Avionik

Radar und andere Avionik in der Nase von a Cessna citation i/sp
F-105 Thunderchief mit Avionik angelegt

Avionik (a Mischung von Luftfahrt und Elektronik) sind die elektronisch Systeme verwendet auf Flugzeug. Avionische Systeme umfassen Kommunikation, NavigationDas Display und die Verwaltung mehrerer Systeme und die Hunderte von Systemen, die an Flugzeuge geeignet sind, um einzelne Funktionen auszuführen. Diese können so einfach sein wie a Suchscheinwerfer Für ein Polizeihubschrauber oder so kompliziert wie das taktische System für eine Luftwarnung in der Luft Plattform.

Geschichte

Der Begriff "Avionik"wurde 1949 von geprägt von Philip J. Klass, Senior Editor bei Luftfahrtwoche und Weltraumtechnologie Magazin als a Handkoffer von "Luftfahrtelektronik".[1][2]

Funkkommunikation wurde zuerst kurz vor Flugzeugen verwendet Erster Weltkrieg.[3] Der Erste in der Luft Radios waren in Zeppelins, aber das Militär löste die Entwicklung leichter Radio-Sets aus Luftaufklärung Doppeldecker konnten ihre Beobachtungen sofort melden, falls sie abgeschossen wurden. Die erste experimentelle Funkübertragung aus einem Flugzeug wurde im August 1910 von der US -Marine durchgeführt. RadiotelegraphieDaher benötigten sie zweisitzige Flugzeuge mit einem zweiten Besatzungsmitglied, um auf a zu tippen Telegraphenschlüssel Nachrichten durch buchstabieren von Morse-Code. Während des Ersten Weltkriegs, BIN Stimme Zwei -Wege -Radio Die Sets wurden 1917 durch die Entwicklung der ermöglicht Triode Vakuumröhre, die einfach genug waren, dass der Pilot in einem einzelnen Sitzflugzeug ihn beim Fliegen verwenden konnte.

Radar, die zentrale Technologie, die heute in der Flugzeugnavigation verwendet wird und Luftraumüberwachungwurde von mehreren Nationen entwickelt, hauptsächlich im Geheimnis, als Luftverteidigung System in den 1930er Jahren während des Runups zu Zweiter Weltkrieg. Viele moderne Avionik haben ihren Ursprung in den Entwicklungen des Zweiten Weltkriegs. Zum Beispiel, Autopilot Systeme, die heute alltäglich sind, begannen als spezielle Systeme, um Bomberflugzeugen stetig genug zu fliegen, um Präzisionsziele aus großen Höhen zu erreichen.[4] Großbritanniens 1940er Entscheidung, seine Radartechnologie mit seinem US -Verbündeten zu teilen, insbesondere der Magnetron Vakuumröhreim berühmten Tizard Mission, verkürzte den Krieg erheblich.[5] Moderne Avionik ist ein wesentlicher Teil der militärischen Flugzeugeausgaben. Flugzeuge wie das F-15e und der jetzt im Ruhestand F-14 Haben Sie rund 20 Prozent ihres Budgets für Avionik. Am modernsten Hubschrauber Jetzt haben Budget -Splits von 60/40 zugunsten der Avionik.[6]

Der zivile Markt hat auch ein Wachstum der Avionikkosten verzeichnet. Flugsteuerungssysteme (Fly-by-Wire) und neue Navigationsbedürfnisse, die durch strengere Lufträume erhoben werden, haben die Entwicklungskosten erhöht. Die Hauptveränderung war der jüngste Boom des Fliegens des Verbrauchers. Da immer mehr Menschen Flugzeuge als primäre Transportmethode verwenden, wurden erfundene Methoden zur sicheren Kontrolle der Flugzeuge in diesen hohen restriktiven Lufträumen erfunden.

