2020年，飛控系統(tǒng)技術(shù)繼續(xù)向著自動化、自主化方向發(fā)展，取得了一系列進(jìn)展。航空機(jī)電技術(shù)圍繞多電/全電技術(shù)和電推進(jìn)技術(shù)的需求，先進(jìn)電機(jī)技術(shù)向著高功率、高功率密度方向發(fā)展，同時新型電力器件不斷推陳出新。 飛行自動化技術(shù)進(jìn)展明顯 空客公司的“自主滑行、起飛和著陸”項(xiàng)目是空中客車公司“第五代駕駛艙”計(jì)劃的第一個已知項(xiàng)目，始于2018年1月，為期兩年，目的是讓機(jī)組人員有更多時間和精力來分析態(tài)勢。無論機(jī)場是否有著陸輔助設(shè)施，該系統(tǒng)都能讓飛機(jī)自動著陸，而機(jī)組人員只需關(guān)注整個態(tài)勢。通過計(jì)算機(jī)視覺，飛機(jī)將不再依賴外部的系統(tǒng)。2019年12月，作為“自主滑行、起飛和著陸”項(xiàng)目的一部分，空客公司用一架改裝的A350-1000在圖盧茲進(jìn)行了8次自動起飛試驗(yàn)，試驗(yàn)中采用了圖像識別系統(tǒng)來完成起飛任務(wù)。2020年1月，空客公司又開展了自主著陸試驗(yàn)。2020年6月，空客成功實(shí)現(xiàn)了世界上首次民航客機(jī)采用基于計(jì)算機(jī)視覺引導(dǎo)的自動滑行、起飛、降落試飛。一架改裝的A350在毫無飛行員手動干涉的情況下，全程完成自主滑行、自動起飛、自動航線飛行、自動降落，全程完全不依賴地面導(dǎo)航著陸系統(tǒng)。 2020年3月，Skyryse公司發(fā)布了新的FlightOS自動化飛行系統(tǒng)。這種新型自動化飛行系統(tǒng)可擴(kuò)大飛機(jī)的飛行包線，且能緩解飛行員技能欠缺的問題。FlightOS系統(tǒng)可進(jìn)行改裝并配裝到任何固定翼飛機(jī)或旋翼機(jī)上，還可集成新的設(shè)計(jì)，包括為城市空運(yùn)等應(yīng)用開發(fā)的電動垂直起降飛機(jī)。FlightOS系統(tǒng)將機(jī)載計(jì)算機(jī)與驅(qū)動飛行控制舵機(jī)的硬件結(jié)合在一起，不僅能減少飛行員工作負(fù)荷，同時也能幫助飛行員更安全地飛行。在FlightOS系統(tǒng)的協(xié)助下，飛行員可以通過觸摸屏平板電腦和操縱桿實(shí)現(xiàn)飛行控制操作，讓機(jī)載計(jì)算機(jī)控制飛行包線，管理機(jī)身的結(jié)構(gòu)和空氣動力學(xué)操作限制。該系統(tǒng)還可以與飛機(jī)的雷達(dá)和傳感器實(shí)現(xiàn)連接，保持實(shí)時態(tài)勢感知。 瑞士聯(lián)邦材料測試與研究實(shí)驗(yàn)室和德國航空航天中心聯(lián)合開發(fā)了名為“低噪聲增強(qiáng)系統(tǒng)”的飛機(jī)輔助著陸系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能通過配置在座艙內(nèi)的顯示器提醒飛行員需要進(jìn)行的操縱動作，而且能計(jì)算出飛機(jī)進(jìn)場的最佳高度、下降速度、最佳空速和最佳飛行姿態(tài)，及時提供調(diào)整建議。2019年9月，在瑞士天空實(shí)驗(yàn)室基金會的組織下，研究人員利用加裝LNAS輔助系統(tǒng)的空客A320先進(jìn)技術(shù)研究飛機(jī)在蘇黎世機(jī)場14號跑道進(jìn)行了90次的進(jìn)場著陸測試，并對70次進(jìn)場著陸數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析和評估。