航空仪表开发研究与发展趋向

邵善鹏　于海龙　卢磊　张磊

摘要：航空仪表的开发和研究推动了航空产业的发展，实现了现代飞行器安全、可靠的飞行。研究航空仪表开发的发展趋向，要结合当前科技信息技术的发展，根据当前民航、军机等飞行器对航空仪表的应用需求，对其发展的现状进行探讨。以便正确看待当前该领域的研究成果，认清行航天产业发展的前景，以航空仪表未来的发展更有效的推动整个航空产业的发展。

关键词：航空仪表;发展概述;开发研究;发展趋向

引言

我国的航空产业起步较晚，与世界先进国家存在这较大差距，然而我国航天工业发展以来取得的成绩也是有目共睹的。在航天产业发展中，航空仪表的开发研究是航空产业的重要部分，在飞行器安全、可靠飞行中起着重要意义。特别是航天仪表关键技术的发展，现代科技的融入，使航空仪表逐渐的向更高层次的智能化、综合化方向发展，为飞行器的飞行提供了更可靠的安全保障，使空中交通迅速的发展起来。极大的刺激了现代文明、现代科技的发展，推动了人类社会的进步。

1航空仪表发展概述

1.1航空仪表的发展

航空仪表的最早的形态特别的简陋，主要有风速计、转速表、气压计、气泡式水平仪，飞行员驾驶飞机主要依赖肉眼观察。之后，飞机上的仪表逐渐的增多，出现了时钟、仰视角指示器等。之后，飞机仪表得到了迅猛的发展，仪表类型迅速增加道上百种，至此进入飞机仪表发展的新阶段。这一阶段，飞机的性能得到了很大的提升，飞行员在飞行过程中更加依赖仪表提供的各类信息，这些仪表成为飞行员的眼睛，帮助飞行员判断飞行的空间环境、飞机状态等。随之而来也有一个问题一直困扰着航空仪表的发展，既：过多的航空仪表在空间和重量上造成了飞机的承载负担，而且飞行员需要关注这么多的仪表，劳动强度非常大，也很容易判断失误。接下来，进入航空仪表发展的又一个历史阶段，“综合仪表”阶段，研究者将功能相似的仪表开始融合在一起，并使用先进的电子设备显示仪表读书，实现了人机交流的智能化初级形态。这一阶段，微处理技术、微电子技术在航空仪表开发中应用相当广泛，数字式大气数据计算机、电子综合显示仪等，使飞机在飞行中的各类仪表信息更迅速直观的显示出来，信息的准确性、即时性有很大的提高，这使飞行员驾驶飞机变得更加安全、可靠，而且操作也非常的简便和智能化。当前航空仪表发展还在继续，人们正努力研究更智能化、综合化、微观化的航空仪表。例如，先进战斗机上看不见具体形态的航空仪表，将飞行员带上头盔后，电子影像和肉眼影像会叠加出现，立体、直观的飞行状态显示使驾驶者身临其境，好似与飞机融为一体，人机交流向更智能化的方向发展。

1.2航空仪表的分类

航空仪表整体上可以分为四类，分别是：飞行仪表，导航仪表，发动机仪表，系统状态仪表。飞行仪表主要测定、显示飞机飞行中的各种参数，为飞行员提供可靠的驾驶信息，让飞行员作为驾驶飞机的参考。例如各种气压仪表、加速度（过载）仪表、转弯仪等。飞行员通过仪表可以较全面的了解飞机飞行的环境状况、飞机飞行概况等，这类仪表为飞行员正确驾驶飞机提供了宝贵的决策参考，有利于飞行员飞行决策的正确性，确保了飞机安全飞行。导航仪表包括导航时钟、航向仪表、导航系统等，其作用是引导飞行员按照正确的航线进行飞行，实现飞机的定位、定高。最初的导航系统需要人工计算，在飞机飞行时有一个专业的领航员引导飞机按正确的航线进行飞行。上世纪30年代出现了无线电导航，之后导航系统和仪表着陆系统出现，导航仪表开始迅速发展。上世纪七十年代，美苏首先采用了卫星导航，对飞机的定位更加准确，导航仪表的精准度、可靠性也在不断提升。发动机仪表是针对发动机工作状态产生的一种仪表，从最早的转速表，发展成为现在各类型、多用途的发动机监测仪表，对飞机发动机的工作状态进行全面监测。例如，震动监测、油液监测等。当发动机转速下降，震动发生较大变化时，就要考虑贫油、富油、点火系统故障等问题。因此，发动机监测就是平衡和探测发动机潜在故障的仪表，目的是确保发动机工作的最佳状态，保障飞机安全飞行。系统状态仪表主要应用在飞机电源系统、空调系统等方面，除去上述三种仪表外的航空仪表都可以纳入其中。

