一、存在的难题及其原因

　　美军现役军用飞机航空电子设备大部分已服役超出原设计寿命多年。影响航空电子设备老龄化的一个重要因素是冷战后大规模战争的威胁下降，从而使军用飞机大批量生产的需求减少，美国空军军用飞机生产量已下降到比更换耗损飞机(由于事故或结构寿命终止而退役)所需的数量还少。其结果是机队平均服役机龄和航空电子设备平均服役年龄已超过21年。 美军飞机中使用的许多航空电子设备及其布线仍是原型设备和布线。

　　老龄化航空电子设备出现的主要问题之一是使用和保障费用(O&S费用)，表1给出美国空军航空电子设备的使用和保障费用。

　　O&S费用增高的因素很多，包括设备故障率增高、供应商的数量减少、过时淘汰的元器件(已采购不到的)、市场萎缩(老龄化机队退役而无须更换航空电子设备)以及缺少资金来购买用于替代的设备。这些问题对空军飞机来说是常见的问题，对于国防部其他军种及部门的飞机来说，也面临着同样的问题。

　　航空电子设备现代化的资金有限已导致在一种型号中的某些飞机装备过时的航空电子设备而另一些飞机采用新的航空电子分系统，这种状态使一种型号的飞机使用相同航空电子系统的数量减少并增加整个军种部的航空电子设备的O&S费用。最坏的情况是没有两架飞机装有相同的航空电子设备。

　　由于要求航空电子设备能执行满任务和部分任务的能力下降，使飞机能执行任务率连续下降。如果国防部继续使用和保障过时的航空电子设备，由于航空电子设备的影响，飞机的能执行任务率难以提高。这就需要大量投资用于购买在过时的航空电子设备修理中需要更换的备件，并开发用于在现代自动测试设备上进行测试的过时的航空电子设备的测试程序装置。

　　采购现代航空电子设备的现有投资集中在采购需要执行全球飞行任务飞机的现代航空电子设备，或者单一型号飞机航空电子设备的改进改型，例如C-130飞机航空电子设备的改进改型。表2给出航空电子设备的预测费用数据，包括O&S费用(2000年及其以前的数据为实际数据，并假设线性趋势)和航空电子设备投资(2001财年总统预算中所反映的数据)。

　　2004财年之后用于完成正在进行中的航空电子设备改进改型需要的投资为50亿美元。这与总统预算的资金相差很大，其短缺部分是C-130航空电子设备现代化项目所需的资金，目前该项目计划需要耗时10多年(从第一台设备安装到最后一台设备安装)。在这个时间跨度中，最后改进改型的飞机装有与首批改进改型的飞机不同的航空电子设备。在这种漫长的改进改型的时间内，现用航空电子系统将必须和新航空电子系统一起保障，这将可能增加飞机的使用和保障费用。

　　在今后的期间内，航空电子设备的费用将继续增加，而且投资不足以完成正在进行的和计划进行的改进改型。目前总统预算项目中只能有很少的高O&S费用的航空电子系统能够得到更换或改进改型，因此，今后几年总费用将继续增长。

　　二、面临的技术挑战

　　在解决老龄化航空电子设备的问题中，面临首要的技术挑战是在采用新技术提高航空电子设备所需能力的同时，降低使用和保障费用。为获得所需的能力就必须对更换产品或系统提出要求。

　　1、提出要求

　　所提出的要求大概不同于对原型系统的要求。由于自被更换的系统投入使用以来已发生了很多变化，要求更改使用和威胁环境。例如，在全球航空航天环境下工作所要求的导航精度大大高于二三十年前系统开始投入服役时的导航精度。通信频率的竞争随着军方压力的增加面增加，而不得不放弃某些频率，因此，电信工业向民用用户提供更大带宽和更高频率。

　　这些要求可以用每种任务类型和在任务中的飞行阶段来描述。对导航、协同监视、通信(话音和数据链路)、传感、综合处理、信息显示(听觉与视觉)、制导和飞行控制等系统功能替换的要求对不同的武器系统执行的不同任务是不同的。这些要求必须反映到高层功能要求，即导航精度、容错能力、使用可用度、任务成功概率，然后再分配到构成系统的部件(硬件与软件)。

　　与每个要求相关的是数值，例如，与位置、速度、姿态相关的是允许误差等数值，作为导航时间的函数。这些要求还必须说明所需的工作模式和当传感器异常或故障时的模式降级，或者输出精度降级。这些要求还应描述功能和子功能的可用性，单项任务的模式，以及在一个较长时间内--从几天、几周到几个月中，多飞机出动架次或飞行次数。

　　由于功能综合可能要求更改用户接口。例如，导航通过采用具有彩色重叠技术(用于气象、威胁和地形等)的活动地图显示器来改善飞行人员对各种情况的了解。

　　提出要求的过程可能需要仿真和试验来证实用户要求能否得到满足，这就需要显示用户所需要的信息，和用户期望与之交互的信息。

　　2、新技术的备选方案

　　新技术可能以模块化开放系统方法为基础，开放式系统方法在整个飞机设计系列中可以互换、在一个设计系列的各个批次中可以互换或者可能是外形、配合、功能和接口替换。为了保证更换系统随着使用时间增长能够不断更新，应采用具有标准接口的现成民用部件。由于预算约束影响在很长时期中都存在，不得不通过大量改装项目来延长飞机寿命，这必然出现过时淘汰问题。

　　为决定在许多竞争方案中选择一个优化方案对系统进行改进是面临的一个挑战。例如，为解决印制电路板过时淘汰问题，过去的经验已证实，设计一种新的元器件来替代电路板上过时淘汰的元器件不是经济有效的，除非所要求的数量很少，而且费用较设计和生产一个电路板的费用低。常用的更有效的方法是设计或采购一个与原型电路板具有相同功能的更换电路板。这要求获得与电路板相匹配的底板数据。

　　采用由IEEE之类标准实体规定的现代民用底板证实对军用航空电子设备是非常经济有效的方法。曾经企图采用诸如F-22 PI总线之类的军用航空电子设备底板，但因飞机延长研制时间和极低的生产数量而未获成功，其结果导致接口电路的供应商由于缺少需求和极高的生产费用而放弃PI总线。90年代中期，军用飞机主底板采用IEEE-1014 VME-64总线。这种总线拥有许多民用用户而不依赖于小量的军用用户，这是在军用航空电子设备采用现成民品的例子。但是，它存在的一个问题是不同的VME-64供货商之间可能有差异。例如，许多供货商提供不同的电路板用于信号变换、计算(处理器和存储器)以及图形发生和按标准显示格式的输出。(作者：曾天翔)