Introduktion Till Flygelektronik För Ingenjörer

Sedan bröderna Wright tog till luften har flyget varit ett av de tekniska områden som har förändrats snabbast.

I början flög piloter plan enbart av instinkt och skicklighet.

Men i takt med att flygtekniken har blivit bättre, har systemen som håller moderna plan i luften också.

Avionics är den del av tekniken som handlar om att designa, bygga och underhålla de elektroniska systemen som styr allt från ett plans motorer och flygkontroller till dess kommunikations- och navigationssystem.

Modern flygning skulle inte vara möjlig utan flygelektronik.

I den här artikeln kommer jag att prata om flygelektronikens fascinerande värld och förklara varför alla blivande ingenjörer behöver veta om det.

Introduktion till flygelektronik

Formell definition:

Design och produktion av luftburna elektriska och elektroniska anordningar; termen kommer från flygelektronik.

Introduktion till flygteknik inom teknik

Flygelektronik är en kombination av orden "flyg" och "elektronik". Det är namnet på de elektriska systemen som används i flygplan, rymdskepp och konstgjorda satelliter.

Dessa system är mycket viktiga för moderna flygplan eftersom de hjälper till med saker som motorkontroller, flygkontrollsystem, navigering, kommunikation, belysningssystem, hotdetektion, bränslesystem, elektrooptiska (EO/IR) system, väderradar, prestandamonitorer, och mer.

Målet med denna artikel är att ge en allmän översikt över flygelektronik och dess olika delar.

Navigationssystem

Navigation är ett av de viktigaste flygelektroniksystemen som används i moderna flygplan.

Navigationssystem hjälper piloter att ta reda på var de är ovanför jordens yta och få planet dit det behöver gå.

Förr använde flygplan radio och tröghetsnavigeringsprogram på marken. Modern flygelektronik har å andra sidan kommit långt och använder nu satellitsystem som GPS och WAAS för att ge mer exakta och tillförlitliga platsdata.

Modern flygelektronik har extra delar lagt till dem för att förbättra tillförlitligheten hos navigationssystemen.

Till exempel används GPS som det huvudsakliga sättet att hitta rätt, och radioapparater används som backup i händelse av en nödsituation.

Detta säkerställer att planet fortfarande är säkert även om huvudnavigationssystemet slutar fungera.

Tillsynskrav

Innan de lyfter kräver Federal Aviation Administration (FAA) att alla plan har ett avioniksystem installerat.

Reglerna säkerställer att ett flygplans avioniksystem uppfyller vissa säkerhetsstandarder och är uppdaterade med den senaste tekniken.

FAA kräver också att flygelektroniksystemen inspekteras och fixeras regelbundet för att säkerställa att de fortsätter att fungera.

Avioniksystem och enheter

Avioniksystems funktioner

Avioniksystem i flygplan gör många olika saker, till exempel:

• Motorkontroller: styra och hantera planets motorer.
• Flygkontrollsystem: se till att planet rör sig och går i rätt riktning.
• Navigering: ta reda på var och hur planet är
• Kommunikation: låter dig prata med andra flygplan och stationer på marken.
• Flyginspelare: Registrera information om en flygning så att den kan undersökas efter en olycka.
• Belysningssystem: tillåter flyg att lyfta och landa genom att avge ljus.
• Hotdetektion: hitta möjliga hot och berätta för besättningen om dem.
• Bränslesystem: hantera och hålla reda på hur mycket bränsle som används.
• Elektrooptiska och infraröda (EO/IR) system: De hjälper piloter att se bättre under dåliga siktförhållanden.
• Väderradar: ta reda på och visa hur vädret är.
• Prestandaövervakare: hålla reda på och visa data om hur ett flygplan mår.

Placering av flygelektroniksystem

Avionikutrustning finns vanligtvis i cockpiten på ett flygplan.

Sittbrunnen är där kontroll, övervakning, kommunikation, navigering, väder, anti-kollision och andra system finns.

