航空航天的认识精选(五篇)

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5篇航空航天的认识，期待它们能激发您的灵感。

篇1

2013年6月20日10：04—10：54，在距离地面343 km的天宫1号，中国神舟10号飞船的3名航天员王亚平、聂海胜、张晓光为全国青少年上了一堂精彩的“太空一课”。这堂课由王亚平主讲，其他2名航天员担任助教和摄像。活动过程中，王老师开展了质量测量、单摆运动、陀螺、水膜和水球5项实验，展示了失重环境下物体运动、液体表面张力特性等物理现象，使中小学生了解失重条件下物体运动的特点，了解液体表面张力的作用，加深了对质量、重量及牛顿定律等基本物理概念的理解。300名中小学生与中学物理教师在地面课堂听讲，并与航天员进行了互动交流。从首都北京到祖国的四面八方，8万多所中学、数千万名师生通过广播、电视和网络直播，共同收听、收看航天员太空授课，一同领略奇妙的太空世界。

实验1：质量测量演示

“失重了，我们的身体质量是不是也没有了？”

失重环境下怎样测量质量呢？航天员用天宫1号上的质量测量仪现身说法。他们从天宫1号的舱壁上打开一个支架形状的装置，航天员聂海胜把自己固定在支架一端，王亚平轻轻拉开支架，一放手，支架便在弹簧的作用下回复原位。装置上的LED屏显示出数字：74.0，这表示聂海胜的实测质量是74 kg。王亚平向同学们解释了实验原理后，还给同学们布置了1道课后思考题：除了运用牛顿第二定律，还有什么办法可以在失重环境下测量物体的质量？

实验2：单摆运动演示

“太空中的单摆小球松手后会出现怎样的情况呢？”

T型支架上，用细绳拴着1颗明黄色的小钢球。王亚平把小球轻轻拉升到一定位置放手，小球并没有出现在地面上常见的往复摆动，而是停在了半空中。王亚平用手指沿切线方向轻推小球，给小球一个初始速度，奇妙的现象出现了，小球开始绕着T型支架的轴心做圆周运动。

实验4：水膜演示

“天宫里有没有飞流直下的瀑布？”

王亚平拿起1个航天员饮用水袋，打开止水夹，水并没有倾泻而出。轻挤水袋，在饮水管端口形成了1颗晶莹剔透的水珠，略微抖动水袋，水珠便悬浮在半空中，与天宫1号舱壁上鲜艳的五星红旗交相辉映，更显得美轮美奂。接着，她把1个金属圈插入装满饮用水的自封袋中，慢慢抽出金属圈，便形成了1个漂亮的水膜。轻轻晃动金属圈，水膜也不会破裂，用力稍大才甩出1个小水滴。随后，王亚平又往水膜表面贴上了1片画有中国结图案的塑料片，水膜依然完好。这些在地面难得一见的奇特景象，引起了地面课堂同学们的连声惊叹。

实验5：水球演示

“用神奇的液体表面张力变个‘魔法’！”

王亚平用金属圈重新做了1个水膜，然后用饮水袋慢慢地向水膜上注水，不一会儿，水膜就变成了1个亮晶晶的大水球，水球中还有一串珍珠般的小气泡，仿佛银河系中的繁星点点。王亚平用注射器向水球内注入空气，在水球内产生了2个标准的球形气泡，气泡既没有被挤出水球，也没有融合到一起。水球也没有爆裂。紧接着，王亚平又用注射器把少许红色液体注入水球，红色液体慢慢扩散开来，晶莹透亮的水球变成了粉红色，令人啧啧称奇。

宇宙无限，探索无尽，不知不觉中，航天员们要和地面课堂的同学们说再见了。他们每人都为同学们送来了太空寄语——

聂海胜说：“愿同学们刻苦学习，增长知识，为‘中国梦’添彩！”

张晓光说：“深邃太空，奥秘无穷，探索无止境，让我们共同努力！”

王亚平说：“飞天梦永不失重，科学梦张力无限！”

