伍、航電發展的限制
大型積體電路的出現來自於電晶體的發明，大幅改善平均故障間隔、可靠度，但科技的發展卻很少善用此優勢，廠商反而競相設計更複雜、功能更強的航電系統，造成飛行員的工作負荷更重，而目前此過程現在已達發展極限。
先進的航電架構在控制及調整的功能上，確實大幅減輕飛行員的工作負荷，但航電系統會不斷地自外界獲得訊息，以極快的速率在多功能顯示器(Multifunction Display)及抬頭顯示器(HUD)上更新大量資料，雖大部份航電已自動化，這些大量的資訊，仍超過飛行員生理、心理及精神負荷，不但無法協助飛行員，反而有礙飛行員的判斷能力。在一些飛安案例中顯示，由於航電功能太複雜，飛行員不得不經常低頭去選擇工作模式，或檢查未和抬頭顯示器及油門操控手柄(Hands On Throttle And Stick, HOTAS)指令整合的次系統，無法以目視來掌握機外的情況，對飛安影響極大。
加拿大空軍初次操作CF-18戰機時，失事率異常偏高，事後的飛安調查結果顯示，戰機上的先進航電系統提供太多的資訊，使得飛行員全部的注意力放在處理資訊上。這些飛行員過去是飛CF-104戰機，在換新飛機飛之後，腦中頓時無法理出這大量資訊的處理優先順序及重要性，尤其是抬頭顯示器上不斷更新的資訊，更造成飛行員嚴重的空間迷向(Spatial Disorientation)。美國空軍在原F-4飛行員接收F-16A後一段時間，也是同樣的原因造成好幾次的戰機失事意外。
上述兩個飛行員接收資訊過量，造成重大飛安意外的例子，顯示出必須改善人機介面。因此廠商在發展新型航電時，須能提供更多的資訊及自動化，但在重要決定仍由飛行員來執行，這就必須應用人體工學(Ergonomics)及人因工程(Human Engineering)，以提供飛行員及時、必要的資訊，讓飛行員能針對特定情形做出適當的決策及行動，且須對飛行員有立即幫助，不需與其他資料或參考數據整合，既符合傳統上增加的作戰需求，也滿足現階段降低獲得成本及操作成本的需求。
美國空軍萊特實驗室航電部門(Wright Laboratory Avionics Directorate)的數位航電資訊系統(Digital Avionics Information System)架構，是現今西方戰機航電的基礎，基本架構是由許多計算機連結成一個網路，計算機間與各次系統間，以資料匯流排連結。此架構提供適當的安全餘裕度，並可配合科技發展或作戰任務變更修改。此系統上的通用型計算機(General Purpose Computer)，不但滿足MIL-STD-1750A規範標準，也符合MIL-STD-1589B標準化軟體執行的需求，安全餘裕度因此改善，但也相對要求某些次系統上必須有多套匯流排控制、連結及介面。此系統架構在功能上也有限制，如在資料傳輸時，需多條匯流排來滿足餘裕度要求；某些特別的系統故障時，會使整體運作陷入癱瘓，故重要系統常需有三重餘裕度(Triple)或四重餘裕度(Quadruple Redundance)的設計；由於標準化程度不足，特定的飛機及任務常需特定系統或次系統；故維修不易，後勤成本高。雖由於微電路(Microcircuits)的發展，許多新功能皆已合併及自動化，但航電重量如同上一代戰機，仍佔全機重量中相當比例。
雖數位航電資訊系統架構有明顯優點，其航電系統零件數目及連結電纜線已大幅減少，整體可靠度並大幅提昇，仍然無法滿足客戶（軍方軍方及航空公司）的需求。以連結電纜線為例，使用匯流排而使情形大為改善，但問題仍未完全解決。以美國空軍的統計數據為例，在飛行線上的維修作業中，電纜線就佔約40%。並由於引進光纖(Fiber-Optic)資料匯流排及超高速積體電路(Very High Speed Integrated Circuits)科技線束數量已減少35%，但設計上也得讓維修人員容易找到需更換的損壞零件，才能改善其可靠度。
唯有模組化航電的概念才能滿足這些需求，因此美國空軍航電實驗室(Avionics Laboratory)於1982到1987年間，發展完成鋪路柱(Pave Pillar)專案計劃，該實驗室並制定新一代戰機航電設計規範。雖歐洲也有進行類似的專案，但鋪路柱計劃卻是航電發展上的里程碑，洛馬(Lockheed Martin)F-22A猛禽式(Raptor)戰機的航電系統發展，就是此計劃成果的應用實例。
