エンジニアのためのアビオニクス入門 👨‍🏭

ライト兄弟が空を飛んで以来、航空は最も急速に変化した工学分野の 1 つです。

当初、パイロットは本能とスキルだけで飛行機を飛ばしていました。

しかし、航空技術が向上するにつれて、最新の飛行機を空中に保つシステムも向上しています。

アビオニクスは、航空機のエンジンや飛行制御から通信やナビゲーションシステムに至るまで、あらゆるものを制御する電子システムの設計、構築、保守を扱うエンジニアリングの一部です。

現代の飛行は、アビオニクスなしでは不可能です。

この記事では、アビオニクスの魅力的な世界について語り、意欲的なエンジニアがそれについて知る必要がある理由を説明します。

アビオニクス入門

正式な定義:

空中電気および電子機器の設計と製造。この用語は、航空電子機器に由来します。

エンジニアリングにおけるアビオニクスの紹介

Avionics は、「aviation」と「electronics」を組み合わせた造語です。飛行機、宇宙船、人工衛星で使用される電気システムの名前です。

これらのシステムは、エンジン制御、飛行制御システム、ナビゲーション、通信、照明システム、脅威検出、燃料システム、電気光学 (EO/IR) システム、気象レーダー、パフォーマンスモニターなどに役立つため、現代の航空機にとって非常に重要です。もっと。

この記事の目的は、アビオニクスとそのさまざまな部分の概要を説明することです。

ナビゲーションシステム

ナビゲーションは、現代の飛行機で使用される最も重要なアビオニクスシステムの 1 つです。

ナビゲーションシステムは、パイロットが地球上のどこにいるのかを把握し、飛行機を目的地に到達させるのに役立ちます。

過去には、飛行機は地上で無線と慣性航法プログラムを使用していました。一方、最新のアビオニクスは長い道のりを歩んでおり、現在では GPS や WAAS などの衛星システムを使用して、より正確で信頼性の高い位置データを提供しています。

最新のアビオニクスには、ナビゲーションシステムの信頼性を向上させるために追加の部品が追加されています。

たとえば、GPS は道を見つけるための主な方法として使用され、ラジオは緊急時のバックアップとして使用されます。

これにより、メインのナビゲーションシステムが機能しなくなった場合でも、飛行機の安全が確保されます。

規制要件

離陸する前に、連邦航空局 (FAA) は、すべての飛行機にアビオニクスシステムを搭載することを義務付けています。

この規則は、飛行機のアビオニクスシステムが特定の安全基準を満たし、最新の技術を備えていることを確認します。

FAA はまた、アビオニクスシステムが機能し続けることを確認するために、定期的に点検および修正することを要求しています。

アビオニクスシステムおよびデバイス

アビオニクスシステムの機能

飛行機のアビオニクスシステムは、次のようなさまざまなことを行います。

エンジン制御: 飛行機のエンジンを制御および管理します。
飛行制御システム: 飛行機が正しい方向に動き、進むことを確認します。
ナビゲーション: 飛行機がどこにどのようにあるかを把握する
通信: 地上の他の飛行機やステーションと会話できます。
フライトレコーダー: 事故後に調査できるように、フライトに関する情報を記録します。
照明システム: 光を発することで飛行機の離着陸を可能にします。
脅威の検出: 脅威の可能性を見つけて乗組員に報告します。
燃料システム: 燃料の使用量の管理と追跡。
電気光学および赤外線 (EO/IR) システム: これらは、パイロットが視界の悪い状況でよりよく見えるようにします。
気象レーダー: 天気がどのようなものかを把握して表示します。
パフォーマンスモニター: 航空機の状態を追跡し、データを表示します。

