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民用航空电子技术2020年发展回顾
陈蕾 刘禹彤
2020年受疫情影响，尽管民用航空电子产品销售额大幅下滑，但超声速公务机等新型航空电子系统设计、ADS-B、机载卫星天线、空中互联服务、导航进近与电子飞行包、增强飞行视觉系统等航电技术的发展将助力航空业复苏，促进下一代民用航空电子市场持续增长。
针对超声速公务机与电动垂直起降飞机开展航空电子系统设计
2020年，尽管新冠肺炎疫情影响了全球航空领域的发展，但应用于未来高超声速公务机和电动垂直起降飞机（eVTOL）的航空电子技术发展已经向前迈进。飞机制造商与航电设备商围绕高超声速公务机的态势感知以及eVTOL的小型轻量化等需求开展了针对性设计。
2020年Aerion公司与霍尼韦尔公司合作实现了对航空电子和互连设备的联合定义，并选定BAE系统公司为AS2公务机提供电传飞行控制系统，包括有源接收器。除了与霍尼韦尔公司和BAE系统公司正在进行的开发工作外，Aerion公司还与美国联邦航空管理局等监管机构开展了合作，以更新超声速飞机在美国大陆上空飞行的法规。Aerion公司计划在2023年之前开始生产AS2。
2020年，霍尼韦尔公司宣布与eVTOL制造商、Vertical Aerospace和Pipistrel公司合作开发自主的航空电子飞行技术，包括轻型IntuVue RDR-84K雷达和紧凑型电传系统，该系统是具有“无电缆”的航空电子设备。如果飞行员迷失方向，该系统可以提供安全控制飞机的包络限制。
2020年9月，美国的飞机制造商Curtiss Wright公司称一家eVTOL制造商已授予该公司一份合同，为eVTOL OEM的新型固定翼飞机提供坚固耐用的超小型（USFF）航空电子系统和网络解决方案，该飞机将在测试飞行中使用Curtiss Wright的飞行控制计算机和控制系统，并且采用车载以太网交换机解决方案的无人驾驶城市空中出租车。
虽然无电缆航空电子技术有助于减轻eVTOL的重量，佛罗里达州的卡莱尔互联技术公司称其推出的同轴电缆eVTOL航空电子设备同样可以提供减轻重量。除了轻量化优势，该公司研发的Octax系列数据连接器的传输速率高达10千兆比特每秒（GBPS），是当前标准连接器的10倍，实现eVTOL飞机的小空间高带宽需求。
聚焦ADS-B的航空器监视追踪技术持续发展保障飞行安全
根据国际民航组织的广播式自动相关监视（ADS-B）发展路线规划以及ADS-B技术发展趋势，2020年机载设备基本完成ADS-B Out的加装，正在逐步开展ADS-B In设备的研发与认证。同时，星基ADS-B技术以及自主遇险追踪设备的研发将进一步提升民航飞行的安全性。
2020年2月，uAvionix公司推出与星基ADS-B监视系统兼容、当前乃至未来通用航（GA）和城市空中交通系统（UAM）均适用的ADS-B接收器。这种命名为“tailBeaconX”的ADS-B接收器内置有1090兆赫扩展电文广播式发射器、卫星增强系统（SBAS）、GPS系统和偶极天线，能利用飞机电源提供动力，便于快速安装在飞机尾部航行灯位置上。
FreeFlight系统公司推出了978 MHz、1090 MHz频段经认证的ADS-B In接收机。该公司的产品能够基于最新的数据链系统接收最新的空中交通信息，提升飞行员空中态势感知能力，有效减少飞机对地面雷达站的依赖。数据链接收机系统可获得五类认证的ADS-B信息，兼具接收机和收发机两种功能。另外，最新的ADS-B In产品还能与其他便携式电子设备应用程序实现无缝Wi-Fi集成，使飞行员更好地基于认证数据实现空域评估。
Aireon公司于2020年11月12日与FAA达成了一项新的合作伙伴关系协议，使用全球数据集来开发星基ADS-B数据在整个空中交通管理频谱中的创新应用。根据协议，FAA将对Aireon公司的高保真、实时空中交通监视数据进行广泛的内部访问，以支持FAA对各种应用的评估，包括与空中交通管制自动化平台的集成和验证、空域安全分析、事故调查数据分析、机场地面应用、搜索救援、空中交通管理支持、远程态势感知和商业航天等。
2020年12月，Orolia公司获得了空客公司遇险跟踪型应急定位发射机（ELT-DT）长期供应合同。Orolia公司ELT产品的最新型号为UltimaDT。该产品采用成熟的Kannad技术，根据最新航空安全指令开发，可显著增强飞机的全球跟踪能力。新型ELT系统可自动获取飞机位置信息，并实时向全球卫星搜救系统组织实时发送406 MHz消息（包括准确的位置信息）。