？太空授课活动的策划与设计

电视和网络是目前最有影响力的传播媒体。中央电视台作为中国国家级电视台，是中国受众最多、影响力最大的电视媒体。中央电视台从授课活动策划开始就高度关注、主动参与，并结合电视传播的特点对授课的内容和形式提出了很多建议。在活动开始之前，进行了多角度的宣传，吸引观众的注意。授课活动中进行了同步直播，并组织了多个专题节目，邀请著名科学家对此次活动的内容进行全方位地详细解读和阐释，进一步拓展了授课活动的影响。中国众多网络媒体在互联网上对活动的全过程进行了视频直播，全世界的观众都可以通过网络看到授课活动。网络传播使得授课活动的覆盖面进一步扩大，并得以持续和多次传播，使得很多没有及时观看电视直播的观众得以通过网络观看活动的视频。此外，很多报纸、期刊也对授课活动进行了及时且翔实的报道。

为吸引青少年关注此次太空授课活动，今年3—5月，中国科协在全国范围内举办了“全国青少年航天科技知识竞赛”。竞赛组织专家围绕太空基本知识设计了竞赛题目。全国30多个省区2 000余所学校的30余万名青少年积极参与。中国载人航天工程网在授课活动前也举办了“我问航天员——太空授课大型问题征集”活动，收集中小学生对载人航天科技、航天飞行、空间科学及航天员太空工作、生活等领域的提问，征集到数千个相关问题。这些活动的开展为授课活动进行了预热，激发了很多孩子对太空授课活动的好奇心，为授课活动作了知识上和心理上的铺垫。

这次太空授课是一次成功的科学传播活动案例。成功之处体现在：一是参与人数多。中国有6 000万名中小学生及公众通过电视和互联网直播收看了授课活动，总共约有1亿中国人观看了这次授课活动。中国以外的中小学生和公众也都可以通过互联网观看此次授课活动的视频。二是效果好。授课内容形式生动有趣，给公众留下了深刻的印象。航天员在太空中演示的5个实验现象是地面上无法实现的，展示了太空失重环境下的有趣现象，王老师的讲解轻松活泼，大大激发了中小学生和公众的好奇心和求知欲，激发了青少年热爱太空、探索太空的热情。

篇2

关键词 航空航天 知识普及 必要性

中图分类号：X738 文献标识码：A

我国是世界四大文明古国之一，尽管航空航天科技属于现代化科技的研究成果，但是早在2000多年以前，我国和航空航天科技就已经结下了不解之缘，无论是历代史册还是民间传奇话本小说中都有着许多行有关的神话传说，比如我国最著名的“嫦娥奔月”这一神话小说，此外还有鲁班制作木鸟等的飞天尝试，这些丰富的想象和勇敢的尝试对于现代航空航天技术的萌芽有着非常重要的推动作用。

1航空航天的概念和发展历程

1.1航空航天的概念

二十世纪以来，人们在对自然进行认识和改造的过程中，所以取得的最大的成果就是航空与航天，航空航天科学技术的发展对我们的生活产生了非常重要的影响，标志着人类文明发展到一个新的高度。

生活中人民一提到“航空航天”，首先想到的就是火箭、载人宇宙飞船等的发射，但是这种认识实际上是错误的，事实上，航空航天也并非是一个单词，而是一组词语，航空和航天分别有着自己的概念：所谓航空指的是地球的大气层范围之内，飞行器所进行的航行活动。而航天则是指飞行器在冲出大气层之后的宇宙空间所进行的航行活动。

1.2航空航天的发展历程

一直以来，人类都没有停止过对宇宙的探索和对飞翔的追求。在二十世纪以前，由于受到较低的科技和生产力水平的限制，人民对于宇宙的探索和对飞翔的追求都只能通过想象来进行，尽管有很多先驱者做了一些努力和尝试，例如我国西汉时期的滑翔尝试等，但是都收效甚微。直到18世纪热气球的成功升空，人们终于拉开了实现飞翔梦想的序幕。而人类在天空翱翔这一梦想的真正实现实在二十世纪初期，第一架可操纵的飞机被发明出来，并且成功飞行。此后，许多专家人士坚持不懈的努力研究飞行科技，大大促进了航空科学技术的发展，增强了人类探索和征服宇宙的信心。二十世纪中期，第一个人造地球卫星的成功发射是航空航天科技发展的重要里程碑，人们开始正式对宇宙进行探索。

在二十世纪，航空航天进入了科技和事业双发展的“期”。在这一时期，人类的科技发展水平有了质的突破，社会生产力水平也大大提高，这都大大促进了航空航天研究成果的出现。尽管目前人类所进行的航空航天活动仍然处于初级阶段，但是其所起到的作用和产生的影响已经覆盖了人类生活的方方面面，所以非常有必要进行航空航天知识的普及。

