时间:2023-08-04 16:47:43
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇航空航天的未来,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
学科优势助推人才起飞
航空航天类专业主要研究飞行器的结构、性能和运动规律,培养如何把飞行器设计制造出来并送上太空的工程技术专业人才。从狭义上讲,航空航天类专业包括飞行器设计与工程、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、探测制导与控制技术等主体学科专业。然而,无论是飞机还是航天飞行器,都是综合科学技术的结晶,涉及材料、电子通讯设备、仪器仪表、遥控遥测、导航、遥感等诸方面。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、交通运输、质量与可靠性工程等都是航空航天技术不可或缺的学科专业。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。
航空航天类专业对同学们的要求是“厚基础、强能力,高素质、重创新”。同学们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。
有同学认为航空航天类专业就业覆盖面窄,如果毕业后不能进入航空航天类企业,就很难找到专业对口的工作。其实不然,航空航天高科技辐射国民经济各个部门,航空航天类专业扎实的工程技术理论与实践基础平台,促成了其拓展性宽、应用性强、适用面广的专业特点。可供毕业生选择的对口职业有很多,如飞行器设计、制造人员,科研机构研究人员,国防部门研究管理人员,各级政府部门负责航空航天相关工作的研究管理人员,民航企事业单位的技术管理人员等。毕业生不仅可从事航空航天等领域的设计、制造、研发、管理等工作,还可在民航、船舶、能源、交通、信息、轻工等其他国民经济领域施展才华,像微软、IBM、贝尔、方正、海尔等知名企业都曾纷纷到航空航天院校招贤纳才。很多民用部门也都点名要航空航天类专业的毕业生,认为他们基础扎实、学以致用。
行业繁荣点燃人才需求
航空航天科技工业是知识密集和技术密集的高技术领域,航空航天技术的广泛应用影响到政治、经济、军事、科技、文化及通信、气象、能源、探测等领域,成为社会进步的强大动力。从世界范围来看,航空航天科技工业是朝阳产业,在提升国家整体科技水平和综合国力方面起着龙头的作用。
我国经济的快速发展为航空航天工业提供了广阔的发展空间。国务院公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中,关于大型飞机、高分辨率对地观测系统、载人航天工程与探月工程等航空航天领域范畴的工程便占到16个重大专项中的4项。未来我国航空航天发展将重点开发大型飞机设计与制造成套技术,载人航天实现航天员出舱进行航天器交会对接试验活动,直至实现登月计划等。2007年大飞机项目正式上马,给我国的航空业带来了空前繁荣,带活了一批航空类企业,也为航空航天类专业毕业生带来了良好的机遇。
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。据统计,2011年最被看好的12类专业之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、制造及总装技术、计量检测技术、航空航天电子电器设备设计开发、信息及测控技术,航空航天生物技术、航空适航管理、航空维修改装,以及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。有关人士根据教育部公布的相关信息归纳出的“最出人意料的十个高就业专业”,便将航空航天类专业列入其中。
上海作为我国新支线飞机和未来大型民用飞机设计总装基地和重要的航天基地,举办了“上海航展”,展会上举行了航空航天人才大型招聘会。据航展招聘组负责人介绍,目前航空航天项目需要大量人才,仅空客A380一个项目组的技术人员需求数量就超过六千人,而我国这方面人才缺口非常大。
