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《艦載武器》2011年第11期
摘要:碳密封材料是空間領域中的一種具有良好應用前景的摩擦密封材料。本文主要對應用于航空航天領域的碳密封材料的種類和工業(yè)領域相關的制備工藝進行了探究。
關鍵詞:碳密封材料;航空航天;應用
制備工藝航空航天工業(yè)是事關我國國防事業(yè)的重要工業(yè)。在航空航天工業(yè)不斷發(fā)展的背景下,這一領域研究人員開始對應用材料的密封可靠性問題展開了深入的研究。密封材料的性能是密封可靠性的主要影響因素。碳密封材料在這一領域有著優(yōu)異的特性。
1航空航天領域常用的碳密封材料
1.1柔性石墨密封材料
從石墨自身的性能來看,它可以成為高溫環(huán)境和低溫環(huán)境下常用的密封材料。柔性石墨密封材料主要由石墨紙、柔性石墨卷材等材料組成。這種材料是天然鱗片石墨進行特殊加工的產物。它具有著良好的自潤滑性能和耐熱性。這種材料的化學惰性相對較大,可以抵抗酸堿鹽溶液和一些有機溶劑的侵蝕。因此,它可以替代一些應用于航空航天領域的石棉材料和橡膠密封材料。柔性石墨密封材料中的柔性石墨材料可以用于低壓靜密封。
1.2增強石墨密封材料
在航空航天領域,增強石墨密封件主要應用于動密封、機械密封件的摩擦副和旋轉接頭之中。這種材料主要由多孔石墨浸漬而成。浸漬過程應用到了加壓浸漬工藝和真空浸漬工藝等多種工藝。俄羅斯科學家將高強石墨密封環(huán)應用在了航天發(fā)動機的渦輪泵中,這一材料具有著高強度、高密度和低摩擦系數(shù)的特點。
1.3碳纖維復合材料
碳纖維復合材料主要由碳纖維-柔性石墨復合材料和碳纖維-樹脂浸漬復合材料等多種材料組成。這種材料有著良好的耐磨性和獨特的自潤滑性。它可以應用在航空發(fā)動機渦輪的軸徑部位。這種碳密封材料具有著導電性、耐腐蝕性,對電波和X射線也具有有效抵御的特性。它也可以適應中高壓靜密封環(huán)境的要求。
2碳密封材料制備工藝的應用
2.1碳密封材料的復合加工工藝
碳密封材料的復合加工工藝建立在超聲振動輔助切削加工工藝和超聲電火花加工工藝等工藝基礎之上。超聲振動輔助切削加工可以在降低切削溫度的基礎上,強化加工表面的質量。超聲電火花技術是在電機中應用超聲振動的一種加工方法。它主要利用電極端面合適的放電間隙來提升火花擊穿概率,也可以提升加工孔的加工穩(wěn)定性和加工效率。深化復合加工工藝,可以為碳密封材料在航空航天領域的應用提供一定的幫助。
2.2碳密封材料的抗氧化工藝
碳密封材料的抗氧化工藝涉及到了這一材料的生產過程中應用的單涂層技術和兩涂層技術等技術。氮化硅、氮氧化硅和相關混合物可以有效強化碳密封材料的低溫抗氧化性能和高溫抗氧化性能化。與之相關的后處理技術也可以有效解決碳密封材料可能出現(xiàn)的微裂紋問題。
2.3碳密封材料的耐高溫工藝
與航空航天事業(yè)有關的碳密封材料耐高溫工藝主要由以下工藝技術組成:法國航空宇航公司所采用的一種與SiC有關的制備工藝;二是與離散碳纖維有關的隔熱結構制備方法,這種制備方法中應用了乙二醇、丙三醇和石油油料等多種材料;三是由美國企業(yè)研發(fā)的一種建立在仿氧化硅基樹脂技術基礎上的碳密封材料耐高溫技術。在對這一工藝進行應用,可以讓碳密封材料在航天非隔熱層的建構過程中得到推廣。
2.4碳密封材料的致密化工藝
碳密封材料生產領域所采用的高強度碳密封材料制造法是以固體可流動顆粒狀聚合物為壓力介質的制造方法。碳密封材料先驅體的固化過程是生產過程中的關鍵要素。除此以外,熱壓成型法在碳密封材料中的應用可以讓這一材料的致密性特征得到強化。它讓應用于航空航天領域的碳密封材料的制備過程與含碳纖維符合材料和研磨瀝青等基質材料之間產生了一定的聯(lián)系。在經過電阻加熱以后,壓制而成的碳密封材料的密度可以達到1.30g/cm3。
2.5碳密封材料的防裂解工藝
防裂解工藝可以為碳密封材料在航紅航天領域的應用提供一定的保障。具有梯度碳化物涂層的碳纖維增強復合材料的應用,可以借助傳統(tǒng)的氣相沉積法完成碳密封材料的制備工作。在這一方法應用以后,圖層標稱的熱脹系數(shù)要高于地層的系數(shù),表層到底層的熱脹系數(shù)也會表現(xiàn)出漸變分布的特點,這樣,在高溫環(huán)境下,航空航天領域所應用的碳密封材料不會出現(xiàn)斷裂的問題。
3結語
隨著高新技術的不斷發(fā)展,航空航天領域對密封材料的要求也不斷提高。碳密封材料的應用已經受到航空航天領域重點關注,例如航空發(fā)動機對軸間密封材料的強度、抗氧化性和導熱性有著嚴格的要求。通過對碳密封材料滑動摩擦磨損行為的探究,可以發(fā)現(xiàn),碳纖維復合材料更適用于航空發(fā)動機主軸密封環(huán)之中。碳纖維編制方法和相關的工藝參數(shù)是航空航天領域的專家所研究的重要問題,其可以讓碳密封材料應用于運載火箭的發(fā)動機泵密封件之中。碳密封材料在航空航天領域有著較為廣泛的應用前景,創(chuàng)新相關制備技術是對這一材料的性能進行改善的有效方式。隨著我國航空航天事業(yè)的不斷發(fā)展,新型碳密封材料也會在這一領域得到進一步的推廣。
作者:陳至銳 單位:長沙市望城區(qū)第一中學
《航天工業(yè)管理》2016年第12期
摘要:介紹了一種用于航空航天零部件的高耐腐蝕性鍍鎘層結構,包括金屬基體、預鍍層、中間鍍層、鍍鎘層以及鈍化層,其中所述金屬基體為鋼鐵基體和鋁合金基體。對鍍層結構進行中性鹽霧試驗2064h其表面無白色腐蝕物生成,耐鹽霧性能比航天工業(yè)部標準QJ453-1988《鍍鎘層技術條件》中96h中性鹽霧試驗的要求高21倍。這種保護層在耐腐蝕性上取得了重大突破,能大幅度提高航空航天零部件的使用壽命。
關鍵詞:航空航天零部件;無氰鍍鎘;鍍層結構;高耐腐蝕性
引言
傳統(tǒng)的氰化鍍鎘溶液性能穩(wěn)定,鍍層質量優(yōu)良,因此,航空航天、航海以及一些特殊電子零部件采用氰化鍍鎘工藝制備防護層。氰化物是國家嚴令禁止使用的污染物之一,用無氰鍍鎘代替氰化鍍鎘已成為業(yè)內進行研究的熱點課題。按照國家發(fā)展改革委員會《產業(yè)結構調整目錄(2011年修改版)》的要求和貴州省經濟和信息化委員會《關于淘汰部分含有毒有害氰化物電鍍工藝專題會議紀要》(黔經信專議[2013]67號)工作部署,貴州省內電鍍企業(yè)在2016年底前淘汰氰化物鍍鋅和氰化物鍍鎘有毒有害生產工藝。應貴州省裝備制造業(yè)協(xié)會表面工程分會的要求,廣州超邦化工有限公司開發(fā)了NCC-617無氰酸性鍍鎘工藝,提供了一種用于航空航天零部件的高耐腐蝕性鍍鎘層。NCC-617鍍鎘電鍍廢水用二甲基二硫代氨基甲酸鈉沉淀處理后,鎘離子的質量濃度小于0.01mg/L,滿足GB21900-2008《電鍍污染物排放標準》要求。
1鍍鎘工藝
無氰鍍鎘溶液成分及操作條件。
2制備流程
2.1鋼鐵基體鍍鎘鋼鐵基體鍍鎘具體操作如下:
1)前處理。對鋼鐵零部件進行堿性化學除油水洗堿性陽極電解除油水洗酸洗水洗陰極電解除油水洗活化水洗的工序。
2)鍍鎘。采用NCC-617無氰鍍鎘工藝制備鍍鎘層,其δ為6~20μm,按GB/T13346-1992標準在200℃對鍍件進行除氫處理20h。
3)鈍化。鍍鎘層經2%~3%的硝酸出光水洗鉻酸鹽低鉻彩色鈍化水洗干燥60℃老化15min,鈍化層δ為0.3~0.5μm。
2.2鋁合金基體鍍鎘鋁合金基體鍍鎘具體操作如下:
1)前處理。對鋁合金零部件進行化學除油水洗浸蝕水洗出光水洗的工序。
2)浸鋅。第一次浸鋅水洗退鋅水洗第二次浸鋅水洗。
3)化學預鍍鎳。在浸鋅層上采用專用的堿性化學鍍鎳溶液制備化學預鍍鎳層。
4)鍍鎳。在化學預鍍鎳層上采用瓦特鍍鎳溶液制備鍍鎳層,其δ為5~10μm。
5)鍍鎘。在電鍍鎳上采用NCC-617無氰鍍鎘工藝制備鍍鎘層,其δ為6~20μm;然后200℃對鍍件進行除氫處理20h。
6)鈍化。鍍鎘層經1%~3%的硝酸出光水洗鉻酸鹽低鉻彩色鈍化水洗干燥60℃老化15min,鈍化層δ為0.3~0.5μm。
3鍍層性能
3.1耐腐蝕性
鋼鐵件按上述工藝制備的鍍鎘層,按照GB/T10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》進行中性鹽霧試驗。試驗結果表明,采用NCC-617無氰鍍鎘工藝制備的鍍鎘層耐腐蝕性能明顯高于氰化鍍鎘工藝,測試2064h鍍件表面無白色腐蝕物生成,耐腐蝕性比航天工業(yè)部標準QJ453-1988《鍍鎘層技術條件》中96h中性鹽霧試驗的要求高21倍。
3.2柔軟性
用彎曲法定性檢驗鍍層的脆性,采用δ為0.2mm的黃銅片按NCC-617工藝鍍鎘,鍍層δ為23.7μm,將試片彎曲180°,鍍鎘層無爆裂,鍍層柔軟性較好。
3.3結合力
按JB2111-1977《金屬覆蓋層的結合強度試驗方法》,以熱震試驗法測定鍍層結合力。將鍍件放在烘箱中加熱至190℃,然后取出放入室溫水中驟然冷卻,鍍層沒有起泡和脫落,結合力良好。
4結語
NCC-617無氰酸性鍍鎘工藝是為滿足航空航天企業(yè)的要求而開發(fā)的,使用的添加劑與配位劑,克服了含EDTA無氰酸性鍍鎘工藝存在的鍍層性能差和廢水處理困難的缺點。在貴州省航空航天企業(yè)的應用表明,NCC-617無氰鍍鎘層耐蝕性、柔軟性及結合力等性能均滿足航空航天工業(yè)部標準的要求,并且廢水處理能夠達標排放,尤其是鍍層的耐腐蝕性取得了較大的突破,能大幅度提高航空航天零部件的使用壽命,受到了航空航天企業(yè)的青睞。
作者:陳建銳;郭崇武 單位:廣州超邦化工有限公司
一、高校形勢與政策課程當前存在的問題
(一)學校重視力度不夠,師資力量薄弱
由于對形勢與政策課程重要性的認識不足、對課程定位模糊等原因,高校對形勢與政策課程的重視程度普遍較低,在師資隊伍、場地建設和設備配置等軟硬件方面的支持力度明顯不夠,直接影響到教師參與形勢與政策課程教學的積極性,導致形勢與政策課程授課的師資力量明顯薄弱。當前高校形勢與政策課的教師多為黨政干部且以兼職為主,他們本身有比較繁重的行政工作,在精力投入方面無法得到保證,很大程度上影響了教學效果。
(二)運行機制不合理,授課模式“重師輕生”
目前我國高校形勢與政策課程組織運行方式不夠合理,大部分都是采取大課堂、專題報告的教學模式,互動很少,方法單一,課堂氣氛沉悶。這種以教師為中心的滿堂灌、填鴨式教學模式,忽視了學生的感受和訴求,難以有效調動學生的學習積極性,容易激起學生的反感和抵觸情緒。通過課程改革前的問卷調查了解到,84%的學生不喜歡形勢與政策這門課程的原因是在于課程的授課模式不合理,讓他們感到毫無興趣。此外,關于授課模式存在的問題,也有很多學者進行過研究,李小琳、段素梅、嚴瑩、孫洪艷均提到了目前形勢與政策課程的授課模式存在僅課堂理論灌輸,忽視學生的主體地位,造成學生課堂參與度不高,知識接受效果差等問題。
(三)授課內容單調乏味,考核評價陳舊單一
形勢與政策課程以往多采用大班授課或專題講座,授課內容多為傳統(tǒng)的思想政治教育內容,忽視了形勢與政策課程的時效性特點,使得形勢與政策課程與當前國內外形勢、國家政策脫離,沒有達到形勢與政策課程的教學目的。同時,形勢與政策課程的考核方式也相對落后。目前的考核形式大多是命題考查,讓學生圍繞某一問題完成一篇論文或報告。然而,學生所交論文大多“移花接木”,罕有自己的觀點和見解,大部分學生并沒有深入地探究并理解國內外形勢與政策的焦點和熱點問題。這種單調僵化的考核形式缺乏科學的評分依據,隨意性較大,不能客觀、準確地衡量學生對形勢政策的分析能力與理解程度,更難以有效引導、調動學生關心國際形勢、分析國家政策的積極性。
二、高校形勢與政策課程改革的探索實踐
針對當前我國高校形勢與政策課程教育中存在的問題與不足,部分高校開始積極探索、實踐形勢與政策課程的教學改革,為提升該課程的教學水平和教學效果提供了有益借鑒。從2010年開始,北京航空航天大學經濟管理學院對形勢與政策課程進行了改革,圍繞設定的主題開展互動式教學,改革后,已有五屆本科生,700多人次參與了這一課程,累計開展討論課40多講。改革后的課程模式提升了課程的吸引力和感染力,使這一課程成為學生真心喜愛、樂于參與、持續(xù)受益的優(yōu)質課程,也成為學生形勢政策教育、理想信念教育的重要陣地。現(xiàn)將其改革做法總結如下:
(一)豐富課程內容:自主選擇學習主題
課程改革主要從兩個方面入手對授課內容進行豐富:一是把課題的選擇方向從一味的思想政治話題轉向學生們普遍關注的經濟、社會和民生問題,并充分尊重學生的主體地位,讓學生擁有授課內容的選擇權,即在授課教師團隊擬定的大課題下,學生可以自由選擇子課題進行研究。如“美債危機、歐債危機大討論”、“深淺縱談城鎮(zhèn)化”、“歷屆三中全會政策效果的評估研究”等討論選題。二是充分發(fā)揮學生的專業(yè)特點,培養(yǎng)學生的探索精神與獨立思考能力。授課內容的選擇緊密結合專業(yè)特點與專業(yè)知識背景,這樣能夠幫助和引導學生運用專業(yè)知識理性并客觀地認識問題、分析問題并解決問題,為學生提供自主探索的機會和空間,提升課程的吸引力。如“解析現(xiàn)階段通貨膨脹成因及其對我國經濟增長的影響”、“金磚四國經濟增長模式與發(fā)展路徑的異同分析”、“2012年度中國經濟年度人物解讀”等討論選題。
(二)改革教學模式:以學生為主體,教師為主導
改革后的形勢與政策課程,真正實現(xiàn)了以學生為主體、以教師主導的互動式教學模式,從課程內容準備到課堂內容展示,再到課堂問答交流,學生成為了課程的主體;教師的主導作用具體體現(xiàn)在以下方面:圍繞時事熱點,選擇恰當?shù)挠懻撨x題,通過由淺入深地遞進式選題設計,實現(xiàn)了課程的拓展和延伸;引導課堂討論,營造出開放、活躍、平等的課堂交流氛圍;為學生答疑解惑,對學生們的展示、討論內容進行點評,并指出進一步研究的方向和思路。此外,在改革后的課程教學模式中,十分注重、提倡團隊學習。在專業(yè)優(yōu)先、兼顧興趣的原則下,學生自由組建成為8-10人的學習小組,分工、合作完成資料查找、數(shù)據分析、成果展示等學習任務,在實踐中提升自主探究和協(xié)作創(chuàng)新的能力。在團隊學習和合作研究的過程中,學生既分工明確又獨立自主,互相配合互相學習,這種基于學習團隊的教學模式不僅加深了學生對課題的認識和了解,同時也提高了他們動手實踐、團隊協(xié)作和組織策劃能力。
(三)優(yōu)化授課形式:學習團隊作品展示
課程改革以授課形式作為切入點,鼓勵學生采用情景展示、辯論賽、話劇、新聞會、相聲、小品等情境式展示方式,以課程作品討論作為形勢與政策課堂教學的中心,通過生動和鮮活的展示方式激發(fā)學生對形勢與政策課程的學習興趣,構建“以學生為本,啟發(fā)互動”的授課形式。傳統(tǒng)的形勢與政策課程依舊堅持授課教師講課、學生被動接受的教學模式,并沒有實際發(fā)揮學生在教學中的主體地位。而北航經管學院形勢與政策課程改革通過探索并實踐多種展示方式來豐富課堂教學活動,加強課程的趣味性,也為學生的展示交流提供了平臺和空間。
(四)加強課程延續(xù)性:優(yōu)秀成果轉化發(fā)表
網絡學習協(xié)作平臺是北航經管學院形式與政策課程改革的重點之一,通過網絡學習協(xié)作平臺,學生們可以在網上交流探究問題、解決辦法與心得體會,分享課題研究成果,網絡平臺有效促進了“互幫互助互學”的良好學習氛圍的形成。與此同時,學院刊物《觀愿》還專門開辟了形勢與政策課程優(yōu)秀論文板塊,激發(fā)學生的學習熱情。授課教師還指導學生將其研究成果凝練成為主題明確、思路清晰、論證嚴謹?shù)膶W術論文,并發(fā)表在相關刊物上。從北航經管學院的課程評價結果看,學生對形勢與政策課程的評分從改革前年平均分72上升到改革后年的93分,在必修課中排名第三;其中,針對“開課必要性”一題,選擇“十分有必要”的同學從12%上升到了97%。在形勢與政策課程研究成果的基礎上,學生累計在各類期刊公開8篇,參加學術競賽獲獎多達31人次。此外,在學生的課程總結中,“喜愛”、“收獲”、“感謝”成為了高頻詞匯,表明了學生對改革后課程具有很高的認同度。總體看來,北航經管學院形勢與政策課程改革分別從豐富課程內容,改革教學模式,優(yōu)化授課形勢與加強課程延續(xù)性四個方面入手,以學生的興趣與發(fā)展需求為出發(fā)點,對形勢與政策課程進行全面、立體、綜合的改革,從而有效提升了形勢與政策課程的教學效果。
三、高校形勢與政策課課程改革的對策建議
(一)制度體系建設是鞏固和完善形勢與政策課程改革的首要前提
高校要充分意識到形勢與政策課程教育在大學生思想政治教育中的重要作用,從本校的實際情況出發(fā),制定針對性強、易于操作的教學計劃,強化形勢與政策課程教學的過程監(jiān)督機制,確保形勢與政策課程教學工作的扎實開展。高校應制定健全、明晰的制度,明確各個部門的責任和要求,齊抓共管,形成合力。學校黨委應明確課程的總體方向并發(fā)揮導向作用,同時對課程教學過程進行監(jiān)督、指導;教務部門應在學生培養(yǎng)計劃中明確形勢與政策這一公共必修課的突出地位,重視師資引育和課程教學研究,并對教學改革提供必要的經費支持;學校團委和學生工作部門應充分發(fā)掘資源,對課程的講座報告、實踐教育等環(huán)節(jié)提供支持;網絡信息部門應在課程網站建設、課程信息、講座報告宣傳、成果轉化推介等方面,積極發(fā)揮作用。
(二)師資隊伍建設是鞏固和完善形勢與政策課程改革的重要保障
