航空電子機(jī)載設(shè)備可靠性研究

◆何 巖

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十五研究所 北京 100000)

航空電子機(jī)載設(shè)備可靠性研究

◆何 巖

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十五研究所 北京 100000)

本文先是簡(jiǎn)要介紹了航空電子機(jī)載設(shè)備的作用和分類，再主要介紹了對(duì)于航空機(jī)載電子設(shè)備可靠性的研究方法，并且選用強(qiáng)化試驗(yàn)方法為示例進(jìn)行闡述，簡(jiǎn)述了航空數(shù)據(jù)總線技術(shù)在可靠性研究領(lǐng)域的應(yīng)用。

航空；機(jī)載電子設(shè)備；可靠性；發(fā)展

1 航空電子機(jī)載設(shè)備概述

隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，航空電子領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)也取得了突飛猛進(jìn)的成就，現(xiàn)投入使用的先進(jìn)的航空電子機(jī)載設(shè)備都是包含有通信系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系。其中按功能細(xì)分又可分為飛行、推力、火力、通信導(dǎo)航以及航空電子儀表等系統(tǒng)，有些科技超前的發(fā)達(dá)國(guó)家更是研發(fā)出高性能的人機(jī)交互體統(tǒng)，這樣一來(lái)就可以通過(guò)操控計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制和調(diào)用整個(gè)航空電子設(shè)備，并且能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)全方位的資源共享。

簡(jiǎn)單地以民航客機(jī)為例，常用的機(jī)載電子設(shè)備分為機(jī)外通信系統(tǒng)和機(jī)內(nèi)通信系統(tǒng)，當(dāng)讓有一些大型飛機(jī)還裝配有衛(wèi)星通信、飛機(jī)通信尋址以及報(bào)告系統(tǒng)，這些都屬于航空電子機(jī)載設(shè)備。其中，機(jī)外通信主要負(fù)責(zé)飛機(jī)與地面以及飛機(jī)與飛機(jī)之間的通信和聯(lián)絡(luò)，大體包括有高頻通信、甚高頻通信、選擇呼叫以及應(yīng)急電臺(tái)。機(jī)內(nèi)通信則主要包括機(jī)內(nèi)聯(lián)絡(luò)、旅客廣播。正因?yàn)橛辛诉@些電子通信系統(tǒng)，才使得飛機(jī)航行的安全性得到保障，更能夠增添乘客在旅途中的娛樂(lè)性，并使乘客對(duì)于服務(wù)的需求得到最大滿足。對(duì)于民用飛機(jī)機(jī)載電子設(shè)備是如此重要，那對(duì)于軍用航行器的重要性就不言而喻了。

2 可靠性檢測(cè)及其研究的重要性

既然航空電子機(jī)載設(shè)備對(duì)航行器飛行過(guò)程的整個(gè)通信系統(tǒng)有如此不可或缺的作用，那我們對(duì)于其可靠性的研究也顯得尤為關(guān)鍵了。眾所周知，飛機(jī)在航行過(guò)程中，內(nèi)部的機(jī)載電子設(shè)備所處的自然環(huán)境條件和機(jī)械環(huán)境條件不僅復(fù)雜多變，很多時(shí)候都及其惡劣，提高和改善當(dāng)前航電系統(tǒng)的安全性、可靠性和不可否認(rèn)性是值得深入研究的關(guān)鍵性課題。

對(duì)航電系統(tǒng)的可靠性研究可從以下敏感應(yīng)力分析入手：極限溫度、溫度急劇變化、振動(dòng)。這是三個(gè)難度系數(shù)高、研究過(guò)程復(fù)雜的傳統(tǒng)部分。在可靠性測(cè)試過(guò)程中，對(duì)設(shè)備施加的試驗(yàn)應(yīng)力不得小于其真實(shí)工作狀態(tài)下承受的極限應(yīng)力，但也不能夠大過(guò)破壞破壞極限應(yīng)力，只有這樣才能讓研究人員發(fā)現(xiàn)其潛在危險(xiǎn)和缺陷。另一方面，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活越來(lái)也離不開(kāi)電子產(chǎn)品，離不開(kāi)無(wú)線電信號(hào)，也就是電磁信號(hào)。懸掛在天空上方的衛(wèi)星越來(lái)越多，它們無(wú)時(shí)無(wú)刻不在向地球各個(gè)地方發(fā)送信號(hào)，作為回應(yīng)也會(huì)接收來(lái)自地球各地的電磁波，我們現(xiàn)在所應(yīng)用的航空電子通信設(shè)備也是借助無(wú)線電信號(hào)在運(yùn)轉(zhuǎn)工作的。但是電磁譜越來(lái)越密集的同時(shí)，為了提高航電系統(tǒng)的可靠性，電磁屏蔽顯得尤為重要。因?yàn)楹诫娤到y(tǒng)組成復(fù)雜，且高度集成化，除了克服自身各個(gè)設(shè)備的相互影響，更重要的是屏蔽外界復(fù)雜的電磁環(huán)境，這樣才有利于飛機(jī)安全可靠地飛行。

