Авиация в эпоху цифровых технологий - Aviation in the Digital Age
Информация Возраст , как правило , понимается прибыли с Интернет , как он был разработан в 1970 - х и выкатили на протяжении 1980 - х годов, и продолжает развиваться по сей день. То же самое и с внедрением цифровых технологий в авиации примерно в то же время и продолжается сегодня.
Использование цифровых компьютеров в проектировании самолетов было разработано крупными аэрокосмическими компаниями на протяжении 1970-х годов и включало такие методы, как CAD, CAM, анализ напряжений структурных компонентов с использованием FEA и для аэродинамического моделирования. Композитные материалы лучше, чем металл, поддаются плавным «органическим» аэродинамическим формам с высокой эффективностью, и появление сложных компьютерных систем проектирования и моделирования привело к расширению использования этих материалов и форм.
Цифровые системы также появились в самих самолетах и постоянно совершенствовались. В первый FADEC ( Full Authority Digital Engine Control ) испытания состоялись в 1968 году, с первой оперативной системы обслуживания , входящей в 1985 году первый оперативный полностью авторитетная муха по проводам система была разработана для General Dynamics F-16 Fighting Falcon и его Введение в 1978 году ознаменовало собой революцию в замене традиционных аэродинамических стабилизаторов на обеспечение устойчивости в полете. Такое использование «расслабленной статической устойчивости» позволило сделать самолет более маневренным и получить искусственное «ощущение», чтобы помочь пилотам в их основной задаче. Между тем, «стеклянная кабина» заменяла традиционные аналоговые электромеханические приборы графическими цифровыми дисплеями, которые могли отображать любую выбранную информацию. Ранние стеклянные кабины обеспечивали менее важную полетную информацию в виде системы EFIS, а полностью стеклянные системы появились с 1988 года.
Эпоха холодной войны закончилась вскоре после появления цифровых технологий, что привело к заметному сокращению военной авиации среди крупных держав. В последнее время рост экономики Индии и Китая стимулировал развитие военной авиации в этих странах.
Самолет
Расслабленная статическая стабильность
Первая действующая полностью авторитетная электронная система управления полетом была разработана для самолета General Dynamics F-16 Fighting Falcon, и ее внедрение в 1978 году ознаменовало революцию в решении задачи обеспечения устойчивости в полете от традиционных аэродинамических стабилизаторов. Такое использование «расслабленной статической устойчивости» позволило сделать самолет более маневренным и получить искусственное «ощущение», помогающее пилотам в их основной задаче.
Композитные материалы
Композиционные материалы лучше, чем металл, поддаются плавным «органическим» аэродинамическим формам с высокой эффективностью, и появление сложных компьютерных систем проектирования и моделирования привело к расширению использования этих материалов и форм.
Двигатели
В этот период наблюдается всплеск использования систем электроснабжения для легких самолетов и БПЛА. Технологии, способствующие развитию, включают широкую доступность и доступность новых технологий для высокопроизводительных батарей, высокопрочных редкоземельных магнитов в электродвигателях, снижение стоимости солнечных элементов и сложных компьютеризированных систем контроля и управления.
Между тем, обычные авиационные двигатели, как поршневые, так и турбинные, продолжают совершенствоваться, становясь все более надежными и экономичными, но в то же время менее загрязняющими окружающую среду.
Авионика
Цифровые системы также появились в самих самолетах и постоянно совершенствовались. Ранние цифровые системы были автономными с ограниченной функциональностью. Первые испытания FADEC ( Full Authority Digital Engine Control ) были проведены в 1968 году, а первая действующая система была введена в эксплуатацию в 1985 году.
Для интегрированных систем данных требуется цифровая шина данных. MIL-STD-1553 автобус был определен в 1973 г. Это позволило первую оперативную полностью авторитетной муху по проводам системы , чтобы быть разработаны для General Dynamics F-16 Fighting Falcon . Появление этого самолета в 1978 году ознаменовало собой революцию в решении задачи обеспечения устойчивости в полете от традиционных аэродинамических стабилизаторов. Такое использование «расслабленной статической устойчивости» позволило сделать самолет более маневренным и получить искусственное «ощущение», помогающее пилотам в их основной задаче. Между тем, «стеклянная кабина» заменяла традиционные аналоговые электромеханические приборы графическими цифровыми дисплеями, которые могли отображать любую выбранную информацию. Ранние стеклянные кабины обеспечивали менее важную полетную информацию в виде системы EFIS, а полностью стеклянные системы появились с 1988 года.
Беспилотные летательные аппараты
До наступления цифровой эпохи беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или дроны использовались ограниченно, обладая либо ограниченными возможностями наведения, либо уязвимой связью радиоуправления с дистанционным пилотом.
Разработка легких и недорогих датчиков, таких как цифровые камеры, вместе с технологиями мобильных вычислений позволила БПЛА стать более совершенными и принимать автономные решения в полете. БПЛА все чаще используются как в гражданских, так и в военных целях.
Беспилотные летательные аппараты - привлекательное оружие нападения, поскольку они сочетают в себе гибкость и огневую мощь пилотируемого самолета с расходуемостью ракеты. Они вышли на передний план благодаря их использованию для хирургических ударов "воздух-земля" в Афганистане . Однако такое использование вызывает споры из-за риска по ошибке привести к гибели гражданского населения.