Moderne Avionik

Avionik spielt eine große Rolle bei Modernisierungsinitiativen wie der Föderale Flugverwaltung's (FAA) Lufttransportsystem der nächsten Generation Projekt in den USA und der Single European Sky ATM -Forschung (SESAR) Initiative in Europa. Das Gemeinsames Planungs- und Entwicklungsbüro Stellen Sie in sechs Bereichen eine Roadmap für Avionik vor:[7]

  • Veröffentlichte Strecken und Verfahren - Verbesserte Navigation und Routing
  • Ausgehandelte Flugbahnen - Hinzufügen von Datenkommunikation, um bevorzugte Routen dynamisch zu erstellen
  • Delegierte Trennung - Verbessertes Situationsbewusstsein in der Luft und am Boden
  • Niedrigvissibilität/Deckenanzug/Abreise - Ermöglichung von Vorgängen mit Wetterbeschränkungen mit weniger Bodeninfrastruktur
  • Oberflächenoperationen - die Sicherheit in Ansatz und Abfahrt erhöhen
  • Geldautomaten -Effizienz - Verbesserung des Geldautomatenprozesses

Markt

Die Aircraft Electronics Association meldet in den ersten drei Quartalen des Jahres 2017 1,73 Milliarden US -Dollar Avionics -Verkäufe in Geschäft und Allgemeine Luftfahrt, eine jährliche Verbesserung von 4,1%: 73,5% stammten aus Nordamerika, vor Ort, 42,3%, während 57,7% waren Nachrüstungen als die Frist der USA vom 1. Januar 2020 für obligatorische ADS-B out -Ansatz.[8]

Flugzeug Avionik

Das Cockpit eines Flugzeugs ist ein typischer Ort für Avionic-Geräte, einschließlich Steuerung, Überwachung, Kommunikation, Navigation, Wetter und Antikollisionssysteme. Der Großteil der Flugzeuge spielt ihre Avionik mit 14- oder 28-Volt DC elektrische Systeme; größere, ausgefeiltere Flugzeuge (wie z. Fluggesellschaften oder Militärkampfflugzeuge) haben AC Systeme bei 400 Hz, 115 Volt AC.[9] Es gibt mehrere wichtige Anbieter von Flug Avionik, einschließlich Panasonic Avionics Corporation, Honeywell (was jetzt gehört Bendix/König), Universal Avionics Systems Corporation, Rockwell Collins (jetzt Collins Aerospace), Thales Group, GE -Luftfahrtsysteme, Garmin, Raytheon, Parker Hannifin, UTC Aerospace Systems (jetzt Collins Aerospace), SELEX ES (jetzt Leonardo S.P.A.), Shadin Avionik und Avidyne Corporation.

Internationale Standards für Avionikausrüstung werden vom Airlines Electronic Engineering Committee (AEEC) erstellt und von Arinc veröffentlicht.

Kommunikation

Kommunikation verbinden das Flugdeck mit dem Boden und dem Flugdeck mit den Passagieren. On-Board-Kommunikation werden von öffentlichen Beratungssystemen und Flugzeug-Intercoms bereitgestellt.

Das VHF Aviation Communication System arbeitet an der Airband von 118.000 MHz bis 136,975 MHz. Jeder Kanal ist von 8,33 kHz in Europa, 25 kHz, anderswo von den angrenzenden angrenzenden. VHF wird auch für die Sichtlinie wie Flugzeuge zu Flugzeug und Flugzeug-At-ATC verwendet. Amplitudenmodulation (AM) wird verwendet und das Gespräch wird in durchgeführt Simplex Modus. Die Flugzeugkommunikation kann auch mit HF (insbesondere für transozeanische Flüge) oder der Satellitenkommunikation stattfinden.

Siehe auch: Flugzeugkommunikation Adress- und Berichtssystem

Navigation

Hauptartikel: Luftnavigation

Luftnavigation ist die Bestimmung der Position und Richtung auf oder über der Erdoberfläche. Avionik kann gebrauchen Satellitennavigation Systeme (wie z. Geographisches Positionierungs System und Waas), Trägheitsnavigationssystem (INS), bodengestützte Basis Funknavigation Systeme (wie z. Vor oder Loran) oder eine beliebige Kombination davon. Einige Navigationssysteme wie GPS berechnen die Position automatisch und zeigen sie der Flugbesatzung auf Moving Map Displays an. Ältere bodengestützte Navigationssysteme wie VOR oder Loran benötigen einen Piloten oder Navigator, um die Schnittstelle von Signalen auf einer Papierkarte zu zeichnen, um den Standort eines Flugzeugs zu bestimmen. Moderne Systeme berechnen die Position automatisch und zeigen sie der Flugbesatzung auf Moving Map Displays an.

