航空航天顯示屏：行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
從市場數(shù)據(jù)來看，航空航天顯示屏市場展現(xiàn)出強勁的增長態(tài)勢。根據(jù)貝哲斯咨詢數(shù)據(jù)，2023 年全球航空航天平視顯示器市場規(guī)模達到了161.85億元人民幣，預(yù)計到2029年將攀升至 383.5 億元，年復(fù)合增速高達15.46%。這一增長背后，是全球航空航天產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。民用航空領(lǐng)域，隨著人們出行需求的不斷增加，航空公司持續(xù)擴充機隊規(guī)模，對客機的采購量逐年上升。國際航空運輸協(xié)會（IATA）預(yù)測，未來20年全球航空客運量將以每年約 3.5% 的速度增長，這無疑將帶動對航空航天顯示屏的巨大需求。在國防領(lǐng)域，各國對先進航空裝備的投入不斷加大，新型戰(zhàn)機的研發(fā)與列裝速度加快，也為航空航天顯示屏市場注入了強大動力，預(yù)計 2024 - 2030年將持續(xù)增長。在政策支持與技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動下，中國航空航天顯示屏企業(yè)不斷突破關(guān)鍵技術(shù)，逐步實現(xiàn)進口替代，市場份額有望進一步提升。同時，各國加大國防投入，軍事航空裝備升級換代，也帶動了航空航天顯示屏市場需求增長。
目前，全球航空航天顯示屏市場主要由國外企業(yè)主導(dǎo)，如美國的霍尼韋爾（Honeywell Aerospace）、柯林斯宇航（Collins Aerospace）、法國的泰雷茲集團（Thales Group）、英國的 BAE 系統(tǒng)公司（BAE Systems）等。這些企業(yè)憑借深厚技術(shù)積累、豐富行業(yè)經(jīng)驗和強大品牌影響力，在高端航空航天顯示屏市場占據(jù)領(lǐng)先地位。
國內(nèi)方面，隨著航空航天產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀顯示屏企業(yè)，如京東方、深天馬、維信諾等。這些企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品性能和質(zhì)量方面不斷取得突破，產(chǎn)品逐步應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，部分產(chǎn)品已達到國際先進水平，與國外企業(yè)展開激烈競爭。
駕駛艙顯示：為飛行員提供飛行數(shù)據(jù)，如速度、高度、航向、姿態(tài)等基本信息，以及導(dǎo)航地圖、發(fā)動機參數(shù)、系統(tǒng)狀態(tài)等綜合信息，幫助飛行員做出準確的飛行決策。例如波音 787 夢想飛機和空客 A380、A350 飛機采用了大尺寸、高分辨率的顯示屏，實現(xiàn)了用數(shù)字顯示替換多個模擬表盤和儀表。
客艙娛樂系統(tǒng)：安裝在座椅靠背或客艙頂部，為乘客提供視頻、音頻、游戲等娛樂內(nèi)容，提升乘客的飛行體驗。如達美航空新一代 Delta Sync 座椅靠背體驗系統(tǒng)，搭載了智能 4K HDR QLED 顯示屏。
航空航天顯示屏功能集成化會帶來那些技術(shù)挑戰(zhàn)
從顯示技術(shù)層面看，隨著功能集成度的不斷提高，對顯示分辨率、刷新率和色彩還原度的要求也水漲船高。要在有限的屏幕空間內(nèi)呈現(xiàn)更多復(fù)雜的信息，就需要更高的分辨率。以現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的顯示屏為例，不僅要顯示飛行參數(shù)、導(dǎo)航信息，還要集成雷達探測數(shù)據(jù)、武器系統(tǒng)狀態(tài)等，這就要求顯示屏能夠提供高分辨率的圖像，以確保飛行員能夠清晰地識別各種信息。然而，提高分辨率并非易事，它需要更先進的顯示面板技術(shù)和強大的圖像處理能力。目前，雖然一些高端顯示屏已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的分辨率，但在滿足航空航天領(lǐng)域?qū)Ω呖煽啃院头€(wěn)定性的嚴格要求方面，仍存在一定的技術(shù)難題。
從刷新率關(guān)鍵指標看，在航空航天領(lǐng)域，尤其是在高速飛行或復(fù)雜作戰(zhàn)場景下，顯示屏需要能夠快速更新畫面，以提供實時、流暢的視覺體驗。低刷新率的顯示屏可能會導(dǎo)致畫面延遲、卡頓，影響飛行員對飛行狀態(tài)和戰(zhàn)場態(tài)勢的及時判斷。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)顯示屏刷新率低于 60Hz 時，在高速飛行場景下，飛行員對突發(fā)情況的反應(yīng)時間可能會延長 10% - 20%，這在關(guān)鍵時刻可能會產(chǎn)生嚴重后果。提高刷新率需要優(yōu)化顯示驅(qū)動電路和信號處理算法，同時還要確保在高刷新率下，顯示屏的功耗和散熱能夠得到有效控制。
