吹过航空运输业的一股新风，有望让电子设计师在一个自上世纪70年代起就很少增长的行业中看到新的希望。如果继续保持这种发展趋势，则整个空中交通管制(或空管)基础设施都将被全面改造。
1978年解除对航空公司的管制，导致产生了基于以下运营模式的空管基础设施，即：先由大型干线客机每次在各枢纽港之间运输数百名乘客，然后再由支线客机将其分散到各目的地。
空客公司 (Airbus) 550座的空客A380巨型客机，是迄今为止所生产的最大型枢纽港至枢纽港 (hub-to-hub) 干线客机。波音公司 (Boeing) 于今年4月份公布的223座波音787客机，也是用来为此日益兴旺的“点对点”市场服务的。而像Bombardier公司生产的50座Canada Regional Jet 900及Embraer公司生产的110座195型客机，则用来应付较短的支线航线。企业商务专机则从General Dynamics公司生产的18座Gulfstream 550到Cessna公司生产的6座Citation CJ3不等。
今天，航空运输业的气候正在改变，其中一个迹象便是绰号为“超轻型喷气客机或VLJ(图1)”的小型商务专机的蓬勃发展。对售价在数百万美元左右并由一名机师驾驶的VLJ的需求，正受到一种称为“部分拥有”的商业模式的推动。这种模式可减轻企业保有其专用商务飞机所需面对的一些压力。
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在“部分拥有”模式下，企业可只拥有飞机1/16的份额或每年50小时的飞行时间，但却可以使用整个机队，这其中包括可同时使用多架飞机。对于任何预定航班，机上乘客都是预定该航班的公司的人员。与先通过枢纽港至枢纽港“运牛车”似的的定期航班将公司管理层运至偏远位置，然后再等待搭上一架支线飞机抵达目的地相比，“部分拥有”模式更受企业的欢迎，且没有人会被指挥来指挥去，或必须脱掉鞋子才能登机。
等式的另一头是让“部分拥有”模式具有吸引力的低成本VLJ。美国国家商务飞机协会 (NBAA) 将VLJ定义为重1万磅左右、只允许由一名机师驾驶的喷气式飞机。它们可能还拥有先进的座舱自动化系统、自动化引擎与系统管理系统、集成自动飞行系统、自动驾驶仪与导航系统等。
VLJ最积极的倡导者?D?D日蚀飞机制造公司 (Eclipse Aviation)，于2000年开始接收VLJ订单，当时飞机还只是在图纸上。而今已有三架日蚀500型飞机在飞行或正在接受鉴定测试。日蚀公司起初想使用改造过的战斧 (Tomahawk) 巡航导弹引擎，但于去年转向了由Pratt & Whitney公司生产的 PW610F型引擎。另外，一开始低于100万美元的定价最后也只上升到了117.5万美元。
Cessna公司以其Citation系列轻型飞机进入VLJ领域已有多年，其最新生产的飞机为售价229万美元的Citation Mustang。该VLJ虽比日蚀飞机贵，但其售价仍比当今最便宜的商务飞机低一百万美元左右。该机原型机已于今年4月进行了首次试飞，两架Mustang飞机计划于今年末开始进行FAA鉴定测试。
今年初，Embraer公司公布了一项生产速度更快、比日蚀或Mustang飞机多6到8个座位的VLJ的计划，该型飞机预计将于2008年上市。
尽管上述这些飞机没有一种投入全面生产，但Cessna及日蚀公司已经收到了数百架飞机的订单。也许当他们达到全面生产时，会有更多的买主在排队等待。
另一种具有极端性能的VLJ是轻型运动飞机(图2)。去年，FAA批准了轻型运动飞机提案，从而打开了通往这一级别介于休闲飞机与私人专机(以及飞行执照)之间的通用飞机与飞行执照的大门。
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轻型运动飞机必须在不超过51英里/小时(约82公里/小时)的速度上失速、巡航速度不能超过138英里/小时(约222公里/小时)、重量不能超过1320磅(约599公斤)(水上飞机重量不能超过1430磅?D?D约649公斤)。此外，它们还不能拥有两个以上座位及一个以上引擎，且必须使用固定起落架及固定螺距螺旋桨。
对运动飞机飞行员的训练要求比对私人飞机飞行员的训练要求要低。不像私人飞机飞行员必须根据年龄及飞行执照级别每半年至三年不等地进行一次体检(由持有FAA执照的飞行医师执行)，运动飞机飞行员只需其当前飞行执照满足医学要求即可。(医学问题虽小、且难以觉察，但也是导致各个级别飞行员发生飞行事故的原因之一。)运动飞机飞行员不能在夜间或在能见度低于3英里(约4.8公里)的情况下飞行，以及在实心云盖上飞行。此外，他们还必须拥有额外的执照，以便在要求进行无线电通信的地方飞行。
新的运动飞机飞行员规则支持纯粹为了喜爱这项运动的飞行，但是在比现有超轻型飞行规则更高的水平上。这可能会使简单机载基本仪器与无线电通信设备市场复苏。实际上在这方面，已有多家欧洲及澳大利亚公司推出了许多相当有效的设计。随着这些仪器设备进入天空，必须将其集成到空中交通系统中。
单飞行员VLJ与轻型运动飞机将对此产生重大影响。FAA文件显示，仅在美国，现有非民航客机飞行员人数就达30至40万之众，驾驶着大约27.5万架小型飞机。(而全美民航客机总数还不到1万架)。
工程项目机会