教師在形勢與政策課程教學中發(fā)揮著主導作用,師資隊伍建設直接影響形勢與政策課程的教學效果。因此,高校必須重視形勢與政策課程的師資隊伍建設。首先,高校應堅持寧缺毋濫的原則,嚴把教師質量關。形勢與政策課程的任課教師必須具有堅定的政治立場和正確的理想信念,確保課程教學的主旋律和正能量。此外,由于形勢與政策課程的教學內容具有政策性、時效性和動態(tài)性的特點,勢必要求教師自覺關心國內外時事要聞,具備敏銳的洞察力和前瞻性。其次,高校應重視師資隊伍的培育和建設。形勢與政策課程的有效開展需要一支政治覺悟高、教學能力強的師資隊伍。一方面,高校應從政策上引導、鼓勵更多地專任教師愿意投身該課程的教學科研活動,并對其進行科學的選拔、培訓;另一方面,針對校內師資隊伍的不足,高校應安排專門的經費,從校外引進相關的專家、學者,作為形勢與政策課程的兼職教師,從而形成引育結合、專兼相輔的師資建設格局。
(三)模式與內容創(chuàng)新是鞏固和完善形勢與政策課程改革的核心動力
首先,高校應嘗試互動式、討論式的課堂教學模式,提高學生的參與度,進一步發(fā)揮課堂教學的主陣地作用。形勢與政策課程的教學容易陷入枯燥說教、照本宣科的陳舊模式,只有引導學生參與課堂互動、討論,才能真正激發(fā)學生學習和思考的積極性,最終達到讓學生在理論上知曉、在情理上認同、在實際中踐行的教學效果。其次,高校應重視實踐教學在形勢與政策課程教學中的突出作用,從而對課堂教學形成有效的延伸和補充。通過實踐教育,讓大學生走出校園,了解世界,開闊視野,親身感受社會形勢,實地調研政策效果,從而喚起學生的內心共鳴,真正理解、認同黨和國家的相關政策。最后,高校應加強形勢與政策課程教學內容的時效性、創(chuàng)新性和針對性。形勢與政策課程的教學內容不應是一成不變的,必須依據時事變化,推陳出新,與時俱進,使得教學內容緊密契合當下的國內外實際,從而引導學生胸懷大局、把握大勢、著眼大事。
作者:宋曉東鄭海濤賈國柱單位:北京航空航天大學經濟管理學院
1現(xiàn)代裝備環(huán)境下,自動化測試系統(tǒng)越來越重要
我們還應該看到任何一臺電子系統(tǒng)或裝備,都會經歷從研制、設計再到生產等多個環(huán)節(jié)。而在這所有環(huán)節(jié)中,都會涉及到測試測量和驗證,這也就意味著在全壽命周期中都會有自動化測試系統(tǒng)的身影。所以,在航空航天以及國防電子領域,隨著電子裝備系統(tǒng)的不斷進步,無論在裝備保障還是在產品的全壽命周期,自動化測試系統(tǒng)都已成為不可或缺的重要組成部分。
2自動化測試系統(tǒng)發(fā)展及面臨的問題
綜合國內外的應用情況,自動化測試技術在幾十年前就已經應用在航空航天與國防電子領域,在應用過程中測試技術也在不斷地完善和發(fā)展。第一代自動化測試系統(tǒng)初步實現(xiàn)了自動化測試這一概念,由儀器替代人工來實現(xiàn)相關測試任務;第二代測試系統(tǒng)則引入了通用化、標準化的概念,使得儀器系統(tǒng)更加綜合化;第三代測試系統(tǒng)更以“開放化”為核心,引入先進商業(yè)技術和貨架產品,降低測試成本。這些推動了自動化測試系統(tǒng)在航空航天與國防領域的廣泛應用。但是雖然歷經了幾代技術的變革演進,時至今日,自動化測試系統(tǒng)依然面臨著不少挑戰(zhàn)和困境:1)高昂的擁有成本。針對復雜的被測對象,測試系統(tǒng)在保證測試質量的同時,還要完成繁復的測試任務,這往往意味著長周期的開發(fā)時間和昂貴的系統(tǒng)費用。而且一旦被測對象發(fā)生變化,測試系統(tǒng)也需要進行相應的升級和更換,會帶來更多工作負擔和費用。2)通用性不足。各個系統(tǒng)獨立設計完成,沒有統(tǒng)一標準的規(guī)范,導致測試系統(tǒng)型號繁多互不通用,給后勤保障帶來極大的壓力。同時因為系統(tǒng)間的不通用,也會帶來重復設計、重復投資的現(xiàn)象,間接提高測試成本。此外,還有“用戶端的測試數(shù)據和設計端測試數(shù)據無法連接”、“對操作人員要求高”等問題。綜合看來,這些問題所涉及到的不單是測試技術本身和儀器技術指標的問題,更多的是儀器系統(tǒng)架構的問題。
3下一代自動化測試系統(tǒng)與“合成儀器”
正式因為這些困難和挑戰(zhàn),國內外不少專家學者都已經參與到下一代自動化測試系統(tǒng)概念的討論。在這些討論中,對自動化測試系統(tǒng)共同的要求就是:1)降低全周期的開發(fā)維護費用;2)增強通用性和互操作性,提供最大的系統(tǒng)靈活性;3)進一步提高測試質量。下一代自動化測試系統(tǒng)概念的一個典型代表就是美國的“NxTest”(nextgenerationautomatictestsystems)系統(tǒng)概念。此系統(tǒng)概念關注于:如何降低自動化測試系統(tǒng)的全周期費用,如何提供系統(tǒng)靈活性和互操作性,如何降低系統(tǒng)開發(fā)、部署和升級時間,以及如何減小后勤保障規(guī)模和占地空間。基于這樣的目的,“NxTest”提出要采用開放的軟硬件體系及商用標準架構為構建思想。從這里可以看到,隨著下一代自動化測試系統(tǒng)概念的提出,對系統(tǒng)架構有著更高的要求,而“合成儀器”的架構概念也在這時受到越來越多地關注。“合成儀器”架構即采用標準的測試硬件模塊組成通用的儀器系統(tǒng),測試測量任務與升級完全由測試軟件來實現(xiàn)。在這種架構下,自動化測試系統(tǒng)將由原先臺式儀器系統(tǒng)的模式逐漸過渡到模塊化儀器系統(tǒng)的模式,同時會格外強調軟件在整個測試系統(tǒng)當中的重要性。這樣的架構改變帶來的好處是顯而易見的:1)借助模塊化硬件的優(yōu)勢,系統(tǒng)本身也更加靈活和冗余,通過簡單更換模塊來更新或者升級系統(tǒng),節(jié)省了大量硬件投入成本,也為系統(tǒng)的通用性奠定了基礎;2)儀器系統(tǒng)將會更加小巧,在有限空間內集成度將會更高,以適應更為復雜的測試任務;3)模塊化系統(tǒng)的背板定時同步功能也使得基于模塊化儀器的系統(tǒng)擁有遠好于臺式儀器系統(tǒng)的系統(tǒng)性能。這些優(yōu)點有相當一部分是得益于模塊化的硬件平臺的應用。也正因為如此,作為“NxTest”概念實施項目之一的海軍型“eCASS”自動化測試系統(tǒng)在2012年就采購了NI公司的PXI模塊化儀器平臺來作為其系統(tǒng)硬件架構核心。類似的,BAE公司也采用NIPXI平臺替代原有VXI平臺實現(xiàn)“合成儀器”概念下的新型測試系統(tǒng)。同時,在“合成儀器”架構下,軟件相比于以往發(fā)揮著更為重要的作用。所有儀器功能和任務的定義都用軟件來完成,實現(xiàn)由軟件來“決策”在何種測試任務下調用何種測試硬件資源,同時“實施”復雜測試任務的管理和優(yōu)化。軟件層面將會傾入設計者的更多心思,來考慮如何保證系統(tǒng)測試功能完整性的同時減少系統(tǒng)日后的升級負擔。軟件也從原先測試程序開發(fā)的單一層次過渡到集成系統(tǒng)服務、測試程序開發(fā)和測試管理三者一體的架構上。考慮到這些因素,洛克希德馬丁公司在其“LM-STAR”項目中運用NITestStand測試管理軟件和NILabWindows/CVI來實現(xiàn)開放式的軟件架構進行系統(tǒng)的構建,有效繼承了以往測試程序集(TPS)的同時提供了足夠的系統(tǒng)靈活性。
4結語
隨著電子裝備系統(tǒng)越來越多的應用,自動化測試系統(tǒng)與技術仍然面臨著困難和挑戰(zhàn)。在這一形勢下,下一代自動化測試系統(tǒng)概念被廣泛討論,其中核心之一就是“合成儀器”的架構概念。而這一架構概念改變了以往臺式儀器系統(tǒng)的模式,取而代之的是模塊化儀器系統(tǒng)的模式,同時強調軟件的關鍵作用。下一代自動化測試系統(tǒng)概念已經開始融入各個新型測試系統(tǒng)項目的構建,也在預期的未來會更多地應用到航空航天與國防電子領域,讓我們拭目以待。
作者:劉旭陽單位:美國國家儀器有限公司
1研究對象和方法
1.1研究對象
目前全軍只有一所軍醫(yī)大學有航空航天醫(yī)學這個專業(yè),培養(yǎng)本科生,每屆培養(yǎng)100多人,其中有30人到北京空軍總院實習,其他的人留在其附屬醫(yī)院實習。航空航天學員大五開始實習,一共實習45周,其中外科16周,內科13周,專科16周。實習的環(huán)境有病案討論、專題講座、臨床技能培訓等等。
1.2研究方法
一、二級指標參照《軍隊院校教學評價方法》(2010版)及總參、總政《軍隊院校人才培養(yǎng)目標模型》的具體指標體系,從教學設計、教學條件、過程管理和質量效果四方面形成空醫(yī)專業(yè)本科臨床教學質量監(jiān)控指標體系的一、二級指標。通過資料收集、專家座談、個案分析(第四軍醫(yī)大學)等方法,總結空醫(yī)專業(yè)本科臨床教學體系的構成特征;對照《軍隊院校教學評價指標體系》、《軍隊院校人才培養(yǎng)目標模型》的具體指標,構成空醫(yī)專業(yè)特色的評價指標,形成28個三級指標。因此,為了評價該軍醫(yī)大學航空航天醫(yī)學臨床教學質量監(jiān)控水平,設計具體的評價方法為:評價結論分為優(yōu)秀、良好、合格、不合格四種,其評價結果由28個三級評價點組成,每個評價點可以被評為A、B、C、D四個等級(其標準見細則,只列出A和C等,B等介于A和C等之間水平,D等低于C等水平),最終評價結果標準分為:優(yōu)秀:A≥23,且D=0;良好:A+B≥23,且D≤1;合格:A+B≥18,且D≤3;不合格:A+B≤15,或D≥4。最后使用指標模型,應用于某軍醫(yī)大學的航空航天醫(yī)學臨床教學質量監(jiān)控評價中。
1.3數(shù)據收集
1.3.1根據指標體系初稿,設計“航空航天醫(yī)學本科臨床教學質量監(jiān)控指標體系三級指標確定及細則判定表”,采用德爾菲專家咨詢法,按醫(yī)學教學:教學管理:衛(wèi)勤管理=3:1:1,比例,選取了15位專家,通過兩輪問卷調查,匯總意見,統(tǒng)計數(shù)據,最終形成指標體系。
1.3.2通過查閱相關文件、座談訪談、問卷調查、聽查課、實地考察等方式,檢閱某軍醫(yī)大學每個三級指標,其結果得分25個A標準,得3個B標準,達到優(yōu)秀標準。
2研究結果
2.1建立評價指標的層次結構
首先建立決策問題的遞階層次結構模型,將評價指標按它們的性質分成若干層,構成一個以目標層、中間層及備選層所組成的遞階層次結構,如圖1所示。目標層為:航空航天醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量監(jiān)控評價指標體系。中間層為ABCD四個等級。備選層為:教學設計、教學條件、過程管理和質量效果。
2.2指標體系模型及其結果
2.2.1采用德爾菲法發(fā)放15份咨詢表,收回有效咨詢表15份,統(tǒng)計結果為否定三級指標數(shù)7個,否定細則標準數(shù)9個,修正7個三級指標,修正9個評分細則。綜合意見,形成第二輪專家咨詢表。
2.2.2發(fā)放第二輪咨詢表15份,收回有效咨詢表15份,統(tǒng)計結果為,大家一致同意所有指標及評分細則。并最終形成"航空航天醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量監(jiān)控評價指標體系"經過專家咨詢,最終確定一級指標為A1教育設計、A2教學條件、A3質量管理、A4質量評價,二級指標為B1專項規(guī)劃、B2人才培養(yǎng)方案、B3課程標準、B4教員隊伍、B5管理隊伍、B6教材建設、B7教學裝備設備、B8信息資源、B9質量保障、B10制度落實、B11檔案管理、B12學員學習情況、B13教員授課情況、B14服務部隊、B15內部反映,三級指標為C1改革項目、C2五年制航空航天醫(yī)學專業(yè)人才培養(yǎng)方案、C3五年制航空航天醫(yī)學專業(yè)課程標準、C4高職授課、C5教學管理干部工作經歷、C6學員隊干部、C7臨床教學教材、C8空勤科、C9其他空醫(yī)專業(yè)特色臨床教學科室(心理評測、心理學選拔、心理健康維護、高壓氧療法)、C10專業(yè)學科網絡課程資源、C11航空航天醫(yī)學專業(yè)圖書數(shù)量、C12質量保障體系、C13日常見習、實習制度、C14空軍特色科室課程實習制度、C15空軍常見病、多發(fā)病專題學習制度、C16檔案室建設、C17檔案管理制度、C18空醫(yī)特色課程見習、實習考核成績、C19校首長聽查課成績、C20教研室主任聽查課成績、C21督導組專家聽查課成績、C22學員履行空醫(yī)歷史使命的價值觀、C23學員履行空醫(yī)崗位責任或重大活動表現(xiàn)、C24教員對院校領導重視教學的滿意度、C25教員對以教學為中心的機關各部滿意度、C26教員對學員學習風氣的滿意度、C27學員對臨床教學保障的滿意度、C28學員對教員授課質量的滿意度。
2.3航空航天醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量監(jiān)控評價指標體系的評價結果
經過查閱相關文件、座談訪談、問卷調查、聽查課、實地考察等方式,評價某軍醫(yī)大學航空航天醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量監(jiān)控質量,最后得分為24個A標準,得3個B標準,達到優(yōu)秀標準(見表1)。
3討論
“指標體系”,設計合理,評價客觀,應用性強,能夠滿足航空航天醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量監(jiān)控需求。
(1)設計指標體系時綜合考慮了航空航天醫(yī)學專業(yè)教育設計、教學條件、過程管理、質量評價的影響和作用,按目標一中間一備選模式,兼顧指標的科學性、層次性、可操作性、可比性、動態(tài)性及指導性原則,使航天航空醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量與教育設計、教學條件、過程管理、質量評價相互協(xié)調發(fā)展;
(2)表征航空航天醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量的指標可為教育設計、教學條件、過程管理、質量評價四大系統(tǒng),其又由共計28個單項指標組成。單項指標選取能與其他學校、教學醫(yī)院或專業(yè)軌道相互比較的指標.。
(3)構建上述指標體系時,應當做二輪以上問卷咨詢,對問卷內容進行調整,并且集中專家意見,使其最終獲得滿意的協(xié)調一致性。
(4)對單項指標進行標準化時,應當注意指標上、下限的選取。下限要以基本滿足航空航天醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量監(jiān)控基本指標為界;而上限可分遠期航空航天醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量發(fā)展方案進行界定。
(5)對航空航天醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量可持續(xù)發(fā)展的過去、現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢進行綜合評價,并與其他學校、教學醫(yī)院、專業(yè)或者軌道進行比較,確定航空航天醫(yī)學專業(yè)本科臨床教學質量監(jiān)控評價指標體系。中間層為ABCD四個等級。系統(tǒng)層為:辦學定位、教學環(huán)境、質量監(jiān)控環(huán)境可持續(xù)發(fā)展近期及中長期方案。綜上所述,通過建立指標體系評價某軍醫(yī)大學航空航天醫(yī)學專業(yè)臨床教學的監(jiān)控質量是否達標,分別從教育設計、教學條件、過程管理、質量評價四方面進行分析,以促進臨床教學的管理規(guī)范性、提高教員的授課質量、增強學員的學習積極性、改善臨床教學的授課環(huán)境[6]。
4討論
通過建立指標體系評價軍醫(yī)大學某學年航空航天醫(yī)學專業(yè)臨床教學的監(jiān)控質量是否達標,分別從教育設計、教學條件、過程管理、質量評價四方面進行分析,以促進臨床教學的管理規(guī)范性、提高教員的授課質量、增強學員的學習積極性、改善臨床教學的授課環(huán)境[14-16]。教育設計[17]。分析出來的具體指標包括:改革項目,航空航天醫(yī)學專業(yè)人才培養(yǎng)方案,航空航天醫(yī)學專業(yè)課程標等。教學條件[18]。分析出來的具體指標包括:高職授課課時比例、師資結構、教學管理干部工作經歷、學員隊干部工作經歷、專業(yè)教材、空勤科、專業(yè)科室、專業(yè)學科網絡課程資源、專業(yè)學科網絡課程資源等。過程管理[19]。分析出來的具體指標包括:質量標準、質量保障、質量評價、質量監(jiān)控、質量評估獎勵、日常見習、實習制度、專業(yè)課程實習制度、空軍常見病、多發(fā)病專題學習制度、檔案室建設、檔案管理制度等。質量評價[20]。分析出來的具體指標包括:專業(yè)課程見習、實習考核成績、校首長聽查課成績、教研室主任聽查課成績、督導組專家聽查課成績、學員履行空醫(yī)歷史使命的價值觀、學員履行空醫(yī)崗位責任或重大活動表現(xiàn)、教員對院校領導重視教學的滿意度、教員對以教學為中心的機關各部滿意度、教員對學員學習風氣的滿意度、學員對臨床教學保障的滿意度、學員對教員授課質量的滿意度等。綜上所述,通過建立指標體系評價某軍醫(yī)大學航空航天醫(yī)學專業(yè)臨床教學的監(jiān)控質量是否達標,分別從教育設計、教學條件、過程管理、質量評價四方面進行分析,以促進臨床教學的管理規(guī)范性、提高教員的授課質量、增強學員的學習積極性、改善臨床教學的授課環(huán)境。
