今年5月，国外一家航空仪表公司宣布，该公司研发出一款适用于多种机型的机载防撞系统。该系统能够有效检测到飞机周围环境变化情况，并通过航空仪表盘显示各种符号和颜色，帮助飞机用最佳方案规避危险。

作为战机飞行状态信息的真实 “记录者”，仪表能够引导飞行员在各种飞行环境下做出正确的判断和操作，为安全飞行提供有力支撑。自一战以来，随着科技快速发展，航空仪表不断更新迭代，从最早的机械仪表一步步发展为电子综合显示仪表。

航空仪表虽然个头不大，但设计制造要求极为精密，其关键核心技术考验着一个国家航空电子工业制造水平。站在世界维度看航空仪表发展，它有哪些核心功能？制造难点是什么？后期又该如何维修保养？除了航空仪表之外，飞机或火箭上还有哪些仪器仪表呢？请看本文为您一一解读。

记录信息脉搏，“一表多用”一目了然

现代战机逐渐朝着高速度、高机动性和多任务性演变，飞行环境也愈发复杂。如何在复杂飞行条件下精确掌握战机的飞行状态，航空仪表的作用至关重要。

早期，人类飞行还处于探索阶段，科学家并没有为战机设计专门的仪表。莱特兄弟首次飞行时，“飞行者一号”飞机上只有一块秒表、一个风速计和一个转速表，只能反馈出极其简单的飞行参数，需要飞行员结合自身经验判断飞行状态变化。

战争催生新装备诞生。一战时，英国S.E.5型战机上安装了3种专门的飞行仪表和4种发动机仪表。但飞行员仍然主要依靠目视观察飞行环境，仪表仅作为一种功能非常有限的飞行辅助工具，并没有发挥太多实质性作用。

这样的飞行方式没有持续太久，随着战机飞行速度、高度不断增加，科学家发现，仅依靠肉眼观察，飞行员很难在短时间内对飞行状态做出判断，遇到大雾、雷雨等恶劣天气时，甚至会因误判引发飞行事故。他们意识到，利用仪表飞行已经迫在眉睫。

1929年，航空仪表终于迎来“高光”时刻。美国飞行员杜立特尔用帆布盖住座舱，在看不见外界飞行环境的情况下，完全根据仪表数据进行飞行试验。这段“盖罩”仪表飞行，堪称奇迹，成为航空科技发展史上一座新的里程碑。

这一时期的仪表以机械式和电气式为主，受到技术能力限制，其灵敏度较低、指示误差较大、抗震稳定性差等问题逐渐暴露，倒逼着科学家绞尽脑汁开始了新一轮的创新工作。

20世纪50年代，航空仪表发展到第二代，出现了各种机电式伺服航空仪表及传感器，故障率更小、精度更高、传输信号更强。

不过，第二代航空仪表也暴露出一个致命问题——随着机载设备日益增多，仪表数量大幅增加，仪表板变得拥挤不堪，对飞行员读取数据造成了极大干扰。于是，将功能相关仪表巧妙组合在一起，成为航空仪表发展的必然趋势。

“一表多用”理念很快应用到第三代仪表的研发工作中。没过多久，以综合罗盘指示器、组合地平仪为代表的机电式综合仪表成功问世，并一直沿用至20世纪60年代末。

技术催生变革，航空仪表的科技化趋势于此时萌发。随着电子技术快速发展，液晶显示器、发光二极管等新型光电元件相继问世，航空仪表技术跨入第四代。在第三代“一表多用”理念基础上，科学家通过信息数据集成研发出电子显示屏幕，并逐渐成为仪表盘上的新主角。例如，美军F-35战机首次采用整块大尺寸多功能的触摸式彩色液晶显示屏，各种关键信息飞行员可以实现“一目了然”。

先进的屏显技术让航空仪表成为战机上最精密、造价最高的设备之一，也成为判断战机先进性的显著标志。

仪表遇上“黑科技”，领时代的“潮品”

随着战机性能迭代提升，飞行员需要掌握的飞行参数越来越多，这对航空仪表的输出功能提出更高要求。

现代航空仪表“家族”庞大繁多，按照功用划分，可以分为4大类——指示战机飞行参数的飞行仪表、检测发动机工作状态的发动机仪表、指示飞机相对地球位置的导航仪表、指示战机操作和空调电源液压系统运行情况的状态仪表。

