发布时间:2023-09-19 17:51:27
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇航天技术和航空技术,期待它们能激发您的灵感。
摘要:钛合金具有密度小、强度高、耐热性好、导热性及抗疲劳性好、有着较宽的工作温度范围等优点,被广泛地应用于航空航天领域。而钛合金在飞机及其发动机等部方面的应用,不可避免的需要使用焊接手段进行连接,因此,钛合金的焊接方法在扩大钛合金的应用范围上具有重要推动作用。
关键词:钛合金; 航空航天; 焊接技术
中图分类号:V252 文献标识码:A钛及钛合金是一种密度小、强度高、耐热性好、韧性高、导热性及抗疲劳性好、有着较宽的工作温度范围和优异的抗海水腐蚀性能及超低温性能等一系列优异性能的工程结构材料。因此,被广泛地应用于航空航天领域。钛及钛合金已经成为航空航天工业的支柱之一,相关资料表明,高性能钛及钛合金在航空航天工业中的应用占到了钛材总产量的70%左右。钛制设备虽然一次性投资较高,但全寿命费用较低,经济效益明显,目前高性能的飞机、坦克正在采用钛合金部件,先进发动机的压气机盘、压气机叶片、风扇叶片以及机匣等均由钛合金制造。并且在石油化工部门中钛合金的范围也在逐渐扩展。而钛合金在飞机及其发动机等部方面的应用,不可避免的需要使用焊接手段进行连接,因此,钛合金的焊接方法在扩大钛合金的应用范围上具有重要作用。
1.钛合金的电子束焊
电子束焊目前越来越多地应用到钛合金的焊接中。电子束焊接是利用汇聚的高速电子轰击工件接缝处所产生的热能,使其加热、熔化、冷却结晶,形成焊缝的一种新型焊接技术。真空电子束焊,由于焊接过程是在真空环境中进行,杜绝了空气对焊缝的影响,所以焊缝的保护效果很好。可完全防止大气污染,易获得质量高于非真空环境下的焊缝。真空电子束焊焊接钛及钛合金具有独特的优势,表现为焊接冶金质量好,焊缝窄,深宽比大,焊接角变形小,焊缝及热影响区晶粒细小,接头性能好、焊接快。电子束焊焊后产生的晶粒大多是较均匀的等轴晶,焊接接头有较高的强度。
由于真空电子束焊接需要真空室,所以一般不适合于室外焊接以及大尺寸工件焊接,而且焊缝中易出现气孔,但塑性相对降低,结构尺寸易受真空室限制,不适合于大批量生产。
2. 钛合金的激光焊
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。自“小孔效应”的激光深熔焊得以实现,激光焊接技术迅猛发展,钛合金激光焊应用研究也得到了广泛重视。激光焊接具有高能量密度、热变形小、可聚焦、无接触加工、深穿透、高效率、高精度、热影响区狭窄、适应性强等优点,激光焊能焊接高熔点、难熔、难焊的金属,自动化和柔性化程度高,一般情况下不需要真空工作室。激光焊接具有熔池净化效应,能纯净焊缝金属,焊缝的机械性能相当于或优于母材。基于激光焊接具有的诸多优势,它是二十一世纪先进的制造技术之一,受到世界各国的重视,广泛的应用于航空航天、汽车制造、电子轻工业等领域。中国的激光焊接处于世界先进水平,具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中,具有更广泛的应用前景。
激光焊也有其不足之处,它的穿透力不如电子束强,因此能够焊接的板材的厚度十分有限。激光焊接系统的成本通常高于传统的焊接设备,但由于激光焊的高生产率和高性能质量足以弥补此项缺憾,使得激光焊接系统在技术及经济上具有很强的综合竞争力。
3. 钛合金的等离子弧焊
等离子弧焊广泛用于工业生产,特别是航空航天等军工和尖端工业技术中,等离子弧焊也常用于钛及钛合金的焊接。等离子弧焊是利用等离子弧作为热源的焊接方法,它有两种基本方法:小孔型等离子弧焊及熔透型等离子弧焊。等离子弧焊具有能量集中、射流速度大、熔深大、电弧力强、焊缝窄、热影响区小、焊件不开坡口等特点,等离子弧的能量密度介于电弧与电子束之间,等离子射流可以直接穿透被焊工件,由于钛的比重较轻,重力作用较小,而且液态钛的表面张力较大,所以有利于形成“穿孔效应”进行等离子焊接,而且用等离子弧焊接钛及钛合金,能获得优质的焊接接头。目前,许多高精度、高质量的军用装备都已采用了等离子弧焊接方法。等离子弧焊既不需填充材料,又能一次性焊好,减轻了基体金属的过热程度。有利于焊接区减少气体污染,从而进一步提高了接头的机械性能。
4. 钛合金的钎焊
在钛合金构件的制造中,钎焊也是一种有效的连接方法,主要应用在钛合金复杂结构的制造中,如蜂窝结构,小型航空精密部件等。钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作为钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,低于母材熔化温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的一种工艺方法。由于钛的高温活性强,钎焊一般在真空或隋性气体保护下进行。
钎焊在钛合金焊接中得到了广泛的应用,但是钎焊通常只用于焊接小型薄壁构件,不适合大厚度钛合金的焊接,另外,钎焊接头的强度也比较低。
结语
由于钛合金优异的特性,它在航空航天领域必将有着更广阔的应用前景,也为焊接技术的发展提出了新的挑战,开发研制先进的钛合金焊接工艺也必将大大推进钛合金在航空航天领域的应用。
参考文献
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[4]刘鹏飞.钛及钛合金结构焊接技术研究进展.金属加工.2012, (20):11-13.
(南京航空航天大学材料科学与技术学院,江苏南京,210016)
[摘要] 以南京航空航天大学材料科学与技术学院为例,依据创业教育的体系内容及基本要求,针对目前高校大学生创业教育中存在的实践环节薄弱问题,提出了通过政产学研联合,共同构建创业教育实践基地模式,并对建立该模式的意义、所具有的优势,以及实施方式进行了较为详细的分析。政产学研联合构建的创业教育实践基地模式已在实际运行中得到了检验,取得了较好的实施效果,期待今后进一步完善,并逐渐加以推广应用。
[
关键词] 大学生;创业教育;政产学研模式;实践基地
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2015)04?0099?03
创新创业教育以培养学生的创新能力和创新精神、创业意识和创业技能为基本内容,注重实践,其目标是培养高素质创新创业型人才,在本质上仍属于素质教育范畴。所谓创业,是指创建某一个经济组织并对其进行科学管理,以实现创业者个人的发展目标。一个成功的创业者所具有的品质和特性,是在创业实践中培养出来的,包括其思维方法、知识和经验、智慧和技能、品格和胆识等。“创业教育”(enterprise education),从广义上说,其目的是为了培养具有开拓性的个人。创业教育注重培养个人的首创和冒险精神、创业和独立工作的能力,包括技术、社交和管理技能等[1,2]。创新创业是当代大学生成长成才的重要途径。大学生不仅要学习和掌握扎实的专业理论知识,还要具有创新精神和创业意识,勇于实践,在创新创业中不断成长。
目前的情况是,一方面大学生有创业热情,另一方面由于自身的经验欠缺、实践能力不足等原因,导致创业的成功率偏低。这是由于大学生基本生活在相对简单封闭的校园环境,长期接受应试教育,虽然在某些技术专长上可能占有优势,但由于对社会缺乏深度了解,不熟悉经营的“游戏规则”,在企业运营、组织协调和风险意识等方面的能力还不够强,经常由于事先估计不足而导致整个创业计划失败。因此,大学生在创业前应积极参加创业训练、积累创业知识,去企业实习(实践)积累相关管理和营销经验,以提高创业成功率。
高等学校作为创新创业型人才培养的重要阵地,应将人才培养、科学研究和社会服务三者紧密结合起来,实现从注重知识传授向更加重视素质和能力培养的转变,使学生的“知识、素质、能力”协调发展。通过深入开展创新创业教育,培养大学生树立创新创业意识,掌握基本创业技能,提升创新创业能力[3]。在目前及今后一段时期,如何有效开展大学生创新创业教育,是各级教育主管部门和高等院校面临的重要课题之一。
一、目前创业教育模式及创业教育中存在的问题