作者:袁瑋卿董曉建鮑臻朱靚殷進功工作單位:第四軍醫(yī)大學
1努力提高“轉變思路”能力,確保提高教學質量
多年的教學實踐表明,專業(yè)課教學任務不同于基礎課程的教學模式,常常面臨講授過于簡單、學員興趣較低,講授過于深入、學員難以吸收的問題[2]。這就要求教學組全體教員科學備課、精準指導,努力提高教學“效益”,實現(xiàn)教學水平的提高。
1.1集中優(yōu)勢,補弱固強
在教學過程中,每學年開學前,教研室主任和教學組長,根據教學對象的不同,集中優(yōu)勢教學資源、匯聚精干力量,選定任課教員。并安排年輕教員試講,全體教學組對年輕教員的試講提意見、挑“毛病”,確保教學水平。在課程教學過程中,要善于找準理論與實際的結合點,理論課上以案例分析為主線講解內容;實習課上以理論回顧為主線體驗實踐,并適時調整實習課的教學內容及其與理論課的銜接過程,確保教學工作的正確性和科學性。
1.2全面學習,強化自身
自身素質的提高應引起全體教員的高度重視。要求年輕教員,尤其是以前未接觸過航空航天醫(yī)學知識的非現(xiàn)役教員、帶教實習課的研究生,進教研室當年不參加大課和小課教學,只作為輔講教員隨堂跟聽每一位教員的授課。同時要求不僅學習本專業(yè)相關的專業(yè)知識,還要系統(tǒng)學習航空航天醫(yī)學專業(yè)的各門課程。對于有教學經驗的教員,在平時的授課中要充分準備,并在教案中體現(xiàn)教員本人對本次教學內容最新進展的掌握情況,在提高教員專業(yè)水平的同時,確保提高教學質量。
2努力提高“師資儲備”能力,確保豐富教學形式
基于專業(yè)課教學“練為戰(zhàn)、學為用”的特點,教學方向問題尤為突出。教員必須始終把好轉變部隊戰(zhàn)斗力生成模式,提高學員任職能力的方向。然而由于編制體制調整,教研室教員數(shù)量太少,同時部分同志出國留學、不在崗,造成主講教員人數(shù)偏少,且有職稱斷層現(xiàn)象。只有提高師資力量的儲備能力,才能圓滿完成教學任務。
2.1處理好“內”與“外”的關系
各教研室每學年開學前,會根據教學對象和教學內容,外請本學科專家前來做專題講座。如教學對象為本科學員,對航衛(wèi)保障工作一片空白,則外請專家多為常年工作于航空兵部隊的航空軍醫(yī)、衛(wèi)生隊長和場戰(zhàn)醫(yī)院院長等。如教學對象為進修生,他們大多來自一線航衛(wèi)保障崗位,則外請專家多為專業(yè)研究人員或空軍醫(yī)學研究所的同行專家。這一舉措彌補了“內”部人員不足的矛盾。
2.2處理好“專”與“兼”的關系
軍事航空醫(yī)學需要研究高性能戰(zhàn)斗機飛行人員的衛(wèi)勤保障問題。近年來,教研室從實際出發(fā),與對口航空兵部隊在自愿的基礎上建立院校教育和部隊訓練相結合的協(xié)作關系。選取工作正規(guī)、制度健全、業(yè)務建設較好、衛(wèi)生工作基礎好、衛(wèi)生人員素質較高的航空兵部隊具有相應的航衛(wèi)保障專業(yè)知識和組織指揮能力的衛(wèi)勤領導和能夠擔負教學任務的航空衛(wèi)生保障工作的相關人員擔任教研室的兼職教員,按照教學計劃,完成一定學時的教學任務。由于他們有較豐富的航衛(wèi)工作經驗和一定的組織能力,并具有相應的學歷和資歷,對他們的課堂教學效果,學員們反映良好。通過“專”業(yè)教員與“兼”職教員相結合,使課堂教學異彩紛呈。
2.3處理好“教”與“研”的關系
在教學布局上,教研室著眼于提高學員的綜合素質和能力,精心設計教學板塊和專題,在教學中注重將創(chuàng)新理論、本專業(yè)研究進展與教學工作有機結合,增強學員分析解決問題的本領。在完成教學計劃的前提下,按照研究生工作安排和科研進展,有目的地選擇對本課程感興趣又學有余力的學員組成課外科研小組,由教研室內學校評定的本科生早期接觸科研導師指導,進行文獻查閱、撰寫綜述和課外科研實驗等活動;參加研究生開題報告、中期匯報和論文答辯,擴大教學內容。由于“教”學與科“研”工作的有機結合,不僅豐富了教學內容,而且可利用學員的新穎思路和創(chuàng)新思維推動本學科學術研究工作的開展。
3努力創(chuàng)造“良好氛圍”能力,確保促進教學工作
3.1發(fā)揮工作動員優(yōu)勢
航空航天醫(yī)學系在每學年的教學正式開始前都會組織開課動員,提高教員的教學熱情和學員的學習熱情。教研室也會因時因地進行教學動員,組織集體備課、集體討論。并通過先進教學個人、優(yōu)秀教案等評比,激勵教員人人爭先進,個個當標兵。
3.2運用先進教研室成功經驗
學習先進典型,是激勵教員的強大動力。教研室通過定期組織教員跟聽其他先進教研室優(yōu)秀教員的課堂聽課,學習他們的授課方式和特點,并在教研室內部建立必要的會議制度,進行學習體會交流,進一步制定符合本門課程教學的工作計劃和方案,使教研室自身的課程教學有所突破,保證課程質量穩(wěn)步上升。
4努力提高“教學保障”能力,確保教學任務的需求
教學任務的圓滿完成,要求各級教學相關部門樹立“以學員為本”理念,建設高效的保障機制,全面保障任務需求。對于教研室和教學組而言應該從以下做起。
4.1確立理論與實踐相統(tǒng)一的思想
多年來,我教研室積累了大量航空兵場站航衛(wèi)保障工作的錄像片,為學員理論知識聯(lián)系工作實際提供了不可多得的視頻教材。使學員掌握航空航天醫(yī)學各相關學科的知識結構,并能應用于實際工作。通過理論學習與視頻教學相結合,提高學員的知識運用能力,并可滿足航空兵部隊第一任職的需要。
4.2探索從工作實際出發(fā)的途徑
航空航天醫(yī)學專業(yè)課是在學員即將進行實習,來年步入工作崗位的時機開展的,其學習目的是為了將來在航衛(wèi)保障中能夠發(fā)揮作用。因此,教學工作應該從適應航衛(wèi)保障工作的角度去完善。實習課為學員提供動手操作、貼近實際工作的機會,教研室教員淵博的專業(yè)知識、熟練的操作技術,會使學員們受到極大鼓舞。外請專家、兼職教員豐富的工作經驗和對航衛(wèi)工作的敬業(yè)精神,使學員受到了潛移默化的教育,從而提高了學員對基層航空衛(wèi)生保障工作的熱情。
4.3注意提高統(tǒng)籌協(xié)調的能力
在教學準備中,盡量協(xié)調爭取學校和系里的投資和申請專項經費支持,同時,教研室拿出部分經費,不斷補充新近出版的專業(yè)書刊,豐富專業(yè)資料。增添新設備、改善實驗室的硬件條件,為航空航天營養(yǎng)與食品衛(wèi)生課程建設提供專業(yè)實驗室;不斷補充多媒體教學、網絡教學等現(xiàn)代化教學手段所需的硬件設備,為學員創(chuàng)造更好的學習條件;請領部分裝備部隊的最新航衛(wèi)保障裝備,為學員提供盡早接觸、提前適應部隊航衛(wèi)保障工作的機會。從而提高學員的學習效率。總之,經過各級領導和全體教員的共同努力,航空航天醫(yī)學專業(yè)課教學改革取得了一定的效果,通過專業(yè)課學習使其對飛行員、航天員衛(wèi)勤保障有了深刻的體會,為做好未來的航空衛(wèi)生保障工作打下了堅實的基礎。在今后的教學中,應該進一步擴大協(xié)作,提高教學質量,豐富教學內容,努力為培養(yǎng)合格的航空航天醫(yī)學人才做一些具體的、實際的工作。
作者:王文嵐1常耀明1李金聲1袁鵬2工作單位:1第四軍醫(yī)大學航空航天醫(yī)學系航空航天衛(wèi)生與衛(wèi)勤教研室2第四軍醫(yī)大學研究生院
一、產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析(提供2013年底和今年1-8月份數(shù)據)
1、產業(yè)規(guī)模,產出,投資
目前,全市涉航企業(yè)有48家。2013年全市航空航天產業(yè)實現(xiàn)銷售165.3億元,同比增長107.7%,利稅11.3億元,同比下降79.5%,利潤7.5億元,同比下降68.0%。2012年1-8月實現(xiàn)銷售123.09億元,同比增長12.5%,利稅5.17億元,同比下降49.0%,利潤8.87億元,同比下降74.4%。截至目前,全市航空航天產業(yè)在建重點項目21個,總投資達204.46億元,累計完成投資49.22億元,同比增長92.6%。
2、主要產品
通用航空、航空航天信息技術、航空航天新材料、航空大件加工及部件組裝、航空機電、客艙設備及內飾件、宇航級高可靠電子元器件等。
3、規(guī)上企業(yè),龍頭企業(yè)和基地型企業(yè)
規(guī)模以上企業(yè)14家。龍頭企業(yè)5家,鋁業(yè)有限公司、市精密合金廠有限公司、纖維材料有限公司、航天特種材料有限公司、航空有限公司。
4、市場份額,至少20%以上,單個企業(yè)產量,技術
市精密合金廠有限公司擁有的具有自主知識產權的高溫合金大型精密澆鑄技術處于世界領先水平,是全球第3家(中國第一家)掌握該技術的企業(yè),國內市場占有率超20%,2013年超純凈鎳基高溫合金系列產品實現(xiàn)銷售2.6億元。
5、品牌
中國馳名商標:“綠揚”
著名商標:華陽及圖、彤明、“DSLY及圖”
6、區(qū)域布局
初步形成“一城兩園多基地”的空間格局(航空航天產業(yè)城、市航空航天產業(yè)園、京口航空信息產業(yè)園、京口航空航天高性能鋁合金材料產業(yè)基地、句容航空復合材料產業(yè)基地、丹徒航空航天制造及配套產業(yè)基地)
二、為什么作為重點產業(yè)?
1、產出規(guī)模,增速,發(fā)展前景
2013年全市航空航天產業(yè)實現(xiàn)銷售165.3億元,同比增長107.7%,利稅11.3億元,同比下降79.5%,利潤7.5億元,同比下降68.0%。2012年1-8月實現(xiàn)銷售123.09億元,同比增長12.5%,利稅5.17億元,同比下降49.0%,利潤8.87億元,同比下降74.4%。航空航天產業(yè)作為國家戰(zhàn)略性高技術產業(yè),具有產業(yè)鏈長、輻射面寬、拉動效應強等鮮明特點,對相關產業(yè)的帶動為1:10,對科技和經濟發(fā)展具有巨大的帶動作用。相關數(shù)據顯示,近5年全球航空航天產業(yè)的增速為25%,遠超同期GDP的增速。未來20年,我國共需要ARJ-21同類飛機1000架、國產大飛機C919同類飛機2700架、軍用運輸機230架,對應市場容量分別為300億美元、1350億美元、161億美元,航空航天信息技術產業(yè)產值將超過500億元美元,航空航天產業(yè)已經成為快速上升的戰(zhàn)略性產業(yè)。
2、財稅貢獻,占第二產業(yè)份額
2013年全市航空航天產業(yè)實現(xiàn)銷售165.3億元,同比增長107.7%,利稅11.3億元,同比下降79.5%,利潤7.5億元,同比下降68.0%。2012年1-8月實現(xiàn)銷售123.09億元,同比增長12.5%,利稅5.17億元,同比下降49.0%,利潤8.87億元,同比下降74.4%。
3、提供就業(yè)情況
提供就業(yè)崗位2萬個。
4、投資規(guī)模,市場導向,企業(yè)家信心
截至目前,全市航空航天產業(yè)在建重點項目21個,總投資達204.46億元,這些項目投產后可實現(xiàn)銷售規(guī)模達1000億元以上。國家出臺的高端裝備制造“十二五”規(guī)劃將航空航天產業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)提升到國家戰(zhàn)略推動層面,給予宏觀政策支持,市場前景巨大,企業(yè)家對未來發(fā)展充滿信心。
5、要素保障和服務支撐
研發(fā)支持,人才支持,金融支持,園區(qū)載體支持(土地、環(huán)保)
三、我市如何培育重點產業(yè)政策建議
1、產業(yè)規(guī)劃導向,定位準確,布局合理,保障有力
總體規(guī)劃、單項規(guī)劃,用1-2年時間制定產業(yè)規(guī)劃
2013年,聯(lián)合南京航空航天大學編制出臺了《市航空制造產業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》。《規(guī)劃綱要》明確我市航空產業(yè)布局、發(fā)展重點和目標。2012年,為加快我市航空航天產業(yè)發(fā)展,編制了《市航空制造產業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要》(征求意見稿)。
2、如何強化政策扶持
國家、省、市、縣區(qū)四級政策
3、要素配套保障
人力支持,公共服務平臺
船舶與海洋工程產業(yè)
1、產業(yè)規(guī)模,產出,投資
全市擁有船舶及配套企業(yè)95家,其中,造修船企業(yè)30家,具有萬噸以上造修船能力的企業(yè)7家;船舶配套企業(yè)65家。2013年,船舶與海洋工程產業(yè)實現(xiàn)銷售收入243.1億元,位居南通、泰州、揚州、南京之后,列全省第五,占規(guī)模以上工業(yè)比重的5%,其中銷售收入過億元的企業(yè)11家。2012年1-8,實現(xiàn)銷售188.48億元,同比增長16.3%,利稅9.4億元,同比增長4.5%,利潤7.5億元,同比下降3.6%。截至目前,全市船舶與海洋工程在建重點項目9個,總投資94.62億元,累計完成投資10.75億元,同比下降33.62%。
2、主要產品
船舶產品:海洋工程船、全回轉工程船、液貨運輸船、散貨船等。
配套產品:中低速柴油機及發(fā)電機組、螺旋槳、船舶電器、船舶電氣與自動化控制系統(tǒng)、船舶救生裝置、船用錨鏈、船舶輔機、甲板機械、舾裝件、海洋系泊鏈、海洋平臺吊機及救生裝置、海洋工程大型結構件等產品。
3、規(guī)上企業(yè),龍頭企業(yè)和基地型企業(yè)
規(guī)上企業(yè)44家,龍頭企業(yè)5家,省船廠(集團)有限公司、新韓通船舶重工有限公司、中船設備有限公司、鼎盛重工有限公司、賽爾尼柯電器有限公司。
4、市場份額,至少20%以上,單個企業(yè)產量,技術
省船廠(集團)有限公司的高技術海洋工程船和全回轉工程船兩大產品,國內市場占有率高達70%以上,創(chuàng)造了27項中國第一,位居全國同行業(yè)之首,2013年,完成工業(yè)總產值28.6億元,實現(xiàn)銷售共計20.1億元,利稅6.5億元。
中船設備的中速柴油機國內市場占有率第一,2013年,實現(xiàn)主營業(yè)務收入14.03億元元,利潤1.20億元元,同比增長16.4%,連續(xù)四年利潤總額超億元。在柴油機及動力系統(tǒng)集成、發(fā)電機及電氣系統(tǒng)集成、海洋工程機電等領域處于全國領先水平。
賽爾尼柯電器有限公司的高端船舶和海洋工程配電板連續(xù)五年國內市場占有率第一并進入國際前列,2013年,實現(xiàn)銷售3億元,在船舶與海洋工程電氣與自動化控制等領域處于世界先進水平。
中船瓦錫蘭螺旋槳有限公司的船舶螺旋槳國內市場占有率超過40%,2013年,實現(xiàn)銷售5億元,在螺旋槳與軸系設計制造、船舶動力打包集成等領域處于世界先進水平。
正茂集團的海洋工程系泊鏈國際市場占有率超過20%,2013年,實現(xiàn)銷售3.1億元,在海洋工程系泊鏈設計研發(fā)處于國內領先水平。
5、品牌
省著名商標:“藍波”、“賽爾尼柯SaierNico”、“三星及圖”、“三山”圖形
名牌產品:“威和”橋式起重機
6、區(qū)域布局
船舶建造:初步建成潤州龍門港及高資港區(qū)域、京口區(qū)新民洲區(qū)域、揚中市團結港至勝利河區(qū)域三個船舶建造集中區(qū)。
船舶配套:形成了潤州工業(yè)園區(qū)和新區(qū)為核心的國家級特種船舶及海洋工程配套產業(yè)基地。
0 引言
航空航天行業(yè)信息化是指航空航天行業(yè)在生產和經營、管理和決策、研究和開發(fā)、市場和銷售等各方面廣泛應用現(xiàn)代信息技術,建立現(xiàn)代企業(yè)信息系統(tǒng),從而不斷提高生產、經營、管理、決策及研究開發(fā)方面的能力、水平和效率,最終提高我國航空航天行業(yè)的核心競爭力。
近年來,我國航空航天企業(yè)信息化建設取得顯著成效,已經廣泛應用在產品設計、制造、管理的各個環(huán)節(jié),諸如CAD,CAPP,CAM,CAE,PDM,PLM和ERP等單項技術與系統(tǒng)的應用比較普及,產品研制周期明顯縮短,設計制造質量顯著提高。
1 航空航天行業(yè)的信息化建設內容與作用
航空航天行業(yè)方面信息化建設主要包括企業(yè)總體的信息管理、研制與制造的協(xié)同及產品研制能力的提升3部分。
1.1 企業(yè)總體的信息管理
企業(yè)資源計劃(Enterprise Resource Planning,ERP)系統(tǒng),是指建立在信息技術基礎上,以系統(tǒng)化的管理思想為企業(yè)決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺。在航空航天企業(yè)中,由于需要涉及整體調動和資源整合很多,ERP作為對企業(yè)資源進行有效共享和利用的系統(tǒng),可以使航空航天行業(yè)達到整體的資源規(guī)劃統(tǒng)一。