アビオニクスシステムの場所

アビオニクス機器は通常、飛行機のコックピットにあります。

コックピットは、制御、監視、通信、ナビゲーション、気象、衝突防止などのシステムがある場所です。

基本的なアビオニクスシステムは、通信、ナビゲーション、ディスプレイ管理、警察ヘリコプターのサーチライトなど、いくつかの部分で構成されています。

アビオニクスデータバスプロトコル

アビオニクスデータバスプロトコルは、軍用および商用航空機のアビオニクスシステムを接続するために航空機ネットワークで使用されます。

これらのプロトコルにより、さまざまなシステムが情報を通信および共有できるようになります。これは、効率的で安全な飛行操作に不可欠です。

電力源

ほとんどの航空機は、14 ボルトまたは 28 ボルトの DC システムを使用してアビオニクスに電力を供給しています。

しかし、より大きく複雑な飛行機は、アビオニクスに電力を供給するために、より高い電圧の AC 電源を使用します。

アビオニクスと航空安全

アビオニクスは、航空機が危険を回避または対処し、ナビゲートし、通信し、適切に機能するために必要な計器と電子機器を提供するため、航空の安全性と効率の重要な部分です。

最新のアビオニクスシステムは、空域や天候を問わず、より長く、より安全に、より効率的に飛行するために、多くのコンピューティングパワーを必要とするソリューションを提供します。

飛行計画と警告アプリケーションの改善

アビオニクス技術は、正確な気象情報を事前に提供することで、民間航空会社、企業航空、ヘリコプターの運用を改善し、飛行計画と警報を改善するのにも役立ちます。

この情報は、配車係がガスの使用量が最も少なく、悪天候による混乱の可能性が最も低い代替ルートを選択できるようにすることで、損失を減らし、物事をより安全にするのに役立ちます。

また、パイロットは、天候から何を期待するか、いつ予測するかを正確に知っていれば、乗客により良い体験を提供できます。

安全性の向上

パイロットは、地上の他の飛行機やシステムから情報を取得することで、衝突の可能性やその他の危険を回避できます。

交通警報および衝突回避システム (TCAS) は、アビオニクス技術を使用して、他の飛行機が近くにいることをパイロットに知らせ、衝突の可能性を回避するのに役立ちます。

飛行機と乗客の安全は、気象レーダーと衛星航法システムにも依存しています。

アビオニクスの未来

アビオニクスは、使いやすいインターフェース、タッチスクリーン、センサー、および自動化につながる技術の向上のおかげで、今後数年間で大きく変化すると予想されます。

これらの改善により、パイロットはより安全になり、周囲をより意識できるようになります。

アビオニクス機能の進歩

アビオニクスは、無人航空機、人工知能、バイオメトリクス、ロボティクス、ブロックチェーン、代替燃料、電気航空機などの新しいテクノロジーによって急速に変化しています。

航空業界は、2036 年までに旅客数と貨物数をほぼ 2 倍にしたいと考えています。

これには、需要を満たすための新しいテクノロジーと方法が必要になります。

これには、フライトデッキの大型スクリーン、暗闇での視認性を向上させるツール、雲や霧の中でも見えるセンサーが含まれる可能性があります。

コックピットの接続性

今後 5 年間で、コックピットでのコネクティビティの使用方法が変わる可能性があります。

軌道ベースの操作と強化されたデータリンクは、より一般的になります。

これらの技術は、パイロットが天候、航空交通、および飛行操作に影響を与えるその他の変化をより適切に予測して対応するのに役立ちます。

無人航空機システムの進歩

今後 10 年間で、無人航空機システムの技術も向上する可能性があります。

Textron Systems と他の企業は、これらのシステムの新しい機能に取り組んでおり、これにより、さまざまな状況で無人航空機をより簡単に使用できるようになる可能性があります。

航空市場の変化

世界中の航空市場も、2025 年までに大きく変化すると予想されています。

中国は米国を抜いて世界最大の空の旅の市場になると予想されており、インドは 7 位から 3 位に上昇すると予想されています。

これらの変更により、航空会社はライバルと異なる方法を模索するため、より競争力を高める可能性があります。

また、商用利用が承認された電気飛行機を製造している Eviation Alice のような企業から、空に新しい飛行機が見られるかもしれません。

アビオニクスのトレーニングと認定 (米国の例)

