航空儀表的發(fā)展特點和未來趨勢

于海龍 邵善鵬 盧磊 張磊

【摘要】：航空儀表的發(fā)展經(jīng)歷了五個階段，每個階段都展示出不同的特點，對于航天事業(yè)發(fā)展意義重大。一方面，航空事業(yè)的發(fā)展推動了航空儀表的發(fā)展，另一方面，航空儀表的發(fā)展使飛行器的飛行過程更加安全、可靠，推動了飛機等行業(yè)的發(fā)展。特別是進入信息化時代之后，航空儀表在航空業(yè)發(fā)展中的作用更加重要?，F(xiàn)代科技的融入給航空儀表的發(fā)展帶來了更大機遇。

【關(guān)鍵詞】：航空儀表 發(fā)展概況 發(fā)展特點 未來趨勢

引言

航空儀表是飛行員判斷飛行狀態(tài)的重要輔助工具，為飛行員決策提供了可靠的信息支持，幫助飛行員在正確的航線上安全、平穩(wěn)的飛行。隨著航空事業(yè)的發(fā)展，飛機的性能越來越完善，飛行高度不斷增加，飛行速度也不斷增加，航空儀表發(fā)展的滯后影響了人類對飛行器的掌控，也影響了飛行器的進一步發(fā)展。因此，研究航天儀表的發(fā)展特點，掌控其發(fā)展趨勢，將有利于航天工業(yè)的綜合開發(fā)。

1航空儀表的發(fā)展及發(fā)展特點

航空儀表的發(fā)展經(jīng)歷了五哥階段，第一階段：1.機械儀表階段。這一階段的航空儀表結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，儀表成本低。但機械儀表存在靈敏度低、誤差較大等問題。例如風速計、氣壓計等，每個儀表有其獨立的用途，功能簡單實用。而飛機駕駛使過程中主要還是依靠人眼的觀察，航空儀表只主要給飛行員提供飛機飛行的基本狀態(tài)。在航空業(yè)發(fā)展的推動下，航空儀表進入：2.電器儀表時代。電器儀表時代最顯著的特點是：航空儀表的數(shù)量增加，技術(shù)逐漸精化。一方面，儀表的體積縮小很多，功能卻更加強大。另一方面，儀表的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝水平提高，儀表的反應(yīng)速度、精準性、傳輸性能等都有所提高，而且飛機駕駛艙與儀表敏感元件逐漸分開，兩者之間距離的增加使駕駛艙對儀表的干擾減弱，一定程度上提高了儀表的精準度。這一階段的缺點也不少，隨著儀表數(shù)量的增加，儀表在飛機上所占的比重增加。而且儀表的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，零部件增多。這就導(dǎo)致儀表容易損壞、容易出現(xiàn)故障，而且增加了飛行員的辨識難度，影響了飛行員根據(jù)儀表信息作出判斷的速度和準確性。隨之航空儀表進入：3.機電式伺服儀表階段，這一階段航空儀表的靈敏度和精度不但的提升，儀表信息在傳輸過程中被放大，一個傳感器能帶動接個指示器。飛機也隨之向大型、多發(fā)動機、高速飛行方向發(fā)展。1929年，在航空儀表的指引下，飛機首次實現(xiàn)了“盲飛”，航空儀表將人眼從飛行中解放出來。這一階段航空儀表的發(fā)展對后來的綜合性能儀表的開發(fā)有積極意義。上世紀40年代，航空儀表進入了發(fā)展的第四個階段——4.綜合指示儀表階段，上百種儀表中功能相同或相連的儀表逐漸的組合在一起，單個儀表的功能更強大。隨著儀表性能的提高，飛機性能也得到了大幅度的提高。這一階段與之前的機電式伺服儀表階段疊加出現(xiàn)，代表著上世界20年代～50年代，航空儀表的發(fā)展得到了重視，航空儀表的發(fā)展速度非?？臁Ｉ鲜兰o60年代，航空儀表的發(fā)展進入第五階段：5.電子綜合顯示儀表階段，數(shù)字化、小型化、綜合化、智能化是當時航空儀表發(fā)展的主要特點，儀表的功能更為豐富，準確性更高。電子綜合顯示儀，數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計算機等技術(shù)的應(yīng)用，使航空儀表的應(yīng)用實現(xiàn)了“人機對話”，飛行員通過儀表信息控制飛機更加安全、可靠的進行飛行。