1.2 研制與制造的協(xié)同
在航空航天行業(yè),信息化主要為科研生產服務。該行業(yè)的重大工程是1個多學科綜合、多專業(yè)集成、多個子系統(tǒng)集成和多單位跨地域協(xié)同的龐大系統(tǒng)工程;其復雜性、研制周期以及研制過程中各種因素的不確定性,需要采取信息化手段進行約束;其設計與制造中涉及大量的信息系統(tǒng),并且需要在嚴格的流程管理控制下實現(xiàn)這些信息系統(tǒng)之間的交互和協(xié)作,以支持并行的協(xié)同設計和制造。設計研制過程中會涉及到成百上千個子系統(tǒng)、多種BOM表和多種變更管理。航空航天產品研制生產數(shù)據分散存放在各承擔單位,大多數(shù)分系統(tǒng)和單機的研制生產數(shù)據沒有實現(xiàn)集中存放和統(tǒng)一管理,上下游間難以保證數(shù)據的一致性和數(shù)據的有效重用。同時,近年來航天企業(yè)的研制與生產并重,設計與制造間的協(xié)同需求也很迫切。如此眾多的系統(tǒng)、流程以及異構的數(shù)據協(xié)同實現(xiàn)集成需要1個統(tǒng)一的管理平臺和集成環(huán)境。
航空航天行業(yè)又與其他行業(yè)不同,對質量管理、產品可靠性的要求非常嚴格,每個零部件要能追溯生產制造源頭。
PDM主要針對的是產品數(shù)據管理。它以軟件技術為基礎,以產品為核心,實現(xiàn)對產品相關的數(shù)值處理過程、資源一體化的集成管理技術。PLM則指產品生命周期管理,作為全局信息的集成框架,可有效實現(xiàn)資源集成和協(xié)同研發(fā)生產及精益化管理。所謂集成框架,即在異構分布式計算機環(huán)境中能使企業(yè)內各類應用實現(xiàn)信息集成、功能集成和過程集成的軟件系統(tǒng)。PDM和PLM可為航空航天產品的研制和制造創(chuàng)造協(xié)同工作環(huán)境。基于信息化協(xié)同工作環(huán)境,設計人員可以跨越空間的限制,利用計算機通信網絡等技術實現(xiàn)資源共享,完成異地協(xié)同設計與協(xié)同制造。
重點需要實現(xiàn)下列兩個方面的集成:(1)PDM,PLM與CAD/CAPP/CAM的集成;(2)PDM,PLM與ERP的集成。ERP與PDM,PLM的互通,可以最大限度地共享企業(yè)全部信息系統(tǒng)。將PDM和PLM技術引入航空航天企業(yè)的研制和生產過程中,對改進現(xiàn)有技術和管理流程有非常重大的意義,能在一定程度上解決航空航天企業(yè)在研制過程中信息與流程的集成與管理及協(xié)同。
1.3 實現(xiàn)航空航天產品的三維全數(shù)字化定義設計與制造集成,提升產品研制能力
CAD,CAPP,CAM及CAE主要針對航空航天產品的研發(fā)及制造過程的信息化,在產品設計和制造加工的集成上提升產品的研制能力。從技術角度看,航空航天產品的研制過程涵蓋現(xiàn)代科技的諸多領域,如機械、材料、電子、力學、聲學、熱學和能源等;多學科多性能的要求致使各種CAE之間需要協(xié)同,而在CAE仿真后進行的優(yōu)化也需要CAD與CAE之間實現(xiàn)協(xié)同。
在航空航天產品的研制技術方面(CAD和CAE),通過數(shù)字樣機的建立,可以實現(xiàn)部件或整機的虛擬裝配運動機構仿真、裝配干涉檢查、空間分析管路設計、氣動分析和強度分析等。總體而言,在航空航天產品研制中全面采用信息化技術,可實現(xiàn)三維數(shù)字化定義、三維數(shù)字化預裝配和并行工程,建立產品的數(shù)字樣機,取消全尺寸實物樣機,使工程設計水平和產品研制效率得到極大提高,大幅度降低干涉、配合安裝等問題帶來的設計更改。
CAPP與CAM則指航空航天產品的制造協(xié)同。CAPP包括工裝設計系統(tǒng)建立和工藝系統(tǒng),在工裝分類和典型化基礎上,建立各自的工裝設計資源庫;開發(fā)基于工裝族和有工藝知識支持的專用輔助工裝設計系統(tǒng),加強工裝標準化、組件化和系列化工作,顯著提高工裝設計效率;實現(xiàn)產品模型在工裝設計過程中的信息共享,提高工裝設計與產品設計的協(xié)同程度;進行基于三維模型的計算機柔性化組合夾具工裝研究,使工裝快速組合裝配,滿足型號不同研制階段和狀態(tài)的快速工藝準備需求。工藝方面,針對產品制造過程中的鑄造、數(shù)控加工、鈑金成型、焊接等關鍵工藝過程,利用CAE進行計算機模擬的研究與應用,實現(xiàn)工藝方案的評估及優(yōu)化;最終實現(xiàn)工藝流程的優(yōu)化。CAM方面,運用CAD進行制造過程的前期設計,利用CAE進行計算機模擬,實現(xiàn)CAM方式與過程的優(yōu)化。
總之,設計人員通過CAD完成設計,由專門仿真人員利用CAE完成設計多性能之間的協(xié)同仿真優(yōu)化,通過CAD得到最終設計;而后通過CAD,CAE與CAPP,CAM的協(xié)同完成航空航天產品制造的過程。同時,運用兩者之間的溝通,通過對航空航天產品的整體信息化建設,建立起CAD設計知識庫、CAE仿真知識庫、CAPP和CAM的制造工裝知識庫,使其成為航空航天企業(yè)在研發(fā)、制造方面的寶貴經驗財富。
2 航空航天行業(yè)的信息化建設目標
通過上述幾個部分的交互運用和協(xié)同,可以實現(xiàn)航空航天行業(yè)的管理、資源、設計、制造的全方位信息化工程,最終達到以下目標:
(1)實現(xiàn)信息的共享和傳遞速度,加強各地各部門之間的溝通與交流,提高工作效率;
(2)確保整體信息流的暢通,如產品各方面性能的仿真協(xié)同、設計協(xié)同等,有效開展工藝與設計的網上協(xié)同工作;
(3)提高總體設計能力,建立航空航天行業(yè)的設計知識庫、仿真知識庫和制造知識庫等;
(4)提高制造過程信息化應用水平,建立工藝管理平臺。實現(xiàn)制造過程計算機化,工藝流程管理及工藝信息與其他信息系統(tǒng)的集成,優(yōu)化工藝和制造過程;
(5)建立產品設計、制造協(xié)同平臺;
(6)加強管理信息系統(tǒng)的集成和共享,形成基于網絡的、可視化的、高效的生產管理平臺。
3 結束語
航空航天行業(yè)的信息化建設過程是航空航天行業(yè)在技術進步和管理改革兩方面不斷深化和擴展的進程。在信息化進程中,技術的應用向前推進一步,管理的改革就必須深化一步,對人的素質要求也就相應提高一步。技術、管理、人的素質是信息化生產力的3個要素,只有這3要素協(xié)調發(fā)展,推進信息化的努力才能取得成效。航天企業(yè)的信息化建設是持續(xù)改進的過程,需要對企業(yè)管理信息化帶來的管理模式變化進行適應和調整,不斷克服一些不利因素,保持信息化建設持續(xù)的推動力,從而達到顯著提高工作效率和質量的目的。
摘要:本文介紹了光學互連技術在航空航天中的應用歷程,簡述了為滿足航空航天應用要求,業(yè)界所進行的改進與發(fā)展。
關鍵詞:光學互連技術;航空航天;應用;發(fā)展
引言
電子和計算機工業(yè)技術的飛速發(fā)展,提高了對系統(tǒng)的數(shù)據處理能力、數(shù)據傳輸運算速率及效率(誤碼率)等的要求。為了解決非模塊化結構和電纜作為數(shù)據傳輸通道時系統(tǒng)的數(shù)據傳輸和處理能力局限性大這個問題,一些裝備逐步采用光學互連系統(tǒng)來代替銅基傳輸系統(tǒng),光纖和接頭等光學元件的使用需求越來越大(如圖1)。另外為了降低發(fā)送、接收、轉換和互連技術的價格以降低傳輸成本、擺脫銅基系統(tǒng)帶寬的局限性,一些企業(yè)增加了在光學元件上的投入。經過多年努力,到上世紀90年代后期,一系列新型光學技術投放市場,大幅降低了網絡系統(tǒng)中的光學數(shù)據傳輸成本度,推動了因特網等系統(tǒng)的快速發(fā)展。
吸納了大量投資的商用光學技術在軍事領域得到了應用的機遇,許多商用光學方案可以再利用,以滿足軍事需求。在一些航空航天系統(tǒng)中,設計師開始嘗試采用光學元件。但是過去為商用開發(fā)的光學元件通常是比較粗劣(性能低、可靠性差)的產品,即使再提高其成本也不能提高其綜合性能,很難達到航空航天應用的要求(商用/通信與軍事應用/航天部分要求比較見表1)。因此一些公司著手進行現(xiàn)有光學互連技術在航空航天應用方面的研究,例如Canon公司就嘗試將用于通信業(yè)的低成本、高性能光學互連技術通過進一步研究、改進,應用到航空航天領域,其研究成果同時具有軍級元件的耐用性和商用元件的低成本優(yōu)點。
現(xiàn)有光學技術在航空航天系統(tǒng)中的應用歷程
雖然材料(塑料)、封裝形式(非密封)、環(huán)境條件(濕氣、灰塵、振動、沖擊)等因素限制了純粹現(xiàn)有光學技術在系統(tǒng)中的直接應用,但是光學技術在航空航天領域依然有很好的應用前景。例如,在NP-3C航行器、F-35JSF等系統(tǒng)中對數(shù)據傳輸系統(tǒng)的重量都有限制,而且由于光學傳輸系統(tǒng)的傳輸數(shù)據的能力強,可以使航行器能夠正確接收傳感器、傳輸系統(tǒng)和目標系統(tǒng)的數(shù)據,因此需要采用光學互連方案,在將來的軍用領域,對光學數(shù)據傳輸應用的要求將逐步加大。
航空航天系統(tǒng)的設計師們一直關注光學互連技術的發(fā)展,并想方設法在新的系統(tǒng)中采用這些技術,來提高裝備在嚴酷空間環(huán)境中運行的可靠性。他們的目的有三個:一是通過用質量輕的光學系統(tǒng)代替沉重的銅系統(tǒng),來減輕裝備自身重量,提高裝備靈活性和承載能力;二是用光學系統(tǒng)代替銅系統(tǒng)可以降低裝備對電磁場輻射的敏感性,提高其抗干擾能力;三是提高數(shù)據控制能力,提高裝備的性能和精度。波音的F-18改進計劃和Lockheed Martin的JSF是光學互連技術應用于軍事領域的關鍵轉折點。在兩個平臺中如果存在光學元件方面的維護能力問題,那么將來所有的飛行系統(tǒng)將可能仍然使用低成本的銅基結構而放棄光學互連系統(tǒng),所幸沒有出現(xiàn)上述問題。同樣,美國海軍第二代驅逐艦“DDX”對光學元件在海洋平臺上的應用進行了初次公開展示。這些計劃的成功,增強了光學互連在航空航天領域應用的可能性。
MIL-T-29504是近20年發(fā)展起來的特殊光學終端系統(tǒng)(如圖2)。雖然這種方案的機械連接方案成本較低,但因光學終端的成本高造成網絡成本較高,另外,該系統(tǒng)的光學性能也非常差。例如,62/125mm光纖的典型插入損耗超過0.4dB,最大值接近1.OdB。所以存在需要增加使用昂貴的光學放大器或不能實現(xiàn)方案的模塊化的缺點。為了解決傳統(tǒng)MIL-T-29504光學終端的這個問題,使其能滿足軍用要求,一些公司紛紛推出替代傳統(tǒng)MIL-T-29504光學終端的新方案,其中Canon公司推出的PHD光學互連產品成本低、性能優(yōu)良,可以軍民兩用。
其他一些光學互連產品的插入損耗性能也較差。這在F-18平臺上的試驗已經得到證明:在F-18改進計劃中,多通道光學連接上應用了公差不嚴的電連接器殼體是鏈路性能低的根本原因。詳細的統(tǒng)計分析表明:實際的腔體位置失準(如圖3),應控制在與標準的MIL-C-38999鍵和腔體相差0.068英寸范圍內。為了達到這個要求,一些公司采取了一系列相應措施,而Canon公司則是通過生產非常特殊的38999連接器組件來解決MIL-C-38999互連問題:絕緣體組件精密對準、而且殼體采用昂貴、精密的CMC加工,雖然減少了問題但增加了成本。
空間環(huán)境對光學互連發(fā)展的促進
光學互連結構的最大難點不是保持連接點高性能,而是在兩根光纖連接時,如何使環(huán)境對其影響減小的問題。典型的環(huán)境影響包括機械(沖擊,振動)、溫度和污染。大多數(shù)原始航空設備制造商嘗試繼續(xù)使用高彈力、質量輕的終端及不采用拋光角方案的物理接觸光學系統(tǒng),來解決沖擊/振動問題;通過對所配套的裝備和單個通道口的清潔和維護來解決污垢和污染問題。例如,Lucent的LC連接器耐沖擊環(huán)境的性能超過65g,這種特殊的LC連接器的嚙合力在原來的(1.1磅)基礎上又增加了10-20%,因此提高了該連接器在巨大的沖擊環(huán)境下的工作能力。而對于商用互連來說,由于受到鎖緊機構機械特性的限制(如塑料制成的鎖緊機構在嚙合力較大時會損壞而失效),所以在巨大的沖擊環(huán)境下的工作能力的提升則受到限制。
減輕終端重量
眾所周知,減輕終端重量要通過減小尺寸或密度、或二者同時減小來實現(xiàn)。由于塑料套管重量輕、成本較低,所以業(yè)界對其在高性能系統(tǒng)中的應用進行了多年的研究,但是在多模光纖領域的應用進展很小,而單模領域根本沒有進展。很多廠家轉而開始制作陶瓷套管的研究工作,并取得了很大進展。陶瓷套管可以做得很小,如為Telcordia GR-326小型光學互連.方案研制的氧化鋯陶瓷套管基本尺寸僅為1.25mm有些廠家也進行了0.80mm陶瓷套管的嘗試,但由于在嚙合時容易損壞,所以大多數(shù)系統(tǒng)設計師不采用此方案,但是在將來的高壓力、劇烈沖擊/振動環(huán)境條件下工作的航空系統(tǒng)中的應用將會非常大。
改進端面結構
推動端面角拋光方案商業(yè)應用的原因有兩個:一是在對噪聲反射靈敏的系統(tǒng)中期望得到非常低的反射損耗;二是由于在封裝密度許可的條件下,期望使用帶狀結構。對一般的系統(tǒng)設計師來說可以采用角拋光方案,但是在大多數(shù)航空應用的帶狀結構內應慎重使用端面角拋光方案,因為在嚴酷的振動環(huán)境中,這種方案會加大不對準性,即使是稍微有7~8度的端面角,也會直接導致纖芯不對準而使性能降低。使用劈槽陶瓷套管終端方案,可以稍微減輕這些問題,但是必須注意選擇端面的嚙合力,減小套管槽的開口尺寸。而帶狀結構連接器受端
近年來,我國嵌入式系統(tǒng)產品發(fā)展十分迅猛,中國嵌入式系統(tǒng)市場估計每年將直接創(chuàng)造千億元的效益,所帶動的相關工業(yè)產值超過萬億元,成為中國信息產業(yè)新的市場增長點。與巨大的市場潛力和產業(yè)需求相比,我國嵌入式系統(tǒng)工程人才培養(yǎng)相對落后,并進而影響到了該產業(yè)的快速發(fā)展。在這種背景下,許多高校的計算機、電子、軟件等專業(yè)針對市場需求,開設了嵌入式系統(tǒng)相關課程。在IEEE計算機協(xié)會和ACM共同制定的2004版計算機類課程體系中,嵌入式系統(tǒng)已經被列為核心課程之一。北京航空航天大學計算機學院于2002學年開始開設了“嵌入式系統(tǒng)設計”課程,下面對該課程的建設情況作簡單介紹。
1 課程基本情況
該課程是面向計算機學院高年級本科生(或研究生)開設的專業(yè)課,是一門以計算機各種專業(yè)知識綜合應用為主要特色的課程,其指導思想是培養(yǎng)學生從“整體”的角度認識、研究和解決嵌入式計算工程問題的方法和能力,為學生在嵌入式計算工程領域研究和開發(fā)奠定相關基礎。課程采用理論知識傳輸與工程能力培養(yǎng)并重的教學方法,教學內容盡量反映該領域內最新的理論和技術成果,使學生了解該學科最新的前沿發(fā)展動態(tài)和方向,培養(yǎng)出適應社會需求的專業(yè)化技術人才。
該課程的教學目標是使學生能夠掌握嵌入式系統(tǒng)設計過程中的基本概念和原理,使學生能夠掌握和使用最新的嵌入式系統(tǒng)設計方法和典型開發(fā)工具。課程在教學內容安排上遵循“面向市場需求、定位人才培養(yǎng)”的原則,強調將計算機系統(tǒng)不同層次專業(yè)知識的基礎性與實際工程設計思想和架構的前沿性相結合,重視將計算機系統(tǒng)自底向上的各種專業(yè)課程內容的有機整合,使得諸如操作系統(tǒng)、體系結構、接口與通信和計算機網絡等孤立的課程呈現(xiàn)相互配合的應用場景,讓學生進一步認識和掌握上述課程的基本概念和基本規(guī)律在實際的綜合系統(tǒng)應用中的作用和影響。在課件設計上,采取統(tǒng)一的知識體系結構,涵蓋“基礎知識+ 基本技能+ 技術講座+ 項目實踐”四大模塊,突出注重工程能力培養(yǎng)的特色。通過課程學習和實驗,學生應能夠熟悉一種典型的微處理器體系結構,掌握一套主流的開發(fā)工具和一種嵌入式操作系統(tǒng),熟練使用一門開發(fā)語言,使學生具備嵌入式系統(tǒng)軟、硬件開發(fā)設計的基本能力。
目前該課程為48學時,其中理論授課24學時,實驗24學時。該課程的理論教學內容包括:(1)嵌入式系統(tǒng)概述;(2)嵌入式硬件基礎;(3)嵌入式操作系統(tǒng);(4)嵌入式系統(tǒng)的設計與建模;(5)嵌入式系統(tǒng)設計實例分析;(6)專用接口和硬件加速器;(7)分布嵌入式系統(tǒng);(8)高可靠性嵌入式系統(tǒng)等擴展內容。課程的實驗包括了基礎性實驗和綜合設計實驗兩部分,基礎性實驗主要是一些預先設計好的實驗,通過讓學生的實際操作,能夠加深對課程所講授的基本原理、技術和方法等知識點的理解,同時,能夠讓學生掌握一些具體的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具及環(huán)境,主要包括嵌入式操作系統(tǒng)的移植和裁減、驅動程序的開發(fā)及對開發(fā)工具鏈的使用。綜合設計實驗則要求學生面向某綜合應用(指定或者自主提出)而進行設計、編碼和調試并給出完整的解決方案。
