Тенденции в области технологий авиационной электроники 2024 г.

Тенденции в области технологий авиационной электроники 2024: формирование будущего полетов и закупок

Сфера авиационной электроники переживает глубокую трансформацию, вызванную цифровизацией, возможностью подключения и потребностью в большей эффективности. Для менеджеров по закупкам понимание этих тенденций имеет решающее значение для принятия обоснованных решений о будущих платформах, обновлениях и стратегиях цепочки поставок. В этом анализе ключевых тенденций 2024 года показано, как инновации в таких областях, как искусственный интеллект, энергетические системы и средства связи, меняют роль основополагающих компонентов, таких как военные авиационные реле , авиационные датчики и сети распределения электроэнергии.

Доминирующие тенденции, меняющие облик авиационной электроники

В этом году мы видим сближение нескольких мощных сил, которые переходят от исследований к оперативной реализации, оказывая влияние как на гражданскую, так и на военную авиацию.

1. Развитие искусственного интеллекта и машинного обучения (ИИ/МО)

Искусственный интеллект выходит за пределы облака и проникает в основные системы самолетов. Его влияние двоякое:

• Прогнозируемое техническое обслуживание и управление состоянием здоровья. Алгоритмы искусственного интеллекта анализируют данные тысяч авиационных датчиков, отслеживающих вибрацию, температуру и электрические параметры высококачественных авиационных двигателей и других систем. Они могут прогнозировать отказы, такие как износ подшипников или ухудшение контактов контактора военной авиации, за несколько недель, переводя техническое обслуживание с графика на обслуживание по состоянию.
• Расширенные возможности полетов: искусственный интеллект помогает определять прогноз погоды в реальном времени, оптимизировать расход топлива и даже автоматически обнаруживать угрозы и реагировать на них в военных сценариях, увеличивая требования к обработке данных на бортовых вычислениях.

2. Расширенные возможности подключения и «Подключенный самолет»

Самолет становится узлом в обширной сети передачи данных.

• Спутниковая связь (SATCOM) и интеграция Интернета вещей. Потоковая передача данных в режиме реального времени для мониторинга состояния здоровья, подключения пассажиров и оперативной информации требует надежных, постоянно работающих систем связи. Это увеличивает сложность и критичность поддерживающей инфраструктуры электропитания и радиочастотной коммутации.
• Кибербезопасность как основополагающий элемент. Расширение возможностей подключения приводит к повышенному риску. Безопасность теперь является обязательным требованием проектирования, начиная с уровня компонентов, и влияет на встроенное ПО даже в базовых устройствах.

3. Больше электрических самолетов (MEA) и эволюция энергосистем

Переход от пневматических и гидравлических систем к электрической энергии ускоряется.

• Распределение высокого напряжения постоянного тока: системы переходят на напряжение 270 В постоянного тока или выше, чтобы уменьшить вес и потери. Это требует нового поколения компонентов: авиационных предохранителей, рассчитанных на высокое напряжение постоянного тока , контакторов и реле, предназначенных для безопасного прерывания дуг постоянного тока.
• Твердотельное распределение мощности (SSPD). Замена традиционных электромеханических реле и автоматических выключателей военной авиации на полупроводниковые SSPC позволяет создавать программно определяемые кривые отключения, точное ограничение тока и детализированные данные о состоянии системы.

Поддержка технологических возможностей и воздействия на уровне компонентов

Эти макротенденции обусловлены конкретными достижениями в базовых технологиях, которые напрямую влияют на проектирование и выбор компонентов.

Динамика исследований и разработок в области новых технологий и их применения

• Полупроводники с широкой запрещенной зоной (SiC и GaN). Эти материалы позволяют создавать меньшие по размеру, более легкие и более эффективные силовые преобразователи, приводы двигателей и SSPC. Они обеспечивают более высокие частоты переключения и лучшие тепловые характеристики, что, в свою очередь, влияет на конструкцию систем охлаждения и поддержку авиационных датчиков .
• Аддитивное производство (3D-печать): используется для быстрого прототипирования и производства сложных, легких и оптимизированных корпусов компонентов, радиаторов и даже некоторых внутренних конструкций для датчиков и исполнительных механизмов, что позволяет снизить вес и время выполнения заказа.
• Усовершенствованные материалы для экстремальных условий. Разрабатываются новые композиты, керамика и контактные сплавы, способные противостоять более высоким температурам, более сильной вибрации и агрессивным средам, что продлевает срок службы таких компонентов, как датчики двигателя и выключатели питания.

