摘 要：通过介绍航空电子仪表的发展现状，指出了现代航空电子仪表的主要发展趋势，并对航空仪表的各个发展阶段的应用进行了详细的说明，最后对优化我国航空电子仪表和测试的发展和应用提出了可行性建议。这对加强航空电子仪表的国内外的技术交流与合作等相关研究与应用有一定的参考作用。

关键词：航空；电子仪表；发展；应用

中图分类号：TH89 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）02-0028-02

伴随着仪表等技术的快速发展，航空电子仪表的发展与应用不断出现新的变化。本文从航空电子仪表的发展与应用的层面出发对航空电子仪表进行研究。

1 航空电子仪表的现状

航空电子仪表从现有的应用情况来看，由于其自身受计算机技术、通信技术和ASIC芯片技术的影响较大，因而导致在传感器与执行器等设备上添加智能接口已经成为航空电子仪表的应用现实。也就是说，目前已经进入了智能化仪表的应用阶段。在这一时期，带有微处理器芯片的仪表开始不断扩大其应用范围。此类航空电子仪表在应用过程中，实现了传输信号的数字化，进而为现场总线的出现提供了基础。以飞机为例，20世纪70年代航空仪表多数还是隶属于机械系统，但是从20世纪70年代末期开始，航空电子开始成为飞机设计中相对独立的一个部门。在航空电子仪表市场需求与技术发展两者的推动下，现场总线在20世纪80年代开始出现，它又被称作开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。其应用的本质就是将微处理器置入到传统仪表，让自控系统和设备之间存在通信能力。通过现场总线的应用，能够有效地连接成网络系统，进而加入到信息网络中。以飞机为例，为飞行员或者飞行控制系统提供以规定航线飞向预定目标而需要的导航信息，进而修正因为长时间飞行所导致的航线误差。

2 现代航空电子仪表的发展趋势

2.1 开放式控制的发展方向

伴随着与航空电子仪表相关技术的发展，尤其是自动化技术的快速发展，航空电子仪表自动控制系统的可信软件已经开始在航空中得到广泛应用。通过开放式控制的应用，在航空中实现了完整的网络连接，进而实现了过程控制、智能化控制等。

2.2 智能化的发展方向

科技的发展促使人们对航空电子仪表提出了更高的要求。实现航空电子仪表的智能化控制也是现代航空电子仪表的发展趋势之一，其目的是能够在航空中实现智能的操作和控制。从航空电子仪表在智能化发展方向的应用核心来看，主要是现场总线技术——航空电子仪表的进一步研发，总线技术在其中有着重要的地位，因为它对于航空电子仪表控制系统的优化有着重要的作用。简而言之，在航空电子仪表的发展趋势中，智能化的主要作用是将各类技术较好地融合，进而促进航空电子仪表的快速发展。

2.3 网络化的发展方向

伴随着网络技术的应用发展，在航空电子仪表中实现了计算机的数字化和网络化控制，这就使得自动控制系统和设备两者之间能够有效连接，极大地得到了信息数据采集问题的解决效果，这就促使航空电子仪表的应用能够实现与自动化之间的完美结合。

2.4 DCS 系统应用的发展方向

在航空电子仪表的发展中，逐渐开始实现全数字式、开放式的 DCS 系统应用，这是因为计算机网络技术的发展推动了DCS体系结构的不断优化，进而使得数字通信技术能够延伸应用到现场。传统的4～20 mA直流模拟信号制会被双向数字通信的现场总线替代，进而通过智能变送器与智能执行器的应用，实现量程的扩展和精度的优化，同时有效地提高可用性与可靠性。

3 航空电子仪表的应用

3.1 简单机械式仪表的应用

在没用应用仪表以前，飞机只在白天能够目视的情况下才飞行。引入了简单的机械膜盒式仪表后，机械膜盒式仪表通过对外界气压的感知，把压力值转化成高度数值和速度数值，并通过机械连杆带动仪表指针让数值能够在刻度盘上显示出来，进而为飞机的飞行高度与速度方面提供必要的保障。但是该类仪表在引用过程中有着较大的误差，优点是很少出现故障。目前，还有第三代战机应用该类仪表。

3.2 机电式仪表的应用

20世纪二三十年代以后，其他机载仪表设备得到了广泛应用，尤其是把经典力学作为基础的航空陀螺仪表得到了应用。通过该类仪表的应用，飞行员可以将地平仪等机电式仪表作为基础进行飞行。机电仪表在应用过程中通过利用显示元件的相对位移来实现对信息的显示，如在应用中利用指针和刻度盘等。这个阶段的航空仪表比较简单，通常自身是独立的系统，有着独立的传感器和传送机构，在仪表板上也有独立显示控制方面的空间，实现的是对某类单一航空参数的显示控制。在数字技术与电子技术发展下，机电仪表开始在应用中向测量、处理和显示三位一体的仪表方向发展，如大气数据计算机系统的应用实现了对测量信号的集中处理，通过数字传送方式的应用，将计算结果分别发送给多个系统和仪表进行应用与显示。这种应用的结果让航空仪表所指示的数值准确度得到了极大的提高，也有效地降低飞机的重量和体积。同时，机电仪表在加工工艺方面也得到了极大的改进——仪表通过小型化与组合化处理，在性能上得到了极好的优化，但此时期的航空仪表存在着容易导致飞行员注意力分散的问题。

