航天航空技术十篇

发布时间:2024-04-29 21:12:47

航天航空技术篇1

2010年10月1日18时59分57秒“嫦娥二号”卫星在西昌卫星发射中心由长三丙火箭发射升空,并获得了圆满成功。

“嫦娥二号”原本是“嫦娥一号”的备份星。因为“嫦娥一号”出色完成了探月一期工程目标,没有必要再发射备份星。为最大限度节省国家的资金,科学家对这颗“嫦娥一号”的备份星进行了一系列技术改进,把它改造成了探月二期工程的先导星“嫦娥二号”。从外观来看,“嫦娥二号”和“嫦娥一号”大小和形状几乎完全一样,可谓孪生姊妹。“嫦娥二号”环月后,进入了100千米×15千米的椭圆轨道飞行,这就是说,卫星距离月球最近时仅有15千米,呈现在大家面前的将是更为清晰的“月球的脸”。

旅行者二号到达太阳系边缘

1977年,美国发射了“旅行者”1号和2号探测器,它们是对太阳系的外层行星进行探测的最早的太空探测器。“旅行者”1号在1980年完成土星观测后就结束了它的最初使命。从那以后,它就开始挺进外层空间。在1998年,它越过了“先锋者"10号探测器,成为距地球最远的人造物体。

2010年11月5日(北京时间11月6日),naSa宣布,“旅行者”1号太空探测器已经到达太阳系的边缘,并且正在飞入一个此前从没有探测过的太空区域。“旅行者”1号的旅程是一个科学上的里程碑。这是第一次,一个人造物体旅行了135亿千米(84亿英里),大约相当于从地球到太阳的距离的90倍。

相关学科

数学:“嫦娥”升空是中国航天科技的又一次进步,这一素材可在2011年中考数学里以题目背景的形式出现。

物理:在火箭点火、发射、变轨到着陆的整个过程中,涉及的物理知识点有内能与机械能的转化、力的相互作用、力和运动的关系、新能源、物态变化、简单运动的计算、压强、声现象、月球表面引力大小等。

化学:航天事业也少不了化学,与其相关的化学知识有燃烧、氧气、二氧化碳、环境保护等。

原创试题

数学

1.在卫星发射过程中有一个重要的节点就是星箭分离,大家可能会问,这个分离以后火箭去哪了?火箭分离以后,助推器和一级整流罩都落在陆地上,二级是落在太平洋公海上,三级是留在轨道上,卫星整流罩落在重庆綦江县境内,这个事件是__________事件。

2.嫦娥二号卫星在100千米轨道飞行时将面临高温,卫星上受到光线照射的部分温度高达100℃,而没有光线照射的地方会在零下20%,卫星的两面相差()

a.80℃

B.120℃

C.100℃

D.20℃3.人民网科技频道转载了“嫦娥二号”卫星在100千米轨道飞行时的图片,我们把月球看作一个圆,卫星绕月飞行的100千米轨道看作一个圆,如图1所示,那么两圆的关系是(

)

a.相交 B.内含

C.内切 D.外切

4.“长征三号丙”火箭采用三级棒助推方式,通过不断加力,达到将“嫦娥二号”送入月球轨道,点火后,一级火箭用160秒将“嫦娥二号”送到距地一定距离的高空后完成使命,二级火箭用400秒将“嫦娥二号”送到距地一定距离的高空后完成使命,一、二级火箭共将“嫦娥二号”送到距地140千米的高空,如果在此过程中火箭运行的速度不变,请问一级火箭和二级火箭各运载“嫦娥二号”飞行了多少千米?

5.1766年德国人提丢斯发现,太阳系中的行星到太阳的距离遵循一定的规律,如下表所示:

第7颗行星到太阳的距离是_____天文单位。

6.如图2,在某海域内有三艘军舰a、D、C、军舰C在军舰a北偏东60°方向上,军舰D在军舰a北偏西60°方向上,一艘宇宙飞船返回舱因故障降落在军舰a北偏东30°的方向75海里B点位置处,此时发现返回舱漏水,海水以每6分钟40千克的速度渗入船内,当返回舱渗入的海水总量超过750千克时,返回将沉入海中,同时在C处测得B在军舰C的北偏西75°方向上,问哪艘军舰离B处最近,且这艘军航至少应以怎样的航行速度驶向B处才能完成救援(要求计算结果保留根号)?

7.旅行者1号上携带了一张圆形铜质磁盘唱片(如图3所示),内容包括用55种人类语言录制的问候语和各类音乐,旨在向“外星人”表达人类的问候,请你用尺规作图确定它的圆心。

8.已知旅行者1号的某一时间飞行轨道是双曲线的一支,如图4所示,一位天好者在一张矩形纸上绘制了该飞行器的运行轨道的示意图,并将示意图放人直角坐标系

中,如图5所示。在平面直角坐标系中,函数y=m/x(x>0,m是常数)的图像经过点a(1,4)、点B(a,b),其中。>1,过点a作x中的垂线,垂足为C,过点B作y轴的垂线,垂足为D,aC与BD相交于点m,联结aD、DC、CB与aB,

(1)求m的值;

(2)求证:DC∥aB;

(3)当aD=BC时,求直线aB的函数解析式,

物理

9.美国“旅行者”1号探测器飞行33年后到达太阳系边缘区域,正向更远的太空飞去。如果探测器所受外力全部消失,那么探测器将()

a.沿原来路径返回地球

B.沿原方向做匀速直线运动

C.立刻静止

D.沿原方向做减速直线运动

10.“旅行者”1号探测器从宇宙向地球不断的发射信号。探测器发回的无线电波属于()

a.电磁波 B.可见光

C.超声波 D.次声波

11.“旅行者”1号探测器上携带了一张镀金铜板声像片和一枚金刚石唱针,之所以采用金刚石材料作为唱针,是因为金刚石的_________大。

12.人造卫星或者空间探测器都是由火箭搭载升空的,如图6所示,火箭发射时,在发射台下有一个大水池,让高温火焰喷到水中,通过水___________来吸收巨大的热量,火箭升空瞬间,看到的白色“气团”是水蒸气________(填物态变化名称)形成。

化学

13.我国使用“长征3号甲”运载火箭将“嫦娥二号”送上月球轨道,该运载火箭的动力是由高氯酸铵(nH4C104)分解所提供的,反应方程式为2nH4C1o4=n2+Cl2+4H20+202,请判断该反应的基本反应类型是()

a.分解反应 B.化合反应

C.置换反应 D.复分解反应

14.“嫦娥二号”卫星发射成功,标志中国航天的月球之路又跨了一大步。

(1)“嫦娥二号”使用的燃料是液氢,助燃剂是液氧。氧气从淡蓝色液体变成无色气体发生了______变化,氢气燃烧的化学方程式为__________。液态氢作燃料除燃烧时产生较大的推动力外,另一个优点是________。对于目前全世界出现能源危机,以及燃烧对环境的影响,我们应该合理开发利用的新能源有(至少填两种)__________。

(2)月球上的3me(3表示相对原子质量)蕴藏量巨大,探月的目标之一是探测核聚变燃料3He的分布。地球上的氦元素主要以4He形式存在。从原子的构成来看,3He、4He两种原子的_________数不同,化学性质__________。

(3)“嫦娥二号”的另一个目标是进一步探测下列14种元素的含量和分布:K、th(钍)、U(铀)、0、Si、mg、al、Ca、Fe、ti(钛)、na、mn、Cr(铬)、Gd(钆)。其中属于金属元素的有__________________种。

(4)月球表面富含钛铁矿,钛因其硬度大、熔点高、常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能。被誉为“未来金属”。我国四川省有大型钒钛磁铁矿,由钒钛磁铁矿提取金属钛的主要工艺过程如下:

①钛铁矿的主要成分是Feti03(钛酸亚铁),其中钛的化合价为_________价。

航天航空技术篇2

关键词:航空航天先进焊接技术应用探讨

中图分类号:V261.34文献标识码:a文章编号:1672-3791(2017)01(b)-0077-02

τ诤附蛹际趵此担主要是利用加热以及加压的方式来将同性或者是异性的工件产生原子间的结合,从而来完成零件的加工以及工件的连接。焊接技术可以用于技术焊接,同时在非金属焊接中也将会得到广泛应用。尤其是在航空航天大型工业制造中,在材料的加工以及连接方面将会得到广泛应用。为了保证航空航天的焊接质量,那么必须要采用先进的焊接技术,以此来提升焊接的效率。

1电子束焊

现今来看,在科学技术不断发展的过程中,航空航天事业得到了很大发展,在航空航天制造中,焊接技术是十分重要的一个环节,能够有效提升制造的效率,促进航空航天事业的发展[1]。对于电子束焊来说,主要工作原理就是在真空的环境下,利用汇聚的高速电子流来进行工件接缝处的轰击,这样会将电子动能转化为热能,将其溶合成一种焊接方式,这也是高能束流加工技术中重要的组成部分。电子束焊的主要优势就是能量密度较高,同时焊接的深宽比比较大,焊接变形较小,其控制的精确度比较高,焊接的质量稳定较为容易实现,自动控制的优点也比较明显,电子焊接技术在航空航天等工业领域中将会得到广泛应用,同时也会对其的发展产生巨大影响。在航空制造业中,电子束焊技术的应用会在很大程度上提升飞机发动机的制造水平,将发动机中的一些减重设计以及异种材料进行有效焊接,同时为一些整体加工无法实现的零件制造提供加工的途径,以此来提升加工的质量。同时电子束焊自身将会有效提升航空航天工业中焊接结构高强度以及低重量、高可靠性的关键技术问题,保证航空航天材料的焊接质量。所以现今在航空航天领域中,电子束焊技术是最为重要的焊接技术之一。

