三层面分析法探究航空电子系统未来发展

三层面分析法探究航空电子系统未来发展

杨泽皓

西安爱生技术集团有限公司  710065

摘要：在人工智能极速发展的社会背景下，航空电子系统也随之得到了极速的发展。如何在现代化战争中利用好航空电子系统是目前学者广泛讨论的问题。此次采取三层面分析法对航空电子系统未来发展情况进行分析研究，为未来航空电子系统研究建立了一种可持续的方法。基于此，本文对航空电子系统三层分析模型进行了深入分析。从三个层面详细分析了航空电子系统的应用：人机航空电子系统效率下降及其原因，现有航空电子系统不断改进并对两种创新，以及未来高度自主无人机航空电子的发展及其三大驱动因素。致力于能够通过本文的研究更好的了解航空电子系统的未来的发展。

关键词：航空电子系统；三层面分析法；自主度；无人机

1 引言

三层面分析法能够让公众对于颠覆性创新活动有进一步的了解，从而更好的明确未来技术的发展方向。采取这种方法分析航空电子系统未来的发展，能够将航空电子系统稳定应用效益与推动其创新发展之间的关系得到很好的平衡，从而明确未来创新发展趋势。在目前战争技术不断取得新突破的背景下，美国提出了系统簇(FoS)的概念，并积极的开展新型的航电系统的研发和建设项目。这进一步推动了航空电子系统的发展，基于此，为了更好的判断其未来的发展趋势和发展前景，从而给出更明确的发展路径，此次就采取三层面分析法对航空电子系统的发展进行分析。

2 三层面分析法概述

三层面分析法为未来创新活动提供了合理并且连贯的方法论。这种方法的性质并不仅仅只是单一的规划工具，更是一种科学的前景预测方法。基于这种方法来分析，无论是那种企业、技术还是理论在发展的过程都会经历相同的过程，这一过程就是诞生—成熟—衰落。这一过程相互迭代和转化，从而提供了三个阶段活动的基础。具体情况如图1所示。

图1 三层面分析法示意图

根据时间的变化这三个层面也随之变化。对于不同的行业来说，其所对应的时间跨度来说也存在着较大的区别。但侧重点不在于时间长短上，更多的侧重于三个结构层在不断变化中所产生的差异。利用三层面分析法中对未来的发展进去分析预测，能够较好的证实连贯创新和颠覆性变革等概念。

3 用三层面分析法分析航空电子系统的未来

3.1 无人机航空电子系统作用初显（第一个层面）

随着无人机关键技术的突破，越来越多的预测表明无人机航空电子系统将被取代。同时，从人为因素的角度来看，飞机的许多技术参数无法持续改进，使人们很难相信一级系统的战略效益的持久性。发出这一呼吁的主要原因如下。

首先，在研发生产一个飞机时，需要花费大量的时间。对于美国来说，研发这几代战斗机所花费的时间较长，投入的研发资金也越来越多。战斗机中的一个核心软件就是航空电子系统，由于其具有较为复杂的功能，使得其之间的界限并不够明确。如果发生战争，就会有战争损失。在这种情况下，很难防御敌人大型廉价飞机的攻击，除非新技术成熟廉价，以平衡数量上的劣势。

其次，随着战场态势信息的增加，需要高速、可靠、稳定的信息互联技术作为支撑。高速和高容量传输需要更高的频率，但频率的增加会加剧衰减，这需要高功率信号的传输。如果飞机的电磁兼容性设计出现问题，将影响航空电子系统的正常运行，甚至影响飞行员的生命健康。在传输大功率信号的过程中需要的电源容量也应该较大，这导致电力系统在设计的过程中其难度较大。战争环境日益复杂化也包括电磁环境不断复杂化。随之目前开始实行信息战，越来越多的国家积极提升自身电子作战的能力，这使得第四代战斗机的隐形抑制能力得到提升。一些大的干扰抑制会造成飞行员出现失明的状态，这也为第四代战斗机航电系统的抗干扰水平提出了较高的要求。在干扰方法以及干扰技术不断取得突破的社会背景下，第四代计算机的隐身优势越来越弱。无人机航空电子系统已经取得了关键性的技术突破。在作战中发挥出越来越重要的任务，其最中的发展趋势为被第三个层面无人机的高度自主航空电子设备完全取代。