与单纯的知识和技能教育有所不同,创新创业教育的思想和理念是,以培养大学生的创新思维和创新精神、创业意识和创业能力等为目的[2],它更加注重对大学生综合素质和能力的提升,尤其是对创新性意识和创造性观念的培养。近年来国内许多高校为促进大学生创业进行了积极有益的探索,取得了一定效果。但由于受整个社会环境的影响,以及各种主观和客观因素的制约,使得大学生创业的整体效果并不令人满意。这是由于大学生在创新创业过程中面临着较多的知识和经验、技术与资金等方面的问题;此外,高校大学生创新创业教育的学科体系和课程设置、师资队伍建设、实践环节等许多方面还有待进一步加强[4]。相关外部条件的缺乏和自身条件的限制,直接影响到大学生的创新创业能力与水平,使大学生创新创业面临许多困难和挑战。
现阶段,国内高等学校创新创业教育存在的主要问题是,没有将创新创业教育有机融合于学校的整个教学体系中,导致创业教育与专业教育分离[5]。此外,国内创业教育目标设定的功利性、对创业教育理解的片面性、创业教育支撑体系的局限性以及创业教育课程体系的单一性,都难以适应经济社会发展对创新创业型人才培养的目标要求[1]。因此,高校必须在创业课程设置与创业指导等方面做进一步努力,完善创新创业教育体系,探索大学生创新创业教育的方式和途径,通过积极引导,提升大学生的创新能力与创业知识水平。大学生应在认真学习相关创新创业知识基础上,通过参加各种实习实践,积累宝贵的创业经验,不断完善和提升创业技能。各高校通过不断探索创新创业教育实践,目前已形成了三种比较典型的创新创业教育模式:学科导向型模式、实践导向型模式和综合型模式[4]。
与创业教育的理论知识学习相比,创业教育的实践环节显得更为重要,这就需要有适合大学生进行创业教育实践的载体。在工业生产中,按照目前的管理体制机制及其运行模式,大型企业在技术上比较成熟,其生产工艺过程及产品质量保障体系较为完善,学生在实习或实践过程中能学到一些知识,但总体上学生的参与度不够。这是因为大型企业现有的生产及管理体系,可保证其产品生产过程安全高效,但流水线的现代化生产,使参加生产实践的大学生对企业的整个生产过程及产品质量监控体系难以提出更多的意见或建议,或者说由于自身原因如专业知识水平掌握还不够系统等,导致学生在实习(实践)过程中大多只能被动地接受知识的学习,并不能完全主动参与其中,学生的创新精神和创业技能难以充分发挥;相比较而言,中小型企业的技术准入门槛相对较低,但限于企业的生产规模较小,加上资金和技术等方面的条件限制,或由于市场竞争激烈,一味追求降低产品的生产成本以增加企业利润,造成产品的生产工艺过程不够规范,或由于观念上的认识或思想上的重视程度不够,使中小型企业在学生实习实践安全方面的保障投入不如大型企业。此外,由于企业的生产规模小,单个企业一次性能够容纳学生实践的人数不多,直接导致创业教育实践的成本增加。
二、高校创业教育的改革探索和实践
开展大学生创新创业教育,应选择大学生容易接受的教育路径作为突破口,为学生的创新创业提供指导和服务,教学过程应以学生的创业体验和创业实践为主,其核心是改革传统教学模式,让学生从被动接受知识转化为主动获取知识,由培养知识型人才向培养创新创业型人才转变。目前,国内许多高校对大学生创新创业教育进行了积极探索和实践。文献[1]学习借鉴国外经验,构建了具有特色的“一核心、三平台、九模块”创新创业教育体系,形成了集“创业教学、创业模拟、创业实战三位一体”的多层次、立体化的创新创业教育长效运行机制。文献[5]在分析大学生创新创业教育现状及存在问题的基础上,提出了以创业操盘实践项目作为大学生创新创业教育的途径。山东农业大学充分发挥自身特点和学科优势,整合教育资源,总结出“双创四驱”教育模式,并建立了长效工作机制,取得了良好的实施效果,对于深入推进创新创业教育具有一定的示范意义[2]。
实践表明,创业教育实践基地建设是有效实施创新创业教育的关键。现实情况是,高校、企业和政府之间还没有形成相互协调、良性互动的构架体系。大学生创新创业实践基地普遍比较缺乏,大多数企业基于自身的生产考虑,不太愿意为大学生提供创业实践机会,使学生难以真正学到实际的企业管理和经营知识[4]。因此,创新创业教育实践基地建设显得尤为重要。相对于大型企业,选择中小型企业,大学生在实习实践过程中能有更多机会参与到企业整个生产过程及企业管理和产品销售过程。这是由于多数中小型企业在生产上还不够规范(或未完全定型),技术上可能还不够成熟,使学生在亲身实践过程中有机会参与到企业技术改造、新产品开发以及产品质量体系认证等,能提出一些合理化的建议或措施,可能直接被企业采纳;另一方面,企业基于自身发展的需求或市场竞争所致,需要不断地进行新产品研发和技术创新,在生产过程中难免遇到一些技术上的问题,虽然学生由于专业知识掌握不够或实践经验不足,在自身已有知识体系下可能还不足以解决这些技术问题,但大学生背后依托所在高校的师资力量和科研平台(实验条件),有望解决企业在生产过程中遇到的技术问题,使企业与高校之间建立紧密的产学研合作关系,也为大学生创新创业教育的开展提供保障和途径。
鉴于单个中小型企业的规模小,一次性可容纳学生创业实践的人数较少问题,如果能按照建立产业集群(或行业协会)的思路,将大学生分散到多个与其所学专业相关联的企业实习,这样一方面便于实习带队教师的指导及宏观上的管理,确保整个实践(创业教育)过程安全有效实施;另一方面,为了保证学生的实习(实践)过程顺利进行,基于政产学研联合,共同构建创业教育实践基地,不失为一种较好的方式和途径。协调处理好“政府—企业—学校”之间的关系,明确三者之间的责、权、利,以政府为依托,选择地方政府所辖区域内安全条件和生产环境较好、注重技术创新的若干个相关联企业,建立产业集群,政府对企业的安全生产负有监管责任,政府和企业共同携手构建,提供安全、高效的实习实践环境和条件;学校有责任也有能力为学生实习实践提供基本理论和专业知识上的指导,在技术上提供保障和支撑,确保学生在整个实践过程中的参与度,充分发挥学生的主观能动性,激发学生的创新创业热情,培养具有创新精神和创业意识的高素质人才。
三、政产学研联合构建创业教育实践基地
高校进行创新创业教育,不仅要重视课堂教学,更应加强实践基地建设,强化创新创业教育的实践活动环节,使大学生在实践中创新,在创新中创业。高校应积极探索建设多种形式的创新创业教育实践基地。例如,创建大学科技产业园、创业示范基地和创新创业孵化基地等,校企联合开展实践教学,实现产学研相结合[4]。南京航空航天大学材料科学与技术学院拥有一批高水平的师资队伍,在材料科学与工程、应用化学等专业培养了一大批优秀的学子,大学生在企业进行创业教育实践,有利于学生巩固所学的专业知识,激发学生的创业热情,大力提升学生的创新创业能力。
为了进一步深入落实高校与政府(企业)之间的全面合作意向,充分发挥学校的教学、科研和人才培养优势和企业工程实践优势,促进学校与镇区企业在人才培养、科技攻关、技术开发、成果转化、技术服务等方面的全面合作,2014 年7 月,南京航空航天大学材料科学与技术学院与丹阳市吕城镇人民政府共同签署了共建大学生实践(创业)基地协议,双方就大学生实习实践(创业)基地建设达成共识,《丹阳日报》头版进行了专题报道。镇区企业可为大学生提供了解企业创新发展和新产品开发的鲜活教材,也为南航材料学院的教师和研究生进行科学研究与技术开发提供了紧密结合实际的新思路和新途径。
根据协议,南航材料学院选派了首批20 余名本科生来到吕城镇所属10 余家相关企业进行实践(实习)。大学生到企业进行生产实践,一方面可以为企业注入新的活力,传播先进的文化和思想理念,同时大学生真正走进生产第一线,了解企业产品的生产过程,理论与实践相结合,可以学到许多书本上学不到的知识,使学生进一步明确今后的学习目标和研究方向,有利于提高学校的人才培养质量;另一方面,学生在生产实践中了解企业在新产品研发和技术改造升级等方面的技术需求,可以为企业的发展规划制定和技术难题解决牵线搭桥,并提供实际指导和帮助;此外,发展中的镇区企业迫切需要招聘引进优秀的高校毕业生,学生通过在企业实践中的深切感受,有利于他们了解企业对科技和人才的需求,真正感到有用武之地,吸引优秀大学生到实践(实习)企业创新创业,同时也为高校毕业生的就业开辟了一条新途径。此次政产学研联合,校企共建大学生实践(创业)基地,打造产学研合作新模式,使政府—企业—高校之间达到合作双赢。