2激光焊接技术

对于激光焊接技术来说,也是一种较为重要的焊接技术,主要工作原理就是利用偏光镜反射激光,从而来产生光束,将光束集中聚焦在装置中,产生较大的能量光束,如果焦点逐渐靠近工件,那么工件将会在瞬间熔化以及蒸发,该方式将会用于焊接的工艺[2]。激光焊接的焊接设备装置较为简单,并且能量的密度也比较高,变形较小,其焊接的精确度比较高,同时焊缝的深宽比也比较大,这样将会在室温以及一些特殊条件下进行焊接,对于一些难熔材料的焊接具有很明显的优势。激光焊接主要是应用在飞机大蒙皮的拼接上以及机身附件的装配上。在美国激光焊接技术在航空航天的应用较广,其中已经利用15kw的Co2仿激光焊接弧光器对飞机中的各种材料以及零部件进行全面的交工,以此来保证其工艺的标准化。同时在很多领域激光焊接技术都得到了广泛应用,其生产制造成本也将有所降低。

3搅拌摩擦焊接技术

对搅拌摩擦焊接技术来说,这是一种新技术,主要是利用一种非耗损的搅拌头,并且利用高速旋转的压倒待焊接的截面,这样在不断地摩擦与加热中被焊金属面将会产生热塑性,同时在压力、推力以及挤压力的作用下来对材料进行有效扩散连接,这样将会形成较为致密的金属间固相连接。同时不需要对其进行气体的保护,一些被焊接的材料损伤比较小,并且焊缝热影响区也较小,焊缝的强度也比较高。该技术具有很大的优势,因此被誉为是当代最具有革命性的焊接技术。在美国等很多航空公司都进行了广泛应用,在飞机蒙皮与翼肋以及飞机地板等结构件的装配中都得到了广泛的应用,这样将会在很大程度上提升连接的质量。利用搅拌摩擦技术提升连接的质量,同时也降低了成本,提高了生产效率,因此其存在较大的应用开发潜能[3]。

4线性摩擦焊

对于线性摩擦焊来说,主要是在焊接压力作用下,利用被焊工件做相对线性往复摩擦运动,从而来产生热量,最终实现焊接的固态连接。在焊接压力的作用下,其中一个焊件将会对另外一个焊件沿直线方向利用一定的振幅以及频率来进行直线的往复运动,这样将会利用摩擦生热的方式来加热待焊接部位的表面,在摩擦表面达到粘塑性的状态时,则要迅速停止摩擦运动,之后对其进行顶锻力的施加,从而来充分完成焊接。该方式具有较大的优势,工作效率较高,并且质量优势比较明显,具有较高的节能价值[4]。经过相关研究人员的不断研究,最终将线性摩擦焊接主要用于发动机整体钛合金叶盘制造中,并且其焊接的质量也比较高,优势较为明显。

5扩散焊接技术

对于焊接技术来说,也就是所谓的扩散连接,可以将2个或者是2个以上的固相材料充分紧压在一起,这样将其在真空以及保护气氛中进行加热处理,让其保持在母材熔点以下温度[5]。对其施加压力,导致其连接界面围观塑性变形,从而来达到紧密接触的状况,之后利用保温、原子相互扩散等进行牢固结合,从而来实现焊接以及两个工件之间的连接。对于该方式的主要优势就是接头质量比较好,并且在焊接之后不需要进行加工处理,焊接变形量也比较小,一次可以进行多个接头,其优点较为明显[6]。在科学技术不断发展的过程中,扩散焊接技术已经应用到了直升机的钛合金旋翼、飞机的大梁以及发动机机匣与整体的涡轮等方面,经过不断应用,取得了较大成果。

6结语

随着社会的不断发展,科学技术的不断进步,在航空航天领域中,焊接技术得到了很大应用,发挥了较大作用。焊接技术必须要充分保证各个零件的运用,能够针对一些特定的工件来进行焊接技术的选择。现今有很多先进的焊接技术逐渐应用到航空航天领域中,这在很大程度上提升了焊接的质量,并且提高飞机工件生产的效率,有效降低了成本,充分实现了高效生产。所以,在航空航天事业不断发展的过程中,我国的焊接技术也会得到迅速发展。

参考文献

[1]李亚江,吴娜,p.U.puchkov.先进焊接技术在航空航天领域中的应用[J].航空制造技术,2010(9):36-40.

[2]王亚军,卢志军.焊接技术在航空航天工业中的应用和发展建议[J].航空制造技术,2008(16):26-31.

[3]张颖云,李正.先进焊接技术在飞机制造中的应用[J].西安航空技术高等专科学校学报,2008(26):8-11.

[4]岩石.航空航天先进特种焊接技术应用调查报告[J].航空制造技术,2010(9):57-59.

航天航空技术篇3

iSSnprint: 2473-6708

iSSnonline: 2473-6724

aims&Scope

advancesinaerospaceScienceandtechnology(aaSt) isanopenaccessjournal.thegoalofthisjournalistoprovideaplatformforresearchersandpractitionersallovertheworldtopromote,share,anddiscussvariousnewissuesanddevelopmentsinallareasofaerospaceScienceandtechnology.

allmanuscriptsmustbepreparedinenglishandaresubjecttoarigorousandfairpeer-reviewprocess.Generally,acceptedpaperswillappearonlinewithin3weeksfollowedbyprintedhardcopy.thejournalpublishespapersincludingbutnotlimitedtothebreakdownoftopicsin 4Dimensions:1.Classification,2.LifeCycle,3.Usage,4.perspective.Seebelow:

Dimension1:Classification–aeronautics,astronautics,aerospaceSciences

aerospaceisbydefinitionbrokendowninaeronauticsandastronautics.inadditiondifferentaerospaceScienceshavetobedifferentiatedwhichhaveanapplicationtoboth–airanDspace.

aeronautics

 aircraft

o mannedaircraft(powered)

§ HeavierthanairVehicles

- Fixedwingaircraft(subsonic,supersonic,transonicandhypersonic)

-Rotorcraft(helicopter,autogyro,gyrodyne)

§ LighterthanairVehicles

-airships(blimpsandZeppelins)

o Unmannedaircraft(powered)

§ UnmannedaerialSystems(UaS)

§ missiles

o UnpoweredFlight

§ Gliders

§ Kites

§ Balloons(mooredandfree)

o HumanpoweredFlight

o animalFlight

 aircraftConstructionandDesign

o overallaircraftDesign(oaD)

o airframe

§ Fuselage

§ wing

§ tail

§ Undercarriage

o engines/propulsion

§ pistonengine

§ turboprop

§ turboshaft

§ Jet

o Systems

§ avionics

-aircraftavionics

-missionavionics

§ UtilitySystems

-SecondarypowerSystems

-protectionSystems

-CabinSystems

-FuelSystems

-FlightControlSystems

-LandingGearSystems

 airtransportation

o airportplanning,operation,management

§ airside

§ Landside

o airlineplanning,operation,management

§ Fleetplanning

§ mRomanagementandSparesLogistics

§ FlightandGroundCrewmanagement

§ marketing

§ airlinepartnerships

§ airlineFinances

o airtrafficmanagement(atm)

§ airSpacemanagement(aSm)

§ airtrafficFlowmanagement(atFm)

§ airtrafficServices(aiS)

-airtrafficControl(atC)

-FlightinformationService(FiS)

-alertingService(aLRS)

 aeronauticsandSociety

o Historyofaeronautics

o aviationLaw

o aviationaccidentandincidentinvestigation

o environmentalaspectsofaviation

astronautics

 Spacecraft

o LaunchandReentryVehicles

o Satellites

o orbitalandmissionSpacecraft,SpaceStations

 SpacecraftConstructionandDesign

o overallSpacecraftDesign

o Structures

o propulsion

o Systems

§ astrionics

§ UtilitySystems

§ photovoltaics

o payload

o SpaceSuits

 Spacecraftoperation

o Groundinfrastructure

o SpaceinfrastructureandRobotics

 astronauticsandSociety

o Historyofastronautics

o SpaceLaw

o SpaceDebris

o aerospacephilosophy(mostlyspace)

aerospaceSciences(forairandSpace)

 aircraftandSpacecraftDesign

o interiorandexteriorDesign

o multidisciplinaryDesignoptimization(mDo)

 materialsandLightweightStructures

o StrengthofmaterialsandStructures

o aeroelasticityandStructuralDynamics

o manufacturing

 FluidDynamicsandthermodynamics

o experimentalandnumericalaerodynamics(CFD)

o thermalmanagement

o acoustics

 FlightmechanicsandFlightGuidance

o aircraftperformance

o aircraftStabilityandControls

o navigation

o astrodynamics

o FlightSimulation

o Flighttesting

 avionicsandmissiontechnologies

o RemoteSensingandDatatransmission

o Dataprocessingandautomation

o Softwareengineering

 SciencesappliedtoaerospaceSystems

o Heating,Ventilation,airConditioningandRefrigeration(HVaC&R)

o mechanicalandelectricalengineering

o HumanFactorsandergonomics(HF&e)

o Hydraulicsandpneumatics

o Kinematics

o Sanitation

 Systemsengineeringandmanagement

o airandSpaceeconomics

o Security,Safety,ReliabilityandrelatedHumanFactors

o projectandQualitymanagement

o airworthiness,mRo

o DocumentationandKnowledgemanagement

 airandSpacemedicine

Dimension2:LifeCycle

aerospaceproducts duringtheirwhole lifecyclefromresearch,development,design,production,operation,maintenance,repair,overhaul(mRo)uptoend-of-life.

