Tendencias tecnológicas en electrónica de aviación 2024

Tendencias tecnológicas en electrónica de aviación 2024: dando forma al futuro de los vuelos y las adquisiciones

El panorama de la electrónica de aviación está experimentando una profunda transformación, impulsada por la digitalización, la conectividad y la demanda de una mayor eficiencia. Para los gerentes de adquisiciones, comprender estas tendencias es fundamental para tomar decisiones informadas sobre futuras plataformas, actualizaciones y estrategias de la cadena de suministro. Este análisis de las tendencias clave de 2024 explora cómo las innovaciones en áreas como la inteligencia artificial, los sistemas de energía y la conectividad están remodelando el papel de componentes fundamentales como los relés de aviación militar , los sensores de aviación y las redes de distribución de energía.

Tendencias dominantes que están remodelando la electrónica de la aviación

Este año, vemos la convergencia de varias fuerzas poderosas que están pasando de la investigación a la implementación operativa, influyendo tanto en la aviación civil como en la militar.

1. El auge de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático (AI/ML)

La IA está yendo más allá de la nube y llegando a los sistemas centrales de los aviones. Su impacto es doble:

• Mantenimiento predictivo y gestión del estado: los algoritmos de IA analizan datos de miles de sensores de aviación que monitorean la vibración, la temperatura y los parámetros eléctricos en motores de aviación de alta calidad y otros sistemas. Pueden predecir fallas como el desgaste de los rodamientos o la degradación del contacto de un contactor de aviación militar con semanas de anticipación, cambiando el mantenimiento de un programa a uno basado en las condiciones.
• Operaciones de vuelo mejoradas: la IA ayuda con las rutas meteorológicas en tiempo real, la optimización del combustible e incluso la detección y respuesta automatizadas de amenazas en escenarios militares, lo que aumenta las demandas de procesamiento en la informática a bordo.

2. Conectividad Avanzada y el "Avión Conectado"

El avión se está convirtiendo en un nodo de una vasta red de datos.

• Comunicaciones satelitales (SATCOM) e integración de IoT: la transmisión de datos en tiempo real para el monitoreo de la salud, la conectividad de los pasajeros y las actualizaciones operativas requiere sistemas de comunicación sólidos y siempre activos. Esto aumenta la complejidad y la criticidad de la infraestructura de conmutación de RF y energía de soporte.
• La ciberseguridad como elemento fundamental: una mayor conectividad conlleva un mayor riesgo. La seguridad es ahora un requisito de diseño obligatorio desde el nivel de los componentes, lo que afecta al firmware incluso en los dispositivos básicos.

3. Más aviones eléctricos (MEA) y evolución del sistema de energía

La transición de los sistemas neumáticos e hidráulicos a la energía eléctrica se está acelerando.

• Distribución de CC de alto voltaje: los sistemas se están moviendo a 270 VCC o más para reducir el peso y las pérdidas. Esto exige una nueva generación de componentes: fusibles, contactores y relés de aviación con clasificación HVDC diseñados para interrumpir arcos de CC de forma segura.
• Distribución de energía de estado sólido (SSPD): reemplazar los relés y disyuntores electromecánicos tradicionales de la aviación militar por SSPC basados ​​en semiconductores permite curvas de disparo definidas por software, limitación de corriente precisa y datos granulares del estado del sistema.

Apoyo a los habilitadores tecnológicos y los impactos a nivel de componentes

Estas macrotendencias son posibles gracias a avances específicos en tecnologías subyacentes que afectan directamente el diseño y la selección de componentes.

I+D de nuevas tecnologías y dinámica de aplicaciones

• Semiconductores de banda prohibida amplia (SiC y GaN): estos materiales permiten convertidores de potencia, variadores de motor y SSPC más pequeños, livianos y eficientes. Permiten frecuencias de conmutación más altas y un mejor rendimiento térmico, lo que a su vez influye en el diseño de los sistemas de refrigeración y en el soporte de los sensores de aviación .
• Fabricación aditiva (impresión 3D): se utiliza para la creación rápida de prototipos y la producción de carcasas de componentes, disipadores de calor e incluso algunas estructuras internas para sensores y actuadores complejos, livianos y optimizados, lo que reduce el peso y los tiempos de entrega.
• Materiales avanzados para entornos extremos: se están desarrollando nuevos compuestos, cerámicas y aleaciones de contacto para soportar temperaturas más altas, vibraciones más severas y entornos corrosivos, extendiendo la vida útil de componentes como sensores de motor e interruptores de potencia.