3 國(guó)內(nèi)外對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展前景

3.1 研究現(xiàn)狀

3.1.1 可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)

早在近三十年前，就有航空電子專家發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的可靠性測(cè)試方法和理念存在有周期長(zhǎng)且費(fèi)用高的缺點(diǎn)，為了改善這一方法，科學(xué)家們以故障物理學(xué)為理論依據(jù)，逐漸地提煉出可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)這一先進(jìn)技術(shù)。這一技術(shù)的特點(diǎn)在于不像之前那樣，一味地去模擬航行器在航行期間將會(huì)面臨的各種真實(shí)的自然環(huán)境和機(jī)械環(huán)境，這樣復(fù)雜多變的模擬需要的成本非常昂貴，持續(xù)的時(shí)間周期肯定也不會(huì)短，更主要的是這種一次性的模擬并不能全面地窮舉出每種情況，安全可靠性也不能得到保障。而可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)則是通過(guò)分析航電系統(tǒng)的組成、工作特點(diǎn)和工作環(huán)境來(lái)計(jì)算各個(gè)部分主要受到的敏感應(yīng)力，以此為依據(jù)在測(cè)試模擬過(guò)程中向航電系統(tǒng)的相應(yīng)部位施加合適的試驗(yàn)應(yīng)力，也就是人為地施加遠(yuǎn)高于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期規(guī)定的極限應(yīng)力條件，如果通過(guò)了這樣的可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)，就說(shuō)明產(chǎn)品的可靠性就得到了大大的提高，人們可以放心地將其投入使用了。

3.1.2 航空數(shù)據(jù)總線技術(shù)

近些年來(lái)，航空數(shù)據(jù)總線技術(shù)在全世界范圍內(nèi)的航空電子領(lǐng)域都稱得上是備受關(guān)注的核心技術(shù)之一。順應(yīng)全球智能化的趨勢(shì)，航電系統(tǒng)也逐漸走向智能化、綜合化和模塊化。絕大部分發(fā)達(dá)國(guó)家以及像中國(guó)這樣科技發(fā)展迅速的發(fā)展中國(guó)家都已經(jīng)為航空數(shù)據(jù)總線技術(shù)投入大量研發(fā)資金，大力培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人員和專業(yè)人才，去探索航空通信領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展方向。日前，外國(guó)公司對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展較國(guó)內(nèi)更加深入，研究方法更加科學(xué)，取得的成果也很可喜。國(guó)內(nèi)的形式則不那么樂(lè)觀，很多公司只能生產(chǎn)出性能單一的總線產(chǎn)品，而且研發(fā)成本很高，以至于性價(jià)比很低，對(duì)比國(guó)外那些更加卓越，幾經(jīng)完善的結(jié)構(gòu)模塊化產(chǎn)品，差距還是不容小覷的。除此之外，國(guó)外企業(yè)對(duì)很多技術(shù)都實(shí)施壟斷，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的研發(fā)部門(mén)難及時(shí)借鑒學(xué)習(xí)，技術(shù)水平和研究規(guī)模相較落后，這樣一來(lái)就我國(guó)就很難開(kāi)發(fā)出獨(dú)立產(chǎn)品。

3.2 發(fā)展前景

建立了以航空電子總線為技術(shù)核心的基礎(chǔ)，航空電子系統(tǒng)的可靠性將會(huì)得到很大的提高。再通過(guò)強(qiáng)化試驗(yàn)對(duì)新開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的航空機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性測(cè)試檢驗(yàn)，將這些技術(shù)成熟掌握，合理運(yùn)用，就可以大大地縮短這類產(chǎn)品的研發(fā)周期，讓其能夠迅速投入使用，既能提高機(jī)電系統(tǒng)的可靠性，有降低了其研發(fā)成本，對(duì)于整個(gè)航空工業(yè)的發(fā)展都有十分積極的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

為了跟上當(dāng)前航空工業(yè)發(fā)展的前進(jìn)步伐，機(jī)載電子系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)也要投入更多的人力、物力和財(cái)力。隨著航空電子機(jī)載設(shè)備的復(fù)雜化和高度集成化，人們對(duì)于航行器的飛行安全性有更高的要求，這就必須要通過(guò)各種測(cè)試和飛行實(shí)驗(yàn)對(duì)其整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行全方位的深入研究。只有全部分析透徹了，才能放心地使用飛機(jī)上的這些機(jī)電設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行整體的管理和部分的調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)上各個(gè)數(shù)據(jù)信息的共享，根據(jù)不同的實(shí)際情況下進(jìn)行全面分析，做出正確判斷，使機(jī)載電子設(shè)備的各個(gè)部分都處于高效工作狀態(tài)，也處于精準(zhǔn)的控制和管理之中。

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