近年来,以航天科技,科工集团,航空一、二集团等为代表的航空航天类企事业单位生产和科研任务饱满,条件大为改善,待遇提高很快,一些单位的员工年薪可达十几万,稍差一些的单位其员工薪资待遇也可达到当地中上水平。航空航天事业的迅猛发展,无异于为年轻学子的成长搭建了理想的平台。像航天空间设计研究院、航空材料研究院等单位都炙手可热,受到重点院校毕业生的青睐。毕业生就业地域以北京、上海、西安、成都、沈阳、哈尔滨、深圳等省会及核心城市为主。
从个人长远发展来看,在航空航天类企事业单位工作,发展前景好,待遇高,成长快。随着载人飞船、探月工程、大飞机等重大项目的深入实施,必将有越来越多的青年才俊在锻炼中脱颖而出。
报考提示
我国目前开设航空航天类专业的重点院校有北京航空航天大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、西北工业大学、南京理工大学、哈尔滨工程大学等。近年来,清华大学、复旦大学、上海交通大学、厦门大学等也相继设置了此类专业。开设航空航天类专业的普通院校有南昌航空工业学院、沈阳航空工业学院、郑州航空工业管理学院、中北大学、中国民航大学等。由于各个院校的发展历史、层次、实力不同,学科专业水平差异也较大,同学们应注意了解自己感兴趣的院校,根据自身实力,准确定位,合理选择。
学习航空航天类专业以及将来从事航空航天技术工作,需要具备较强的学习钻研及动手能力,要求同学们的数理化基础扎实,逻辑思维能力较强,严谨求实,乐于钻研。同学们应从实际出发,量体裁衣。
月球探索之前一直都是国家行为,但现在越来越多的私营机构和商业公司正在寻求未来几年探索月球。
尽管距离1969年人类宇航员踏上月球已经四十多年了,但美国航空航天局(NASA)仍然计划重返月球。这次虽然没有总统的号召,但美国航空航天局的探月计划仍然是载人登月,至于时机嘛,就是他们宣布自己的新一代火箭和太空飞船“猎户座”准备就绪的时候。就在本周,美国航空航天局公开展示了造价高达5亿美元的“猎户座”太空飞船,并宣布计划在2014年以无人驾驶的形式展开首航,届时将以3.2万公里的时速飞到距离地球5800公里的地方。“猎户座”的载人飞行预计在2019年展开。“猎户座”本来是美国前总统小布什所制定的月球任务“星座计划”的一部分,但奥巴马上台后,取消了“星座计划”,而主张集中在改进火箭技术。不久后,奥巴马又恢复了“猎户座”宇宙飞船的部分,使它成为国际太空站的“逃命汽车”工具。据悉,“猎户座”宇宙飞船包括一个供航天员乘坐和运载货物的太空舱、一个推进电力系统与其他设备的太空舱,以及载有另一个太空舱的“发射后放弃”系统。其他国家,如俄罗斯、日本等,也有自己的探月计划。
不过这次美国航空航天局并不打算自己大包大揽一切。与之前的航天飞行一样,美国航空航天局再次与民间公司合作进行第二代月球探索,简称“探月2.0”。
新探月竞赛在私人公司间展开
上世纪六七十年代的登月竞赛是国家与国家之间的比赛。而这次的竞赛则在私人公司之间展开,他们正在研发探月用的机器人太空飞船。美国航空航天局希望从这些公司那里学习借鉴,以协助自己未来的太空探索任务——不仅仅是探索月球,还要探索小行星和太阳系其他地方。
美国航空航天局的“创新月球演示数据计划”(ILDD),由位于约翰逊航天中心的月球登陆器项目办公室负责,该计划于2010年,并在同年10月公布了一系列的合同。“创新月球演示数据计划”允许美国航空航天局去购买商业化运营的公司或实验室在研发月球登陆器方面的各种技术数据。
2010年10月美国航空航天局宣布与6家公司达成协议,将购买这些公司的探月相关技术数据。美国航空航天局感兴趣的是正在开发的新技术的相关信息,这些技术包括系统集成和测试、发射、太空演示、制动燃烧和月球着陆等。美国航空航天局计划利用这些数据去发展自己未来的登陆系统,为人类或机器人登月、登陆近地小行星或登陆其他太阳系目的地做准备。
2010年12月美国航空航天局宣布已经与3家公司签订合同,购买其登月技术数据,这3家公司分别是“月球快车”公司、“太空机械技术”公司和Dynetics公司,合同涉及金额都是50万美元。根据合约条款,这3家公司都必须证明一个已做好航天飞行准备的月球登陆器的关键技术组成。而这三家公司同时也都参与了“谷歌月球X大奖赛”(GLXP)。
