航电系统被形象地称为飞机的“大脑”、“神经”和“五官”，是飞机的关键系统之一,在实现飞行安全、提高飞行效率、提升环保性和舒适性、解决空中交通拥堵等方面发挥着重要作用。目前，在波音787和A350XWB等先进机型中，航电系统的成本已经占到整个飞机40%左右。从某种程度上说，航电系统的性能在很大程度上决定了飞机的总体性能和安全水平。
为探讨民用飞机航电系统及设备的研制开发、测试验证、适航认证、供应链管理和客户服务的发展趋势，4月21日，由中国航空学会和中国航空研究院共同主办，上海广尧商务咨询有限公司具体承办的“2015民用飞机航电国际论坛”在上海开幕。
本届论坛共吸引了来自航空电子领域的370余名专业人士参与。在为期两天的会议中，与会者就更先进、更安全、更环保的新一代航电系统的发展进行了讨论。
“五个更高”标准
1910年8月，加拿大飞机设计师兼飞行员麦柯迪首先利用他的“寇蒂斯”飞机上的电台进行无线电通讯，电子设备在飞机上的应用首次被载入航空史册。尔后，随着电子技术的发展，尤其是在商业飞行和军事飞行的大力推动下，航电技术得到了快速发展。
从技术角度而言，民用飞机航电系统的发展大致经历了模拟、数字、模块化综合航电等阶段。1980年代，空客研制的A310飞机首次采用电子仪表和驾驶室中央电子仪器，标志着民用飞机航电技术的一次飞跃。1990年代，波音777开启民机航电系统综合化、模块化设计先河。此后，民机航电系统的综合化、模块化水平不断提高。当今最先进的波音787、空客A350XWB等机型，其航电系统设计更加强调开放性、互换性，通过不断提高通用数据处理和网络互联互通的能力，实现各种资源的合理配置。
会议伊始，中国商飞公司副总经理史坚忠在发言中简要梳理了民用飞机航电系统的历史发展脉络。他指出，航电技术的发展与革新对于保障飞行安全、改善飞行品质、提高可靠性和维护性具有十分重要的作用，是民机产品满足未来要求的关键因素之一。
与军机相比，民机航电系统在市场要求、设计理念、体系标准等方面存在明显不同。民机航电系统必须满足长期性、规律性、重复性、高安全性等特殊要求。简言之，民机航电系统的特点可以归纳成“五个更高”。
一是更高的安全标准。民用飞机研制必须遵守各国的适航标准，其航电系统的设计也必须以各国的适航规章为基础，满足民机安全性设计要求。随着世界民航业的发展，民机适航标准不断提高，航电系统的设计要求也随之不断提高。
二是更高的可靠性。由于民用飞机服务于长期规律性的重复飞行活动，飞机制造商一般趋向于采用较为成熟和稳妥的技术和设备，以此确保飞机在运行中的高可靠性。
三是更高的可维护性。可维护性对飞机运营的经济性和安全性都有重要影响。航空公司要求飞机各系统具有尽可能短的维修时间和较低的维修成本，民机航电系统必须保证设备间的通用性和互换性，并尽可能采用远程监控和维护等方式，实现快速维修。
四是更高的环保标准。随着世界民航业的发展和人们环保意识的提高，世界各国对航空，尤其是在航线上运营的民航飞机的环保性要求越来越高，航电系统必须在提升飞行效率、实现节能减排等方面作出重要贡献。
五是更高的人性化需求。民机航电系统设计必须重点关注飞机驾驶舱的人性化需求，必须在不断提高安全水平的前提下，减轻飞行员的负担。此外，民机必须提供多样化的客户服务设备和机载娱乐系统，提升舒适度，更好地满足旅客的需求。
运量倍增的挑战
目前，民机航电系统的发展现状如何？面临着哪些主要问题和挑战？应采取怎样的解决方案？这是与会者重点关注和讨论的问题。
在中航工业航电系统有限责任公司民机航电总师王国庆看来，航电系统面临的挑战源自新一代飞机面临的挑战。具体来说，主要包括以下三个方面。
首先，运力倍增的挑战。据FAA预测，到2020年，全球民航运输总量将比目前增长73%，个别发展较快的国家和地区将比目前增长超过100%。与此同时，到2020年，全球机场的基础设施建设和能力比目前大约增加33%。在机场建设速度明显落后于民航运输增速的情况下，如何满足航空运输快速发展的需求，这是一个巨大的挑战。
其次，航空安全的挑战。随着航班数量的激增，空中拥堵将成为一种“新常态”。2014年以来，马航MH370航班、MH17航班，台湾复兴航空GE222航班，阿尔及利亚AH5017航班，德国之翼航空公司4U9525航班等一系列重大空难，向我们提供了警示。在此背景下，如何进一步提升安全水平，减少人为失误、恶劣天气等因素对飞行安全造成的影响，也是一个巨大的挑战。
再次，进一步改进飞行品质、提升飞行效率的挑战。这一方面的挑战涉及到多种主体的诉求：民机制造商希望进一步降低研发成本，缩短研制周期；航空公司希望降低飞机运营、维护及人员培训等方面的成本支出，提高经济效益；旅客希望在更加安全的基础上，减少飞机延误，提升飞行体验，使空中旅行更加舒适??