机载卫星通信终端向相控阵、小型化、低成本发展
随着L/S波段卫星向高速率和高安全性发展，以及Ka波段高通量通信卫星的逐渐部署，机载卫星天线也逐渐由传统的机械平板天线向超低轮廓、低价格的相控阵天线方向发展。
2020年6月，位于亚特兰大的NXT Communications公司宣布完成了针对商业和国防航空市场的AeroMax低成本平板卫星天线的设计。NXTCOMM公司的大容量平板卫星天线旨在以较低的价格提供更高的性能。该公司表示，驱动天线的核心孔径经过了飞行测试，并已部署在多种国防航空和情报、监视与侦察（ISR）应用中。
2020年8月，柯林斯公司开发的新型宽带Iridium Certus机载卫星通信（SATCOM）系统又取得了一项里程碑成果。基于Iridium Certus SATCOM系统，柯林斯公司新型有源低增益天线（ALGA）成功实现了与轨道卫星铱星（Iridium）的L波段宽带服务的连接，并进行了稳定数据传输。目前，柯林斯公司的新型SATCOM解决方案仍在开发中。公司负责新系统所有机载硬件系统的开发、制造工作。该系统具有比传统SATCOM系统重量更轻、天线尺寸更小等优点，可显著实现飞机减阻和降耗，计划2022年交付。
2020年8月，总部位于纽约的航空技术制造商Astronics公司宣布近期成功与柯林斯公司开展了新的LuxStream公务机互连解决方案飞行测试。据悉，KuSAT-2000卫星通信终端可安装在尾部天线，在美国的下载速度高达25 Mbps，使用SES卫星的全球下载速度可达到15 Mbps。在飞行测试中，评估人员在多达7台设备上传输了大约12GB的数据，这些设备通过一系列视频流服务传输高清内容。
作为霍尼韦尔的授权经销商，ClayLacy航空公司最近在加利福尼亚州范纽斯的145号维修站按计划和预算完成升级工作，为庞巴迪公司“环球”6000喷气式公务机成功首次安装了霍尼韦尔公司的JetWave Ka波段连接硬件系统。该系统为多组件系统，可连接到国际海事卫星组织的Global XpressKa波段卫星通信网络，该网络能够为观看电影、在社交媒体上共享视频以及执行视频会议和收发大型文件等任务提供高速流式互联网连接。除了“环球”6000公务机，Clay Lacy航空公司还可以在达索“猎鹰”和庞巴迪“挑战者”公务机上安装JetWave系统。
新标准及新技术推动空中互联服务提高带宽的同时降低成本
2020年，机上连接供应商以及相关行业联盟正在通过向第三代、第四代和第五代网络技术发展，通过形成行业标准，以期降低成本的同时提高乘客的网络连接体验。
2020年2月，Seamless航空联盟已在实现新一代空中互联（IFC）方面取得了新的进展，发布了全球首个空中互联标准“Seamless Release 1.0”，包括适用于全球飞机系统蜂窝网络和Wi-Fi连接的特定的开放标准。各大航空公司通过使用功能部件的开放接口，比如Hotspot 2.0和本机蜂窝漫游，可向乘客持续提供联网服务。Seamless航空联盟于2018年由空客、Airtel、达美航空、Sprint和OneWeb五家公司联合组建，作为一个联盟，旨在降低价格，不断增加并实现空中互联服务、技术和升级的可用性。
美国空中互联网服务提供商Gogo公司宣布从2020年7月20日起，其大部分地面基站将向乘客提供离地高度3048米（10000英尺）到914米（3000英尺）之间的空中互连服务。也就是说，目前可以在914米（3000英尺）的高度实现空中互连服务，乘客将获得额外15~20分钟的互连服务。这项服务将在配备AVANCE L5或L3系统的公务机和配备Gogo公司ATG-4和ACPU2技术设备的商用航空支线飞机上提供。
2020年10月，继在欧洲成功推广之后，泰雷兹集团、诺基亚和SkyFive公司正在向全球市场推出新的4G LTE空对地（A2G）解决方案，这套解决方案从地面开始就可提供高速无缝的Wi-Fi连接。该技术正在世界各地推广，国内外的运营商将可以在陆地上使用几家公司联合开发的4G天线设备：泰雷兹集团提供车载终端（调制解调器+ RF）和天线；诺基亚公司负责地面基础设施建设；SkyFive公司提供专利软件算法，确保飞机在高速、高空和长距离飞行时都能可靠连接。