Dimension3:Usage

Civilandmilitaryusageisconsideredforairandspace.Fore.g.aeronautics weconsider:

 Civilaviation

o Generalaviation

o Scheduledairtransport

o non-scheduledairtransport

o experimentalaviation

o modelandScaledaircraft

 militaryaviation

o Combat

o noncombat

Dimension4:perspective,Background,economicSector

authorsfromalleconomicsectorsarewelcome.aaStpapersshouldnotonlyreflectasinglebackgroundbuteventuallythewholespectrumofperspectivesfromallsectors.thesesectorsare:

 privateSector

o primarySector:extractionofrawmaterial

o SecondarySector:manufacturing(originalequipmentmanufacturer,tierone,tiertwo,...)

o tertiarySector:Services(operator,maintenanceorganization,...)

 publicSector

o State-ownedCorporation

o Governmentagency

o Researchestablishment

o University

§ Research

§ teaching

 CivicSector(nGo,npo,...)

 Generalpublic(passenger,Consumer,...)

weareinterestedin:

 originalResearchpapers.

 Commentswhereanauthorcanpresentanideawiththeoreticalbackgroundbuthasnotyetcompletedfullresearchneededforanoriginalpaper,likewiseausefulmethod,asmallfindingordiscovery.

 ReviewsinallaspectsofaerospaceScienceandtechnology.

航天航空技术篇4

1 民航科技产业的内涵及地位

1.1 民航科技产业的内涵

民航科技产业目前尚没有一个比较公认的领域界定,一般认为民航科技产业是集研发、制造和服务于一体的完整的产业链,是体系完整的系统工程[1]。从产业发展的角度来看,民航科技产业中的研发、制造和服务三个部分之间是相互关联、相互影响和相互制约的,三者之间的互动形成了一个有机的整体。其中,研发是产业发展的前提和关键,主要包括科技创新体系和支持保障体系;制造是产业发展的实现和重点,主要包括各型飞机的组装和零部件、航空发动机、航空机载设备、民航信息化设备等产品制造生产,气象雷达、通讯雷达、导航设施等空中交通管理设备的制造和生产,行李自动分拣系统设备、机场相关特种设备的制造和生产,民航信息化系统中的硬件设备、高端数据处理设备、安全保障设备等的制造和生产;服务是产业发展的持续和保障,包括产品的维修保障和技术服务。产品的维修保障主要包括:飞机维护(航线维护和飞机勤务),飞机机体维修、修理和大修,发动机维修、修理和大修,附件的维修、修理和大修,飞机重要改装等。技术服务主要包括飞行培训服务、空管培训服务、机务维修培训服务、民航信息化服务、技术培训、信息服务、产品测试认证、产品推介、售后技术支援服务等等。

1.2 民航科技产业的地位和作用

(1)民航科技产业是国家科技综合实力和竞争力的反映。民航科技产业集中应用了许多工程技术的新成就,成为众多学科和工程技术的集中体现的现代工业,被誉为“现代科技和现代工业之花”,成为衡量一个国家科学技术和工业发展综合水平的标准。凡是民航科技产业比较发达的国家都是国家综合科技水平较高的国家,如美国、德国、法国、英国、日本等。因此,大力发展民航科技产业有利于提高国家的科技综合水平,促进相关学科的发展,加速工程技术的创新。很多国家把民航科技水平视作本国科技水平的一面镜子,对民航科技产业大力进行扶持,并从提高国家综合竞争力的角度给予高度的重视。据美国商务部2003年的《美国高技术贸易与竞争能力》报告:现代军用和民用飞机都是高技术产品,美国是从在未来世界确保其军事、经济和技术霸主地位的国家最高利益出发来发展民航科技产业的。

(2)民航科技产业是国民经济中参与全球竞争的支柱。作为反映一国科技综合实力的战略性高技术产业,民航科技产业投入产出比很高,一些航空工业发达国家例如美国,民航科技产业的投入产出比可达到1∶20,远远超过其他行业,是国家高新科技发展的龙头行业。据日本通产省2002年的统计,按单位重量价值比计算,如果轮船是1,则小汽车是9,电子计算机为300,喷气客机是800,航空发动机为1400[1]。正是由于民航科技产业如此高的投入产出比和单位价值含量,使得世界上的民航科技强国特别重视其发展。

(3)民航科技产业是带动科技发展和技术外溢的龙头。航空高科技的发展不是一个独立、封闭的体系,而是国家科技发展的动力、技术外溢的源头。民航科技扩散效应一方面表现在可以促进军民科研成果的相互交流,充分发挥军事科技优势;另一方面还表现在民航科技的扩散,民航科技成果通过向地面延伸可以将原有的科技应用领域大范围扩展。据日本的统计数据显示,日本2002年的在全国500余项技术扩散案例中,航空工业的技术扩散占60%。而同时,日本航空工业技术派生出来产品的销售额是用这些技术制造的航空产品销售额的18倍。

2 天津民航科技产业发展的背景

我国航空工业主要集中在西安、沈阳、成都、上海、贵阳、哈尔滨等城市,天津只具有航空电子、航空复合材料、航空仪表、飞机导航设备、惯性导航设备、机载电源及通讯设备、飞机制造用金属材料、空气过滤机等航空配套产业。

目前,航空军转民、航空创新体制、航空产业聚集发展等正顺应国际发展规律在进行调整。随着天津滨海新区被纳入国家发展战略,借助天津良好的工业基础和丰富的科教资源,天津市正顺应历史发展趋势,把握良好的发展时机,以滨海新区为基地,将民航科技产业集群作为重点建设的六大产业创新集群之一纳入发展规划战略,意图使技术密集、代表国际综合竞争力的民航科技产业发展成为本市支柱产业之一,进而拉动新一轮的产业结构优化升级,为天津经济的发展带来新的活力。

民航科技产业在天津的发展主要以民航科技产业化基地为载体,同时,空客a320的入驻以及中国民航大学科技园的启动建设都进一步推动着天津民航科技产业的发展。

(1)民航科技产业化基地为天津民航科技产业提供良好平台。中国民航总局与天津市政府于2005年10月16日签署协议,联合共建部级民航科技产业化基地。作为国内唯一的民航科技产业化基地,其主要功能是成为民航科技产业化平台和国际民航高科技产业转移的承接地。

(2)空客a320总装线项目的落户成为天津民航科技产业发展的龙头项目。空客a320系列飞机总装线落户天津,需要各种航空产品的配套和各种服务的配套,可以在天津形成以引进大飞机总装线为主体,以飞机零部件、空管设备、机场特种设备制造和航空维修为补充,以航空技术研发和人员培训为辅助的完整产业体系。目前随着a320项目落户天津,滨海新区吸引来了各类以民航科技产业为特色的国外知名的大型民航产品配套厂商,如德国蒂森克鲁伯公司的电梯、登机廊桥项目、以色列的凯德姆飞机客改货项目、法国泰雷兹集团空管雷达项目等,且配套产业已初具规模。

(3)中国民航大学科技园的新一轮发展将为天津民航科技的发展提供良好策源地。为完善从研发设计到售后服务以及相关配套产品的民航科技产业链条,在民航科技产业化基地初具规模的基础上,民航总局以及天津市政府联合启动了中国民航大学科技园的建设。科技园的建立不仅会带动产业化基地内的科研主体的发展,而且还会将技术成果扩散到其它产业,提升天津市更多产业的技术水平,从而带动其发展,使地方经济具有核心竞争力。

3 天津民航科技产业的发展路径研究

根据我国民航运输发展对民航科技产品的市场需求、建设新一代航空运输系统的需要等,天津的民航科技产业将重点发展三大产业:一是民航科技研发产业;二是民航设备制造和加工产业;三是民航技术服务产业。民航科技产业化基地的主用功能定位是民航科技产品的研发、制造和技术服务。

3.1 天津发展民航科技产业的路线图

(1)天津发展民航科技产业要经历四个重要发展阶段。依据《中国民航科技产业化基地发展战略》、《天津市航空城规划研究报告》、《关于推进天津滨海新区开发开放有关问题的意见》等,同时结合天津实现创新型城市的发展规划,民航科技产业作为天津重点发展的十大新型产业之一,将经历四个重要发展阶段,实现四个阶段性目标。