課程的考核由三部分組成:理論課作業(yè)和小測驗20%,基礎性實驗40%,綜合設計實驗40%。
經過四年的建設,該課程的已整理編寫完成配套的教案、講義和實驗指導書,形成了一整套課程指導和考核體系,建立了以相關學科學術帶頭人為課程負責人,以博士中青年教師為教學骨干,以博士青年教師和博士生為教輔人員的教學團隊。幾年來的教學實踐表明,該課程的教學實現(xiàn)了教與學的有機結合,理論教學和實踐環(huán)節(jié)高度統(tǒng)一,有力地促進了學生的工程能力提高。在學生的作品中創(chuàng)新成為主題,學生在國內外各種嵌入式方面的競賽中屢創(chuàng)佳績,也從另外一個側面印證了良好的教學效果。
2 精品課程創(chuàng)新點
(1)本碩一體化設置。
課程強調研究生與本科生學習內容的連貫性、層次性,從理論課到實驗課都設置了基本、中級和高級三個層次的內容,學生可根據自己的基礎選聽(或選做)具有不同加權值的內容(或實驗)。突出體現(xiàn)了學院本、碩一體化的課程建設思路。
(2)兼顧理論,重在實踐。
作為一門實踐性很強的課程,本課程在不斷更新最新的國內外理論知識的同時,非常重視加強實踐環(huán)節(jié),主要體現(xiàn)在兩個方面:一、課程理論授課部分,每一章都有設計實例,這些設計實例大部分來自教師實際的科研或工程項目,并且隨著科研工作的變化而動態(tài)更新,具有很強的實踐性。二、課程設計了大量的實驗,實驗課時也占到了整個課程的一半時間,實驗課本身加強了指導力度,由骨干教師加多名具有較強實踐能力的助教組成的指導隊伍,負責整個實驗期間從理論到具體操作的各個環(huán)節(jié)的指導工作。
(3)緊密結合企業(yè)核心技術,具有較強的實用性和前沿性。
課程內容的設置與動態(tài)調整,都是在充分分析當前國際上有影響的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺最新的核心技術、充分考慮嵌入式應用系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)技術需求的基礎上進行的,課程內容較大程度地體現(xiàn)了嵌入式領域的熱點,是企業(yè)界普遍關心的核心技術,具有較強的實用性,有利于培養(yǎng)出業(yè)界需要的人才。課程前沿性則表現(xiàn)在:一、課程的主講教師是從事嵌入式系統(tǒng)研究與開發(fā)一線的科研人員,能夠及時地根據技術發(fā)展動向調整教學大綱和教學計劃,及時地將最新的技術和設計理念引入到課程中。二、及時地對國際上一些著名大學(目前我們主要選擇的是卡耐基?梅隆和普林斯頓大學)的相關課程的開設情況進行跟蹤分析,對我們的課程安排適時調整。
(4)注重創(chuàng)新素質的培養(yǎng)。
嵌入式系統(tǒng)是面向應用的專用計算機系統(tǒng),與產品和市場有著緊密的聯(lián)系,設計的創(chuàng)新性直接決定了產品的創(chuàng)新性,加強未來的嵌入式系統(tǒng)設計師的創(chuàng)新素質的培養(yǎng),是本課程重點之一。具體體現(xiàn)在:一、課程只對基本原理和方法介紹,對一些具體技術和環(huán)境則通過課外參考資料和網上第二課堂提供給學生,學生根據個人興趣有選擇地對某些問題進行深入學習和研究;二、注意培養(yǎng)學生批判性思維方式,在實例分析中,鼓勵學生對實例所采用的技術和方案進行不同角度的評價,變被動灌輸為主動思考;三、加強綜合設計性及開放性實驗環(huán)節(jié),鼓勵和引導學生積極提出原創(chuàng)性的設計內容,創(chuàng)新性是綜合性實驗的考核標準之一。
(5)形式多樣的教學模式
我們采用“責任教授+主講教師+ 實驗輔導教師”的教師團隊,采用“講授+分析+案例+演示+大型作業(yè)+實驗+查閱資料及撰寫綜述報告+小課題”的教學模式,改善了這類綜合性課程“難教”、“難學”的狀況。
講授:對于基本概念和基本原理方面的內容,采用以傳統(tǒng)的講授法為主,力求講清概念內含和外延、基本原理的思路,實質意義以及適用范圍等內容;
分析:嵌入式系統(tǒng)設計的內容較多,對于某些書本上只提其然而不提其所以然而又比較重要會影響系統(tǒng)級設計理解的問題,找準切入點,逐步分析,使學生深入理解相關概念;
案例:對于應用性較強的內容,精心設計典型案例,通過對案例的分析和逐步實現(xiàn),使學生理解并能夠正確應用相關的技術和原理解決問題。
(6)完整的實驗體系
全面的實驗內容、實驗過程全程指導、嚴格的考核體系是本課程實踐環(huán)節(jié)的亮點。
課程的實驗由精心設計的基礎性實驗和鼓勵學生創(chuàng)新的綜合設計實驗兩部分組成。基礎性實驗主要是一些預先設計好的實驗,通過讓學生的實際操作,能夠加深對課程所講授的基本原理、技術和方法等知識點的理解,同時,能夠讓學生掌握一些具體的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具及環(huán)境。基礎性實驗是一組實驗集,包括了必做的和根據個人的興趣選做的。目前針對Xscale硬件平臺基于WINCE操作系統(tǒng)和LINUX操作系統(tǒng)分別設計了四大類共24個實驗,針對EIA平臺設計了4個基本實驗,學生可以任選平臺,除了3個必做的實驗外,每個人按要求選做1~2個實驗。綜合實驗是啟發(fā)式的引導性實驗,主要目的在于培養(yǎng)學生對課程所學知識的綜合運用能力和創(chuàng)新能力。由學生結合本課程內容以及前導實驗,充分發(fā)揮主觀能動性,獨立設計并實現(xiàn)具有一定演示度的嵌入式系統(tǒng),原則上不限制硬件和軟件平臺。考慮到學生水平差異,給出了一些備選方向,鼓勵和引導學生積極提出原創(chuàng)性的設計內容。
摘要:OA對高校圖書館辦公方式的改變和效率的提高起到了積極的促進作用,介紹了Web2.0的概念、發(fā)展過程及其特點,以南京航空航天大學圖書館AO平臺為例,提出了一個基于Web2.0的圖書館辦公自動化系統(tǒng)的設計思想。
關鍵詞:辦公室自動化;OA;Web2.0
中圖分類號:TP311文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2010)07-1619-02
隨著社會經濟的發(fā)展和現(xiàn)代科學技術的進步,特別是網絡的快速發(fā)展和普及,為辦公自動化提供了很好的發(fā)展契機。辦公自動化(Office Automation簡稱OA),是辦公自動化技術與管理科學、行為科學、組織理論等相融合,貫穿辦公活動的各個方面,并對這些方面產生一系列影響之后形成的系統(tǒng)。
辦公自動化已經成為高校的共識。隨著高校“知識管理”理念的提升和實踐,高校辦公的網絡化、智能化和空間的泛化,作為高校重要組成部分的圖書館也認識到盡快進行辦公自動化建設,必須實現(xiàn)決策系統(tǒng)高層與基層的信息系統(tǒng)互聯(lián),從而有效縮短決策信息下傳的途徑,保證高校圖書館管理的科學性、民主性,使高校圖書館的發(fā)展形成良性循環(huán)。
1 WEB2.0概述
隨著辦公自動化的普及,Web2.0也慢慢的呈現(xiàn)在大家的眼前了。Web2.0是相對Web1.0(2003年以前的互聯(lián)網模式)的新的一類互聯(lián)網應用的統(tǒng)稱,是一次從核心內容到外部應用的革命。由Web1.0單純通過網絡瀏覽器瀏覽html網頁模式向內容更豐富、聯(lián)系性更強、工具性更強的Web2.0互聯(lián)網模式的發(fā)展已經成為互聯(lián)網新的發(fā)展趨勢。
Web1.0到Web2.0的轉變,具體的說,從模式上是單純的“讀”向“寫”、“共同建設”發(fā)展,由被動地接收互聯(lián)網信息向主動創(chuàng)造互聯(lián)網信息邁進;從基本構成單元上,是由“網頁”向“發(fā)表/記錄的信息”發(fā)展;從工具上,是由互聯(lián)網瀏覽器向各類瀏覽器、rss閱讀器等內容發(fā)展;運行機制上,由“Client Server”向“Web Services”轉變;作者由程序員等專業(yè)人士向全部普通用戶發(fā)展;總之,Web2.0是以Blog、TAG、SNS、RSS、widget、wiki等應用為核心,依據六度分隔、xml、ajax等新理論和技術實現(xiàn)的互聯(lián)網新一代模式。
WEB2.0在互聯(lián)網中的應用已經相當普遍,隨著它的成熟也越來越多地被各種管理軟件所有,因為一個單位內部的局域網本質上與互聯(lián)網是沒有差異的,所以這樣的WEB2.0技術被各種管理軟件所有采用也是一種必然趨勢,而且這兩年WEB2.0技術將帶來辦公室自動化(OA)的變革:OA更應該讓用戶互動參與為主,而不是一個公文下達的工具。
2 系統(tǒng)設計
南京航空航天大學圖書館的辦公自動化即以計算機技術和網絡技術為主要手段,是用于圖書館內部自動化辦公和內部員工信息交流的綜合平臺。通過采用最新的WEB技術,引入目前流行的 Web 2.0 互聯(lián)網理念和技術,設計開發(fā)出穩(wěn)定、實用且智能化的綜合辦公平臺,從而利用技術的手段提高辦公的效率,改善內部員工的信息共享和協(xié)同工作,實現(xiàn)辦公的自動化處理。
2.1 建設目標
1) 在圖書館內部建立辦公信息的平臺,館務信息、各部門信息、學術講座通知等,為圖書館提供快捷、靈活的信息傳遞機制。
2) 運用Web2.0技術建立穩(wěn)定、安全的圖書館內部信息交流平臺,實現(xiàn)圖書館互動參與為主的內容系統(tǒng)。
3) 實現(xiàn)對用戶個人信息、版塊管理的系統(tǒng)管理。
2.2 模型和功能設計
建立以圖1所示的基于web2.0的圖書館OA平臺系統(tǒng)結構模型:
1) 信息交流:館務信息、各部門信息、學術沙龍通知等,實現(xiàn)館內政務公告網絡化。通過館務公告通知、公告等電子信息,館員可以隨時上網查閱詳細的信息內容,取代了以往書面?zhèn)鏖喌耐ㄖ绞?既方便快捷又可以節(jié)約辦公經費。
2) 內部辦公:通過館內各業(yè)務、行政部門的主頁面,對各部門的機構、人員設置,工作、服務內容進行揭示,提供部門工作記錄的撰寫、存儲和讀取平臺。
3) 個人管理:館員可以通過實名登錄在自己的博客里對資訊、網摘、照片、活動等版塊內容進行修改、增加、刪除等操作。
4) 系統(tǒng)管理:包括用戶管理、數(shù)據備份、日志管理、版塊管理等。設置用戶各功能模塊的使用權限,完成系統(tǒng)每天各種數(shù)據的備份,提供版塊更改管理等功能。
3 Web2.0在圖書館OA平臺上的應用
工作免不了與他人協(xié)同完成一項事情。因此,與他人互動是必要的。過去,我們都存在電腦操作系統(tǒng)故障,或者對方的辦公操作軟件版本不合的困擾。運用Web2.0應用解決方案,就再不需要在電腦中儲存任何辦公操作軟件,電腦操作軟件故障這種事情就不會再出現(xiàn);同時,也不用怕其他同事的辦公操作系統(tǒng)版本不同,不可兼容這類問題,所有操作系統(tǒng)同基于Web2.0應用平臺上,無論何時,只要你能夠上網,就可以與同事交流,互動信息,分享辦公資源。
1) RSS訂閱技術的應用:RSS就是對新聞列表的訂閱,館員在辦公的過程都想了解單位外部的信息,比如:重大新聞要聞、外部媒體報道、行業(yè)的情報等等,在OA中我們只要把RSS新聞列表作為一種元素被納入到單位門戶里,這樣只要設好自己關心的關鍵詞就可以很方便地訂閱到自己所關心的外部的新聞。
2) BLOG技術的應用:BLOG技術已經眾所周知,每一個人工作、生活記錄可以通過BLOG技術在OA中展現(xiàn)出來,一來可以讓館員把自己的工作成績和相關知識集中在一個BLOG頁面上體現(xiàn)出來,二來公司的單位的領導對一個館員的了解得時候可以在一個地方完全了解到這個館員目前的狀態(tài)。
3) Wiki技術的應用:Wiki是一種多人協(xié)作的寫作工具,Wiki站點可以在Web的基礎上有多人(甚至任何訪問者)維護,每個人都可以發(fā)表自己的意見,或者對共同的主題進行擴展或者探討;同時Wiki的寫作者自然構成了一個社群,Wiki系統(tǒng)為這個社群提供簡單的交流工具;與其它超文本系統(tǒng)相比,Wiki有使用方便及開放的特點,所以Wiki系統(tǒng)可以幫助館員在一個社群內共享某領域的知識。
4) SNS的應用:SNS可以簡單定義為虛擬社區(qū)網絡,而對一個人數(shù)眾多的圖書館來說同樣需要這樣的虛擬人脈關系圈來促成項目或者計劃任務的完成。在OA中館員可以通過根據圖書館行政組織來定義不同的虛擬組織,并形成虛擬組織內部的信息的交流、知識的傳遞、共同面對工作中的難點問題。
5) AJAX技術的應用:AJAX技術是一種很好的技術,讓可以讓WEB化的OA軟件,更加易用。例如在WEB上拖拉、自動保存、隨時驗證,OA作為一種單位內部的辦公平臺對AJAX的需求十分旺盛,因為AJAX全面帶來協(xié)同辦公系統(tǒng)易用和人性化,讓冷冰冰的WEB更具有靈活性和操作性。
6) widget技術的應用:widget可以是一個圖像的部件(小插件)、新聞閱讀插件、日歷顯示插件,也可以是圖形背后的一段程序,可以嵌在網頁上,來幫助用戶享用各種應用程序和網絡服務。所以在OA軟件中也同樣可以把互聯(lián)網上各種豐富的Widget納入到其中,這樣可以大大豐富館員OA的功能性,而且這樣的功能可以被不斷更新。
7) TAG技術的應用:TAG技術目前在互聯(lián)網被廣泛應用,目的方便館員對自己關心內容的歸類,同時可以讓館員對這些有用價值的歸類進行共享達到知識和事件的共享協(xié)助。
4 結束語
在現(xiàn)代化、信息化迅猛發(fā)展的今天,新型的網絡化辦公向傳統(tǒng)的“公文往返式”辦公提出挑戰(zhàn),因而方便、快捷的電子政務得以推廣,并迅速地在全球興起一股“無紙化辦公”的新潮流。通過分析和研究高校圖書館辦公自動化的業(yè)務過程,設計了實用的協(xié)同辦公自動化系統(tǒng),運用Web2.0應用模式,將internet作為平臺,使得館員可以通過平臺,進行辦公處理,個人事務處理,以及其他OA應用,所有辦公信息與資源可以與其他同事或者個別授權同事共享,使系統(tǒng)更加人性化。
亞太區(qū)域著名的澳大利亞航空航天與防務展――阿瓦隆2017,于2017年2月28日至3月5日在澳大利亞墨爾本的衛(wèi)星城市吉龍成功舉辦。墨爾本是素有“花園之州”美譽的維多利亞州的首府,曾多次被聯(lián)合國人居署評為最適合人類居住的城市。
阿瓦隆2017航展所展示的主要內容,包括航空航天產品和防務裝備兩大類。這種組合,構成了南太平洋地區(qū)最盛大的航空航天防務盛會。對澳大利亞而言,這也是一次全面地介紹與展示其航空航天及國防現(xiàn)狀的獨特機會。
“空中力量在行動”是阿瓦隆2017航展的主題。軍方以極強陣容參與,皇家澳大利亞空軍所屬的大部分機型悉數(shù)參展,同時還有海軍及陸軍直升機部隊的支持。大量海外的參展飛機及各種老飛機、運動機、試驗機前來助陣。無論是航空航天工業(yè)的專業(yè)人士、軍方人士,還是航空愛好者或其他參觀者,阿瓦隆2017航展都提供了精心準備的各類看點及近距離觀摩的機會。
激動人心的公眾開放日首日,皇家澳大利亞空軍的新銳戰(zhàn)機悉數(shù)閃亮登場。有2016新購入的波音P-8“海神”(Poseidm)海上反潛巡邏機、2017剛入列的波音EA-18G“咆哮者”電子攻擊機、洛馬公司的F-35A“閃電Ⅱ”戰(zhàn)斗機,這些作戰(zhàn)平臺展現(xiàn)了澳大利亞政府為創(chuàng)建一支敏捷而又強大的空中力量所做出的長期規(guī)劃的―部分。
除了澳大利亞軍方,維多利亞地方政府也是這個航展的積極參與者。這里是皇家澳大利亞空軍的誕生地,也是澳大利亞航空公司總部的所在地,可以說維多利亞州沉淀了澳大利亞豐厚的航空文化。以航空文化和航空產業(yè)引以為豪的州政府,很樂意在2017年的阿瓦隆航展為企業(yè)提供寶貴的平臺。據悉,此次展會有600多家參展企業(yè)和30多個專題研討會。除了澳大利亞本國的軍機外,新西蘭、新加坡、法國、加拿大空軍都有飛機進行展示。同時參展的,還有巴西航空工業(yè)公司、灣流公司和達索公司等生產的60余架公務機和50多架通用飛機。豐富的展品吸引了超過15萬人次的本地游客和國際航空愛好者。
阿瓦隆機場所在地吉龍有著澳大利亞得天獨厚的旅游資源。吉龍是個海港城鎮(zhèn),通向著名景區(qū)十二門徒礁石和國家公園古老的熱帶雨林。很多與會者充分利用他們在維多利亞的時間,沿著著名的沖浪海岸,借機進行一次完美的旅行。
澳大利亞采購的首批F-35A戰(zhàn)斗機在公眾日首次亮相
本屆阿瓦隆航展的最大看點,是皇家澳大利亞空軍從洛克希德一馬丁公司采購的第一批兩架F-35A戰(zhàn)斗機首次飛抵澳大利亞。為此,幾個月前國防部與當?shù)卣鸵炎鲎懔诵麄鳌?
航展公眾日首日,首批交付皇家澳大利亞空軍的兩架F-35A(垂尾編號為剛、D2,機身標識為A35-001與A35-002)進行了抵澳后的首次公開飛行展示并舉行了交接儀式,其自然成為本次航展現(xiàn)場最吸引眼球的明星!
