航空電子機載設備可靠性研究

◆何 巖

(中國電子科技集團公司第十五研究所 北京 100000)

航空電子機載設備可靠性研究

◆何 巖

(中國電子科技集團公司第十五研究所 北京 100000)

本文先是簡要介紹了航空電子機載設備的作用和分類，再主要介紹了對于航空機載電子設備可靠性的研究方法，并且選用強化試驗方法為示例進行闡述，簡述了航空數(shù)據(jù)總線技術在可靠性研究領域的應用。

航空；機載電子設備；可靠性；發(fā)展

1 航空電子機載設備概述

隨著科學技術飛速發(fā)展，航空電子領域的研究開發(fā)也取得了突飛猛進的成就，現(xiàn)投入使用的先進的航空電子機載設備都是包含有通信系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的整個網(wǎng)絡體系。其中按功能細分又可分為飛行、推力、火力、通信導航以及航空電子儀表等系統(tǒng)，有些科技超前的發(fā)達國家更是研發(fā)出高性能的人機交互體統(tǒng)，這樣一來就可以通過操控計算機網(wǎng)絡來控制和調(diào)用整個航空電子設備，并且能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)全方位的資源共享。

簡單地以民航客機為例，常用的機載電子設備分為機外通信系統(tǒng)和機內(nèi)通信系統(tǒng)，當讓有一些大型飛機還裝配有衛(wèi)星通信、飛機通信尋址以及報告系統(tǒng)，這些都屬于航空電子機載設備。其中，機外通信主要負責飛機與地面以及飛機與飛機之間的通信和聯(lián)絡，大體包括有高頻通信、甚高頻通信、選擇呼叫以及應急電臺。機內(nèi)通信則主要包括機內(nèi)聯(lián)絡、旅客廣播。正因為有了這些電子通信系統(tǒng)，才使得飛機航行的安全性得到保障，更能夠增添乘客在旅途中的娛樂性，并使乘客對于服務的需求得到最大滿足。對于民用飛機機載電子設備是如此重要，那對于軍用航行器的重要性就不言而喻了。

2 可靠性檢測及其研究的重要性

既然航空電子機載設備對航行器飛行過程的整個通信系統(tǒng)有如此不可或缺的作用，那我們對于其可靠性的研究也顯得尤為關鍵了。眾所周知，飛機在航行過程中，內(nèi)部的機載電子設備所處的自然環(huán)境條件和機械環(huán)境條件不僅復雜多變，很多時候都及其惡劣，提高和改善當前航電系統(tǒng)的安全性、可靠性和不可否認性是值得深入研究的關鍵性課題。

對航電系統(tǒng)的可靠性研究可從以下敏感應力分析入手：極限溫度、溫度急劇變化、振動。這是三個難度系數(shù)高、研究過程復雜的傳統(tǒng)部分。在可靠性測試過程中，對設備施加的試驗應力不得小于其真實工作狀態(tài)下承受的極限應力，但也不能夠大過破壞破壞極限應力，只有這樣才能讓研究人員發(fā)現(xiàn)其潛在危險和缺陷。另一方面，隨著科學技術的飛速發(fā)展，人們的生活越來也離不開電子產(chǎn)品，離不開無線電信號，也就是電磁信號。懸掛在天空上方的衛(wèi)星越來越多，它們無時無刻不在向地球各個地方發(fā)送信號，作為回應也會接收來自地球各地的電磁波，我們現(xiàn)在所應用的航空電子通信設備也是借助無線電信號在運轉工作的。但是電磁譜越來越密集的同時，為了提高航電系統(tǒng)的可靠性，電磁屏蔽顯得尤為重要。因為航電系統(tǒng)組成復雜，且高度集成化，除了克服自身各個設備的相互影響，更重要的是屏蔽外界復雜的電磁環(huán)境，這樣才有利于飛機安全可靠地飛行。