2普及航空航天知识的必要性

在现代世界追求和平的浪潮下，航空航天活动在进行的过程中一直都是以和平、为全人类造福为主要目标的。尽管现在的航空航天活动的初始目的都是为国家军事进行服务，但是其所造成的影响范围并非局限于军事领域，它对社会生活和国民经济的发展也产生了非常重大的影响。

2.1对人们探索、热爱科学精神的鼓励

航空航天技术是人们对于宇宙这一未知世界进行探索所取得的重要成就，具有着鼓舞人心的作用；此外，航空航天技术融合了当前世界各种高新技术，是对人类科技水平进步以及科技人勇往直前、不畏风险精神的完美展示。所以，大力普及航空航天知识可以让人们近距离接触到当前世界高新技术的研究成果和科技人的精神，有助于提高国民素质和探索、创新精神。

2.2对青少年有着特殊的教育意义

向广大青少年进行航空航天技术的普及，能够极大地吸引青少年对于航空航天科学技术知识以及对自然和宇宙进行探索和改造的热情，提高他们对科学和自然学科的学习兴趣。但是对青少年进行航空航天知识的普及并不代表要求青少年要将学习和工作方向定位为航空航天科技工作。其更深层次的意义是帮助青少年学会从微观到宏观的角度观察和认识世界，了解到世界的广大和宇宙的浩渺，从而帮助他们树立正确的世界观、人生观和价值观，因此普及航空航天知识对于青少年来说，有着非常重要的意义和必要性。

2.3有着相当的经济价值

航空航天技术与其他科学技术相互结合开创出大量的新型技术途径，而这些技术途径的使用为国民经济的发展带来了巨大的经济效益。其中最为典型的就是卫星通信技术，它以其高度的灵活性和可靠性、高质量和高容量以及超远距离等优点成为现代人们进行信息通讯的首选。除此之外，还有地球资源卫星的运用，大大降低了人们进行地球资源的普查的时候所消耗的成本，而且避免了各种意外的发生，大大保障了人身安全。

3结语

尽管目前我国在航空航天技术和事业方面取得了相当瞩目的成果，但是与西方的发达国家相比，我国的航空航天科技水平仍然处于相对劣势的地位，因此我国需要大量新鲜的航空航天技术专业人才和创新型人才的加入，但是当前我国民众对于航空航天知识的了解远远不够，尤其是青少年对于航空航天技术的热情和兴趣非常的低，因此，非常有必要进行普及航天航空知识活动，从而提高我国人民尤其是青少年对于航空航天技术的兴趣和热情，为我国航空航天技术的发展培育一批有生力量。

参考文献

[1] 周露.航空航天知识与技术[M].国防工业出版社，2013.

篇3

关键词：航空航天业；技术溢出；因子分析

一、研究背景

技术溢出（Technology Spillover）是指先进技术拥有者在从事生产、贸易或其他经济行为时，有意识或无意识地输出技术而引起的技术水平的提高[1]。航空航天业的技术溢出则指航空航天业的先进技术通过一定渠道自愿或非自愿地传播到其他工业领域，进而带动这些工业领域技术水平的整体提升。航空航天业是我国战略性高技术产业，属于技术密集型行业，技术装备多、投资费用大，是国家经济实力与科技水平的综合体现。自20世纪50年代以来，我国航空航天业经历了从无到有、从小到大的发展历程，逐步建立起平台化、系统化、专业化的研发与应用体系。它技术内涵高、产业链长、辐射面宽、连带效应强，对众多高技术产业以及传统产业的发展起到了举足轻重的拉动作用。研究表明，内涵科技因素越高的行业部门对其他部门的贡献效应越大[2]。航空航天技术是高科技领域的前沿，航空航天业必然对其他部门具有较大的贡献效应，其技术溢出也应该是显著的，本文正是基于这一前提条件进行的研究。因此，探究影响航空航天工业技术溢出的显著性因素，充分利用其技术溢出作用，对于加快我国科技进步与经济发展有着重要的战略意义。然而，目前对此问题的研究并不深入，多数学者从理论层面分析技术溢出的问题，也有学者较为系统地对技术溢出是否存在、影响技术溢出的因素以及技术溢出的机理进行了实证分析，但这些研究都局限于外商直接投资（FDI）这一领域，没有从行业层面上分析该行业部门对其他行业部门的技术溢出，并且没有在理论上形成统一的认识。本文利用我国航空航天业的数据，采用因子分析的方法，提取影响技术溢出的关键因素，进而对促进我国航空航天业技术溢出及产业自身发展提供理论支持与政策建议。