Überwachung

Hauptartikel: Glascockpit
Das Airbus A380 Glass Cockpit mit Auszugsteyboards und zwei breiten Computerbildschirmen an den Seiten für Piloten

Der erste Hinweis von Glascockpits tauchte in den 1970er Jahren auf, als er flugwürdig ist Kathodenstrahlröhre (CRT) Die Bildschirme ersetzten elektromechanische Displays, Messgeräte und Instrumente. Ein "Glas" -Cockpit bezieht sich auf die Verwendung von Computermonitoren anstelle von Messgeräten und anderen analogen Displays. Flugzeuge erhielten zunehmend mehr Displays, Zifferblätter und Informations -Dashboards, die schließlich um Platz und Pilotaufmerksamkeit konkurrierten. In den 1970er Jahren hatte das durchschnittliche Flugzeug mehr als 100 Cockpitinstrumente und -kontrollen.[10] Glascockpits wurden mit dem entstanden Golfstrom G -IV -Privatjet im Jahr 1985. Eine der wichtigsten Herausforderungen in Glascockpits besteht darin, die automatisierte Kontrolle zu gleichen, wie viel der Pilot manuell abschneiden sollte. Im Allgemeinen versuchen sie, den Flugbetrieb zu automatisieren, während sie den Piloten ständig auf dem Laufenden halten.[10]

Flugzeugflugkontrollsystem

Hauptartikel: Flugzeugflugsteuerungssystem

Flugzeuge haben Mittel zur automatischen Steuerung des Fluges. Autopilot wurde zuerst von erfunden von Lawrence Sperry während Erster Weltkrieg Bomberebenen fliegen, stabil genug, um genaue Ziele aus 25.000 Fuß zu erreichen. Als es zum ersten Mal von der übernommen wurde U.S. Militär, a Honeywell Der Ingenieur saß mit Bolzenschneidern auf dem Rücksitz, um den Autopiloten im Notfall zu trennen. Heutzutage sind die meisten kommerziellen Flugzeuge mit Flugzeugflugsteuerungssystemen ausgestattet, um Pilotfehler und Arbeitsbelastung bei Landung oder Start zu verringern.[4]

Die ersten einfachen kommerziellen Auto-Piloten wurden verwendet, um zu kontrollieren Überschrift und Höhe und hatte begrenzte Autorität für Dinge wie Schub und Flugkontrolle Oberflächen. Im HubschrauberEine automatische Stabilisierung wurde auf ähnliche Weise verwendet. Die ersten Systeme waren elektromechanisch. Das Aufkommen von Fly-by-Wire und elektroaktivierte Flugflächen (anstelle der traditionellen Hydraulik) haben die Sicherheit erhöht. Wie bei Displays und Instrumenten hatten kritische Geräte, die elektromechanisch waren, ein begrenztes Leben. Bei sicherheitskritischen Systemen wird die Software sehr streng getestet.

Kraftstoffsysteme

Kraftstoffmenge Indication System (FQIS) überwacht die Kraftstoffmenge an Bord. Unter Verwendung verschiedener Sensoren wie Kapazitätsröhrchen, Temperatursensoren, Densitometern und Pegelsensoren berechnet der FQIS -Computer die Masse des verbleibenden Brennstoffs an Bord.

FCMS (Kraftstoffkontroll- und Überwachungssystem) meldet, dass Kraftstoff in ähnlicher Weise verbleibend an Bord bleibt. Durch die Steuerung von Pumpen und Ventilen verwaltet jedoch auch Kraftstoffübertragungen um verschiedene Tanks.

