航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)和相關(guān)技術(shù)探討

蘆楊

[摘 要]近年來(lái)，我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展迅速，航空飛行安全問(wèn)題也逐漸引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注和重視。本文主要簡(jiǎn)單介紹了航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的技術(shù)，僅供參考。

[關(guān)鍵詞]航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)；相關(guān)技術(shù)；探究

中圖分類號(hào)：V242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）17-0354-01

航空科學(xué)技術(shù)可以保障國(guó)家安全、推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)民用航空業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，客運(yùn)量明顯上升，客機(jī)容量還在不斷增加，并且出現(xiàn)了很多新技術(shù)和新方法。航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)與機(jī)電、電子、信息、電腦技術(shù)相關(guān)，有第一代航空電子系統(tǒng)，接著又在其分立式航空電子控制結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，完成了信息交互，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合式結(jié)構(gòu)的創(chuàng)設(shè)，進(jìn)一步向著數(shù)字化方向發(fā)展，隨著該行業(yè)逐漸完成了跨領(lǐng)域的連接與應(yīng)用，軍用飛機(jī)的命中率、安全系數(shù)全面提升；緊接著第三代、第四代發(fā)展速度快，也真正達(dá)到了集信息技術(shù)、通訊、顯示、無(wú)線連接等功能的綜合應(yīng)用，以現(xiàn)在的軍用、民用飛機(jī)來(lái)看，性能非常好，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)道其軟件編程中已經(jīng)可以應(yīng)用7000億個(gè)編碼[1]。

1、航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展

航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)是基于機(jī)電、電子、信息、電腦等技術(shù)的綜合控制結(jié)構(gòu)。最早是由美國(guó)開(kāi)發(fā)研究的，當(dāng)初研究的目的主要是為了解決軍用戰(zhàn)斗機(jī)飛行中的一系列問(wèn)題。航空機(jī)電綜合控制技術(shù)也經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展，在實(shí)踐中不斷發(fā)展豐富的。

1.1 最早的航空機(jī)電控制又被稱為第一代航空電子系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)是分立式結(jié)構(gòu)。第一代電子控制系統(tǒng)其組成為：雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、大線、射頻前端、處理器和顯示器等等。系統(tǒng)之間的聯(lián)系采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的連接方式。

1.2 在分立式航空電子控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)信息的有效交互，出現(xiàn)了聯(lián)合式結(jié)構(gòu)的航空機(jī)電控制系統(tǒng)，就是第二代航空電子控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是使用多個(gè)數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸交換功能。聯(lián)合式結(jié)構(gòu)的航空機(jī)電控制系統(tǒng)通過(guò)過(guò)數(shù)字總線交聯(lián)實(shí)現(xiàn)資源共享，并且還可以實(shí)現(xiàn)控制和顯示的有效結(jié)合。

1.3 航空控制結(jié)構(gòu)發(fā)展到第三代的時(shí)候就是綜合化航空機(jī)電控制結(jié)構(gòu)的原型了。其最大的特點(diǎn)是采用了綜合核心處理器（ICP）實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)信息的高效共享。該結(jié)構(gòu)的綜合核心處理器綜合了計(jì)算、管理、調(diào)度、監(jiān)視等等功能。綜合控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊在不同階段執(zhí)行不同功能。由于第三代控制結(jié)構(gòu)在航空飛行方面有重要價(jià)值，也逐漸被推廣到民航等等眾多的航空領(lǐng)域。

1.4 在第三代航空機(jī)電控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，由于技術(shù)不斷革新不斷提高綜合化控制系統(tǒng)的技術(shù)水平，形成了當(dāng)前第四代的高度綜合化航空機(jī)電結(jié)構(gòu)。高度綜合化航空機(jī)電最早的研究也是用于軍事領(lǐng)域。該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是引人了射頻和光電技術(shù)，以及傳感器技術(shù)等等。其優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)的雷達(dá)、通信等硬件電子配置逐漸消失，通過(guò)軟件取代了。大大提升了飛機(jī)的飛行性能，近幾年高效航空機(jī)電綜合化控制系統(tǒng)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用大大提高航空事業(yè)的發(fā)展。

2、航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)分析

目前，航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)技術(shù)越來(lái)越多、越分越細(xì)，專業(yè)性更強(qiáng)、綜合化更加趨于一致（注意專業(yè)化的細(xì)節(jié)技術(shù)突破與綜合化的技術(shù)利用并不沖突），以下就從綜合核心處理技術(shù)、系統(tǒng)軟件技術(shù)、總線技術(shù)、顯示技術(shù)、傳感器技術(shù)、故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)方面進(jìn)行具體說(shuō)明。

2.1 綜合核心處理系統(tǒng)技術(shù)

綜合核心處理系統(tǒng)技術(shù)又稱CIP，其作用在于對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度、控制、管理等諸多功能性問(wèn)題的解決；其實(shí)現(xiàn)方式是借助CIP完成計(jì)算、處理、控制等各環(huán)節(jié)；它主要是通過(guò)跨學(xué)科領(lǐng)域的研究來(lái)完成，特征表現(xiàn)在速率、性能、穩(wěn)定性方面，從原理上看，CIP技術(shù)的水平越高，飛機(jī)的飛行環(huán)境安全系數(shù)越大，這表明綜合核心處理系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵性。

2.2 系統(tǒng)軟件技術(shù)