“美国航空航天局将是探月2.0时代的强大领导者,正如它在上世纪六十年代的著名探月竞赛中所表现的那样。不过这次美国航空航天局将通过与国际伙伴、尤其是商业公司合作来显示自己的领导地位,同时也要进行它自己的月球探索计划。”威廉·波默朗茨评价道,他是“X大奖基金会”下属的“太空大奖”项目高级总监。
2012年4月23日,“月球快车”公司宣布已经向美国航空航天局交付了一个任务设计包,内容包括其探月机器人计划和月球金属矿产及水源开发计划的详细数据。
除了上述的“创新月球演示数据计划”相关合同,“月球快车”公司还与美国航空航天局签署了《补偿太空行动协议》,以研发自己公司的月球登陆器。根据该协议,“月球快车”公司可以从美国航空航天局购买技术和技术支援服务。
谷歌设巨奖激励探月竞赛
“谷歌月球X大奖赛”是私营公司之间探月竞赛的缩影,该大奖赛提供了史上最高的激励性奖金——这也反映了登陆月球在技术和资金方面所面临的挑战是多么巨大。一等奖3000万美元,将奖励给首个成功发射机器人探月器并成功登陆月球的公司,当然,这个探月器在登陆后还必须行进500米并向地球传回视频、图片和数据。
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
中图分类号:TP18 文献标识码:A
0前言
现代控制理论是以解决航空航天领域的科技问题所诞生的一种拥有特定意义的理论,随着科学技术的不断进步,各种现代控制方法被逐渐研究出来,为了使现代控制方法更好地应用于航空航天领域,因此人们逐渐加深对现代主要控制方法的研究现状及未来发展趋势的探索分析。
1现代控制理论概述
现代控制理论的基础是状态空间学,然后结合了线性代数、微积分方程等数学方法,从而形成的一种控制系统。该理论自上世纪五十年代诞生以来便受到人们的广泛关注并且得到快速的发展。该理论最初主要运用于航空航天领域,是为了解决如何使用最少的燃料和最短的时间将宇宙火箭或者是人造地球卫星发射到预定的轨道等问题,随着这些问题的逐渐解决,控制理论的范围也逐渐扩大,经过半个多世纪的发展,现代控制理论已经产生了多种不同的控制理论分支,应用于社会生产生活的各个领域。
2现代主要控制方法
目前应用于航空航天领域的现代控制方法主要有以下几种。
2.1人工智能控制
人工智能控制中又衍生出多种不同的控制方法,主要有:
(1)神经网络控制。神经网络一般是用于对信息的处理及控制。神经网络的结构具有分层的特性,在每个神经元之间都可以进行输入与输出的连接,但是在不同层次的神经元则无法实现连接。神经网络具有不同的网络形式,其中以BP网络和RBF网络形式最为典型。自八十年代以来,神经网络在控制理论中的广泛应用已经可以解决控制理论中的绝大多数问题,成为社会上关注的焦点。例如建模与辨识系统、配置极点、控制内膜、自适应控制等。而神经网络可以对航空航天领域进行智能控制,主要归功于神经网络具备的学习能力,从而减少了适应环境的变化,能够十分方便地对控制系统进行在线离线的控制。而且神经网络具备计算的特质,可以准确高效的完成计算处理。同时信息的分布式储存和处理结构,有较高的泛化与容错能力。
(2)模糊控制。模糊控制的理论基础是计算机的模糊集合论、模糊逻辑推理和模糊语言变量这是中模糊理论。目前,模糊控制理论可以对不确定的控制对象模型进行满足系统非线性的操作,同时模糊控制系统可以将枯燥难懂的数学变量变为语言文字信息,方便人们进行理解。模糊控制理论是对人的思维进行高度的模拟,以此根据人在航空航天工程建设中积累的经验进行模糊推理。
但是,模糊控制理论中仍存在一些问题,例如:模糊控制器的工作原理相对复杂,影响到系统运行的稳定性,而且模糊控制同鲁棒控制的对比关系还需进一步进行研究,因此模糊控制理论还在在不断的完善发展中,在未来模糊控制理论将更趋近于专家模糊控制、智能优算法相结合的模糊控制等。
2.2最优控制
最优控制理论又被称为动态最优化或过程最优化理论,在满足各类式对初始、过程以及终端的制约条件的情况下,找到最优的控制策略,确保系统的性能指标可以符合规定的性能指标式,以此来实现对系统最优化的操作。