影响技术溢出的因素有很多，根据现有文献的研究将其大致归纳为：（1）人力资本因素。Keller（1996）研究发现人力资本积累的差距导致技术吸收效果与经济增长率的不同[3]；Borensztein等（1998）认为人力资本存量是影响技术溢出效应的关键因素[4]；王成岐，张建华，安辉（2002）得出人力资本存量与技术溢出效应不相关的结论，但他们认为人力资本投入以及人才素质是技术溢出的影响因素[5]。（2）技术差距因素。Findlay（1978）和Wang and Blomstorm（1992）的研究表明技术差距越大示范模仿空间越大，吸收技术溢出的潜力也就越大[6]；Kokko（1994）的研究发现低技术水平严重阻碍技术溢出效应的产生[7]；Perez（1997）从吸收能力角度考虑，认为过高的技术差距会影响示范模仿机制发挥其应有作用。（3）经济开放程度。Blomstorm and Sjoholm（1999）、认为经济开放度高的企业由于竞争压力大而进行更多的研发投入以提高自身吸收能力[8]；Kokko（1994）发现经济开放程度与技术溢出效应之间的关系是不确定的[7]；包群，许和连，赖明勇（2003）用出口依存度等来衡量经济的开放程度，发现我国经济开放程度的提高、基础设施的建立与完善等都是促进技术溢出的有利因素[9]。（4）研发投入因素。Kathuria（2000）指出技术溢出效应并非自动产生，技术吸收方要想从中获利，须对学习活动进行投资；田慧芳（2004）的研究则表明工业部门研发投入水平与技术溢出效应呈负相关关系。此外，市场结构、工资水平、产业关联、基础设施、经济政策等都作为影响因素引入了技术溢出的相关研究中，本文在前人研究的基础之上对此进行探讨。

二、指标构建与分析方法

目前，对技术溢出进行实证研究时，学者们通常首先选择一个影响因素，然后确定与该影响因素内容相关的指标体系，最后采用一定的计量方法（如多元回归、分组回归等）来分析这些指标。本文在分析技术溢出时，也采用了这种研究思路：选取航空航天业为研究对象，根据技术差距等影响因素建立与之相关的量化指标体系，采用因子分析的方法对这些指标与技术溢出之间的关系进行研究，并用线性回归的方法对提取出的公因子进行显著性检验。

（一）技术溢出指标体系

航空航天业是一个以现代科学为基础的高新技术产业，包括机、光、电、液综合能力的精密机械加工工业，是我国国民经济和国防建设的重要组成部分[10]。其研发成本高、风险大、周期长，具有科技含量高、连带效应强的产业特点，能够带动诸多产业的发展。理论上讲，研究技术溢出影响因素需要建立一套完整的指标体系，但为了避免信息重叠，本文根据国内外现有文献的研究成果并综合考虑我国航空航天业技术溢出的实际情况，选取如下表所示指标体系：

（二）分析方法和数据来源

因子分析是一种研究从变量群中找出共性因子的统计技术，它通过分析众多变量之间的依赖关系，探寻观测样本的内部基本结构，提取并描述隐藏在一组显性变量中无法直接测量的隐性变量，很好地发挥了降维和简化数据的作用。因子分析中的共性因子是不可直接被观测却又客观存在的重要影响因素，每一个变量都可以表示为共性因子的线性函数与特殊因子之和，即，式中为的共性因子，为的特殊因子。若满足以下条件：（1）；（2），即共性因子和特殊因子不相关；（3）各共性因子不相关且方差为1；（4）各特殊因子不相关且方差不要求相等。那么，每个变量可由个共性因子和自身对应的特殊因子线性表出，因子分析的数学模型可表示为：

本文采用因子分析和线性回归相结合的方法，研究我国航空航天业技术溢出问题。用于分析的数据主要来源于《中国高技术产业统计年鉴》（1999~ 2009）中航空航天业相关数据，以及《中国统计年鉴》（1999~2009）中工业企业相关数据，统计口径为我国国有及规模以上非国有工业企业。

三、技术溢出实证研究

（一）因子分析

从《中国高技术产业统计年鉴》（1999~2009）与《中国统计年鉴》（1999~2009）整理出构建量化指标体系所需数据，并按定义计算出各指标对应值，如下表所示：