仪表之间配合默契，能够提供庞大的飞行数据。“超级大黄蜂”战机的显示器上能够呈现出62种画面、600余种不同符号，排列组合起来超过1000多种信息，为战机飞行安全提供重要保障。

作为战机飞行数据的真实“记录者”，仪表最重要的性能之一是要保证显示参数的准确性。现代航空仪表集合了传感技术、量子力学技术、智能化技术等一系列“黑科技”，成为战机最核心的系统之一。

以陀螺仪为例，它是战机上最精密、科技含量最高的仪表之一，能够为飞行员提供战机精确的方位、俯仰、位置、速度等一系列信息，其重要性不言而喻。自陀螺仪诞生以来，其研发制造工艺一直是尖端核心技术。目前，世界上只有少数国家具备陀螺仪的研发和生产制造能力。

早期陀螺仪多为机械式，之后发展为光学陀螺仪，为满足航空装备性能监测需要，各种先进技术被应用于陀螺仪研发工作中。经过科学家多年研究，一种名为微机电系统（MEMS）的陀螺仪成功诞生。

顾名思义，“微”系统内部将传感器、信号处理和电路等一系列部件，集成在一个小型系统中，具备智能化、微型化、集成化等诸多方面优势，非常适用于大批量生产，很快受到各国军工企业的青睐。

那么，MEMS陀螺仪是如何生产的呢？

以国外某MEMS陀螺仪为例，与多数人想象中的“陀螺”形状不同，它将先进的微电子技术和微加工技术相结合，采用半导体生产中的成熟工艺，通过制作电路、键合、退火等一系列工序，将机械装置和电子线路集成在几乎只有指甲大小的硅质芯片上；再经信号测试校准等一系列严格测试后，才能正式投入使用。

此外，为了防止内部高温湿热和一些高速飞行的污染物进入，设计师通常会选择密封圈、橡胶管等材料，通过封胶、焊接等工艺，对产品进行密封，延长其使用寿命、防止材料腐蚀。

MEMS陀螺仪不仅在战机等军事领域大显身手，而且在智能手机、智能驾驶、无人机等民用领域得到广泛应用。随着人类对智能电子设备需求不断增大，MEMS陀螺仪逐渐成为引领时代的“潮品”。

从“疑似”到“确诊”：战机健康的“晴雨表”

航空仪表作为飞行员的“得力助手”，在战争中扮演着极为重要角色。然而，航空仪表的功用远不止于此。回到地面，仪表又摇身一变，成为战机维修人员调试战机的重要工具。可以说，它是战机健康的“晴雨表”。

在大修厂，当一架战机进入总装调试阶段，“战机医生”常常依据仪表显示参数，对异常指标进行调试修理。一架战机想要重返蓝天，必须经过仪表“同意”，才能够办理“出院”手续。

显然，无论飞行员还是维修人员，都要依据航空仪表反馈数据来判断战机性能状态。如果航空仪表自身“带病上岗”，就会提供错误参数，按照错误的参数调试和操纵飞机，极易引发重大事故。

在这种情况下，确保航空仪表“健康”就变得尤为重要。现代航空仪表结构复杂、电路精密，极易因部件老化、运输颠簸等原因发生故障，区别于机械系统，电路信号看不见、摸不着，“病灶”发生位置判断极为不易，这给检修工作带来不小挑战。

在实际应用过程中，科研人员与维修人员对航空仪表检修方法的探索从未停止，在长期实践与摸索中，逐渐形成了系统检修方法，并归纳为以下三步：

第一步重现故障。当航空仪表出现故障后，为了快速精准地识别故障信息，维修人员通常会模拟电子仪表的正常工作环境，还原故障发生的场景，寻找“病情原因”，防止“误诊”情况发生。

第二步隔离故障。对“病情原因”初步判断分析后，维修人员会将疑似问题进行标识和隔离，切断与其他元器件的联系，避免局部故障造成更大面积的“并发症”。在隔离区域内，维修人员将逐步排查，进一步缩小“病情”范围。