极值原理、微分对策以及动态规划是现阶段最优控制下形成的主要理论,我们在使用最优控制时所使用的数值方法主要有:梯度法、伪谱法、遗传算法等,我们也可以将不同的算法进行组合,融合每种算法的优点,打破只用一种算法的局限性,从而提高整体算法的控制水平,可以有效地对一些更加复杂的最优控制问题进行解决。
目前最优控制理论主要应用于航空航天工程中的一些问题,例如:如何解决线性二次型指标的最优问题、伺服机构问题、跟踪问题等。但是随着时代的发展,社会的进步,我们对最优控制的要求也越来越高,需要使用最优控制解决的问题也越来越多,因此在未来,最优控制的对象将会变的多样化,系统的结构也会更加复杂,从而使最优控制理论可以解决一些更加复杂的不确定性的系统问题。
2.3自适应控制
自适应控制理论下的系统通常带有明显的不确定性,所谓的不确定性指的是被控制对象的环境模型是不确定的,其中包含着一些随机因素和未知情况。因此,在自适应控制中需要对系统的工作状态进行自动的调节,所以自适应控制主要是对控制法则进行修改调整,对控制器的可变参数进行在线调整,对性能指标或辨识对象的动态特性进行在线测量,从而实现对系统的自适应控制。根据应用领域的不同,我们建立的自适应系统也存在一定的差别,但是自适应系统所完成的功能都是相同的,我们建立的自适应系统控制模型主要分为两种:一种是模型参考自适应系统和无模型参考自适应系统。
3结论
综上分析可知,现阶段我国在航空航天领域所使用的现代主要控制方法有:人工智能控制、最优化控制、自适应控制等,我们只有加深对现代控制方法的研究,将现代控制方法的作用最大限度的发挥出来,才能提高现代控制方法对航空航天领域的控制水平,才能促进我国航空航天领域的进一步发展。
参考文献
与其说菜籽是种下去的,不如说是被粘到了最佳位置,使用的黏合剂是一种叫作瓜尔豆胶的常用食品添加剂。这些位置可以使菜籽长出的根迅速找到水源,并且让植物垫外生长的菜叶尽可能高效地发芽。这些植物垫将会被封装在运输包内送往国际空间站,然后被放置在特制的生长室内。这个生长室配备了光照、照相机和其他在轨实验所需的条件。轨道实验室中的宇航员将会每
天给种子浇水,而地面研究人员也会进行同样的实验作为对照。
这些被植入18个植物垫的菜籽,将在下周的CRS-7号发射任务中,搭载太空探索技术公司的龙飞船进入太空。
2015年7月7日
明天,宇航员会给莴苣种子浇水, 打开特制LED光源,开始下一轮国际空间站上的蔬菜生产。这是2014年开始的Veggie蔬菜种植系统实验的第二阶段。
实验中经常遇到的问题是生长中的植物接触不到足够的水分。这就需要宇航员对灌溉过程进行直接干预――亲自给植物垫中的种子浇水。
一周之后,莴苣植株将会被疏松栽培,让最大最强壮的植株获得更多空间和资源,以更好地生长。根据生长状况,完成该实验大约需要28天。在绕地球飞行的同时,宇航员会吃掉其中一半的作物。另一半将被送回地球进行研究。对未来飞向太空深处执行探索任务及飞向火星的宇航员来说,哪怕只有少量的新鲜蔬菜,都会提供极具价值的营养。
2015年7月8日
在宇航员斯科特・凯利将含有菜籽的植物垫放置在蔬菜种植系统中并给它们浇过水之后,国际空间站的第二批蔬菜种植实验正式开启。专门化的太空农场给植物提供光照,并让植物垫的棉芯通过吸收湿气获得水分。斯科特・凯利将给生长中的植株拍照,并将照片传给肯尼迪航天中心的科学家,以便他们对实验进行监控,并且在地球上用同一种菜籽进行对照实验。预计几天之后,空间站上的菜籽就会发芽,一个月后,宇航员就应该可以饱餐一顿莴苣了。这项研究被认为对
于将宇航员送往太空深处,并最终送上火星的未来计划至关重要。在长时间的太空旅行中,宇航员可以通过绿色蔬菜补充维生素,并享受来自地球家园的宽慰。
2015年8月10日
宇航员的一小口,人类历史的一大。在从国际空间站Veggie蔬菜种植系统收获了“极品红”长叶莴苣之后,宇航员斯科特・凯利、科尔・林格伦和油井龟美品尝了他们的劳动成果。
2015年8月11日