  • Tanken Sie die Kontrolle zum Hochladen auf eine bestimmte Gesamtmasse an Kraftstoff und verteilen Sie sie automatisch.
  • Übertragung während des Fluges zu den Tanks, die die Motoren füttern. Z.B. vom Rumpf bis zu Flügeltanks
  • Schwerkraftkontrollübertragung von den Schwanztanks (Trim-) Tanks nach vorne in die Flügel, wenn der Kraftstoff ausgegeben wird
  • Kraftstoff in den Flügelspitzen aufrechterhalten (um das Biegen der Flügel aufgrund des Flucht zu stoppen) und nach der Landung in die Haupttanks übertragen werden
  • Steuerung des Kraftstoffs während eines Notfalls zur Reduzierung des Flugzeuggewichts.

Kollisionsvermeidungssysteme

Hauptartikel: Flugzeugkollisionsvermeidungssysteme

Zu ergänzen Luftraumüberwachung, die meisten großen Transportflugzeuge und viele kleinere verwenden a Verkehrswarnung und Kollisionsvermeidungssystem (TCAs), mit dem die Lage der nahe gelegenen Flugzeuge erfasst und Anweisungen zur Vermeidung einer Kollision mit mittlerer Luft liefern können. Kleinere Flugzeuge können einfachere Verkehrswarnungssysteme wie TPAs ​​verwenden, die passiv sind (sie befragen die nicht aktiv aktiv Transponder von anderen Flugzeugen) und keine Ratschläge für die Konfliktlösung geben.

Um einen kontrollierten Flug in das Gelände zu vermeiden (Cfit), Flugzeuge verwenden Systeme wie Warnsysteme für Bodenprozess (GPWS), die Radar -Höhenmesser als Schlüsselelement verwenden. Eine der wichtigsten Schwächen von GPWs ist das Fehlen von "Look-Shead" -Informationen, da sie nur die Höhe über dem Gelände "Look-Down" bietet. Um diese Schwäche zu überwinden, verwenden moderne Flugzeuge ein Warnsystem für Geländebewusstsein (Taws).

Flugrekorder

Hauptartikel: Flug Rekorder

Cockpit -Datenrekorder für kommerzielle Flugzeuge, allgemein als "Black Boxes" bezeichnet, speichern Fluginformationen und Audio aus dem Cockpit. Sie werden nach einem Absturz häufig aus einem Flugzeug geborgen, um die Steuereinstellungen und andere Parameter während des Vorfalls zu bestimmen.

Wettersysteme

Hauptartikel: Wetterradar und Blitzdetektor

Wettersysteme wie z. Wetterradar (Typisch ARINC 708 auf kommerziellen Flugzeugen) und Blitzdetektoren sind wichtig für Flugzeuge, die nachts oder in fliegen meteorologische Instrument, wo es für Piloten nicht möglich ist, das Wetter vor sich zu sehen. Schwerer Niederschlag (wie durch Radar erfasst) oder schwer Turbulenz (Wie durch Blitzaktivität erfasst) sind beide Hinweise auf eine starke konvektive Aktivität und schwere Turbulenzen, und Wettersysteme ermöglichen es Piloten, sich um diese Bereiche abzuweichen.

Blitzdetektoren wie Stormscope oder StrikeFinder sind günstig genug geworden, dass sie für leichte Flugzeuge praktisch sind. Neben Radar- und Blitzerkennung, Beobachtungen und erweiterten Radarbildern (wie z. Nexrad) sind jetzt über Satellitendatenverbindungen erhältlich, sodass Piloten Wetterbedingungen weit über den Bereich ihrer eigenen Bedienungssysteme hinaussehen können. Mit modernen Anzeigen können Wetterinformationen in bewegende Karten, Gelände und Verkehr auf einem einzigen Bildschirm integriert werden, wodurch die Navigation stark vereinfacht wird.

