智能化航空飞行控制技术的发展张继军

智能化航空飞行控制技术的发展张继军

张继军

身份证号码：13040319820808xxxx浙江杭州310000

摘要：智能化航空飞行控制技术现在已经成为了各个航空发达国家的研究和发展重点，在未来航空飞行控制技术发展以及型号研制过程中，都将智能化作为一个非常关键的要素。智能化技术的应用，不仅可以解决目前航空飞行控制技术所面临的诸多问题，还能够适应将来更为复杂的飞行及战场环境。基于此本文主要对智能化航空飞行控制技术的发展进行了分析，希望为后续该领域技术的发展提供参考。

关键词：人工智能；飞行控制；智能化航空技术

随着航空器飞行环境的日益复杂，对航空器的任务性能需求也不断提升。为了应对飞行安全压力增大、驾驶员操纵负荷增加等问题，从航空飞行控制所面临的问题着手，对人工智能、航空飞行控制的发展历程和后续发展趋势进行初步的探讨。

1航空智能交通概述

1.1航空智能交通的定义

智能交通是智能技术与交通系统的有效结合，具体体现在充分利用现有交通设施，同时，集成先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感器技术和系统综合技术。其本质是利用高新技术对传统交通运输系统进行改造，形成的一种信息化、智能化、集成化、人性化的新型交通运输系统。智能交通旨在减轻交通负荷以及环境污染、保障交通安全以及提高运输效率，从而日益受到各国的重视，成为未来交通的发展方向。航空智能交通，作为智能交通在航空领域的应用，即将上述技术有效地应用于航空交通运输系统，从而建立了及时、准确、高效的航空交通系统。

1.2航空智能交通的承担主体

鉴于民用航空运输系统的构成包括飞机系统、航空港系统、空中交通管理系统、飞行航线系统等，基于以上系统，航空智能交通分别有不同的应用。基于飞机系统的应用包括自动感应驾驶条件、巡航控制的智能系统等，用以提高安全性和便利性；基于航空港系统及空中交通管理系统的应用包括如信号灯、途中传感设备在内的基础设施等，用以确保运输质量和交通安全、改善交通流量；基于飞行航线系统的应用包括基于大数据分析的航线网络布局设计等。由此可知，航空智能交通的承担主体主要涉及民机主制造商、航空公司、民用机场、空管机构等。

2发展航空智能交通的重要意义

2.1高效便利性

交通效率涉及到物联网、移动互联网等各种产业技术相互配合，依赖复杂的产业协调。为使得城市乃至区域交通达到更高效、便利的要求，航空智能交通的一些前沿技术（如：航空公司针对客户的大数据需求分析技术、航线网络布局等方面的创新等）以及协同智能交通的发展，对提高交通的便捷性起到了重要的作用。

2.2环保节能性

随着航空事业的发展，飞机对环境所造成的影响日益加大。环保意识的加强使人们对噪声和污染的排放愈发关注，一些相关的管理部门正在制定更为严格的限制噪声和污染排放的技术标准。以噪声为例，涡扇喷气发动机代替涡轮喷气发动机使发动机，降低了噪声且提高了燃油效率。未来噪声标准大概是日夜平均噪声55分贝，相比于当前的65分贝，此标准将更加严格。

3国内外发展现状

3.1人工智能技术的发展

20世纪50年代，计算机的出现使得人工智能成为了一个切实可行的梦想。1956年，美国达特茅斯学院提出“智能概念的学习特性及其他特性，原则上都能够被精确地描述，同时也能够制造一台机器来进行仿效”的概念，这是人类首次真正提出人工智能的概念。从此以后，众多的研究团队开始围绕人工智能技术开展研究，致力于开发一套能够仿效、匹敌，甚至超越人类智力和生理能力的人工智能系统。

人工智能正在悄悄地改变着人们对世界的认知，也改变了人们生活中的方方面面。人类社会已经无法离开人工智能，它正在以“0”和“1”的方式毫不妥协地改变着人类社会的发展进程，人工智能今后将在人类每一个领域中占据着重要的地位，包括航空飞行控制技术领域。