在信息技術(shù)的應(yīng)用方面，以相關(guān)軟件最為關(guān)鍵，尤其是這些軟件與相關(guān)設(shè)備的連接在很大程度上發(fā)揮了重要作用，創(chuàng)新領(lǐng)域也非常廣闊，發(fā)展速度也最快，因此，從第一代到第四代的航空機(jī)電綜合化控制系統(tǒng)的發(fā)展借此大大提升了飛躍速度，優(yōu)化升級(jí)也是從半智能向著全面智能自動(dòng)一體化方向推進(jìn)；匹配軟件的設(shè)計(jì)復(fù)雜、技術(shù)要求高、軟件開(kāi)發(fā)工作難度非常大，各國(guó)在其發(fā)展中專設(shè)了相關(guān)機(jī)構(gòu)，并且進(jìn)行了各專業(yè)機(jī)構(gòu)的聯(lián)合研究，與這些發(fā)達(dá)國(guó)家的商業(yè)往來(lái)也極大地推動(dòng)了國(guó)內(nèi)的研究，另外，新型軟件的價(jià)格高昂，無(wú)論是從開(kāi)發(fā)或購(gòu)買角度來(lái)看，各國(guó)都設(shè)置了相應(yīng)的技術(shù)壁壘，所以，在這方面我國(guó)還應(yīng)該盡可能地進(jìn)行一些技術(shù)創(chuàng)新，提升軟件開(kāi)發(fā)水平，做到技術(shù)性的突破，以此帶動(dòng)整個(gè)航空事業(yè)向著世界級(jí)水平進(jìn)軍。

2.3 總線技術(shù)

在航空機(jī)電綜合系統(tǒng)方面，通過(guò)總線技術(shù)完成相關(guān)信息傳遞，由于其中牽扯到一些國(guó)家機(jī)密與技術(shù)保密工作，所以需要做到電纜傳遞效率與安全防護(hù)，總線技術(shù)革新的成功在任何時(shí)候都與傳遞效率相關(guān)，也總是隨著每一次技術(shù)突破而進(jìn)一步達(dá)到更高效率提升；伴隨網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，光纖技術(shù)得到了普遍應(yīng)用，價(jià)格相對(duì)降低，傳遞效率較高，當(dāng)前已在航空綜合控制系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用；在研究方面，以多路復(fù)用技術(shù)傳輸最多，深入性強(qiáng)，從我國(guó)頒布的相關(guān)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)看，我國(guó)的研究已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式數(shù)據(jù)總線、高速數(shù)據(jù)總線、單項(xiàng)數(shù)據(jù)總線的多項(xiàng)總線應(yīng)用[2]。

2.4 顯示技術(shù)

在現(xiàn)代化的航空綜合化控制系統(tǒng)中，雖然信息量更大、飛行難度更高，但是，由于顯示技術(shù)的應(yīng)用，可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的圖像，為飛行員提供更為直觀的判斷依據(jù)，平視顯示器、多功能顯示器在控制方面與顯示方面都成功實(shí)現(xiàn)了有效結(jié)合。這種集數(shù)據(jù)、信息、圖像、顯示于一體的控制技術(shù)完成了直觀、可視、智能化操作，對(duì)飛行的各種情況有了更為明確的講解，易于提高飛行安全。

2.5 傳感器技術(shù)

傳感器屬于航空飛機(jī)設(shè)備之一，以射頻傳感器技術(shù)為主，其中的關(guān)鍵技術(shù)在于接口方面，如果做好，可以提高綜合控制系統(tǒng)的有效融合，從我國(guó)當(dāng)前在這方面的發(fā)展來(lái)看，綜合傳感器系統(tǒng)最為權(quán)威，因?yàn)樗鼘?0 種射頻進(jìn)行了功能性的體系化綜合應(yīng)用。[3]

2.6 故障預(yù)測(cè)與健康管理技術(shù)

從當(dāng)前航空業(yè)的發(fā)展來(lái)看，故障預(yù)測(cè)、健康管理技術(shù)非常關(guān)鍵，通過(guò)它能夠讓航空產(chǎn)品的故障預(yù)測(cè)、檢測(cè)、隔離等得到及時(shí)處理，然后根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題部分展開(kāi)準(zhǔn)確、快速的維修活動(dòng)；這一預(yù)測(cè)、診斷與管理系統(tǒng)可以節(jié)省費(fèi)用、防止事故發(fā)生；近年來(lái)，由于航空繼電器故障適應(yīng)性診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究與普遍應(yīng)用，有效地提升了飛機(jī)的安全可靠性，也有效地促進(jìn)了航空機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展；其中以適應(yīng)性模式匹配解決了放多系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)：

我國(guó)的航空事業(yè)還處于不斷發(fā)展的重要時(shí)期，航空業(yè)推動(dòng)了空運(yùn)物流和物流運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，在推動(dòng)航空業(yè)發(fā)展的同時(shí)尤其要注意航空業(yè)的安全工作，加強(qiáng)對(duì)機(jī)電綜合化控制結(jié)構(gòu)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究，科學(xué)、規(guī)范的控制技術(shù)，增加技術(shù)管理的資金支持以及技術(shù)人才的培育管理，以推動(dòng)我國(guó)航空事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭生榮.航空機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)發(fā)展[J].航空精密制造技術(shù)，2016，01：1-6.

[2] 羅海明，謝劍斌，陸志肖.機(jī)電系統(tǒng)綜合化控制和管理[J].直升機(jī)技術(shù)，2010，01：62-67.

[3] 謝曦鵬.某型飛機(jī)機(jī)電綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].西安航空學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，03：21-23.