陳 英，李 維，嚴 菡，占 攀，張明明

（航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024）

0 引言

教練機是和平時期飛行員訓練體系的核心組成部分，是部隊戰(zhàn)斗力快速生成和維持的重要保障。傳統(tǒng)觀念上的教練機專用于培養(yǎng)和訓練飛行員的飛行技術(shù)，但是在高新技術(shù)推動以及裝備需求的牽引下，一些飛機制造商已經(jīng)著手論證和研制新型高級教練機，并逐漸凸顯出高級教練機“多用途”的特點：一方面，以教練訓練為主，可用于高級駕駛技術(shù)、戰(zhàn)斗技術(shù)訓練和部分戰(zhàn)術(shù)訓練；另一方面，新型高教機可擴展到訓練戰(zhàn)斗機的基本戰(zhàn)術(shù)動作和武器使用技巧，并在必要時執(zhí)行作戰(zhàn)任務，這就是所謂的戰(zhàn)斗機導入教練機（Lead In Fighter Trainer，LIFT），高級教練機的新特征在一定程度上給教練機的航電技術(shù)帶來新的要求和發(fā)展。本文結(jié)合航電系統(tǒng)的發(fā)展，對國內(nèi)外教練機航電技術(shù)的應用情況進行梳理，對新型高級教練機航電技術(shù)的發(fā)展特點、發(fā)展趨勢進行分析，提出新型高教機航電發(fā)展的某些重要方向，為我國新型高教機航電發(fā)展提供一定的參考。

1 航電系統(tǒng)的發(fā)展特點

航電系統(tǒng)是綜合航空電子系統(tǒng)的簡稱，航電系統(tǒng)涵蓋了包括通訊、導航、識別、探測、電子戰(zhàn)等在內(nèi)諸多功能的機載電子設(shè)備和系統(tǒng)，一般可分為綜合顯示和控制、無線電與導航、雷達、大氣數(shù)據(jù)采集、火力控制等功能，是提高飛機性能和效能的重要要素。

航電系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了幾十年，航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也在不斷演變，大致經(jīng)歷了一個從分立式、混合式、聯(lián)合式到高度綜合化的發(fā)展過程：早期的航空電子系統(tǒng)通過專門硬件模擬電子線路和繼電器得以實現(xiàn)，在這種“單點解決”的方案下，相應功能的升級需要通過電路及其互聯(lián)關(guān)系的改變得以實現(xiàn)；隨著數(shù)字計算機的發(fā)展，“單點解決”的功能被移植到目標計算機上的應用程序中，此時的功能升級可通過更改軟件而得到靈活、快速的實現(xiàn)；此后，總線技術(shù)和應用得到普及，出現(xiàn)像MIL-STD-1553B、ARINC 629等高速通訊數(shù)據(jù)總線，航電系統(tǒng)的線纜、體積逐漸減少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊密，性能也得到提升。航空電子技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，其發(fā)展呈現(xiàn)出綜合化、模塊化、通用化、智能化的發(fā)展趨勢，某些專用的任務系統(tǒng)也已經(jīng)成為通用系統(tǒng)，通過在通用體系結(jié)構(gòu)上擴展相應的任務功能，就可以實現(xiàn)不同的任務飛機需求。

由此可見，現(xiàn)代先進航空電子系統(tǒng)是一個集控制、傳感器、顯示、通信為一體的高度信息綜合化網(wǎng)絡(luò)，其功能不僅涵蓋了傳統(tǒng)的航空電子儀表，同時還將機載傳感器和電子設(shè)備有機綜合在一起，實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的交互和融合，為飛行員戰(zhàn)術(shù)決策和機動提供友好、智能的輔助?？偨Y(jié)航空電子發(fā)展的幾十年，可以歸納為以下主要特征：

1）開放式的系統(tǒng)構(gòu)架

開放式的系統(tǒng)構(gòu)架不僅指硬件產(chǎn)品接口的標準化，同時也指機載軟件對外接口的標準化，開放式的系統(tǒng)構(gòu)架不僅便于電子設(shè)備之間的互聯(lián)互通及設(shè)備擴充，同時也有利于縮短航電系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試周期，這種標準的開放方式能夠大大提高系統(tǒng)軟、硬件的移植性和可靠性。

2）綜合模塊化技術(shù)