Ett grundläggande flygelektroniksystem består av flera delar, såsom kommunikation, navigering, displayhantering, strålkastare på polishelikoptrar och andra.

Avionics Databus Protocols

Avionics databussprotokoll används av flygplansnätverk för att koppla samman avioniksystemen för militära och kommersiella flygplan.

Dessa protokoll gör det möjligt för olika system att kommunicera och dela information, vilket är avgörande för effektiv och säker flygoperation.

Elektriska kraftkällor

De flesta flygplan använder 14- eller 28-volts DC-system för att driva sin avionik.

Men större och mer komplexa plan använder växelströmskällor med högre spänning för att driva sin flygelektronik.

Avionik och flygsäkerhet

Flygelektronik är en viktig del av flygsäkerhet och effektivitet eftersom det ger flygplan de instrument och elektronik de behöver för att undvika eller hantera faror, navigera, kommunicera och fungera bra.

Moderna flygelektroniksystem erbjuder lösningar som kräver mycket datorkraft för längre, säkrare och effektivare flygningar i alla luftrum och väder.

Förbättra flygplanering och varningsapplikationer

Avionikteknik kan också hjälpa kommersiella flygbolag, företagsflyg och helikopteroperationer att förbättra flygplanering och varning genom att ge korrekt väderinformation i förväg.

Den här informationen kan hjälpa till att minska förlusterna och göra saker säkrare genom att låta trafikledare välja alternativa vägar som använder minsta mängder gas och har minst chans att bli störda av dåligt väder.

Dessutom kan piloter ge sina passagerare en bättre upplevelse när de vet exakt vad de kan förvänta sig av vädret och när de kan förvänta sig det.

Öka säkerheten

Piloter kan undvika eventuella kollisioner och andra faror genom att få information från andra plan och system på marken.

Trafikvarnings- och kollisionsundvikande system (TCAS) använder flygelektronik för att låta piloter veta när andra plan är i närheten och hjälpa dem att undvika eventuella kollisioner.

Säkerheten för planet och dess passagerare beror också på väderradar och satellitnavigeringssystem.

Future of Avionics

Avionics förväntas förändras mycket under de närmaste åren, tack vare förbättringar av tekniken som kommer att leda till enklare att använda gränssnitt, pekskärmar, sensorer och automatisering.

Dessa förbättringar kommer att göra piloter säkrare och mer medvetna om sin omgivning.

Framsteg inom flygelektronikkapacitet

Avionik förändras snabbt, med ny teknik som obemannade flygplan, artificiell intelligens, biometri, robotik, blockchain, alternativa bränslen och elektriska flygplan.

Till 2036 vill flygindustrin nästan fördubbla antalet passagerare och gods.

Detta kommer att kräva ny teknik och sätt att göra saker för att möta efterfrågan.

Det kan inkludera större skärmar på flygdäcket, verktyg som gör det lättare att se i mörker och sensorer som kan se genom moln eller dimma.

Anslutningar i cockpits

Under de kommande fem åren kommer det sätt som anslutningar används i cockpits sannolikt att förändras.

Banbaserad verksamhet och förbättrad datalänk kommer att bli vanligare.

Dessa tekniker kommer att hjälpa piloter att bättre förutsäga och reagera på förändringar i vädret, flygtrafiken och andra saker som påverkar flygverksamheten.

Framsteg inom obemannade flygplanssystem

Under de kommande tio åren lär också tekniken för obemannade flygplanssystem bli bättre.

Textron Systems och andra företag arbetar med nya funktioner för dessa system, som kan göra det lättare att använda obemannade flygplan i en mängd olika situationer.

Förändringar på flygmarknaderna

Flygmarknaderna runt om i världen förväntas också förändras mycket till 2025.

Kina förväntas passera USA som världens största marknad för flygresor, och Indien förväntas gå upp från sjunde plats till tredje.

Dessa förändringar kan få flygbolagen att konkurrera mer med varandra när de letar efter sätt att skilja sig från sina konkurrenter.

Dessutom kan vi se nya plan på himlen från företag som Eviation Alice som tillverkar elektriska plan som är godkända för kommersiellt bruk.