在材料科學(xué)領(lǐng)域，功能集成化對顯示屏材料的性能提出了前所未有的挑戰(zhàn)。航空航天顯示屏需要在極端環(huán)境下保持穩(wěn)定的性能，如高溫、低溫、強輻射等。隨著功能的集成，顯示屏內(nèi)部的電子元件數(shù)量增加，發(fā)熱問題更加突出，這就要求材料具有更好的散熱性能。在衛(wèi)星應(yīng)用中，顯示屏需要在宇宙射線的輻射下長期穩(wěn)定工作，這對材料的抗輻射性能提出了極高的要求。傳統(tǒng)的顯示屏材料在面對這些極端環(huán)境時，往往難以滿足需求。開發(fā)新型的耐高溫、耐低溫、抗輻射且具有良好散熱性能的材料，成為了實現(xiàn)功能集成化的關(guān)鍵。
從系統(tǒng)集成角度來看，功能集成化使得顯示屏與其他航空電子系統(tǒng)之間的交互變得更加復(fù)雜。不同系統(tǒng)之間需要進行高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和協(xié)同工作，這就要求建立高效的通信接口和穩(wěn)定的通信協(xié)議。在現(xiàn)代飛機的航空電子系統(tǒng)中，顯示屏需要與飛行控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等多個系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。如果通信接口設(shè)計不合理或通信協(xié)議不穩(wěn)定，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤、丟失或延遲，影響整個航空電子系統(tǒng)的性能。據(jù)統(tǒng)計，在航空電子系統(tǒng)故障中，約有30%是由于系統(tǒng)間通信問題導(dǎo)致的。如何優(yōu)化通信接口和協(xié)議，確保不同系統(tǒng)之間的無縫集成和高效協(xié)同工作，是功能集成化面臨的重要挑戰(zhàn)之一。
航空航天顯示屏在什么情況下需要定制
在航空航天領(lǐng)域，由于其任務(wù)的特殊性和復(fù)雜性，許多情況下都需要定制顯示屏，以滿足特定的功能、性能和環(huán)境要求，航空航天任務(wù)的多樣性也決定了顯示屏需要定制。
在航空測繪任務(wù)中，需要顯示屏能夠精確顯示地理信息和測繪數(shù)據(jù)，對顯示屏的分辨率和色彩還原度要求極高；航空救援任務(wù)則需要顯示屏能夠?qū)崟r顯示救援目標的位置、狀態(tài)等信息，并且具備良好的可靠性和抗干擾能力，以確保在復(fù)雜的救援環(huán)境中正常工作。在軍事航空領(lǐng)域，不同的作戰(zhàn)任務(wù)對顯示屏的要求也各不相同。
在偵察任務(wù)中，顯示屏需要能夠顯示高分辨率的圖像和情報信息，幫助飛行員及時發(fā)現(xiàn)目標；
在攻擊任務(wù)中，顯示屏需要能夠快速顯示武器系統(tǒng)的狀態(tài)和目標信息，以便飛行員準確地進行攻擊操作。
在智能交互功能中，能夠根據(jù)飛行員的語音指令或手勢操作進行信息顯示和控制；隨著 5G 技術(shù)的發(fā)展，顯示屏需要能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，與其他設(shè)備進行實時信息共享。這些新的功能需求，使得傳統(tǒng)的顯示屏無法滿足，必須通過定制來實現(xiàn)。
在極端環(huán)境中，也是導(dǎo)致顯示屏需要定制的重要原因。如前文所述，航空航天設(shè)備需要在高溫、低溫、強輻射等極端環(huán)境下工作，這對顯示屏的材料和性能提出了極高的要求。定制顯示屏可以采用特殊的材料和制造工藝，提高其在極端環(huán)境下的適應(yīng)性和可靠性。
航空航天顯示屏解決方案
在航空航天領(lǐng)域，顯示屏的高可靠性是確保飛行安全和任務(wù)成功的關(guān)鍵要素，其實現(xiàn)依賴于多方面的技術(shù)與策略。從材料選擇到制造工藝，從電路設(shè)計到系統(tǒng)集成，每一個環(huán)節(jié)都經(jīng)過精心考量與嚴格把控。
在材料選擇上，耐高溫、耐低溫、抗輻射的材料是首選。以特種玻璃為例，其具有出色的耐高溫性能，能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，確保顯示屏在高溫環(huán)境中不會發(fā)生變形或損壞。在液晶材料方面，研發(fā)人員不斷探索新型液晶配方，以提高其在低溫環(huán)境下的流動性和響應(yīng)速度，保證顯示屏在低溫環(huán)境下仍能正常工作。一些新型液晶材料通過添加特殊的添加劑，能夠有效降低液晶分子的凝固點，使其在極低溫度下仍能保持良好的顯示性能。
在制造工藝上，先進的封裝技術(shù)是提高顯示屏可靠性的重要手段。通過采用密封性能良好的封裝材料和工藝，能夠有效防止外界環(huán)境因素對顯示屏內(nèi)部元件的影響。在一些航空航天顯示屏中，采用了陶瓷封裝技術(shù)，陶瓷材料具有良好的絕緣性、耐高溫性和耐腐蝕性，能夠為顯示屏內(nèi)部元件提供可靠的保護。先進的制造工藝還能夠提高顯示屏的精度和一致性，減少因制造誤差導(dǎo)致的故障發(fā)生。