生产实习(实践)是大学生进行科技创新的不竭动力和源泉。在此次进行的创新创业教育实践过程中,大学生们的学习实践成果丰硕。例如,有一位同学在生产电热合金丝的企业中,亲身感受了产品生产工艺的全过程:选料熔炼开坯锻造退火酸洗拉拔光亮退火成品检验等。其中就合金配方设计和酸洗热处理等工序还提出了合适的改进措施,能简化工序,节约成本,保证产品质量。另有一位同学针对小家电生产中,其核心部件加热器耐腐蚀性较差的问题,提出了合理的改进措施,解决了企业多年在生产中存在的技术问题,受到了实践企业的好评。生产实践使创新创业的思想和意识不断深入大学生心中。已有的实践表明,通过政产学研相结合,加强大学生创新创业实践基地建设,有利于促进大学生创新创业教育开展,取得了较好的实施效果。
本次政产学研联合构建大学生创新创业教育基地,为学校创业教育活动的开展进行了一次有益的探索和尝试,达到了预期效果。期待今后进一步总结经验,努力改进和完善不足,使学生的创业教育活动不断引向深入,培养高素质创新创业人才。
一直以来,航天工业都被披上一层神秘的面纱,与普通大众的日常生活相距甚远。但航天技术绝不是高处不胜寒的技术,目前中国航天技术的民用化正在形成新的产业。据了解,航天高科技的“溢出效应”无处不在,例如我国近年来开发使用的1100多种新材料中,80%是在航天技术的牵引下研制完成的。此外有许多航天技术其实已经走进千家万户,载人飞船上天、月球探索任务等航天事件已不再是距离我们很远的伟大试验,它正改变着我们的生活。
“嫦娥三号”相关技术,将对我国空间科技和航天产业具有直接而广泛的推动作用,包括运载技术、卫星技术、地面遥测系统和深空测控网等一系列基础建设。另外,据专家说,“嫦娥三号”技术的二次开发带来的作用,包括对航天器本身、航天技术本身的促进,以及对于人工技能、机器人、遥控作业、办公自动化、超音速飞行、光通讯、数据处理,超高强度、超高温材料,电能微波传送,无污染飞行器,空间生命研究等高科技产业都将发挥溢出效应。如:用于“嫦娥三号”月球车的一些关键技术将可望实现“民”,被应用于商业领域,推动国内机器人产业的发展。中国航天科技集团公司第八研究院承担了“嫦娥三号”月球车四个半分系统的研制,该院正计划将用于月球车的移动系统和机械臂等机器人技术向民用领域拓展,用于服务和工业机器人,实现“民”。
事实上,航天技术推广是需要一个过程的。如美国“阿波罗”计划实施后,过了约30年时间,大量航天军用技术才被普及。从目前国内政策看,政府正鼓励相关技术的“民”,在不远的将来这些技术肯定会向民用转化。
探月工程同时也是一项全社会广泛参与的高科技工程,在“嫦娥三号”任务各系统研制过程中,一大批民营配套单位积极参与、无私奉献、发挥自身优势,为“嫦娥三号”任务作出了重要贡献。如华力创通很早就进入军品领域,目前公司的仿真业务属于军工核心领域。该公司研制的半实物仿真系统HRT-1000应用于中国“神舟”系列飞船研制、国产先进战机“歼十”的研制和自主产权的支线客机ARJ-21的航电测试系统中。华力创通的案例仍是数量稀少的个案,大批非航空航天系统的企业仍被阻挡在行业门外。
对于民营企业参与军工建设来说,有机会也有壁垒。由于军工涉及到国家的安全,具有保密性,因此其竞争并非是完全市场化的。同时,国内非航空航天系统的企业并不了解我国航空航天等军工领域的运作模式,很多民企更是抱着“赚一把”就走的目的硬闯这个领域。因而,民营企业为了更好地服务军工领域,需要做足工课。
按照加大自主创新、发展高新技术、推进产业化、提升产业规模的要求,民营企业应当研究开发科技含量高、市场前景好的航天军民两用高新技术产品,参与航空航天等军民结合高新技术产业的发展,参与航空航天科研生产任务的竞争和项目合作。民营企业可承担航空航天分系统和配套产品研制生产任务,具体承担任务的范围按照国防科技工业主管部门的武器装备科研生产许可目录及有关管理办法执行。
为了进一步推动军民结合,有关部门需要加强内部各单位之间在技术链、产业链之间的协同与配合,促进资源整合与能力的形成,同时积极推动与有关大企业集团的战略合作。打破军工集团“自成体系、部门封闭、企业全能、产研分离”的状态,通过吸收更多优势资源向武器装备科研生产领域集聚,形成开放竞争的国防科技工业发展格局。大力发展军民两用技术,提高军民通用资源和重大设施的共享程度。
产业基地是军民融合的载体和抓手,建立起一批具有军工特色的军民融合产业基地,并搭建军地需求信息平台。完善信息制度,搭建适合非公有制经济发展特点的信息交流和共享平台。及时定向相关政策法规、武器装备科研生产许可目录、社会投资领域指导目录、军工企业股份制改造指导目录、军工产品和技术需求、技术标准等信息,指导民营企业加强与军工科研生产单位的信息沟通。
【关键词】航空技术 防火 灭火 技术应用
航空技术应用在火灾的救援中在发达国家已较为普遍,这些国际对航天技术在森林防火、灭火中的应用已达到相当成熟的水平,空中消防已成为防控森林火灾的主导力量。给我国森林防火、灭火技术的发展带来了很多启迪。
1森林火灾的特点及扑救技术
1.1森林火灾的特点
森林火灾往往发生的非常突然,难以预防,具有极大的危害性,且多发于地点偏僻地区,给组织救援带来了极大的阻力,一旦发生会带来及严重的经济财产损失,其后果难以预计。在森林火灾发生时,灭火受自然条件影响较大,例如,地形因素,地形可以影响风速、风向,从而影响到火势的蔓延速度,复杂的地形往往会给救援工作带来诸多不便等。此外,在防火救灾过程中往往会造成一定的伤亡,特别是在地形复杂、火势凶猛的救灾灭火中,人员面临的安全风险更大。总之,森林火灾来势凶猛,具有很强的突发性,难以预防和控制。
1.2森林火灾的扑救技术
森林火灾的扑救技术按其形式分可分为直接扑灭和隔离带灭火,直接扑灭指扑火人员利用水、土等材料对火势进行控制、熄灭。隔离带灭火主要应用于猛烈的地表火、树冠火的救援中,通过劈开火路,阻断火源等方式达到控制火势的目的。航空技术是森林火灾扑救的高科技技术,其与计算机等技术相互结合,在森林救火中发挥着巨大作用。
1.3航空技术在防火、灭火中应用的优势
航空技术具有不受地形影响、视野开阔、机动灵活等优势,在救火救灾过程中,这些优势更加突出的表现出来。第一,航空消防能够提高运输水、火灭火剂的效率,且喷洒速度快、面积广,能够迅速的控制火情,降低火热。第二,航空技术的应用可以使救火人员远离火线作业,减少了救灾人员的伤亡。第三,航空技术的应用,可通过空中道路将消防人员运输到指定位置,加快了灭火速度、提高了灭火效率。第四,航空技术可依靠居高临下的优势,有效拦截火头,提高灭火效率。第五,航空技术可将灭火人员、灭火材料等运输到较远距离,且速度较快,不受地形等条件限制。第六,航空技术的应用,可有效监控火场,达到彻底灭火的目的。第七,航空技术可与计算机等先进科技联合使用,对森林的火灾进行准确的跟踪、监控、预测、预报等,降低了森林火灾发生的频率,有效的预防了森林火灾。
2航空技术在森林防火中的应用
森林的火灾的特点使航空技术在森林火灾中的防控优势更为突出,引领了森林防火、灭火的科技力量。在森林防火中,首先,航空技术可增强火期巡护的力度,利用其与计算机技术的结合,组成科学、准确的预测、预报系统,有效的预防了森林火灾的发生。其次,航空技术的应用提高了护林效率,其高空优势使地形复杂、面积广阔的森林区域尽收眼底,降低了因监管不到位而导致的森林重点火灾的风险。同时,其定位跟踪系统能够快速的掌握火情和火灾隐患,迅速扑灭小伙,避免了火势的蔓延与扩大。
3航空技术在森林灭火中的应用
航空技术在森林灭中的应用较为广泛,首先,可利用航空技术居高临下侦查火场,准确、高效收集火点信息。例如,利用航空技术在高空对火场进行勘探,确定着火的确切位置,并结合地形选择救援路线。一方面,可使救援人员轻易的避开悬崖、山脊、鞍部、山顶、单口山谷等危险地形,确保了救援人员顺利、快速的到达救火现场;另一方面,可正确引导救援人员利用河流、公路等条件开展更有效的救灾行动,第一时间控制火情。同时,降低了地形问题带来的地面救灾人员的安全风险。其次,直接参与救火,方法一,利用水陆两用飞机,飞机底部的吊桶可以运送0.5t以上的水或灭火剂,且可在空中进行喷洒,灭火速度快、效果好。飞机吊桶注水或灭火剂的时间仅为2min左右,释放的时间更短,避免了人工扑灭的繁琐,且扑火面积大、灭火彻底。如利用直升机带灭火吊桶,灭火吊桶可直接吸水、洒水,在森林灭火中很实用。又如,美国的“消防之鹰”吸水或灭火剂速度快,且投放准确,火源能够在瞬间得到控制。方法二,利用航空技术的便利条件,在云层适合人工降雨的情况下使用催化剂,进行人工降雨灭火,其灭火效果更好、效率更高。方法三,利用机群化灭火,对于较为猛烈的地火、树冠火等险恶火灾,利用多架飞机联合组织灭火,其效率高,还能有效的保障地面人员安全,降低了森林火灾损失,同时降低了地面人员面临的烧伤、烫伤风险。再次,航空科技能够构建准确、完整的地理信息,形成真实、客观、清晰的地面扑火保护地形图,指挥地面人员进行森林火灾救援。一方面,以图扑火提高了山火扑救的效率,避免了灭火过程中走弯路,特别是航空技术提供的山间小路位置、山火走向等,为森林火灾的扑灭提供了科学支持。 另一方面,利用航空技术进行地面扑火指挥,在危险时刻,可指引地面人员安全撤离,降低了灭火过程中的人员伤亡情况。综上所述,航空技术为森林火灾的预防和扑灭提供了信息、运输等便利,提高了山火扑灭的效率,并确保了灭火的彻底性。
