Avionik har spelat en avgörande roll för utvecklingen av den moderna flygtrafiken. Sedan begreppet – en sammansättning av ”aviation electronics” – myntades i slutet av 1940-talet har avioniken avsevärt förbättrat flygplanens säkerhet, effektivitet och övergripande prestanda. Även om innovationer inom avioniken kanske inte är lika synliga för allmänheten som nya flygplansskrov eller framdrivningssystem, är dessa system ”under huven” inte mindre viktiga.
Begreppet ”avionik” omfattar ett enormt spektrum av elektroniska system som används i flygplan, från navigering och kommunikation till flygledning och displayer i cockpit. Följaktligen påverkar många olika forskningsområden utvecklingen inom detta område. Till exempel har framsteg inom elektroniken drivit på miniatyriseringen av komponenter och förbättrat avkänningsförmågan; digitala bearbetningstekniker har gett piloterna bättre situationsmedvetenhet och automatiseringsmöjligheter; och utvecklingen inom kommunikations- och nätverkslösningar har möjliggjort ökad interoperabilitet inom flyg- och rymdindustrin.
Med tanke på sitt breda tillämpningsområde utgör flygelektroniken en intressant sammansmältning av många olika innovationer. Nedan tittar vi närmare på några exempel på hur branschen drar största möjliga nytta av dessa nya tekniker.
System för förbättrad sikt (EVS)
EVS är i sig ett omfattande teknikområde, men innebär i allmänhet att man använder ytterligare bildsensorer (t.ex. infraröda sensorer, lidarsensorer eller millimetervågssensorer) för att inhämta information om flygplanets omgivning och förmedla denna till piloten (t.ex. via en head-up-display (HUD) eller en head-mounted display (HMD)).
Från de enkla mörkerseendefunktioner som ursprungligen utvecklades för militärt bruk har EVS-tekniken förbättrats avsevärt under de senaste åren. Kommersiella EVS-produkter finns redan på marknaden, där de vanligtvis används i privata och affärsjetplan. En mer utbredd användning förväntas på marknaden för kommersiella passagerarflygplan i takt med att dessa system blir vanligare och mer kostnadseffektiva.
Det är uppenbart att användningen av EVS har potential att avsevärt förbättra flygplanens säkerhet; piloterna kan få tillgång till ytterligare information som de inte har tillgång till när de enbart förlitar sig på konventionellt synintryck. Men sådana system kan också ge större fördelar när det gäller driftseffektivitet. EVS-produkter möjliggör start och landning under förhållanden med sämre sikt, vilket kan minska förseningar och omdirigeringar orsakade av dåligt väder.
Men de största fördelarna med EVS har kanske ännu inte realiserats, eftersom bild- och visningstekniken har potential att öppna upp för helt nya lösningar inom flyget. I januari 2024 presenterade NASA och Lockheed Martin sitt flygplan X-59 Quest, ett överljudsjetplan som syftar till att avsevärt minska de chockvågor som uppstår vid ljudbangar. En viktig del av flygplanets konstruktion är den totala avsaknaden av ett framåtriktat cockpitfönster, vilket gör att X-59 kan ha en mycket långsträckt noskon. Istället förlitar sig piloterna helt på det elektroniska eXternal Vision System för sin sikt. Det faktum att ett EVS kan vara avgörande för att återuppliva överljudsflygningen visar hur lovande detta teknikområde kan vara.
Sakernas internet (IoT)
Utvecklingen inom IoT – i allmänhet nätverksanslutning av sammankopplade enheter för att samla in och analysera data – är ett annat intressant område som skulle kunna förändra flygbranschen i grunden. Ökad sammankoppling mellan system på alla nivåer (både mellan de olika systemen ombord på ett flygplan och mellan olika flygplan och markbaserade system) kan medföra betydande fördelar för alla berörda parter.
