自動化技術(shù)在民航飛機(jī)駕駛中的應(yīng)用與發(fā)展

引言

現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為我國工業(yè)、制造等多領(lǐng)域發(fā)展與應(yīng)用拓寬了新的形式和范疇。而自動化技術(shù)在我國民航飛機(jī)駕駛當(dāng)中的應(yīng)用，也成為新時期航空領(lǐng)域的熱門話題。自動化技術(shù)在民航領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用，最初只是扮演著自動駕駛的角色，如今已呈現(xiàn)自動導(dǎo)航以及自動著陸等系統(tǒng)的優(yōu)化和升級，由此可見自動化技術(shù)在民航飛機(jī)駕駛當(dāng)中的應(yīng)用與發(fā)展，已經(jīng)成為不可或缺的重要組成部分，這對推動我國航空業(yè)的發(fā)展以及各類技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新發(fā)揮著尤為重要的作用。

自動化技術(shù)的相關(guān)概述

從廣義的角度來說，自動化技術(shù)多是指利用計(jì)算機(jī)、傳感器以及其他控制系統(tǒng)等各類現(xiàn)代化技術(shù)手段，使設(shè)備、機(jī)械系統(tǒng)在無人干預(yù)的情況下，完成特定的任務(wù)。從歷史發(fā)展的角度來說，自動化技術(shù)在民航飛機(jī)領(lǐng)域當(dāng)中最早是由人工操作的，隨著航空技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化系統(tǒng)開始被應(yīng)用于飛行控制以及導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)中。目前民航飛機(jī)的自動駕駛技術(shù)也較為成熟，比如自動著陸、自動導(dǎo)航等各類系統(tǒng)，艙內(nèi)自動化系統(tǒng)不僅可以實(shí)時監(jiān)測客機(jī)飛行的具體狀態(tài)，還可以對環(huán)境進(jìn)行有效把控，以最大程度上提升飛行員的工作效率，防止民航飛機(jī)飛行事故的發(fā)生。隨著人工智能以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，民航飛機(jī)的自動化技術(shù)也逐漸向著智能化、數(shù)據(jù)化不斷進(jìn)行更新迭代以及優(yōu)化創(chuàng)新，從而為保障民航飛機(jī)的駕駛提供更多的可行性，這更有助于推動我國航空行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

自動化技術(shù)在民航飛機(jī)駕駛中的應(yīng)用作用

把自動化技術(shù)應(yīng)用于民航飛機(jī)駕駛當(dāng)中，自動化技術(shù)可以最大程度上提高民航飛機(jī)飛行的安全性，以保證在諸多復(fù)雜的氣象條件下，自動駕駛系統(tǒng)依舊可以幫助飛行員精準(zhǔn)把控飛機(jī)，從而避免出現(xiàn)危險情況的發(fā)生。自動化系統(tǒng)還可以實(shí)時監(jiān)測客機(jī)飛行的具體狀態(tài)，從而發(fā)現(xiàn)可能存在的潛在風(fēng)險，以最大程度上減少人為失誤、疲勞駕駛對飛行安全產(chǎn)生的負(fù)面影響。自動化技術(shù)還可以提高飛機(jī)飛行的整體效率，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的航線以及高度進(jìn)行自動飛行，這在一定程度上可以減少人為操作的時間和成本，而飛行員也可以應(yīng)用自動化技術(shù)，提高飛行的精確性和穩(wěn)定性，降低飛行的時間以及燃料的消耗，這對推動我國航空事業(yè)的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。此外，在飛機(jī)飛行的過程當(dāng)中，除了要面對技術(shù)、環(huán)境等復(fù)雜因素以外，還需面對各類突發(fā)情況。應(yīng)用自動化駕駛技術(shù)可以幫助飛行員執(zhí)行一些復(fù)雜和煩瑣的任務(wù)，從而保證飛行員可以專注于監(jiān)控飛機(jī)飛行，提高工作效率、生產(chǎn)率及安全性。