測試結(jié)果已上報瑞士聯(lián)邦民航局，該系統(tǒng)準(zhǔn)備在2020年投入生產(chǎn)。飛行數(shù)據(jù)評估表明，使用LNAS輔助系統(tǒng)的飛機(jī)進(jìn)場航線比不使用LNAS輔助系統(tǒng)的航線明顯平穩(wěn)、準(zhǔn)確，空速變化也更加流暢。加裝LNAS輔助系統(tǒng)的飛機(jī)進(jìn)場時完全不需要使用加大噪音的飛機(jī)剎車裝置。2020年7月，DLR將啟動了“終端機(jī)動區(qū)域動態(tài)構(gòu)型調(diào)整”（DYNCAT）高級研究計(jì)劃開展后續(xù)研究。 貨運(yùn)無人機(jī)自主飛行成為發(fā)展趨勢 2020年8月，位于美國舊金山的無人駕駛飛行初創(chuàng)企業(yè)Xwing公司在進(jìn)行了多次塞斯納208B單螺旋槳飛機(jī)無人自主飛行試驗(yàn)，成功完成了這種飛機(jī)的自主飛行系統(tǒng)測試。Xwing公司的無機(jī)自主飛行系統(tǒng)能夠在現(xiàn)有任何類型飛機(jī)平臺上改裝實(shí)現(xiàn)，與飛機(jī)機(jī)載飛行控制系統(tǒng)集成。通過將自主飛行系統(tǒng)的檢測/規(guī)避傳感器與飛機(jī)導(dǎo)航/控制軟件相結(jié)合，可生成飛行路徑，與空中交通管制系統(tǒng)實(shí)時通信，保障飛機(jī)飛行安全。 2020年10月，英國布里頓-諾曼公司和藍(lán)熊公司宣布將開展戰(zhàn)略合作，以便在2020年代中期實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)飛機(jī)自主飛行。布里頓-諾曼公司開發(fā)的“島民”飛機(jī)具有短距起降能力，適應(yīng)性強(qiáng)，可承擔(dān)客貨運(yùn)輸、醫(yī)療后送以及搜索救援等任務(wù)。藍(lán)熊公司是一家無人系統(tǒng)管理服務(wù)提供商，其第五代開放式航空電子設(shè)備已在單個無人機(jī)和蜂群無人機(jī)上進(jìn)行了演示，這也是英國進(jìn)行的首例此類演示。從2020年10月開始，藍(lán)熊公司和布里頓-諾曼公司共同實(shí)施“島民”飛機(jī)的自主化。該項(xiàng)目的第一個節(jié)點(diǎn)采用自主副駕駛模式進(jìn)行單飛行員操作演示。預(yù)計(jì)該模式將在2020年代中期投入使用，并將為支線航空運(yùn)營商帶來顯著的效率提升和成本節(jié)約。 2020年10月21日，霍尼韋爾公司宣布將為蝙蝠飛機(jī)公司NuuvaV300自主貨運(yùn)無人機(jī)提供高度集成的電傳飛控解決方案。NuuvaV300是一種長航程、大載荷、自主飛行無人機(jī)，采用全電動垂直起降技術(shù)，無需跑道且運(yùn)營成本遠(yuǎn)較直升機(jī)低。該機(jī)最大有效載荷約300千克，航程300千米。霍尼韋爾公司可提供多種電動飛機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品，包括動力、電池、飛控、數(shù)據(jù)鏈、傳感器等，合作方包括以色列Eviation、英國垂直航空航天公司、德國Volocopter公司、美國Jaunt公司等。 AS2超聲速公務(wù)機(jī)選定飛控系統(tǒng)供應(yīng)商 2020年7月，美國Aerion超聲速飛機(jī)公司選定柯林斯航空航天系統(tǒng)公司聯(lián)合開發(fā)控制AS2超聲速公務(wù)機(jī)前緣襟翼、升降副翼、水平穩(wěn)定器和方向舵的作動系統(tǒng)。