太空蔬菜种植前景一片光明。未来的火星之旅离不开在微重力环境条件下生产食物的能力,地球上的农业生产者以及食客们也可因这项研究获益良多。8月10日,宇航员斯科特・凯利、科尔・林格伦和油井龟美成为第一批尝到太空食材的人,他们采摘并品尝了国际空间站内种植的莴苣。
他们食用的是名为“极品红”的长叶莴苣品种,这些莴苣摘自在轨运行的国际空间站内的Veggie蔬菜种植系统。今天早晨,美国航空航天局肯尼迪航天中心的蔬菜种植组也从地面收获了莴苣,除了生长地不同外,与空间站中的莴苣别无二致。“蔬菜种植系统表明植物在太空中生长和在地球上生长极其相似。”美国航空航天局肯尼迪航天中心蔬菜种植组的负责人乔亚・马萨博士在组内通风会上表示。肯尼迪航天中心副主管珍妮特・佩特罗说:“创新是美国航空航天局继承的巨大资产,也是我们的文化,国际空间站是近地轨道上的一个良好的科研平台。但是如果要去火星,我们需要脱离地球的束缚。”
除了能让未来的太空探索受益,该项研究也能给地球带来显而易见的好处。全球人口持续增长,如何在有限的空间内种植更多的粮食作物也越发重要。该项目副总监丽莎・克罗雷多说:“美国航空航天局的商业航天员正在计划联手国际空间站的研究,为未来将人类送上火星而努力。”她指出,一旦商业航天器开始向空间站输送宇航员,就能够有足够的人手来延长宇航员用于科研的时间。
马萨还说,目前Veggie蔬菜种植系统的成功让他们有信心认为宇航员可以自己生产食物。无论是在未来国际空间站,还是在向火星进发的旅途中,宇航员都可以吃到新鲜的蔬果来加强营养,还能在原本了无生机的航天器里通过小规模种植作物得到心理享受。马萨说:“离开地球是为了更好地服务地球,服务未来。”
2015年11月16日
新年过后,国际空间站里很可能会有鲜花绽放。今天早晨,美国航空航天局的宇航员科尔・林格伦在国际空间站内启动了Veggie蔬菜种植系统,并将含有百日菊种子的植物垫放在该系统内。这是轨道实验室里第一次进行花卉种植实验,在地球轨道上生长的百日菊将会为日后在太空种植其他开花植物提供初期信息。“种植花卉比种植莴苣这样的蔬菜难度更高,”美国航空航天局肯尼迪航天中心Veggie蔬菜种植系统的载荷科学家乔亚・马萨说,“ 光照和其他环境因素更为关键。”
林格伦会开启红、蓝、绿色LED光照,激活Veggie的灌溉和营养系统。百日菊的生长期为60天,是国际空间站前两批种植的“极品红”长叶莴苣生长期的2倍。在生长期内,LED系统将循环提供10小时光照和14小时黑暗环境,以刺激植物开花。“种植百日菊将帮助我们深入理解Veggie 蔬菜种植系统中植株开花的过程,使我们可以把蔬菜种植系统作为在轨农场,在太空中种植和食用土豆这样的开花植物。”肯尼迪航天中心Veggie蔬菜种植项目的主管特伦特・史密斯说。
研究者同时希望获取其他方面的优质数据,例如种子长期贮存和发芽率,花粉会不会造成问题,以及对宇航员士气的影响。国际空间站计划在2017年种植土豆。
2016年4月8日
美国航空航天局计划开展代号为Veg-03的Veggie蔬菜种植系统第三次实验,含有白菜品种“东京小白菜”的植物垫在佛罗里达肯尼迪航天中心准备就绪,即将被送往国际空间站。Veg-03将继续推进美国航空航天局的太空植物生长研究,为人类飞往火星的旅程奠定基础。执行本次任务的航天器是太空探索技术公司的龙飞船,这也是它第八次开展商业性补给服务。
由于受到不同环境因素的影响,植物在太空中的生长与在地球上不同。人类将来开展太阳系长途飞行任务,以及最终登陆火星,都需要向宇航员提供新鲜的食物供给。了解植物如何响应微重力环境条件,是实现这一目标的重要前提。Veg-03科学组的负责人乔亚・马萨说:“我们选择这一白菜品种,是因为它长势喜人并且风味绝佳。Veg-03会测试一系列新的蔬菜品种,我们希望宇航员会喜欢它们的风味,从而使国际空间站拥有一个蔬菜沙拉供应系统。”
在国际空间站准备设施处的一个实验室里,Veg-03科学组首先往18个植物垫中插入棉芯,然后准确称量一定配比的煅烧土(即太空尘土)以及肥料,配好后将混合物填入植物垫中,最后将其缝合。此外,科学组对东京小白菜和“极品红” 莴苣的种子进行了灭菌,然后分别种植到枕中,封装进真空包,转交给工程服务承包商,整合到运输的货物中。这一批要运送到国际空间站的蔬菜一共有12枕白菜和6枕莴苣。Veggie蔬菜种植项目的负责人特伦特・史密斯说:“Veg-03将建立在前空间站成员斯科特・凯利改进的自动化园艺系统之上,采用与其类似的操作技术来测试对蔬菜的适用性。希望国际空间站的成员们会喜欢这些白菜。”