當日,為舉行交接儀式和新聞采訪,阿瓦隆機場保安早早封閉了跑道中段出口連接停機坪的道路。當?shù)貢r間上午10時左右,剛剛跨越15000千米航程抵達澳洲的兩架F-35A編隊飛抵航展現(xiàn)場,進行通場展示。因這里靠近海邊空氣濕度大,F(xiàn)-35A的翼尖拉出了白色的凝結水汽,在晴朗的天空下極具觀賞性。第一架飛機順利著陸后,第二架的飛行員同現(xiàn)場觀眾開了個小玩笑。飛機在進行一次通場后進入著陸程序,然而當現(xiàn)場的解說告訴大家飛機即將降落時,飛機卻收起起落架做了個復飛。盤旋一圈后,最終在觀眾們的喝彩聲中平穩(wěn)著陸。
兩架印有皇家澳大利亞空軍“袋鼠”標志的F-35A戰(zhàn)斗機一前一后緩緩地滑向采訪區(qū)域,負責安防的士兵持槍帶著警犬警戒,準備采訪的媒體記者和興奮的人群早已把這里圍得水泄不通。澳總理特恩布爾也親臨航展現(xiàn)場,觀摩澳大利亞自己的四代機F-35A交接儀式,并與兩名飛行員親切交談,陪同的有國防部官員及空軍高層人士。
當年美國邀請澳大利亞參加了數(shù)十億美元的F-35聯(lián)合攻擊機研制項目。但由于飛機單價昂貴,以致該機在澳大利亞國內備受爭議。據悉,澳大利亞聯(lián)邦政府準備投入170億美元購買72架F-35A。其余戰(zhàn)機預計將于2018年底陸續(xù)交付澳大利亞,并于2020投入使用,進而逐漸取代皇家澳大利亞空軍現(xiàn)有的F/A-18機隊。
之前,皇家澳大利亞空軍有4名飛行員在美國亞利桑那州的盧克空軍基地進行F-35A的飛行訓練。首批交付的01號和02號兩架F-35A,就是由其中兩名飛行員安德魯?杰克遜和大衛(wèi)?貝爾駕駛,從美國盧克空軍基地飛抵澳大利亞的。
最新接收的EA-18G飛抵航展現(xiàn)場
EA-18“咆哮者”電子攻擊機,是皇家澳大利亞空軍武器庫里最新銳的武器之一。航展專業(yè)日首日,兩架EA-18G“咆哮者”電子攻擊機魚貫降落在阿瓦隆機場,人群歡呼雀躍,其中一架飛機被拖到采訪區(qū),接受媒體和國防部長及皇家空軍高層的觀摩。
澳大利亞是除美國外,唯一裝備了EA-18G的國家。澳大利亞國防部長佩恩表示:最新一批“咆哮者”的到來將使空軍的聯(lián)合電子作戰(zhàn)能力得到重大飛躍,電子戰(zhàn)將是一迅速發(fā)展的領域。空軍高層人士介紹說:EA-18G“咆哮者”電子攻擊機的功能和用途仍在探索,但它的到來被認為是一個絕對的“分水嶺”式的變化,是一個令人振奮的、國家防務新的十年的開始。佩恩還宣布,澳大利亞將與美國海軍合作開發(fā)裝備下一代雷達和電子干擾設備的“咆哮者”,并投入2億5000萬美元用于研發(fā)。
EA-18G“咆哮者”電子攻擊機是在美國海軍F/A-18E/F“超級大黃蜂”戰(zhàn)斗攻擊機的基礎之上發(fā)展而來。EA-18G不僅擁有新一代電子對抗設備,同時還保留了F/A-18E/F全部武器系統(tǒng)和優(yōu)異的機動性能。先進的設計使得其無論在航空母艦的飛行甲板上,還是在陸地上都能較好地完成電子攻擊任務。專家們評價說,“咆哮者”既是當今戰(zhàn)斗力最強的電子干擾機,又是電子干擾能力最強的戰(zhàn)斗機。“咆哮者”的主力干擾電子吊艙一直是ALQ-99,在一架“咆哮者”上,最極限的掛載方式是5具吊艙(10臺ALQ-99)+2枚導彈。但是否能掛那么多臺ALQ-99是個疑問,畢竟吊艙的用電量大得驚人。有關ALQ-99的干擾能力如何,官方給出的數(shù)據是518千米2,大約是一個半徑為12千米的圓。這個數(shù)據看起來不很理想,但采用點對點干擾模式,即所有的能量可以集中在一個小扇區(qū)范圍內時,干擾距離可提高到60~70千米。當然,此時的干擾范圍會大大縮小。多架同時使用效果會更理想。
近年來,憑借諾斯羅普一格魯門公司為其設計的ALQ-218V(2)戰(zhàn)術接收機和新型ALQ-99戰(zhàn)術電子干擾吊艙,EA-18G可以高效地執(zhí)行對地空導彈雷達系統(tǒng)的壓制任務。與以往攔阻式干擾不同,EA-18G可以通過分析干擾對象的跳頻圖譜自動追蹤其發(fā)射頻率,并采用“長基線干涉測量法”對輻射源進行更精確的定位以實現(xiàn)“跟蹤一瞄準式干擾”。此舉大大集中了干擾能量,首度實現(xiàn)了電磁頻譜領域的精確打擊。采用上述技術的EA-18G可以有效干擾160千米外的雷達和其他電子設施,超過了大部分現(xiàn)役防空火力的打擊范圍。不僅如此,安裝于EA-18G機首和翼尖吊艙內的ALQ-218V(2)戰(zhàn)術接收機還是目前世界上唯一能夠在對敵實施全頻段干擾時仍不妨礙電子監(jiān)聽功能的系統(tǒng)。
美國軍機傾力助展 “猛禽”再次回歸阿瓦隆
為了支持南太平洋地區(qū)最重要的軍事盟友,美國派出了強大的陣容參加阿瓦隆2017航展。
此次有20多家美國航空與防務企業(yè)參展,集中展示了包括無人機系統(tǒng)、情報監(jiān)視和偵察系統(tǒng)、雷達和傳感器系統(tǒng)在內的一系列關鍵技術。波音也來到了這里,但推廣重點是軍品而不是客機。
靜態(tài)展示區(qū),停放的4架F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機,似乎想要告訴參觀者,這些曾經于2013、2015年到訪過阿瓦隆的“熟客”又回來了。在這里公眾可以近距離觀摩到這款經典的第四代戰(zhàn)斗機,美國大兵則趁機在飛機旁兜售著各種與“猛禽”相關的紀念品。這4架來自第3戰(zhàn)斗機聯(lián)隊(駐阿拉斯加埃爾門托夫空軍基地)的“猛禽”,在參展前與皇家澳大利亞空軍在澳洲的北領地進行了空戰(zhàn)訓練。
此外,靜態(tài)展示區(qū)還有不太常見的B-1B“槍騎兵”轟炸機、P-8A“海神”反潛巡邏機、C-17運輸機、KC-135空中加油機,以及AH-64E阿帕奇武裝直升機。
除靜態(tài)展外,飛行表演才是重頭戲。美軍飛行表演的主角,無疑是F-22“猛禽”,擔任表演飛行的駕駛員,是美國空軍赫赫有名的空中秀首席飛行員迪金森。韓國航展、英國紋身會航展、迪拜航展,到處都有他的身影。動態(tài)表演時,單價高達1.5億美元的“猛禽”,在震耳欲聾的轟鳴聲中,上演著一系列驚險的飛行動作。當“猛禽”低空高速掠過時,機身便帶起強烈的水汽,被陽光照射形成了虹彩,翼尖亦拉出兩條白色凝結水汽形成的飄帶。
相信任何看過“猛禽”飛行表演的人,都會說其為最壯觀的戰(zhàn)斗機表演之一。美軍F-22“猛禽”是世界上第一款第四代戰(zhàn)斗機,使用了隱身外形設計、吸波涂料等技術,能夠有效屏蔽雷達信號。該機飛行性能也十分出色,裝備的普惠F119渦扇發(fā)動機,是決定F-22“猛禽”成為世界最先進戰(zhàn)斗機的一個重要因素,也是現(xiàn)階段其他國家四代機難以超越的一項優(yōu)勢。F119渦扇發(fā)動機保證了F-22“猛禽”可以不開加力進行超聲速飛行(即超聲速巡航能力)。二元矢量噴管使得F-22具備了優(yōu)異的過失速機動性能。
同臺獻藝的F-16C“戰(zhàn)隼”與“猛禽”比起來似乎稍顯遜色,但飛行表演的觀瞻性卻絲毫不差,給人感覺三代機暗中在與四代機較勁。相對F-22“猛禽”,F(xiàn)-16C戰(zhàn)斗機的表演則盡顯兇悍霸氣。現(xiàn)役第三代戰(zhàn)斗機中全球產量最大的F-16直到現(xiàn)在依然在產,也是美國不遺余力向外推銷的機種。
最新型的AH-64E阿帕奇武裝直升機輕盈起飛,在跑道上貼地飛行,暫短的通場似乎沒刻意要進行一套完整表演的意思。AH-64是目前美國陸軍航空兵的主力武裝直升機,最新的E型大幅提升了數(shù)字信息分析能力。
中國運載火箭首度亮相南太平洋地區(qū)重要航展
中國新一代運載火箭的代表長征五號、長征七號受到國外客戶的廣泛關注。此次中國航天最新成果在阿瓦隆航展的亮相,將為中國航天進一步開拓國際商業(yè)航天市場,尋求國際合作新模式奠定基礎。
中國航天科技集團的展臺,位于航展一號廳的顯著位置。據悉,20世紀90年代,中國就與澳大利亞展開了合作。當時中國運載火箭初次進入國際市場,第一個重要的客戶就是澳大利亞。此次赴展,新一代運載火箭長征五號、長征七號、長征十一號,以及現(xiàn)役長征二號丙、長征二號F及長征三號甲系列運載火箭都在展出之列。除了展出具有代表性的長征系列火箭1:20比例模型之外,還設置了長征五號全息展示內容。
中國最新火箭產品參加此次航展,意在展示中國火箭的最新技術水平以及提供發(fā)射和軌道交付的服務能力,探索更加適合國際化市場發(fā)展和客戶需求的新模式。近年來,國際商業(yè)航天市場蓬勃發(fā)展,由于受美國政策限制,中國目前不能為其他國家發(fā)射帶有美國零部件的衛(wèi)星。不過,長征系列運載火箭正借力國家“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略和雙邊多邊合作機制,積極拓展航天應用領域,尋求國際合作新途徑。
阿瓦隆2017現(xiàn)場感受
“阿瓦隆航展”全稱為澳大利亞國際航空航天與防務展,最大參與國是美國,在軍用飛機、軍用航空技術及機場技術等領域占主導地位。首屆阿瓦隆航展于1992年10月舉辦。自1995年后定為每逢單數(shù)年的2~3月份在墨爾本附近的阿瓦隆機場舉行。經過二十多年的發(fā)展,澳大利亞的阿瓦隆航展已經逐漸成為亞太地區(qū)最為著名的航空航天及防務展會之一。阿瓦隆航展分為專業(yè)日與公眾日(各為期3天,合計6天)。專業(yè)日只對展商和專業(yè)觀眾開放,需要進行專門的申請。專業(yè)日內飛行表演極少,除少數(shù)熟悉場地的飛行訓練外,大部分是參展機進場。與國際排名靠前的幾大航展不同,這里的商業(yè)活動并不活躍,所以專業(yè)日會場略顯冷清。主要的飛行表演只在公眾日內進行。公眾日期間,大部分商務展商已經撤展,但洛馬、波音、空客等公司的展臺依然還有工作人員堅守。
本次航展的主辦方為觀眾們提供了多種交通方式前往航展現(xiàn)場。從墨爾本市中心的南十字車站(southern CrossStation),有經停Lara車站的火車,觀眾可以在Lara車站轉乘航展快線前往阿瓦隆機場。除此之外,也有從市區(qū)直接前往航展現(xiàn)場的大巴。可見,阿瓦隆航展對于觀眾到場的交通安排還是非常細心的。到達Lara后,有工作人員指導著觀眾上車,航展快線的大巴供應也很充足,]有出現(xiàn)大排長龍的情況。自駕來會場的參觀者占大多數(shù),這里的停車場大得一眼望不到頭,因為澳大利亞最不缺的就是土地。
阿瓦隆2017的展場有3個主展館,所有展館都是臨時建筑,看上去十分簡陋。這雖然體現(xiàn)了澳洲人崇尚簡約實用的風格,但似乎與南太平洋地區(qū)最大航展的稱號不太相符。除了3個主展館,還有無人機展館、半露天的老式飛機展館、陸軍武器裝備展示區(qū)及二戰(zhàn)背景的戰(zhàn)爭模擬區(qū)。
陸軍武器裝備展示區(qū)有大量澳大利亞陸軍目前使用的主力裝備,如陸軍的M777型155毫米牽引榴彈炮、M1A1“艾布拉姆斯”主戰(zhàn)坦克、M113裝甲輸送車等。二戰(zhàn)背景的戰(zhàn)爭模擬區(qū)則向公眾展示二戰(zhàn)時期所使用過的各種武器裝備,還有別開生面的盟軍與德軍陣地作戰(zhàn)的模擬表演。現(xiàn)場煙霧繚繞,槍炮聲不絕于耳;一名德國士兵剛爬出戰(zhàn)壕即被當場“擊斃”;陣地后方的戰(zhàn)地醫(yī)院里,幾名漂亮的大妞穿著當年的護士服,正在為一名手臂“受傷”的士兵包扎,桌上地下被丟棄的“斷腿斷手”,警示著戰(zhàn)爭的殘酷。栩栩如生的戰(zhàn)爭場景,讓觀眾恍若置身于二戰(zhàn)時期的某處戰(zhàn)場。
阿瓦隆航展不僅展示當前先進的海陸空武器,也有重上藍天的老式飛機以及專門進行特技表演的運動機。主辦方在現(xiàn)役飛機飛行表演間,穿插安排了古董機飛行展示和民間特技飛行。阿瓦隆航展展出的澳大利亞航空發(fā)展史上的經典機型,讓不少航空愛好者甚為著迷。如今這些飛機雖然已經告別天空很多年了,但當他們再一次飛上天空時,仿佛讓人們又回到了往日的那段崢嶸歲月。
其中幾架經典飛機在澳大利亞航空史有著特殊的意義。CA-12“回旋鏢”戰(zhàn)斗機,為數(shù)不多的由澳大利亞自行設計制造的戰(zhàn)斗機,曾是太平洋戰(zhàn)爭初期皇家澳大利亞空軍的主要機型。“哈德遜”是美國洛克希德公司為英國皇家空軍研制的海上巡邏機(美國陸軍航空隊編號A-28/A-29),二戰(zhàn)時期為皇家澳大利亞空軍采購作為輕型轟炸機使用,并有擊沉日本運輸船的記錄。洛克希德公司的L-1049“超級星座”客機(super Constellation,昵稱“Connie”)與澳洲航空公司(Qantas Airway)和澳大利亞民航運輸業(yè)淵源頗深。澳洲航空曾用其執(zhí)飛澳大利亞本土到英國倫敦的遠距離越洋航班任務。參加航展的這架“超級星座”屬于歷史名機復原協(xié)會(HARS),目前處于可飛狀態(tài)。
皇家澳大利亞空軍用現(xiàn)役軍機模擬空中突襲奪占機場的表演也很吸引人。開場由3架F/A-18“超級大黃蜂”發(fā)起攻擊;接著E-7“楔尾”空中預警與控制機飛臨,實時掌握周圍態(tài)勢,利用其先進的探測和通信設備指揮其他參戰(zhàn)飛機,執(zhí)行戰(zhàn)場管控任務最后,一架C-17“空中霸王”軍用運輸機降落在已得到安全管控的機場,后艙門打開,兩輛裝甲車迅速從機艙內駛出,幾十名全副武裝的士兵從后艙門沖上跑道,散開成警戒狀態(tài),C-17在轟鳴中迅速飛離。30分鐘的模擬突襲作戰(zhàn)一氣呵成,非常流暢。
落日余暉下充滿儀式感的“夜間飛行表演秀”
阿瓦隆航展的另―特色,就是“夜間航空表演秀”。傳統(tǒng)上歷屆阿瓦隆航展在公眾日的第一天都要安排夜間飛行表演和燃放禮花,在黑暗中制造覺和音效的特殊氛圍,使得該節(jié)目一直以來備受觀眾追捧。
白天的表演項目逐漸接近尾聲,夜幕尚未完全降臨,在夕陽的映襯下兩架大型滅火機在觀眾前方傾瀉下壯觀的水幕,頓時讓疲勞了一整天的觀眾們再次興奮起來。落日余暉中,大家期待已久的“夜間飛行表演秀”正式開始。
兩架皇家澳大利亞空軍的C-130H“大力神”運輸機在夜幕中突然釋放出一串串紅外干擾彈,刺眼的火花瞬間照亮整個天空,人們的尖叫聲也同時響徹了整個展場。
被彩燈裝飾得耀眼奪目的滑翔機,飄逸在空中,優(yōu)雅緩慢地翩翩起舞,從翼尖和尾部釋放的禮花彈在空中炸開,好似天女散花。
當滑翔機在公眾的歡呼聲中徐徐降落后,跑道對面便開始燃放禮花,只見禮花彈在空中綻放出絢麗多彩的花朵。
禮花燃放了近半小時,觀眾們則隨著華麗綻放、轉瞬即逝的爛漫煙花一起歡呼、贊嘆,享受著“夜間飛行表演秀”獨有的節(jié)日氣氛和歡樂感受。
筆者曾參加過比利時航展的“夜間飛行表演秀”。與之相比,阿瓦隆2017航展的“夜間飛行表演秀”規(guī)模更大、儀式感更強,更具觀賞性和感染力。
如果你有幸來澳大利亞觀看阿瓦隆航展,一定不要錯過首個公眾日的這出壓軸大戲。
摘要:先進復合材料由于具有多功能性、經濟效益最大化、結構整體性、可設計性等眾多特點,在各個領域被廣泛推廣和利用,特別是在航空航天領域。文章分析了我國先進復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀,對先進復合材料進行了簡介,分別針對先進復合材料在航空領域、航天領域的應用進行了綜述,最后探析了復合材料在航空航天領域的發(fā)展前景。
1 概述
現(xiàn)階段,我國航空航天事業(yè)得到前所未有的發(fā)展,航空航天領域對材料的要求不斷提升,為了滿足航空航天領域對材料性能的要求,應該研發(fā)新型、高性能的材料,先進復合材料應運而生,其具有多功能性、經濟效益最大化、結構整體性以及可設計性等眾多特點。將先進復合材料應用在航空航天領域,能夠有效地提高現(xiàn)代航空航天器的性能,減輕其質量。和傳統(tǒng)鋼、鋁材料相比,先進復合材料的應用,能夠減輕航天航空器結構重量的30%左右,在提高航空航天器性能的同時,還能降低制造和發(fā)射成本。現(xiàn)階段,先進復合材料已經成為飛船、衛(wèi)星、火箭、飛機等現(xiàn)代航空航天器的理想材料,同時,先進復合材料已經和高分子材料、無機非金屬材料及金屬材料并列為四大材料。因此,文章針對先進復合材料在航空航天領域應用的研究具有重要的現(xiàn)實意義。
2 我國先進復合材料發(fā)展現(xiàn)狀
自20世紀70年代開始,我國就開始了對復合材料的研究工作,經過40多年的研究與發(fā)展,我國先進復合材料的技術水平不斷提高,并且取得了可喜的進步。現(xiàn)階段,我國先進復合材料在航空航天領域中的應用,逐漸實現(xiàn)了從次承力構件向主承力構件的轉變,被廣泛地推廣和應用在軍機、民機、航空發(fā)動機、新型驗證機和無人機、衛(wèi)星和宇航器、導彈以及火箭等領域,即先進復合材料已經進入到實踐應用階段。但是,我國先進復合材料技術的發(fā)展和研究成果與國外發(fā)達國家的水平還具有一定的差距,現(xiàn)階段我國先進復合材料的設計理念、制備方法、加工設備、生產工藝以及應用規(guī)模等都相對落后。例如,我國軍用戰(zhàn)斗機中復合材料的用量低于國外先進戰(zhàn)斗機的復合材料用量,僅有少數(shù)的軍用戰(zhàn)斗機超過20%,例如J-20其復合材料的用量約為27%。我國成功研制的C9型民用飛機,單架飛機的先進復合材料的用量超過16噸,標志著我國先進復合材料在航空航天領域的應用水平在不斷提高。
3 先進復合材料簡介
3.1 先進復合材料的組成
復合材料是由金屬、無機非金屬、有機高分子等若干種材料采用復合工藝組成的新興材料,先進復合材料不僅能夠保留原有組成材料的特點,還能夠對各種組成材料的優(yōu)良性能進行綜合,各種材料性能的相互補充和關聯(lián),能夠賦予新興復合材料無法比擬的優(yōu)越性能。先進復合材料簡稱ACM,指的是碳纖維等高性能增強相增強的復合材料。先進復合材料的多種性能都優(yōu)于普通鋼、鋁金屬材料,在航空航天領域的應用,能夠有效地減輕航空航天設備的重量,同時賦予航空航天設備特殊的性能,例如吸波、防熱等。
3.2 先進復合材料的特性
先進復合材料的特性主要表現(xiàn)為:
3.2.1 多功能性。先進復合材料經過多年的發(fā)展,結合了眾多優(yōu)異的物理性能、力學性能、生物性能以及化學性能,例如防熱性能、阻燃性能、屏蔽性能、吸波性能、半導性能、超導性能等,并且不同的先進復合材料的組成不同,其功能性存在一定的差別,綜合性、多功能性復合材料已經成為先進復合材料發(fā)展的必然趨勢之一。
3.2.2 經濟效益最大化。先進復合材料在航空航天領域的應用,能夠減少產品部件數(shù)量。由于復雜部件的連接不需要進行鉚接、焊接,因此對連接部件的需求量降低,有效地減少了裝配材料成本、裝配和連接時間,進一步降低了成本。
