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民航電子系統(tǒng)發(fā)展論文
民用航空電子系統(tǒng)是現(xiàn)代民用飛機(jī)的關(guān)鍵組成部分。近年來，航空電子系統(tǒng)發(fā)展迅速，大量先進(jìn)技術(shù)研發(fā)并應(yīng)用。文章先闡述了航空應(yīng)用電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，接著分析了系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，論述了新技術(shù)的研究及應(yīng)用，并對(duì)今后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了自己的看法。
民用航空電子系統(tǒng)是現(xiàn)代民用飛機(jī)的關(guān)鍵組成部分，它提供通信、導(dǎo)航、維護(hù)和人機(jī)接口等必須的功能。近年來，民用飛機(jī)的安全性、高效性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性要求的逐漸提高，航空電子系統(tǒng)的重要性日益凸顯。隨著相關(guān)研究持續(xù)開展，大量先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用其中，航空電子系統(tǒng)發(fā)展迅速。
1 航空電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
1.1 安全性
安全性是民用航空發(fā)展的基石，民用飛機(jī)設(shè)計(jì)始終貫穿的主線，也是航空公司和乘客最關(guān)注的因素。民航適航法規(guī)是保障民用航空器適航的最低安全標(biāo)準(zhǔn)，它對(duì)民用航空器設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)等各個(gè)環(huán)節(jié)的行為進(jìn)行規(guī)定。因此，民用航空電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須滿足民航適航法規(guī)的要求。此外，為提高飛機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力，系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)基本法規(guī)要求之外，還應(yīng)具有更好的安全性能。
1.2 經(jīng)濟(jì)性
經(jīng)濟(jì)性是航空公司選用飛機(jī)時(shí)的重要標(biāo)準(zhǔn)，是系統(tǒng)具有應(yīng)用市場(chǎng)的重要因素。在民用航空電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，諸多方面均影響到經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)劣。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)通過減少設(shè)備數(shù)量，降低設(shè)備尺寸、功耗和重量，減少電纜等途徑降低系統(tǒng)重量和功耗。通過數(shù)字化、綜合化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的方式，提高系統(tǒng)性能。此外，維修性也對(duì)經(jīng)濟(jì)性有重要影響，有效的故障診斷和健康管理、便捷友好的維修流程能大大降低維修成本，從而提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。
1.3 舒適性
民用航空電子系統(tǒng)舒適性包括駕駛艙和客艙兩個(gè)方面。駕駛艙舒適性包括提高系統(tǒng)可操控性和減少駕駛員的工作負(fù)擔(dān)，主要通過提高導(dǎo)航、自動(dòng)飛行等系統(tǒng)性能，提供圖像化的信息綜合顯示，合理便捷的操作程序等方面實(shí)現(xiàn)。客艙舒適性包括為乘客提供豐富的機(jī)上通信和娛樂設(shè)施，豐富乘坐體驗(yàn)。
1.4 環(huán)保性
隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的關(guān)注，系統(tǒng)的環(huán)保性也愈發(fā)受到重視。降低系統(tǒng)重量和功耗、航線優(yōu)化和推力管理改進(jìn)可以減少燃油排放污染。
2 航空電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)及新技術(shù)
2.1 顯示設(shè)備多樣化
民用航空電子系統(tǒng)中的顯示設(shè)備從多個(gè)傳統(tǒng)儀表逐漸發(fā)展至多塊綜合屏顯。如今隨著平視顯示器HUD和電子飛行包EFB技術(shù)的應(yīng)用，駕駛艙顯示設(shè)備不再是PFD和MFD那么單一，而是向多樣化的顯示設(shè)備發(fā)展。
HUD能將飛行狀態(tài)信息、告警信息和跑道信息投射在飛行員正前方視野范圍內(nèi)的真實(shí)視景上，使飛行員更加直觀精準(zhǔn)的操控飛機(jī)。飛行員不用再頻繁低頭查看儀表數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了飛行員的情景意識(shí)，防止丟失飛行狀態(tài)。
EFB可以是固定的顯示設(shè)備，也可以是手持的顯示設(shè)備，它具有機(jī)載資料庫(kù)和機(jī)上計(jì)算機(jī)的雙重功能。飛行手冊(cè)、航圖、氣象資料等傳統(tǒng)紙質(zhì)材料以電子形式存儲(chǔ)，使駕駛艙實(shí)現(xiàn)“無紙化”。EFB能儲(chǔ)存文檔、視頻等多種形式的文件資料，并具有較強(qiáng)的功能拓展能力。此外，EFB還具有動(dòng)態(tài)信息功能。通過EFB可進(jìn)行航路圖查詢及定位、重要信息提醒、與航空公司終端交互等。EFB技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了機(jī)載資料電子化，降低了運(yùn)營(yíng)成本，提升了運(yùn)營(yíng)效率，降低了飛行員負(fù)擔(dān)，提高了飛行安全性。
