Wprowadzenie Do Awioniki Dla Inżynierów

Odkąd bracia Wright wznieśli się w powietrze, lotnictwo jest jedną z dziedzin inżynierii, która zmieniała się najszybciej.

Na początku piloci latali samolotami wyłącznie dzięki instynktowi i umiejętnościom.

Ale wraz z rozwojem technologii lotniczej poprawiły się systemy, które utrzymują nowoczesne samoloty w powietrzu.

Awionika jest częścią inżynierii, która zajmuje się projektowaniem, budową i konserwacją systemów elektronicznych, które kontrolują wszystko, od silników samolotu i sterowania lotem po systemy komunikacji i nawigacji.

Współczesny lot nie byłby możliwy bez awioniki.

W tym artykule opowiem o fascynującym świecie awioniki i wyjaśnię, dlaczego każdy początkujący inżynier powinien o nim wiedzieć.

Wprowadzenie do awioniki

Formalna definicja:

Projektowanie i produkcja lotniczych urządzeń elektrycznych i elektronicznych; termin wywodzi się z elektroniki lotniczej.

Wprowadzenie do awioniki w inżynierii

Awionika to połączenie słów „lotnictwo” i „elektronika”. Jest to nazwa systemów elektrycznych stosowanych w samolotach, statkach kosmicznych i sztucznych satelitach.

Systemy te są bardzo ważne dla nowoczesnych samolotów, ponieważ pomagają w sterowaniu silnikiem, systemach sterowania lotem, nawigacji, komunikacji, systemach oświetleniowych, wykrywaniu zagrożeń, systemach paliwowych, systemach elektrooptycznych (EO/IR), radarach pogodowych, monitorach wydajności, i więcej.

Celem tego artykułu jest przedstawienie ogólnego przeglądu awioniki i jej różnych części.

Systemy nawigacji

Nawigacja to jeden z najważniejszych systemów awioniki stosowanych we współczesnych samolotach.

Systemy nawigacyjne pomagają pilotom dowiedzieć się, gdzie znajdują się nad powierzchnią Ziemi i skierować samolot tam, gdzie powinien lecieć.

W przeszłości samoloty korzystały z programów nawigacji radiowej i inercyjnej na ziemi. Z drugiej strony nowoczesna awionika przeszła długą drogę i obecnie wykorzystuje systemy satelitarne, takie jak GPS i WAAS, aby dostarczać dokładniejsze i bardziej wiarygodne dane o lokalizacji.

Do nowoczesnej awioniki dodawane są dodatkowe części poprawiające niezawodność systemów nawigacyjnych.

Na przykład GPS jest używany jako główny sposób znajdowania drogi, a radia są używane jako kopia zapasowa w nagłych przypadkach.

Daje to pewność, że samolot będzie nadal bezpieczny, nawet jeśli główny system nawigacyjny przestanie działać.

Wymogi regulacyjne

Przed startem Federalna Administracja Lotnictwa (FAA) wymaga, aby wszystkie samoloty miały zainstalowany system awioniki.

Zasady zapewniają, że systemy awioniki samolotu spełniają określone normy bezpieczeństwa i są zgodne z najnowszą technologią.

FAA wymaga również, aby systemy awioniki były regularnie sprawdzane i naprawiane, aby upewnić się, że nadal działają.

Systemy i urządzenia awioniki

Funkcje systemów awioniki

Systemy awioniki w samolotach robią wiele różnych rzeczy, takich jak:

• Sterowanie silnikiem: sterowanie silnikami samolotu i zarządzanie nimi.
• Systemy sterowania lotem: upewnianie się, że samolot porusza się i leci we właściwym kierunku.
• Nawigacja: ustalanie, gdzie i jak znajduje się samolot
• Komunikacja: pozwala rozmawiać z innymi samolotami i stacjami naziemnymi.
• Rejestratory lotu: Rejestruj informacje o locie, aby można było je sprawdzić po wypadku.
• Systemy oświetlenia: umożliwiające startowanie i lądowanie samolotów poprzez emitowanie światła.
• Wykrywanie zagrożeń: znajdowanie możliwych zagrożeń i informowanie o nich załogi.
• Układy paliwowe: zarządzanie i śledzenie zużycia paliwa.
• Systemy elektrooptyczne i na podczerwień (EO/IR): pomagają pilotom lepiej widzieć w warunkach słabej widoczności.
• Radar pogodowy: ustalanie i pokazywanie, jaka jest pogoda.
• Monitory wydajności: śledzenie i wyświetlanie danych o tym, jak radzi sobie samolot.

