航空儀表開發(fā)研究與發(fā)展趨向

邵善鵬　于海龍　盧磊　張磊

摘要：航空儀表的開發(fā)和研究推動了航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)了現(xiàn)代飛行器安全、可靠的飛行。研究航空儀表開發(fā)的發(fā)展趨向，要結(jié)合當(dāng)前科技信息技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)當(dāng)前民航、軍機等飛行器對航空儀表的應(yīng)用需求，對其發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行探討。以便正確看待當(dāng)前該領(lǐng)域的研究成果，認(rèn)清行航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景，以航空儀表未來的發(fā)展更有效的推動整個航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：航空儀表;發(fā)展概述;開發(fā)研究;發(fā)展趨向

引言

我國的航空產(chǎn)業(yè)起步較晚，與世界先進(jìn)國家存在這較大差距，然而我國航天工業(yè)發(fā)展以來取得的成績也是有目共睹的。在航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，航空儀表的開發(fā)研究是航空產(chǎn)業(yè)的重要部分，在飛行器安全、可靠飛行中起著重要意義。特別是航天儀表關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代科技的融入，使航空儀表逐漸的向更高層次的智能化、綜合化方向發(fā)展，為飛行器的飛行提供了更可靠的安全保障，使空中交通迅速的發(fā)展起來。極大的刺激了現(xiàn)代文明、現(xiàn)代科技的發(fā)展，推動了人類社會的進(jìn)步。

1航空儀表發(fā)展概述

1.1航空儀表的發(fā)展

航空儀表的最早的形態(tài)特別的簡陋，主要有風(fēng)速計、轉(zhuǎn)速表、氣壓計、氣泡式水平儀，飛行員駕駛飛機主要依賴肉眼觀察。之后，飛機上的儀表逐漸的增多，出現(xiàn)了時鐘、仰視角指示器等。之后，飛機儀表得到了迅猛的發(fā)展，儀表類型迅速增加道上百種，至此進(jìn)入飛機儀表發(fā)展的新階段。這一階段，飛機的性能得到了很大的提升，飛行員在飛行過程中更加依賴儀表提供的各類信息，這些儀表成為飛行員的眼睛，幫助飛行員判斷飛行的空間環(huán)境、飛機狀態(tài)等。隨之而來也有一個問題一直困擾著航空儀表的發(fā)展，既：過多的航空儀表在空間和重量上造成了飛機的承載負(fù)擔(dān)，而且飛行員需要關(guān)注這么多的儀表，勞動強度非常大，也很容易判斷失誤。接下來，進(jìn)入航空儀表發(fā)展的又一個歷史階段，“綜合儀表”階段，研究者將功能相似的儀表開始融合在一起，并使用先進(jìn)的電子設(shè)備顯示儀表讀書，實現(xiàn)了人機交流的智能化初級形態(tài)。這一階段，微處理技術(shù)、微電子技術(shù)在航空儀表開發(fā)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機、電子綜合顯示儀等，使飛機在飛行中的各類儀表信息更迅速直觀的顯示出來，信息的準(zhǔn)確性、即時性有很大的提高，這使飛行員駕駛飛機變得更加安全、可靠，而且操作也非常的簡便和智能化。當(dāng)前航空儀表發(fā)展還在繼續(xù)，人們正努力研究更智能化、綜合化、微觀化的航空儀表。例如，先進(jìn)戰(zhàn)斗機上看不見具體形態(tài)的航空儀表，將飛行員帶上頭盔后，電子影像和肉眼影像會疊加出現(xiàn)，立體、直觀的飛行狀態(tài)顯示使駕駛者身臨其境，好似與飛機融為一體，人機交流向更智能化的方向發(fā)展。

1.2航空儀表的分類

航空儀表整體上可以分為四類，分別是：飛行儀表，導(dǎo)航儀表，發(fā)動機儀表，系統(tǒng)狀態(tài)儀表。飛行儀表主要測定、顯示飛機飛行中的各種參數(shù)，為飛行員提供可靠的駕駛信息，讓飛行員作為駕駛飛機的參考。例如各種氣壓儀表、加速度（過載）儀表、轉(zhuǎn)彎儀等。飛行員通過儀表可以較全面的了解飛機飛行的環(huán)境狀況、飛機飛行概況等，這類儀表為飛行員正確駕駛飛機提供了寶貴的決策參考，有利于飛行員飛行決策的正確性，確保了飛機安全飛行。導(dǎo)航儀表包括導(dǎo)航時鐘、航向儀表、導(dǎo)航系統(tǒng)等，其作用是引導(dǎo)飛行員按照正確的航線進(jìn)行飛行，實現(xiàn)飛機的定位、定高。最初的導(dǎo)航系統(tǒng)需要人工計算，在飛機飛行時有一個專業(yè)的領(lǐng)航員引導(dǎo)飛機按正確的航線進(jìn)行飛行。上世紀(jì)30年代出現(xiàn)了無線電導(dǎo)航，之后導(dǎo)航系統(tǒng)和儀表著陸系統(tǒng)出現(xiàn)，導(dǎo)航儀表開始迅速發(fā)展。上世紀(jì)七十年代，美蘇首先采用了衛(wèi)星導(dǎo)航，對飛機的定位更加準(zhǔn)確，導(dǎo)航儀表的精準(zhǔn)度、可靠性也在不斷提升。發(fā)動機儀表是針對發(fā)動機工作狀態(tài)產(chǎn)生的一種儀表，從最早的轉(zhuǎn)速表，發(fā)展成為現(xiàn)在各類型、多用途的發(fā)動機監(jiān)測儀表，對飛機發(fā)動機的工作狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測。例如，震動監(jiān)測、油液監(jiān)測等。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降，震動發(fā)生較大變化時，就要考慮貧油、富油、點火系統(tǒng)故障等問題。因此，發(fā)動機監(jiān)測就是平衡和探測發(fā)動機潛在故障的儀表，目的是確保發(fā)動機工作的最佳狀態(tài)，保障飛機安全飛行。系統(tǒng)狀態(tài)儀表主要應(yīng)用在飛機電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等方面，除去上述三種儀表外的航空儀表都可以納入其中。