在空间站里,宇航员会把这些植物垫放置在Veggie蔬菜种植系统中,启动LED光照和灌溉系统,定期监控和照料蔬菜生长。今年夏末,美国航空航天局还将把一块纪念牌匾送上国际空间站,宇航员会把它挂在蔬菜培养设施上,以表彰太空生物学先驱的贡献,特别是近期过世的索拉・ 豪尔斯泰德和肯・苏萨。他们致力研究生物体对微重力环境的响应机制,并且亲手促成了太空生物学作为一门学科的建立和发展。他们做出的贡献影响仍将持续,使未来火星之旅的探险者受益。
2016年7月22日
13株生长在国际空间站的百日菊被送回佛罗里达州肯尼迪航天中心,并在国际空间站准备设施处Veggie蔬菜种植系统飞行实验室里进行了解剖分析。另有12株百日菊被留在国际空间站里,作为宇航员的纪念品。来自美国航空航天局的一组科学家和国际空间站地面处理与研究项目办公室的合约科学家合作,小心翼翼地从13株太空百日菊和地面对照实验的百日菊植株中获取了种子。
科学家对这些百日菊种子进行了仔细的显微检查,然后将它们封存在小瓶中,做好标记供进一步分析。在肯尼迪航天中心,这些种子将会接受微生物分析以及发芽率测定,以决定能否将它们送回国际空间站,在Veggie蔬菜种植系统中进行新一轮生长。这批百日菊是2014年4月作为Ve g-01实验的一部分被送上国际空间站的,含有百日菊种子的植物垫在2015年11月16日被宇航员斯科特・凯利放置在Veggie蔬菜种植系统中并开始生长,当时凯利正在执行为期一年的驻站任务。在系统的灌溉和监控下,这批百日菊生长了90天。
2016年2月14日,这批百日菊被收割、打包,并由太空探索技术公司CRS-8货运补给任务带回地球。Veggie蔬菜种植系统是由美国航空航天局太空生命与物理科学研究项目分部出资支持的。美国航空航天局希望通过在国际空间站内完善Veggie蔬菜种植系统,为将来的宇航先驱者提供可持续的食物供应――这是美国航空航天局火星计划中的重要M成部分。鉴于美国航空航天局正在逐步展开有关太阳系深处的长途探索任务,植物种植系统将会成为宇航员重要的食物供应源。同时,蔬菜种植还能在长时间的太空旅行中为宇航员提供休闲园艺活动。
2016年11月21日
一套高仿真的测试版美国航空航天局植物培养高级系统于上周抵达了肯尼迪航天中心。植物培养高级系统是为美国航空航天局打造的最大的植物舱。这套工程开发系统由卡车运送至国际空间站准备设施处,之后被转移进实验室。在实验室里,美国航空航天局的工程师以及工程服务合同内的科学家和技师,都将使用这套测试设备进行训练,学习如何对它进行操作和组装,为明年迎接真正的植物培养高级系统做准备。他们还将测试植物培养设备的各系统如何与科学研究进行整合。
美国航空航天局肯尼迪航天中心的工程师设计了植物培养高级系统的部分子系统,并且制造了飞行培养舱,其他子系统由威斯康星麦迪逊的ORBITEC公司设计制造。该设备是一个具有可控环境的闭环系统,可以容纳大型植物。整个系统使用红、绿、蓝色LED光照,和目前国际空间站上的Veggie蔬菜种植系统类似。植物培养高级系统还可以使用白色LED光照和红外线。此外,植
物培养高级系统将装备180个传感器,并且光输出量是当前Veggie蔬菜种植系统的4倍。
肯尼迪航天中心的科学家开发了可以整合入植物培养高级系统的科学载荷,用于国际空间站上的植物生长实验以及地面控制实验。载荷集成工程师会和雅克布斯公司一起,根据《测试与运行协作合约》,将包含种子的科学实验整合到植物培养高级系统中去。雅克布斯公司的研究者同样为植物培养高级系统提供了实验空间和技术支持。该项目的小规模实验名为“植物培养1”号,或PH01,将包含拟南芥、卷心菜和芥菜类的小型开花植物。PH01和植物培养高级系统都会在2017年被送上国际空间站。
2016年12月6日
昨天,也就是星期一,肯尼迪航天中心Veg-03实验地面对照组进行了第一次莴苣收割, 开启了应用“割韭菜式”的方法进行的四次连续作物收获。这种方法的理念是每10天收割一次“极品红”长叶莴苣,只摘掉每一株的部分叶片,让剩下的叶片继续生长。