第一阶段(当前-2010年):发展成为具集聚效应和学习功能的创新型产业。主要任务和目标是完成天津的民航科技产业集聚,并实现该产业的引进-消化-吸收功能,使天津的民航科技产业发展成为具有集聚效应和学习功能的创新型产业。到2010年,逐步形成民航科技研发、民航科技产品制造及民航技术服务等三大产业群雏形。在进口替代方面发挥良好的效应,在重大核心装备国产化进程上实现重大突破,使天津成为世界知名的“民航科技产业城”。同时,积极吸引国际先进民航科技企业来津投资、落户,模仿、学习其先进的民航科技制造、研发、管理等多种技术、科学、方法,形成引进——消化——吸收一系列学习功能。

第二阶段(2010-2015年):发展成为具自主研发能力的创新型产业。主要任务和目标是,在民航科技园具有一定自主研发、民航科技企业孵化和出孵企业具有国际竞争优势的基础上,使天津的民航科技产业发展成为具有自主研发能力的创新型产业;完成一批拥有自主知识产权的重点项目的建设;一批拥有自主知识产权的技术产业化条件成熟并开始形成产业;将天津的民航科技产业建设成为我国民航重大科技攻关中心,建设成为具有世界水平的创新研发基地。到2015年,部级和市级研发机构达到100家,市级以上企业研发中心200家,科技服务机构50家,成为民航科技研发的核心平台,国内领先、国际一流的“民航硅谷”。

第三阶段(2015-2020年):发展成为具完整产业链条的工业化创新型产业。主要任务和目标是形成民航科技产业的完整链条,从研发、制造到技术服务,使天津的民航科技产业发展成为具有完整产业链条的工业化创新型产业。民航高科技产品的行业集中度将达到80%以上,成为专门为民航业服务的产业群带。天津的民航科技产业发展要抓住全球产业结构和产业布局战略性调整的机遇,优先考虑技术含量高、根植性好、环境污染少,对民航科技发展具有战略意义的产业项目,逐渐形成在国际民航科技产业链条中具有一定地位的产业格局。

第四阶段(2020-2050年):发展成为具有完善技术系统的知识化创新型产业。主要任务和目标是构建民航技术系统,使天津的民航科技产业发展成为具有完善技术系统的知识化创新型产业。在这一阶段,不仅完善的民航科技产业链条已经形成,而且显著地辐射和带动区域经济的发展。更为重要的特征是,在全球民航高科技产品制造的分工链条中的位置提升,民航科技高附加值产品和自主研发比例大大提高,从而提高天津市产业在全球产业中的国际地位,并使民航科技产业对经济的贡献率显著提高。

(2)天津发展民航科技产业的目标路线图。依据上述四个发展阶段及其特征,本文给出了天津建设民航科技产业的目标路线图,可见,天津的民航科技产业将由具集聚效应和学习功能的创新型产业,演变为具自主研发能力的创新型产业,进而成为具完整产业链条的工业化创新型产业,最终成为具完善技术系统的知识化创新型产业,完成民航科技产业发展的知识化和高级化演变历程。

图1 天津发展民航科技产业的目标路线图

3.2 天津发展民航科技产业的基本构成要素演化路径

(1)民航科技产业的基本构成要素体系。民航科技产业是集研发、制造和销售于一体的完整的产业链,其建设是一个系统工程。发展民航科技产业的构成要素包括创新主体、创新机制和创新环境三个方面(见图2)。

图2 天津民航科技产业基本构成要素体系示意图

航天航空技术篇5

12月18日至19日,中国宇航学会2011年学术年会在京召开。来自中国航天两大集团公司、总装备部、中科院、有关高校等单位的150多位专家、学者及工程技术人员围绕当前航天发展的热点、难点及关键技术等议题进行了深入的交流与研讨。

中国宇航学会理事长、中国航天科技集团公司总经理马兴瑞致信祝贺年会召开,中国宇航学会名誉理事长、中国航天科技集团公司高级技术顾问王礼恒院士主持报告会并讲话。中国航天科工集团公司总经理助理刘尔琦,中国航天科技集团公司科技委主任包为民院士,以及张履谦、余梦伦、戚发轫、吴宏鑫、刘永才院士出席年会。年会由中国宇航学会副理事长兼秘书长杨俊华主持。

航天科技集团公司研究发展部副部长王岩、国际合作部副部长郭建平,总装测通所所长钱卫平,航天科技集团公司一院科技委主任刘继忠,航天科工集团公司二院副院长陈国瑛,航天科工集团公司四院副院长严卫钢,航天科技集团公司五院副院长李明,航天科技集团公司七院科技委主任郭凤美,航天科技集团公司十一院科技委主任沈清,一院一部主任王小军,一院14所所长牟晨阳,航天科工集团公司六院科技委副秘书长路淑琴,航天科技集团公司九院科技委副秘书长李应选,北京航空航天大学宇航学院院长蔡国飙等参加了会议。

会上,航天科技集团公司科技委顾问吴宏鑫院士、中科院国家天文台台长助理邹永廖研究员、重庆大学李芳昱教授分别以《航天控制的现状与未来》、《深空探测的科学问题》、《引力波与引力波的探测》为题作了主题报告。《航天控制的现状与未来》主报告特别描述了我国近期进行的首次空间交会对接任务中,航天控制技术的运用与突破,引起与会者的浓厚兴趣。《深空探测的科学问题》主报告,对深空探测中的关键科学问题,特别是我国未来开展深空探测的方向进行了探讨。《引力波与引力波探测》主报告,论述了一个全新的空间信息通道基础理论问题,颇具前瞻性和启发性。与会专家和工程技术人员结合航天工程实践,围绕航天推进、空间技术、空间科学、空间应用、深空探测等领域进行了专题研讨。

中国宇航学会学术年会每年召开一次,已成为航天科技领域加强学术交流、活跃学术思想、推动航天技术自主创新的重要平台。

航天航空技术篇6

“东风航天城”的由来有军工单位的特色。20世纪60年代时,发射基地与北京三个总部的有线电话长途通信的秘密代号为“东风”,所以基地一直沿用了“东风基地”塞一名称。

1992年8月11日,当时的国家主席在视察基地时题写了“东风航天城”,从此人们就正式把这里叫东风航天城。

酒泉卫星发射中心始建于1958年,位于酒泉市东北210公里处的巴丹吉林沙漠深处,内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗境内。由于地处荒凉,最接近的城市是甘肃省的酒泉市而得名。该地区属温带大陆性气候,地势平坦,人烟稀少,全年少雨,白天时间长,每年约有300天可以进行发射试验。

酒泉卫星发射中心是中国科学卫星、技术试验卫星和运载火箭的发射试验基地之一,是中国创建最早、规模最大的综合型导弹、卫星发射中心,也是中国目前唯一的载人航天发射场。现在,酒泉卫星发射中心已经成为单独的军事。

酒泉卫星发射中心拥有完整、可靠的发射设施,能发射较大倾角的中、低轨道卫星。中心自1958年创建以来,曾为中国航天事业的发展创造过骄人的十个第一:

1970年4月21日,中国的第一颗人造地球卫星在这里升起:

1975年11月26日,第一颗返回式人造地球卫星在这里升空;

1980年5月18日,第一枚远程运载火箭在这里飞向太平洋预定领空;

1981年9月20日,第一次用一枚火箭将三颗卫星送上太空;

随后还有第一次为国外卫星提供发射搭载服务,第一艘载人飞船,都从这里顺利升空……

北京航天城是世界三大航天员中心之一的中国航天员科研训练中心所在地。位于北京西北郊,是中国空间技术研究院、北京航天飞行控制中心所在地。

北京航天飞行控制中心1996年3月成立,是中国载人航天任务的指挥调度、飞行控制、数据处理和信息交换中心,是中国载人航天的“神经中枢”,是中国绕月探测工程的飞行控制中心,承担绕月探测卫星飞行控制和长期管理任务,还承担着中国卫星发射的指挥保障任务,是中国对外测控服务的一个窗口。

这里已建成中国第一个也是世界第三个具有透明控制能力、可视化测控支持能力、高精度实时定轨能力、高速数据处理能力、自动化计划生成能力和清晰图像传输能力的现代化飞控中心。

2005年9月,上海闵行莘庄工业区开工打造航天城。

这个新建的航天城,总投资约为13亿元,占地1120亩,建筑面积30万平方米,包括航天科技研发中心、航天科普园、航天产业基地三大主体,是集运载火箭、应用卫星、载入飞船、防空武器的研发、试制、试验于一体的航天产研基地。

上海航天城包括动力区、电子区、协作区等功能区域,以及五个专业研究所,将发挥其产业和专业的整合功能,从而提升我国航天的总体研发能力和水平。

与其他一些航天城相比,在上海诞生的航天城,功能不再单一,凸显综合研发能力。国家航天部门对上海航天城的定位是把它作为国内航天器生产、制造、研发的一个重要基地来建设。

上海航天在整个中国航天事业中,扮演着比较特殊的角色,承担了重要的研究任务。由于涵盖了我国航天事业应用卫星、运载火箭、载人飞船、防空武器等四大领域,因此可以说是中国航天事业的一个浓缩版。

航天城中的航天科普园将成为全国唯一的国家航天博物馆,藏品覆盖中国航天半个多世纪以来重要发明的实物。

参观者可以亲眼目睹“东方红一号”、“风云”系列卫星、载人飞船和月球车等在内的精彩展品,科普园中还将建设神舟发射塔、欧洲阿里安火箭、美国航天飞机、俄罗斯空间站等大型模型,成为我国知名的航天科普和国防教育基地。