綜合模塊化技術(shù)不僅是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡化和綜合化的基礎(chǔ)，同時也是系統(tǒng)重構(gòu)、修改和維護的重要基礎(chǔ)。綜合模塊化技術(shù)的一個重要特征就是航電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分層，尤其是在頂層設(shè)計時，必須要考慮數(shù)據(jù)交互的接口、程序應用與操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，權(quán)衡系統(tǒng)分層獨立與總體綜合的關(guān)系。

3）資源共享

綜合航電系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展越來越強調(diào)資源共享的設(shè)計原則，一是安全、可靠、高速的共享總線技術(shù)，分系統(tǒng)根據(jù)所需對總線中的數(shù)據(jù)進行選擇，總線技術(shù)是航空電子綜合化、智能化發(fā)展的基礎(chǔ)；二是傳感器信息的綜合與融合技術(shù)，實現(xiàn)對多傳感器信息的互補，獲得比單一傳感器更高準確度和信息量的傳感器網(wǎng)絡(luò)。

2 新型高級教練機的航電系統(tǒng)特點

第三代戰(zhàn)斗機強調(diào)機動性，大量采用新技術(shù)和新工藝，使用電傳飛控和大屏幕顯示，這些特點在很大程度上影響了新一代高級教練機的設(shè)計，目前具有代表性的新型高級教練機包括俄羅斯的雅克-130、意大利的M-346以及中國的L-15等，這些新型高級教練機雖然外型相似，但其內(nèi)在的航電系統(tǒng)還是有所區(qū)別。

1）雅克-130

雅克-130是俄羅斯雅科夫列夫設(shè)計局設(shè)計的高級教練機，其量產(chǎn)型號的航電系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計，通過玻璃化座艙（見圖1）可見其采用了多功能顯示器、UFCP以及HUD等人機交互設(shè)備，通過發(fā)布的技術(shù)參數(shù)可知,雅克-130采用1553B總線，前后艙各具備3個完全獨立、相互備份的多功能顯示器，具備自動機載自診斷測試系統(tǒng)和頭盔瞄準系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)嵌入式仿真訓練，并可掛載武器和副油箱。

圖1雅克-130座艙

2）M-346

M-346是一款由意大利阿萊尼亞馬基公司研制的新型噴氣式軍用教練機，座艙布局合理，人機界面友好，其前后座艙配備了3個互為余度的多功能彩色顯示器（見圖2），采用雙冗余的1553B總線技術(shù)，配有敵我識別系統(tǒng)、激光陀螺儀慣性導航系統(tǒng)和擁有夜視功能的先進頭盔顯示器，整個飛機有9個掛點，保留了將其改裝為輕型戰(zhàn)斗機的能力。M-346空戰(zhàn)訓練系統(tǒng)，官方名稱為嵌入式戰(zhàn)術(shù)訓練仿真，是M-346高級教練機的核心特征之一。M-346嵌入式戰(zhàn)術(shù)訓練仿真與航電系統(tǒng)綜合集成設(shè)計，使M-346具備了全范圍的仿真訓練能力。

3）L-15

L-15是一款由航空工業(yè)洪都設(shè)計的新一代高級教練機，最大速度達到1.4馬赫數(shù)，相較于雅克-130和M-346，L-15具有更加優(yōu)秀的氣動設(shè)計，座艙環(huán)境布局合理，具備UFCP、HUD等人機交互設(shè)備，前、后艙裝有3個尺寸更大的多功能彩色顯示器，能夠進行嵌入式訓練，并且具備安裝雷達、武器、電子吊艙的能力。

圖2 M-346座艙

通過對上述目前主流高級教練機航電系統(tǒng)的分析可知，它們普遍具有以下特征：一是采用1553多路傳輸總線網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成機載的綜合集中分布網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；二是具備綜合顯示與控制功能，具有良好的人機交互界面；三是都具有改裝成為輕型戰(zhàn)斗機的能力，可以作為多用途飛機使用；四是新一代高級教練機都非常重視嵌入式訓練系統(tǒng)的開發(fā)和使用，擴展教練機的訓練能力，提升訓效比。

3 新型高教機航電系統(tǒng)的重要發(fā)展方向

在科技不斷發(fā)展的今天，戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)模式已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，因此，新型高級教練機必須迎合新的作戰(zhàn)訓練需求，在培養(yǎng)和提升飛行員基本戰(zhàn)技戰(zhàn)術(shù)水平的同時，也可用于部隊對新戰(zhàn)法、戰(zhàn)術(shù)的研究，甚至是進行實戰(zhàn)演練。