与地面实验的收获方式不同,12月2日在国际空间站里,宇航员享用了他们的劳动成果。而肯尼迪航天中心收获的蔬菜则在包装、称重后,被冷冻起来供未来使用。地面Veggie系统是为了给在轨种植提供对照组。国际空间站上未来几次收获的蔬菜将会被保存起来,在返回地面航天中心之后供科学家对比研究使用。对比研究不仅包括太空和地面种植的产量对比,还包括食品安全分析,研究者将评估“割韭菜式”方法造成的叶片表面微生物含量随时间的变化。
2017年1月20日
今天,宇航员佩吉・威特森启动了新一轮国际空间站蔬菜种植实验。名为东京小白菜的白菜品种首次在太空中进行栽培。选择这种白菜是因为它生长迅速,具有很高的营养价值,并且风味独特。威特森将作为在轨种植的负责人,在为期一个月的时间里照料这些白菜。
2017年4月3日
然而,面对这种挑战,科学家和工程师并非无能为力。近几年来,工程师已经提出了针对下一代火星登陆器的一系列想法。以下盘点的这些构想都可以将大型有效负荷――包括宇航员在内――安全送上火星表面。
着陆问题
在火星上着陆通常利用降落伞减缓降落速度。然而。由于火星大气较为稀薄,因此即使打开降落伞,降落速度仍旧很快。在地球上,跳伞运动员打开降落伞后降落时速可从约193千米降至不到16千米;而在火星上,跳伞运动员的降落速度可达到每小时1600千米’即使打开降落伞,时速仍可达到320千米。“好奇”号降落时将打开一个约15米的超音速降落伞,这是在行星际任务中使用的体积最大的降落伞。此外,一个圆盘状的平台将点燃火箭,在距离地面七八米的高度盘旋,帮助“好奇”号减缓速度。
不幸的是,这项技术无法“放大”:一个40吨的载人登陆器在穿过火星大气层时使用的减速伞尺寸将相当于玫瑰碗体育场,因此需要很长的膨胀时间,在它完全打开前登陆器已经触地。美国航空航天局进入、降落和着陆技术部门负责人、工程师迈克尔・莱特表示:“当前的任何技术都无法让40吨的重物在火星表面安全着陆。我们必须研发新技术,战胜这一挑战。”
美国航空航天局开始研发充气式空气动力学减速器技术。与容易损坏的降落伞不同,这种减速器非常坚固,能够在足以撕裂降落伞的高速度下使用。
极超音速充气式空气动力学减速器可以折叠放入火箭,只要在进入火星大气层前充气,短短几秒内便可膨胀到约24米。这种减速器将采用凯夫拉尔纤维等轻型材料打造,非常坚固,能够经受住穿过大气层时的高温考验。
喷气推进实验室的工程师伊恩・克拉克表示,美国航空航天局计划在2012年年初测试这种技术。届时。工程师将把一颗热气球送入地球上层大气,然后释放一个直径4.57米的甜甜圈形物体,这个物体随后膨胀到约6米,模拟在火星环境下减速。克拉克认为。研制6米的极超音速充气式空气动力学滴速器非常具有可行性,当前面临的一大挑战是充气后如何保持减速器的稳定性。在穿过火星大气层的过程中。即使微小的摇摆也会产生影响。工程师莱特表示:“越小越好。尺寸越大,摆动越强烈,让问题趋于复杂。”
进入火星大气层
在向火星表面降落过程中。大型登陆器可以借助超音速充气式空气动力学减速器(SlAD)减缓下落速度。曼宁说:“SIAD与降落伞差不多,但可以在更高的高度打开,同时速度更快。性能更高。此外。这种减速器也可以按比例放大。我们可以研制约30米,甚至更大的充气式减速器完成减速工作。”
由于质地坚固,这种减速器可以在登陆器以4倍或者5倍音速穿过火星大气层时充气,这一速度是降落伞无法承受的。SIAD可以利用巨大的表面积提高登陆器的阻力,进而减缓速度。与降落伞不同,SIAD并不是尾随在登陆器后面,而是像一个巨伞一样打开,罩在登陆器前面。
据工程师估计,载人火星任务需要的SIAD宽度为22米~48米。在登陆器穿过火星大气层的过程中,科学家必须考虑SIAD承受的高温,先进材料或者某种类型的隔热板可以帮助解决这个问题。但更大的障碍是,如何研制一个大尺寸并且可以快速打开的SIAD。美国航空航天局兰利研究中心的工程师尼尔・彻特伍德表示:“从某种程度上说,尺寸太大便无法立即膨胀。”对研制尺寸超过15米的SIAD,彻特伍德的态度并不乐观。他说:“如果派遣体积2倍或者3倍于‘好奇’号的登陆器,使用的SIAD将不具有可行性。”