2航空儀表的發(fā)展特點

航空儀表的發(fā)展具有以下幾個特點，第一，航空儀表的發(fā)展與飛行器的發(fā)展聯(lián)系緊密，其發(fā)展就是為了更好的為飛行器服務(wù)。剛開始有飛機時，飛機的飛行速度、飛行高度等都比較低，航空儀表簡單、實用，配合飛行員肉眼觀察完成飛行任務(wù)。隨著飛機變大、提速、發(fā)動機增多，航空儀表也快速的發(fā)展起來，逐漸形成了功能專業(yè)的儀表群，例如，發(fā)動機儀表，包括轉(zhuǎn)速表、壓力表等；飛行儀表，包括高度表、空速表等，儀表的應(yīng)用越來越專業(yè)，越來越廣泛。隨著飛機成為人們出行、貨物運輸?shù)闹匾煌üぞ撸w機的駕駛向更智能化方向發(fā)展，這就促使航空儀表也向著更智能化、更精準化方向發(fā)展。航空儀表產(chǎn)品的工藝度、精密度要求越來越高。第二，現(xiàn)代科技的發(fā)展極大的推動了航空儀表的發(fā)展，新型的材料的研發(fā)，新技術(shù)的應(yīng)用，使航空儀表的功能不斷增強，航空儀表的綜合性能也不斷變強。例如，計算機視覺技術(shù)在航空儀表開發(fā)中的應(yīng)用，使各類儀表的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的圖像，提高了飛行員對儀表信息辨識、判斷的準確度，使飛機駕駛更安全。第三，航空儀表發(fā)展具有附加值高的特點。航空產(chǎn)業(yè)是知識、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，航空儀表的發(fā)展也要依賴專業(yè)的知識和現(xiàn)代化的技術(shù)，這就使航空儀表生產(chǎn)的附加值比一般產(chǎn)品高出很多。例如，航空計算機視覺技術(shù)的開發(fā)，要模擬人的視覺效果，就要對生理學(xué)、心理學(xué)、計算機視覺、物理學(xué)、高等數(shù)學(xué)等多方面的知識進行綜合應(yīng)用，因此航空儀表的開發(fā)投入的知識、技術(shù)成本是非常大的，所以有很高的附加值。

3航空儀表的發(fā)展趨勢

航空儀表未來大發(fā)展將繼續(xù)朝向更高精度、更高可靠性，更智能化、綜合性能更強方向發(fā)展，此外，生物傳感器、電子仿真技術(shù)等也會更廣泛的應(yīng)用于航空儀表開發(fā)當中。例如，航空儀表測試，傳統(tǒng)的方法是：在幾場用儀器測量分析飛行的相關(guān)數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)進行整理，與飛機上的儀表數(shù)據(jù)進行對比，確認兩者的相似度，從而判斷航空儀表的準確性。新的檢測方式應(yīng)用電子仿真技術(shù)模擬實驗平臺測試航空儀表的準確性。在未來的航空儀表生產(chǎn)、研發(fā)和測試過程中，高科技和新技術(shù)的應(yīng)用會更加廣泛、深入，整個過程會實現(xiàn)信息化、自動化，將展現(xiàn)出更高水平的智能化。

4結(jié)語

航空工業(yè)的發(fā)展代表這一個國家工業(yè)的發(fā)展水平，航空儀表更是精細化工業(yè)，其發(fā)展推動了航空工業(yè)的發(fā)展。隨著航空工業(yè)發(fā)展速度的提升個，將對航空儀表的需求有更高的要求，因此，為了使航空儀表的發(fā)展能夠跟上航空工業(yè)發(fā)展的步伐，就一定要對航空儀表發(fā)展的歷史、特點及未來發(fā)展趨勢進行深入研究，總結(jié)過去經(jīng)驗，展望未來機遇，使我國的航天工業(yè)得到更好的發(fā)展。

【參考文獻】

【1】吳克兵，航空儀表系統(tǒng)測試設(shè)備的設(shè)計與小型化方法分析[J]，科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（18）：91-92