Lokalizacja systemów awioniki

Wyposażenie awioniki zwykle znajduje się w kokpicie samolotu.

W kokpicie znajdują się systemy sterowania, monitoringu, komunikacji, nawigacji, pogodowe, antykolizyjne i inne.

Podstawowy system awioniki składa się z kilku części, takich jak komunikacja, nawigacja, zarządzanie wyświetlaczami, reflektory na policyjnych śmigłowcach i inne.

Protokoły magistrali danych awioniki

Protokoły magistrali danych awioniki są używane przez sieci statków powietrznych do łączenia systemów awioniki samolotów wojskowych i komercyjnych.

Protokoły te umożliwiają różnym systemom komunikację i wymianę informacji, co jest niezbędne dla wydajnych i bezpiecznych operacji lotniczych.

Źródła energii elektrycznej

Większość samolotów wykorzystuje systemy 14- lub 28-woltowe prądu stałego do zasilania awioniki.

Ale większe i bardziej złożone samoloty wykorzystują źródła prądu przemiennego o wyższym napięciu do zasilania awioniki.

Awionika i bezpieczeństwo lotnicze

Awionika jest ważną częścią bezpieczeństwa i wydajności lotnictwa, ponieważ zapewnia samolotom instrumenty i elektronikę, których potrzebują, aby unikać niebezpieczeństw lub radzić sobie z nimi, nawigować, komunikować się i dobrze pracować.

Nowoczesne systemy awioniki oferują rozwiązania, które wymagają dużej mocy obliczeniowej do dłuższych, bezpieczniejszych i wydajniejszych lotów w każdej przestrzeni powietrznej i przy każdej pogodzie.

Ulepszanie aplikacji do planowania lotów i ostrzegania

Technologia awioniki może również pomóc komercyjnym liniom lotniczym, lotnictwu korporacyjnemu i operacjom śmigłowcowym usprawnić planowanie lotów i ostrzeganie poprzez dostarczanie dokładnych informacji o pogodzie z wyprzedzeniem.

Informacje te mogą pomóc zmniejszyć straty i zwiększyć bezpieczeństwo, umożliwiając dyspozytorom wybór alternatywnych tras, które zużywają najmniej gazu i mają najmniejszą szansę na zakłócenie przez złą pogodę.

Ponadto piloci mogą zapewnić swoim pasażerom lepsze wrażenia, gdy dokładnie wiedzą, czego mogą się spodziewać po pogodzie i kiedy się jej spodziewać.

Zwiększanie bezpieczeństwa

Piloci mogą uniknąć możliwych kolizji i innych niebezpieczeństw, uzyskując informacje z innych samolotów i systemów naziemnych.

Systemy ostrzegania o ruchu drogowym i unikania kolizji (TCAS) wykorzystują technologię awioniki, aby informować pilotów o innych samolotach w pobliżu i pomagać im w unikaniu ewentualnych kolizji.

Bezpieczeństwo samolotu i jego pasażerów zależy również od radaru pogodowego i systemów nawigacji satelitarnej.

Przyszłość awioniki

Oczekuje się, że awionika bardzo się zmieni w ciągu najbliższych kilku lat dzięki ulepszeniom technologicznym, które doprowadzą do łatwiejszych w użyciu interfejsów, ekranów dotykowych, czujników i automatyzacji.

Te ulepszenia sprawią, że piloci będą bezpieczniejsi i bardziej świadomi swojego otoczenia.

Postępy w możliwościach awioniki

Awionika zmienia się szybko dzięki nowym technologiom, takim jak samoloty bezzałogowe, sztuczna inteligencja, biometria, robotyka, łańcuch bloków, paliwa alternatywne i samoloty elektryczne.

Do 2036 roku branża lotnicza chce niemal podwoić liczbę pasażerów i ładunków.

