航空電子學

1899年在兩個氣球之間進行了無線電通信試驗。1910年由飛機上的火花發射機和地面的電磁檢測器實現了空對地無線電通信。第一次世界大戰中飛機開始裝備中波電台和手動環形天線監聽式測向器。第二次世界大戰期間航空電子技術發展較快。到40年代末，航空通信由中波擴展到短波和超短波波段；自動定向無線電羅盤得到了廣泛應用；儀表着陸、甚高頻全向信標和羅蘭等導航系統相繼問世；雷達作為偵察、搜索和火力控制的探測裝置開始在作戰飛機上出現。50年代，多普勒導航系統、慣性導航系統和塔康導航系統陸續投入使用，進一步提高了飛機導航精度;各種雷達裝在飛機上，提高了航行、轟炸或空戰能力。60年代初第一代機載數字式計算機的出現，促進了航空電子技術的發展。電子技術的主要成果都很快被應用到航空方面。航空電子學作為一門新興的學科，引入了地面計算機網絡的概念和方法，使飛機上眾多的電子設備組成網絡，系統性能和可靠性得到提高。

航空電子學已進入航空技術的各個領域。它通常包括：通信技術，導航、空中交通管制技術和系統，雷達和識別技術，電子對抗技術，計算機技術，自動飛行控制和飛機儀表系統，載荷管理，電氣系統，火力控制技術，飛行數據記錄以及訓練模擬技術和系統等。此外，飛機上的電子設備，不少要與地面有關的設施聯合使用，地面上的設備可以不考慮在飛機上的一些特殊要求，但也是航空電子學研究的內容。

航空電子學具有一些區別於其他電子技術的特點。航空電子設備要在大温差(-60～ 60°C)、低氣壓、寬頻帶範圍機械振動、強衝擊載荷、狹小使用空間和各種人為的、自然的、其他電氣設備產生的大量干擾等惡劣環境條件下工作，因此對電子設備的設計以及元、器件和材料的選用都提出了很高的要求，工程實現的難度和成本都遠高於普通的電子系統。

由各種電子設備組成的航空電子系統根據任務不同，可以分成兩類：一類是為常規飛行任務服務的通用系統，另一類是為特定飛行任務服務的專用系統。通用系統一般又有以下幾種：①通信系統（見航空通信）；②導航和導引系統(見控制和導航)；③自動飛行控制系統（見飛機飛行自動控制系統）；④空中交通管制系統等。專用系統則根據特定的飛行任務選用不同的專用電子設備。

航空電子技術正向綜合化和數字化方向發展。航空通信、導航、雷達、自動飛行控制等單一功能的電子系統，按系統工程的原理組成綜合式航空電子系統。隨着數字式電子計算機在航空上的廣泛使用，又組成數字化的綜合系統。數字化、綜合化的航空電子系統可提高系統的可靠性、保密性、抗干擾能力，同時能減少設備的體積、重量和功耗；自動化程度的提高能大大減輕空勤人員的負擔。

航空電子學技術領域涉及範圍很大，在航天、航空、精確制導武器、雷達技術、C4ISR 系統和自適應控制等領域都佔據重要地位，電子產品在上述武器裝備的研製和採購費幾乎都佔 40 ~50%以上，航天器技術電子產品已佔到 68% 左右。它是航天、航空、精確制導武器發揮戰場總體效益的高回報重點領域。航空電子技術與微電子技術、納米技術、計算機技術、信息技術、通信網絡技術、電子戰技術、導航、制導和控制技術、雷達技術等都密切相關連。利用相關技術，美國空軍將重點發展以下技術：機載和天基軍事行動所需要的精確進攻和防禦用的探測裝置；全球參與所需要的軍用通信網絡，實現從探測器到射手的一體化聯動；系統設計、發展、鑑定、訓練和支援所需要的快速技術集成；發展能支撐主宰戰鬥空間的具有系統功能的高性能軍事專用裝置。在這些發展中還突出強調在經濟上能承受得起。