3.2航空飞行控制技术的发展

早期的飞行控制系统是由拉杆、摇臂、钢索和滑轮等组成的机械传动机构。随着飞机性能的提高及飞机自然特性的下降，对飞行控制系统不断提出更新、更高的要求。为此，设计师在机械操纵系统的基础上设计出了应用反馈控制原理的增稳系统和控制增稳系统，即电传飞行控制系统。电传系统将飞机的状态信号和驾驶员操纵指令同时引入控制系统，在驾驶员“不知情”的情况下改变飞机的特性。这也可以称之为一种简单的智能自动控制功能，初步解决了飞机性能提升与稳定性降低之间的矛盾。为了提供更加安全、可靠的控制，设计师在电传飞行控制系统的基础上又增加了诸如边界保护、故障重构等保护功能，目前已经形成了较为完整和成熟的现代电传飞行控制系统。为了降低驾驶员操纵负荷，具备一定智能化水平的自动飞行控制系统应运而生，自动驾驶系统的出现可以认为是航空飞行控制技术与简单人工智能结合的一个最好的范例。

3.3飞行控制技术的智能化发展

2006年，波音公司开展了“不间断自动驾驶系统”演示验证，验证了特殊情况下自动接管和操纵飞机的技术。2014年，由美国空军研究实验室、洛克希德•马丁公司和NASA联合研发的自动地面防撞系统（Auto-GCAS）正式服役于F-16机队。该系统不间断地将F-16战机的飞行轨迹与从机载数字式地面海拔数据库产生的地形剖面进行比较，如果探测到威胁，系统将发出一个回避指令。若驾驶员没有立即采取措施，系统临时接管飞机的控制权，并执行一个自动恢复程序来保护机组人员。该系统已成功避免了两起F-16战机撞地事故的发生，波音公司已开始考虑将该技术集成到民用飞机中。法国在“神经元”无人机系统的研制中已经综合了人工智能的概念，运用了自动容错、神经网络、人工智能等先进技术，实现了编队控制、信息融合、信息交互、战术决策和火力协同、自主编队飞行，大大提高了任务完成的效能。

4未来发展趋势与研究思路

从现阶段的发展趋势以及未来的需求来看，期望智能化飞行控制能够实现以下目标：（1）人工智能技术与航空飞行控制技术完美结合，解决目前所面临的各类飞行控制问题；（2）在完成任务时，更少地依赖正确的人类驾驶员操纵行为，驾驶员更加关注于任务而不是飞行；（3）任务完成能力不断得到增强；（4）飞行控制系统能够从经验中学习，不断提升性能；（5）大幅增加飞行的可靠性和安全性，并且具备较低的成本和飞机系统重量。就目前该领域的技术发展来说，从技术层面深入探索智能化飞行系统在航空器飞行控制方面的重要作用和意义，通过一系列的技术研究、仿真模拟试验及飞行验证突破关键技术，提升技术成熟度，对提升我国在这一领域的自主创新能力具有重要意义。智能化航空飞行控制技术的发展任重而道远，同时也是非常前沿的技术领域，应当从人工智能所涉及的各个学科开展深层次的基础理论研究，并充分借助各种试验验证手段完成从基础理论向工程应用的转化。

5结束语

总之，目前智能化的航空飞行控制系统正处于起步阶段，而且智能化概念涉及了多个学科的知识。本文只是从未来发展趋势和思路的角度提出了初步的想法，但智能化是航空飞行控制技术的主要发展方向，现阶段应当尽快开展相应的基础理论研究与试验性的探索。

参考文献：

[1]杨敏.无人机飞行路线控制系统设计[D].成都理工大学，2016.

[2]史颉华.小型无人驾驶飞行器自主飞行控制研究[D].南京航空航天大学，2012.

[3]欧阳新建.直升机飞行控制自适应策略研究[D].景德镇陶瓷学院，2013.