Perspectiva: Prioridades de adopción de tecnología para la aviación rusa y de la CEI en 2024

Las tendencias tecnológicas en esta región se filtran a través de una lente de autonomía estratégica y requisitos operativos únicos:

1. Desarrollo autóctono de IA/ML para pronósticos: centrarse en desarrollar y certificar algoritmos de IA nacionales para el monitoreo predictivo del estado de plataformas como el Su-57 y el MC-21, utilizando datos de sensores y sistemas de aviación de fabricación rusa.
2. Enlaces de datos y redes de aviónica seguros y soberanos: fuertes inversiones en buses de datos cifrados y resistentes a interferencias (como el bus del sistema de tiempo unificado) y un impulso para reemplazar el hardware informático y de redes de origen extranjero con alternativas nacionales.
3. Modernización de flotas heredadas con principios MEA: modernización de aeronaves existentes (por ejemplo, bombarderos estratégicos, transportes) con más sistemas eléctricos para mejorar la eficiencia y la confiabilidad, impulsando la demanda de componentes de energía resistentes y compatibles, como contactores de aeronaves avanzados.
4. Endurecimiento EMI/EMP para plataformas de próxima generación: a medida que los sistemas se vuelven más digitales y conectados, el requisito de componentes reforzados contra interferencias electromagnéticas extremas y armas de pulso (según los estrictos estándares GOST) se vuelve aún más crítico.
5. Integración de compañeros de equipo no tripulados (drones Loyal Wingman): el desarrollo de sistemas para equipos tripulados-no tripulados (MUM-T) requiere relés de comunicación y sistemas de administración de energía avanzados y seguros para los componentes del dron, lo que crea nuevos nichos para medidores de aviación especializados para drones y sistemas de control.

Implicaciones estratégicas para la gestión de adquisiciones y cadena de suministro

Los equipos de adquisiciones deben adaptar sus estrategias para navegar en este panorama en evolución:

1. Cambio de la adquisición de productos básicos a la de soluciones:
   • Los proveedores ofrecen cada vez más componentes inteligentes (por ejemplo, un relé con monitoreo de estado integrado). Evalúe el valor total de los datos y diagnósticos, no solo el costo unitario.
2. Énfasis en ciberseguridad y seguridad de la cadena de suministro:
   • Implemente controles rigurosos para evitar piezas falsificadas y garantizar que el firmware de los componentes sea seguro. Exigir transparencia en la lista de materiales del software (SBOM) para componentes inteligentes.
3. Plan de Inserción y Obsolescencia Tecnológica:
   • Diseñe sistemas con estándares abiertos y modulares (como MOSA, FACE) para permitir actualizaciones más sencillas. Trabaje con proveedores que tengan hojas de ruta tecnológicas claras y planes de soporte a largo plazo.
4. Desarrollar experiencia en nuevos estándares y materiales:
   • Manténgase informado sobre la evolución de los estándares para HVDC, garantía de IA y ciberseguridad. Comprender las implicaciones de nuevos materiales como el SiC en el diseño y mantenimiento de sistemas.
5. Fomentar una colaboración más estrecha con I+D e ingeniería:
   • El departamento de adquisiciones debe participar temprano en la fase de diseño para asesorar sobre la disponibilidad de componentes, tecnologías emergentes y fuentes alternativas para elementos críticos como fusibles o sensores de aviación especializados.

YM a la vanguardia: alinear la innovación con las necesidades del mercado

YM está invirtiendo activamente en I+D para garantizar que nuestra cartera de componentes cumpla con las demandas de estas tendencias emergentes, brindando a nuestros clientes un puente hacia el futuro.

Escala e instalaciones de fabricación: ágiles y avanzadas

Nuestras líneas de producción se están adaptando para una mayor flexibilidad. Hemos establecido una línea piloto para la fabricación aditiva de carcasas de sensores personalizados y piezas de gestión térmica , lo que permite una iteración rápida y diseños con peso optimizado. Nuestro centro de pruebas HVDC ampliado nos permite calificar rigurosamente nuestros contactores y relés de próxima generación para un funcionamiento seguro en sistemas de 270 VCC y 540 VCC, una capacidad crítica para los programas MEA.

I+D e innovación: creación de la capa de componentes inteligentes

Nuestro proyecto estrella de I+D para 2024 es la plataforma de sensores-controladores "SmartNode". Integra un sensor de aviación de alta precisión (para presión, temperatura o vibración) con un microcontrolador y una interfaz de datos segura en un único módulo miniaturizado. Realiza procesamiento de borde local para detectar anomalías y transmite datos de salud procesables y preprocesados ​​directamente a la red de la aeronave, lo que reduce las necesidades de ancho de banda y permite una respuesta más rápida, una contribución directa a los ecosistemas de mantenimiento predictivo impulsados ​​por IA.