自動化技術(shù)在民航飛機(jī)駕駛中的應(yīng)用

（一）自動導(dǎo)航系統(tǒng)

自動導(dǎo)航系統(tǒng)（Automatic navigation system）是飛行控制系統(tǒng)當(dāng)中的重要技術(shù)組成部分，自動導(dǎo)航系統(tǒng)可以通過集成先進(jìn)的導(dǎo)航設(shè)備，以及各類技術(shù)算法保證飛機(jī)在空中實(shí)現(xiàn)自動導(dǎo)航以及自動路徑規(guī)劃。而目前來說，自動導(dǎo)航系統(tǒng)在民航機(jī)以及無人機(jī)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用范圍較為廣泛，可以最大程度上提高飛機(jī)飛行的安全性、精準(zhǔn)性。一般來說，自動導(dǎo)航系統(tǒng)可以精確規(guī)劃客機(jī)航線以保證航跡控制的有效性，比如通過GPS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，以及地面雷達(dá)設(shè)備等，可以精準(zhǔn)地計(jì)算出飛機(jī)歷史速度以及具體航向，從而計(jì)算出最佳的航線，并保證自動調(diào)節(jié)，沿著航線穩(wěn)定飛行。不僅如此，自動導(dǎo)航系統(tǒng)更有智能避障的功能，比如通過激光雷達(dá)或者是紅外線傳感器等其他多樣化的傳感設(shè)備，可以實(shí)時監(jiān)測飛機(jī)周圍可能存在的障礙物以及空域情況，避免在飛行的過程當(dāng)中出現(xiàn)碰撞等問題，還可以根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整飛行高度以及航向，保證飛機(jī)的安全運(yùn)行具有實(shí)際作用。比如，對于我國部分波音737的民航系列，其自身就有自動導(dǎo)航系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的長途飛行。不僅如此，該客機(jī)同樣具備自動起降功能，可以減少飛行員的工作負(fù)擔(dān)，從而提高飛機(jī)飛行的安全性。由此可見，自動導(dǎo)航系統(tǒng)在飛機(jī)控制系統(tǒng)當(dāng)中具有實(shí)際應(yīng)用作用，這也成為未來飛行領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的關(guān)鍵所在。

（二）自動駕駛系統(tǒng)

自動駕駛系統(tǒng)（robot guiding system ）同樣是飛機(jī)飛行控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。自動駕駛系統(tǒng)主要通過先進(jìn)的傳感器以及控制各類人工智能算法，保證飛機(jī)在無人操控的情況下，依然可以進(jìn)行起飛、飛行、航向調(diào)整、降落等各類任務(wù)。目前來說，自動駕駛系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)階段民航機(jī)、無人機(jī)等當(dāng)中，以最大程度上提高了飛機(jī)的安全性、舒適性。一般來說，自動駕駛系統(tǒng)會利用雷達(dá)、光學(xué)攝像頭，從而實(shí)時監(jiān)測飛機(jī)周圍的環(huán)境以及運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)上述所提到的自動導(dǎo)航進(jìn)行有效決策。除此之外，自動駕駛系統(tǒng)會借助各類先進(jìn)的控制算法以及人工智能技術(shù)，對飛行計(jì)劃、飛行參數(shù)以及飛行的航線、高度、速度進(jìn)行精準(zhǔn)化管理，從而保證飛機(jī)飛行的安全性。

（三）自動著陸系統(tǒng)