2.2 顯示信息綜合化
電子儀表雖能精準(zhǔn)的顯示飛機(jī)及地形的數(shù)據(jù)，但分散繁多的數(shù)據(jù)指標(biāo)給飛行員帶來了較大的工作負(fù)荷，飛行員很容易對(duì)飛機(jī)相對(duì)于地形位置判斷錯(cuò)誤或因?yàn)榍榫耙庾R(shí)不足做出誤操作。將信息綜合后直觀顯示，提高人機(jī)工效是民用航空電子發(fā)展的必然趨勢(shì)。
合成目視增強(qiáng)系統(tǒng)(EVS)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使顯示更加綜合、直觀。EVS包括合成視景技術(shù)和視景增強(qiáng)技術(shù)兩方面。合成視景技術(shù)能將飛機(jī)投影在由數(shù)據(jù)合成的三維飛行環(huán)境里，有助于飛行員直觀的獲取地形信息和飛機(jī)相對(duì)地形的位置。視景增強(qiáng)技術(shù)是利用紅外和毫米波段探測(cè)地形和云霧并三維顯示，增強(qiáng)了飛行員的視景范圍，尤其在低能見度的情況下，大幅提高了飛機(jī)的安全性。
2.3 通信和監(jiān)控方式多樣化
民用飛機(jī)的通信和監(jiān)控系統(tǒng)與飛機(jī)運(yùn)行控制和安全有密切關(guān)聯(lián)。可靠、穩(wěn)定和不間斷的通信技術(shù)是民用航空電子系統(tǒng)發(fā)展方向。隨著通信行業(yè)的成熟，多種通信方式也引入民用航空電子系統(tǒng)。
衛(wèi)星通信具有質(zhì)量高、保密性強(qiáng)、干擾小、容量大、覆蓋廣和運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。每架飛機(jī)通過衛(wèi)星通信能及時(shí)與飛行簽派、維修控制、旅客服務(wù)、應(yīng)急救援等建立聯(lián)系。利用衛(wèi)星通信全面解決飛機(jī)與運(yùn)行中心間的陸空語音通信聯(lián)系問題，并快速提升運(yùn)行控制能力。
廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)是利用空地、空空數(shù)據(jù)通信完成交通監(jiān)視和信息傳遞的一種航行新技術(shù)。與傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)相比，ADS-B能夠提供更加實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確的航空器位置等監(jiān)視信息，有更好的監(jiān)視能力;使用ADS-B可以增加無雷達(dá)區(qū)域的空域容量，減少有雷達(dá)區(qū)域?qū)走_(dá)多重覆蓋的需求;此外ADS-B可以提供交通、天氣、地形、空域限制等信息。ADS-B技術(shù)維護(hù)費(fèi)用低，使用壽命長(zhǎng)，是保障飛行安全、提高運(yùn)行效率、增大空中交通流量、減少建設(shè)投資的重要技術(shù)手段。
2.4 起飛著陸性能提高
飛機(jī)起飛降落階段易受到天氣和空管系統(tǒng)的影響。在雨天、霧天、黑夜等低能見度情況下，由于視野范圍受限，會(huì)降低飛機(jī)起落性能和安全性。而大多數(shù)空管系統(tǒng)采用的是基于雷達(dá)和無線電通訊的儀表著陸系統(tǒng)，由于容量不足和操作復(fù)雜已不能適應(yīng)激增的民航飛機(jī)數(shù)量。飛機(jī)不能按時(shí)起落，導(dǎo)致航班延誤頻繁，乘客與航空公司、機(jī)場(chǎng)產(chǎn)生矛盾。隨著GLS系統(tǒng)在美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家部分機(jī)場(chǎng)投入使用，這個(gè)問題有望得到解決。
全球?qū)Ш叫l(wèi)星地基增強(qiáng)著陸系統(tǒng)GLS是一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航陸基增強(qiáng)技術(shù)的精密進(jìn)近著陸系統(tǒng)，是近年來世界民航發(fā)展的又一項(xiàng)航行新技術(shù)。一套GLS設(shè)備可同時(shí)滿足26個(gè)跑道進(jìn)近方向?qū)嵤┚苓M(jìn)近的運(yùn)行需求，且不需要平整場(chǎng)地和校驗(yàn)。相比于傳統(tǒng)儀表著陸系統(tǒng)(ILS)，GLS具有使用成本低、場(chǎng)地要求低、信號(hào)穩(wěn)定、運(yùn)行靈活、增加機(jī)場(chǎng)流量等優(yōu)勢(shì)。
此外，HUD和EVS技術(shù)使飛行指引更加直觀，即使在雨中或低能見度條件下，視野范圍仍較開闊，大幅提高著陸安全性。HUD和EVS技術(shù)已在我國(guó)部分民用航線飛機(jī)上安裝，其有效減少飛機(jī)接地載荷大事件，提高著陸品質(zhì)，提高飛機(jī)的派遣率。
3 結(jié)束語
近年來，民用航空電子系統(tǒng)發(fā)展迅速，HUD、EFB、ADS-B等技術(shù)已在國(guó)內(nèi)外部分機(jī)型、機(jī)場(chǎng)應(yīng)用，對(duì)提升飛機(jī)性能和機(jī)場(chǎng)流量起到了顯著效果。未來，民用航空電子系統(tǒng)仍具有許多研究熱點(diǎn)，如綜合化傳感器、觸摸屏、語音控制、總線傳輸?shù)燃夹g(shù)。民用航空電子系統(tǒng)以安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性和環(huán)保性為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，向著智能化、精確化、信息化繼續(xù)發(fā)展。
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