柯林斯航空航天系統(tǒng)公司計(jì)劃由位于英國伍爾弗漢普頓和法國弗農(nóng)的作動系統(tǒng)卓越中心承擔(dān)AS2飛控作動系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)工作。 2020年9月，Aerion超聲速飛機(jī)公司選定BAE系統(tǒng)公司為AS2超聲速公務(wù)機(jī)研制電傳飛行控制系統(tǒng)。BAE系統(tǒng)公司將設(shè)計(jì)、開發(fā)和集成包括該型飛機(jī)的主動控制器在內(nèi)的電傳飛控系統(tǒng)。主動控制器可通過飛行操縱桿向飛行員提供靜態(tài)和動態(tài)觸覺力反饋，以警告飛行員注意結(jié)構(gòu)或空氣動力極限，從而提高態(tài)勢感知能力，幫助飛行員保持穩(wěn)定的飛行。 先進(jìn)電機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速 2020年1月，美國萊特電氣公司宣稱，針對186座“萊特1號”電推進(jìn)飛機(jī)需求開展1.5兆瓦電機(jī)研發(fā)，計(jì)劃于2021年開展電機(jī)地面測試，2023年開展飛行測試，并于2030年投入應(yīng)用。“萊特1號”飛機(jī)將采用分布式電推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將使用10臺到14臺當(dāng)前研發(fā)的1.5兆瓦電機(jī)。萊特電氣公司還將研發(fā)3千伏逆變器，并正在與BAE系統(tǒng)公司開展洽談，合作開發(fā)電動飛機(jī)的飛行控制和能量管理系統(tǒng)。 2020年2月，日本IHI公司在“下一代發(fā)動機(jī)電動化系統(tǒng)研究開發(fā)”項(xiàng)目中聯(lián)合日本國內(nèi)多家公司開發(fā)了可置于噴氣式發(fā)動機(jī)尾椎中的250千瓦級發(fā)電機(jī)。“下一代發(fā)動機(jī)電動化系統(tǒng)研究開發(fā)”項(xiàng)目是日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)合開發(fā)機(jī)構(gòu)資助的“飛機(jī)先進(jìn)系統(tǒng)實(shí)用化計(jì)劃”的一部分。嵌入式發(fā)電機(jī)技術(shù)需要解決的主要問題是如何提高電機(jī)的耐熱性，對電機(jī)材料和元器件都有著較高的要求。日本此次技術(shù)突破就得益于其先進(jìn)的材料技術(shù)。 2020年7月，俄羅斯SuperOx公司完成首次高溫超導(dǎo)電動機(jī)測試。在測試過程中，高溫超導(dǎo)電動機(jī)僅由高功率電池供電。此次試驗(yàn)可以確認(rèn)，超導(dǎo)電動機(jī)可以在飛機(jī)起飛和著陸模式以及緊急模式下用作動力裝置。在2020年底或2021年之前，SuperOx公司計(jì)劃開始在飛行實(shí)驗(yàn)室中測試高溫超導(dǎo)電動機(jī)。據(jù)估計(jì)，高溫超導(dǎo)技術(shù)可以使電動機(jī)和其供電系統(tǒng)的效率達(dá)到98%。SuperOx公司計(jì)劃研制功率高達(dá)500千瓦的超導(dǎo)裝置。這種新型超導(dǎo)推進(jìn)系統(tǒng)將成為巴拉諾夫中央航空發(fā)動機(jī)研究院開發(fā)的混合動力裝置的一部分。 美國能源部能源高級研究計(jì)劃署選擇先進(jìn)磁實(shí)驗(yàn)室（AML）公司，開發(fā)用于商用電動飛機(jī)的高功率密度、超高效率推進(jìn)系統(tǒng)電機(jī)以及相應(yīng)的電機(jī)控制器和熱管理系統(tǒng)。