アビオニクス技術者またはエンジニアになるには、実地経験を含む約 2,000 時間のトレーニングプログラムを修了する必要があります。

連邦航空局 (FAA) はトレーニングプログラムを承認する必要があり、候補者は機体および発電所 (A&P) 資格も取得する必要があります。

FAA の規則では、候補者は 18 歳以上で、英語を上手に話し、筆記、口頭、および実技試験に合格する必要があります。

さまざまな役割の専門化

アビオニクス技術者は、ベンチ技術者、システムトラブルシューティング担当者、またはライン技術者などです。

役割ごとに必要なスキルと経験は異なるため、候補者は、希望する役割のニーズを満たす適切なトレーニングを探す必要があります。

アビオニクスのキャリアを追求するためのオプション

アビオニクスの技術者は、高校の卒業証書または同等の資格があれば仕事に就くことができ、仕事で学ぶことができます。

また、自動車技術、航空、または電気工学の準学士号または学士号を取得することもできます。

学校や学位のレベルが異なれば、各教育パスの要件も異なります。

アビオニクスのキャリアのためのスキル

アビオニクス技術者は、細部への注意、信頼性、分析的思考能力などを常に示さなければなりません。

アビオニクス技術者は、FAA、ハンドツール、電気システムなどについて知る必要がありますが、問題が発生したときにそれを修正するために、批判的に考えて問題を解決できる必要もあります。

現場での作業がうまくいくためには、手や目をうまく動かし、細部に注意を払う必要があります。

コミュニケーションとチームワーク

アビオニクス技術者はチームで作業することが多いため、コミュニケーションをうまく取り、他の人と仲良くする必要があります。

また、複雑な技術情報を他のチームメンバー、パイロット、または航空管制の担当者に説明する必要がある場合もあるため、上手に話したり書いたりできることが重要です。

コミュニケーションは、運航乗務員、客室乗務員、航空管制など、メッセージを明確に伝えることが生死に関わる多くの航空業界で非常に重要です。

チームワークは、複雑なシステムや機械を良好な状態に保つために、さまざまな種類の技術スキルを持つ人々が協力する必要がある航空力学とエンジニアリングにおいて特に重要です。

体力と適応力

アビオニクス技術者は、狭いスペースで作業したり、はしごを登ったり高所で作業したり、長時間にわたって反復作業を行う必要があるため、体力と器用さも重要です。

また、航空技術は常に変化しているため、アビオニクス技術者は、業界に遅れずについていくために、柔軟性があり、新しいスキルや技術を進んで学ぶ必要があります。

性格特性

ほとんどのアビオニクス技術者は、屋外で作業したり、自分の手でできるプロジェクトに取り組んだりするのが好きな実用的な人々です。

彼らはまた、探求心が強い傾向があります。つまり、彼らは非常に好奇心旺盛で、しばしば一人でいることを好みます。

アビオニクス技術者は、社会的責任テストで好成績を収めています。これは、彼らが公正な結果を望んでおり、一般の人々に気を配っていることを示しています。

また、誠実さの尺度で高いスコアを獲得する傾向があります。つまり、几帳面で信頼でき、通常は事前に計画を立てます。

ビデオ: アビオニクスのエンジニアまたは技術者は何をしますか?