第三步排除故障。“病情”范围缩小后，根据仪表的工艺特点、内部结构、故障表现进行地毯式排查，维修人员将通过更换元器件、检查电路焊点等方式，将“疑似”变为“确诊”，采取针对性“治疗”，直到故障彻底消除。

故障消除就代表战机恢复健康了吗？当然不是。

为了确保万无一失，在战机起飞前，维修人员、飞行员还要对仪表和设备再次检测和调试，逐项排查各种隐患，经过一系列“复诊”，所有指标检测合格后，战机才能顺利出厂。

仪表板减振器：一器淡定

仪表板作为飞船仪表设备的承重部件，它的整体框架式构型就宛如一个“宅院”一样，不仅为仪表显示设备和主要手控设备这些 “家庭成员”"提供独立的 “私享空间”，而且为它们提供了准确可靠的安装接口。仪表板这个“宅院”通过四个金属橡胶减振器实现与飞船舱壁的可靠联接，四个金属橡胶减振器恰似四位“披着软甲的安全卫士”，结构上既有金属的固有特性，又有橡胶的独特弹性，从而保障仪表设备稳定可靠。

在飞船发射、飞行和返回过程中遇到巨大的振动、冲击等场景时，四个金属橡胶减振器便能为飞船上的仪器设备提供必要而又可靠的力学工作环境。比如在飞船发射、返回过程中，保障设备完好无损；又如在飞船飞行进程中，改善仪表板上设备的力学工作环境。

除了航空仪表之外，飞机或火箭上还有哪些仪器仪表呢？

几经变迁的“黑匣子”

“黑匣子”的正式名称为飞行记录仪。每架民航飞机上都装有两个“黑匣子”，分别是“驾驶舱声音记录仪”（CVR）和“飞行数据记录仪”（FDR）。自从20世纪60年代被应用于民航飞机上，“黑匣子”就成为全球民航运营不可或缺的重要安全装置。

“黑匣子”的原型出现于20世纪40年代初。1939年，法国人弗兰索瓦·胡塞诺特（François Hussenot）和保罗·博杜伊（Paul Beaudouin）用其发明的“HB型”飞行记录仪进行了最早的记录尝试。

胡塞诺特后来创立了SFIM公司，这一公司后来成为赛峰集团的一部分。

“HB型”飞行记录仪本质是一台微型相机，能够将飞机仪表盘上的数据拍摄在一张8米长、88毫米宽的滚动摄影胶片上。此后直到20世纪70年代，法国飞行测试中心一直使用这种“HB型”飞行记录仪。

基于摄影原理的飞行记录仪具有不用解码、即时可看的优势，但胶片也存在易燃、记录不可擦除、不可反复使用等缺陷，因此主要被应用于飞机试飞期间。

进入20世纪60年代，美国、英国、澳大利亚等国的政府与民航管理部门陆续出台规章，要求所有商用飞机都必须携带飞行记录仪。自此，飞行记录仪逐渐成为全球民航飞机的标配。

从20世纪60年代到90年代，大多数飞行记录仪的核心存储介质都是磁带。到20世纪90年代之后，随着固态存储设备的出现，飞行记录仪中的磁带也被更小、更易保存的数据记录板所替代。

随之，飞行记录仪的存储容量也指数级上升，其能够记录的数据越来越多。现在，全球多家航空机载设备生产商都生产并供应飞行记录仪。

舱门快速检漏仪：一仪安心

在空间站任务中，航天员要从神舟十二号飞船进入到空间站核心舱，期间需经历多次穿舱活动，均须开启和关闭舱门。维持航天员在舱内生存的气体绝对不可泄漏，舱门是否密封良好具有决定性作用，因而快速精准检测舱门的密封性至关重要，舱门快速检漏仪堪称保障航天员出舱安全的强大“神器”。

舱门检漏仪的作用便是检测神舟飞船的舱门是否达到了密封状态，它依托内部的核心传感系统，感受压力和温度的变化，在极短时间内迅速判断舱门是否关闭完好，并向航天员提供 “舱门已关好，可以脱航天服”的指令，让航天员安心驾驭神舟十二号在太空翱翔，为航天员舱内活动提供值得信赖的的安全保障。

来源：MEMS，看航空，仪商网