在電路設(shè)計方面，冗余設(shè)計是提高顯示屏可靠性的常用方法。通過增加備用電路和元器件，當(dāng)主電路或元器件出現(xiàn)故障時，備用部分能夠及時接管工作，確保顯示屏的正常運行。在一些重要的航空航天顯示屏中，采用了雙電源供電系統(tǒng)和雙處理器設(shè)計，當(dāng)一個電源或處理器出現(xiàn)故障時，另一個能夠立即啟動，保證顯示屏的不間斷工作。
在系統(tǒng)集成方面，嚴格的測試和驗證流程是確保顯示屏可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在顯示屏投入使用前，需要進行一系列的環(huán)境測試、性能測試和可靠性測試，以驗證其在各種極端條件下的工作性能。通過模擬高溫、低溫、高濕度、強輻射等環(huán)境條件，對顯示屏進行長時間的測試，觀察其性能變化，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題。還需要進行大量的飛行測試，在實際飛行環(huán)境中對顯示屏的可靠性進行驗證，確保其能夠滿足航空航天領(lǐng)域的嚴格要求。
航天器駕駛與控制：用于顯示航天器的飛行姿態(tài)、軌道參數(shù)、推進系統(tǒng)狀態(tài)、能源系統(tǒng)狀態(tài)等信息，幫助航天員監(jiān)控和操作航天器，確保任務(wù)的順利進行。
地面控制中心：在航天發(fā)射場、測控中心等地面設(shè)施中，用于顯示航天器的實時飛行數(shù)據(jù)、遙測圖像、任務(wù)流程等信息，為地面指揮人員提供決策支持。例如嫦娥六號任務(wù)中，LED 顯示屏在發(fā)射現(xiàn)場、控制中心、新聞發(fā)布會等場所都發(fā)揮了重要作用。
推動航空航天顯示屏技術(shù)創(chuàng)新的主要因素
戰(zhàn)爭形態(tài)的演變和軍事技術(shù)的發(fā)展對航空航天顯示屏提出了更為嚴苛的要求?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭強調(diào)信息化、智能化和一體化作戰(zhàn)，飛行員需要在瞬息萬變的戰(zhàn)場環(huán)境中快速獲取準確的信息，做出及時的反應(yīng)。這就要求航空航天顯示屏具備更高的刷新率、更快的響應(yīng)速度和更強的抗干擾能力，能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境下穩(wěn)定工作。隨著無人機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對無人機顯示屏的小型化、輕量化和低功耗也提出了更高的要求，以滿足無人機長時間飛行和復(fù)雜任務(wù)執(zhí)行的需求。
技術(shù)的交叉融合也是推動航空航天顯示屏技術(shù)創(chuàng)新的重要因素。電子技術(shù)、材料科學(xué)、光學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域的不斷進步，為航空航天顯示屏技術(shù)的創(chuàng)新提供了堅實的基礎(chǔ)。新型半導(dǎo)體材料的研發(fā)，使得顯示屏的驅(qū)動芯片性能得到大幅提升，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的分辨率和更快的響應(yīng)速度；光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為顯示屏帶來了更高的亮度、對比度和更廣的視角，提高了顯示效果；材料科學(xué)的突破，研發(fā)出了更加耐高溫、耐低溫、抗輻射的材料，滿足了航空航天顯示屏在極端環(huán)境下的使用需求。
人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)與航空航天顯示屏的融合，也為其帶來了新的發(fā)展機遇。人工智能技術(shù)可以實現(xiàn)對顯示屏顯示內(nèi)容的智能分析和處理，根據(jù)飛行員的需求和飛行狀態(tài)自動調(diào)整顯示信息，提高信息傳遞的效率和準確性；大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對大量的飛行數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，為顯示屏的設(shè)計和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)顯示屏與其他設(shè)備之間的互聯(lián)互通，實現(xiàn)信息共享和協(xié)同工作，提升航空航天系統(tǒng)的整體性能。
市場需求的增長，功能集成化滿足了航空航天領(lǐng)域?qū)Ω咝?、便捷、智能化設(shè)備的需求。在民用航空中，功能集成化的顯示屏可以為飛行員提供更全面、直觀的飛行信息，提高飛行安全性和效率；在軍事航空中，集成化的顯示屏能夠增強飛行員的態(tài)勢感知能力，提升作戰(zhàn)效能。這種對功能集成化顯示屏的需求增長，進一步推動了行業(yè)的發(fā)展，促使企業(yè)加大研發(fā)投入，不斷提升產(chǎn)品的功能集成化水平。