利用SPSS17.0软件做出相关系数矩阵，通过指标之间的相关系数初步判断各指标相关性较高。从已建立的量化指标体系中提取公共因子，找出影响我国航空航天业技术溢出的主要因素。因子矩阵和旋转因子矩阵如表3、表4所示：

由表3、表4可知，旋转后公共因子F1、F2的方差贡献率分别为4.803和2.795，累积方差贡献率为84.424%，进一步判断公共因子F1、F2能够代表本文所设计的衡量我国航空航天业技术溢出的量化指标体系。由表4还可知公共因子F1在X1、X2、X3、X4、X5的载荷值均大于0.7，能够反映我国航空航天业科技活动经费投入能力、研发经费投入能力、新产品研发经费投入能力、科技活动人员投入能力以及科学家与工程师投入能力，因此可将F1视为影响航空航天业技术溢出的因素之一――技术投入能力；公共因子F2在X6、X7、X8、X9的载荷值均大于0.65，能够反映我国航空航天业的新产品销售收入、新产品出口能力、新产品劳动生产率以及新产品产值比重，因此可将F2视为影响航空航天业技术溢出的因素之二――技术产出能力。

（二）线性回归

本文根据该检验模型，以公共因子F1、F2的因子得分作为自变量，以其他工业企业的全员劳动生产率LP作为因变量（具体数据见表5），构建如下回归模型：

（1）

其中LP即除航空航天业之外的其他工业企业的全员劳动生产率，是全国国有及规模以上非国有工业企业增加值与我国航空航天企业增加值的差值同全国国有及规模以上非国有工业企业全部从业人员年平均人数与我国航空航天企业从业人员年均人数差值之比。其计算公式为：

全员劳动生产率=工业增加值/全部从业人员平均人数（2）

通过回归得到人均产出变量与公因子变量之间的关系方程为：

（3）

t值:(6.240)(2.886) ( 3.320)

P值: 0.001 0.028 0.016

R2=0.749AdjR2=0.666F=8.967

由模型估计到的参数可知，我国航空航天业的技术投入能力以及技术产出能力与其他工业企业的全员劳动生产率均存在着显著的正相关关系，技术投入能力的因子得分每提高1%，其他工业企业的全员劳动生产率将上升17.541%，技术产出能力的因子得分每提高1%，其他工业企业的全员劳动生产率将上升15.9%。

四、结果分析与政策建议

航空航天业是我国国民经济的先导产业，在人才、资金、技术等方面都有着相当大的优势，产业结构具有一定的特殊性，技术溢出也不同于其他产业。因此，本文在参照前人研究成果与研究方法的基础上，构建了一个衡量技术溢出的量化指标体系，采用因子分析的方法从中提取出最为显著和最具代表性的两个因素，即航空航天业的技术投入能力及技术产出能力。科学分析这些影响因素，有效利用技术溢出效应，有利于提升传统产业的自主创新能力、推动国家整体技术进步。对此，提出如下建议：

（1）加大航空航天业技术投入力度，保障科技研发能力的领先。2007年颁布的《深化国防科技工业投资体制改革的若干意见》等政策，明确指出国防科技工业投资体制的改革思路。2009年提出的《关于加快国家高技术产业基地发展的指导意见》等政策，也明确提出鼓励高新技术产业的发展思路。因此，同时作为我国国防科技工业和高新技术产业的航空航天业，应构建以政府投资为主、社会投资为辅的多元投资渠道，注重人力资本存量的积累和人力资源结构的优化，切实加大航空航天业的技术投入力度以保证其领先的科技研发能力。

篇4

不断强化的主动意识

从大环境的变化来看，目前我国航空航天企业的主动信息化意识正在逐步增强，这与10年前的情况大不相同。不少了解行业需求的专家回忆：以前航空航天企业在信息化与信息安全领域一直都被技术提供方以“先入为主”的思想左右，技术方显得较为强势，而需求方则因对技术和自身需求不了解而被迫接受技术的灌输。但随着企业信息化意识的逐年提升，企业的信息化安全意识主动性不断增强，市场也从产品导向转向了需求导向。熟悉这一市场的普元信息军工业务部技术总监郑星光回忆，在航空航天领域，国外不少产品动辄上千万元的采购费与数百万元的维护费用让不少企业用户饱受煎熬，由于信息化产品的延续性很强，不少企业一时很难摆脱高昂的维护费，因此满足个性化需求和实现信息安全自主可控的过程并不顺利。但可喜的是，随着需求导向性市场的不断完善，特别是2014年以来行业对于安全可控的需求有了更加显著的提高，企业的个性化需求也更加具体，航空航天企业对于信息安全的掌控性要求更高，这进一步打破了技术市场的垄断。