該計(jì)劃綜合了AML公司的新型永磁轉(zhuǎn)子/定子技術(shù)、集成電力電子技術(shù)和冷卻技術(shù)，使得電推進(jìn)系統(tǒng)功率密度可能達(dá)到12千瓦/千克。AML公司的解決方案主要包括如下內(nèi)容：基于AMLPM-360磁體的雙永磁轉(zhuǎn)子技術(shù)，強(qiáng)化熱管理能力以提高定子線圈電流密度，高功率密度功率轉(zhuǎn)換器技術(shù)，閉環(huán)冷卻系統(tǒng)。基于上述關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)新型輕質(zhì)、超高效電驅(qū)動動力總成（包括電機(jī)、控制器及熱管理系統(tǒng)）。 航空電力器件推陳出新 2020年2月，歐盟“潔凈天空”計(jì)劃下“先進(jìn)智能電網(wǎng)配電系統(tǒng)”項(xiàng)目結(jié)束。該項(xiàng)目的重點(diǎn)為電源系統(tǒng)和電力電子技術(shù)，目標(biāo)為設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造具有自動變換功能的創(chuàng)新性直流—直流模塊化變換器。變換器裝置的設(shè)計(jì)采用寬禁帶器件的尖端技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的效率和可控性，并使其重量和體積最小化。該變換器經(jīng)過密集的測試之后，于2020年2月底，由項(xiàng)目協(xié)調(diào)單位諾丁漢大學(xué)交付給萊昂納多飛機(jī)分部，作為其創(chuàng)新的“鐵鳥”設(shè)施的一部分進(jìn)行進(jìn)一步的集成和測試。“先進(jìn)智能電網(wǎng)配電系統(tǒng)”開發(fā)的概念將使得需要安裝在飛機(jī)上的電力變換器數(shù)量顯著減少。此外，與現(xiàn)有解決方案相比，所需的每個變換器重量都將大大減輕，從而大大減輕電源系統(tǒng)整體重量。 2020年5月，Vicor公司發(fā)布DCM5614變流器，這是一種隔離型、可調(diào)節(jié)的270伏到28伏直流變流器，其輸出功率額定值為1300瓦，可提供無與倫比的451瓦/立方英尺功率密度，重量僅為178克，支持對功率密度、重量和效率具有高要求的先進(jìn)的機(jī)載、艦載和無人機(jī)系統(tǒng)。DCM5614變流器效率達(dá)96%，可顯著降低功耗，具有創(chuàng)新的平面設(shè)計(jì)的VIA封裝，可支持多種冷卻策略以提高熱性能。這種變流器各模塊易于并聯(lián)增加功率，或堆疊以增加輸出電壓，其低剖面模塊適于在底盤或印刷電路板進(jìn)行安裝，可將直流變流器、浪涌保護(hù)和可選的模擬或數(shù)字通信加以集成。 2020年7月，Radiant公司發(fā)布專為飛機(jī)使用的新型雙USB-C和USB-A充電器。新型充電器產(chǎn)品具有雙端口和高達(dá)3.0安的充電率，易于安裝，非常適合任何試驗(yàn)或超輕型飛機(jī)使用。據(jù)悉，Radiant公司在為飛機(jī)提供專業(yè)USB充電器方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，已售出數(shù)百件產(chǎn)品，無投訴或退貨。這些產(chǎn)品功能多，包括USB-C和USB-A端口，3.0安和2.4安充電能力，可在最高可達(dá)3.8安、9至16伏電壓下完成操作，每端口周圍都配有光環(huán)照明，具有過電壓、過電流和蓄電池反向檢測能力，可進(jìn)行ESD和短路檢測，具有10000次插入循環(huán)壽命。 |