Estándares en evolución y panorama regulatorio

Las tendencias van acompañadas de estándares nuevos o actualizados que las adquisiciones deben seguir:

• DO-326A/ED-202A: Especificación del proceso de seguridad de aeronavegabilidad. El estándar fundamental para garantizar que los sistemas de aviación estén protegidos contra las amenazas cibernéticas.
• FACE (Entorno de capacidad aérea futura) y MOSA (Enfoque de sistemas abiertos modulares): estándares que promueven componentes de software y hardware reutilizables e interoperables, que afectan la forma en que se diseñan los sistemas y sus subcomponentes.
• Actualizaciones de MIL-STD-704 (características de energía) y estándares relacionados: para abarcar los requisitos de distribución y calidad de energía HVDC.
• Nuevas normas ASTM/SAE para fabricación aditiva: proporcionan directrices de calificación y garantía de calidad para piezas aeroespaciales impresas en 3D.
• Estándares GOST/СТО revisados: los estándares rusos se actualizan continuamente para reflejar las nuevas tecnologías y mantener la compatibilidad con las vías de certificación nacionales.

Preguntas frecuentes (FAQ)

P: ¿Los controladores de potencia de estado sólido (SSPC) reemplazarán completamente a los relés y disyuntores electromecánicos tradicionales?

R: No del todo en el corto plazo. Los SSPC se destacan en aplicaciones de conmutación rápida y de potencia baja a media con necesidad de diagnóstico. Sin embargo, los relés y fusibles de aviación militares tradicionales aún ofrecen ventajas para aplicaciones de muy alta corriente, ya que brindan aislamiento galvánico inherente, capacidad extrema de interrupción de corriente de falla y confiabilidad comprobada en entornos hostiles a un costo potencialmente menor. El futuro está en los sistemas híbridos que utilicen de forma inteligente ambas tecnologías.

P: ¿Cómo afecta la tendencia hacia la IA y el mantenimiento predictivo a las especificaciones requeridas para componentes básicos como sensores y medidores?

R: Eleva el listón de precisión, estabilidad y capacidad de salida digital. Un medidor o sensor de aviación utilizado para pronósticos basados ​​en IA debe proporcionar datos muy precisos y consistentes durante toda su vida útil. La deriva o el ruido pueden generar alertas falsas. Los componentes necesitan cada vez más interfaces digitales integradas (por ejemplo, SPI, I2C) y pueden requerir memoria de calibración integrada para alimentar datos limpios y confiables a los modelos de IA.

P: ¿Cuál debería ser la consideración número uno al adquirir componentes para un nuevo programa de "Aeronaves más eléctricas"?

R: Fiabilidad y calificación comprobadas para el entorno eléctrico específico. El mayor riesgo reside en los componentes de distribución y conmutación de energía. Priorice a los proveedores que puedan demostrar:

• Componentes diseñados y probados específicamente para el voltaje del programa (por ejemplo, 270 VCC).
• Datos sólidos de pruebas de ciclo de vida bajo perfiles de carga MEA realistas (altos ciclos, cargas inductivas).
• Una comprensión clara de la protección y gestión de fallas de arco en sistemas de CC.

El costo de un fracaso en vuelo es demasiado alto como para comprometer estos fundamentos.

Referencias y lecturas adicionales

• RTCA, Inc. y EUROCAE. (2020). DO-326A/ED-202A: Especificación del proceso de seguridad de aeronavegabilidad.
• El grupo abierto. (2023). Norma técnica sobre el entorno de capacidad aerotransportada futura (FACE), edición 3.1.
• SAE Internacional. (2023). Informe de información aeroespacial: AIR7357: Directrices para probar y calificar sistemas eléctricos de aeronaves de 270 VCC. Warrendale, Pensilvania: SAE.
• McKinsey y compañía. (2024). "Haciendo un balance de la industria aeroespacial y de defensa en 2024". Informe de la industria.
• Colaboradores de Wikipedia. (2024, 15 de julio). Más aviones eléctricos. En Wikipedia, la enciclopedia libre. Obtenido de https://en.wikipedia.org/wiki/More_electric_aircraft
• Red de la Semana de la Aviación. (2024). "Pronóstico del mercado de aviónica para 2024: la conectividad y la electrificación lideran el crecimiento". [Publicación de la industria].