航空儀表的發展特點和未來趨勢

于海龍 邵善鵬 盧磊 張磊

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

【關鍵詞】：航空儀表 發展概況 發展特點 未來趨勢

引言

航空儀表是飛行員判斷飛行狀態的重要輔助工具，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、平穩的飛行。隨著航空事業的發展，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展。因此，研究航天儀表的發展特點，掌控其發展趨勢，將有利于航天工業的綜合開發。

1航空儀表的發展及發展特點

航空儀表的發展經歷了五哥階段，第一階段：1.機械儀表階段。這一階段的航空儀表結構簡單，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。在航空業發展的推動下，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：航空儀表的數量增加，技術逐漸精化。一方面，儀表的體積縮小很多，功能卻更加強大。另一方面，儀表的設計、生產、安裝水平提高，儀表的反應速度、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，隨著儀表數量的增加，儀表在飛機上所占的比重增加。而且儀表的結構變得復雜，零部件增多。這就導致儀表容易損壞、容易出現故障，而且增加了飛行員的辨識難度，影響了飛行員根據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、多發動機、高速飛行方向發展。1929年，在航空儀表的指引下，飛機首次實現了“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展對后來的綜合性能儀表的開發有積極意義。上世紀40年代，航空儀表進入了發展的第四個階段——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，代表著上世界20年代～50年代，航空儀表的發展得到了重視，航空儀表的發展速度非常快。上世紀60年代，航空儀表的發展進入第五階段：5.電子綜合顯示儀表階段，數字化、小型化、綜合化、智能化是當時航空儀表發展的主要特點，儀表的功能更為豐富，準確性更高。電子綜合顯示儀，數字式大氣數據計算機等技術的應用，使航空儀表的應用實現了“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航空儀表的發展特點

航空儀表的發展具有以下幾個特點，第一，航空儀表的發展與飛行器的發展聯系緊密，其發展就是為了更好的為飛行器服務。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。隨著飛機變大、提速、發動機增多，航空儀表也快速的發展起來，逐漸形成了功能專業的儀表群，例如，發動機儀表，包括轉速表、壓力表等；飛行儀表，包括高度表、空速表等，儀表的應用越來越專業，越來越廣泛。隨著飛機成為人們出行、貨物運輸的重要交通工具，飛機的駕駛向更智能化方向發展，這就促使航空儀表也向著更智能化、更精準化方向發展。航空儀表產品的工藝度、精密度要求越來越高。第二，現代科技的發展極大的推動了航空儀表的發展，新型的材料的研發，新技術的應用，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，計算機視覺技術在航空儀表開發中的應用，使各類儀表的信息數據轉化為直觀的圖像，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，航空儀表發展具有附加值高的特點。航空產業是知識、技術密集型產業，航空儀表的發展也要依賴專業的知識和現代化的技術，這就使航空儀表生產的附加值比一般產品高出很多。例如，航空計算機視覺技術的開發，要模擬人的視覺效果，就要對生理學、心理學、計算機視覺、物理學、高等數學等多方面的知識進行綜合應用，因此航空儀表的開發投入的知識、技術成本是非常大的，所以有很高的附加值。

3航空儀表的發展趨勢

航空儀表未來大發展將繼續朝向更高精度、更高可靠性，更智能化、綜合性能更強方向發展，此外，生物傳感器、電子仿真技術等也會更廣泛的應用于航空儀表開發當中。例如，航空儀表測試，傳統的方法是：在幾場用儀器測量分析飛行的相關數據，再將這些數據進行整理，與飛機上的儀表數據進行對比，確認兩者的相似度，從而判斷航空儀表的準確性。新的檢測方式應用電子仿真技術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、研發和測試過程中，高科技和新技術的應用會更加廣泛、深入，整個過程會實現信息化、自動化，將展現出更高水平的智能化。

4結語

航空工業的發展代表這一個國家工業的發展水平，航空儀表更是精細化工業，其發展推動了航空工業的發展。隨著航空工業發展速度的提升個，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展能夠跟上航空工業發展的步伐，就一定要對航空儀表發展的歷史、特點及未來發展趨勢進行深入研究，總結過去經驗，展望未來機遇，使我國的航天工業得到更好的發展。

【參考文獻】

【1】吳克兵，航空儀表系統測試設備的設計與小型化方法分析[J]，科技創新與應用，2018（18）：91-92