Inom det militära området har man i moderna flygplan lagt allt större vikt vid utbyte av digitala resurser mellan olika enheter, och Lockheed Martins F-35-flygplan har redan omfattande kapacitet för datautbyte och kommunikation. Detta kommer endast att öka framöver, då Lockheed Martin har tillkännagivit planer på att möjliggöra interoperabilitet mellan F-35-flygplan och svärmar av obemannade drönare, vilket gör det möjligt för piloterna att styra drönarna från F-35-cockpiten och därmed samla in ytterligare data, angripa flera motståndare eller dra på sig eld.
IoT-kompatibel flygelektronik erbjuder också stora möjligheter för den kommersiella flygbranschen. De senaste kommersiella flygplanen (t.ex. Boeing 787 Dreamliner och Airbus A350) är utrustade med ett omfattande utbud av sensorer som är integrerade i så gott som alla system ombord. Den ytterligare information som dessa sensorer genererar kan användas för att underlätta flygdriften eller förutsäga underhållsbehov med större precision än vad som är möjligt med konventionella uppskattningar.
Även om införandet av IoT har gått långsammare inom flyg- och rymdindustrin jämfört med andra sektorer – främst på grund av lagkrav och att flygplanssystemen är säkerhetskritiska – förväntas en enorm tillväxt under de kommande åren. Marknaden beräknas uppgå till 6,40 miljarder dollar år 2029, med en tillväxttakt på 19,2 %.
Artificiell intelligens (AI)
AI har blivit det mest omtalade tekniska modeordet de senaste åren, och flygelektroniken är inget undantag från denna trend. I kombination med den ökade mängden sensordata som finns tillgänglig för nya plattformar kan AI användas för att optimera driftegenskaperna hos moderna flygplan. Ett exempel på detta är programvaran SITA OptiClimb®, som syftar till att förbättra stigningsparametrarna för att minska bränsleförbrukningen. Genom att använda maskininlärningsmodeller för att skapa en prediktiv prestandamodell och analysera aktuella väderdata kan programvaran beräkna optimerade flygplanshastigheter och stigningshastigheter. Genom att variera dessa parametrar hävdar SITA att bränsleförbrukningen kan minskas med 5 %.
Återigen innebär lagstiftningsmässiga begränsningar att införandet av AI sannolikt kommer att ske gradvis. Men branschen räknar redan med att AI kommer att användas för att aktivt styra flygplan, vilket möjliggör en högre grad av autonom flygning. Tidigare i år demonstrerade det amerikanska flygvapnet för första gången en framgångsrik insats av ett AI-styrt flygplan mot ett stridsflygplan som styrdes av en mänsklig pilot i en simulerad luftstrid.
Flyga smartare
Det är uppenbart att de potentiella framstegen inom flygelektroniken är betydande. Genom att utnyttja den allra senaste tekniken och tillämpa den inom luftfarten på ett stabilt och tillförlitligt sätt kan vi förvänta oss att flygelektroniken kommer att föra luftfartssektorn till nya höjder.
Tekniska framsteg som de som diskuterats ovan lovar att ge säkrare, mer tillförlitliga och effektivare flygplan. Eftersom den kommersiella flygtrafiken förväntas mer än fördubblas under de kommande 20 åren kan modern flygelektronik säkerställa att flygbolagens verksamhet kan hålla jämna steg med denna efterfrågan. Dessutom, i takt med att framtida klimatmål närmar sig, kan utvecklingen inom flygelektroniken i viss mån bidra till att skapa miljövänliga flygresor.
Barker Brettell har en specialiserad flyg- och rymdgrupp som kan hjälpa dig att kommersialisera dina innovationer. Våra patentombud har kunskap och erfarenhet inom hela spektrumet av tekniker som används inom flygelektronik, från datorimplementerade uppfinningar och elektronik till materialvetenskap och maskinteknik.
”Den tekniska utvecklingen inom flygelektronik lovar att ge säkrare, mer tillförlitliga och effektivare flygplan”