Avionics utbildning och certifiering (exempel i USA)

För att bli flygtekniker eller ingenjör måste du avsluta ett utbildningsprogram som tar cirka 2 000 timmar och inkluderar praktisk erfarenhet.

Federal Aviation Administration (FAA) måste godkänna utbildningsprogrammet, och kandidaten måste också få en Airframe and Powerplant (A&P) legitimation.

FAA-bestämmelser säger också att kandidaten måste vara minst 18 år gammal, tala engelska väl och klara skriftliga, muntliga och praktiska prov.

Specialisering i olika roller

Flygtekniker kan bland annat vara bänktekniker, systemfelsökare eller linjetekniker.

Varje roll behöver olika kunskaper och erfarenheter, så kandidater bör leta efter rätt utbildning för att möta behoven i rollen de vill ha.

Alternativ för att göra en karriär inom flygelektronik

Flygtekniker kan få ett jobb med bara en gymnasieexamen eller motsvarande och lära sig på jobbet.

De kan också få en associerad eller kandidatexamen i fordonsteknik, flyg eller elektroteknik.

Olika skolor och examina har olika krav för varje utbildningsväg.

Färdigheter för en karriär inom flygelektronik

Flygtekniker måste alltid visa saker som uppmärksamhet på detaljer, pålitlighet och förmågan att tänka analytiskt.

Flygtekniker behöver veta om saker som FAA, handverktyg och elektriska system, men de måste också kunna tänka kritiskt och lösa problem för att lösa problem när de dyker upp.

För att arbetet i fält ska gå bra måste du också kunna röra händer och ögon väl och vara noga med detaljer.

Kommunikation och lagarbete

Flygtekniker arbetar ofta i team, så de måste kunna kommunicera bra och komma överens med andra människor.

De kan också behöva förklara komplicerad teknisk information för andra teammedlemmar, piloter eller personer inom flygledningen, så att kunna prata och skriva bra är viktigt.

Kommunikation är mycket viktig i många flygjobb, som flygbesättning, kabinpersonal och flygledning, där det kan vara en fråga om liv och död att få fram budskapet tydligt.

Lagarbete är särskilt viktigt inom flygmekanik och flygteknik, där människor med olika typer av tekniska färdigheter måste samarbeta för att se till att komplicerade system och maskiner hålls i god form.

Fysisk uthållighet och anpassningsförmåga

Fysisk uthållighet och skicklighet är också viktigt för flygtekniker, eftersom de kan behöva arbeta i trånga utrymmen, klättra på stegar eller arbeta på höjder, och göra repetitiva uppgifter under långa perioder.

Dessutom, eftersom flygtekniken alltid förändras, måste flygtekniker vara flexibla och villiga att lära sig nya färdigheter och tekniker för att hålla jämna steg med branschen.

Personlighetsdrag

De flesta flygtekniker är praktiska människor som gillar att arbeta utomhus eller på projekt som de kan göra med sina händer.

De tenderar också att vara undersökande, vilket betyder att de är väldigt nyfikna och ofta gillar att vara ensamma.

Flygtekniker klarar sig bra på testet för socialt ansvar, som visar att de vill ha rättvisa resultat och bry sig om människor i allmänhet.

De tenderar också att få höga poäng på samvetsgrannhetsskalan, vilket betyder att de är metodiska, pålitliga och vanligtvis planerar saker i förväg.

Video: Vad gör en flygteknikingenjör eller -tekniker?

Tips: Slå på bildtextknappen om du behöver den. Välj "automatisk översättning" i inställningsknappen om du inte är bekant med det engelska språket. Du kan behöva klicka på språket för videon först innan ditt favoritspråk blir tillgängligt för översättning.

Lön för flygtekniker

Löneinformation

Beroende på var du tittar kan medellönen för en flygtekniker vara olika.

Till exempel, enligt Bureau of Labor Statistics (BLS), var medianårslönen för flygtekniker i USA $66 440 i maj 2020.