3.2.3 結構整體性。先進復合材料可以加工成整體部件,即采用先進復合材料部件能夠替代若干金屬部件。某些特殊輪廓和表面復雜的部件,用金屬制造的可行性較低,采用先進復合材料能夠很好地滿足實際需求。
3.2.4 可設計性。采用樹脂、纖維、復合結構方式,能夠獲得不同形狀、不同性能的復合材料,例如選擇合適的材料、鋪層程序,能夠加工出膨脹系數(shù)為零的復合材料,并且復合材料的尺寸穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)金屬材料。
4 先進復合材料在航空領域的應用
傳統(tǒng)的飛機制造以鋼、鋁、鈦合金為主要材料,而傳統(tǒng)飛機上應用比例最大、構成輕質結構主體的鋁合金正在被越來越流行的復合材料所替代。我們所指的復合材料主要是以高性能纖維作為增強體,用樹脂作為基體將纖維粘結在內部并固化成型的高性能塑料。隨著復合材料的迅速發(fā)展和廣泛應用,當前先進的復合材料在飛機上的關鍵應用部位和用量的多少,已成為衡量飛機結構先進性的重要指標之一。由于碳纖維材料具有耐高溫、密度低、強度大等特點,目前在航空航天領域運用最為廣泛。與密度達到2.8g/cm3左右的鋁合金相比,先進的碳纖維復合材料密度一般在1.45~1.6g/cm3左右;而拉伸強度可以達到1.5GMPa以上,超過鋁合金部件的3倍,接近超高強度合金鋼制部件的水平。這種密度低、強度剛度高的優(yōu)勢,使飛機的復合材料結構部件在獲得與先進鋁合金部件在強度剛度等綜合性能方面相當?shù)乃綍r,重量可以大幅減少20%~30%。復合材料在飛機結構中的應用情況大致可以分為三個階段:第一階段是應用于受載不大的簡單零部件,可減重20%;第二階段是應用于承力大的部件,可減重25%~30%;第三階段是應用于復雜受力部位,如中機身段、中央翼盒等,可減重30%。復合材料主要用于制造航空器的外飾和內飾部件,如飛機的一次構造材料:主翼、尾翼、機體,二次構造材料,副翼、方向舵、升降舵、內裝材料、地板材、桁梁、剎車片等及直升飛機的葉片。根據統(tǒng)計,小型商務機和直升飛機的碳纖維復合材料用量已占55%左右,軍用飛機占25%左右,大型客機占20%左右。
4.1 軍機上的應用
為滿足新一代戰(zhàn)斗機對高機動性、超音速巡航及隱身的需求,20世紀90年代后,西方戰(zhàn)斗機全部大量采用復合材料結構。先進的復合材料也大大增加了軍用運輸機的有效載重,增大了軍用飛機的載油量,克服常規(guī)材料在高超聲速飛行器研制中存在的瓶頸問題。因此,先進復合材料被廣泛地應用在軍機上,例如,碳纖維增強樹脂基復合材料,在軍機主結構、次結構以及特殊部位等方面的應用,有效地提高了軍機的耐腐蝕性、抗疲勞性,同時還具有明顯的減重效果;再如,F(xiàn)22由于存在超聲速巡航需求,飛機外表面會長時間與空氣高速劇烈摩擦,因此在機翼復合材料上放棄了環(huán)氧基樹脂,而使用雙馬來酰亞胺樹脂基體以獲得260℃的最大工作溫度。
4.2 民機上的應用
民機和軍用飛機不同,民用飛機作為以載客飛行和運營為目的的交通工具,對安全可靠性和經濟性要求更加嚴格。復合材料在飛機上大量應用的時間還比較短,在對材料工藝穩(wěn)定性和有關試驗數(shù)據尚不十分充分的情況下,應用較多含量的復合材料需要大量時間和實踐的積累。民航上的復合材料應用受限,使用分為兩類:結構件用復合材料、艙內材料。
以波音787為例,每架飛機的結構比例中有50%是重約35噸的復合材料,這意味著它從材料密度上就減輕了15噸左右的重量。而空客也不甘示弱,新的A350客機改名為A-350 XWB,XWB意為超寬機身,復合材料的比例達到了52%,是現(xiàn)在所有大型商用飛機中最高的。A-350XWB的機體比B-787還寬13cm。作為世界上僅有的兩個大型商用飛機研制巨頭,波音、空客先后推出復合材料占結構比例50%的主力型號,這意味著大型客機結構設計以復合材料為主要材料的時代已經拉開序幕。波音787等新一代復合材料飛機上實現(xiàn)的性能提升,并不僅僅是依靠低密度材料減重得來。實際上復合材料在工藝、結構力學設計上,都有著傳統(tǒng)金屬材料所完全無法比擬的優(yōu)勢,比如復合材料可以做出超大尺寸的整體結構部件,而且尺寸大小不會隨著溫度高低而產生變化。
國產大飛機在復合材料的應用上還比較保守,公開的報道顯示,復合材料的使用量約占C919飛機結構重量的20%。飛機上使用的復合材料主要是碳纖維增強樹脂基復合材料,它們具有高耐腐蝕、質量輕等特點,在這些性能上的確要超過一般的金屬材料。通常復合材料的價格大約是常規(guī)鋁合金材料的幾十倍,即便是我們看起來已經很金貴的鋁鋰合金材料,其價格也比復合材料低得多,所以C919僅為波音737價格的1/2左右。
4.3 航空發(fā)動機上的應用
對于航空領域,特別是發(fā)動機的結構設計制造而言,高性能系統(tǒng)所需的輕質和耐高溫等特性越來越重要。航空發(fā)動機產業(yè)是指渦扇/渦噴發(fā)動機、渦軸/渦槳發(fā)動機和傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)以及航空活塞發(fā)動機的集研發(fā)、生產、維修保障服務于一體化產業(yè)集群。新的材料和工藝不斷研發(fā)以應對新一代航空發(fā)動機的發(fā)展趨勢,尤其是先進復合材料的應用,GE-AEBG公司、惠普公司在制造飛機發(fā)動機零部件時都采用了先進復合材料,主要包括風扇出風道導流片、風扇罩、推力反向器等部位。先進復合材料在航空發(fā)動機上的應用具體表現(xiàn)在以下兩個方面:
4.3.1 陶瓷基復合材料的應用。陶瓷基復合材料是將碳化硅陶瓷纖維與碳化硅基底材料復合后,再涂覆一層專用涂層提升其性能,密度僅為金屬材料的三分之一。由于陶瓷基復合材料具有的耐高溫屬性,因此在發(fā)動機流道中使用空氣代替,在發(fā)動機高溫區(qū)只需要較少甚至不需要冷卻氣體,渦輪扇發(fā)動機大幅減重,意味著發(fā)動機運轉效率更高,提高了發(fā)動機的性能、耐久性、燃油經濟性和高推重比。F-35戰(zhàn)斗機使用的F135發(fā)動機是有史以來戰(zhàn)斗機上安裝過的推力最大的噴氣式發(fā)動機,F(xiàn)135使用了陶瓷基復合材料(CMC),主要用在F135-PW-600噴管的外側部分。
以GE航空集團為例,陶瓷基復合材料在GE航空集團的技術路線圖上是一條關鍵路徑。通用電氣航空集團將于2016年新建兩個復合材料制造廠,用于碳化硅和陶瓷基復合材料的批量制造,這兩種復合材料都是制造噴氣式發(fā)動機零部件的必備材料。GE公司是所有廠商中第一個決定使用CMC制造旋轉葉片的,通過把陶瓷基復合材料葉片安裝在發(fā)動機上試車,它們已經證明了旋轉CMC葉片的性能,這是一個重要的里程碑。
4.3.2 樹脂基復合材料的應用。樹脂基復合材料具有降噪能力強、耐腐蝕性強、耐疲勞能力好、比模量高、強度高等眾多優(yōu)點。通過將樹脂基復合材料應用在航空發(fā)動機的冷端結構、反推力裝置以及發(fā)動機短艙等結構上,不僅能夠降低發(fā)動機的重量,還能夠提高發(fā)動機的耐腐蝕性、抗疲勞性以及強度等。例如,JTAGG驗證機的進氣機匣利用PMR15樹脂基復合材料,該種先進復合材料的應用比傳統(tǒng)鋁合金進氣機匣的重量降低了25%。
4.4 新型驗證機及無人機上的應用
現(xiàn)代戰(zhàn)爭理念的改變,使無人機倍受青睞,無人戰(zhàn)斗機是未來航空武器的一個重點發(fā)展方向。無人機除在情報、監(jiān)視、偵察等信息化作戰(zhàn)中的特殊作用外,還能在突防、核戰(zhàn)、化學和生物武器戰(zhàn)爭中發(fā)揮有人軍機無法替代的作用。無人機的發(fā)展方向是飛行更高、更遠、更長,隱身性能更好,制造更加簡便快捷,成本更低等,其中關鍵技術之一就是大量采用復合材料,超輕超大復合材料結構技術是提高其續(xù)航能力、生存能力、可靠性和有效載荷能力的關鍵。和傳統(tǒng)的鋁合金混合結構相比,以復合材料為結構的無人機,例如“全球鷹”“捕食者”等無人機都采用先進復合材料。以“全球鷹”為例,該種無人機的機翼、尾翼都采用石墨/環(huán)氧復合材料,采用該種復合材料制造的無人機,和傳統(tǒng)鋁合金混合結構的重量相比降低了65%。再如,諾斯羅普?格魯門公司研發(fā)的X-47無人戰(zhàn)斗機,為了滿足生存力、機動性、隱身性能等特殊要求,該無人機除了接頭部位采用了少量的鋁合金外,幾乎整個機體都采用先進復合材料。依靠復合材料,設計師還可以做出傳統(tǒng)金屬材料所無法達成的氣動力學設計,比如超聲速飛行的前掠翼飛機。
5 先進復合材料在航天領域的應用
5.1 衛(wèi)星和宇航器結構材料
衛(wèi)星結構的質量會影響對運載火箭的要求以及衛(wèi)星功能,衛(wèi)星結構的輕型化設計已經成為衛(wèi)星結構發(fā)展的趨勢之一。國際通訊衛(wèi)星中心的推力桶采用先進復合材料,該種推力桶質量比傳統(tǒng)鋁結構的質量降低了30%左右,降低的重量可以增加460條電話線路,同時還能夠有效地降低衛(wèi)星的發(fā)射費用。歐美國家衛(wèi)星結構的質量為總質量的1/10,其原因就是大量的應用了先進復合材料。現(xiàn)階段,我國神州系列飛船、風云二號氣象衛(wèi)星等都采用碳纖維/環(huán)氧復合材料,有效地降低了總體重量,同時發(fā)射成本也顯著降低。
5.2 導彈用結構材料
現(xiàn)階段,美國已經將先進復合材料作為導彈彈頭結構殼體、級間段、儀器艙等部件的主要材料,洛克希德導彈與宇航公司指出,采用碳纖維/環(huán)氧復合材料制造的導彈比傳統(tǒng)鋁結構導彈的重量減輕40%。現(xiàn)階段,采用先進復合材料的導彈發(fā)射筒也被國外發(fā)達國家應用在戰(zhàn)術、戰(zhàn)略型號上,例如,俄羅斯的“白楊M”導彈、美國的“MX”導彈都采用復合材料發(fā)射筒。因為先進復合材料導彈發(fā)射筒和傳統(tǒng)金屬結構相比,其結構質量顯著降低,能有效地提高戰(zhàn)略、戰(zhàn)術導彈的靈活性。在戰(zhàn)術導彈領域,先進復合材料結構的導彈發(fā)射筒更加靈活、應用范圍更加廣泛。現(xiàn)階段,我國也研發(fā)了先進復合材料結構的戰(zhàn)略導彈和導彈發(fā)射筒,還研發(fā)了先進復合材料儀器艙,有效地提高了戰(zhàn)略導彈的靈活性和機動性,應用效果良好。
5.3 運載火箭結構材料
國外發(fā)達國家于20世紀50年代開始應用纖維纏繞成型的玻璃鋼殼體代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼殼,例如,美國的“北極星A-3”潛地導彈,采用纖維纏繞成型的玻璃鋼殼體,其重量比采用傳統(tǒng)鋼殼的“A-1”輕了55%左右,隨后研發(fā)的“MX”“三叉戟1”的三級發(fā)動機殼體,全部都采用芳綸/環(huán)氧復合材料,該種結構形式的殼體質量比纖維纏繞成型玻璃體殼體的重量減輕了50%左右。隨著先進復合材料的發(fā)展,其在運載火箭發(fā)動機殼體中的應用優(yōu)勢越來越明顯,并且先進復合材料被應用在三叉戟Ⅱ、德爾塔Ⅱ-7925運載火箭等型號中。現(xiàn)階段,我國運載火箭發(fā)動機殼體制造業(yè)逐漸的開始應用先進復合材料,雖然起步較晚,但是經過40多年的發(fā)展獲得了巨大的進步,經過多年的研發(fā),已經成功地將芳綸/環(huán)氧復合材料、玻璃纖維/環(huán)氧復合材料應用在運載火箭發(fā)動機殼體中。先進復合材料在運載火箭結構設計中的應用,有效地降低了運載火箭發(fā)動機的重量,同時提高了運載火箭發(fā)動機的性能。
6 復合材料在航空航天領域的發(fā)展前景
先進復合材料的應用已經成為評價航空航天器水平的重要標準,同時也是提高航空航天器結構先進性的重要物質基礎和先導技術。由于我國先進復合材料的應用水平和國外發(fā)達國家還存在一定的差距,但是我國已經進行大量投入來強化先進復合材料方面的研究,其發(fā)展前景良好。未來先進復合材料的發(fā)展主要表現(xiàn)在以下四個方面:
6.1 智能化
智能型先進復合材料和結構的研究,能夠創(chuàng)造巨大的經濟效益和社會效益,智能型先進復合材料在航空航天器外表的應用:在未來航空器表面增加各種傳感器,能夠對周圍環(huán)境進行實時、全面、智能的檢測,同時為通訊系統(tǒng)、電子戰(zhàn)以及雷達系統(tǒng)提供瞬時模態(tài),以此保證航空器能夠安全、穩(wěn)定地飛行。
6.2 多功能化
在減小航空航天器體積的基礎上,為了提高航空航天器的突防能力,許多結構部件需要具備多種功能,多功能先進復合材料的應用能夠賦予航空航天器新的功能,現(xiàn)階段,多功能先進復合材料的研究已經從雙功能型向三功能型方向轉變。
6.3 質量輕、性能高
目前,我國先進復合材料能夠減輕航空航天器的質量占總重的20%左右,和國外25%以上的減重效率還存在一定的差距。導致該種現(xiàn)狀的原因是我國先進復合材料的整體性能較低,并且結構的整體性相對較差。因此,在未來的發(fā)展過程中,應該加強對復合材料強度、韌性以及整體性等方面的研究,研發(fā)整體性好、強度高和韌性高的先進復合材料,同時使復合材料的減重率超過25%。
6.4 低成本
成本較高是限制先進復合材料在航空航天領域應用和發(fā)展的主要原因之一,為了解決該問題,應該對先進復合材料的制造工藝進行研究,采用科學的制造工藝進行先進復合材料結構、尺寸以及形狀的加工和制造,同時采用先進的質量控制技術、自動化技術、機械化技術等,提高先進復合材料的生產效率,提高其成品率,以此降低先進復合材料的成本。
7 結語
綜上所述,經過40多年的發(fā)展,我國先進復合材料工業(yè)逐漸形成了一個完整的體系,并且部分先進復合材料已經成功地應用在航空航天器生產實踐中,獲得了良好的效果。但是,從整體上來說我國先進復合材料技術水平和發(fā)達國家還存在一定的差距。因此,我國先進復合材料研究、研發(fā)人員和生產企業(yè)應該加快先進復合材料結構、制造技術、生產工藝等方面的研究,同時借鑒國外的先進技術和經驗,解決我國先進復合材料在航空航天領域應用的各種難題,以此提高我國航空航天器的各種性能,進一步促進我國航空航天領域的全面、高速發(fā)展。
摘 要:以國防科技工業(yè)大省陜西省為例,運用計量經濟學方法,針對陜西省十六年來航空航天制造業(yè)的總產值、新產品產值、固定資產投資額等指標與其區(qū)域經濟發(fā)展之間的關聯(lián)關系,通過E-G協(xié)整檢驗和Granger因果關系檢驗進行分析研究,并基于結論對進一步推動陜西省航空航天制造業(yè)與地方經濟的融合發(fā)展提出建議。
關鍵詞:航空航天制造業(yè);協(xié)整檢驗;Granger因果關系
一、研究背景
國防科技工業(yè)是我國戰(zhàn)略性支柱產業(yè),是國防現(xiàn)代化重要的物質技術基礎,是經濟社會發(fā)展和科技進步的首要推動力量。近年來,政府在國防科技工業(yè)與地方經濟融合發(fā)展的機制建設上進行了大膽的探索和實踐,取得了顯著的成效。在國防科技工業(yè)與地方經濟融合發(fā)展已經成為時代主題的背景之下,著力研究二者之間的關聯(lián)互動對于深度軍民融合及區(qū)域經濟良性加速發(fā)展具有重要的意義。
陜西省是我國重要的國防科技工業(yè)發(fā)展基地,擁有雄厚的科研實力和高新技術產業(yè)基礎,軍民融合產業(yè)的發(fā)展具有一定的代表性。其國防科研生產橫跨航空、航天、兵器、電子、船舶、核等六大行業(yè),航空航天制造業(yè)是發(fā)展最為顯著的。目前,陜西省航空航天制造業(yè)擁有30余家工業(yè)企業(yè),40家科研機構,近8萬從業(yè)人員,7千多研發(fā)人員,以及超過25億元的資產總額。并通過資源整合大力建設了西安兵器工業(yè)科技產業(yè)基地、西安船舶科技產業(yè)園、西安閻良國家航空高技術產業(yè)基地、西安國家民用航天產業(yè)基地、西北工業(yè)技術研究院,形成“三基地一園區(qū)一院”的發(fā)展格局。
二、實證分析
本文采用計量經濟學中的協(xié)整檢驗、Granger因果關系檢驗對陜西省航空航天制造業(yè)與地方經濟發(fā)展之間的關聯(lián)關系進行定量分析。
(一)指標選取與數(shù)據處理
本文所選用的數(shù)據樣本為1996―2011年的年度數(shù)據,數(shù)據來源于2013年《陜西省統(tǒng)計年鑒》與《中國高技術產業(yè)統(tǒng)計年鑒》。
選用國內生產總值GDP、航空航天制造業(yè)總產值AMO分別作為陜西省地方經濟發(fā)展狀況以及航空航天制造業(yè)發(fā)展的衡量指標,航空航天制造業(yè)固定資產投資額FAI代表其在基本建設的投入指標,新產品產值NPO代表在科研技術方面的投入指標,然后對陜西省航空航天制造業(yè)總產值AMO、固定資產投資額FAI、新產品產值NPO與陜西省GDP之間的互動關系展開研究。
為剔除價格波動的不利影響,首先運用GDP指數(shù)、固定資產投資價格指數(shù)以及航空航天器出廠價格指數(shù)對GDP、FAI以及AMO、NPO的原始數(shù)據分別處理,使之成為以1996年為基期價格計算的可比數(shù)據。為了避免異方差的影響,對這4個時間序列數(shù)據進行取對數(shù)運算,分別記為LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO,具體數(shù)據(見下頁表1)。本研究利用Eviews6.0軟件進行相關計算分析。
(二)單位根檢驗
時間序列分析中的首要問題是關于時間序列數(shù)據的平穩(wěn)性研究,平穩(wěn)性是指時間序列的統(tǒng)計規(guī)律不會隨時間的推移而發(fā)生變動的一種性質。本文基于ADF單位根檢驗法,對變量LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO以及它們的一階差分序列進行平穩(wěn)性檢驗。檢驗結果(見下頁表2)。
從下頁表2可以得知,LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO 4個變量在原水平下其ADF值均大于各顯著性水平下的臨界值,故為非平穩(wěn)變量。經過一階差分以后,新序列DLnGDP、DLnAMO、DLnFAI、DLnNPO在5%的顯著水平之下,其ADF值均小于各顯著性水平下的臨界值,4個變量數(shù)據均為平穩(wěn)性數(shù)據。基于此可以判定,序列LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO均為一階單整序列,可以進行接下來的協(xié)整檢驗。
(三)協(xié)整檢驗