4结语
铝锂合金不是合成材料。铝锂合金是金属材料。新材料是航空航天技术的重要基础,航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。
合成材料是指通过高分子聚合反应进行人工合成的材料,铝锂合金不属于,而复合材料是几种不同的材料鼓捣在一起形成的材料总称,比如塑钢是塑料和钢组合在一起形成的结构材料,铝锂合金是单一的金属材料,所以也不是复合材料。
(来源:文章屋网 )
英文名称:Journal of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics(Social Sciences)
主管单位:国家国防科学技术工业委员会
主办单位:南京航空航天大学
出版周期:季刊
出版地址:江苏省南京市
语
种:中文
开
本:16开
国际刊号:1671-2129
国内刊号:32-1548/C
邮发代号:
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1999
期刊收录:
核心期刊:
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
英文名称:Acta Aeronautica Et Astronautica Sinica
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国航空学会
出版周期:月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1000-6893
国内刊号:11-1929/V
邮发代号:82-148
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1965
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
第二届全国优秀科技期刊
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期刊简介
从一个中国人的角度来看,中国在世界航空航天史上的新一页将被书写,这无疑是振奋人心的,我应该为之骄傲,为之自豪。特别是紧接在我们辉煌的奥运表现之后,会进一步提升民族向心力。
从政治的角度来看,“神七”的成功发射以及太空员的舱外行走都将大大提高中国的国际地位,同时在西方国家的眼中,中国在太空的潜在军事威慑力也会进一步提高,必然会掀起新一轮的中国。
从经济的角度来看,载人航天技术要向前迈一步,背后的花费注定是巨大的,而今年我们国家经历了汶川大地震,举办2008奥运会,经济的负担明显不轻,再加上美国的次贷危机引发的全球范围内的经济不景气,对我国的经济影响必然不小。而载人航天技术在目前阶段能有所回报的可能是零。这令我感到研制及发射“神七”不是当务之急。
日本“天军”呼之欲出
据《日本时报》5月10日报道,《宇宙基本法》议案减少了对日本太空活动的限制,不再要求日本太空活动遵从“非军事目的”原则,只禁止有“侵略目的”的太空活动。议案还呼吁成立一个由首相直接领导的内阁机构,负责为各种太空项目的实施制定基本的太空开发规划。由于该议案是由执政的自民党和公明党以及控制参议院的主要反对党联合提出的,因此预计不会在下月的参议院投票中受阻。也就是说,日本军事利用太空的计划将在本届国会会议期内正式成为法律。
一旦日本通过《宇宙基本法》,日本的卫星将可以名正言顺地为自卫队服务,日本太空和导弹问题专家兰斯・加特林称:“这些政策会使日本迅速研制预警、侦察和军事通信卫星。一个可能会采取的额外措施是设法加强与美国的合作,包括与美国军方的合作、与日本航空和航天局的合作。”可见,在日本政策允许、政府大力支持发展的情况下,一支完整的日本“天军”将呼之欲出。
然而,1969年日本根据《和平宪法》的精神成立宇宙开发事业团时,规定日本的太空开发事业仅限于和平目的,不能在宇宙空间使用类似核武器等大规模杀伤性武器。根据这一原则,日本是不能发射用于军事侦察的卫星的。而事实上,日本在美、俄争霸太空之际,一直在蠢蠢欲动,要在太空抢占一席之地。早在2003年,为了配合筹建“天军”计划的早日实现,日本政府将几十年前就成立的三大太空开发机构(成立于1955年的航空宇宙技术研究所、成立于1969年的宇宙开发事业团、成立于1964年的宇宙科学研究所)合并成新的“航空航天研究局”,其主要任务就是进行卫星、火箭等开发试验以及空间观测、收集各类航天发射数据。2006年,日本政府公开声称,日本需要加强间谍卫星体系建设并且考虑解除在太空进行军事活动的禁令,为其通过相关法律进行铺垫。时任日本首相安倍的国家安全顾问小池百合子对媒体公开表示,日本应该研究是否要取消落实了数十年的政策,以便发射能拍摄清晰照片的卫星进入太空。
强大的军事航天力量
近些年来,日本一直在竭力发展军事航天力量,其军事航天技术处于世界领先地位。当前,日本拥有鹿儿岛和种子岛两大技术先进的航天发射中心。鹿儿岛航天发射中心隶属于日本宇宙科学研究所,是日本探空火箭和科学卫星运载火箭发射场。该发射中心于1962年开始兴建,后来经过多次扩建,以发射推力更大的新型运载火箭。发射中心的各种专用设施都建在不同海拔高度的山顶坪上,在海拔320米的高地上设有靶场控制中心、遥测接收机、卫星无线电跟踪站和有效载荷总装车间等。种子岛航天发射中心隶属于日本宇宙开发事业团,是日本应用卫星发射中心。该中心位于种子岛的东南端,总面积约为8.65平方千米,也是日本H-2A型火箭的专门发射场。
在卫星发射方面,1970年2月11日,日本发射了第一颗重9.4千克的人造卫星“大隅一号”,成为世界上第四个可以独立发射人造卫星的国家。为了更快地掌握大型运载火箭技术,近年日本政府购买了美国雷神中程导弹的改造型Delta运载火箭。这种火箭是以雷神导弹为芯极、捆绑3~9个固体助推器组成的。通过对Delta运载火箭的研制,日本掌握了大型固体火箭发动机技术和液体火箭发动机技术,先后开发出L、M、N、H系列运载火箭。H系列火箭的主要性能完全可以同欧美国家的运载火箭媲美,被誉为日本航天业的骄傲。
后来,日本先后发射了80多颗卫星,数量仅居美、俄之后,成为世界主要应用卫星发射国之一,一些技术在国际上处于领先地位。并且,日本目前已经有4颗侦察卫星。据悉,这些卫星是由H-2A火箭搭载于2003年和2007年发射升空的。2颗为光学卫星,2颗是雷达卫星。光学卫星载有望远镜和数码照相机,可识别地面5米高的物体:雷达卫星可自动发射电波,然后把地面反射回来的信号合成黑白图像。光学卫星的优点是空间分辨率高,而雷达卫星有一定的穿透能力,只要将这4颗卫星的功能结合在一起,日本就可能监视地球上的任何角落。
与此同时,日本政府正在推进日本版全球定位系统“准天顶”的研发,预计整个系统的研制费用高达2000亿日元,并计划在2008~2009年度发射3颗导航卫星。据日本海上保安厅宣称,“准天顶”可以与美国GPS的24颗卫星并用,定位精度可提高为100多毫米,可以弥补日本卫星侦察的盲区,而且抗干扰能力较强。这些强大的军事航天力量和先进的航天技术为日本迅速成立“天军”奠定了坚实的基础。
迈向军事大国的关键一步
从“神五”到“神十”,我国系列载人飞船发射成功后,在全国上下特别是在青少年中引发了一股“航天热”,很多高中毕业生希望报考航天专业,将来从事航天事业,为祖国航天事业的腾飞奉献终生。
那么,航天专业有着怎样神秘的内涵?若想投身于航天事业,应该选择什么专业?在大学时代要做好哪些职业准备?航天专业毕业生的就业前景又如何呢?
