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設(shè)備與工具
航空電動化早已經(jīng)是產(chǎn)業(yè)趨勢，歐美在20世紀(jì)80年代就開始了多電飛機(jī)（MEA, More Electric Aircraft）技術(shù)研究。歷經(jīng)幾代技術(shù)發(fā)展革新，今天的eVTOL飛行器很多已經(jīng)面向全電飛機(jī)（AEA, All Electric Aircraft）設(shè)計(jì)。
多電飛機(jī)
多電飛機(jī)技術(shù)是航空科技發(fā)展的一項(xiàng)全新技術(shù)，它改變了傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)理念，是飛機(jī)技術(shù)發(fā)展史的一次革命。在多電飛機(jī)技術(shù)中，電能成為飛機(jī)上唯一的二次能源，極大提高飛機(jī)的可靠性、可維護(hù)性以及地面支援能力。在民用飛機(jī)上，多電飛機(jī)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，最具代表的為空客A380飛機(jī)和波音787型飛機(jī)。在軍用飛機(jī)上，最具代表的為F-35戰(zhàn)斗機(jī)。
如果把能源動力系統(tǒng)比喻成飛機(jī)的“心臟”，那么航電飛控系統(tǒng)就是飛機(jī)的神經(jīng)中樞“大腦”。類似電動汽車與自動駕駛的關(guān)系，電動航空和自動飛行也是相輔相成的助力。
飛行控制系統(tǒng) (Flight Control System)
用以全部或部分地代替飛行員控制和穩(wěn)定飛機(jī)的運(yùn)動，并能改善飛行品質(zhì)的反饋控制系統(tǒng)。除具有自動駕駛儀的功能外，還可改善飛機(jī)的操縱性和安定性，實(shí)現(xiàn)航跡控制、自動領(lǐng)航、自動著陸、地形跟隨、自動控制機(jī)動飛行中機(jī)翼載荷分布、自動瞄準(zhǔn)和編隊(duì)飛行等。為起到這些作用，飛機(jī)上相應(yīng)地安裝具有各種功能的分系統(tǒng)，如控制增穩(wěn)系統(tǒng)、自動飛行儀、高度與速度控制系統(tǒng)、側(cè)向航跡控制系統(tǒng)、自動著陸系統(tǒng)、地形跟隨系統(tǒng)、機(jī)動載荷控制系統(tǒng)、瞄準(zhǔn)控制系統(tǒng)、編隊(duì)控制系統(tǒng)等，飛機(jī)飛行自動控制系統(tǒng)就是各分系統(tǒng)的組合。每個分系統(tǒng)一般包括測量飛機(jī)有關(guān)運(yùn)動參數(shù)的傳感器，對參數(shù)進(jìn)行處理的計(jì)算機(jī)，帶動有關(guān)操縱面和油門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以及自動回零系統(tǒng)、耦合器和飛行控制盒等部件。
自動飛控系統(tǒng)（AFCS）/自動飛行儀（Autopilot）
自動飛控系統(tǒng)（AFCS）/自動飛行儀（Autopilot），是按技術(shù)要求自動控制飛行器軌跡的調(diào)節(jié)設(shè)備，其作用主要是保持飛機(jī)姿態(tài)和輔助駕駛員操縱飛機(jī)。對無人駕駛飛機(jī)，它將與其他導(dǎo)航設(shè)備配合完成規(guī)定的飛行任務(wù)。導(dǎo)彈上的自動駕駛儀起穩(wěn)定導(dǎo)彈姿態(tài)的作用，故稱導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)。自動駕駛儀是模仿駕駛員的動作駕駛飛機(jī)的。它由敏感元件、計(jì)算機(jī)和伺服機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)飛機(jī)偏離原有姿態(tài)時，敏感元件檢測變化，計(jì)算機(jī)算出修正舵偏量，伺服機(jī)構(gòu)將舵面操縱到所需位置。
Garmin G1000 通航自動飛行儀
20世紀(jì)60年代之后，產(chǎn)生了兩個對現(xiàn)代飛機(jī)發(fā)展具有標(biāo)志性、劃時代意義的飛行控制概念——主動控制和電傳操控，改變了傳統(tǒng)飛機(jī)的設(shè)計(jì)理念，大幅提升了飛機(jī)的飛行品質(zhì)，成為新一代軍機(jī)和先進(jìn)民機(jī)的典型標(biāo)志，比如F-16、F-18、Su-27、J-10、A-320、B-777。
主動控制技術(shù)（ACT）
