航空儀表開發研究與發展趨向

邵善鵬　于海龍　盧磊　張磊

摘要：航空儀表的開發和研究推動了航空產業的發展，實現了現代飛行器安全、可靠的飛行。研究航空儀表開發的發展趨向，要結合當前科技信息技術的發展，根據當前民航、軍機等飛行器對航空儀表的應用需求，對其發展的現狀進行探討。以便正確看待當前該領域的研究成果，認清行航天產業發展的前景，以航空儀表未來的發展更有效的推動整個航空產業的發展。

關鍵詞：航空儀表;發展概述;開發研究;發展趨向

引言

我國的航空產業起步較晚，與世界先進國家存在這較大差距，然而我國航天工業發展以來取得的成績也是有目共睹的。在航天產業發展中，航空儀表的開發研究是航空產業的重要部分，在飛行器安全、可靠飛行中起著重要意義。特別是航天儀表關鍵技術的發展，現代科技的融入，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展起來。極大的刺激了現代文明、現代科技的發展，推動了人類社會的進步。

1航空儀表發展概述

1.1航空儀表的發展

航空儀表的最早的形態特別的簡陋，主要有風速計、轉速表、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，出現了時鐘、仰視角指示器等。之后，飛機儀表得到了迅猛的發展，儀表類型迅速增加道上百種，至此進入飛機儀表發展的新階段。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境、飛機狀態等。隨之而來也有一個問題一直困擾著航空儀表的發展，既：過多的航空儀表在空間和重量上造成了飛機的承載負擔，而且飛行員需要關注這么多的儀表，勞動強度非常大，也很容易判斷失誤。接下來，進入航空儀表發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，并使用先進的電子設備顯示儀表讀書，實現了人機交流的智能化初級形態。這一階段，微處理技術、微電子技術在航空儀表開發中應用相當廣泛，數字式大氣數據計算機、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。當前航空儀表發展還在繼續，人們正努力研究更智能化、綜合化、微觀化的航空儀表。例如，先進戰斗機上看不見具體形態的航空儀表，將飛行員帶上頭盔后，電子影像和肉眼影像會疊加出現，立體、直觀的飛行狀態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，導航儀表，發動機儀表，系統狀態儀表。飛行儀表主要測定、顯示飛機飛行中的各種參數，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、轉彎儀等。飛行員通過儀表可以較全面的了解飛機飛行的環境狀況、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。導航儀表包括導航時鐘、航向儀表、導航系統等，其作用是引導飛行員按照正確的航線進行飛行，實現飛機的定位、定高。最初的導航系統需要人工計算，在飛機飛行時有一個專業的領航員引導飛機按正確的航線進行飛行。上世紀30年代出現了無線電導航，之后導航系統和儀表著陸系統出現，導航儀表開始迅速發展。上世紀七十年代，美蘇首先采用了衛星導航，對飛機的定位更加準確，導航儀表的精準度、可靠性也在不斷提升。發動機儀表是針對發動機工作狀態產生的一種儀表，從最早的轉速表，發展成為現在各類型、多用途的發動機監測儀表，對飛機發動機的工作狀態進行全面監測。例如，震動監測、油液監測等。當發動機轉速下降，震動發生較大變化時，就要考慮貧油、富油、點火系統故障等問題。因此，發動機監測就是平衡和探測發動機潛在故障的儀表，目的是確保發動機工作的最佳狀態，保障飛機安全飛行。系統狀態儀表主要應用在飛機電源系統、空調系統等方面，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的真實信息的“提供者”，儀表的錯誤會導致飛行員做出錯誤的飛行判斷，重則導致機毀人亡。因此，航空儀表的研發需要更智能、更可靠。當前各種先進的科技都在嘗試著應用于航空儀表的開發研究。例如傳感技術、量子力學技術、智能化技術等，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先，英國最先實現了模擬景象在戰斗機上的使用，飛行員帶上頭盔就能準確、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、準確性、可靠性大大提高，促進了人類航天事業的發展。我國的航空儀表事業發展的比較晚，當前與世界先進國家有不小差距，主要體現在缺少核心技術、整體差距較大、原創技術少等方面。在航空儀表開發上，我們積極的引進美國、日本等國家的先進技術，立足國內的實際情況，努力的研究開發自己的自主產品，在航空儀表的某些方面還是取得了不錯的成績。例如，計算機視覺技術在戰斗機上的應用，航空燃油測量控制相關的儀表研究等。此外，我們對于航空儀表開發的模擬實驗平臺的建設也非常重視，中國的航空儀表業正全面的、迅速的崛起。

3航空儀表發展趨向

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故障，儀表不能正確的反應飛機飛行狀態，導致飛機急速下降，直到墜毀。近期的波音737MAX飛機墜毀也與飛行控制系統儀表讀數錯誤有關聯，儀表讀數錯誤導致系統對飛機飛行狀態的判斷出現錯誤，導致機毀人亡。由以上兩個事例得出，航空儀表的發展一直向著高精度、高可靠性方向發展。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、更快、更智能的方向發展。其次，現代科技、網絡技術、新型材料在航空儀表開發中的應用將越來越廣泛，越來越深入。例如，模擬視覺技術、航空儀表測驗平臺、航空儀表自動控制系統、生物傳感技術、納米材料應用等，這標志這航空儀表產業發展的與時俱進。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、質量會進步一微縮，耗能也會不斷的降低。人機交流會越來越智能化、精準化。

4結語

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

參考文獻

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