Będzie to wymagało nowych technologii i sposobów działania, aby sprostać popytowi.

Może to obejmować większe ekrany na pokładzie załogi, narzędzia ułatwiające widzenie w ciemności oraz czujniki, które mogą widzieć przez chmury lub mgłę.

Łączność w kokpitach

W ciągu najbliższych pięciu lat sposób korzystania z łączności w kokpicie prawdopodobnie ulegnie zmianie.

Operacje oparte na trajektorii i ulepszone łącze danych staną się bardziej powszechne.

Technologie te pomogą pilotom lepiej przewidywać i reagować na zmiany pogody, ruchu lotniczego i innych rzeczy, które wpływają na operacje lotnicze.

Postępy w bezzałogowych systemach powietrznych

W ciągu najbliższych dziesięciu lat technologia systemów bezzałogowych statków powietrznych również prawdopodobnie ulegnie poprawie.

Textron Systems i inne firmy pracują nad nowymi funkcjami tych systemów, które mogłyby ułatwić korzystanie z bezzałogowych statków powietrznych w wielu różnych sytuacjach.

Zmiany na rynkach lotniczych

Oczekuje się, że rynki lotnicze na całym świecie również bardzo się zmienią do 2025 r.

Oczekuje się, że Chiny wyprzedzą Stany Zjednoczone jako największy światowy rynek podróży lotniczych, a Indie mają awansować z siódmego miejsca na trzecie.

Te zmiany mogą sprawić, że linie lotnicze będą bardziej konkurować ze sobą, szukając sposobów na odróżnienie się od swoich rywali.

Ponadto możemy zobaczyć nowe samoloty na niebie od firm takich jak Eviation Alice, które produkują samoloty elektryczne dopuszczone do użytku komercyjnego.

Szkolenie i certyfikacja w zakresie awioniki (przykład w USA)

Aby zostać technikiem lub inżynierem awioniki, musisz ukończyć program szkoleniowy, który trwa około 2000 godzin i obejmuje praktyczne doświadczenie.

Federalna Administracja Lotnictwa (FAA) musi zatwierdzić program szkolenia, a kandydat musi również uzyskać poświadczenie płatowca i zespołu napędowego (A&P).

Przepisy FAA mówią również, że kandydat musi mieć ukończone 18 lat, dobrze mówić po angielsku oraz zdać testy pisemne, ustne i praktyczne.

Specjalizacja w różnych rolach

Technicy awioniki mogą być między innymi technikami stołowymi, osobami zajmującymi się rozwiązywaniem problemów systemowych lub technikami liniowymi.

Każda rola wymaga innego zestawu umiejętności i doświadczenia, dlatego kandydaci powinni szukać odpowiedniego szkolenia, które zaspokoi potrzeby roli, na której chcą pracować.

Możliwości kontynuowania kariery w awionice

Technicy awioniki mogą znaleźć pracę z dyplomem ukończenia szkoły średniej lub równoważnym i uczyć się w pracy.

Mogli również uzyskać stopień naukowy lub licencjata w dziedzinie technologii motoryzacyjnej, lotnictwa lub elektrotechniki.

Różne szkoły i poziomy stopni mają różne wymagania dla każdej ścieżki edukacyjnej.

Umiejętności do kariery w lotnictwie

Technicy awioniki muszą zawsze wykazywać się dbałością o szczegóły, niezawodnością i umiejętnością analitycznego myślenia.

Technicy awioniki muszą wiedzieć takie rzeczy, jak FAA, narzędzia ręczne i systemy elektryczne, ale muszą także umieć myśleć krytycznie i rozwiązywać problemy, aby naprawić problemy, gdy się pojawią.

Aby praca w polu przebiegała dobrze, trzeba też umieć dobrze poruszać rękami i oczami oraz zwracać baczną uwagę na szczegóły.

Komunikacja i praca zespołowa

Technicy awioniki często pracują w zespołach, więc muszą umieć się dobrze komunikować i dogadywać z innymi ludźmi.

Mogą również potrzebować wyjaśnienia skomplikowanych informacji technicznych innym członkom zespołu, pilotom lub osobom z kontroli ruchu lotniczego, dlatego ważna jest umiejętność mówienia i pisania.