针对上述趋势，美国提出了NextGen计划。该计划旨在建立一个更加现代化的航空运输系统，使航空旅行更加有效率和效益，更加安全。NextGen计划的要点主要包括：一是满足航空运输快速发展的需求；二是改进现有安全和安保等级；三是减少对环境的影响；四是确保所有空运管理系统的改进在经济上是可行的。
NextGen计划将分成三个阶段实施：第一阶段是充分利用现有技术改进航空系统，同时开展对新一代航空系统所需技术的研究；第二阶段将致力于应用第一阶段的研究成果；第三阶段将扩大至全国范围内运行。NextGen计划预计到2025年完成，其基础设施建设将耗资150亿?220亿美元。
据FAA预测，如果NextGen计划能够得到顺利实施，到2020年其中期目标实现后，将减少41%的航班延误，节约16亿加仑燃油，减少1600万吨二氧化碳排放，将给公众带来至少380亿美元的收益。由于美国在世界航空领域的领先地位，该计划对民机航电系统的未来发展产生了重大影响。
参会的世界航电巨头霍尼韦尔公司副总裁Jack?Jacobs则从航电系统日益集成化、模块化、智能化和网络化的发展趋势出发，提出了大数据时代航电系统研制中应该重点关注的问题。
其一，我们应该重点关注哪些数据。飞机上有多种多样的数据，数量十分惊人。例如，波音747每次飞行大约能产生500GB的数据，这其中包括与飞机本身直接相关的数据以及天气数据、地面监控数据等。面对如此海量的数据，我们如何进行整合，应首先重点关注哪些方面的数据，这是一个需要认真研究的问题。
其二，谁应拥有这些数据。这也是一个很重要的问题。如果你问波音或者空客，他们说是我制造了飞机，我的飞机产生了数据，所以我应该拥有这些数据。如果你问霍尼韦尔，霍尼韦尔说我的雷达产生了这些数据，所以我应该拥有这些数据。如果你问航空公司，他会说我买了这飞机，它飞来飞去产生了数据，所以我拥有这些数据。到底谁应拥有这些数据？这是我们必须要解决的一个问题。
其三，如何分析数据。现在，我们有云计算，处理大数据的能力有了很大提高。但是，对于未经构建的海量散乱的数据，我们应该如何进行梳理和有效甄别？如何建立合理的逻辑结构？如何实现数据间的有效整合？如何实行关键数据的互通共享？目前，这些问题还没有答案。
四是数据的安全问题。随着互联网和云技术的发展，随着飞机航电系统智能化水平的不断提高，如何确保数据的安全也是一个重要的问题。近年来，一些网络安全事故给我们敲响了警钟。如何保证数据不受损害？如何保证数据不遭窃取？如何保证数据不被用于非法用途？这也是业界必须认真关注的问题。
未来发展方向
对于航电系统的未来发展，尽管与会者在一些具体技术领域和技术环节方面存在一定分歧，但对总体趋势的认知却是基本一致的。
国家空管监视与通信系统工程技术研究中心首席专家张芷恩认为，未来航电系统的发展趋势可以总结为“五化”：架构网络化、硬件电子化、功能软件化、作动电力化、控制智能化。
例如，航空电子通信导航监视和座舱仪表将以一种多模式的形态呈现，像多模式的卫星导航和无线电导航，多模式的无线电通信网络，多模式的综合监视、飞行管理、信息管理、航空器健康管理系统等。
目前，一些领域的发展已经取得了明显成效。例如，作为可控撞地来说，我们可以通过综合运用卫星导航系统、GPS着陆系统以及PBN、HUD、EFVS等先进技术手段，大幅降低飞行中的撞地风险。
此外，ADS-B技术的发展也值得关注。ADS-B系统由多个地面和机载站点构成，以网状、多点对多点的方式完成数据双向通信。ADS-B除了能为地面提供飞机的飞行数据外，还能为飞行员提供更加准确、实时的信息。这些信息主要包括飞机的位置信息、识别信息和类别信息等。现在，美国境内有近44%的飞机采用了ADS-B系统，FAA要求其国内飞机在2020年前全部安装该系统。
来自美国L-3通讯公司的Stephane?Chartier介绍了我国成都至拉萨航线ADS-B监控项目和H15航线项目的进展情况。据介绍，应用此项技术后，可以缩短成都到拉萨的航线起飞许可间隔，增加空域流量，增强航线运载能力，提高航班正点率。目前，中国民用航空西北地区空中交通管理局启动了H15航线ADS-B试验项目，以测试该航线上飞机ADS-B系统的监视能力。
北京航空航天大学电子信息工程学院副院长熊华钢在报告中指出，航电系统DIMA架构提高了数据和资源共享的能力和综合灵活性。然而，航空电子资源是紧耦合的，虚拟资源只能在单独的飞行器内共享，这就需要一种跨平台的资源综合和飞行器间的信息资源共享。因此，有必要引入航电云的概念。
航电云指在航空电子系统中引入云计算概念以提高资源共享能力。为了继续满足航空电子应用的需求，需要在商业计算环境架构中引入若干改进。航电云涉及的关键技术包括：精确全局时间、资源虚拟化、资源动态重配置、服务检测与迁移、时钟同步等。
昂际航电战略和先进技术副总裁Mike?Ingram在发言中表示，作为GE航空与中航工业集团的合资公司，昂际航电有幸参与了C919航电系统的相关研发工作。与波音787一样，C919的航电系统采用了最先进的IMA开放式架构，在优化设计和功能开发方面有着极大的潜力。我们希望能助力C919早日研制成功，实现双方共同发展。