专业设置特点
航天是个令人向往又神秘的职业。为了推出本期专题,记者在做了充分案头准备后进行了调查采访,现在,就让我们按照航天器的发射程序走进航天类专业。航天器升空的每一个步骤都涉及很多交叉学科与专业,本文中所列举的,是每一个步骤所对应的比较重要的专业之一,其中有些专业既涉及航空类,也涉及航天类。
小贴士:载人飞船升空分几步?
第一步,随着倒计时口令,点火升空。逃逸塔分离。
第二步,助推器分离。一、二级分离,一级坠落。
第三步,整流罩分离,船箭分离。5次变轨控制后,航天器进入预定椭圆轨道。
第四步,太阳能帆板打开。
第五步,航天员执行空间任务。
第六步,返回大气层。
航空和航天有着密不可分的联系,又有所区别。前者是研究近地面飞行环境及物体的,而后者是研究大气层外高空飞行环境及物体的。航空航天类专业主要研究飞行器的结构、性能和运动规律,培养把飞行器设计制造出来并送上太空的工程技术专业人才。无论是飞机还是航天飞行器,都是综合科学技术的结晶,因此从广义上讲,材料科学与工程、电子信息工程、自动化、计算机等都是航空航天技术不可或缺的学科基础。随着航空航天事业的迅猛发展,近年来又催生出航天运输与控制、遥感科学与技术等新兴专业。
中国有7所国防院校,11家央属国防企业集团。涉及航天领域的专业,排名前三位的高校分别是哈尔滨工业大学、西北工业大学和北京航空航天大学。其中尤属哈工大的航天专业实力强,毕业生中有很多已成为各领域的专家和骨干,如中国航天科技集团副总经理马兴瑞、中国空间技术研究院院长袁家军、海王集团总裁张思民等。
“关行器设计专业,一共包括三个方向:卫星、火箭和导弹。最开始觉得火箭和导弹都比较‘暴力’,所以高考填报志愿时,我选择了与航天工程紧密相连的卫星方向。”北京航空航天大学宇航学院大四的小和介绍说,北航宇航学院下设三个专业:飞行器设计与工程专业、探测制导与控制技术专业和飞行器动力工程专业。其中,飞行器设计与工程专业的学生主要学习飞行器设计方面的基本理论和基本知识,并受到航空航天飞行器工程方面的基本训练;探测制导与控制技术主要负责航天器送入太空后,对其进行制导和各种变轨姿态调整控制;而飞行器动力工程主要负责研制火箭发动机。据宇航学院的学生介绍,这三个专业中,飞行器设计与工程专业最热门,而选择探测与动力专业的人数则要少一些。
航天专业的学业与素质要求
航空航天类专业对学习者的要求是“厚基础、强能力、高素质、重创新”。学生要学习和掌握航空航天技术的基础理论和知识,接受航空航天飞行器工程方面的系统训练,通过各种实践性教学环节,可具备坚实的理论基础,良好的实践能力和分析、解决问题的能力、以及创新能力。毕业生在数学、物理、力学、计算机等方面的基础比较扎实,在逻辑、分析、空间想象力、推理等思维上优势明显,知识面宽,适应力强,发展潜力大。本科毕业生考取研究生的比例很高,申请国外大学奖学金的成功率也较高。
如果你想学习航天专业,那么,除了一腔热情外,还需要做好哪些心理上的准备呢?
由于航天职业的特殊性,从事航天职业需要三种精神。
1. 刻苦学习精神
航天专业要求高、课程多、任务重,要成长为一个合格的航天人,除了工科的基础课程之外,还要学习诸如发动机设计、自动控制理论、数字电路等专业课程。
以北京航空航天大学飞行器动力工程专业为例,该专业一个本科生成长为博士生,仅力学就要学习20几门,学生们每天自习到11点已是习惯性作息。
同工科专业一样,航天工程对学生的实践能力要求也很强。学生除了修完课程、掌握理论,还要懂技术。因此,动手能力强、有组织协调能力的考生学这个专业很适合。
2. 吃苦奉献精神
“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”被誉为“载人航天精神”。神舟成功发射,被大众熟悉的只有少数几个人,但是背后有数以万计的航天人在默默无闻地工作着。“飞行工作更多的是辛苦,而不是神秘。工作人员需要比较强的抗压能力,以及良好的心理素质。”一位在航天一院702研究所做航天测试测量技术与设备的工作人员告诉记者,他们的工作时间上朝九晚五,但是来了试验任务,就要加班加点不分昼夜地把它完成。具体到个人的职业,航天火箭与飞船的设计制造需要反复测试某些零部件、程序的稳定性及安全性,比如像飞机上的“黑匣子”之类的东西,以保证飞行器、导弹等执行任务时万无一失,并获得飞行中或执行任务时所需要测量的参数。
此外,航天工作人员会经常去酒泉、西昌的靶场执行任务,而靶场是炮弹爆炸或飞船起飞、卫星发射的地方。
3. 团队协作精神
航天系统内部分工精细,一个课题需要众多研究者协作完成,团队协作精神在航天领域体现得更为充分。航天系统内部分工精细,一个课题需要众多研究者协作完成,有的时候自己的成果仅为别人做嫁衣裳而已,因此,在航天领域里少不了团队协作精神,一个人只能完成更多的任务,但是绝对不可能包揽所有的工作。正如一位在航天一院工作的孟先生所说:“航天是一项既神秘又平凡的事业,航天事业是一个巨大的系统工程,需要许多行业、许多不同专业的工程技术人员及科研管理人员共同协作,需要每个人都具有协作意识、吃苦耐劳精神以及奉献精神,安于自己平凡的岗位,做一个螺丝钉,不要太计较个人得失。”
需求趋势与就业前景
近几年,随着神舟飞船的频繁发射,航天专业进一步升温。有媒体报道,最被看好的12类专业中,航空航天专业名列其中。
据哈工大招生就业处负责人介绍,该校航天专业的学生在入学时成绩在全校是数一数二的,录取分数在全校最高,集中了校内的“尖子生”;在就业方面去向也非常好,主要给中国航天科技集团公司和航天科工集团公司输送航天人才。学生毕业时国内的航天科研院所都抢着要。
复旦大学力学与工程科学系博士生导师唐国安教授预测,我国飞行器可供开发的空间很大。载人火箭发射成功,意味着我国准备开始对外空间进行和平开发,航空航天科技工业极具发展前景,对人才的需求会持续旺盛。北京航空航天大学宇航学院党总支书记孟庆春介绍说,我国飞行器可供开发的空间很大,许多应该用到飞行器的民用领域目前还未开发利用,在私人使用上也几乎是空白,因此,飞行器设计与工程专业的人才会是我国将来急需的人才。
航空航天产业将引发对航空航天人才的巨大需求,包括航空航天经营管理、航空航天飞机总体设计与研发、发动机研发与制造、零部件研发与设计、航空航天新材料研发等方向,其中航空航天产品光电通信技术、能源系统设计、力学及环境工程、计算机、仿真、可靠性技术等领域在内的专业人才缺口巨大。
“我想以后在航天五院好好发展,做一名总体设计师。”学飞行器设计与工程专业的小和2012年6月份从北京航空航天大学毕业,去了航天五院深造,完成了他儿时作为一名航天工作者的梦想。
据小和介绍,宇航学院的本科生毕业之后也能找到工作,比如他们班当年就有人去了航天火工、东航、西安飞机强度研究所、北京现代、东风日产、陕西鼓风机等企业。也有很多本科生选择继续深造,读研或读博,并且几乎都去了十大航天院所,如航天一院、二院、三院、五院和八院、沈飞、成飞、西飞等等。“飞行器设计专业是国家自建国以来持续扶植的产业。我国的火箭技术相比于美国俄罗斯还比较落后,为了日后的载人登月计划,必须研制出更强大的火箭。我很看好本专业的就业前景。”