Medellönen för en flygtekniker är $55 545 per år, eller $26,7 per timme.

Inom det här fältet tjänar de översta 10 % av löntagarna i genomsnitt $75 000 eller mer per år.

Platsen kan också påverka hur mycket en flygtekniker kan förvänta sig att tjäna, med de högst betalande staterna Washington, Kalifornien, Nevada, Alaska och Oregon.

Faktorer som påverkar lönen

Några av de saker som kan påverka en flygteknikers lön är deras utbildningsnivå, deras specifika arbetsuppgifter och ansvar, vilken typ av flygplan de arbetar på (som kommersiellt, militärt eller privat) och efterfrågan på deras kompetens inom arbetsmarknaden.

En teknikers lön kan också påverkas av storleken på företaget de arbetar för och av eventuella ytterligare certifieringar de tjänar.

Övriga löneöverväganden

Det är viktigt att notera att flygtekniker kan få betalt per timme eller månad, och vissa kan få extra pengar som övertidsersättning eller bonusar.

Enligt BLS betalar tillverkning av flygprodukter och delar, reguljär flygtransport och stödaktiviteter för flygtransport mest för flygtekniker.

Slutligen är det viktigt att komma ihåg att lönedata kan påverkas av ekonomiska och branschspecifika faktorer, och att individuella inkomster kan variera beroende på ett antal faktorer.

Faktorer som påverkar flygelektronikkostnaden

Flygelektronik är dyra på grund av ett antal saker, till exempel:

Materialkostnad

När det kommer till flygelektronikdelar är precision väldigt viktig.

Avioniksystem behöver mikromekaniska delar, magnetometrar och andra komplexa delar för att fungera som de ska.

Dessa specialiserade material och delar är dyra, och på grund av det kan kostnaderna för flygelektronik gå upp mycket.

Arbetskraftskostnader

Det behövs tekniker och ingenjörer med mycket utbildning för att tillverka, installera och fixa flygelektroniksystem.

Detta beror på att flygelektroniksystem är komplicerade och behöver drivas, underhållas och fixas av personer med specialiserade kunskaper och färdigheter.

På grund av detta kan lönerna för dessa kvalificerade arbetare öka kostnaden för flygelektronik som helhet.

FAA-certifiering

Federal Aviation Administration (FAA) har strikta regler om hur flygelektroniksystem som fungerar i det nationella luftrumssystemet måste byggas och underhållas.

FAA-certifiering är en dyr process som involverar att testa och utvärdera flygelektroniksystem mycket noggrant för att se till att de följer säkerhetsreglerna.

Kostnaden för att få FAA-certifiering kan vara en stor del av kostnaden för flygelektronik som helhet.

Begränsad produktionsvolym

Eftersom det inte finns så många plan i bruk tillverkar flygelektronikföretag färre delar, vilket gör att varje del kostar mer.

Detta beror på att kostnaden för att tillverka en enskild del är fördelad på ett mindre antal enheter, vilket gör den dyrare att tillverka.

Flygelektronik är dyra eftersom de är gjorda av exakta delar, kräver FAA-certifiering och tillverkas endast i små kvantiteter.

Dessa saker ökar kostnaderna för flygelektroniksystem, vilket gör dem till en stor investering för människor som äger eller driver flygplan.

Avionik inom militär och kommersiell luftfart

Både militärt och kommersiellt flyg använder flygteknik på många sätt. Det kan hjälpa till med saker som navigering, kommunikation, flygkontroll och upptäcka hot.

Avioniksystem för militära flygplan är gjorda för att uppfylla strängare standarder än kommersiella system. De kan ha funktioner som elektroniska motåtgärder, krypterad kommunikation och sensorer som kan upptäcka inkommande missiler eller fientliga flygplan.

Avionikteknik har lett till utvecklingen av bättre väderradar och navigationssystem som gör flygningen säkrare och effektivare, samt mer avancerade flygledningssystem som kan spara bränsle och minska föroreningarna.

