淺析飛行器電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和發(fā)展

尤天野

摘 要：在當(dāng)今的航空飛行器使用的電子系統(tǒng)都是基于分布式傳感器以及性能卓越的處理器以及完善的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，其性能不僅強(qiáng)大而且系統(tǒng)非常穩(wěn)定、安全。這些電子系統(tǒng)的使用也對(duì)飛行器的性能有很大的提升，并且操作上也更加人性化，可以極大的幫助飛行員優(yōu)化操作流程，節(jié)約操作時(shí)間。本文主要是對(duì)當(dāng)前飛行器電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和發(fā)展進(jìn)行介紹，旨在能夠讓更多人了解目前飛行器的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：飛行器 電子系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：V243 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）12-00-01

隨著我國(guó)科研能力的不斷提升，我國(guó)在最近幾年不斷發(fā)展航空航天領(lǐng)域，尤其是在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域上處于世界一流水平，并且在載人航天飛機(jī)領(lǐng)域上也是世界一流水平。這其中航天器的電子系統(tǒng)的進(jìn)步是非常大的，也極大提升了我國(guó)航天器的性能和發(fā)展空間。

一、飛行器電子系統(tǒng)作用

當(dāng)前的航空電子系統(tǒng)在軍用飛行器以及民用飛行器發(fā)揮著重要的、不可替代的作用。航空電子系統(tǒng)的原理可以理解為是采用了大量傳感器進(jìn)行感知和控制，并且和飛行器其他系統(tǒng)以及地面指揮系統(tǒng)建立通信。不僅是無(wú)人機(jī)，在民用客機(jī)、軍用戰(zhàn)斗機(jī)都采用了先進(jìn)的電子系統(tǒng)，這樣就使得飛行器的性能變得更加完善，而且對(duì)于飛行員的操作也更加簡(jiǎn)化，這些電子系統(tǒng)能夠監(jiān)控飛行器每一個(gè)操作，同時(shí)也能基于各種傳感器來(lái)監(jiān)控管理飛行器每一個(gè)角落，從而隨時(shí)將飛行器信息反饋給飛行員。而且利用卓越的電子系統(tǒng)，很多飛行器甚至可以實(shí)現(xiàn)“無(wú)人駕駛”。

目前的飛行器的電子系統(tǒng)大多都是分布式傳感器以及中央處理器構(gòu)成的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)，這套電子系統(tǒng)的背后是各種設(shè)計(jì)復(fù)雜、穩(wěn)定且安全的軟件共同構(gòu)成的。電子系統(tǒng)能夠提升飛行器的飛行精度以及提示和糾正飛行員各種錯(cuò)誤的操作，而且?guī)椭w行員隨時(shí)了解飛行器的飛行狀態(tài)。可以說(shuō)，在當(dāng)前的飛行器的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，還可以隨時(shí)升級(jí)更多性能可靠的軟件，從而提升和滿足更多飛行要求。

二、飛行器系統(tǒng)的研發(fā)目的和功能實(shí)現(xiàn)

飛行器的電子系統(tǒng)具有許多功能。比如能夠?qū)嵤┛瓦\(yùn)、貨運(yùn)甚至是飛行戰(zhàn)斗、航天事業(yè)的各種要求。而且還能夠從飛行器的大量傳感器獲得各種機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)，從而便于飛行員能夠隨時(shí)調(diào)整飛行狀態(tài)和目的。

飛行器包括了太空飛行器和天空飛行器兩種。太空飛行器又包括了軌道衛(wèi)星以及載人、無(wú)人航天運(yùn)載飛船、探測(cè)飛行器等。而天空飛行器包括了民用和軍用兩種飛行器。民用飛行器主要是載人以及載貨的飛機(jī)。由于當(dāng)前民用航線越來(lái)越多，因此必須要進(jìn)行飛行區(qū)域的有效管制，同時(shí)也能夠提升飛行的安全度和更加高效的管理，因此很多國(guó)家都在應(yīng)用飛行管理系統(tǒng)，這套管理系統(tǒng)就能夠很好的管理和協(xié)調(diào)飛機(jī)的飛行和航班架次。目前很多國(guó)家也不斷開(kāi)展新一代的飛行器電子系統(tǒng)，這種新型的電子系統(tǒng)更加依賴于網(wǎng)絡(luò)的支持，從而可以將氣象系統(tǒng)、地面系統(tǒng)有效的融入飛行器電子系統(tǒng)，從而可以幫助飛行器及時(shí)獲知天氣情況以及地面情況，從而就可以更有效在有限的飛行區(qū)域中安插和協(xié)調(diào)更多的航線。而且飛行器上這種先進(jìn)的電子系統(tǒng)在引進(jìn)地面和氣象系統(tǒng)后，對(duì)于飛行器的飛行安全性有更好的支持和保障。民用飛行器目前的電子系統(tǒng)主要是基于分布式結(jié)構(gòu)構(gòu)成，是基于飛行器中的各種傳感器以及處理器共同作用的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這套系統(tǒng)不僅重量輕、占用空間小，而且處理速度很快，效率很高。此外還有無(wú)人機(jī)電子系統(tǒng)，功能主要是用來(lái)勘測(cè)、偵察以及軍事行動(dòng)，因此飛行器電子系統(tǒng)也融合了雷達(dá)系統(tǒng)，能夠更有效的發(fā)揮作用。軍用飛行器的電子系統(tǒng)更注重保密性和安全性，雖然在功能上相對(duì)單一，但是更加有針對(duì)性，能夠處理和預(yù)測(cè)各種軍事信息的大量數(shù)據(jù)，甚至可以輔助飛行員做一些事情。