3 國內(nèi)外對相關技術的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展前景

3.1 研究現(xiàn)狀

3.1.1 可靠性強化試驗

早在近三十年前，就有航空電子專家發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的可靠性測試方法和理念存在有周期長且費用高的缺點，為了改善這一方法，科學家們以故障物理學為理論依據(jù)，逐漸地提煉出可靠性強化試驗這一先進技術。這一技術的特點在于不像之前那樣，一味地去模擬航行器在航行期間將會面臨的各種真實的自然環(huán)境和機械環(huán)境，這樣復雜多變的模擬需要的成本非常昂貴，持續(xù)的時間周期肯定也不會短，更主要的是這種一次性的模擬并不能全面地窮舉出每種情況，安全可靠性也不能得到保障。而可靠性強化試驗則是通過分析航電系統(tǒng)的組成、工作特點和工作環(huán)境來計算各個部分主要受到的敏感應力，以此為依據(jù)在測試模擬過程中向航電系統(tǒng)的相應部位施加合適的試驗應力，也就是人為地施加遠高于產(chǎn)品設計初期規(guī)定的極限應力條件，如果通過了這樣的可靠性強化試驗，就說明產(chǎn)品的可靠性就得到了大大的提高，人們可以放心地將其投入使用了。

3.1.2 航空數(shù)據(jù)總線技術

近些年來，航空數(shù)據(jù)總線技術在全世界范圍內(nèi)的航空電子領域都稱得上是備受關注的核心技術之一。順應全球智能化的趨勢，航電系統(tǒng)也逐漸走向智能化、綜合化和模塊化。絕大部分發(fā)達國家以及像中國這樣科技發(fā)展迅速的發(fā)展中國家都已經(jīng)為航空數(shù)據(jù)總線技術投入大量研發(fā)資金，大力培養(yǎng)相關技術人員和專業(yè)人才，去探索航空通信領域的未來發(fā)展方向。日前，外國公司對于該項技術的研究和發(fā)展較國內(nèi)更加深入，研究方法更加科學，取得的成果也很可喜。國內(nèi)的形式則不那么樂觀，很多公司只能生產(chǎn)出性能單一的總線產(chǎn)品，而且研發(fā)成本很高，以至于性價比很低，對比國外那些更加卓越，幾經(jīng)完善的結構模塊化產(chǎn)品，差距還是不容小覷的。除此之外，國外企業(yè)對很多技術都實施壟斷，國內(nèi)相關企業(yè)的研發(fā)部門難及時借鑒學習，技術水平和研究規(guī)模相較落后，這樣一來就我國就很難開發(fā)出獨立產(chǎn)品。

3.2 發(fā)展前景

建立了以航空電子總線為技術核心的基礎，航空電子系統(tǒng)的可靠性將會得到很大的提高。再通過強化試驗對新開發(fā)設計的航空機電系統(tǒng)進行可靠性測試檢驗，將這些技術成熟掌握，合理運用，就可以大大地縮短這類產(chǎn)品的研發(fā)周期，讓其能夠迅速投入使用，既能提高機電系統(tǒng)的可靠性，有降低了其研發(fā)成本，對于整個航空工業(yè)的發(fā)展都有十分積極的作用。

4 結語

為了跟上當前航空工業(yè)發(fā)展的前進步伐，機載電子系統(tǒng)的研究與開發(fā)也要投入更多的人力、物力和財力。隨著航空電子機載設備的復雜化和高度集成化，人們對于航行器的飛行安全性有更高的要求，這就必須要通過各種測試和飛行實驗對其整個網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的可靠性進行全方位的深入研究。只有全部分析透徹了，才能放心地使用飛機上的這些機電設備，并對其進行整體的管理和部分的調(diào)用，從而實現(xiàn)飛機上各個數(shù)據(jù)信息的共享，根據(jù)不同的實際情況下進行全面分析，做出正確判斷，使機載電子設備的各個部分都處于高效工作狀態(tài)，也處于精準的控制和管理之中。

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