典型通用飞机航电系统分析

典型通用飞机航电系统分析

张钰佳 林桓平 何琦

陕西飞机工业有限责任公司 723000 陕西汉中

摘要：随着我国航空事业的发展，航电系统逐渐成为典型通用飞机中较为关键的组件，因此对典型通用飞机航电系统进行分析具有非常实际性、重要性的意义，能够促使我国在航电系统研究方面有突破性的进展。本文将从典型通用飞机航电系统需求出发，分析典型通用飞机航电系统架构，探究典型通用飞机航电系统的发展趋势。

关键词：飞机；航电系统；安全性

前言：通用航空在部分发达国家拥有独立的生产链，我国的通用航空器近年来得到迅速发展，并且具备良好的市场发展前景。但是我国对航电产品的应用主要源于进口，自主研发水平较低，并且现有的国产航电品牌不管是从系统架构设计还是成本节约方面都还处于初级阶段，鉴于此，我国应该加大对典型通用飞机航电系统的研究，总结系统设计的规律，争取尽早实现自主研发。

一、典型通用飞机航电系统需求

1、功能需求

通过对现阶段使用的通用飞机航电系统分析，总结其需要以下基本功能：座舱飞行（大气、姿态、飞行计划、导航、发动机和传感器参数信息等）、备份仪表显示（空速表、气压高度表、地平仪、磁罗盘等独立备份仪表显示）、飞参采集（发动机、机电和传感器数据采集）、通信（语音通信、机内通话、广播通信等）、导航（卫星导航、无线电导航等）、监视（飞机系统故障警告、灯光、声音显示器告警）等，这些都是航电系统的基本功能，除此之外，还有测距器、地形提示等功能[1]。

2、适航需求

从现阶段的适航规章要求中可以看出，对于飞机运行以及航电系统的要求非常多，内容涉及范围较为广泛，其中包含设备的仪表、设备、数量等，多方面的限制和多样化的要求让典型通用飞机航电系统更具安全性和适航性，同时，这些也是典型通用飞机航电系统获得适航所必须具备的基本条件。为了充分保障系统和设备研制的规范化以及适用性，建议在实际研发和生产过程中严格遵守国际通用标准，促使适航审查能够顺利开展。

3、经济需求

典型通用飞机的应用市场范围较广泛，在很多事业单位部门会使用这类飞机作为紧急救援，同时也面临很多私人用户和企业用户，不管是单位还是企业，亦或者是个人用户，飞机的经济成本以及后续维修保养永远都是最关注的部分，这也是经济成本决定市场发展方向的重要因素。典型通用飞机航电系统应该在保障安全性提高的同时，尽量节省经济成本，并且在设计方面注重便捷性，考虑简便快捷的维护保障方式，便于后期维护，并且缩减后期维修成本[2]。

二、典型通用飞机航电系统架构

通过对目前各种类型的通用飞机航电系统架构分析研究，总结出以下几点规律：

1、系统方面

典型通用飞机航电系统架构通常可以分为显示器、操作中心、数据收集、外围传感器等多个层次。从现阶段典型通用飞机航电系统显示来看，大部分是综合化显示，显示器中包含的内容很多，能够充分展示大气状态、发动机的状态和数据、飞行计划和航图展示、导航监视等，只要是系统所需要的功能均能够全面展示，并且显示器会实现自动备份，画面也能够实现自由切换，满足多样化操作需求。并且从系统的操作方面来看，大部分通用飞机航电系统都采用独立操作式的控制面板，将显示和控制充分分离[3]。

2、数据处理

对于高端通用飞机航电系统而言，不管是对功能性的要求，还是航电设备涉及的数据处理精确度都有较高的要求，要求航电系统能够处理更多数据信息，并且处理的精确度要更高，最重要的是能够完成飞行管理、飞行控制、中央维护、显示处理等功能。这种高精度的要求对于部分低端通用飞机航电系统而言并不实用，低端通用飞机航电系统通常会为了降低经济成本，而简化设计形式，最常见的是将显示器和控制系统设计为一体化的形式[4]。