對于自動著陸系統(tǒng)（autoland system）來說，同樣是飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)當(dāng)中的重要組成部分，其本身會應(yīng)用導(dǎo)航系統(tǒng)以及各類控制算法，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)在復(fù)雜氣象條件下依舊可以自主進(jìn)行著陸，從而減少人為參數(shù)應(yīng)對各類惡劣天氣。比如自動著陸系統(tǒng)當(dāng)中的雷達(dá)以及GPS可以實(shí)時監(jiān)測飛機(jī)的位置、高度、速度，然后獲得跑道的信息和環(huán)境狀況，通過精確的數(shù)據(jù)采集、分析決策后，精準(zhǔn)地計(jì)算出飛機(jī)與跑道的對應(yīng)位置和姿態(tài)，以確保飛機(jī)的安全著陸。除此之外，自動著陸系統(tǒng)所采用的精準(zhǔn)控制算法可以根據(jù)飛機(jī)的實(shí)時數(shù)據(jù)，對飛機(jī)的速度、姿態(tài)、環(huán)境等進(jìn)行監(jiān)測。比如對于C919來說，它是由中國設(shè)計(jì)與制造的，C919是中國迄今為止最大的民用客機(jī)項(xiàng)目，標(biāo)志著中國在航空制造領(lǐng)域的重要突破。C919采用了先進(jìn)的航空材料和技術(shù)，具備較低的燃油消耗和較高的燃油效率，其本身結(jié)合了地面雷達(dá)、GPS導(dǎo)航以及自動駕駛技術(shù)，可以保證惡劣天氣下，依然可以自動著陸，以最大程度上確保了飛機(jī)運(yùn)行的準(zhǔn)確性和安全性。

自動化技術(shù)在民航飛機(jī)駕駛中的未來發(fā)展

針對目前來說，自動化技術(shù)在民航飛機(jī)駕駛當(dāng)中的應(yīng)用發(fā)展趨勢，更趨向于人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的平衡，以及考慮到自動化技術(shù)對飛行員技能的整體要求。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，可以保證民航飛機(jī)駕駛的智能化和自動化，以此提高飛行器的自動化程度。比如通過各類深度學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)算法等，保證民航飛機(jī)駕駛的整體效度。通過人工智能算法對復(fù)雜的飛行環(huán)境進(jìn)行感知和決策，以最大程度上提高飛行的安全性。但是，飛行員需要豐富的經(jīng)驗(yàn)和自動化技術(shù)技能，從而適應(yīng)自動化駕駛的新技術(shù)環(huán)境，掌握人機(jī)協(xié)調(diào)操作的能力，從而才能適應(yīng)人工智能在民航飛機(jī)駕駛當(dāng)中的應(yīng)用。而對于人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的平衡來說，飛行系統(tǒng)的自動化程度越高，這也就意味著飛行員的干預(yù)和決策空間越小，這可能導(dǎo)致飛行員對該類自動化系統(tǒng)產(chǎn)生一定的依賴性，從而導(dǎo)致飛行員應(yīng)對突發(fā)狀況的能力下降。所以就目前來說，把自動化技術(shù)應(yīng)用于民航飛機(jī)駕駛當(dāng)中，也會考慮人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的平衡，這也成為現(xiàn)階段飛行領(lǐng)域所要研究的重點(diǎn)之一。

所以總的來說，各類自動化技術(shù)在民航飛機(jī)駕駛當(dāng)中的應(yīng)用具有諸多優(yōu)勢，但也面臨著各類挑戰(zhàn)，隨著各類新技術(shù)手段的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)在民航飛機(jī)駕駛當(dāng)中的發(fā)展，也逐漸趨于智能化和高效自動化。由此，提高民航飛機(jī)駕駛的安全性和效率具有實(shí)際作用。

結(jié)語

綜上所述，自動化技術(shù)多是指利用計(jì)算機(jī)、傳感器以及其他控制系統(tǒng)等各類現(xiàn)代化技術(shù)手段，使設(shè)備、機(jī)械系統(tǒng)在無人干預(yù)的情況下，完成特定的任務(wù)的一種新技術(shù)手段。把自動化技術(shù)應(yīng)用于民航飛機(jī)駕駛中，不僅可以保證飛機(jī)飛行的安全性和效率，而且可以減輕飛行員的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)我國民航領(lǐng)域的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展。但目前自動導(dǎo)航系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、自動著陸系統(tǒng)還存在人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的平衡以及技術(shù)應(yīng)用調(diào)整，因此還需立足于民航飛機(jī)的實(shí)際，優(yōu)化技術(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動化技術(shù)應(yīng)用的高效性。