Аналитика: приоритеты внедрения технологий в авиации России и стран СНГ в 2024 году

Технологические тенденции в этом регионе фильтруются через призму стратегической автономии и уникальных эксплуатационных требований:

1. Национальная разработка искусственного интеллекта/машинного обучения для прогностики. Сосредоточьтесь на разработке и сертификации отечественных алгоритмов искусственного интеллекта для прогнозного мониторинга состояния таких платформ, как Су-57 и МС-21, с использованием данных авиационных датчиков и систем российского производства.
2. Безопасные, суверенные каналы передачи данных и сети авионики: значительные инвестиции в зашифрованные, устойчивые к помехам шины данных (такие как унифицированная шина системы времени) и стремление заменить зарубежное компьютерное и сетевое оборудование отечественными альтернативами.
3. Модернизация устаревшего флота с использованием принципов MEA: Модернизация существующих самолетов (например, стратегических бомбардировщиков, транспортных средств) дополнительными электрическими системами для повышения эффективности и надежности, стимулируя спрос на совместимые силовые компоненты повышенной прочности, такие как усовершенствованные авиационные контакторы .
4. Усиление защиты от электромагнитных и электромагнитных помех для платформ следующего поколения. По мере того, как системы становятся все более цифровыми и взаимосвязанными, требования к компонентам, защищенным от экстремальных электромагнитных помех и импульсного оружия (в соответствии со строгими стандартами ГОСТ), становятся еще более важными.
5. Интеграция беспилотных товарищей по команде (Loyal Wingman Drones): Разработка систем пилотируемого и беспилотного взаимодействия (MUM-T) требует передовых, безопасных реле связи и систем управления питанием для компонентов дронов, что создает новые ниши для специализированных авиационных счетчиков для дронов и систем управления.

Стратегические последствия для управления закупками и цепочками поставок

Отделы закупок должны адаптировать свои стратегии, чтобы ориентироваться в этой меняющейся ситуации:

1. Переход от закупок товаров к закупкам решений:
   • Поставщики все чаще предлагают интеллектуальные компоненты (например, реле со встроенным мониторингом работоспособности). Оцените общую ценность данных и диагностики, а не только стоимость единицы продукции.
2. Акцент на кибербезопасности и безопасности цепочки поставок:
   • Внедряйте строгие проверки для предотвращения использования поддельных деталей и обеспечения безопасности встроенного ПО компонентов. Требуйте прозрачности в спецификации программного обеспечения (SBOM) для интеллектуальных компонентов.
3. План внедрения и устаревания технологий:
   • Создавайте системы с использованием модульных открытых стандартов (таких как MOSA, FACE), чтобы упростить модернизацию. Работайте с поставщиками, у которых есть четкие технологические планы и долгосрочные планы поддержки.
4. Развитие экспертизы в области новых стандартов и материалов:
   • Будьте в курсе развивающихся стандартов HVDC, обеспечения искусственного интеллекта и кибербезопасности. Поймите влияние новых материалов, таких как карбид кремния, на проектирование и обслуживание систем.
5. Содействие более тесному сотрудничеству с научно-исследовательскими и инженерными отделами:
   • Закупки следует осуществлять на ранней стадии проектирования, чтобы давать рекомендации по доступности компонентов, новым технологиям и альтернативным источникам критически важных элементов, таких как специализированные авиационные предохранители или датчики.

YM в авангарде: согласование инноваций с потребностями рынка

YM активно инвестирует в исследования и разработки, чтобы наш портфель компонентов отвечал требованиям этих новых тенденций, предоставляя нашим клиентам мост в будущее.

Масштабы и мощности производства: гибкие и продвинутые

Наши производственные линии адаптируются для большей гибкости. Мы создали пилотную линию по аддитивному производству нестандартных корпусов датчиков и деталей терморегулирования , что позволяет быстро выполнять итерации и оптимизировать конструкции по весу. Наш расширенный испытательный центр высокого напряжения постоянного тока позволяет нам тщательно квалифицировать наши контакторы и реле нового поколения для безопасной работы в системах постоянного тока 270 В и 540 В, что является критически важной возможностью для программ MEA.

НИОКР и инновации: создание уровня интеллектуальных компонентов

Наш флагманский научно-исследовательский проект на 2024 год — платформа датчиков-контроллеров «SmartNode». Он объединяет высокоточный авиационный датчик (давления, температуры или вибрации) с микроконтроллером и безопасным интерфейсом данных в одном миниатюрном модуле. Он выполняет локальную периферийную обработку для обнаружения аномалий и передает предварительно обработанные, полезные данные о состоянии непосредственно в сеть самолета, сокращая потребности в полосе пропускания и обеспечивая более быстрое реагирование — прямой вклад в экосистемы прогнозного обслуживания на основе искусственного интеллекта.