Komunikacja jest bardzo ważna w wielu zawodach lotniczych, takich jak załoga lotnicza, personel pokładowy i kontrola ruchu lotniczego, gdzie jasne przekazanie wiadomości może być kwestią życia i śmierci.

Praca zespołowa jest szczególnie ważna w mechanice i inżynierii lotniczej, gdzie ludzie o różnych umiejętnościach technicznych muszą ze sobą współpracować, aby mieć pewność, że skomplikowane systemy i maszyny są utrzymywane w dobrym stanie.

Wytrzymałość fizyczna i zdolność adaptacji

Wytrzymałość fizyczna i zręczność są również ważne dla techników awioniki, ponieważ mogą być zmuszeni do pracy w ciasnych przestrzeniach, wspinania się po drabinach lub pracy na wysokości oraz wykonywania powtarzalnych zadań przez długi czas.

Ponadto, ponieważ technologia lotnicza ciągle się zmienia, technicy awioniki muszą być elastyczni i chętni do uczenia się nowych umiejętności i technologii, aby nadążyć za branżą.

Cechy charakteru

Większość techników awioniki to ludzie praktyczni, którzy lubią pracować na zewnątrz lub nad projektami, które mogą wykonać własnymi rękami.

Mają też tendencję do bycia dociekliwymi, co oznacza, że ​​są bardzo ciekawskie i często lubią być same.

Technicy awioniki dobrze wypadają w teście odpowiedzialności społecznej, który pokazuje, że chcą uczciwych wyników i ogólnie troszczą się o ludzi.

Zwykle uzyskują również wysokie wyniki na skali sumienności, co oznacza, że ​​są metodyczni, niezawodni i zwykle planują wszystko z wyprzedzeniem.

Wideo: Czym zajmuje się inżynier lub technik awioniki?

Wskazówka: włącz przycisk napisów, jeśli go potrzebujesz. Wybierz „automatyczne tłumaczenie” w przycisku ustawień, jeśli nie znasz języka angielskiego. Może być konieczne kliknięcie najpierw języka filmu, zanim Twój ulubiony język będzie dostępny do tłumaczenia.

Wynagrodzenie technika awioniki

Informacje o wynagrodzeniach

W zależności od tego, gdzie spojrzysz, średnia pensja technika awioniki może być różna.

Na przykład według Bureau of Labor Statistics (BLS) mediana rocznego wynagrodzenia techników awioniki w Stanach Zjednoczonych wynosiła 66 440 USD w maju 2020 r.

Średnia pensja technika awioniki wynosi 55 545 USD rocznie, czyli 26,7 USD za godzinę.

W tej dziedzinie 10% najlepiej zarabiających zarabia średnio 75 000 USD lub więcej rocznie.

Lokalizacja może również wpływać na wysokość zarobków technika awioniki, przy czym najlepiej płatne stany to Waszyngton, Kalifornia, Nevada, Alaska i Oregon.

Czynniki wpływające na wynagrodzenie

Niektóre z rzeczy, które mogą wpływać na wynagrodzenie technika awionika, to jego poziom wykształcenia, jego specyficzne obowiązki i zakres odpowiedzialności, typ statku powietrznego, na którym pracuje (taki jak komercyjny, wojskowy lub prywatny) oraz zapotrzebowanie na jego umiejętności w rynek pracy.

Na wynagrodzenie technika może również wpływać wielkość firmy, w której pracuje, oraz wszelkie dodatkowe certyfikaty, które zdobywa.

Inne względy płacowe

Należy zauważyć, że technicy awioniki mogą otrzymywać wynagrodzenie za godzinę lub miesiąc, a niektórzy mogą otrzymywać dodatkowe pieniądze, takie jak wynagrodzenie za nadgodziny lub premie.

Według BLS, produkcja produktów lotniczych i części, rozkładowy transport lotniczy i działania wspierające transport lotniczy przynoszą największe zyski technikom awioniki.

Na koniec należy pamiętać, że na dane dotyczące wynagrodzeń mogą mieć wpływ czynniki ekonomiczne i branżowe, a indywidualne zarobki mogą się różnić w zależności od wielu czynników.