未来十年是我国航空航天事业发展的重大战略机遇期,需要更多更好的人才。为了加强对航空工程骨干专业技术人才的引进和培养,建立高水平、高素质的航空专业技术队伍,航空工业第一、二集团公司在北京航空航天大学、南京航空航天大学、西北工业大学等院校设立了航空奖学金,金额每人每学年7000~11000元不等,以支持立志投身祖国航空事业的学子顺利完成学业,这对于家庭经济比较困难的同学无疑是很好的选择。
同时,除了飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、飞行器环境与生命保障工程等专业外,航空航天事业还涉及信息、能源、制造等技术的综合专业。随着我国国民经济的发展和综合国力的提高,航空航天高科技领域的成果已不仅仅应用于航天飞船上,也在逐渐向电子、机械、汽车等领域渗透。也就是说,学习航空航天类专业的同学一样能在其他领域大展才华。
报考注意事项
航天人才≠杨立伟
高校航天专业的培养目标都是航天工程领域的技术与管理人才,而非培养宇航员。形象地说,航天专业出来的人才可以当戚发轫这样的总设计师或袁家军这样的总指挥。要是想当杨立伟一样飞上太空的宇航员,现阶段在我国只能报考飞行员。
身体条件要求
一些考生和家长误以为报考航空航天类专业,体检的标准要按照军检的标准来进行,其实不然。航空航天类专业主要是培养航空航天领域的专业技术人才,对考生的身体状况没有特殊要求,同学们只要符合《普通高等学校招生体检指导意见》,就可放心报考。
波音公司B787飞机的制造实际上就是一场供应链的悲剧,原本希望生产更快速、更高效、低油耗、材料更轻的飞机,但是用来自不同地区不同厂家不同供应商的材料让这款飞机的制造流程成为一场“梦魇”――技术上和供应链的挑战推迟了生产时间表,导致“涟漪效应”。航空航天组织历来强调研究和发展,如今也需要关注供应链管理和制造了。相关的需求也促使航空航天公司聘请第三方物流(3PL)服务提供商管理内向材料运输、生产、维护、维修和大修业务,提供整个日益遍及全球足迹的飞机服务和零件管理等。
运输流之战
制造新飞机的部件都来自十多个不同的国家,前置时间不断增加,复杂的海关清关流程,给供应链经理带来各种挑战。如何才能通过正确的模式、正确的贸易渠道获得正确的零部件、正确的订单?
2013年4月,空中客车公司在美国阿拉巴马州投资6亿美元建设A320系列客机的总装线,飞机装配计划在2015年投入运行,并将于2016年第一次交付新飞机。这个位于墨西哥湾沿岸项目将使零部件从全球各地通过远洋轮和其他交通工具进行交付。空中客车正在促成其供应商也在该地区设立相关的设施。
新的和当前生产线都需要零部件的内向物流实施改进。航空航天制造公司正在简化流程,并连续同步制造过程。其中一个改进涉及到如何运输部件。虽然大多数飞机组件都可以通过普通物流业务完成,但是涉及到引擎或机翼机身等需要专门的操作处理。鉴于紧凑的生产时间、业务的性质,航空航天制造公司大部分情况下需要利用货机运输,也使用一些地面运输工具(铁路和轮船),这里面就需要认真协调和配合一致,特别是处理转储、配套等任务,包括提供运输顺序和部件的可见性、确定交付的总成本和同步供应商的材料的流动等。
作为制造业供应链,我们需要“纪律”――内向物流实施更多的同步,而不是整天应对紧急情况。除了按照成本高效方式运输部件,航空航天供应链经理们必须满足越来越紧凑的交付时间窗口。在过去,交付时间表很容易排序,因为制造商安排了缓冲库存,但是今天生产节奏的加快以及库存的减少,使制造商必须更频繁地要求他们的3PL管理供应商关系和内向物流。供应链经理们还必须应付伴随全球采购中断而出现的风险。比如2010年冰岛火山爆发打乱了空中旅行,零件供应商不得不通过欧洲南部重新安排地面运输。对于这种风险正在雪上加霜的是,制造商减少了供应商的数量――以前总供应商可以数以千计,如今从成本和运行考虑,不见得越多越好。
或许这时,汽车供应链的做法值得飞机制造商们学习――创建一个供应商村:在生产线的前面建设一个供应商配套仓库。比如美国诺思罗普格鲁曼公司(Northrop Grumman Aerospace Systems)正在使用这种策略。该军事承包商对其材料流系统进行了调整――为美国最新最先进的战机JSF和大黄蜂战斗机进行供应链改进,“拉”而不是“推”库存。
在过去,公司会向供应商发送采购订单,并指定部件的交货日期。分包商然后在一年中固定的时间间隔交付。但是生产不是这样一定的速度:时间表可能会加速,或落后。当然,这些部件就会建立起库存――实际上是一种浪费。因此公司实施了材料采购拉系统(Material Acquisition Pull System),提供一个最低和最高水平的供应商库存,公司不需要担心库存的大波动,不再需要发出更改日期订单了。此外,诺思罗普格鲁曼公司还对库存系统进行了大范围变革,发起了SWAT行动――空间仓储加速转变措施。该项目的目标是减少库存,卖掉27%的库存物资,另有21%迁往较便宜的仓库,然后将一半的库存运输到新的分拨中心,得以退租约6.5万平方米英尺的仓库空间。如今该公司的高密度存储系统能够集中存储以及快速检索货物,并保持优化的库存水平。
尽可能不让飞机趴在机坪上
一旦新飞机投入运行,承运人和他们的合作伙伴就需要机务维护飞机,包括经常和紧急更换零部件。这是成本高昂的承诺,飞机如果因为机务故障停在机坪上,会对航空公司造成许多压力。航空公司希望削减成本和尽可能多地精简开支。因此部分航空公司开始外包非核心业务,通过委托维护、修理或MRO大修,以及外包机上餐饮、飞机装卸货物等等。有些航空公司甚至关闭了自己的机务维护单位。
当一架飞机停场后,时间就是关键所在。不能让飞机趴在机坪上――这时候航空公司主要关切的不是多大的成本,而是机务服务提供商将如何完成工作。
如何让飞机尽早重返蓝天?比如TALA France公司接到客户需要部件的需求后,一个小时内制订解决方案,使用一切必要的手段交付该部件――通过地面运输、航空方式,甚至随身携带运送。飞机故障往往不可预测,这时灵活性是必不可少的,为了能支持定期和紧急需要的维护,TALA就想方设法在正确的地理位置做文章,与零部件供应商紧密合作战略性选择合适的位置安排库存部件。
全球这么多飞机在运行,航材紧急订货(AOG)数量不断增加,而制造商正在试图减少库存,这种两难背景下,意味着服务提供者需要提供全日24小时人员配置,应对紧急情况。还有更重要的是准时交货,同时航空部件往往价值高,受到政府严格的规章制约,此时物流业务的可见性就成为行业的必然选择。
无线射频RFID和GPS技术成为大家新兴的选项,以增加可见性和对飞机零部件的跟踪。例如TALA France目前正在考虑使用RFID技术。CHEP航天技术公司提供了集装箱(ULD)和机上餐食推车的解决方案,通过GPS技术测试集装箱设备;通过EDI发送到中央追踪系统。
关键词:膜分离技术 高端领域 应用研究
中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2012)011-030-02
膜分离技术是基于膜材料形成的分离边界的分离技术,最初应用于军事、航空航天、原子能等高端领域,随着其在民用领域应用日趋广泛,被公认为是20世纪末到21世纪最有发展前途的高新科技之一。
1 膜分离技术在高端领域的应用
