数字时代的航空业

信息时代通常被认为是通过互联网到达的,因为它是在20世纪70年代开发的,并在整个20世纪80年代推出,并且一直持续到今天。 因此,航空数字技术的采用也在同一时间逐步到来,并且今天仍在继续。

在整个20世纪70年代,大型航空航天公司开发了数字计算机在飞机设计中的应用,其中包括CAD,CAM,使用FEA的结构部件应力分析和空气动力学建模等技术。 复合材料比金属更好地提供高效的流体“有机”空气动力学形状,并且复杂的计算机辅助设计和建模的出现导致这些材料和形式的使用的扩展。

数字系统也出现在飞机本身,并且在复杂性方面稳步增长。 第一次FADEC(全权数字引擎控制)试验于1968年进行,第一个操作系统于1985年投入使用。第一个操作完全权威的电传操纵系统是为通用动力F-16战斗猎鹰及其开发的。 1978年的引言预示着接管从传统的空气动力学稳定器中确保飞行稳定性的任务的革命。 这种“放松的静态稳定性”的使用使得飞机变得更加灵活,并且给予人工“感觉”以帮助飞行员完成其主要任务。 与此同时,“玻璃驾驶舱”正在用图形数字显示器取代传统的模拟机电仪表,可以显示所选择的任何信息。 早期的玻璃驾驶舱以EFIS系统的形式提供了较少的关键飞行信息,从1988年开始出现全玻璃系统。

冷战时代在数字技术到来后不久结束,军事航空在主要大国中显着减少。 最近,印度和中国经济的崛起刺激了这些国家军用飞机的发展。

飞机

放松的静态稳定性
第一个完全权威的电传操纵系统是为通用动力F-16战斗猎鹰开发的,并于1978年推出,预示着接管传统空气动力学稳定器确保飞行稳定性的革命。 这种“放松的静态稳定性”的使用使得飞机变得更加灵活,并且给予人工“感觉”以帮助飞行员完成其主要任务。

复合材料
复合材料比金属更好地提供高效的流体“有机”空气动力学形状,并且复杂的计算机辅助设计和建模的出现导致这些材料和形式的使用的扩展。

引擎
这一时期,轻型飞机和无人机的电力系统使用量激增。 支持技术包括新型高性能电池技术,电动机中的高强度稀土磁体,太阳能电池成本下降以及复杂的计算机控制和管理系统的广泛可用性和可承受性。

同时,传统的航空发动机,无论是活塞式还是涡轮式的,都在不断改进,稳定地提高了可靠性和燃油效率,同时减少了污染。

航空电子学
数字系统也出现在飞机本身,并且在复杂性方面稳步增长。 早期的数字系统是独立的,功能有限。 第一次FADEC(全权数字引擎控制)试验于1968年进行,第一个操作系统于1985年投入使用。

集成数据系统需要数字数据总线。 MIL-STD-1553总线于1973年定义。这使得第一个可操作的完全权威的电传操纵系统可以为通用动力F-16战斗猎鹰开发。 1978年引入这架飞机,预示着接管传统空气动力学稳定器确保飞行稳定性的革命。 这种“放松的静态稳定性”的使用使得飞机变得更加灵活,并且给予人工“感觉”以帮助飞行员完成其主要任务。 与此同时,“玻璃驾驶舱”正在用图形数字显示器取代传统的模拟机电仪表,可以显示所选择的任何信息。 早期的玻璃驾驶舱以EFIS系统的形式提供了较少的关键飞行信息,从1988年开始出现全玻璃系统。

无人驾驶飞行器
在数字时代之前,无人驾驶飞行器(UAV)或无人机的使用有限,具有有限的引导能力或易受攻击的无线电控制链路返回远程飞行员。

轻型和低成本传感器(如数码相机)与移动计算技术的发展使无人机变得更加复杂,并可以进行自主飞行决策。 无人机越来越多地用于民用和军用。

无人机是一种极具吸引力的攻击武器,因为它们将有人驾驶飞机的灵活性和火力与导弹的可扩展性结合在一起。 他们通过在阿富汗使用空对地外科手术而脱颖而出。 然而,由于错误导致平民死亡的风险,这种使用是有争议的。

在21世纪,诸如四轴飞行器的民用无人机越来越多地用于娱乐目的和通过数码相机进行空中观察。

微型无人机足够小,可以同时携带多个,这些都可以用于军事侦察和科学研究。

民航
在此期间,民航继续扩大。 飞机和发动机变得越来越大,燃油效率越来越高,而数字系统逐渐接管了飞行控制和其他航空电子设备。 现代喷气式客机具有玻璃驾驶舱,全权数字引擎和电传飞行电脑飞行控制,以及最近的移动互联网通信连接。