3.2 有人机和无人机航空电子系统之间的创新和协同作用（第二个层面）

基于第二个层面，能够看出第三个层面在目标发展的过程中是处于不断变化以及创新的。最近几年，无人机航空电子系统的有关技术手段不断取得突破性的进展，也给出了新的航空作战理念。在创新发展的过程中，更多的基于人机航空电子系统开展创新，这使得整个系统的环境适应性更强，也是持续改进和创新的一种。

近年来，无人机得到了广泛应用，其航空电子系统也承担了各种空战任务，在航空电子架构、冗余设计和总线技术方面取得了重大突破。全球鹰是美国最先进的战略侦察无人机，其最新的航空电子架构显著提高了飞机的整体战斗力。最新的航空电子双冗余设计与第四代飞机的航空电子设计目标一致，两者都提高了设备的可靠性。随后的改装将其有效载荷能力增加了一半，这主要是由于其航空电子系统的进一步集成和数字化，以及额外有效载荷对飞机整体作战性能的战略重要性。同时，接口标准进一步统一，提高了航空电子系统的可重构性，从而增强了其通用性。然而，这种航空电子架构尚未被军方广泛应用或部署。近年来，美国使用的主力仍然是U-2，其航空电子系统仍然是上一代。最直接的原因可能是高昂的成本。目前，这种新型航空电子系统无法取代人类系统。

3.3 无人的高度自主的航电系统在作战中发挥主要作用（第三个层面）

从发展的角度来看，无人机航空电子系统将朝着提高无人机战斗力的方向发展，其集成度和可靠性将不断提高。无人机航空电子指挥决策平台需要具备性能较强并且经济优势较强的特点。要想较好的适应现代化战争中严峻的环境，那么还需要其能够承担起复杂且危险的战争活动，也需要具有一定的数量有点。所以在如今的战争环境下，最为符合作战需求的就是无人高度自主的航空电子系统。

为了适应这种快速变化和复杂的战场环境，无人机平台可以放弃高温、高压、高加速度和强辐射等限制。飞机的许多部件可以升级以提高其性能；航空电子系统已经放弃了人类的生命支持系统，电力供应可以更可持续；克服飞行员在危险任务中的心理挣扎更有利于无人机任务的完成。现代战场在不断变化，飞机转瞬即逝。人工智能技术将使航空电子系统的整个信息处理和决策过程更加高效，提高OODA环境的效率。随着电磁环境不断的复杂化，这种自主性较强的航空电子平台对于人员的依赖程度较低，使得指挥机构与作战平台之间的数据信息传输活动给予减少，使得平台的隐蔽性得到很大程度上的提升。

利用数量上的优势能够较好的适应未来战中中多个领域的分布式战争模式，从而产生作战终端的分布式能量。增加数量的重点在于生产研发成本的降低。这种新型的无人驾驶、高度自主的航空电子系统在最大限度减少人类支持以及人机操作的基础上来对飞机研发生产成本进行控制，较好的将减轻飞行员的工作，使得飞行员能够在地面模拟系统中开展训练活动，将飞行员培训的成本得到很好的降低，也能够将飞机应用的损耗控制在合理范围内。

4 结束语

本文主要展望了未来无人机航空电子系统在作战中的应用，并通过三层面分析法概述了三个层面来研究无人机航空电系统在战斗中的应用。第一层面对现如今人机航空电子平台的战略效益以及环境适应性不足的原因进行分析，得出之所以高性能平台建设的成本较高，主要原因在于平台数量过少，以及现如今战争的环境不断复杂化。第二个层面很多的变化较为模糊，主要是对第一层面的创新以及第三层面的颠覆性创新。最后，对第三层面的的发展进行了设想，第三个层面的发展可以基于多个复杂的平台系统和操作系统进行共存。这种无人高度自主的航空电子系统承担着战场对抗的任务，在战斗中所处的作用非常重要。希望本文对这方面的研究能够为推动航空电子领域的发展提供参考。

参考文献

[1]王庆伟.新一代军用飞机航空电子系统发展趋势与发展现状[J].教练机,2019,(03):5-11.

[2]刘红铃.航空电子系统技术及发展方向分析[J].通讯世界,2017,(21):352.

[3]刘青春,周庆,李兵飞等.开放式航空电子系统架构标准研究与实践[J].航空标准化与质量,2022,(04):1-5.