Czynniki wpływające na koszt awioniki

Awionika jest droga z wielu powodów, takich jak:

Koszt materiałów

Jeśli chodzi o części awioniki, precyzja jest bardzo ważna.

Systemy awioniki wymagają części mikromechanicznych, magnetometrów i innych skomplikowanych części, aby działały tak, jak powinny.

Te specjalistyczne materiały i części są drogie, przez co koszt awioniki może znacznie wzrosnąć.

Koszty pracy

Do tworzenia, instalowania i naprawy systemów awioniki potrzebni są technicy i inżynierowie z wieloma szkoleniami.

Wynika to z faktu, że systemy awioniki są skomplikowane i muszą być obsługiwane, konserwowane i naprawiane przez osoby posiadające specjalistyczną wiedzę i umiejętności.

Z tego powodu pensje tych wykwalifikowanych pracowników mogą zwiększyć całkowity koszt awioniki.

Certyfikat FAA

Federalna Administracja Lotnictwa (FAA) ma surowe zasady dotyczące budowy i konserwacji systemów awioniki, które działają w krajowym systemie przestrzeni powietrznej.

Certyfikacja FAA to kosztowny proces, który obejmuje bardzo dokładne testowanie i ocenę systemów awioniki, aby upewnić się, że spełniają one zasady bezpieczeństwa.

Koszt uzyskania certyfikatu FAA może stanowić dużą część kosztów awioniki jako całości.

Ograniczona wielkość produkcji

Ponieważ w użyciu jest niewiele samolotów, firmy produkujące awionikę produkują mniej części, co oznacza, że ​​każda część kosztuje więcej.

Dzieje się tak, ponieważ koszt wykonania pojedynczej części rozkłada się na mniejszą liczbę jednostek, co czyni ją droższą.

Awionika jest droga, ponieważ jest wykonana z precyzyjnych części, wymaga certyfikacji FAA i jest produkowana tylko w małych ilościach.

Te rzeczy zwiększają koszt systemów awioniki, czyniąc z nich dużą inwestycję dla osób posiadających lub obsługujących samoloty.

Awionika w lotnictwie wojskowym i komercyjnym

Zarówno lotnictwo wojskowe, jak i komercyjne wykorzystują technologię awioniki na wiele sposobów. Może pomóc w nawigacji, komunikacji, kontroli lotów i wykrywaniu zagrożeń.

Systemy awioniki samolotów wojskowych spełniają bardziej rygorystyczne normy niż systemy komercyjne. Mogą mieć takie funkcje, jak elektroniczne środki zaradcze, szyfrowana komunikacja i czujniki wykrywające nadlatujące pociski lub samoloty wroga.

Technologia awioniki doprowadziła do opracowania lepszych radarów pogodowych i systemów nawigacyjnych, dzięki którym latanie jest bezpieczniejsze i wydajniejsze, a także bardziej zaawansowanych systemów zarządzania lotem, które mogą oszczędzać paliwo i ograniczać zanieczyszczenie.

Różnice między lotnictwem wojskowym a komercyjnym

Ponieważ samoloty wojskowe napotykają wyjątkowe i często trudne warunki, ich systemy awioniki są zwykle silniejsze i bardziej niezawodne niż te w samolotach komercyjnych.

Samoloty wojskowe mogą również mieć dodatkowe funkcje awioniki, takie jak szyfrowana komunikacja, elektroniczne środki zaradcze i systemy wykrywania zagrożeń.

Najnowsze postępy w technologii awioniki

Niedawne ulepszenia technologii awioniki doprowadziły do ​​nowych funkcji, takich jak systemy fly-by-wire, w pełni elektroniczne wyświetlacze i komunikacja za pośrednictwem światłowodów.

Niektóre technologie, które zostały stworzone dla wojska, są obecnie używane w cywilnych odrzutowcach.

Inne interesujące zastosowania technologii awioniki zarówno w lotnictwie wojskowym, jak i komercyjnym obejmują syntetyczne systemy wizyjne, wyświetlacze przezierne, systemy rzeczywistości rozszerzonej, bezzałogowe statki powietrzne i systemy precyzyjnego lądowania.

