据中国商飞官网,C919大型客机是中国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机。自2015年11月2日完成总装下线后,C919历经首飞、取适航证、商业交付,于2023年5月28日圆满完成首次商业飞行。国产大飞机成功商飞,标志着中国民航工业的重大突破,势必成为中国继高铁之后的又一先进制造产业名片,带动全产业链更上一层楼。
图片来源:中国商飞官网
为了确保大飞机的安全性、可靠性和舒适性,C919中使用了多种传感器,用于监测飞机飞行状态、飞行姿态,动力装置、液压系统、电气系统、环境控制系统乃至起落架系统、救生系统等各个子系统工作参数。
具体来说大飞机需要哪些品类传感器,供应链的现况和未来展望有什么特性?深耕中国传感器产业链、持续加码链接中国与国际产业合作的SENSOR宝,为您稍作盘点,一起捋清C919为中国乃至全球航空传感器劈出的新市场机遇。
“组装机”误解下,
C919上天的三大意义
有些人认为,C919国产率不高,不过是组装后蒙层皮,改变不了航空工业的竞争格局。SENSOR宝想说,很显然,这些人没看明白中国进入大飞机整机制造产业的现实意义。
首先,对中国航空工业而言,C919虽然不追求国产化率(最初立项时甚至只定了10%的国产化率目标),但却可以从整体上提升和完善中国航空工业产业链,强化供应链韧性。
大飞机制造与高铁、芯片一样同属高端制造,拥有先进的技术设备和极强的创新能力,能够对上下游企业产生辐射和技术溢出,可以带动整个产业链的技术创新和竞争力提升。
其次,随着C919的量产、常态化运营,必将对全球航空工业竞争格局产生深远的影响。大飞机制造将锻炼中国航空工业生产秩序、促进产业链高度协同、提升产业链效率。这种高效将加速C919的后续交付,扩大成本优势,增强国产大飞机的市场竞争力,有望打破两强争霸的竞争格局,演变为三足鼎立的平衡状态。
据上海市科委发布的《2022上海科技进步报告》数据,截至2022年底,C919已累计获得32家客户1035架订单,总价值超7000亿元,这在全球航空工业中也是不可忽略的。
图片来源:中国商飞官网
最后,只有真正参与到大飞机制造的国际循环和分工合作中,中国航空工业才有机会搞懂大飞机关键系统,才能利用中国制造优势对航空工业加以改造优化。
SENSOR宝以传感器为例简单说明一下。大飞机需要用到空速管、陀螺仪、加速传感器、压力传感器等各种传感器。虽然中国目前有几千家传感器厂商,但在大飞机立项之初却没有几家能够进入此供应链。
对于大飞机这种高端制造而言,局外人能看到某处安放了一颗高精度压力传感器,却无法通过“看”就了解到它要面对的极限压力会在什么情况下出现,你更无从得知它的配套器材若非用某特殊铝材就会在某些特殊情况下开裂,你也无法确认当遇到性能取舍时哪些是不可放弃的底线……
制造大国中国加入后,将对现有大飞机市场的领先者形成紧追之势,而中国制造的优势也必将迫使全球航空工业加速进化,对整个大飞机产业链的设计、制造、培训、维修等环节形成强有力的带动效应。
助C919上天的
那些关键传感器
有句玩笑话称,你学过的每一个物理量,你想了解的每一个参数,都代表着飞机上的一个传感器。
确实如此,大飞机上的传感器种类繁多、应用广泛,包括各种雷达、激光雷达、图像传感,加速度、角度、位移、惯性传感,压力、温度、湿度、液位(油量)等用于测量飞机飞行姿态、状态、导航定位参数、动力装置及燃滑油系统工作参数的传感器;以及用于液压系统、电气系统、环控系统、起落架系统、救生系统、 安全与防护系统等工作状态监测及控制传感器等。
SENSOR宝将基于C919盘点大飞机中的关键传感器。如有公开信息介绍了响应供应商,也会一并指明,供有心的朋友了解参考。同时,也欢迎业内朋友于2023年9月13-15日参观SENSOR CHINA 2023,现场到访这些助力C919成功上天的传感器行业佼佼者。
大飞机的飞控系统所用传感器包括加速计、陀螺仪、高度计等,用于控制飞机的姿态、高度、速度等参数。其中,包括加速计、陀螺仪的惯性传感器,是飞控中极为关键的惯性导航系统、舵面测量系统等的核心。
以惯性导航系统来说,其主要通过安装在运载体上的陀螺仪和加速度计的变化来测定运载体位置。不同于GPS等其他导航系统,惯性导航系统既不向外发射信号,也不从外部接收信号,完全无需外界辅助、仅依靠自身即可实现导航功能,不受天气和光照等因素的影响,可以在任何环境下提供精确的导航信息。
据中信建投报告,C919的电传飞控、大气数据及惯性基准导航系统的国外供应商均为霍尼韦尔(展位号:B027)——多年来持续活跃于SENSOR CHINA展会现场的航空传感领导者。