1）網(wǎng)絡(luò)化的信息綜合態(tài)勢感知與交互

未來作戰(zhàn)飛機在戰(zhàn)場環(huán)境中不是單純的作為武器投射平臺，而是作為多維度網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)的組成部分，因此，飛行員在使用新型高教機進行訓練時，需要同時滿足對其飛行技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)意識進行培養(yǎng)的要求，不僅需要進行起飛、導航、編隊、簡單占位等基本機動的技術(shù)訓練，同時也要培養(yǎng)飛行員學會使用雷達、數(shù)據(jù)鏈等獲取戰(zhàn)場信息，對戰(zhàn)場環(huán)境作出準確分析和判斷，并使用武器等實施戰(zhàn)術(shù)機動和打擊的行為，完成現(xiàn)代戰(zhàn)場的基本作戰(zhàn)程序。

因此，未來航空電子系統(tǒng)的綜合程度將進一步提升，各種機載傳感器信息、數(shù)據(jù)鏈信息、顯示控制終端構(gòu)成一個龐大的信息網(wǎng)絡(luò)，其中傳感器的信息綜合是航空電子系統(tǒng)綜合的關(guān)鍵技術(shù)之一，各種傳感器（如雷達紅外和光電等探測系統(tǒng)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)、通信導航識別系統(tǒng)）除了自身的模塊化外，還將實現(xiàn)在各自分系統(tǒng)中更為深入的綜合和資源數(shù)據(jù)共享，同時，人機交互界面或方式也將得到變革，現(xiàn)有的多塊多功能顯示器更新為大屏幕顯示器，將能夠更好的反應戰(zhàn)場態(tài)勢，有利于飛行員對戰(zhàn)場全局的把控，而具備了頭盔瞄準系統(tǒng)等新型人機交互系統(tǒng)的高級教練機，將有利于飛行員對未來戰(zhàn)爭模式的掌握。

2）嵌入式虛擬訓練

和平時期的實戰(zhàn)訓練機會較少，利用機載和地面設(shè)備仿真戰(zhàn)場環(huán)境有助于提升飛行員在戰(zhàn)場環(huán)境下的戰(zhàn)術(shù)決策與機動能力，因此，嵌入式空戰(zhàn)訓練技術(shù)應運而生，各國軍方及空戰(zhàn)訓練研究機構(gòu)也開始將目光投向嵌入式訓練系統(tǒng)，同時，嵌入式訓練也是目前世界主流高級教練機航電系統(tǒng)必備的功能之一。

高級教練機配備嵌入式訓練系統(tǒng)，一方面能夠減少大量設(shè)備采購和維護成本，另一方面也降低了訓練消耗，降低了訓練費用，提升了訓練效果。嵌入式空戰(zhàn)訓練是一種內(nèi)置的作戰(zhàn)功能系統(tǒng)，它在機載計算中虛擬空對空或面對空威脅、虛擬傳感器及虛擬武器等，使飛行員在所設(shè)計的生動而充滿挑戰(zhàn)性的虛擬場景中對抗大量的逼真虛擬對手，使受訓者獲得與實戰(zhàn)相符的心理與生理適應性，大幅提升訓練質(zhì)量。同時，嵌入式空戰(zhàn)訓練系統(tǒng)可以在和平時期和作戰(zhàn)間隙為部隊提供全時段、全方位和不間斷的訓練，有效提高部隊的戰(zhàn)備能力和應對突發(fā)事件的反應能力。

4 結(jié)語

航空電子技術(shù)在不斷取得新的發(fā)展和進步，這些技術(shù)可能最先被使用在戰(zhàn)斗機中，然而，為了形成面向戰(zhàn)場環(huán)境的新訓練體制，高級教練機除了向?qū)W員提供“傳授型”和“維持型”訓練外，還需要具備向?qū)W員和教員提供摸索新戰(zhàn)法、進行“研究型”訓練的能力，這就要求新一代高級教練機成為具有網(wǎng)絡(luò)化、智能化和嵌入式訓練能力的綜合訓練系統(tǒng)，從而使高級教練機獲得扮演更多角色（輕型攻擊機等）的能力。