Zu den modernen Wettersystemen gehören auch Windschere und Turbulenzerkennung sowie Gelände- und Verkehrswarnsysteme.[11] In -Plane -Wetter -Avionik sind in Afrika besonders beliebt. Indienund andere Länder, in denen Luftfahrten ein wachsender Markt sind, aber die Bodenunterstützung ist nicht so gut entwickelt.[12]

Flugzeugmanagementsysteme

Es gab ein Fortschritt in Richtung einer zentralisierten Kontrolle der an Flugzeuge angebotenen komplexen Systeme, einschließlich der Motorüberwachung und -bewirtschaftung. Gesundheits- und Verwendungsüberwachungssysteme (HUMS) werden in Computer des Flugzeugmanagements integriert, um die Warnungen vor Teilen vor Ort zu erhalten, die ersetzt werden müssen.

Das integrierte modulare Avionik Das Konzept schlägt eine integrierte Architektur mit Anwendungssoftware vor, die über eine Montage gemeinsamer Hardwaremodule tragbar ist. Es wurde in verwendet Jetkämpfer der vierten Generation und die neueste Generation von Fluggesellschaften.

Mission oder taktische Avionik

Militärflugzeug wurden entweder so konzipiert, dass sie eine Waffe liefern oder die Augen und Ohren anderer Waffensysteme sind. Die große Auswahl an Sensoren, die dem Militär zur Verfügung stehen, wird für die erforderlichen taktischen Mittel verwendet. Wie beim Flugzeugmanagement haben die größeren Sensorplattformen (wie E-3D, JStars, Astor, Nimrod MRA4, Merlin HM Mk 1) Missionsmanagement Computer.

Polizei- und EMS -Flugzeuge tragen auch anspruchsvolle taktische Sensoren.

Militärkommunikation

Während die Flugzeugkommunikation das Rückgrat für einen sicheren Flug liefert, sind die taktischen Systeme so konzipiert, dass sie den Strapazen des Schlachtfeldes standhalten. Uhf, VHF Taktisch (30–88 MHz) und SATCOM -Systeme in Kombination mit ECCM Methoden und Kryptographie sichern Sie die Kommunikation. Datenlinks wie z. Link 11, 16, 22 und BOGENSCHÜTZE, JTRS und sogar Tetra Geben Sie die Mittel zur Übertragung von Daten (z. B. Bilder, Targeting -Informationen usw.) an.

Radar

In der Luft Radar war einer der ersten taktischen Sensoren. Der Vorteil der Höhe der Höhe, die Reichweite bereitstellt, hat einen signifikanten Fokus auf Radartechnologien in der Luft. Radare umfassen Luftwarnung in der Luft (Aew), U-Boot-Kriegsführung (ASW) und sogar Wetterradar (ARINC 708) und Erdung/Proximity -Radar.

Das Militär verwendet Radar in schnellen Jets, um Piloten bei niedrigen Ebenen zu fliegen. Während der Zivilmarkt schon seit einiger Zeit ein Wetterradar hat, gibt es strenge Regeln, um ihn zum Navigieren im Flugzeug zu verwenden.[13]

Sonar

Das Eintauchen in eine Reihe von Militärhubschraubers erlaubt das Hubschrauber zum Schutz der Versandvermögen vor U -Booten oder Oberflächenbedrohungen. Maritime Support Aircraft können aktive und passive Sonargeräte fallen lassen (Sonobuoys) und diese werden auch verwendet, um die Position feindlicher U -Boote zu bestimmen.

Elektrooptik

Elektrooptische Systeme umfassen Geräte wie die Kopf-up-Display (HUD), Vorwärts schien infrarot (Flir), Infrarotsuche und Track und andere passive Infrarotgeräte (Passiver Infrarotsensor). Diese werden alle verwendet, um der Flugbesatzung Bilder und Informationen bereitzustellen. Diese Bilder werden für alles von Such- und Rettung bis hin zu verwendet Navigationshilfen und Zielerreichung.

ESM/Das

Elektronische Unterstützungsmaßnahmen und Defensiv -AIDS -Systeme werden ausgiebig verwendet, um Informationen über Bedrohungen oder mögliche Bedrohungen zu sammeln. Sie können verwendet werden, um Geräte (in einigen Fällen automatisch) zu starten, um direkte Bedrohungen gegen das Flugzeug entgegenzuwirken. Sie werden auch verwendet, um den Zustand einer Bedrohung zu bestimmen und ihn zu identifizieren.

