淺析航空工業(yè)機電一體化技術的運用

羅孝鵬

摘 要 機電一體化是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的必然結果，在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展、技術研究中具有極大的價值。本文圍繞我國航空工業(yè)的發(fā)展情況，對機電一體化的概念進行了系統(tǒng)的闡述，總結了機電一體化的發(fā)展狀況，并對航空工業(yè)領域機電一體化的發(fā)展前景進行了展望。

關鍵詞 機電一體化 技術運用 機械制造

中圖分類號：TH-39；TD63 文獻標識碼：A

1機電一體化概要

機電一體化是指在機械的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發(fā)展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。

2航空工業(yè)領域機電一體化的發(fā)展狀況

航空工業(yè)機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段：

20世紀60年代以前為探索階段。在這一時期，各國都在積極探索航空航天技術，并將最新電子技術積極的運用于完善航空機械產(chǎn)品的性能方面，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了航空工業(yè)的發(fā)展，對于先進戰(zhàn)斗機的需求，推動了航空領域機械產(chǎn)品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰(zhàn)后轉為民用，進一步推動機電一體化技術的普及。但是，由于工業(yè)技術基礎的限制，這一階段總體上還處于探索階段，對于機電一體化技術運用程度還不深，也無法進行廣泛的推廣；20世紀70到80年代為初步發(fā)展階段。這一時期，由于計算機技術、控制技術、通信技術等更先進技術的出現(xiàn)，航空技術領域得到了蓬勃發(fā)展，規(guī)模集成電路和微型計算機等充分運用到了航空工業(yè)領域，為機電一體化與航空工業(yè)的深度融合奠定了堅實的基礎；20世紀90年代為快速發(fā)展時期。這一時期，機電一體化技術世界航空工業(yè)領域得到比較廣泛的承認，以機電一體化技術為基礎的航空工業(yè)得到了極大發(fā)展，基本成為航空工業(yè)的支柱性技術，90年代后期，航空工業(yè)開始向智能化方向邁進，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；21世紀以來，人類進入了宇宙時代，航空工業(yè)領域對于機電一體化的運用更為精純，大規(guī)模系統(tǒng)的建模設計、分析和集成方法、人工智能技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為航空領域的機電一體化技術開辟了發(fā)展的廣闊天地。

3航空工業(yè)領域機電一體化的發(fā)展趨勢

3.1航空制造業(yè)的智能化

在現(xiàn)代信息技術的支持下，智能化已經(jīng)成為目前航空工業(yè)領域機電一體化技術的一個重要發(fā)展方向，也是最主要的方向。人工智能的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。特別是在飛行系統(tǒng)的建設，自動導航、自動駕駛等以機電一體化技術為基礎的航空智能化已經(jīng)取代傳統(tǒng)的飛行操控方式，成為航空領域主要的飛行控制技術。

3.2航空管理技術的網(wǎng)絡化

航空管理技術的網(wǎng)絡化也是機電一體化技術背景下，航空工業(yè)技術發(fā)展的必然趨勢。20世紀90年代，計算機技術得到突破性發(fā)展，世界進入計算機時代。計算機技術的興起和飛速發(fā)展給航空工業(yè)帶來了巨大的變革，計算機網(wǎng)絡將整個航空技術領域和各種設備連成一體，實現(xiàn)了生產(chǎn)和操作、空中和地面的一體化發(fā)展。而基于計算機技術的各種航空遠程控制和監(jiān)視技術本身就是機電一體化產(chǎn)品。因此，航空工業(yè)機電一體化朝著網(wǎng)絡化方向發(fā)展成為必然趨勢。

3.3航空設施設備的微型化

得益于機電一體化技術，航空設施設備還呈現(xiàn)出了微型化的發(fā)展趨勢。微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。而航空航天工業(yè)中所需要的各種特殊材料的生產(chǎn)、重要零部件的制造、關鍵技術的革新都都離不開設施設備的微型化。機電一體化技術無疑為實現(xiàn)航空設施設備的微型化提供了條件。

3.4航空工業(yè)生產(chǎn)的綠色化

節(jié)能環(huán)保、綠色生產(chǎn)也是航空工業(yè)領域探索的重要方向、航空技術的發(fā)展為人類的航天事業(yè)提供了極大的便利，但是由于航空工業(yè)是一個大動力、高耗能、高投入的產(chǎn)業(yè)。在自然資源不斷減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴重污染的背景下，探索綠色航空工業(yè)技術成為航空領域的重點攻堅任務。在機電一體化技術的幫助下，綠色航空產(chǎn)品概念應運而生。機電一體化使航空工業(yè)在設計、制造、使用過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。因此，促進航空產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展，也是航空工業(yè)機電一體化發(fā)展的重要趨勢之一。

參考文獻

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