美國空軍在航空電子技術領域有如下發展規劃 ^[1]  ：

1. 目標捕獲與攻擊電子學

目的是實現在任何時間和各種氣象條件下，發現、識別並摧毀任何地點的敵人目標，實現清楚瞭解態勢，提高武器系統效能。

機載雷達、預警雷達及各種傳感探測器技術可以準確捕獲目標，並通過與軍用通信系統一體化實現從傳感器到射手的一體化聯動，並將從傳感器到射手攻擊目標時間縮短到幾分種時間內。將來用微電子學和納米電子學技術研製的全球信息柵格（GIG）以及高級性能計算機將可以實現即時發現目標即時進行打擊，將作戰攻擊目標效率提高几個數量級。控制雷達、探測器和信息網絡高效運轉的是數字計算機技術，它可以從原始的回波信號中提取大量信息，並將這些信息以圖像和文字符號方式提供給武器系統的操作射手。

2. 電子戰技術

電子戰（EW）已成為打贏現代高技術戰爭的關鍵技術領域之一。電子戰包括三個主要組成部分，即電子攻擊、電子防護和電子戰支援。

電子戰攻擊武器主要由反輻射導彈、高能激光武器、高功率微波武器和帶電粒子束武器。反輻射導彈是一種電子戰硬殺傷兵器，美國空軍已經發展了第四代反輻射導彈，目前以第三代AGM -88“哈姆”反輻射導彈為主，美國空軍已對第五批次AGM-88C 加裝了抗干擾軟件，並提供了精確定位能力，對第六批次AGM -88D 改進了導航系統，安裝了 GPS/INS，可在飛行前或飛行中編程，即使敵方發射機關機也可以進行攻擊，第七批 AGM-88E 安裝了雙模式導引頭，加裝了毫米波雷達，該導引頭系統採用自動目標算法，可以準確攻擊面空導彈指揮車以及其它雷達和通信設施。在電子戰防護和支援技術方面主要改進飛機視場覆蓋面，探測高優先度的信號和威脅，進行精確定位和識別；發展機載信息與外部信息數據融合和利用先進信息處理技術，提高掌握戰場有威脅的態勢能力。

3. 系統電子學技術

該技術主要用於對態勢掌握的補充、隱身操作電子學、分發時間性強的數據和發展靈活、可靠的小型電子裝置。主要研究的技術有：為彌補對態勢掌握的不足，擴充對外部信息源的感知能力；採用靈活、低成本、開放式結構進行信息和數據處理；用智能化技術改進航空電子學；自動化控制無人機和信息綜合；發展新型飛機所用的顯示器，改進其功能，這方面可採用大面積、高清晰度和高態勢瞭解的有源矩陣液晶顯示，使其平均無故障間隔時間提高30 ~100 倍；發展作戰飛行程序異常時對執行任務沒有影響電子設備；發展數字化微鏡裝置、有機光發射裝置和平板式座艙和任務顯示（目前美國空軍戰鬥機都已選用有源矩陣液晶平板顯示器），頭盔顯示器已經發展到第三代，頭盔不僅能提供瞄準線和字符，還可以顯出傳感器得到的圖像。

4. 軍事專用電子裝置技術

該技術涉及微電子技術、射頻元器件和光電裝置。微電子技術領域在未來 20 年中將突破 0. 1卜m 的物理極限，在2010 ~2020 年內可以實現納米電子學中的單電子存儲技術，特別是納米電子學和以硅材料為基礎的微機電系統（MEMS）將對21 世紀科學技術、生產方式甚至人類生活質量有深遠影響。

射頻元器件對雷達技術、電子戰、通信系統和相控陣天線具有重要應用價值。雷達是實時、主動、全天候獲取信息的探測手段，是作戰平台實現精確打擊的必備裝置，也是發展先進武器系統測試和評估手段。光電裝置是利用先進光電子技術發展各種探測器，在軍事上有廣泛應用價值：各種光電傳感器是獲取各種信息的手段，具有很強的探測能力和目標識別能力，在預警、偵察、監視、夜視、測繪、氣象、水下目標和隱蔽目標探測以及生化戰劑探測具有特別重要應用價值。