大型積體電路的出現來自於電晶體的發明，大幅改善平均故障間隔、可靠度，但科技的發展卻很少善用此優勢，廠商反而競相設計更複雜、功能更強的航電系統，造成飛行員的工作負荷更重，而目前此過程現在已達發展極限。
先進的航電架構在控制及調整的功能上，確實大幅減輕飛行員的工作負荷，但航電系統會不斷地自外界獲得訊息，以極快的速率在多功能顯示器(Multifunction Display)及抬頭顯示器(HUD)上更新大量資料，雖大部份航電已自動化，這些大量的資訊，仍超過飛行員生理、心理及精神負荷，不但無法協助飛行員，反而有礙飛行員的判斷能力。在一些飛安案例中顯示，由於航電功能太複雜，飛行員不得不經常低頭去選擇工作模式，或檢查未和抬頭顯示器及油門操控手柄(Hands On Throttle And Stick, HOTAS)指令整合的次系統，無法以目視來掌握機外的情況，對飛安影響極大。
加拿大空軍初次操作CF-18戰機時，失事率異常偏高，事後的飛安調查結果顯示，戰機上的先進航電系統提供太多的資訊，使得飛行員全部的注意力放在處理資訊上。這些飛行員過去是飛CF-104戰機，在換新飛機飛之後，腦中頓時無法理出這大量資訊的處理優先順序及重要性，尤其是抬頭顯示器上不斷更新的資訊，更造成飛行員嚴重的空間迷向(Spatial Disorientation)。美國空軍在原F-4飛行員接收F-16A後一段時間，也是同樣的原因造成好幾次的戰機失事意外。
上述兩個飛行員接收資訊過量，造成重大飛安意外的例子，顯示出必須改善人機介面。因此廠商在發展新型航電時，須能提供更多的資訊及自動化，但在重要決定仍由飛行員來執行，這就必須應用人體工學(Ergonomics)及人因工程(Human Engineering)，以提供飛行員及時、必要的資訊，讓飛行員能針對特定情形做出適當的決策及行動，且須對飛行員有立即幫助，不需與其他資料或參考數據整合，既符合傳統上增加的作戰需求，也滿足現階段降低獲得成本及操作成本的需求。
美國空軍萊特實驗室航電部門(Wright Laboratory Avionics Directorate)的數位航電資訊系統(Digital Avionics Information System)架構，是現今西方戰機航電的基礎，基本架構是由許多計算機連結成一個網路，計算機間與各次系統間，以資料匯流排連結。此架構提供適當的安全餘裕度，並可配合科技發展或作戰任務變更修改。此系統上的通用型計算機(General Purpose Computer)，不但滿足MIL-STD-1750A規範標準，也符合MIL-STD-1589B標準化軟體執行的需求，安全餘裕度因此改善，但也相對要求某些次系統上必須有多套匯流排控制、連結及介面。此系統架構在功能上也有限制，如在資料傳輸時，需多條匯流排來滿足餘裕度要求；某些特別的系統故障時，會使整體運作陷入癱瘓，故重要系統常需有三重餘裕度(Triple)或四重餘裕度(Quadruple Redundance)的設計；由於標準化程度不足，特定的飛機及任務常需特定系統或次系統；故維修不易，後勤成本高。雖由於微電路(Microcircuits)的發展，許多新功能皆已合併及自動化，但航電重量如同上一代戰機，仍佔全機重量中相當比例。
雖數位航電資訊系統架構有明顯優點，其航電系統零件數目及連結電纜線已大幅減少，整體可靠度並大幅提昇，仍然無法滿足客戶（軍方軍方及航空公司）的需求。以連結電纜線為例，使用匯流排而使情形大為改善，但問題仍未完全解決。以美國空軍的統計數據為例，在飛行線上的維修作業中，電纜線就佔約40%。並由於引進光纖(Fiber-Optic)資料匯流排及超高速積體電路(Very High Speed Integrated Circuits)科技線束數量已減少35%，但設計上也得讓維修人員容易找到需更換的損壞零件，才能改善其可靠度。
唯有模組化航電的概念才能滿足這些需求，因此美國空軍航電實驗室(Avionics Laboratory)於1982到1987年間，發展完成鋪路柱(Pave Pillar)專案計劃，該實驗室並制定新一代戰機航電設計規範。雖歐洲也有進行類似的專案，但鋪路柱計劃卻是航電發展上的里程碑，洛馬(Lockheed Martin)F-22A猛禽式(Raptor)戰機的航電系統發展，就是此計劃成果的應用實例。
全站熱搜
留言列表