目前，国内外航空航天领域信息安全的技术及软件差距正在缩小，技术平台也几乎处于同一起跑线上。同时，在新一轮的“十三五”规划中，也将对于如何选择更加开放的信息化软硬件产品及平台给予进一步指导。这为开放性的产品和众多国内技术、软件企业提供了良好的发展空间。

同时，从本土化的角度来看，国内从事信息化技术服务的企业应该更了解国内企业的需求，在技术上更能够做到统一规范，这一点是国外企业所无法适应的。

不同于传统ERP企业，我国的航空航天企业多是采取科研+生产的模式，对于技术的了解程度很高，对于信息安全也有着自己的标准。安全可控推进过程要遵循技术调研、方案论证、试点实施、全面推广来进行。因此必须认识到，安全可控并不是简单国产化，也不是简单的设备、软件替换，而是用新一代的开放弹性架构来重构 IT 系统。例如成飞集团对于安全技术的要求就特别强调了其灵活适应性，而定制化的产品显然无法适应。这需要软件、平台方在基于知识积累的基础上实现构建式开发。

弹性平台脱颖而出

目前在航空航天行业的信息安全也划分为软件、硬件、数据、网络等不同领域。同时航空与航天两个领域本身也存在较大差别，不同领域的市场情况也各不相同。拥有众多行业（特别是航空航天领域的软件平台建设）经验的郑星光坦言，软件平台的特点之一就是“安全可控”，只有搭建合理有效的软件平台才能实现航空航天信息化的“安全可控”和IT架构的开放弹性。

例如，针对航天航空信息化“安全可控”推进策略，把信息安全的主动权交给用户的做法。这种做法把航空航天信息化技术平台架构分为四个层面：最下面是基础设施平台化，第二层次主要是数据管理平台化和业务流程平台化，第三层次是应用开发平台化、科技管理平台化、运维监控平台化，最上面是服务支撑平台化。在这样的“大平台”构建下，航空航天信息化技术平台能够有效解决技术一致性、敏捷可靠、安全可控、自动化运维等行业痛点，用开放、弹性的信息化科学管理实现“七统一”信息平台。

在安全可控层面，基于开放式技术路线，提出航天航空信息化安全可控推进策略。该策略分为直接引用、直接替换、平台迁移、系统迁移四种方式。直接引用，是指在新技术、新模式带来的新应用需求方面，可以直接采用安全可控的软件产品和解决方案。直接替换，是指对于基础软件，可以直接采用替换策略，对非安全可控的软件直接采用1：1的替换策略 ，如应用服务器、消息中间件、数据库、操作系统。平台迁移，是指对信息化基础平台进行替换：对企业应用架构支撑平台，如SOA开发平台、流程平台、业务集成平台、数据平台、监控平台，进行统一的迁移。系统迁移，是指将企业的整体信息系统整体迁移到安全可控的软件、硬件产品和解决方案上。在平台迁移过程中，需要对建立在企业应用平台之上的应用进行分批、分阶段进行迁移工作；最终完成所有的应用系统完成迁移工作，使得企业的应用全部构建在自主掌控的硬件、操作系统、数据库、中间件、企业应用平台之上。

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关键词:空气动力学 流体控制 航空航天 发展方向

中图分类号:V211 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(a)-0000-00

空气动力学是研究物体同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化,在流体力学基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。空气动力学的发展对于航空航天飞行器的研制有着极为重要的意义,是航空航天最重要的科学技术基础之一,对国家安全、经济发展、社会和谐都有着重要和用。在过去一段时间里,由于航空工业的相对成熟,关于航空领的研究更多的集中于如何通过改进制造过程降低成本,而不再将主要力量投入新技术的研究,但随着国际形势的日益严峻、信息化程度的提高以及航空运输对安全性经济性的要求,航空技术研究面临着更多更新的挑战,使得全球重新提高了对航空技术研究的关注程度。作为航空航天技术的重要基础学科之一的空气动力学,也面临着全新的机遇和挑战。