協(xié)整是對非平穩(wěn)經濟變量長期均衡關系的統(tǒng)計描述,顧名思義,協(xié)整關系則是指非平穩(wěn)經濟變量之間存在的長期穩(wěn)定的均衡關系。本文使用E―G兩步檢驗法對變量間的協(xié)整關系進行檢驗。
1.航空航天制造業(yè)總產值AMO與GDP之間的協(xié)整檢驗。基于“兩步檢驗法”的思想,對一組變量之間是否存在協(xié)整關系進行檢驗,其與回歸方程的殘差序列是否是一個平穩(wěn)序列的檢驗是相同的。因此,下面采用最小二乘法對變量LnGDP與LnAMO進行回歸估計,可以得到:
從上述統(tǒng)計指標判斷,Prob值都在0.000,顯然小于5%的顯著性水平,表明模型回歸的系數(shù)非常顯著;F值為1 006.313,相應的概率值為0.000,因此可以拒絕模型整體解釋變量系數(shù)為零的原假設,模型的整體擬合情況良好;R方和調整R方都在98%以上,說明該模型整體上擬合得非常好;DW值為0.99,LM檢驗表明殘差序列不存在序列相關。
通過ADF檢驗法對殘差序列u進行平穩(wěn)性檢驗,檢驗結果(見下頁表3)。
通過下頁表3的檢驗結果可以看到,回歸方程(1)的殘差序列ADF檢驗值小于5%的顯著性水平下的臨界值,因此認為該殘差序列是平穩(wěn)的。
基于協(xié)整檢驗的思想,本文認為LnAMO與LnGDP之間存在協(xié)整關系,方程(1)為LnAMO與LnGDP之間的協(xié)整方程。而前文對原始數(shù)據進行了取對數(shù)運算,故回歸方程的系數(shù)代表了彈性的概念。因此,通過協(xié)整方程系數(shù)表明,如果陜西省航空航天制造業(yè)總產值增加1%,陜西省GDP增加0.82%。
2.航空航天制造業(yè)新產品產值NPO與GDP之間的協(xié)整檢驗。對陜西省航空航天制造業(yè)新產品產值和陜西省GDP之間的協(xié)整關系進行檢驗。得到回歸方程如下:
通過相關統(tǒng)計指標判斷我們可以得知,此回歸方程具有較好的擬合程度,而且,方程各系數(shù)和方程整體均具有顯著性。LM檢驗表明,殘差序列也不存在序列相關。
用ADF檢驗法對殘差序列u進行平穩(wěn)性檢驗,檢驗結果(見表4)。
通過表4中的ADF檢驗結果表明,回歸方程(2)的殘差序列ADF檢驗值小于10%的顯著性水平下的臨界值,因此可以說該殘差序列是平穩(wěn)的。
根據協(xié)整檢驗的觀點,可以認為LnNPO與LnGDP之間存在協(xié)整關系,方程(2)為LnNPO與LnGDP之間的協(xié)整方程。協(xié)整方程系數(shù)表明,如果陜西省航空航天制造業(yè)新產品產值增加1%,陜西省GDP則增加0.59%。
3.航空航天制造業(yè)固定資產投資額FAI與GDP之間的協(xié)整檢驗。同理,對陜西省航空航天制造業(yè)固定資產投資額與陜西省GDP之間的協(xié)整關系進行檢驗。回歸方程如下:
由上述統(tǒng)計指標可以看出,方程擬合效果較差,方程整體和方程系數(shù)都不具有顯著性,而且LM檢驗表明殘差序列存在2階自相關。
用ADF檢驗法對殘差序列u進行平穩(wěn)性檢驗,檢驗結果(見表5)。
表5的ADF檢驗結果表明,回歸方程(3)的殘差序列的ADF檢驗值大于顯著性水平10%下的臨界值,因此接受原假設,認為該殘差序列是一個非平穩(wěn)序列。
根據協(xié)整檢驗的思想認為LnFAI與LnGDP之間不存在協(xié)整關系。
(四)Granger因果關系檢驗
采用協(xié)整檢驗,只是對變量間是否具有長期均衡關系進行了相關檢驗,而其對于變量間的長期均衡關系是否構成因果關系以及因果關系方向等問題,并不能給出更加合理清楚的解釋。因此,本文采用Granger因果關系檢驗進一步檢驗變量間的因果關系。
1.航空航天制造業(yè)總產值AMO與GDP之間的Granger因果關系檢驗。由于LnAMO與LnGDP之間存在協(xié)整關系,我們使用水平值對其因果關系進行考察。然而,滯后階數(shù)對Granger因果關系檢驗結果具有顯著的影響,若滯后階數(shù)不同,則所得因果關系也會具有差異性。因此,在實際操作中,通過利用較多的滯后階數(shù)進行多次檢驗,將會獲得更為全面合理的結果。
選擇滯后階數(shù)從1~4,對倆變量進行Granger因果關系檢驗,檢驗結果(見下頁表6)。
下頁表6顯示,當滯后1期時,拒絕原假設,LnAMO與LnGDP之間互為Granger因果原因;當滯后階數(shù)為2階時,存在單向Granger因果關系(由LnGDP到LnAMO);當滯后階數(shù)為3階時,存在單向Granger因果關系(LnAMO到LnGDP);而在滯后期為4階時,二者之間不存在任何方向上的Granger因果關系。不難看出,在較短時期內,主要存在的是單向Granger因果關系(由地方經濟增長到航空航天制造業(yè)總產值增長);而在滯后3期時,存在反向Granger因果關系(由航空航天制造業(yè)總產值增長到地方經濟增長)。
2.航空航天制造業(yè)新產品產值NPO與GDP之間的Granger因果關系檢驗。鑒于LnNPO與LnGDP之間也存在協(xié)整關系,因此使用水平數(shù)值對其進行Granger因果關系檢驗,檢驗結果(見下頁表7)。
由下頁表7可以看出,在滯后期數(shù)從1~4時,均存在由LnNPO到LnGDP的單向Granger因果關系,說明在滯后四期的時間內,都存在由航空航天制造業(yè)新產品產值增長到地方經濟增長的單向Granger因果關系。
3.航空航天制造業(yè)固定資產投資額FAI與GDP之間的Granger因果關系檢驗。由于LnFAI與LnGDP之間不存在協(xié)整關系,因此,根據Granger因果關系檢驗對數(shù)據平穩(wěn)性的要求,需要對平穩(wěn)序列進行差分之后再進行檢驗,檢驗結果(見下頁表8)。
由表8可以看出,在滯后期數(shù)從1~4時,LnFAI與LnGDP之間均不存在任何方向上的Granger因果關系。且差分后的數(shù)據,表示了變量在前后年份之間的波動,因此這一檢驗結果可以解釋為,陜西省航空航天制造業(yè)固定資產投資額波動與陜西省GDP波動之間在滯后四年的時間內都不存在任何方向上的Granger因果關系。
三、研究結論
通過上述實證分析,本文主要得出以下幾點結論:(1)陜西省航空航天制造業(yè)總產值以及新產品產值與地方經濟發(fā)展之間,已經建立起了長期平穩(wěn)的均衡關系,且二者彈性系數(shù)分別為0.82和0.59,而固定資產投資額與地方經濟發(fā)展之間還未形成平穩(wěn)的均衡關系。(2)陜西省航空航天制造業(yè)總產值對地方經濟發(fā)展的驅動作用,在時間上仍然存在一定的滯后。新產品產值很好地帶動了地方經濟的發(fā)展,但地方經濟的發(fā)展卻并未形成促進航空航天制造業(yè)新產品產值增加的原因。總體上看,二者之間未形成良好的互動反饋機制。固定資產投資額與地方經濟發(fā)展之間也尚未形成良好的互動關系。
四、政策建議
基于上述分析及結論,為了深入推行陜西省航空航天制造業(yè)與地方經濟的融合發(fā)展,本文特提出以下幾點建議:(1)重點扶持優(yōu)秀的航空航天制造業(yè)企業(yè)推行股份制改革和分批上市。大力推動企業(yè)建立現(xiàn)代企業(yè)制度和現(xiàn)代產權制度,并通過積極引入多元化的投資主體,增強企業(yè)的內在活力和自我發(fā)展的動力,且以上市企業(yè)為產業(yè)發(fā)展平臺,加快航空航天制造業(yè)的發(fā)展步伐。(2)完善科研機制建設,提高軍民融合產業(yè)科技成果的轉化效率。通過加深軍工與民用企業(yè)之間相互合作,不僅對國防科技工業(yè)運行效率得到了提升,而且與地方經濟的融合發(fā)展得以更好地推動,“軍民結合”的國防科技工業(yè)體系被更好地建立。(3)政府應該繼續(xù)推動產學研合作,加大科技創(chuàng)新的力度,并通過增加對高校、科研院所的投資等方式,加速并提高了科研成果的開發(fā)利用。與此同時,科技人員的配置效率需要進一步提高,人員培訓力度需要進一步加大,進而來保證企業(yè)可持續(xù)性的創(chuàng)新能力。(4)努力探索本地區(qū)其他產業(yè)的支撐。例如,本地其他產業(yè)部門在資金、技術、人力、物力上給予支持幫助,及對國防科技產業(yè)管理創(chuàng)新提供的意見等,所以應大力促進區(qū)域產業(yè)部門發(fā)展的良性互動,進一步推動航空航天制造業(yè)的長足發(fā)展。
摘 要:以美、俄為代表的航空航天大國建設了具有各自特色的航空航天專業(yè)院系,并開展了多年的教學實踐經驗。論文旨在通過材料的梳理,了解國外航空航天專業(yè)人才培養(yǎng)的模式,對國際一流大學航空航天類專業(yè)的設置、課程安排、學生培養(yǎng)特點等方面進行研究,從中總結經驗,為國內航空航天類專業(yè)的教學教改提供參考。
關鍵詞:航空航天專業(yè);人才培養(yǎng)模式;課程體系
引言
航空航天代表了科技和工業(yè)發(fā)展的最前沿,是促進國家科技發(fā)展、滿足經濟建設、增強國防安全和加快社會進步的重要力量。加強航空航天類高校教育,培養(yǎng)一批具有高素質、創(chuàng)新能力的航空航天類專業(yè)人才是服務我國戰(zhàn)略發(fā)展的必然需求。航空航天類本科人才是高層次航空航天類人才的基礎,培養(yǎng)適應國際競爭的航空航天類本科人才,是我國航空航天科技發(fā)展的關鍵。當前,以美、俄為代表的航空航天大國都建設了自己特色的航空航天專業(yè)院系,開展了多年的教學實踐,具有豐富的經驗。論文旨在通過材料的梳理,了解國外航空航天專業(yè)人才培養(yǎng)模式,對國際一流大學航空航天類專業(yè)設置、課程安排、學生培養(yǎng)特點等方面進行研究,從中總結經驗,為國內航空航天類專業(yè)教學教改提供參考。
一、國外著名航空航天院系
(一)美國著名航空航天院系
美國是世界上航空航天類研究最發(fā)達、人才培養(yǎng)最成功的國家,其人才培養(yǎng)主要依賴其國內的大學。比較有代表性的有麻省理工學院和斯坦福大學。
麻省理工學院航空航天類教學與科研由航空航天系負責,下設三個部門,分別是信息部、航空系統(tǒng)部、飛行器技術部。信息部分主要研究航天系統(tǒng)有關的信息獲取、處理、傳輸技術,如衛(wèi)星通信、高空偵察、空中通信、集成防御系統(tǒng)等,負責教授導航、制導、控制、通信、網絡、實時軟硬件系統(tǒng)等課程。航空系統(tǒng)部門主要研究航空航天高復雜性系統(tǒng)的設計、制造、操作方法,教授最優(yōu)化方法、故障診斷、系統(tǒng)容錯等課程,建有人機實驗室、空間系統(tǒng)實驗室、國際空運中心、操控臺研究中心、復雜系統(tǒng)研究實驗室等。飛行器技術部門負責計算方法、流體力學、推進技術、材料科學、結構技術等的研究和教學,建有宇航計算設計實驗室、空氣渦輪實驗室、宇航微小結構協(xié)會、空間推進實驗室、先進材料和結構技術實驗室等。
斯坦福大學航空航天系隸屬于工學院,承擔航空專業(yè)的教學科研任務。該系的研究領域包括空氣彈性變形及流體仿真、飛行器設計與控制、應用航空動力學、空氣聲學計算、流體動力學計算、動態(tài)系統(tǒng)計算、機器人控制、復雜材料與結構、湍流模擬、推進、高超聲速流體、導航、控制系統(tǒng)辨識與優(yōu)化、衛(wèi)星工程、湍流與燃燒等。
(二)俄羅斯著名航空航天院系
俄羅斯也是航空航天強國,開設航空航天專業(yè)的主要學院有莫斯科國立航空學院、西伯利亞國立航空航天大學。莫斯科國立航空學院建于1930年,擁有12個學院,56個系,128個實驗室,3個設計局,幾個計算機中心,一個實驗工廠,一套運動航空訓練設施,一個莫斯科附近的飛機場,兩個科研機構(應用力學和電氣力學,低溫研究)。該學院通常以數(shù)字編號代替學院名稱,從一院到十二院分別為航空工程院、發(fā)動機院、控制系統(tǒng)院、信息與電力院、無線電電子學院、經濟與管理院、航空航天院、機器人與智能系統(tǒng)院、應用數(shù)學和物理院、應用力學院、人文科學院、預科院。西伯利亞國立航空航天大學擁有空間研究及高技術學院和航天技術學院,設置了飛機制造系、航空發(fā)動機與能源裝備系、飛行器管理系統(tǒng)系、航空導彈技術系、飛行器無線電技術系統(tǒng)系。
(三)歐洲著名航空航天院系
英國帝國理工學院在其工學院設置了航空系,主要負責飛機設計制造方面的研究與人才培養(yǎng),包括航空動力學與航空結構學兩個研究方向。航空動力學方向包含流體基礎、航空飛行器設計、控制、生物醫(yī)學、環(huán)境與工業(yè)關系等方面的研究。航空結構學方向包括計算力學、沖擊與損傷、復合材料等方面的研究。
法國國家高等航天航空學院已經有90多年的歷史,它位于歐洲航天業(yè)發(fā)展的中心地帶,致力于培養(yǎng)頂尖的技術工程師,在研制協(xié)和式客機的工程師當中,有許多就是從法國高等航天航空學院畢業(yè)的。學院下設5個系和一個研究中心,分別是空氣動力學、能源、推進系、結構與材料力學系、光電子與信號系、語言文化藝術系、航空宇航中心。
二、國外著名航空航天院系專業(yè)設置與課程體系
(一)學位與專業(yè)設置
國外著名航空航天院系多數(shù)是本科四年,研究生二年,英國有本科3年,研究生1年。俄羅斯不同,如莫斯科國立航空學院預科1年、本科4年、碩士2年、博士3年。在學位設置上,各個院校有所不同,歸納起來,主要有工學學士、航空航天工程學士、航空工學學士、航空航天工學學士、航空工程理科碩士、航空航天工程學士、航空與宇航工程學士、航空學理科碩士、航空與航天學理科碩士、機械與航天工程理科碩士。
(二)國外著名航空航天院系課程體系
麻省理工學院(MIT)航空與航天專業(yè)是美國同領域中最有名的專業(yè),其人才培養(yǎng)理念和課程設置世界聞名。MIT航空與航天系設有兩個本科專業(yè)方向:航空與航天科學工程專業(yè)和航空與航天信息科學工程專業(yè),兩個方向的課程設置都建立在航空航天基礎(核心)課程上,下面分別以A和B代指這兩個專業(yè)。課程主要包括全校統(tǒng)一要求課程和系課程構成。全校統(tǒng)一要求課程包括基礎科學課程(6門)、人文、藝術、社會科學課程(8門)、科學與技術限選課程(2門)、實驗課程(1門);系課程包括系核心必修課程、專業(yè)課程、試驗與進展課程,其中系核心必修課程包括一體化工程I、II、III、IV,計算機和工程問題求解引論,自動控制原理、動力學、隨機系統(tǒng)分析、微分方程;專業(yè)課程中專業(yè)A包括空氣動力學、結構力學、推進系統(tǒng)引論、航天工程中的計算方法,專業(yè)B包括航天系統(tǒng)的評估與控制、數(shù)字系統(tǒng)實驗室介紹、實時系統(tǒng)與軟件、交互系統(tǒng)工程、人為因素工程、自主決策原理;試驗與進展課程包括飛行器工程、空間系統(tǒng)工程、試驗項目I、試驗項目II、飛行器進展、空間系統(tǒng)進展I、空間系統(tǒng)進展II。
(三)學時學分要求
1.學分組成。課程學分組成考慮教學環(huán)節(jié),如MIT飛行動力學課程,總學分12分,構成包括課堂3分、實驗1分、預習和復習8分。另外還有無學分課程,課程必修但無學分,如普林斯頓沒有學分制、強調上課門數(shù),斯坦福大學基礎課程要求5門航空航天基礎課程,專業(yè)課程4選3。英國大學一般不設立學分制,所有學生都按部就班完成規(guī)定課程的學習。
2.學分要求。美國大部分學校有明確的畢業(yè)學分數(shù)要求。如MIT航空航天工程系根據培養(yǎng)計劃設課程學分,又分成4類,分別是核心課(core)108、專業(yè)領域課(professio-
nal area)48、實驗和綜合應用(experiment and Capstone)30、非限制性選修課(unrestrictived elective)48,總學分大于234學分。但是在學分數(shù)量并不統(tǒng)一,差異很懸殊,如密歇根128學分、MIT大于234學分、賓州州立132學分。航空航天專業(yè)必修課比例很高,有的高達90%以上,如斯坦福、佐治亞理工、普渡。另外還有只要求課程而不要求學分的,如普林斯頓畢業(yè)要求共36門課。
3.學時要求。有些大學要求學時達到一定數(shù)量,如悉尼大學本科至少192學時,研究生核心課程和選修課程,至少144學時。斯坦福大學研究生基礎課程設置門數(shù)要求,其他按學時要求,數(shù)學(6個學時)、技術選修(12學時)、人文社科類選修(45學時)。
三、國外著名航空航天院系專業(yè)培養(yǎng)特色
歸納起來,國外著名航空航天院系在專業(yè)培養(yǎng)上具有如下特色。一是國外著名大學航空航天專業(yè)設置寬、窄各有特色。美英等專業(yè)設置以寬口徑、大類培養(yǎng)為主,基本不針對特定航空航天器劃分專業(yè),學生專業(yè)方向只是體現(xiàn)在個別課程的選擇上。俄羅斯、烏克蘭等的專業(yè)劃分細而精,如莫斯科國立航空學院幾乎整個大學的院系專業(yè)就代表了航空航天器的各個不同部分,專業(yè)面向具體而明確。二是國外著名大學航空航天專業(yè)課程體系具有少而精且多樣化特色。美英等課程每學期課程數(shù)量相對較少,但課業(yè)工作量不少。學生畢業(yè)所需學時學分也不少。美英等航空航天專業(yè)的課程必修多、選修少,完全學分制的作用并不明顯,反映了航空航天專業(yè)的特殊性。課程學習課內外并重,還有較多實踐環(huán)節(jié)、交流討論、項目設計等。課程的環(huán)節(jié)豐富多樣(如劍橋)。教授授課。三是注重通識教育與專業(yè)教育的結合。在通識教育上,在課程設置中有重視科技寫作、科研道德規(guī)范、表達與交流、團隊協(xié)作、人文素質培養(yǎng)和工程師就業(yè)指導。在專業(yè)教育上,強化多樣化實踐環(huán)節(jié)、注重專題課程和生產實習。四是注重綜合素質和個性化培養(yǎng)。例如南安普敦大學設置有工程管理與相關法律的必修與選修課程,讓學生學習在工程實踐中如何領導團隊、進行項目管理與風險評估、做出決策以及熟悉與之相關的法律知識。還會從工業(yè)部門請來客座教師來協(xié)助授課,并安排有相應的實踐環(huán)節(jié)。針對個性化培養(yǎng)需求,在課程設置上具有較大的選擇基數(shù)。
四、總結
航空航天類本科人才是高層次航空航天類人才的基礎,是航空航天類研究生人才的后備軍。論文主要對國際一流大學航空航天類專業(yè)學位與專業(yè)設置、課程體系、學時學分要求點等方面進行了梳理,總結了人才培養(yǎng)特色,為國內航空航天類專業(yè)建設和教學教改提供參考。