2航空仪表的开发研究

航空仪表是飞机飞行的“眼睛”和“大脑”，是飞行员了解飞机飞行状态的真实信息的“提供者”，仪表的错误会导致飞行员做出错误的飞行判断，重则导致机毁人亡。因此，航空仪表的研发需要更智能、更可靠。当前各种先进的科技都在尝试着应用于航空仪表的开发研究。例如传感技术、量子力学技术、智能化技术等，人机交流更加通畅，人类航空行为的安全性有所提高。美国、法国、英国、德国、日本在航空仪表方面的研究较为领先，英国最先实现了模拟景象在战斗机上的使用，飞行员带上头盔就能准确、直观的了解各类仪表信息的综合反映。美国民航飞机上有世界领先的仪表装置，计算机通过强大的运算功能和信息处理功能，直接将仪表的各类信息转化为更直观的综合信息显示出来，这样极大的减少了飞行员的工作量，避免了人为读表错误和判断错误。航空仪表的综合性、准确性、可靠性大大提高，促进了人类航天事业的发展。我国的航空仪表事业发展的比较晚，当前与世界先进国家有不小差距，主要体现在缺少核心技术、整体差距较大、原创技术少等方面。在航空仪表开发上，我们积极的引进美国、日本等国家的先进技术，立足国内的实际情况，努力的研究开发自己的自主产品，在航空仪表的某些方面还是取得了不错的成绩。例如，计算机视觉技術在战斗机上的应用，航空燃油测量控制相关的仪表研究等。此外，我们对于航空仪表开发的模拟实验平台的建设也非常重视，中国的航空仪表业正全面的、迅速的崛起。

3航空仪表发展趋向

1996年，秘鲁航空603事故，航班坠毁的主要原因是高度表和速度表同时出现故障，仪表不能正确的反应飞机飞行状态，导致飞机急速下降，直到坠毁。近期的波音737MAX飞机坠毁也与飞行控制系统仪表读数错误有关联，仪表读数错误导致系统对飞机飞行状态的判断出现错误，导致机毁人亡。由以上两个事例得出，航空仪表的发展一直向着高精度、高可靠性方向发展。飞机作为高效、便捷的交通工具，安全性能的同步提升才能不断的推动其向更稳、更快、更智能的方向发展。其次，现代科技、网络技术、新型材料在航空仪表开发中的应用将越来越广泛，越来越深入。例如，模拟视觉技术、航空仪表测验平台、航空仪表自动控制系统、生物传感技术、纳米材料应用等，这标志这航空仪表产业发展的与时俱进。再次，航空仪表的综合化程度会越来越高，功能会更加强大。与此同时，航空仪表的体积、质量会进步一微缩，耗能也会不断的降低。人机交流会越来越智能化、精准化。

4结语

飞机被认为是当前世界上安全性能最高的出行工具，虽然在其发展过程中有过一些严重的事故，但这更激励人们将航天产业向更安全、可靠的方向发展。航空仪表为飞行器的飞行活动保驾护航，其发展对确保飞机飞行的安全可靠有积极意义。在开发和研究航天仪表的过程中，除了注重现代科技、现代信息的融入，也应该重视航空仪器的生产、检测的同步发展，以确保航天仪器投入使用的安全性和可靠性。

参考文献

[1]张栋善，赵成，航空电子仪表的发展与应用[J]，电子测试，2018（15）：135-135