2020年11月，由欧洲政府和行业财团资助的一项新研究计划，将使用诺基亚的4G和5G无线网络基础设施测试新无线网络技术在管制员和驾驶员数据链通信（CPDLC）中的应用。“单一欧洲天空空管研究计划”联合执行体（SESAR JU）的“未来所有通信、导航和监视技术”（FACT）项目将在伊斯坦布尔的一个私人机场部署诺基亚的4G和5G无线网络基础设施，并在该地使用改进的客机和无人机航空电子设备测试低空空中交通数据通信。诺基亚正与Eurocontrol、霍尼韦尔公司、泰雷兹集团以及其他几家公司和行业组织合作，以确定如何将4G和5G连接安全地集成到传统的空中交通管理（ATM）空对地数据链路通信中。诺基亚表示，预计在2021年6月到7月之间完成土耳其机场的部署并与Eurocontrol合作分配频谱，未来将进一步发展基于5G的飞机通信。
先进的导航、进近及电子飞行包技术的开发大幅提高航行效率
先进导航、进近技术的发展以及电子飞行包（EFB）应用的进步，为飞行员和飞机运营商带来了诸多好处，能够根据实时的航线与航路、天气情况等寻找改道、节省燃油和更高效的飞行路径。
2020年2月，德国航空航天中心（DLR）在奥地利的萨尔茨堡和希腊的塞萨洛尼基通过空客A320先进技术研究飞机对基于星基增强系统的GPS进近着陆系统（GLASS）进行了飞行测试。DLR在2019年5月首次使用汉莎空客A319飞机在德国布伦瑞克测试了GLASS。当时DLR还使用该系统进行了自动着陆。
APiJET公司开发了基于交通感知战略机组需求（TASAR）的电子飞行包应用程序Digital Winglets。TASAR由美国航空航天局开发，利用座舱自动化和连接性来优化航线规划，可以在空中自动监控潜在的更好的飞行路径，并将信息传递给飞行员，帮助他们获得航路更改的许可。Digital Winglets应用程序整合了机载导航设备的航空电子数据、机载和地面源共享的数据、与飞机的IP链路的通信数据以及ADS-B的监视数据，以实现最佳航线规划，有效地节省燃油和飞行时间。
波音公司开发的ForeFlightLLC应用程序利用了飞机接口设备（AIDs）的优势来增加功能。ForeFlight移动应用程序是与大量已安装的航空电子设备和便携式航空接收器的集成端口，使飞行员轻松获得机上交通和天气状况，查看飞机位置和姿态信息，与安装的航空电子设备共享飞行计划等。
佳明（Garmin）公司自2020年5月起正式推出一款aera760便携式GPS导航仪，其GPS接收机可接收美国GPS和俄罗斯Glonass网络信号。Garmin公司3D视觉技术可在aera 760导航仪上使用，包括带有横向和垂直偏差条的HSI显示屏和周围地形、障碍物和机场的虚拟3D视觉透视图。当aera 760导航仪与兼容的姿态源(包括GDL 52或GTX 345)配对时，也可以使用带有备用姿态信息的全合成视野。
增强飞行视觉系统逐步取得民航监管部门认证2020年，随着增强飞行视觉系统（EVFS）、组合视觉系统（CVS）等技术与设备的逐渐成熟，以及各类试验试飞工作的逐步开展，美国联邦航空管理局、欧洲航空安全局、加拿大运输部等民航监管部门也相继完成了多种型号设备的认证。
2020年，庞巴迪的“环球”5500和6500型公务机获得组合视觉系统（CVS）认证。CVS将红外增强视觉系统（EVS）与合成视觉系统（SVS）的图像合并到一个共形视图中，使飞行员对“最佳视图”一目了然，以提高安全性并减少以前在EVS和SVS之间切换所需的飞行员工作量。此外，“环球”5500和“环球”6500还配备有高级天气检测、实时空中交通信息和机场移动地图等航空电子套件。
2020年3月，环球航空电子公司（UA）研发的采用SkyLens头盔显示器的ClearVision增强型飞行视觉系统（EFVS）获得了欧洲航空安全局（EASA）认证，这是头盔显示器首次通过民航认证。此项认证将使飞行员能够利用ClearVisionEFVS提供的“视觉优势”，在较低的能见度下进行仪表进近和起飞。
2020年9月，巴西航空工业公司为Praetor 500中型公务机和Praetor 600超中型公务机开发的综合视觉导航系统（SVGS）通过了巴西民用航空管理局和美国联邦航空管理局双重认证，成为首家SVGS原始设备生产商。SVGS系统能使飞行员随时掌握飞机的空间位置、飞行姿态和运动方向，有利于仪表飞行向目视飞行过渡，能在恶劣气象条件下完成多种任务，还能使飞行员实施一类盲降时的决断高度降低到150英尺（50米）。莱格赛450、莱格赛500以及Praetor 500、Praetor 600等公务机均可加装此系统。