1 空气动力学研究意义和研究现状

1.1 空气动力学研究意义

人们最早对空气动力学的研究可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用方式的种种猜测,但真正形成独立学科是在20世纪航空事业的迅速发展之后,是在经典流体力学中发展并形成的新的分支,并且迅速成为发展航空航天各类飞行器的重要基础科学和关键技术,推动整个人类航空航天事业的发展,成为航空航天事业发展的基础。如今,空气动力学已经不再仅只是应用于航空航天领域,还被应用于环境保护、公路交通、铁路交通、冶金、建筑、体育等众多领域,对整个人类社会的发展与进步都有着极为深远的影响。

1.2 空气动力学研究现状

在20世纪90年代,随着航空工业的迅速发展,使得航空工业整体技术程度相对于其它行业都成熟许多,基于此种原因,在较长一段时间里学界多认为航空工业已经走向成熟,尤其是空气动力技术基础技术方面,因此航空工业的研究将更多的集中于成本费用的降低,而减少了对应用技术的研究重视程度,使得空气动力学的研究相对缓慢。进入21世纪以后,随着计算机技术、通信技术、飞机设计技术等的发展,人们重新重视起了空气力学的研究,使得空气动力学得到了较好的发展。如以Euler及Navier.Stokes方程为主要数学模型的整机及部件绕流流场和气动特性计算研究领域,在我国即得到了极大的发展,并被应用于很多重点型号的研制中;再如飞机多外挂气动干扰特性研究、现代歼击机大攻角过失速气动持性研究等,都取得了极大的进展,在计算空气动力学领域也取得了突出的成绩,很多研究成果处于国际先进水平。

2 空气动力学研究所面临的挑战

传统的认为空气动力学研究已经足以满足航空航天需求的认识很明显是错误的,随着飞机一体化设计技术、微型飞行器、行星探测飞行器的发展,必然向空气动力学的研究提出新的挑战。

3 先进飞机器研制需求所带来的挑战

随着航空交通事业的不断发展,以及出于国家安全等方面的需要,对先进飞行器的研制需求不断提高。如高机动性作战飞机、可重复使用高超音速飞行器、大型民航机、大型运输机、地效飞行器、微型飞行器、智能飞行器、无人侦察机、战略战术导弹、应用卫星、概念武器等,都对空气动力学的研究提出了更多的挑战性课题,需要空气动力学从复杂流场预测、喷流干扰、气动隐身、微流体力学、气动防热、高超音速边界湍流、低雷诺数流动力学、地面效应等多个方面进行更深入的研究,而所有这些研究,都涉及高度非定常、线性,包括复杂的物理化学变化效应的影响,难度极大。

例如,大容量运输机的研发,首先需要解决大容量运输机高燃油效率、低噪声、常规跑道起飞着陆能力的需要。在这里,虽然高燃油效率可以通过混合层流控制技术(HLFC)、发展新型发动机、采用高效的气动设计方面来进行满足,但这些技术要应用到大型飞机、高Re数情况却还存在很多缺陷和不足。再如低噪声的研究也是大型飞机所必须关注的问题,必须充分将声学研究向气动研究结合在一起进行。同时,还必须考虑增升阻力、尾涡效应、发动机喷流和外流干扰效应等。

3.1 自适应流动控制需要所带来的挑战

传统空气动力学对绕复杂物体的流动,多集采用涡发生器、吸气、吹气、肋条等技术进行模拟研究,但这种研究主要集中于流动的被动控制,随着近年来电子技术、软感技术、材料技术等的发展,传统的集中于被动控制的研究存在许多不足,必须对宏观流动和微观流动的主运控制进行更深入的研究,这对飞行器的未来发展有着极为重要的意义。只有提高自适应流动控制研究水平,才能提高自适应流动控制技术,为飞机结构设计提供更为全面的飞行控制函数,以有效减轻飞机重量和飞行能力。

自适应流动控制的研究主要包括减阻流动控制、边界层分离流动控制、高升力流动控制三个方面。具有感知能力的自适应流控制技术对于去不稳定性扰动源的影响极为重要,是未来飞行器发展所需要解决的一项关键性技术,对于简化吸气装置和相关系统都有着极为重要的意义。边界层流分离流动控制技术则驻地改善飞机气动性能有着重要意义,需要进一步研究射流、湍流、目标流场、近壁面压力分布等方面的关系。高升力流动控制技术对行器增升装置的研发有着重要意义,需要进一步研究如何在不降低飞机性能的情况下减少飞机重量提高飞机增升能力。