Flugzeugnetzwerke

Die Avionik -Systeme in militärischen, kommerziellen und fortschrittlichen Modellen ziviler Flugzeuge werden mit einer Avionik -Datenbank miteinander verbunden. Gemeinsame Avionik -Datenbäumeprotokolle mit ihrer primären Anwendung umfassen:

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ McGough, Michael (26. August 2005). "In Memoriam: Philip J. Klass: Ein UFO (Nachruf des Ufologist Freundes)". Skeptiker. Archiviert Aus dem Original am 22. September 2015. Abgerufen 26. April, 2012.
  2. ^ Dickson, Paul (2009). Ein Wörterbuch des Weltraumalters. JHU Press. p. 32. ISBN 9780801895043. Archiviert vom Original am 1. Oktober 2021. Abgerufen 24. November, 2020.
  3. ^ "Flugzeuge durch drahtlose Regie führen". Telefonie. Chicago, IL: Telefony Publishing Corp. 77 (8): 20. 23. August 1919. Archiviert vom Original am 1. Oktober 2021. Abgerufen 24. November, 2020.
  4. ^ a b Von Jeffrey L. Rodengen. ISBN0-945903-25-1. Veröffentlicht 1995 von Write Stuff Syndicate, Inc. "The Legend of Honeywell".
  5. ^ Reginald Victor Jones (1998). Der geheime Krieg. ISBN 978-1-85326-699-7.
  6. ^ Douglas Nelms (1. April 2006). "Rotor & Flügel: Retro -Cockpits". Archiviert Aus dem Original am 17. April 2019. Abgerufen 17. April, 2019.
  7. ^ "NextGen Avionics Roadmap" (PDF). Joint Planning and Development Office. 30. September 2011. archiviert von das Original (PDF) am 17. April 2012. Abgerufen 25. Januar, 2012.
  8. ^ Chad Trautvetter (20. November 2017). "AEA: Retrofits heben Avionikverkäufe durch 3Q". Ain. Archiviert Aus dem Original am 1. Dezember 2017. Abgerufen 21. November, 2017.
  9. ^ "400 Hz Elektrische Systeme". Archiviert Aus dem Original am 4. Oktober 2018. Abgerufen 19. März, 2008.
  10. ^ a b Avionik: Entwicklung und Implementierung von Cary R. Spitzer (Hardcover - 15. Dezember 2006)
  11. ^ Ramsey, James (1. August 2000). "Erweiterung des Zielfernrohrs des Wetterradars". Luftfahrt heute. Archiviert Aus dem Original am 18. Januar 2013. Abgerufen 25. Januar, 2012.
  12. ^ Fitzsimons, Bernard (13. November 2011). "Honeywell sieht nach Osten aus und innovativ für ein sicheres Wachstum". Aviation International News. Archiviert Aus dem Original am 16. November 2011. Abgerufen 27. Dezember, 2011.
  13. ^ "Wie Radar funktioniert | Verwendung von Radar". Erkläre das Zeug. 7. August 2007. Abgerufen 24. Juni, 2022.

Weitere Lektüre

  • Avionik: Entwicklung und Implementierung von Cary R. Spitzer (Hardcover - 15. Dezember 2006)
  • Prinzipien der Avionik, 4. Ausgabe von Albert Helfrick, Len Buckwalter und Avionics Communications Inc. (Taschenbuch - 1. Juli 2007)
  • Avionik -Training: Systeme, Installation und Fehlerbehebung von Len Buckwalter (Taschenbuch - 30. Juni 2005)
  • Avionik einfach gemacht, von Mouhamed Abdulla, Ph.D.; Jaroslav V. Svoboda, Ph.D. und Luis Rodrigues, Ph.D. (Kurspack - Dezember 2005 - ISBN978-0-88947-908-1).

Externe Links