随着飞机数量的增加，几个关键问题应引起电子工程师的注意：空管基础设施如何来应付日益增加的飞机？这些飞机又将在何处起飞和着陆？设计工程界又将采取哪些支持等？。如果这些问题对您有影响，那您就需要为设计一些新系统做好准备。正如所有出自政府的好东西一些，它们将以首字母缩写词来表示。
已取代各种圆形“汽压计”仪表(飞机控制仪表板从1930年代起就使用这种仪表)的主飞行显示仪 (PFD)，将所有空气动力(航速、高度及爬行速度等)、引擎、无线电(导航与通信等)以及其他显示器合并在一个或两个显示屏上。第一种PFD于1980年代末在民航客机上出现。今天，通过使用廉价而功能强大的嵌入式处理与平板显示器，PFD已经被安装到商务飞机、甚至被安装到由Cessna及钻石 (Diamond) 公司生产的单引擎教练机上。
在PFD上，由国家航空航天局 (NASA) 开发的“空中高速公路 (Highway in the Sky,HITS)”技术，绘出一条沿航线的3D“隧道”(图3)。隧道在PFD上显示为一系列重叠在地形图上的绿框。飞行员只需简单地将飞机的电子标记“飞过”至其目的地途中的所有方框，并沿滑翔角(水平线与飞机下滑线之间的夹角)下滑至跑道即可。
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作为PFD的一个例子(尽管这一代中没有HITS框)，Avidyne公司的Entegra系统拥有两个10.7x 8.5英寸的平面显示器(图4)，一个称为“电子姿态方向显示器 (EADI)”，另一个则称为“电子水平位置显示器 (EHSI)”。EADI显示飞机的基本姿态，由一个褐色地球背景及其上面的蓝天组成。重叠在其上的是一些用于表示航速及高度的带状指示器，以及用于表示航速、高度及航向的趋势指示器。在仪器盒中则是一个固态陀螺仪、航向以及一个带输入导管(用于输入动、静态空气压力，这些都是用来获得压力－高度、航速及爬高速度等信息的原始数据)的空气数据系统。飞机位置信息则由一个单独的GPS系统提供。
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通过在所有轴线上提供更高的精度来补充全部卫星GPS覆盖的广域扩增系统 (WAAS)，已于2000年秋推出。它目前包括25个地球参考站、两颗对地静止卫星、两个主站及4个上行站。WAAS检测基本GPS定位服务中的误差，并通过两颗对地静止卫星将修正数据广播出去。
采用基于卫星的仪器实际上比安装新版1950年代仪器着落系统要花费少。因此，FAA目前正用WAAS来向全美大多数机场提供基于卫星的精确仪器着陆。(从而无需用于老式仪表着落的飞行控制塔)
即使有WAAS，GPS方法也不能实现与传统仪表着陆系统一样低的高度和可见度。但以名为L2/C的新码来取代现有粗/捕获(C/A) 码的新的GPS卫星群将改变这种情况。这组卫星中的第一颗原计划于今年发射，但预计最早也需要到2009年才能完成全部发射(覆盖)。
今年3月，FAA要求所有6座以上并使用涡轮发动机的飞机需安装一个“地形感知与告警系统”(TAWS)。该系统将GPS位置信息与包含塔及高度超过200英尺的人造障碍物在内的地形数据库相结合。A类TAWS具有地形显示，而B类TAWS则能通过语音呼叫来提供地形告警。
借助卫星无线电的NEXRAD
国家气象局的下一代气象雷达 (NEXRAD) 是一个可探测降雨量及某些风效应(例如可使着陆变得非常危险的风切变及微爆流等)的多普勒 (Doppler) 雷达网。获得的信息由政府主管部门及其他收费服务单位通过网络及卫星无线电处理和分发。
来自卫星无线电的信息目前已能向飞机驾驶舱提供近乎实时的气象图像(图5)，这要比机载气象雷达更便宜，且能比仅能探测飞机附近气象的系统提供更多的信息。
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新型避撞技术?D?D广播式自动相关监视 (ADS-B) 系统，目前正在美国东海沿岸试运行。ADS-B使用GPS技术，每秒钟向其它装有ADS-B的飞机发送一次本机实时位置信息与询问信号，以及ATC(空中交通管制)分配的应答码。
作为ADS-B的一个附属系统，广播式交通信息服务 (TIS-B) 系统从安装在地面的空中交通监视传感器上(通常为雷达)向装有ADS-B的飞机发出交通信息。它会广播给所有飞机，而不只是装有ADS-B的飞机。同时这些系统又进一步用广播式飞行信息服务 (FIS-B) 系统来补充，FIS-B系统可为经过适当配备的飞机机组人员提供NEXRAD气象雷达数据与文字气象预报座舱显示。
全授权数字引擎控制 (FADEC) 系指数字式飞机引擎控制。它最早可追溯到1970年代，当时NASA及Pratt &Whitney公司在一架F-111战斗机上安装了第一个试验用FADEC。后来，Pratt &Whitney公司生产了第一种装有FADEC的民航客机引擎?D?DPW2000。根据油门位置以及来自引擎传感器的输入，FADEC系统可通过计算并精确控制流入引擎的燃料流速来获得精确的推力。
尽管最初是一种喷气式引擎控制系统，但FADEC目前已被运用到喷射供油活塞式汽油与柴油飞机引擎上。对于燃气引擎，Teledyne/Aerosance公司的FADEC系统采用脉冲及定时燃气喷射以及可变点火时序来使引擎在最高效率上工作。唯一活动的零件就是每个燃气喷射器喷嘴上的阀门。固态主动率控制器 (MPC) 取代了永磁发电机，引擎传感器可提供气缸盖及废气温度数据。
作者：Don Tuite