成立于1961年的上海航天局,是我国航天事业的重要骨干。

作为我国应用卫星的主要研制单位之一,历年来成功研制了长空一号科学实验卫星、风云一号太阳同步极地轨道气象卫星、风云二号地球静止轨道气象卫星等,其中风云系列卫星被世界气象组织列为业务应用卫星:其运载火箭的研制水平在国内居于领先地位,我国第一枚探空火箭、风暴一号、长征二号丁、长征四号a和长征四号乙运载火箭等,都是由上海航天局抓总研制的。

在我国长征系列运载火箭迄今为止的87次发射中,上海航天局研制或参与研制的运载火箭共进行了31次发射,取得了“发发成功”的佳绩,被原中国航天工业总公司誉为“优质运载火箭”。

在我国“神舟”号飞船的多年研制中,上海航天局承担了关键分系统和设备的研制生产任务,在我国载人航天的二期工程中,上海航天人还将承担“太空之吻’,_―航天器交会对接这一重要技术的研制任务,目前对这一技术的研究已经开展了多年,不少关键技术已经取得了突破。

2007年9月,国务院、中央军委批准中国新一代航天发射场和航天主题公园落户文昌:

2008年8月,总投资70亿元的航天主题公园正式签约开始操作;

2009年9月14日,总投资50亿元的航天发射场项目开始动工建设,预计于2013年建成。

海南航天发射场建成后,将形成年发射火箭10至12枚的能力;投入使用后,将主要承担中国新一代大型无毒无污染运载火箭、地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测航天器的发射任务,可以基本满足国内外各种轨道卫星发射的要求。将为中国运载火箭更多地参与国际商业航天发射合作提供广阔的空间,对优化和完善中国航天发射场布局,促进中国空间技术发展,巩固中国在世界航天领域的地位,具有重要的战略意义。

在海南文昌建航天发射基地主要有两个方面考虑:

其一,解决大型运载火箭的运输问题,通过海运,无论是吨位还是大小上,都可以放大要求;

其二,海南省是我国最南端的省份,纬度低,当然,发射基地建在南沙群岛上更好,可是,建设成本高,目前尚不具备实力。同时,我国还将在天津新建总装场,便于海路运输。

在吸引人才方面,文昌与我国以前建成的3个航天发射场有很多不同点。以前所建的发射场,由于地理位置相对比较偏僻,交通十分不便,运送物质也极为不便,条件相对比较艰苦一些。而海南不仅椰风海韵风景优美,碧海蓝天气候宜人,而且海南是健康长寿岛。“要想身体好,常来海南岛”。

2006年7月2日。陕西省政府、西安市政府与中国航天科技集团公司分别签署战略合作协议和共同建设西安航天科技产业基地协议,西安航天科技产业基地宣告成立。

2008年4月8日,由国家发改委批复认定的西安国家民用航天产业基地在西安隆重揭牌,基地规划面积为23.04平方公里,预留35.5平方公里的远期发展规划空间。

国家发改委对于西安国家民用航天

产业基地的定位是:围绕国家中长期航天发展战略,重点发展以卫星通信广播、卫星导航、卫星遥感等为主的卫星应用产业发展,促进航天技术应用和产品开发;带动航天信息技术、新型材料、先进能源等高技术产业发展;引导发展特色鲜明、重点突出的高技术产业集群,推动我国民用航天产业规模化发展。

建设西安航天科技产业基地,对发展我国民用航天产业是革命性和变革性的历史事件,对实现铸造国际一流宇航公司的目标具有重要的意义。

西安航天城位于西安国家民用航天产业基地,西安航天城汇集特色主题公园、集中式主题商业、高科技生态居住为一体,从航天主题出发,打造航天特色文化,在集群化、特色化、市场化、生态化等方面树立航天品牌,为航天产业基地的可持续性发展提供有效服务与补充,将航天科技应用在建筑中,将航天主题精神贯注在建设中,提升航天产业基地的品质形象,树立航天产业基地的宜居标杆。

2005年4月1日,中国航天烟台科技园在莱山区奠基开工,园区占地15公顷,航天烟台科技园作为中国航天五一三所的研发、产业拓展基地,被列为我国卫星飞船技术发展重点投资的项目之一。

园区内主体建筑包括一幢16层的航天烟台科技研发中心大楼,完成“航天技术”的研发与孵化;一所建筑面积达3000平方米的大型航天科技展馆,将全面展示我国航天科技的伟大成就,集航天科普、航天体验为一体,体现知识性、趣味性和参与性。

中国航天“五一三”所1987年落户烟台,圆满完成了我国多项卫星和“神舟”号系列飞船等相关设备的研制任务,也因此把烟台市与祖国的“飞天工程”紧紧联系在了一起。

备受瞩目的“兰州航天城”――中国航天科技集团公司五院第510所“科研总部建设项目”于2009年3月在兰州高新区破土动工。

兰州航天科技园区纳入了中国航天科技集团公司的航天科技工业新体系的战略构想。新区选址在兰州高新区雁滩核心区,规划面积83亩,一期投资规模为3.8亿元至4.2亿元。

园区主楼综合科研大楼高17层,面积为32000平方米,两座配楼分别为8000平方米的载人航天工程实验楼和8000平方米的探月工程楼(确保国家载人航天工程二、三期)。

510所成立至今已有47年,是我国航天事业的主力军之一。它是我国真空科学技术牵头单位,在国际真空学界享有很高的知名度。同时还是一家应用基础学科技术研究能力突出,综合实力较强的创新型航天工程研究所。

目前,该所已建成“真空低温技术与物理”和“表面工程技术”两个国防科技重点实验室,国防科工委真空计量一级站、国家低温容器质量监督检验中心等国家性权威研究机构也设置在所内。

天津航天城项目是中国航天科工集团第三研究院在天津滨海新区投资建设的研发和产业化基地,坐落于天津空港物流加工区,该项目总占地面积15万平方米,建设规模15万平方米。

天津航天城是中国新一代运载火箭天津产业化基地,由火箭研制生产区、航天技术应用区和辅助配套区三部分组成,规划建筑面积100万平米,其中火箭研制生产区为50万平米,分两期开工建设。

截至2009年底,火箭研制生产区一期工程规划建设的20万平米中,已有116000平米厂房具备设备安装条件,部分车间已经开工生产;剩余八万多平米亦将在年内完成主体施工。

按照规划,一期工程建成后,将基本满足新一代运载火箭的研制需要和部分军民项目的生产需要。后续建设将结合新一代运载火箭新的发展需要陆续展开。

天津基地是一个集零部件生产、部组件装配、总装测试、试验为一体的功能完整、配套体系完善、代表中国航天最高水平和国际先进水平的新的航天城。

航天航空技术篇7

那么,这种被称为“下一代航天飞机”的高科技飞行器到底是怎么回事?

中国人习惯将头顶上这片无边无际的苍穹称作“天空”,但从科学的角度看,我们通常所说的“天空”,包括了“天”和“空”两个范畴。“空”,是指地球表面以上的大气层空间,而“天”,则是指地球大气层以外的宇宙空间,也可以称为外层空间或太空。所以,航空与航天是有区别的,是两个不同的领域。

比如,各式各样的飞机、热气球、充气飞艇等等,是航空器。运载火箭、人造卫星,乃至深空探测器,则是航天器。

前苏联科学家齐奥尔科夫斯基有一句充满理想主义色彩的名言:“地球是人类的摇篮,但人类不能永远活在摇篮里。”可以说,飞向太空,是人类文明发展的必然。20世纪初,正是齐奥尔科夫斯基的科学研究,为人类飞离地球进入宇宙空间提供了具体的理论支持。空天飞行的梦想之树,正是由航空和航天两条腿共同支撑起来的。

1903,一切开始

也许是历史的一种可爱的机缘,人类的航空和航天事业,都是从1903年才开始的。这一年,莱特兄弟制造出人类第一架动力飞机,让人类首次实现动力飞行,齐奥尔科夫斯基发表了世界上第一部航天技术理论著作《利用喷气工具研究宇宙空间》,为研究火箭和液体火箭发动机奠定了理论基础。在这之后,这位耳聋的中学数学教师将一生都奉献给了航天理论研究,并取得了巨大成就,他也因此被尊为“宇航之父”。

在齐奥尔科夫斯基、赫尔曼・奥伯特、罗伯特・哥达德、冯・布劳恩和科・罗廖夫等现代火箭/航天先驱们伟大贡献的基础上,人类才真正开始了“飞天之旅”。随着运载火箭、人造卫星、载人飞船等的出现,人类开始了对太空的探索研究,逐步认识到,太空蕴含的资源潜能,可以为人类提供许多发展机会,包括对地观测、通讯导航、材料加工、生物技术、太空医学以及军事应用等等。

二战之前,西方各国政府就已经意识到了航天技术的重要潜力,纷纷开始在这一领域进行投资。而空天飞行器,则体现了航空和航天技术的融合。

开启空天时代

人类发明飞机以来的一百年,航空技术的发展可谓是突飞猛进,一步不停。涡轮发动机、冲压发动机的发明,以及各种先进外形的飞机也使得航空活动达到了前所未有的活跃期。当然,人们也意识到,航空活动只能在大气层内,而航天活动只能在外太空,中间存在着一个“断层”。随着人类航空与航天活动日益增长的需求,航空技术与航天的融合成为必然的发展趋势。