三、現(xiàn)代飛行器電子系統(tǒng)構(gòu)成

飛行器的電子系統(tǒng)和飛行器自身的發(fā)展都經(jīng)歷了很長(zhǎng)的過(guò)程不斷演化和進(jìn)步。最早的飛行器的電子系統(tǒng)還是基于模擬系統(tǒng)使用，不僅占用空間大，而且性能差，操作復(fù)雜。但經(jīng)過(guò)了幾十年的不斷發(fā)展。當(dāng)前的電子系統(tǒng)也逐漸升級(jí)到基于傳感器以及處理器、控制器構(gòu)成的高精端電子系統(tǒng)。

目前的飛行器電子系統(tǒng)基本上都是由一顆或多顆處理器作為系統(tǒng)核心，然后其他設(shè)備包括了無(wú)線電系統(tǒng)、輸入/輸出設(shè)備、各種機(jī)載傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備以及機(jī)載其他設(shè)備構(gòu)成。此外無(wú)人機(jī)還具有高精度的攝像功能，而軍用電子系統(tǒng)則架設(shè)了各種攻擊/防御功能。

1.航空飛行器電子系統(tǒng)

在航空飛行器的電子系統(tǒng)的核心是處理器，此外還有包括電源系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、飛行管理計(jì)劃系統(tǒng)、人機(jī)接口、氣象系統(tǒng)、地面管理系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以及防撞監(jiān)視系統(tǒng)構(gòu)成。通過(guò)這些子系統(tǒng)的共同構(gòu)成，再加上系統(tǒng)處理器的數(shù)據(jù)分析和處理，從而構(gòu)成了航空飛行器的電子系統(tǒng)。并且這套電子系統(tǒng)功能強(qiáng)大，能夠滿足飛行過(guò)程中所有的要求。比如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)就能記錄飛行員所有的操作流程和動(dòng)作姿態(tài)，這樣就可以通過(guò)“宏命令”來(lái)模擬飛行員的操作，從而輔助飛行員進(jìn)行飛行。而氣象系統(tǒng)就可以根據(jù)飛行中的天氣情況進(jìn)行高度的調(diào)整，避免進(jìn)入雷雨區(qū)。此外，運(yùn)載管理、電源管理系統(tǒng)都負(fù)責(zé)相關(guān)的功能，并且隨時(shí)將工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)發(fā)動(dòng)到人機(jī)接口，從而供飛行員進(jìn)行參考。當(dāng)然，航空飛行器電子系統(tǒng)所有的設(shè)備都必須是可靠性強(qiáng)且易于更換的，這樣在某個(gè)功能不能正常工作時(shí)，并不會(huì)影響其他功能的正常使用。

2.航天飛行器電子系統(tǒng)

由于航天飛行器是工作在太空環(huán)境中，因此除了要具備航空飛行器具有的一般要求外，電子設(shè)備需要進(jìn)行防光以及防熱處理，并且設(shè)備性能也要求是最可靠、最先進(jìn)的。在軟件的設(shè)計(jì)和硬件的設(shè)計(jì)上更是精益求精，盡可能做到完美，這樣才能較好的完成航天任務(wù)。

四、結(jié)語(yǔ)

可以說(shuō)，飛行器的電子系統(tǒng)的使用極大的提升了飛行器的性能和功能，可以從事之前無(wú)法勝任的各種工作，并且也極大的降低了飛行員的工作強(qiáng)度。隨著電子領(lǐng)域、航天領(lǐng)域技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信未來(lái)也會(huì)有性能、功能更強(qiáng)大的電子系統(tǒng)涌現(xiàn)，而且未來(lái)的電子系統(tǒng)也會(huì)朝著智能化方向不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]金德琨.民用飛機(jī)航空電子系統(tǒng)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2010：105-110.

[2]伊恩·西布里奇.民用航空電子系統(tǒng)[M].北京：航空工業(yè)出版社，2009：50-55.

[3]王勇領(lǐng).系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011：90-95.