航空仪表的发展特点和未来趋势

于海龙 邵善鹏 卢磊 张磊

【摘要】：航空仪表的发展经历了五个阶段，每个阶段都展示出不同的特点，对于航天事业发展意义重大。一方面，航空事业的发展推动了航空仪表的发展，另一方面，航空仪表的发展使飞行器的飞行过程更加安全、可靠，推动了飞机等行业的发展。特别是进入信息化时代之后，航空仪表在航空业发展中的作用更加重要。现代科技的融入给航空仪表的发展带来了更大机遇。

【关键词】：航空仪表 发展概况 发展特点 未来趋势

引言

航空仪表是飞行员判断飞行状态的重要辅助工具，为飞行员决策提供了可靠的信息支持，帮助飞行员在正确的航线上安全、平稳的飞行。随着航空事业的发展，飞机的性能越来越完善，飞行高度不断增加，飞行速度也不断增加，航空仪表发展的滞后影响了人类对飞行器的掌控，也影响了飞行器的进一步发展。因此，研究航天仪表的发展特点，掌控其发展趋势，将有利于航天工业的综合开发。

1航空仪表的发展及发展特点

航空仪表的发展经历了五哥阶段，第一阶段：1.机械仪表阶段。这一阶段的航空仪表结构简单，工作可靠，仪表成本低。但机械仪表存在灵敏度低、误差较大等问题。例如风速计、气压计等，每个仪表有其独立的用途，功能简单实用。而飞机驾驶使过程中主要还是依靠人眼的观察，航空仪表只主要给飞行员提供飞机飞行的基本状态。在航空业发展的推动下，航空仪表进入：2.电器仪表时代。电器仪表时代最显著的特点是：航空仪表的数量增加，技术逐渐精化。一方面，仪表的体积缩小很多，功能却更加强大。另一方面，仪表的设计、生产、安装水平提高，仪表的反应速度、精准性、传输性能等都有所提高，而且飞机驾驶舱与仪表敏感元件逐渐分开，两者之间距离的增加使驾驶舱对仪表的干扰减弱，一定程度上提高了仪表的精准度。这一阶段的缺点也不少，随着仪表数量的增加，仪表在飞机上所占的比重增加。而且仪表的结构变得复杂，零部件增多。这就导致仪表容易损坏、容易出现故障，而且增加了飞行员的辨识难度，影响了飞行员根據仪表信息作出判断的速度和准确性。随之航空仪表进入：3.机电式伺服仪表阶段，这一阶段航空仪表的灵敏度和精度不但的提升，仪表信息在传输过程中被放大，一个传感器能带动接个指示器。飞机也随之向大型、多发动机、高速飞行方向发展。1929年，在航空仪表的指引下，飞机首次实现了“盲飞”，航空仪表将人眼从飞行中解放出来。这一阶段航空仪表的发展对后来的综合性能仪表的开发有积极意义。上世纪40年代，航空仪表进入了发展的第四个阶段——4.综合指示仪表阶段，上百种仪表中功能相同或相连的仪表逐渐的组合在一起，单个仪表的功能更强大。随着仪表性能的提高，飞机性能也得到了大幅度的提高。这一阶段与之前的机电式伺服仪表阶段叠加出现，代表着上世界20年代～50年代，航空仪表的发展得到了重视，航空仪表的发展速度非常快。上世纪60年代，航空仪表的发展进入第五阶段：5.电子综合显示仪表阶段，数字化、小型化、综合化、智能化是当时航空仪表发展的主要特点，仪表的功能更为丰富，准确性更高。电子综合显示仪，数字式大气数据计算机等技术的应用，使航空仪表的应用实现了“人机对话”，飞行员通过仪表信息控制飞机更加安全、可靠的进行飞行。

2航空仪表的发展特点

航空仪表的发展具有以下几个特点，第一，航空仪表的发展与飞行器的发展联系紧密，其发展就是为了更好的为飞行器服务。刚开始有飞机时，飞机的飞行速度、飞行高度等都比较低，航空仪表简单、实用，配合飞行员肉眼观察完成飞行任务。随着飞机变大、提速、发动机增多，航空仪表也快速的发展起来，逐渐形成了功能专业的仪表群，例如，发动机仪表，包括转速表、压力表等；飞行仪表，包括高度表、空速表等，仪表的应用越来越专业，越来越广泛。随着飞机成为人们出行、货物运输的重要交通工具，飞机的驾驶向更智能化方向发展，这就促使航空仪表也向着更智能化、更精准化方向发展。航空仪表产品的工艺度、精密度要求越来越高。第二，现代科技的发展极大的推动了航空仪表的发展，新型的材料的研发，新技术的应用，使航空仪表的功能不断增强，航空仪表的综合性能也不断变强。例如，计算机视觉技术在航空仪表开发中的应用，使各类仪表的信息数据转化为直观的图像，提高了飞行员对仪表信息辨识、判断的准确度，使飞机驾驶更安全。第三，航空仪表发展具有附加值高的特点。航空产业是知识、技术密集型产业，航空仪表的发展也要依赖专业的知识和现代化的技术，这就使航空仪表生产的附加值比一般产品高出很多。例如，航空计算机视觉技术的开发，要模拟人的视觉效果，就要对生理学、心理学、计算机视觉、物理学、高等数学等多方面的知识进行综合应用，因此航空仪表的开发投入的知识、技术成本是非常大的，所以有很高的附加值。

3航空仪表的发展趋势

航空仪表未来大发展将继续朝向更高精度、更高可靠性，更智能化、综合性能更强方向发展，此外，生物传感器、电子仿真技术等也会更广泛的应用于航空仪表开发当中。例如，航空仪表测试，传统的方法是：在几场用仪器测量分析飞行的相关数据，再将这些数据进行整理，与飞机上的仪表数据进行对比，确认两者的相似度，从而判断航空仪表的准确性。新的检测方式应用电子仿真技术模拟实验平台测试航空仪表的准确性。在未来的航空仪表生产、研发和测试过程中，高科技和新技术的应用会更加广泛、深入，整个过程会实现信息化、自动化，将展现出更高水平的智能化。

4结语

航空工业的发展代表这一个国家工业的发展水平，航空仪表更是精细化工业，其发展推动了航空工业的发展。随着航空工业发展速度的提升个，将对航空仪表的需求有更高的要求，因此，为了使航空仪表的发展能够跟上航空工业发展的步伐，就一定要对航空仪表发展的历史、特点及未来发展趋势进行深入研究，总结过去经验，展望未来机遇，使我国的航天工业得到更好的发展。

【参考文献】

【1】吴克兵，航空仪表系统测试设备的设计与小型化方法分析[J]，科技创新与应用，2018（18）：91-92