Развитие стандартов и нормативной базы

Тенденции сопровождаются новыми или обновленными стандартами, которые закупки должны отслеживать:

• DO-326A/ED-202A: Спецификация процесса обеспечения летной годности. Основополагающий стандарт обеспечения защиты авиационных систем от киберугроз.
• FACE (Будущая среда бортовых возможностей) и MOSA (подход модульных открытых систем): стандарты, продвигающие многоразовые, совместимые программные и аппаратные компоненты, влияющие на архитектуру систем и их подкомпонентов.
• Обновления MIL-STD-704 (характеристики мощности) и связанных с ним стандартов: для удовлетворения требований к качеству и распределению электроэнергии высокого напряжения постоянного тока.
• Новые стандарты ASTM/SAE для аддитивного производства: предоставление рекомендаций по квалификации и обеспечению качества для авиакосмических деталей, напечатанных на 3D-принтере.
• Пересмотренные стандарты ГОСТ/СТО: Российские стандарты постоянно обновляются с учетом новых технологий и обеспечения совместимости с отечественными системами сертификации.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Смогут ли твердотельные контроллеры питания (SSPC) полностью заменить традиционные электромеханические реле и автоматические выключатели?

Ответ: Не полностью в ближайшем будущем. SSPC превосходно подходят для приложений с низкой и средней мощностью, быстрым переключением и необходимостью диагностики. Тем не менее, традиционные авиационные реле и авиационные предохранители по-прежнему имеют преимущества для приложений с очень сильными токами, обеспечивая присущую им гальваническую развязку, способность к экстремальному отключению тока короткого замыкания и проверенную надежность в суровых условиях при потенциально более низкой стоимости. Будущее за гибридными системами , которые разумно используют обе технологии.

Вопрос: Как тенденция к использованию искусственного интеллекта и профилактического обслуживания влияет на требуемые характеристики базовых компонентов, таких как датчики и счетчики?

О: Он поднимает планку точности, стабильности и возможностей цифрового вывода. Авиационный измеритель или датчик, используемый для прогнозирования на основе искусственного интеллекта, должен предоставлять высокоточные и последовательные данные на протяжении всего срока службы. Дрейф или шум могут привести к ложным оповещениям. Компонентам все чаще требуются встроенные цифровые интерфейсы (например, SPI, I2C) и может потребоваться встроенная калибровочная память для подачи чистых и надежных данных в модели искусственного интеллекта.

Вопрос: Что следует учитывать при выборе компонентов для новой программы «Больше электрических самолетов»?

Ответ: Проверенная надежность и соответствие требованиям конкретной электрической среды. Наибольший риск связан с компонентами распределения и коммутации мощности. Отдавайте предпочтение поставщикам, которые могут продемонстрировать:

• Компоненты, специально разработанные и протестированные для напряжения программы (например, 270 В постоянного тока).
• Надежные данные испытаний жизненного цикла при реалистичных профилях нагрузки MEA (частая цикличность, индуктивные нагрузки).
• Четкое понимание защиты и управления дуговыми замыканиями в системах постоянного тока.

Цена неудачи в полете слишком высока, чтобы идти на компромисс в отношении этих основ.

Ссылки и дополнительная литература

• RTCA, Inc. и EUROCAE. (2020). DO-326A/ED-202A: Спецификация процесса обеспечения летной годности.
• Открытая группа. (2023). Технический стандарт Future Airborne Capability Environment (FACE), издание 3.1.
• САЭ Интернешнл. (2023). Отчет по аэрокосмической информации: AIR7357 — Рекомендации по тестированию и аттестации авиационных электрических систем напряжением 270 В постоянного тока. Уоррендейл, Пенсильвания: SAE.
• МакКинси и компания. (2024). «Подведение итогов аэрокосмической и оборонной промышленности в 2024 году». Отраслевой отчет.
• Авторы Википедии. (2024, 15 июля). Больше электрических самолетов. В Википедии, Свободной энциклопедии. Получено с https://en.wikipedia.org/wiki/More_electric_aircraft.
• Сеть «Неделя авиации». (2024). «Прогноз рынка авионики на 2024 год: рост лидерства в сфере связи и электрификации». [Отраслевое издание].