需要指出的是,C919电传飞控国内供方为霍尼韦尔与中航自控合资成立的鸿翔飞控,大气数据和惯性基准导航系统的国内供方则是中航工业凯天电子。
来源:中信建投
据川观新闻报道,中航工业凯天电子还负责为C919研制大气数据加温控制器,肩负为空速管除冰的重任。大气数据加温控制器主要作用是在飞机遭遇结冰风险时,根据系统反馈自动接通全静压探头、全压探头、静压孔、总温传感器、攻角传感器等加温电源,完成加温控制并输出加温状态信息,安全、可靠、高效地为空速管除冰,确保其正常工作,保障飞机飞行安全。
据北微传感官微信息,在 C919 的首飞中,其基于惯性传感器、采用最新多节点姿态解算传感技术的舵面测量系统表现出色,为C919提供了高精度的舵面测量,帮助飞机运维工程师更好地掌握飞机的舵面状态,为飞机的安全性能和飞行质量提供了稳定可靠的技术支持。
来源:北微传感官微
除此之外,C919还使用了空速管、高度计、攻角/迎角传感器等来控制飞行姿态。其中,空速管用于测量飞机与周围空气的相对速度,是判断飞机升力的关键;高度计通常是测量飞机周围的气压,从而确定飞机高度;攻角/迎角传感器主要测量飞机和气流之间的夹角数据,助力确保安全姿态角度。这些传感器可以提供实时的数据,帮助飞行员及时调控飞机姿态,保障飞机的正常、安全飞行。
航空发动机是大飞机的“心脏”所在。为了确保发动机的正常工作,C919飞机使用了多种传感器,实时监测航空发动机的温度、压力、振动等工作参数。一旦发现异常情况,这些传感器可以及时向飞行员发出警报,帮助他们采取措施,确保飞机的安全性。
以压力传感为例,可实现对发动机进出气口压力的监测、油滤前后压差的监测,以及燃油总管压力的监测等。
拥有完整硅制程能力的德鲁克(Druck)(展位号:C035),可为飞机发动机、机舱压力、飞行控制、紧急服务等提供一系列符合航天飞行要求的压力传感器,是C919压力传感器认证供应商。
据德鲁克母公司贝克休斯官微报道,在执行C919首飞任务的01架机上,装有100支以上德鲁克PMP3700和UNIK5000压力传感器,用于试飞过程中对飞机液压系统和燃油系统压力的监控,并采集相应数据进行后续分析。
滑油传感器则可通过监测滑油品质判断轴承磨损程度。根据电磁感应原理及光学散射原理,滑油传感器可基于轴承脱落的铁屑的流量判断滑油品质,从而得知轴承的磨损程度,及时进行维护更换。由民用航空传感器产品起家的西人马(展位号:C021),能提供航天级滑油传感器,即时检测油质中直径小于100μm的金属颗粒。
除此之外,C919还使用了温度、流量、液位传感器等,用于监测引擎系统中的燃油等子系统运行状态,确保飞行安全。
除了飞行姿态、引擎系统的监测,舱内控制也是大飞机传感器的关键应用方向,包括驾驶舱显示系统、舱内环境控制系统和舱内娱乐系统等。
此前公布的样机信息显示,C919驾驶舱配置5块大屏幕宽视场液晶显示器来综合显示各项航姿、导航、发动机和分系统指示、检查单等信息。C919还在正副驾驶位置都布置了平视显示指引系统(HUG),类似智能汽车的平视显示器(HUD),可更便于在观察外界环境的同时直接读取实时飞参信息,帮助飞行员有效地安全操控飞机。这些屏幕中,都需集成光电传感器以实现自动调节色温、刷新率等,以保障清晰显示。
在环境控制方面,C919能够通过压力、温湿度、流量、光电等传感器控制飞机舱内的压力、温度和湿度、气流以及光线等,确保乘客和机组人员的舒适度。同时,配备了特殊气体传感器的环境控制系统,还可以实时监测飞机舱内的氧气等含量,确保乘客和机组人员的人身安全。
随着科技的发展,大飞机舱内娱乐系统等也让各类传感器有了用武之地,就像汽车智能座舱一样。包括屏幕触控传感器、音视频传感器等均将得到更多应用。
除了以上三大类,大飞机上的传感器还可用于起落架系统、轮胎系统、刹车系统、结构健康监测等众多场景,提供各个系统的实时、精准状态监测,帮助飞行员及时掌握、调整飞机运行状态,确保飞机和乘员的安全。未来,随着科技的不断发展,大飞机必将用上更加先进的传感器,实现更加智能化的飞行控制。
作为高端制造的代表,大飞机市场要求高、种类杂、用量小,缺乏规模效应等,对传感器厂商而言看似缺乏吸引力。然而,从霍尼韦尔等国际传感器巨头经验来看,高端制造是传感器企业发展路上的一道坎,当跨过去时将拥有一片更宽广的天地。
然而,对于很多中小传感器企业而言,切入高端制造领域是一种从未有过的体验。这时,与先行者交流、取经是不二之选。9月13-15日,SENSOR CHINA 2023荟聚一众为C919等高端制造产业提供助力的国内外传感明星厂商,与你共探传感发展新征途。
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