空天飞行器(或者叫空天飞机),是在吸收航空飞行器和航天飞行器两者优点的基础上发展而来的新型飞行器,是航空航天技术高度融合的产物。它可以像普通飞机一样起飞,可以在大气层内高超音速飞行,最终加速进入地球轨道执行空间任务,返回大气层后,可像飞机一样在机场着陆,使用起来非常的灵活便捷。众所周知,由于运载火箭是一次性使用,且造价非常昂贵,因此也就造成了当前的航天发射费用高居不下,可重复使用便是降低发射成本的一条可行有效的途径。

可重复使用的空天飞行器能够自由往返于天地之间,可以把各种卫星载荷送入地球轨道,也可以向空间站运送各种物资或接回宇航员,通过多次重复使用从而使发射费用大幅降低。更重要的是,它还可以执行诸如拦截、侦察、远程打击以及进入空间实施空间对抗等各种军事任务。因此,世界上的航天与军事大国都在竞相开展空天飞行器的研究。

大国逐鹿空天

你可能想不到,第一个研制空天飞行器,并取得了一定成果的国家,是纳粹德国。二战爆发前,德国已经开始研制代号“银鸟”的空天轰炸机。科研水平由于超前其他国家至少50年,而被赞誉为“德国末日科技的最高杰作”,其研究成果在战后被美苏等国利用。

美国在上世纪60年代开展了空天飞行器的探索性试验研究工作,是空天飞行器研究时间最长也最为系统的国家。1986年美国实施了国家空天飞机计划(naSp),意图发展一种水平起降单级入轨空天飞机,相对于传统的运载火箭可大幅度降低航天发射的成本,能够彻底且革命性的改变航天运输的状况。但由于技术、资金等多方面原因,该计划最终下马。汲取经验教训后,2001年美国提出了国家航空航天倡议(nai),协调有序的发展高速/高超声速技术、太空进入技术和空间技术。目前,美国正在nai的规划下开展相关的技术研究,为发展空天飞行器提供技术支撑。

2010年,美国的X37-B空天飞机第一次成功试飞。它由火箭发射升空。在太空遨游了7个月后,自主重返大气层,于当年12月3日着陆。

此外,美国空军近年来提出了采用火箭动力的XS-1亚轨道飞行器;民间方面,Space-X公司正在进行可重复使用的垂直起降火箭的探索研究。

德国、英国等国家自上世纪80年代以来,也都开展了大量的空天飞行器研究。在美国提出naSp计划的同期,德国于1986年开展了“桑格尔”(Sanger)两级入轨空天飞行器研究;英国近些年发展的“云霄塔”(SKYLon)空天飞行器是世界上最为著名也是唯一在研的单级入轨空天飞行器。近期英国公布了Skylon的研究进展,所采用的“佩刀”发动机(Sabre)的预冷器技术已取得重大突破,计划2019年开展发动机试验,2024年实现商业运营。

由于空天飞行器蕴含着巨大的民用价值与潜在的军事用途,美欧等国家已经持续开展了半个世纪的技术研究。然而,由于其大空域、宽速域的飞行,包含着航空与航天领域最前沿的科学技术,复杂程度高、难度大,许多机理人类至今未认识清楚,所以目前世界上还没有研制成功一款真正意义上的空天飞行器。

近些年,随着我国航空航天事业的飞速发展,高频次、大规模的航天发射任务需求越来越强烈,作为新一代的航空航天运载工具,空天飞行器无疑是首选目标。目前,中国航天科技集团主要研究火箭动力空天飞机,中国航天科工集团主要研究组合动力空天飞机,即喷气式发动机、冲压发动机和火箭发动机两两相配合。

航天航空技术篇8

航空航天行业信息化是指航空航天行业在生产和经营、管理和决策、研究和开发、市场和销售等各方面广泛应用现代信息技术,建立现代企业信息系统,从而不断提高生产、经营、管理、决策及研究开发方面的能力、水平和效率,最终提高我国航空航天行业的核心竞争力。

近年来,我国航空航天企业信息化建设取得显著成效,已经广泛应用在产品设计、制造、管理的各个环节,诸如CaD,Capp,Cam,Cae,pDm,pLm和eRp等单项技术与系统的应用比较普及,产品研制周期明显缩短,设计制造质量显著提高。

1 航空航天行业的信息化建设内容与作用

航空航天行业方面信息化建设主要包括企业总体的信息管理、研制与制造的协同及产品研制能力的提升3部分。

1.1 企业总体的信息管理

企业资源计划(enterpriseResourceplanning,eRp)系统,是指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。在航空航天企业中,由于需要涉及整体调动和资源整合很多,eRp作为对企业资源进行有效共享和利用的系统,可以使航空航天行业达到整体的资源规划统一。

1.2 研制与制造的协同

在航空航天行业,信息化主要为科研生产服务。该行业的重大工程是1个多学科综合、多专业集成、多个子系统集成和多单位跨地域协同的庞大系统工程;其复杂性、研制周期以及研制过程中各种因素的不确定性,需要采取信息化手段进行约束;其设计与制造中涉及大量的信息系统,并且需要在严格的流程管理控制下实现这些信息系统之间的交互和协作,以支持并行的协同设计和制造。设计研制过程中会涉及到成百上千个子系统、多种Bom表和多种变更管理。航空航天产品研制生产数据分散存放在各承担单位,大多数分系统和单机的研制生产数据没有实现集中存放和统一管理,上下游间难以保证数据的一致性和数据的有效重用。同时,近年来航天企业的研制与生产并重,设计与制造间的协同需求也很迫切。如此众多的系统、流程以及异构的数据协同实现集成需要1个统一的管理平台和集成环境。

航空航天行业又与其他行业不同,对质量管理、产品可靠性的要求非常严格,每个零部件要能追溯生产制造源头。

pDm主要针对的是产品数据管理。它以软件技术为基础,以产品为核心,实现对产品相关的数值处理过程、资源一体化的集成管理技术。pLm则指产品生命周期管理,作为全局信息的集成框架,可有效实现资源集成和协同研发生产及精益化管理。所谓集成框架,即在异构分布式计算机环境中能使企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统。pDm和pLm可为航空航天产品的研制和制造创造协同工作环境。基于信息化协同工作环境,设计人员可以跨越空间的限制,利用计算机通信网络等技术实现资源共享,完成异地协同设计与协同制造。

重点需要实现下列两个方面的集成:(1)pDm,pLm与CaD/Capp/Cam的集成;(2)pDm,pLm与eRp的集成。eRp与pDm,pLm的互通,可以最大限度地共享企业全部信息系统。将pDm和pLm技术引入航空航天企业的研制和生产过程中,对改进现有技术和管理流程有非常重大的意义,能在一定程度上解决航空航天企业在研制过程中信息与流程的集成与管理及协同。

1.3 实现航空航天产品的三维全数字化定义设计与制造集成,提升产品研制能力

CaD,Capp,Cam及Cae主要针对航空航天产品的研发及制造过程的信息化,在产品设计和制造加工的集成上提升产品的研制能力。从技术角度看,航空航天产品的研制过程涵盖现代科技的诸多领域,如机械、材料、电子、力学、声学、热学和能源等;多学科多性能的要求致使各种Cae之间需要协同,而在Cae仿真后进行的优化也需要CaD与Cae之间实现协同。

在航空航天产品的研制技术方面(CaD和Cae),通过数字样机的建立,可以实现部件或整机的虚拟装配运动机构仿真、装配干涉检查、空间分析管路设计、气动分析和强度分析等。总体而言,在航空航天产品研制中全面采用信息化技术,可实现三维数字化定义、三维数字化预装配和并行工程,建立产品的数字样机,取消全尺寸实物样机,使工程设计水平和产品研制效率得到极大提高,大幅度降低干涉、配合安装等问题带来的设计更改。

Capp与Cam则指航空航天产品的制造协同。Capp包括工装设计系统建立和工艺系统,在工装分类和典型化基础上,建立各自的工装设计资源库;开发基于工装族和有工艺知识支持的专用辅助工装设计系统,加强工装标准化、组件化和系列化工作,显著提高工装设计效率;实现产品模型在工装设计过程中的信息共享,提高工装设计与产品设计的协同程度;进行基于三维模型的计算机柔性化组合夹具工装研究,使工装快速组合装配,满足型号不同研制阶段和状态的快速工艺准备需求。工艺方面,针对产品制造过程中的铸造、数控加工、钣金成型、焊接等关键工艺过程,利用Cae进行计算机模拟的研究与应用,实现工艺方案的评估及优化;最终实现工艺流程的优化。Cam方面,运用CaD进行制造过程的前期设计,利用Cae进行计算机模拟,实现Cam方式与过程的优化。

总之,设计人员通过CaD完成设计,由专门仿真人员利用Cae完成设计多性能之间的协同仿真优化,通过CaD得到最终设计;而后通过CaD,Cae与Capp,Cam的协同完成航空航天产品制造的过程。同时,运用两者之间的沟通,通过对航空航天产品的整体信息化建设,建立起CaD设计知识库、Cae仿真知识库、Capp和Cam的制造工装知识库,使其成为航空航天企业在研发、制造方面的宝贵经验财富。