2航空儀表的開發(fā)研究

航空儀表是飛機飛行的“眼睛”和“大腦”，是飛行員了解飛機飛行狀態(tài)的真實信息的“提供者”，儀表的錯誤會導(dǎo)致飛行員做出錯誤的飛行判斷，重則導(dǎo)致機毀人亡。因此，航空儀表的研發(fā)需要更智能、更可靠。當(dāng)前各種先進(jìn)的科技都在嘗試著應(yīng)用于航空儀表的開發(fā)研究。例如傳感技術(shù)、量子力學(xué)技術(shù)、智能化技術(shù)等，人機交流更加通暢，人類航空行為的安全性有所提高。美國、法國、英國、德國、日本在航空儀表方面的研究較為領(lǐng)先，英國最先實現(xiàn)了模擬景象在戰(zhàn)斗機上的使用，飛行員帶上頭盔就能準(zhǔn)確、直觀的了解各類儀表信息的綜合反映。美國民航飛機上有世界領(lǐng)先的儀表裝置，計算機通過強大的運算功能和信息處理功能，直接將儀表的各類信息轉(zhuǎn)化為更直觀的綜合信息顯示出來，這樣極大的減少了飛行員的工作量，避免了人為讀表錯誤和判斷錯誤。航空儀表的綜合性、準(zhǔn)確性、可靠性大大提高，促進(jìn)了人類航天事業(yè)的發(fā)展。我國的航空儀表事業(yè)發(fā)展的比較晚，當(dāng)前與世界先進(jìn)國家有不小差距，主要體現(xiàn)在缺少核心技術(shù)、整體差距較大、原創(chuàng)技術(shù)少等方面。在航空儀表開發(fā)上，我們積極的引進(jìn)美國、日本等國家的先進(jìn)技術(shù)，立足國內(nèi)的實際情況，努力的研究開發(fā)自己的自主產(chǎn)品，在航空儀表的某些方面還是取得了不錯的成績。例如，計算機視覺技術(shù)在戰(zhàn)斗機上的應(yīng)用，航空燃油測量控制相關(guān)的儀表研究等。此外，我們對于航空儀表開發(fā)的模擬實驗平臺的建設(shè)也非常重視，中國的航空儀表業(yè)正全面的、迅速的崛起。

3航空儀表發(fā)展趨向

1996年，秘魯航空603事故，航班墜毀的主要原因是高度表和速度表同時出現(xiàn)故障，儀表不能正確的反應(yīng)飛機飛行狀態(tài)，導(dǎo)致飛機急速下降，直到墜毀。近期的波音737MAX飛機墜毀也與飛行控制系統(tǒng)儀表讀數(shù)錯誤有關(guān)聯(lián)，儀表讀數(shù)錯誤導(dǎo)致系統(tǒng)對飛機飛行狀態(tài)的判斷出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致機毀人亡。由以上兩個事例得出，航空儀表的發(fā)展一直向著高精度、高可靠性方向發(fā)展。飛機作為高效、便捷的交通工具，安全性能的同步提升才能不斷的推動其向更穩(wěn)、更快、更智能的方向發(fā)展。其次，現(xiàn)代科技、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新型材料在航空儀表開發(fā)中的應(yīng)用將越來越廣泛，越來越深入。例如，模擬視覺技術(shù)、航空儀表測驗平臺、航空儀表自動控制系統(tǒng)、生物傳感技術(shù)、納米材料應(yīng)用等，這標(biāo)志這航空儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的與時俱進(jìn)。再次，航空儀表的綜合化程度會越來越高，功能會更加強大。與此同時，航空儀表的體積、質(zhì)量會進(jìn)步一微縮，耗能也會不斷的降低。人機交流會越來越智能化、精準(zhǔn)化。

4結(jié)語

飛機被認(rèn)為是當(dāng)前世界上安全性能最高的出行工具，雖然在其發(fā)展過程中有過一些嚴(yán)重的事故，但這更激勵人們將航天產(chǎn)業(yè)向更安全、可靠的方向發(fā)展。航空儀表為飛行器的飛行活動保駕護(hù)航，其發(fā)展對確保飛機飛行的安全可靠有積極意義。在開發(fā)和研究航天儀表的過程中，除了注重現(xiàn)代科技、現(xiàn)代信息的融入，也應(yīng)該重視航空儀器的生產(chǎn)、檢測的同步發(fā)展，以確保航天儀器投入使用的安全性和可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]張棟善，趙成，航空電子儀表的發(fā)展與應(yīng)用[J]，電子測試，2018（15）：135-135