Skillnader mellan militär och kommersiell luftfart

Eftersom militära plan möter unika och ofta svåra förhållanden, tenderar deras avioniksystem att vara starkare och mer tillförlitliga än de i kommersiella plan.

Militära flygplan kan också ha extra avionikfunktioner som krypterad kommunikation, elektroniska motåtgärder och hotdetekteringssystem.

Senaste framstegen inom flygteknik

De senaste förbättringarna inom flygelektronikteknik har lett till nya funktioner som fly-by-wire-system, helt elektroniska displayer och kommunikation via fiberoptik.

Vissa tekniker som gjordes för militären används nu på civila jetliners.

Andra intressanta användningar av flygelektronikteknik inom både militär och kommersiell luftfart inkluderar syntetiska visionsystem, heads-up-skärmar, augmented reality-system, obemannade flygfarkoster och precisionslandningssystem.

Nästa generations flygelektronikteknik

Ny forskning görs om nästa generations flygelektronikteknik, såsom elektriska hybridflygplan som drivs av batterier eller bränsleceller, avancerade navigationssystem som använder satellitbaserad flygledning och autonoma flygledningssystem som kan användas för både militära och civila syften.

Sammantaget fortsätter flygtekniken att vara en viktig del av både militär och civil luftfart, vilket gör flygplan säkrare, effektivare och kan göra mer.

Användningsfall

Använd i:	Beskrivning:
Navigationssystem	Avionics kan inte fungera utan navigationssystem. De har GPS, tröghetsnavigering och andra system som hjälper piloter att ta reda på var de är och hur man tar sig runt på ett säkert sätt. Dessa system använder sensorer, datorer och programvara för att i realtid tala om för piloter var de är, hur snabbt de går och hur högt upp de är.
Flygkontrollsystem	Ett annat viktigt sätt att avionik används är i flygkontrollsystem. Dessa system använder sensorer och datorprogram för att hålla planet stadigt och under kontroll medan det är i luften. De kan hjälpa piloter att hålla sin höjd, hastighet och riktning, samt se efter och anpassa sig efter turbulens och andra förhållanden i luften.
Kommunikationssystem	En annan viktig del av flygelektronik är kommunikationssystem. Det finns radioapparater, transpondrar och andra enheter i dessa system som låter piloter prata med människor på marken, andra piloter och andra delar av flyginfrastrukturen. Kommunikationssystem hjälper piloter att få aktuell information om vädret, instruktioner från flygledningen och annan viktig information.
Säkerhetssystem	Avioniksystem kan också ha säkerhetsfunktioner som att undvika kollisioner, upptäcka och varna om terrängen och använda väderradar. Dessa system använder sensorer, algoritmer och programvara för att hitta och hantera möjliga faror. Detta hjälper till att hålla planet och dess passagerare säkra.
Motorhantering	Avionik kan också användas för att styra motorerna i ett flygplan. Sensorer och datorer används i dessa system för att hålla reda på motorns prestanda, bränsleförbrukning och andra faktorer. Detta låter piloterna förbättra motorns prestanda och spara bränsle.

Slutsats

Som vi har sett är flygelektronik en viktig del av det moderna flyget.

Dess uppgift är att se till att flygningar är säkra och fungerar smidigt, samt att spara bränsle och minska föroreningarna.

Men i takt med att flyget förändras kommer uppgifterna som flygteknikingenjörer måste utföra också.

I takt med att självkörande flygplan blir vanligare och behovet av realtidsdata och analyser växer, kommer flygelektronik att bli en ännu viktigare del av flygets framtid.

Och framtiden ser bra ut för människor som vill arbeta inom flygelektronik.

Med behovet av högutbildade flygteknikingenjörer som växer hela tiden, finns det nästan oändliga möjligheter för personlig och professionell tillväxt.

Så flygelektronik är ett område du bör undersöka oavsett om du är en erfaren ingenjör eller precis har börjat.

Det har aldrig funnits en bättre tid att dyka in i flygelektronikens fascinerande värld, med dess unika utmaningar, spetsteknologi och viktiga roll i flygvärlden.