ヒント: 必要に応じてキャプションボタンをオンにします。英語に慣れていない場合は、設定ボタンで「自動翻訳」を選択してください。お気に入りの言語が翻訳可能になる前に、まずビデオの言語をクリックする必要がある場合があります。

アビオニクス技術者の給与

給与情報

どこを見るかによって、アビオニクス技術者の平均給与は異なる場合があります。

たとえば、労働統計局 (BLS) によると、米国のアビオニクス技術者の年間賃金の中央値は、2020 年 5 月時点で 66,440 ドルでした。

アビオニクス技術者の平均給与は、年間 55,545 ドル、または時給 26.7 ドルです。

この分野では、上位 10% の所得者が年平均 75,000 ドル以上稼いでいます。

場所も、アビオニクス技術者が期待できる収入に影響を与える可能性があり、最も給料の高い州はワシントン、カリフォルニア、ネバダ、アラスカ、オレゴンです。

給与に影響する要因

アビオニクス技術者の給与に影響を与える可能性のある事柄には、教育レベル、特定の職務と責任、使用する航空機の種類 (商用、軍用、または民間用など)、および航空業界でのスキルに対する需要などがあります。雇用市場。

技術者の給与は、勤務先の会社の規模や取得した追加の資格によっても影響を受ける場合があります。

その他の給与に関する考慮事項

アビオニクス技術者は時間単位または月単位で支払われる場合があり、残業代やボーナスなどの余分なお金を受け取る場合があることに注意することが重要です。

BLS によると、航空宇宙製品および部品の製造、予定された航空輸送、および航空輸送のサポート活動が、アビオニクス技術者に最も多くの費用を支払っています。

最後に、給与データは経済的および業界固有の要因の影響を受ける可能性があり、個々の収入は多くの要因によって異なる可能性があることを覚えておくことが重要です。

アビオニクスのコストに影響する要因

アビオニクスは、次のような多くの理由で高価です。

材料費

アビオニクス部品に関しては、精度が非常に重要です。

アビオニクスシステムが想定どおりに動作するには、マイクロメカニカルパーツ、磁力計、およびその他の複雑なパーツが必要です。

これらの特殊な材料と部品は高価であり、そのため、アビオニクスのコストは大幅に上昇する可能性があります.

人件費

アビオニクスシステムの製造、設置、修理には、多くのトレーニングを受けた技術者とエンジニアが必要です。

これは、アビオニクスシステムが複雑であり、専門的な知識とスキルを持つ人が操作、保守、および修正する必要があるためです。

このため、これらの熟練労働者の給与は、アビオニクス全体のコストに追加される可能性があります。

FAA認証

連邦航空局 (FAA) は、国の空域システムで機能するアビオニクスシステムをどのように構築および維持する必要があるかについて、厳格な規則を定めています。

FAA認証は、アビオニクスシステムを非常に慎重にテストおよび評価して、安全規則に従っていることを確認する費用のかかるプロセスです.

FAA 認定を取得するためのコストは、アビオニクス全体のコストの大部分を占める可能性があります。

限定生産量

使用されている飛行機がそれほど多くないため、アビオニクス企業は部品の数を減らし、各部品のコストが高くなります。

これは、1 つのパーツを作成するコストが少数のユニットに分散され、作成コストが高くなるためです。

アビオニクスは、精密な部品で作られ、FAA 認定が必要であり、少量しか製造されないため、高価です。

これらのことは、アビオニクスシステムのコストを増加させ、航空機を所有または運用する人々にとって大きな投資となります。

軍用および商用航空におけるアビオニクス

軍用および商用航空の両方で、さまざまな方法でアビオニクス技術が使用されています。ナビゲーション、通信、飛行制御、脅威の発見などに役立ちます。

軍用機のアビオニクスシステムは、商用システムよりも厳しい基準を満たすように作られています。電子対抗手段、暗号化された通信、ミサイルや敵の航空機を発見できるセンサーなどの機能を備えている可能性があります。

アビオニクス技術は、飛行をより安全かつ効率的にする、より優れた気象レーダーとナビゲーションシステムの開発、および燃料を節約し、汚染を削減できるより高度な飛行管理システムの開発につながりました。