常規(guī)的飛機(jī)設(shè)計(jì)可以用下述方式描述：根據(jù)任務(wù)要求，考慮氣動力、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和發(fā)動機(jī)三大因素，并在它們之間進(jìn)行折衷以滿足任務(wù)要求，這樣為獲得某一方面的性能就必須在其他方面做出讓步或犧牲，例如為實(shí)現(xiàn)更好的氣動穩(wěn)定性就必須在尾翼的重量和阻力方面付出代價。折衷之后就確定了飛機(jī)的構(gòu)形，再經(jīng)過風(fēng)洞吹風(fēng)后，對飛機(jī)的各分系統(tǒng)（其中包括飛行控制系統(tǒng)）提出設(shè)計(jì)要求。這里飛行控制系統(tǒng)和其他分系統(tǒng)一樣，處于被動地位，其基本功能是輔助駕駛員進(jìn)行姿態(tài)航跡控制。到了20世紀(jì)60年代，隨著飛機(jī)性能需求的不斷提高，在傳統(tǒng)飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生了諸多難以克服的矛盾。為此，誕生了一種新的飛機(jī)設(shè)計(jì)思想——主動控制技術(shù)(Active Control Technology，ACT)，即在飛機(jī)設(shè)計(jì)的最初階段，就把飛行控制系統(tǒng)提高到和上述三大因素同等重要的地位，成為選型必須考慮的四大因素之一，充分考慮飛行控制對提高飛機(jī)性能的作用和潛力，以放寬對氣動結(jié)構(gòu)和發(fā)動機(jī)等方面的限制，而依靠控制系統(tǒng)主動地提供補(bǔ)償，從而形成飛控、氣動、結(jié)構(gòu)和推進(jìn)四者之間的綜合協(xié)調(diào)。
電傳操控技術(shù)（FBW）
到了20世紀(jì)60年代，隨著飛機(jī)性能需求的不斷提高，機(jī)械操縱系統(tǒng)的缺陷也逐漸顯現(xiàn)出來，比如：體積、重量很大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；舵面的氣動力沿著連桿傳到駕駛桿，會使駕駛桿易產(chǎn)生非周期振蕩；由于控制增穩(wěn)系統(tǒng)權(quán)限有限，無法解決現(xiàn)代高性能飛機(jī)操縱與穩(wěn)定中的許多問題。這些缺陷制約著飛控系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，其根本原因還是在于機(jī)械桿系的存在。得益于電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展、現(xiàn)代控制理論和余度技術(shù)的日趨成熟，20世紀(jì)70年代初，在控制增穩(wěn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了一種全新的電子飛控系統(tǒng)——電傳操縱系統(tǒng)(Fly-By-Wire System，F(xiàn)BWS)。它去掉了駕駛桿到舵機(jī)之間的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，飛行員操縱指令完全以電信號的形式直接傳輸?shù)蕉鏅C(jī)伺服控制回路，不僅較好地克服了機(jī)械操縱系統(tǒng)的固有缺陷，還方便地實(shí)現(xiàn)了主動控制功能，這是飛控系統(tǒng)發(fā)展的重要變革。
采用電傳操縱系統(tǒng)的飛機(jī)可采用小側(cè)桿來操縱，而傳統(tǒng)的飛機(jī)機(jī)械操縱系統(tǒng)一般都采用中央駕駛桿，與之相比這樣既可減輕飛行員的工作負(fù)擔(dān)，又可使飛行員觀察儀表的視線不再受中央駕駛桿的影響，同時也消除了重力加速度對飛行員和駕駛桿輸入量的影響。
電傳操縱系統(tǒng)也存在一些缺點(diǎn)，比如單通道電傳操縱系統(tǒng)的可靠性不夠高，因?yàn)殡妭鞑倏v系統(tǒng)的可靠性跟電子元件的質(zhì)量有關(guān)。為了提高其可靠性，現(xiàn)代軍用和民用飛機(jī)均采用三余度或四余度電傳操縱系統(tǒng)。另外電傳操控系統(tǒng)成本較高。如果就單通道電傳操縱系統(tǒng)而言，電傳操縱系統(tǒng)的成本低于機(jī)械操縱系統(tǒng)。但電傳操縱系統(tǒng)必須采用余度系統(tǒng)才能可靠工作， 所以電傳操縱系統(tǒng)的總體成本還是比較高的。另外電傳操縱系統(tǒng)容易受雷擊和電磁脈沖干擾影響。飛機(jī)飛行中難免會遇到雷暴等惡劣天氣。為了保證飛行安全，電傳操縱系統(tǒng)需要解決雷擊和電磁脈沖干擾的危害。此外，由于現(xiàn)代飛機(jī)越來越多地采用復(fù)合材料，這樣系統(tǒng)中的電子元件失去金屬蒙皮屏蔽的保護(hù)，故抗電磁干擾和抗核輻射的問題更為突出。
自動飛行技術(shù)的發(fā)展
1914年6月18日，Lawrence Sperry和助手在塞納河上公開驗(yàn)證了世界上第1臺自動飛行儀（Autopilot）的自動飛行過程，后來Sperry公司并入并成為了Honeywell航空航天部門一部分。
1933年神奇的獨(dú)眼飛行員Wiley Post使用Sperry的自動飛行儀在8天內(nèi)獨(dú)自實(shí)現(xiàn)了環(huán)球飛行，自動飛行設(shè)備和通信導(dǎo)航系統(tǒng)的幫助功不可沒。
在二戰(zhàn)期間，Honeywell推出了 C-1自動飛行儀，這是一種專門為降低飛行員疲勞設(shè)計(jì)的機(jī)械電子系統(tǒng)，在平飛或一般機(jī)動中能自動操控飛機(jī)取代飛行員長時間的手動操控飛機(jī)。
二戰(zhàn)后Honeywell 開發(fā)了自適應(yīng)控制策略的自動飛行儀，這也是早期的自適應(yīng)改變增益的飛行控制律，應(yīng)用在F-94，F(xiàn)-101，X-15和X-20飛行器上。
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