2 航空航天行业的信息化建设目标

通过上述几个部分的交互运用和协同,可以实现航空航天行业的管理、资源、设计、制造的全方位信息化工程,最终达到以下目标:

(1)实现信息的共享和传递速度,加强各地各部门之间的沟通与交流,提高工作效率;

(2)确保整体信息流的畅通,如产品各方面性能的仿真协同、设计协同等,有效开展工艺与设计的网上协同工作;

(3)提高总体设计能力,建立航空航天行业的设计知识库、仿真知识库和制造知识库等;

(4)提高制造过程信息化应用水平,建立工艺管理平台。实现制造过程计算机化,工艺流程管理及工艺信息与其他信息系统的集成,优化工艺和制造过程;

(5)建立产品设计、制造协同平台;

(6)加强管理信息系统的集成和共享,形成基于网络的、可视化的、高效的生产管理平台。

航天航空技术篇9

2011年1月11日,“歼20”飞机首飞成功,中国第三个进入隐身战斗机俱乐部。

2011年9月29日,“天宫1号”目标飞行器发射成功,同年11月1日,“神州8号”无人飞船发射成功,并先后3次与“天宫1号”实施自动交会对接。2012年6月16日,3名航天员乘坐“神州9号”飞船发射升空,与“天宫1”号成功实施自动与手动交会对接,在轨生活工作13天后安全返回,中国载人航天取得里程碑式的成就。中国将迈入空间站建造的新阶段。

2011年12月27日,“北斗”卫星导航系统开始免费提供定位服务,中国成为继美、俄之后第三个运营全球定位导航系统的国家。

2012年7月25日,中国“天链一号”03星发射入轨,“天链一号”卫星全球组网运行,标志着中国第一代中继卫星系统正式建成,为未来的空间活动奠定坚实的基础。

2012年11月1日,网络消息显示,中国的第二种隐身战斗机样机首飞成功,中国也成为美国之后,第二个同时开发2种隐身作战飞机的国家。

……

这些标志性的事件不过是2010到2012年间中国航空航天领域众多成就的一部分,但这也足以让人们对2012年的第9届中国航展有所期待,而事实也证明了,本届航展没有辜负人们的期待。尽管珠海航展并没有展示中国航空航天工业的最高水平和最新成就,但有限展品所体现出的科学技术实力,所展现出中国科研人员的精神面貌依然令人欣喜。

印象之一,规模扩展明显

此次珠海航展,不但参加静态展示的飞机有所增加,飞行表演的数量和质量也大大提高,除了闻名遐迩的俄罗斯“勇士”飞行表演队,中国的“八一”飞行表演队,还有使用L-39教练机来自法国的“百年灵”飞行表演队,此外,中国新型专用武装直升机“直10”、“直19”,巴基斯坦空军的“枭龙”战斗机也有着空前的吸引力。现场展示除了战斗机、运输机、客机、公务机外,甚至还包括了无人机。此次参展的单位除了中航工业、航天科技、航天科工三大传统参展集团企业外,中国兵装集团、兵器集团也展示了相关军品。加上踊跃参展的众多民营企业,以往航展基本限于三个室内展馆,而此次又临时搭建了2个临时展馆,其规模的扩展显而易见。除了航空航天展品,此次兵装集团展示了多型地面装备,包括自行防空火炮,近程防御系统等,这不由得使很多人感叹,难道珠海航展真的要变成珠海防务展吗?

印象之二,专业化程度加深

任何航空航天产品都是集成产品,最终产品的性能、质量、价格都可以说与构成产品的主要零部件、工艺和技术直接相关,找到优质可靠、价格低廉的分部件、分系统以及技术和服务供应商就意味着最终产品的性能、质量、成本有了基本的保证。航展的重要任务也就是提供这样一个平台,使整机厂商、分系统供应商、技术提供者、服务提供者能够各取所需,按照市场规则进行交易。此次航展中,众多新材料、传感器、飞控系统、定位导航芯片、电源、航空轴承、飞行模拟器、先进加工技术等专业门类的展示引起了业内人士的广泛关注。

例如,在民营企业山西科泰微技术有限公司的展台,笔者看到了激光导引头、组合导航系统、制导弹药飞行控制系统等展品。据介绍,由于民营企业在反应速度、研发周期、管理成本上具有优势,因此其产品价格在达到军用标准的前提下,价格更具竞争力,因此其中不少产品已被现实武器型号所采用。

印象之三,参与感、互动感更为强烈

航展发展的关键除了满足专业人士技术交流的需要外,还要能够拉近大众与航空航天事业的距离,激发起大众,特别是年轻人的空天梦想,此次航展在这些方面有了不小的进步。俄罗斯“勇士”、中国“八一”飞行表演队、“直10”、“直19”的精彩表演使观众流连于机场。航天展馆里威武的各式导弹激发起中国观众强烈的自信心、自豪感。除此以外,此次航展还展示了中国空军的先驱机型,中国人的第一架飞机“冯如”号,人民军队的第一架飞机“列宁”,王海驾驶的击落击伤9架敌机的“米格-15”战斗机,此举鲜明地显示出我军对于历史的纪念,对于英雄主义传统的继承和弘扬。为了增加展览的知识性,中航工业专厅还设有飞机发动机的控制模拟台以及飞行姿态控制演示台,通过推拉油门,控制操纵手柄,观众可以清晰地看到飞机内部各部件是如何运动的……一系列的交流互动措施,使得航展的参与感更强,不但寓教于乐,潜移默化地建立起一种对英雄前辈的敬仰,对祖国发展成就的自豪,对翱翔蓝天的向往。

印象之四,竞争更为激烈

当你周日前往家电卖场,你几乎铁定能够看到各个家电厂商促销员们的激烈对决,夸张点说,如今这种景象已经开始呈现在航展现场了。防空导弹、空地制导武器、火箭炮系统、无人机成为各大军工厂商激烈竞争的阵地。例如在远程精确打击领域,航天科技集团内部原本就是a100、a200系列与“卫士”系列一争高下,如今航天科工集团的“神鹰300”、“神鹰400”也不甘落后,射程一个比一个远,现在又都融合的卫星导航/惯性导航装置,精度也一再提高,甚至已经接近和达到战术弹道导弹的水平。在机载武器领域,除了中航工业、航天科技、航天科工这传统三强之外,这次又加上了兵器集团和兵装集团的所属企业,于是“雷石”、“飞腾”、“天罡”、“天戈”交相辉映。竞争态势看似激烈,但总体来说格局还是合理的,一方面,上述技术领域的装备研发投资并不是特别巨大,需要协调的资源各公司完全可以负担,相互之间产品有所重叠,但性能侧重点又不完全相同;另一方面,上述系统基本上属于防务市场上需求量较大的领域,同时也是我国技术的强项,国际市场空间比较广阔。

印象之五,军工军贸、技术合作成效显著

2012年10月末,互联网上飞速传播着中国又一型隐身战斗机样机首飞的图片,而10多天后,人们赫然发现,该型飞机的缩比模型就出现在了展会的现场,这也预示着,这架刚刚完成首飞的隐身飞机是可供出口的,它也藉此成为中国军工军贸的最新代言人。

如果说这架先进概念机尚属“期货”,那么现成的两个军贸典范就是“枭龙”和L-15。2012年11月13日下午,在航展中心举办了L-15高级教练机的签约仪式。中航技与中航洪都公司签订合同,购买12架L-15高级教练机,计划于2013年提交给首个国际用户。中航技总经理马志平指出,这是自1994年以来大规模出口K-8教练机以来,中航技再一次向洪都公司成规模采购飞机,供应国外用户。而中航洪都公司副总经理,L-15总设计师张弘在签约仪式上还透露,目前已经有多个国际潜在用户前往中航洪都公司考察L-15,并对飞机的优异性能表示肯定。L-15征战海外的大幕由本届珠海航展拉开,这也是继2009年3月7日,中航工业与巴基斯坦签订价值10亿美元的“枭龙”合作项目之后,又一项新型军机的出口项目。

近10年来国家取得了快速的发展,中国在航空航天领域的诸多成就举世瞩目,从“北斗”卫星到“天宫”、“神舟”,从地基中段反导到“歼20”横空出世,这些为中国科研和制造实力发展提供了最为鲜明的注释。而这种快速发展的势头也使很多国外军工企业认识到,目前看似先进的技术如果不抓住时机,一旦中国凭自己的能力掌握了,那也卖不出什么价了,于是技术合作,特别是军工技术的技术合作成为此次航展的一个亮点。

俄罗斯带来了目前用于“苏-35”和t-50的117S发动机,以及RD-33/93的改进型RD-33mK,以及“甲虫-ae”有源电扫描阵列雷达。俄罗斯法佐特龙公司总设计师尤里·古西科夫甚至进行了现场讲解。他透露,俄罗斯带来这款雷达,并非寄希望于中方的整机采购,而是着眼于技术合作。笔者在航展现场还发现了一个稀奇的玩意,在美国汉普森航宇公司展位,展示了一个一体化飞机座舱盖,据该公司业务发展经理兰可介绍,这是一个真正的F-16战斗机座舱盖,大约属于BLoCK50/52系列。这种一体化座舱盖在技术上仅次于F-22所使用的产品,主要是强度稍低,同时考虑到隐身等因素,镀膜也有所不同。当笔者询问,参展是否意味着此类产品能够对华销售时,兰可的回答有些耐人寻味,“当然不行,现在此类产品还禁止向中国出售,我们带这个产品来参展是为了表明我们有这样的能力,我们可以开展合作。”

