引言:航空电子机载设备具有较高的技术含量,由于受自然环境、机械环境等因素的制约,对其进行可靠性的优化设计,可以提高对航空电子机载设备性能的需求,并对其进行正确的故障诊断。可靠性技术正在进入一个新的发展阶段,目前已经向多功能、智能化的方向发展,对可靠性的检测要求必须加强对产品品质的技术研究。加强航空电子机载设备的可靠性强化试验,应与传统试验区分开来,提高可靠性,消除在极端条件下可能出现的设备故障。保证航空电子机载设备的可靠性,能够提高整个系统的稳定性,合理地发挥其综合效益,从而保证了我国的航空飞行安全。
1. 航空电子机载设备概述
在科技快速发展的今天,航空电子技术的研发也有了长足的进步,目前已投入应用的先进航空电子机载设备,包括通讯、传感、显示、控制等多个系统。按照功能划分,还可以分为飞行、推力、火力、通讯、导航、航天等多个领域,一些先进国家甚至开发出了一种先进的人机交互技术,可以通过电脑网络进行远程控制,同时也可以进行资源的共享。就拿民用飞机来说吧,一般的飞机上都有机外通讯和机内通讯,有些飞机还配备了卫星通讯、通讯寻址、报告等。其中,机外通讯是指飞机与地面以及飞机与飞机的通讯与联络,一般有高频通讯、甚高频通讯、选择呼叫、紧急广播。飞机内的通讯,主要是飞机内的联络,旅客的广播。正是因为有了这种电子通讯系统,才能保证飞行的安全,让旅客们在旅途中更加的享受,也让他们的服务需求得到了最大程度的满足。民用飞机机载电子设备那么重要,那么军用飞机就更不用说了。
2. 航空电子机载设备可靠性研究的必要性
由于航空电子机载设备在整个航行过程中起着至关重要的作用,因此,我们必须对其可靠性进行深入的研究。众所周知,在飞行中,机载电子设备的自然环境、机械环境等因素十分复杂,而且往往情况非常恶劣,因此,如何改进现有的航空电子机载设备的安全性与可靠性,无疑是一个亟待解决的问题。航空电子机载设备可靠性研究主要从温度、温度突变、振动三个方面进行,这三个方面的研究难度较大,研究过程比较复杂。在可靠性试验中,所加载的试验应力不能低于实际工作条件下所能承受的极限应力,但不能大于所受的极限应力。另一方面,科技的发展日新月异,人类的日常生活越来越离不开各种电子设备,离不开电磁信号。越来越多的卫星悬浮在空中,不断的将各种信号传送到地球的每一个角落,同时也会从地球上的每一个角落中发射出电磁波,而我们使用的航天通讯系统就是通过这些信号进行工作的。然而,随着电磁频谱的不断增加,电磁屏蔽技术的应用也日益受到重视。由于航空电子系统的结构非常复杂,而且非常一体化,为了保证飞机的安全和稳定飞行,必须要克服各种干扰。
3.对航空电子机载设备可靠性的研究
3.1可靠性的强化实验
我国在发展航空工业的同时,也在加大对航空技术的研发力度。八十年代以来,国内外有关专家对航空电子机载设备的可靠性进行了大量的研究,通过测试发现,这种方法存在着周期长、检测成本高等一系列缺点,在实际应用中也存在着许多弊端,制约了测试的效果。因此,一些科学家提出了高加速寿命测试、高加速应力检测技术。高加速寿命测试测试技术,是一种专门为航空电子装备研制开发而开发的技术,它可以在研制过程中,及时地发现产品的设计缺陷,从而为研究人员提供科学的解决方案。高加速寿命试验分为加速寿命试验和步进应力试验两个阶段。在增大应力时,必须考虑高温、随即振动、温度循环等因素,并将其视为重点,在增大应力时,可视目标特性而逐渐增大,直至装置达到极限,接近失效。在进行应力试验时,应先将应力降到最低,这样才能在试验中及时发现问题,了解故障产生的原因,并进行维修,并通过反复的试验,找到每个部件的临界点和问题。高加速应力检测的工作原理是基于环境应力筛选法,利用应力增大比装置的实际受力,刺激环境进行筛选,从而大大缩短了筛选的时间。这种测试方法可以迅速、高效地发现缺陷,同时也便于测试人员对产品在使用过程中发生的故障做出判断,而不会对实际使用寿命产生任何影响。在测试阶段,为了确定产品的极限值,可以选择测试的应力水平。在通常条件下,实际工作应力要大于两端的温度应力的20%,而实际的振动极限要比随机振动高50%以上。在确定了这些参数之后,还需要寻找4-6个有问题的飞机上的数据进行检测,为了保证测试的精确度,对同一剖面进行16-20次测试。
3.2航空数据总线技术
近年来,航空数据总线技术已成为全球航空电子领域研究的热点。随着智能化进程的加快,航空电子设备已经向智能化、集成化、模块化发展。绝大多数发达国家,包括中国在内的发展中国家,都在大力发展航空数据总线技术,并在技术上进行了大量的研究和培训。目前已有的航空数据总线可以改善飞机电子机载设备的可靠性。比如ARINC429总线是一种接口式的数据传送装置,它包括两种不同的设备,在实际应用中,它并不需要对接收装置进行特别的要求,它是一种具有屏蔽功能的双绞线,它可以通过一条单向的通道,来实现信息的传递,并通过这种方式来提高信号的传输速度,从而达到更好的效果。然而近年来,国外企业在这项技术上的研究与开发比在国内进行得更为深入,研究的方法也更为科学,所获的结果也是喜人的。而国内的大部分公司都只能产出一项性能单一的总线产品,而且成本太高,性价比低,跟国外的模块化产品比起来,差距就太大了。而且,很多技术都被国外公司垄断,国内的公司也很难从他们那里学到什么,他们的技术和规模都比较落后,所以我们很难开发出独立产品。
4.航空电子机载设备可靠性研究的发展前景
以航空电子总线数据技术为核心,可以极大地改善航空电子系统的可靠性。并对新开发的机电系统进行可靠性测试,如果能够熟练运用,那么它的研制周期就会大大缩短,并且可以快速的投入市场,提高飞机飞行的安全性和可靠性,减少飞机的研制费用,从而促进航天行业的发展。同时,航空数据总线是目前航天工业的关键技术,随着我国航天行业的不断向智能化发展,需要加大经费、人力投入,确定其发展方向。
结束语
综上所述,随着航空电子科学技术的飞速发展,航空电子机载设备的应用越来越广泛,在飞机和飞行器的探测过程中,机载设备的智能化、集成化,将会促进航空行业的进一步发展。因此,必须进一步深入地研究航空电子的机载设备,缩短研制周期,提高产品的性能。全方面去研究航空电子机载设备的可靠性,排除早期的故障与缺陷,保证航空电子机载设备的正常运转。目前我国航空电子产品的可靠性研究,多采用可靠性增长测试作为事后评估,不仅成本高昂,而且对后续设备的投资也会带来很大的影响。因此,要大力发展新技术的研制,强化航空电子机载设备的可靠性检验。
参考文献
[1] 许劲飞.航空机载电子设备可靠性强化试验方法研究[J].中国科技信息,2012(11):165-166.
[2] 周德新,蒋红菊.EtherCAT技术在机载测试系统通信中的应用[J].测控技术,2014,33(10):89-92.
[3] 孙沛,陈奎.机载分布式机电系统的容错和重构[J].测控技术,2014,33(3):80-82.
[4]马银才,张兴媛.航空机载电子设备[M].清华大学出版社,2012.