21世纪对航空旅行造成的重大破坏包括9月11日袭击导致美国空域关闭,以及2010年Eyjafjallajökull爆发后欧洲大部分领空关闭。

通用航空
超轻型和超轻型飞机以及滑翔伞等其他体育活动越来越受欢迎。

1986年,Dick Rutan和Jeana Yeager不停地在世界各地飞行Rutan Voyager,没有空中加油。

1999年,Bertrand Piccard成为第一个用气球环绕地球的人。

军用航空
数字电传操纵系统的使用和宽松的静态稳定性使军用飞机在不牺牲安全性或可飞行性的情况下提高了机动性。 普加乔夫眼镜蛇等先进的战术演习成为可能。

导弹
数字技术使导弹制导系统的尺寸缩小,并在途中计算和修正其飞行路径。 使用机载地图,视频处理和地形比较(TERCOM)软件使巡航导弹具有前所未有的准确性。

隐形
在战后时期,雷达探测对袭击者来说是一个持续的威胁。 攻击机开发了低水平飞行的战术,“在雷达下”,它们被雷达站的山丘和其他障碍物所掩盖。 低水平雷达链的出现,作为对巡航导弹的防御,使得这种战术变得越来越困难。 与此同时,电磁辐射吸收材料(RAM)和电磁建模技术的进步为开发“隐形”飞机提供了机会,这种飞机对防御雷达是不可见的。 第一架隐形攻击机,洛克希德F-117“夜鹰”于1983年投入使用。今天,隐身是任何先进攻击机的必备条件。

地面活动
美国飞行委员会成立于1999年,旨在鼓励最广泛的国内和国际参与庆祝100年的动力飞行。 它宣传和鼓励了一些旨在教育人们了解航空历史的计划,项目和活动。

制造业
数字技术在整个设计和制造过程中的广泛使用导致了飞机设计的革命。 现在,设计师可以创建一架飞机,模拟其空气动力学和机械特性,设计生产组件并在车间生产,所有这些都在一个端到端的数字领域内。

纤维复合材料的使用越来越多,导致用于施加和固化树脂的越来越大的高压釜将结构纤维粘合到位。 还必须开发新的测试和检查技术,因为复合部件的失效模式和症状往往与金属制成的失效模式和症状非常不同。 例如,纤维层可以在多层组件内分层,使其弱化而没有向外可见的开裂迹象。 如果金属外壳倾向于从各个方向的雷击传导电流并屏蔽敏感元件,碳纤维往往沿着光纤传导并允许更多的能量进入内部,需要更仔细的设计以保护关键飞行部件来自闪电EMP。

航空电子系统的日益复杂化导致了更长的开发时间。 特别是使用诸如电传操纵的数字飞行系统导致控制软件的复杂性和复杂性不断增加,这可能需要许多年才能开发和验证。 在此期间,对飞机物理设计的任何更改都可能需要修改和重新验证相关软件。

空中管制
随着计算机在2000年代变得越来越复杂,他们开始接管空中交通管制员任务的常规方面。 在此之前,跟踪并显示了附近空域的所有空中交通,空中交通管制员负责监测其位置并评估任何行动需求。 现代计算机化系统能够在给定时间监测更多飞机的飞行路径,允许控制器管理更多飞机并专注于决策和后续过程。

21世纪
21世纪航空业对燃料节省和燃料多样化以及低成本航空公司和设施的兴趣日益增加。 此外,许多没有良好航空运输的发展中国家一直在稳步增加飞机和设施,尽管严重的拥堵仍然是许多新兴国家的问题。 商业航空服务约有20,000对城市,最近1996年不到10,000。

对于重返超音速时代似乎有了新的兴趣,因为在20世纪之交,需求减少和官僚主义障碍导致航班无利可图,以及由于致命事故导致协和飞机最终停工。

在21世纪初,数字技术允许亚音速军用航空开始取消飞行员,转而采用遥控或完全自主的无人驾驶飞行器(UAV)。 2001年4月,无人驾驶飞机“全球鹰”从美国爱德华兹空军基地飞往澳大利亚,不停地和不受欢迎。 这是无人驾驶飞机有史以来进行的最长点对点飞行,耗时23小时23分钟。 2003年10月发生了第一次由计算机控制的模型飞机横跨大西洋的完全自主飞行。 无人机现在已成为现代战争的既定特征,在远程操作员的控制下进行精确攻击。

21世纪对航空旅行造成的重大破坏包括9月11日袭击导致美国空域关闭,以及2010年Eyjafjallajökull爆发后欧洲大部分领空关闭。

2015年,安德烈·博尔施伯格(AndréBorschberg)驾驶太阳能飞机Solar Impulse 2号从日本名古屋到夏威夷檀香山,飞行了4481英里(7212公里)的记录,飞行时间近五天。 在夜间,飞机使用其电池和白天获得的潜在能量。