В 21 веке гражданские БЛА, такие как квадрокоптер , все чаще используются в развлекательных целях и для наблюдения с воздуха с помощью цифровой камеры.
Микро-БЛА достаточно мал, чтобы его можно было нести сразу несколькими, и они находят применение в военной разведке и научных исследованиях.
Гражданская авиация
В этот период гражданская авиация продолжала расширяться. Авиалайнеры и двигатели становились больше и экономнее, в то время как цифровые системы постепенно взяли на себя управление полетом и другую авионику. Современные реактивные авиалайнеры имеют стеклянные кабины , полностью управляемый цифровой двигатель и компьютеризированные средства управления полетом, а в последнее время - возможность подключения к мобильному Интернету.
Основные нарушения авиаперевозок в 21 веке включали закрытие воздушного пространства США из-за атак 11 сентября и закрытие большей части европейского воздушного пространства после извержения вулкана Эйяфьятлайокудль в 2010 году .
Авиация общего назначения
Ultralight и сверхлегкие самолеты выросли в популярности, наряду с другими видами спорта , такими как парапланеризм .
В 1986 году Дик Рутан и Джина Йегер совершили на Rutan Voyager кругосветное путешествие без остановок и без дозаправки в воздухе.
В 1999 году Бертран Пикар стал первым человеком, облетевшим Землю на воздушном шаре.
Военная авиация
Использование цифровых систем управления полетом и ослабленная статическая устойчивость дали военным самолетам повышенную маневренность без ущерба для безопасности или летных возможностей. Появились возможности продвинутых тактических маневров, таких как «Кобра» Пугачева .
Ракеты
Цифровые технологии позволили системам наведения ракет уменьшаться в размерах, а также вычислять и корректировать траекторию их полета по маршруту. Использование бортовых карт, программного обеспечения для обработки видео и сравнения местности ( TERCOM ) обеспечило крылатым ракетам беспрецедентную точность.
Скрытность
В послевоенный период радиолокационное обнаружение было постоянной угрозой для атакующего. Штурмовики разработали тактику полета на малой высоте, «под радаром», где они были скрыты холмами и другими препятствиями от радиолокационных станций. Появление радиолокационных цепей низкого уровня в качестве защиты от крылатых ракет сделало эту тактику все более сложной. В то же время достижения в области материалов, поглощающих электромагнитное излучение (RAM), и методов электромагнитного моделирования предоставили возможность разработать «малозаметные» летательные аппараты, которые были бы невидимы для защищающихся радаров. Первый малозаметный штурмовик, Lockheed F-117 Nighthawk, поступил на вооружение в 1983 году. Сегодня малозаметность является требованием для любого современного штурмовика.
Наземная деятельность
Комиссия США по празднованию столетия полетов была создана в 1999 году для поощрения самого широкого национального и международного участия в праздновании 100-летия полетов с двигателями. Он пропагандировал и поощрял ряд программ, проектов и мероприятий, направленных на ознакомление людей с историей авиации.
Производство
Широкое использование цифровых технологий при проектировании и производстве привело к революции в дизайне самолетов. Теперь конструктор может создать самолет, смоделировать его аэродинамические и механические характеристики, спроектировать производственные компоненты и заказать их в производственном цеху - и все это в рамках единой сквозной цифровой области.
Растущее использование волокнистых композитных материалов также привело к появлению все больших автоклавов для нанесения и отверждения смолы, которая связывает структурные волокна на месте. Также необходимо было разработать новые методы испытаний и контроля, поскольку виды отказов и симптомы композитных компонентов, как правило, сильно отличаются от тех, которые сделаны из металла. Например, слои волокна могут расслаиваться внутри многослойного компонента, ослабляя его без видимых снаружи признаков растрескивания. Там, где металлическая оболочка имеет тенденцию проводить ток от удара молнии во всех направлениях и экранировать чувствительные компоненты, углеродное волокно имеет тенденцию проводить вдоль волокон и пропускать больше энергии внутрь, что требует более тщательного проектирования для защиты критически важных компонентов полета. от молнии ЭМИ .
Усложнение систем авионики привело к увеличению времени разработки. В частности, использование цифровых систем управления полетом, таких как проводная связь, привело к постоянно растущему усложнению и усложнению управляющего программного обеспечения, разработка и проверка которого может занять много лет. В течение этого периода любое изменение физической конструкции воздушного судна может потребовать пересмотра и повторной валидации соответствующего программного обеспечения.
Управление воздушным движением
По мере того как в 2000-х годах компьютеры стали более сложными, они начали брать на себя рутинные аспекты задачи авиадиспетчера. До этого все воздушное движение в близлежащем воздушном пространстве отслеживалось и отображалось, а авиадиспетчер отвечал за отслеживание его местоположения и оценку необходимости действий. Современные компьютеризированные системы способны отслеживать траектории полета гораздо большего числа самолетов в данный момент, что позволяет диспетчеру управлять большим количеством самолетов и сосредоточиться на принятии решений и последующих процессах.