軍用航空と民間航空の違い

軍用機は特有の困難な状況に直面することが多いため、そのアビオニクスシステムは商用機よりも強力で信頼性が高い傾向にあります。

軍用機には、暗号化通信、電子対抗手段、脅威検出システムなどの追加のアビオニクス機能も搭載されている場合があります。

アビオニクス技術の最近の進歩

アビオニクス技術の最近の進歩により、フライバイワイヤシステム、完全電子ディスプレイ、光ファイバーを介した通信などの新しい機能が生まれました。

軍用に開発された技術の一部は、現在、民間のジェット旅客機で使用されています。

軍用および商用航空の両方におけるアビオニクス技術のその他の興味深い用途には、合成視覚システム、ヘッドアップディスプレイ、拡張現実システム、無人航空機、および精密着陸システムが含まれます。

次世代アビオニクス技術

バッテリーや燃料電池を動力源とする電気ハイブリッド航空機、衛星ベースの航空管制を使用する高度なナビゲーションシステム、軍用と民間用の両方に使用できる自律型飛行制御システムなど、次世代のアビオニクス技術に関する新しい研究が行われています。目的。

全体として、アビオニクス技術は、軍用機と民間機の両方の重要な部分であり続け、飛行機をより安全に、より効率的にし、より多くのことができるようにします.

ユースケース

で使われる：	説明：
ナビゲーションシステム	アビオニクスは、ナビゲーションシステムなしでは機能しません。GPS、慣性航法、およびパイロットが現在地と安全に移動する方法を把握するのに役立つその他のシステムが搭載されています。これらのシステムは、センサー、コンピューター、およびソフトウェアを使用して、パイロットがどこにいて、どのくらいの速さで進んでいるか、どのくらいの高さであるかをリアルタイムで伝えます。
飛行制御システム	アビオニクスが使用されるもう 1 つの重要な方法は、飛行制御システムです。これらのシステムは、センサーとコンピュータープログラムを使用して、飛行中に飛行機を安定させ、制御できるようにします。パイロットが高度、速度、方向を維持し、乱気流やその他の空中の状態を監視して調整するのに役立ちます。
通信システム	アビオニクスのもう 1 つの重要な部分は、通信システムです。これらのシステムには、パイロットが地上の人々、他のパイロット、および航空インフラストラクチャの他の部分と話すことができる無線、トランスポンダー、およびその他のデバイスがあります。通信システムは、パイロットが気象に関する最新情報、航空管制からの指示、およびその他の重要な情報を入手するのに役立ちます。
安全システム	アビオニクスシステムには、衝突の回避、地形の検出と警告、気象レーダーの使用などの安全機能もあります。これらのシステムは、センサー、アルゴリズム、およびソフトウェアを使用して、起こりうる危険を見つけて対処します。これにより、飛行機と乗客の安全を確保できます。
エンジン管理	アビオニクスは、飛行機のエンジンの制御にも使用できます。これらのシステムでは、センサーとコンピューターを使用して、エンジンのパフォーマンス、燃料の使用、およびその他の要因を追跡します。これにより、パイロットはエンジン性能を向上させ、燃料を節約できます。

結論

これまで見てきたように、アビオニクスは現代の航空の重要な部分です。

その仕事は、飛行が安全でスムーズに行われるようにすることと、燃料を節約し、汚染を削減することです。

しかし、航空が変化するにつれて、アビオニクスエンジニアがしなければならないタスクも変化します。

自動運転飛行機がより一般的になり、リアルタイムのデータと分析の必要性が高まるにつれて、アビオニクスは航空の未来においてさらに重要な部分になるでしょう。

そして、アビオニクスで働きたいと思っている人たちの未来は明るいようです。

高度に熟練したアビオニクスエンジニアの必要性が常に高まっているため、個人的および専門的な成長の機会はほぼ無限にあります。

したがって、アビオニクスは、経験豊富なエンジニアであろうと初心者であろうと、検討すべき分野です。

ユニークな課題、最先端の技術、航空業界での重要な役割を備えた航空電子工学の魅力的な世界に飛び込むには、今が絶好の機会です。

エンジニアのためのアビオニクス入門