3.3 电子仪表的应用

20世纪60年代和70年代，飞机的性能得到了极大的提高。与此同时，飞机在高空、高速等作战环境下进行工作的需求极高，这就使得传统的机电式仪表所具有的弊端极大地限制了飞机性能的进一步改善。主要表现在原有的航空仪表增加了飞行员的工作难度，无法满足飞机性能需求增加的需要。在这种背景下，促使了平视显示器与多功能下视显示器等作为使用代表的电子飞行仪表的出现。这一时期的航空电子仪表通过电子发光的方式来实现对信息的显示，在应用中通过对不同控制指令的执行来实现对参数与数值格式的转变。该时期的航空仪表具有集中处理与整体显示等方面的优点。通过对电子仪表周边所设置的案件的控制来实现对仪表指示操作过程的优化，实现了即使在同一个显示区间也能对不同时间的信息进行显示。该时期的航空仪表已经发展为屏显的方式，也就是说，航空仪表的显示已经发展为时分制的方式。这一时期的航空电子仪表在使用中的优点主要是实现了一表多用，同时还能通过计算机的应用实现按需显示。除此以外，该时期航空电子仪表的形式种类也比较多。

3.4 航空电子仪表现阶段的应用

航空电子仪表的应用在现阶段主要是通过计算机技术对工作界面进行优化。伴随着多功能显示技术和总线技术的发展，在航空电子仪表的发展中最终装有电子仪表座舱的显示完成了综合显示控制系统的应用。也就是说，在现有的航空电子仪表的应用中，传统的航空仪表已经不存在了，一切都是通过显示器来实施。以第三代飞机为例，普遍应用的是综合显示控制系统。换句话说，航空电子仪表的发展过程与现有的应用方式决定了在我国的航空电子仪表的发展中应不断促进各类技术发展，促进各类技术的优化。这些都与人才和技术的融合有着密不可分的关系。

4 优化航空电子仪表的发展与应用的建议

通过对我国航空电子仪表的发展与应用的分析可以看出，人才和技术对促进航空电子仪表应用水平的进步有着重要的作用，因此提出以下优化建议。

4.1 技术水平的优化

在航空电子仪表的技术水平优化中，主要是以我国现有的航空院校和研究院所为基础，结合与航空电子仪表生产制造联系紧密的生产制造单位，通过建设高水平科研队伍的方式来优化技术水平。在技术水平的优化方面，主要从自动测试、复杂工程系统、仪表与测试装置等方面进行。从自动测试的层面来看，主要优化的是自动测试技术和自动测试系统两个方面，其技术优化的对象主要是航空工业和与此相关的军事应用方面。通过在自动测试平台技术方面的相关技术研究，实现各类测试系统的高水平研发，进而促进航空电子仪表应用的发展。在仪表和测试装置技术优化方面，主要关注的是仪表和测试装置设计实现新技术及其在工程方面技术应用的优化，主要针对的技术优化对象是航空复杂产品和民用设施等。通过此类技术的优化和平台的设计，实现对产品的元件级、组件级、系统级以及全生命周期等进行有效的维护。

4.2 人才建设的优化

航空电子仪表的发展和应用离不开人才建设的支持。我国应以现有的国内航空院校和研究院所为基础，不断加强航空电子仪表方面人才的培养。通过各种培养措施和管理方式的优化，不断提高人才建设方面的水平。例如，通过提高仪表和测试技术学科的教学条件与实践环节结合的方式来促进人才建设水平的提高，为提高航空电子仪表的应用水平提供良好的培养与实践环境。在人才建设优化方面，应主要侧重技术人员在理论联系实际方面的能力，将工程技术实践作为培养环节，提高技术人才在分析问题和解决问题方面的能力。通过以实际工程课题研究与应用为培养环节，促使技术人才在技术能力、协调能力、组织能力和管理能力等方面综合水平的提升。

4.3 优化科研技术工作环境

我国应从航空电子仪表的发展趋势和应用水平出发，分层次、分阶段地促进我国在此方面科研技术工作环境的优化，加强在航空电子仪表实验室资源方面的建设，通过重大科研项目的立项与推进，促进相应科技成果的出现。在优化科研技术工作环境中，应坚持以人为本的理念，提高技术人员参与科研工作的主动性和积极性。

除此以外，还应加强在航空电子仪表方面的学术交流，通过举办学术交流与技术交流会议等多种方式促进航空电子仪表应用技术的整体发展。应密切关注国外在航空电子仪表方面的最新动态和研究成果，通过联合申请项目等方式，增强国内外技术交流与合作。

参考文献

[1]张爱丽.航空电子仪表环境适应性设计[J]. 电子设计工程，2012（09）：80-82.

[2]张源原，孙国强，潘海洋，等.基于GL Studio的航空仪表ActiveX控件的设计[J].微计算机信息，2012（06）：84-86.

[3]王巍，何胜.EMS惯性仪表技术发展趋势[J].导弹与航天运载技术，2009（03）：23-28.

[4]李善勋.某型飞机仪表板振动分析[J]. 教练机，2012（02）：45-48.

[5]赵岩.飞机仪表图像的视频遥测研究与实现[J].测控技术，2013（31）：169-170.

[6]刘崟，齐雪梅.RM系列插座在航天电子设备中的应用技巧[G]. 2011 年机械电子学学术会议论文集，2011（09）：557-559.

[7]罗开选，包永利，于宏，等.航空仪表系统测试设备的设计与小型化方法探讨[J].测控技术，2012（31）：45-47.

————————

作者简介：李凯（1981—），男，工作于上海飞机设计研究院综合航电部，工程师，主要研究民用航空电子。

〔编辑：白洁〕

The Development and Application of Aviation Electronic Instrument

Li Kai

Abstract： Through the introduction of the current situation of the development of aviation electronic instrument， points out the main trends of development of modern aviation electronic instrument， and each stage of development of the aviation instrument application in detail， finally， the optimization of Chinas aviation electronic instrument and testing the development and application of feasible Suggestions are put forward. To strengthen aviation electronic device technology exchanges and cooperation at home and abroad related research and application has certain reference function.

Key words： air； electronic instrument； development； application