膜是具有选择性分离功能的材料。膜分离技术是指利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程。它与传统过滤的不同在于膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。基于膜分离技术的这些特点和优势,可实现料液的无热相变分离,高精度分离过滤及浓缩提纯。
2 膜分离技术在军事上的应用
军事战争是一个国家国防的重要手段,单兵作为军事战争的最小战斗单元,在整个战争的过程中具有举足轻重的作用。战争的战场危险丛生、环境恶劣,单兵的生存维持和体力保障是单兵作战保障的头等大事。饮用水保障是单兵战场生存维持和体力保障的重要课题,但是战场环境往往没有任何的可以供单兵利用水源,比如海湾战争中的伊拉克和科威特,大片的沙漠没有水源可以利用,这在水处理技术层面上称为水量型缺水。另外的情况即使有水源,但是由于敌方投毒甚至各种污染导致无法正常饮用,即水质型缺水。无论哪种形式的缺水,都对单兵战场生存构成威胁。为了应对战场中的饮水问题,单兵携带大量的饮用水参加战斗显然是不现实的解决方案。膜技术与其它水处理技术的优化组合,为单兵在战场环境下的饮水问题提供了良好的解决方案。
如图2所示,膜分离技术与物化沉淀技术相结合,以单兵的尿液为水源,经过处理后可产生供士兵饮用的纯净水,且纯净水的水质达到饮用纯净水的水质标准,妥善科学的解决了单兵战场生存中饮水供应的首要难题。该技术通过一套简单的单兵供水装置得以实现,膜分离过滤的压力通过手动施压机械装置实现,操作简便、灵活高效,具有良好的战地实用性,有力的保障了单兵的战场生存能力。
3 膜分离技术在航空航天上的应用
航空航天工程是现代社会人类文明的的重要标志,而载人航天技术是航空航天技术的关键环节。载人航天空间站技术是实现人类太空生存的关键技术,国际上美国、俄罗斯在此方面创造过连续两年载人太空空间站生活的记录。连续长时间的载人太空生活,生命维持所需的各种资源和生存环境维持是必须解决的关键问题。供航天员生存所需的空气、水、食物以及航天员代谢的尿液、粪便等排泄物的处理,以及空间站环境中的空气质量控制等一系列问题的解决,是载人航天工程取得成功的关键环节。这些关键问题的解决,一方面靠从地球发射航天飞机补充给养,另一方面是靠空间站内相关设备设施工作来处理废物维持空间生存环境的品质。
当今世界最前沿的航空水处理技术,如图3所示,将航天员在空间站中所排泄的尿液、汗液、呼出的水蒸汽收集作为水源,通过化学沉淀、蒸发、冷凝、膜单元过滤等操作单元,最终产生纯净的水供给航天员使用,满足长时间持续的生存对于水的需求。
4 膜分离技术在人工器官医疗上的应用
人类疾病与医疗卫生贯穿人类发展的整个历史,不同的疾病致病机理的阐明为医学寻找可靠的治疗方法提供了坚实的基础保证。在人类的众多疾病中,呼吸系统的疾病往往危及人类的生命,因为血液循环和氧气供给为生命的支撑提供了最重要的氧与二氧化碳的代谢,将人体中的部分代谢产物通过呼吸系统排出体外,保证了人体体液系统的酸碱平衡以及其他的体液成分稳定。重要的人体器官肺在整个呼吸系统中占据不可替代的位置,其中的数以亿计的微小肺泡为人体完成呼吸功能提供了必备场所,但是由于诸多疾病可以造成人体肺部功能丧失,在这样的情况下人体呼吸功能无法完成,带来一系列生理机能障碍将会直接威胁生命。无独有偶,人体血液中各个组织器官的无数细胞都在进行新陈代谢,尿素、尿素等对人体有害的物质将在人体肾脏肾小球细胞的收下形成尿液排出体外,这样可以避免人体体液中由于尿素、尿酸等有害物质不断积累导致的中毒症状。由于肾脏炎症造成的肾脏功能损伤,直接导致尿素、尿酸收集效率降低,尿中出现蛋白质和血液,身体浮肿,情况严重可危及生命,这就是“尿毒症”。
基于膜分离技术的特点和优势,使用特殊的气体膜分离单元,可实现人体中氧气和二氧化碳的有效交换,为肺功能缺失的病人提供肺部的功能,以人造器官代替人体器官,这就是“人工肺”。
如图4所示,结合膜分离技术与其它技术优化组合,可实现人体血液中不同成分的相互交换,专业名称定义为血液透析。经过血液透析之后,可以将血液中的尿素、尿酸等有毒有害物质排出体外,而血细胞、蛋白质等有用成分继续保留在人体血液中,为肾脏功能缺失的病人提供正常的肾脏功能,这种技术就是“人工肾”。
5 膜分离技术在原子能方面的应用
与空间站进行过接触的太空飞船一直由政府研发,“龙”飞船是首个执行这一任务的私人飞行器。如果“龙”飞船远航成功,将证明一家私企也可以在迄今只属于国家政府机构掌控的航空领域作出卓越贡献。
时机成熟
按照计划,一枚猎鹰九式火箭携带一具无人的“龙”式空间舱奔向太空,舱内可搭载521公斤货物。在进入轨道三天后,“龙”飞船会逐步调整轨道,使自己接近空间站并开始进行一系列复杂的“轨道之舞”。在此期间,空间站内的宇航员会测试“龙”飞船的通讯与操纵系统。如果一切正常,“龙”飞船会径直飞向空间站,而空间站内的宇航员将用机械手臂抓住空间舱,令其与空间站实现对接。在此后的数周时间,“龙”飞船所载货物会被搬运至空间站内。最后,“龙”飞船将搭载着660公斤空间站废弃物返航。
研发出“龙”飞船的这家美国私企,叫“太空探索科技公司”(SpaceX)。尽管SpaceX极力对外声称,这次只不过是一次测试,并非真正的运货,而且“龙”上的货物也不是特别重要的物品,但这次航行还是受到多方关注。没有人会怀疑,成功货物运输只是第一步,接下来就是运送宇航员了。
SpaceX的创始人是亿万富翁艾龙·马斯科,他与人合伙创办了PayPal网上付费机制,让网购消费者既安全又方便地付费,成为迄今最成功的网上付费方式。2002年,他将PayPal转卖给全球最大的网上商店eBay,赚了1.5亿美元。如果用这笔钱投资房地产,这几年他的资本恐怕已经翻倍了。但是,马斯科有个太空梦,于是就用全部身家成立了SpaceX。马斯科的雄心是经营太空货运生意,近期目标是月球,远期目标是火星。不过,这些目标现在看来还有点遥远。在SpaceX的试验场地上,曾经历过很多次火箭爆炸坠毁。2004年,SpaceX的天才飞机设计师鲁坦设计出“太空船1号”,并因此获得当年的X大奖,但是“太空船1号”只能在亚轨道飞行,需要的能量仅是进入特定轨道的2%。
在SpaceX之前,私人太空公司很少,航天航空领域一直被国家政府部门掌控。但马斯科相信,这一行业应该也能实现商业化。“火箭技术相关领域的效率太低,导致成本高昂。其中最显著的一个问题就是,官方的航天工业高层固执地沿用一些已经过时的硬件。另外,传统公司会采用大团队研制火箭,例如波音公司在研制‘三角洲4号’火箭时,投入了近1000名工程师。我认为,小型科研团队工作效率和准确度要高得多。”马斯科说。
SpaceX也确实赶上了好时候。去年,美国宣布太空探索重点将转向深空,到2020年将研发出能飞得更远的载人宇宙飞船。由于以前负责在国际空间站与地球之间运输物资与宇航员的美国航天飞机全部退役了,这使得俄罗斯“联盟号”飞船成为全球唯一可向空间站运送宇航员和物资的航天器。为此,美国不得不每年向俄罗斯付费4.5亿美元购买运送服务。但这只是一个过渡计划,为确保自己在太空领域的领先地位,美国政府更希望本国私企能研发出新型太空运载工具,以接替退役的航天飞机。
成本优势
探索太空一直被视为国家政府层面才有能力掌控的领域。在美国之外,很多国家的太空探索往往要举全国之力才能实现。为何一家美国私企有如此实力造出飞向太空的飞船?