3、外围传感器

外围传感器的接入方式是多样化的，对于部分低端通用飞机航电系统来讲，为了缩减经济成本，将系统架构设计的十分简单，也就是外围传感器和显示器直接连接，传感器的数据能够直接在显示器上展示出来。对于通用飞机航电系统来讲，其航电系统总线架构较为灵活，并且和大型运输类的飞机相比，通用飞机对航电系统数据传输容量的时效性要求较宽松，所以站在经济性的角度，很多系统会采用常规的连接方式，在减小成本的同时还能满足多样化的需求[5]。

4、系统通用化

现阶段典型的通用飞机航电系统会充分考虑用户的需求，根据用户的实际需要拓展功能需求，在系统设计中会预留可拓展的接口和适配器，为了满足更多安装需要，从而降低研制成本和纠错成本。大部分设备的接口都是采用通用接口，只是不同设备应用的软件配置不同，采用这种方式能够满足不同用户的个性化需求，促使航电系统的功能更加齐全，有效提升使用体验感。

三、典型通用飞机航电系统的发展趋势

1、系统功能多样化

随着智能化程度越来越高，通过将数据融合、逻辑学习等，能够为驾驶员提供更加便捷、精确性的操作指示，减轻工作人员的压力。并且为了减轻后续维护和保障的压力，通用飞机航电系统在未来发展中强调机内测试研发，实现对故障监控、故障诊断、决策实施等一系列的综合系统

[6]。

2、系统综合性发展

这里的综合性指的是集安全性、智能性、经济性为一体，安全性是航电系统的基础，要保证系统能够适应恶劣环境下运行，任何微小的失误都有可能埋下严重安全隐患，一旦发生安全事故，则会酿成严重后果，因此，安全性是航电系统未来发展中应该重点关注的部分；其次是智能性，智能性是科技发展趋势下的必然方向，由于人工智能和大数据技术的推动，航电系统的自动飞行控制和警报功能均能够得到充分的应用，适当缩减人力工作量，避免人工造成的失误，提高飞行员的舒适度同时，降低飞行操作难度，促使飞行判断更加准确；最后是经济性，经济成本降低一定是建立在安全性和智能性的基础上，适当降低运行成本。

3、减少纠错成本

航电系统设计在未来发展中应该减少纠错成本，在初期纠错成本较低，只是在文件和设计图上操作，但是倘若已经进入到工厂生产环节，那么纠错成本将会加大；如果已经安装在飞机上，产生的错误的成本则难以想象。因此，在后期的开发过程中，应该将需求前置，在设计初期就收集市场需求，并且将市场需求充分融合设计环节中，最大程度满足用户需求，降低纠错成本。除此之外，传统的设计是以稳妥为主，通常会采用放大余量的方式，但是这种方式会造成严重的资源浪费，导致运行成本增加，鉴于此，未来设计过程中应该对系统各个部分所需资源精确计算，促进资源合理分配。

结语：综上所述，航电系统作为通用飞机中的关键部分，其融合了多学科的交叉，促使智能化、综合化程度不断提高，并且随着科学技术的发展，航电系统的研发也不断产生新的突破，例如系统智能化程度提高、制造成本减小、系统功能优化等，这对提高航电系统的安全性、可靠性有极大帮助，有效缩减我国在航电系统研究领域和发达国家的差距。

参考文献：

[1]魏麟,祁美照,雷中洲等.典型通用飞机航电系统分析[J].科技创新与应用,2023,13(06):100-103.

[2]王焱滨,曾强.安全性分析在通用飞机航电系统架构设计中的应用[J].民用飞机设计与研究,2020(03):42-48.

[3]孙毅刚,薛蛟,赵珍.基于SDG的飞机航电系统安全性分析[J].计算机仿真,2023,40(02):43-51.

[4]牛浩田,马存宝,韩佩等.面向航电系统任务安全性的形式化建模与验证[J].系统工程与电子技术,2023,45(05):1553-1569.

[5]邝安玄,马超,王佳明.综合模块化航电系统安全分析的模型检测方法[J/OL].电光与控制:1-6[2023-11-07].

[6]董磊,刘嘉琛,陈曦等.面向适航符合性的智能航电系统认证研究进展[J].航空工程进展,2023,14(03):26-40.