Technologie awioniki nowej generacji

Prowadzone są nowe badania nad technologiami awioniki nowej generacji, takimi jak elektryczne samoloty hybrydowe zasilane bateriami lub ogniwami paliwowymi, zaawansowane systemy nawigacyjne wykorzystujące satelitarną kontrolę ruchu lotniczego oraz autonomiczne systemy sterowania lotem, które mogą być wykorzystywane zarówno w wojsku, jak i cywilach cele.

Ogólnie rzecz biorąc, technologia awioniki nadal stanowi kluczową część zarówno lotnictwa wojskowego, jak i cywilnego, dzięki czemu samoloty są bezpieczniejsze, wydajniejsze i mają większe możliwości.

Przypadków użycia

Stosuje się w:	Opis:
Systemy nawigacji	Awionika nie może działać bez systemów nawigacyjnych. Mają GPS, nawigację bezwładnościową i inne systemy, które pomagają pilotom dowiedzieć się, gdzie się znajdują i jak bezpiecznie się poruszać. Systemy te wykorzystują czujniki, komputery i oprogramowanie, aby informować pilotów w czasie rzeczywistym, gdzie się znajdują, jak szybko lecą i jak wysoko się znajdują.
Systemy sterowania lotem	Innym ważnym sposobem wykorzystania awioniki są systemy sterowania lotem. Systemy te wykorzystują czujniki i programy komputerowe, aby utrzymać samolot stabilnie i pod kontrolą, gdy jest w powietrzu. Mogą pomóc pilotom utrzymać wysokość, prędkość i kierunek, a także obserwować i dostosowywać się do turbulencji i innych warunków w powietrzu.
Systemy komunikacji	Kolejną ważną częścią awioniki są systemy łączności. W tych systemach znajdują się radia, transpondery i inne urządzenia, które pozwalają pilotom rozmawiać z ludźmi na ziemi, innymi pilotami i innymi częściami infrastruktury lotniczej. Systemy łączności pomagają pilotom uzyskać aktualne informacje o pogodzie, instrukcje kontroli ruchu lotniczego i inne ważne informacje.
Systemy bezpieczeństwa	Systemy awioniki mogą również posiadać funkcje bezpieczeństwa, takie jak unikanie kolizji, wykrywanie i ostrzeganie o terenie oraz korzystanie z radaru pogodowego. Systemy te wykorzystują czujniki, algorytmy i oprogramowanie do znajdowania potencjalnych zagrożeń i radzenia sobie z nimi. Dzięki temu samolot i jego pasażerowie są bezpieczni.
Zarządzanie silnikiem	Awionikę można również wykorzystać do sterowania silnikami samolotu. Czujniki i komputery są używane w tych systemach do śledzenia wydajności silnika, zużycia paliwa i innych czynników. Pozwala to pilotom poprawić osiągi silnika i zaoszczędzić paliwo.

Wniosek

Jak widzieliśmy, awionika jest ważną częścią współczesnego lotnictwa.

Jego zadaniem jest dbanie o to, aby loty były bezpieczne i płynne, a także oszczędzanie paliwa i ograniczanie zanieczyszczeń.

Ale wraz ze zmianami w lotnictwie będą się zmieniać zadania, które muszą wykonać inżynierowie awioniki.

Ponieważ samoloty samojezdne stają się coraz bardziej powszechne, a zapotrzebowanie na dane i analizy w czasie rzeczywistym rośnie, awionika stanie się jeszcze ważniejszą częścią przyszłości lotnictwa.

A przyszłość wygląda dobrze dla ludzi, którzy chcą pracować w awionice.

Wraz ze stale rosnącym zapotrzebowaniem na wysoko wykwalifikowanych inżynierów awioniki, istnieją niemal nieograniczone możliwości rozwoju osobistego i zawodowego.

Tak więc awionika to dziedzina, której powinieneś się przyjrzeć, niezależnie od tego, czy jesteś doświadczonym inżynierem, czy dopiero zaczynasz.

Nigdy nie było lepszego czasu, aby zanurzyć się w fascynujący świat awioniki, z jego wyjątkowymi wyzwaniami, najnowocześniejszą technologią i ważną rolą w świecie lotnictwa.