航空研发资金自然不能少,都是几亿乃至十几亿美元真金白银投进去的。尽管SpaceX的老板马斯科是个亿万富翁,但如果看不到收益,他也不会拿钱“打水漂”的。
“如果把国际空间站看作一所宇宙公寓,那么给这所公寓送货会是笔大生意。”《经济学人》如此评论。据说,SpaceX已经拿到了一份来自NASA(美国国家航空航天局)的价值16亿美元的合同——包括为空间站提供运送服务以及发射卫星的合约。总之,不管SpaceX前期投入多少,只要能研发成功,后期的收益就已经锁定了。《经济学人》透露说,这是NASA鼓励私企开发新型太空运载工具的一个办法:将未来多年价值数百亿美元的太空行动协议分配出去。得到这种优厚待遇的还有其他几家私企,它们是波音、内华达山脉以及蓝色起源。有了这些协议在手,美国私企们自然会在研发上大胆投入了。
除了资金,技术也是关键。航天航空领域是高科技中的高科技,不是随便哪个企业就能掌握的。SpaceX可不是NASA的“私生子”,从来没有得到过NASA的直接技术转让,不过,这并不意味着SpaceX需要“白手起家”。尽管NASA对私企研发提供的资金帮助不多,对SpaceX只象征性地投过0.5亿美元,但在技术支持上却毫不吝啬。在航天技术上,NASA如果自称第二,恐怕还无人敢称第一。对SpaceX,NASA一直乐意在技术上“倾囊相授”。就说这“龙”飞船吧,很多研发都是以NASA拥有的航天技术为基础,NASA还派出了几员老将——曾经的航天飞机宇航员协助,对SpaceX而言,这就是一笔难能可贵的财富。有了NASA作技术后盾,SpaceX成本优势也就更加明显。
“太空谷”效应
当然,企业要有足够的竞争压力才能不断前进。前面提到的波音、内华达山脉以及蓝色起源是SpaceX的主要竞争对手,还有一些技术领先的私人航空企业,也让SpaceX不敢松懈。
2011年11月20日8点15分,二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心以“一箭双星”方式同时将创新一号03星和试验卫星四号卫星成功送入预定轨道。本次是系列运载火箭的第151次发射。
创新一号03星是一颗小型数据采集传输试验卫星,由中国科学院上海微小卫星工程中心负责研制,主要用于水利、水文、气象、电力及减灾等领域各类监测站点的数据采集和传输任务。
试验卫星四号是我国第4颗技术试验卫星,由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院深圳航天东方红海特卫星有限公司抓总研制,主要用于开展空间技术试验和环境探测。
遥感卫星十三号发射成功
2011年11月30日2点50分,我国在太原卫星发射中心用二号丙运载火箭,将遥感卫星十三号成功送入太空。
遥感卫星十三号由中国航天科技集团公司所属上海航天技术研究院负责研制生产,主要用于科学试验、国土资源普查、农作物估产及防灾减灾等领域,将对中国国民经济发展发挥积极作用。
承担此次卫星发射任务的二号丙运载火箭由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院研制,这是中国系列运载火箭的第152次飞行。
航天科技集团公司新增一名院士
2011年12月8日,中国工程院公布了2011年新当选院士名单,共增选54名新院士,中国航天科技集团公司一院14所刘连元研究员当选为中国工程院机械与运载工程学部飞行器设计专业院士。刘连元是我国战略导弹技术专家,长期工作在航天型号科研生产一线,为我国的航天事业和国防现代化事业作出了突出贡献。目前,航天科技集团公司拥有院士32名,其中两院院士2名,院士总数在中央企业中排名第一。
航天人再获何梁何利奖
2011年11月8日,在北京举行的何梁何利基金2011年度颁奖大会上,中国航天科技集团公司九院主任设计师王巍荣获“2011年度何梁何利基金科学与技术进步奖”,成为继张贵田、孟执中、贺祖明三位专家之后,集团公司第4位获得该项荣誉的专家。
交会对接技术获国家专利
2011年11月22日,国家知识产权局局长田力普在上海向圆满完成我国首次空间交会对接任务的上海航天技术研究院各研制单位颁发了15项专利证书。
上海航天技术研究院历时10多年时间进行技术攻关,突破了一大批关键技术,成功研制了我国航天史上最复杂的空间机电一体化产品――对接机构,开创性地建立了一套完整的、功能性世界一流的对接机构地面试验系统,实现了高低温、真空等空间环境条件下的捕获、缓冲和分离试验,确保了空间交会对接任务一次成功。
据了解,空间交会对接是指两个航天器在空间微重力环境下进行的轨道交会,而完成对接任务主要依靠执行结构,即对接机构。对接机构整个结构非常复杂,由捕获缓冲、链接分离、控制和控温等四个子系统组成。为提高对接机构的可靠性,研制人员在地面上开展了1101次对接试验和647次分离试验。
航天科技集团公司首次问鼎中国专利最高奖项
中国航天科技集团公司九院北京航天时代光电科技有限公司的“采用低偏和保偏混合光路的光纤陀螺”在2011年11月8日举行的第十三届中国专利颁奖大会上摘金,这是集团公司首次问鼎中国专利最高奖项。
“光纤陀螺组合体用于测量天宫一号目标飞行器相对轨道惯性坐标系的转动角速度,也就是说,给‘天宫一号’装上了一双‘眼睛’,能精确地感知自身的微小动作,确保飞行姿态精确控制以及与神舟八号飞船实现精准对接”。相关专家如此解释光纤陀螺在我国首次空间交会对接任务上的应用。
据悉,本届中国专利奖的参评项目多达697项,项目数量创历史之最。
陕西航天科技集团有限公司挂牌成立
2011年11月26日,陕西航天科技集团有限公司在中国航天科技集团公司四院挂牌成立,这是集团公司大力推动航天技术应用产业和航天服务业体制机制改革创新的一项重要举措。
据悉,作为中国航天科技集团公司的全资子公司,陕西航天科技集团有限公司是集团公司授权管理四院航天技术应用产业和航天服务业经营・性资产进行市场化运作投资、决策、经营、管理的主体,注册资本5亿元。公司的成立将有助于加快四院航天技术应用产业资产证券化进程,促进航天技术应用产业品牌化建设。公司将围绕航天新材料发展方向,聚焦固体火箭技术应用、精细化工、复合材料、特种金属材料及装备、现代服务业等五个领域,推动重点产业的内外部资源整合,推动重大产业化项目建设,提升国际化发展能力,促进四院航天技术应用产业和航天服务业的市场化、规模化和产业化发展。
中国四维测绘集团有限公司揭牌
2011年11月29日,中国四维测绘集团有限公司揭牌仪式在中国测绘创新基地举行,该公司将成为中国航天科技集团公司所属的从事地理信息产业的核心专业子公司。
据悉,中国航天科技集团公司通过存续分立方式,将所属的中国卫星通信集团有限公司分立为存续的中国卫通和持有中国四维测绘技术有限公司100%股权的航天四维科技有限公司。中国四维测绘技术有限公司和航天四维科技有限公司将合署办公、统一管理,并在此基础上组建中国四维测绘集团有限公司。
作为我国地理信息产业的“国家队”和“排头兵”,中国四维将主要从事卫星导航定位综合信息服务、导航电子地图及动态交通信息服务、航空摄影测量及数据处理、卫星影像等业务。
中关村航天科技创新园建设大幕拉开
2011年11月9日,中国卫星通信大厦开工仪式在中关村航天科技创新园隆重举行。大厦的开工,标志着中关村航天科技创新园建设全面启动,同时也意味着中国航天科技集团公司与北京市的战略合作取得了重要的实质性进展。
中国卫星通信大厦位于知春路63号,由中国空间技术研究院和中国卫星通信集团有限公司联合建设。该大厦将成为我国卫星通信、导航、遥感等卫星运营和应用的研发产业基地。大厦总建筑面积为85600平方米,建筑高度为99.9米,地下4层,地上24层,预计于2014年竣工。
大连航天科研试验保障中心及航天软件产业园建设开工
2011年11月23日,大连航天科研试验保障中心及航天软件产业园项目举行奠基仪式,项目建设正式启动。该项目是中国航天科技集团公司在大连市的首次投资项目,建成之后将为航天型号发射任务提供技术保障和后勤保障,并对未来航天高新技术产业的发展以及推动大连软件产业发展具有重要支撑作用。
该项目是在大连市人民政府与集团公司战略合作的框架下,由中国运载火箭技术研究院院与大连高新技术产业园区管委会合作开展的综合性建设项目。项目位于大连市高新技术产业园区,规划占地面积2.09万平方米,建筑面积9.39万平方米,计划总投资5.8亿元,预计于2013年建成并投入运营。
航天科工签约江苏数字粮库项目
在日前举行的第十三届中国国际高新技术成果交易会上,中国航天科工控股航天信息股份有限公司与国家粮食局、江苏省粮食局签署《物联网技术在粮食流通行业示范应用与推广的框架合作协议》。
协议约定,国家粮食局将江苏省作为全国粮食流通信息化建设试点、示范省,积极争取国家信息化研发和示范项目,并交予江苏省粮食局和中国航天科工控股航天信息牵头实施,共同推动物联网等新一代信息技术在粮食行业应用,促进粮食流通产业转型升级,保障国家粮食安全。
小卫星发展高端论坛在京举办