印象之六,航空航天军民融合初步显现

随着低空开放试点范围的逐步扩大,通用航空业巨大的市场效应已经开始显露端倪。航展期间,据国家空管委办公室副局长马欣透露,2010年底启动的低空空域改革将于2013年初在全国铺开,通用航空审批手续将大大简化。据行业分析人士保守估计,低空开放后,未来10年将撬动超过万亿元的飞机制造、航空服务等相关市场。这一庞大市场的启动后,中国的诸多大型国有航空航天企业将真正实现寓军于民、军民融合的发展模式。此次航展,坐拥主场之利的中航集团除了继续推介“新舟”系列支线客机,推介C919国产大飞机外,中航商飞还展示了aRJ-21真机,首型自主研发制造的全复合材料“领航-150”六座公务机。被中航收购的美国西锐飞机公司还展示了在珠海组装生产的“西锐”SR20全复合材料公务机。

受低空开放恩泽的不仅仅是中航集团,有分析认为,生意最大的是定位导航系统。据中国卫星导航定位协会预测,至2020年,中国将建成“北斗”全球卫星导航定位系统,届时中国卫星导航与位置产业的用户规模将成为世界第一,每年产值将超过4000亿元,其中20%的贡献来自出口收入。因为未来“北斗”的市场目标是:实现80%的中国市场占有率,并力争20%的全球市场。

除此之外,无论是中航集团还是两大航天集团,在针对军事应用开发各种类型的无人机外,还在积极研讨无人机的民用。中国航天空气动力技术研究院的王晓军副院长在介绍其“彩虹-4”无人机时,就曾透露,他们曾和中国移动进行合作,将基站设备安装在无人机上,该无人机具有接近40小时的滞空时间,可以在目标区域上空长时间滞留,保障若干条手机线路的畅通。一旦再出现类似汶川地震这样的严重自然灾害时,它就能第一时间抵达,保证通信需要。

印象之七,动力瓶颈仍然有待突破

此次珠海航展展示了一些具有显著意义的产品,如航天科技集团展示了红外成像导引头,其产生的意义在于,采用这种导引头后,制导武器识别目标的能力将不再取决于硬件,通过软件和算法将发挥决定性的作用,软件的升级将导致性能的飞跃。中航洛阳空空导弹研究院展示了一种微型合成孔径雷达,可广泛用于无人机,轻小的有人驾驶飞机……这些技术的进步固然值得欣喜,但真正令国人关注的还是中国航空动力瓶颈的突破。

此次航展,中航展示了2型新型涡轮风扇发动机—分别是推力5000千克级的“岷山”发动机和推力1000千克级的“九寨”发动机,以及一型商用大涵道比涡扇发动机。尽管属于我国航空发动机的最新技术成果,但与世界先进水平还存在显著的差距。与之相比,俄罗斯现场展示的117S、aL-31Fn、RD-33mK无疑更为引人瞩目。

对于中国航空动力发展的现状,中航工业副总经理李方勇有着清醒的认识,他在总结中国航空动力瓶颈始终无法突破的原因时指出了三点:

首先,航空发动机是一个综合多学科高端技术门类,不是几个学科,几个门类的技术产生突破就能实现全局突破的技术,需要国家综合的技术基础和工业体系的全面建设。尽管改革开放30年来,我们国家很多方面取得了长足进步,但在工业技术基础,技术体系上与最先进的国家还有相当大的差距。

其次,就自身来看,在几十年航空发动机的研制发展过程中,我们一直没有重视系统全面的基础研究和预先研究,发动机的发展一直在追赶飞机型号,没有时间来进行航空发动机自身的研究和积累,而是匆忙地去满足飞机主机的需求,很多的基础性的功课没有做充分。

航天航空技术篇10

3D打印为航空带来新机遇

“我对3D打印在航空制造业的运用感到非常兴奋。这是一项很有意思的创新,虽然还处于初级发展阶段,但就像是电脑的发展,你不知道它还会给你带来什么样的惊喜,”通用电气(Ge)航空集团的一位技术人员对记者说。Ge航空集团是世界最大的民用和军用飞机发动机、部件和集成系统制造商。在Ge航空参观的两天里,“3D打印”是笔者听到最多的一个词。

Ge航空集团总裁兼首席执行官戴维・乔伊斯告诉记者,他对3D打印技术在航空业的应用前景非常看好。“对产品设计师而言,过去他们会受到很多来自生产流程和制造工艺方面的限制,这是一件痛苦的事。有一些零件在没有3D打印技术的情况下是不可能实现的。3D打印技术让这些限制消失了,给了设计师们一种全新的思维方式和更大的创造空间。”他说。

目前在全世界范围内,Ge航空和其持股50%的CFm国际公司生产的5.8万台飞机发动机正在使用中,平均每2秒钟就有一台由Ge航空发动机提供动力的飞机起飞。2013年Ge航空的销售额为220亿美元,其中32%来自于民用发动机,18%来自于军用发动机,37%来自于发动机的后期维护服务。

Ge航空3D打印技术研发中心负责人格雷格・莫里斯介绍说,发动机制造所需的一些零部件往往订单量很小,只要1到100个。传统制造工艺需要很长的工艺制造流程,且成本高。3D打印大大节约了生产时间,并且能够生产出一些复杂的立体形状。他介绍说,在CFm国际公司开发出的新一动机Leap中,包括喷油嘴在内的一些关键零部件就是通过3D打印制造的。他举例说,一款手掌大小的喷油嘴,如果按照传统的生产工艺,需要由20个零部件组成,而3D打印令这些零件成为一个整体,并且重量轻25%。不仅减少了大量组装时间,由于产品是一体化的,喷油嘴的寿命也比原来要长5倍,降低了维护成本。

3D打印技术还大大减少了对劳动力的需求。在研发中心的机房里,笔者看到几十台机器都在工作中,却没有几个工作人员。

莫里斯介绍说,在许多发动机的维护场所,如果配备了3D打印技术,将大大节约人力成本。莫里斯认为,随着设备和技术的发展,未来两到三年,3D打印的生产效率可能会比现在提高2到3倍。

当航空制造业遇上3D打印

事实上,3D打印技术出现在20世纪90年代中期,它是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同,打印机内装有液体或粉末等“打印材料”,与电脑连接后,通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。这种技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(aeC)、汽车,航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。对于航空航天领域来说,3D打印仍然是一项非常前沿的制造技术,近几年,全球领先的航空制造企业开始逐渐涉足这一技术领域的研究。

维尔・贝克告诉笔者,霍尼韦尔航空航天集团是从2010年进入该领域的,已经拥有了4年的研究经验。目前,霍尼韦尔已经成功地将利用3D打印技术生产出的单晶铸件装配在了其tFe731-60型发动机的涡轮叶片上,这款发动机在为达索旗下的猎鹰900公务机提供动力。

现在,与高校合作成为了制造商进行3D打印技术研究的共同模式。霍尼韦尔航空航天集团就与美国的4所大学签署了秘密的合作协议。当然,包括波音、空客等民机整机制造商也都选择了与大学进行合作,进行3D打印技术的研究。

“总体来说,目前航空业界都正在对3D打印技术直接制造的金属零件,按照飞机和发动机的设计要求进行全面的测试和验证,以及针对3D打印技术进行设计方的优化。”西北工业大学凝固技术国家重点实验室副主任林鑫告诉记者。

值得一提的是,金属3D打印高性能增材制造技术兼顾高精度、高性能、高柔性,可以快速制造结构十分复杂的金属零件,为先进航空航天器的快速研发提供了有力的技术手段。今年3月14日,空客与林鑫所在的西北工业大学在西安签署了合作协议,共同探索3D打印技术在航空领域的应用。该项目重点研究激光3D打印技术在飞机部件制造中一次打印成型、减少加工余量以及材料在成型过程中变形等难题。西北工业大学凝固技术国家重点实验室将承担样件制造,空客将承担样件的测量和评估工作。

满足航空制造未来需求

业内人士公认,3D打印技术在航空制造领域的诸多优势,尤其是在设计自主性和环保方面的优势,满足了航空业可持续发展的最终目标。

此外,通过该技术,还可以减轻零件的重量,这直接关系到飞机的燃油经济性。过去,对于大型复杂构件,制造商用传统工艺无法完成,就拆为几个件做,然后再进行组合。如今3D打印可以实现零部件一次成型,这不仅增加了零部件的强度,同时也减轻了零部件的重量。

维尔・贝克还告诉笔者,这些好处综合起来,可以让研发过程更加高效。“过去通过传统工艺研制涡轮叶片的样件需要3年的时间,而如果采用了3D打印技术则仅需短短9周,与过去相比,为整个供应链节约了70%的时间”。

同时,空客也将3D打印技术作为飞机备件解决方案的一部分。记者从空客了解到,站在整机制造商的角度来看,3D打印技术是用来制造目前已经停产,但是仍然有市场需求的飞机零部件的最具成本效益的理想技术。采用3D打印技术进行飞机零部件制造,将大大降低制造、维修以及运营的成本,并更好地保护环境。

确保技术成熟可靠