水洗效果
2 航前“保暖”
经过近几年的观察和实践，我们认识到夏季外界气温较高，而有些发动机EGT裕度相对较低，飞机又是在呼和浩特这样海拔相对较高(海拔1084米)的机场首班起飞，这时发动机处于冷发状态，发动机各种间隙相对较大，效率较差，这样就出现了个别发动机EGT高的现象。但这个季节也是内蒙地区的旅游旺季，特别今年又是内蒙古自治区成立60周年，此外昭君文化节、民族商品交易会等大型展会也相继召开，来往呼和浩特的客商数量史无前例，机票经常出现一票难求的喜人局面，而内蒙分公司一年效益如何，关键在于夏季的营运情况如何。旅游旺季就意味着载货及载客量的最大化，对发动机的工作意味着负载最大化。而我们既要保证航班的正常，又要保证发动机的EGT不要超限，因此一进入夏季，维修基地下发“可靠性建议”：规定发动机起动温度接近700度，起飞温度接近900度的发动机要进行航前暖车，在呼和浩特由机务进行航前暖车，在包头由驻包机务航前暖车。
航前暖车的效果通过近几年的观察是非常明显的，执行航前暖车的措施后，发动机到目前为止，特别是今年随着使用时间的增长个别发动机状态比往年机队平均状态低的情况下，发动机没有再出现EGT超温现象。通过10-20分钟的航前暖车，发现可以使EGT裕度恢复20度左右，从而使EGT 峰值有一个相对较大的降低，使发动机在一个较好的工作环境下工作，使EGT不致于超限。等飞机飞到外站，由于其状态良好，从而不至于EGT超限。
随着夏季的过去，气温逐渐降低，发动机的状态又会逐步回升，从而又可以安全的过渡到下一个夏季，从而达到了“避暑”的目的。这样通过有效的航前暖车，既延长了发动机的使用寿命，又降低了维修成本，同时也有力保障了我公司的飞行安全
3 防止“高原反应”
呼和机队目前858331、858739、857575等6台发动机性能出现了性能衰退，个别发动机执飞兰州(1947米)、西宁(2197米)等高原航线时出现了起飞温度高的现象，原因是高原机场海拔较高，空气密度相对稀薄，要达到同样的起飞推力势必增大引气量，从而使供油量增大，从而出现了EGT偏高的现象。为此，基地根据发动机性能排队数据，由MCC合理调控航班，将安装858331等六台发动机的飞机如B-2604等限飞兰州、西宁等海拔标高超过3000英尺的机场并建议机组执行无引气起飞，经过调控，目前表现良好，机队起飞高温的现象基本上不再出现。
综上所述，为了保障飞行安全，航班安全、可靠、良性运营，实现公司效益的最大化，呼和浩特基地将继续团结协作，努力地保障飞机的“心脏”，让我们的金凤自由舒畅的翱翔于祖国蔚蓝的天空之中。
【参考文献】
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