超音速反推进火箭
最后一项可用于将更大有效负荷安全送上火星表面的技术是超音速反推进火箭,它利用火箭产生的反推进力减速。绝大多数火星登陆都使用反推进火箭,但都是在速度低于音速的情况下。让体积超过“好奇”号的登陆器安全降落火星表面,需要工程师研制出能够在登陆器超音速下落时点火的火箭。在存在大气的情况下,这显然是一种危险的做法。莱特说:“在这种速度下打开推进器会产生各种复杂的冲击波,进而影响到登陆器。”
目前,美国航空航天局并没有超音速反推进方面的经验,也没有太多数据可供参考,因此很难预测冲击波将对登陆器产生何种影响。过去的2年时间里,美国航空航天局在风洞内进行了一系列测试,观察超音速情况下点燃火箭产生的流场。但这一实验目前已被叫停。
这种叫停对未来的载人火星任务产生了不利影响。美国航空航天局的一项研究发现,载人火星任务必须使用超音速反推进技术;没有这项技术,让人类登陆这颗红色星球将成为一种不可能。当然,也有人认为可以采用另一种方式完成这项工作。彻特伍德就表示,可以借助充气式空气动力学减速器,之后利用降落伞让登陆器的速度降至亚音速,同时仍可以使用传统制动火箭。
北京航空航天大学2012年自主招生航模特长生面试
2012年3月11日,北京航空航天大学自主招生航模特长生面试在北京航空航天大学创新实践基地进行。2012年自主招生航模特长生考试分为笔试和面试两个环节,来自全国各地的6位航模特长生通过严格的笔试考试(已于2月12日举行)进入此次面试环节。由于笔试环节主要考查考生的基础知识、书面表达及综合应用等方面的能力,因此面试着重考察考生的制作能力,同时还包括对考生航空航天及航模等方面理论知识的提问环节等。考试结果随后将在网上进行公示。 (马家骏)
本刊点评:在国内四大自主招生联盟联考进行期间,一些具备航空航天相关专业的院校也同时开展了航模特长生自主招生考试。虽然各校在考试内容、形式及准入资格、要求等方面有所不同,但对在航模方面有突出特长的考生无疑增加了一次继续深造的机会。经过不断学习历练,入选的考生大都会成为各校在科研类全国航空航天模型锦标赛中的主力队员,其中的佼佼者还有机会投身我国航空航天尖端领域的科研工作。
机器狗狂奔视频引轰动
近日美国官方公布了一段关于军用机器狗在粗糙的路面上疾速狂奔的视频,展示出其惊人的活动能力和适应性,在互联网上引起轰动。这个形似机器狗的四足机器人被命名为“大狗(Bigdog)”,由波士顿动力学工程公司(Boston Dynamics)专为美军研究设计。这只机器狗与真狗一般大小,能在战场上发挥重要作用――为士兵运送弹药、食物和其他物品。其原理是:由单缸两冲程发动机驱动的液压系统带动有关节的四肢保持平衡与运动。每条腿有三个动力关节与一个“弹性”关节,均由机载计算机控制,根据内力传感器探测到地势变化来进行主动平衡控制。陀螺仪和其它传感器则帮助机载计算机规划每一步的运动。如果有一条腿比预期更早地碰到了地面,计算机就会认为它可能踩到了岩石或山坡,进而会相应调节运动步伐。最新款“大狗”可以承载40多千克的装备(约相当于其重量的30%),并能攀越35°的斜坡。“大狗”可自行沿简单路线行进,或通过远程遥控控制。据悉,未来的“大狗”-V3改进型每条腿上还将增加一个动力关节,使其以更快的速度攀越更陡的斜坡及地势更险峻的路段。
本刊点评:这款“机器狗”突破了以往人们对智能机器人行动缓慢的传统印象。它行动迅速、反应灵敏、动力和智能自动化程度很高,且非常结实耐用。虽然可能与实用阶段还有很大差距,但已经让世人看到了智能机器人的发展曙光。
■国际空中机器人大赛(IARC2012,亚太赛区) 将于2012年8月7~9日在北京航空航天大学新体育馆举行。国际无人机系统协会(Association for Unmanned Vehicles System International,AUVSI)于1991 年在佐治亚理工大学举办了首届国际空中机器人大赛(IARC),至今已走过21年的历程。为方便更多的大学参加比赛,2012年将设立亚太赛区,定在北京举行,与美国北达科他州的大福克斯赛区同步。两个赛区的比赛规则完全一致。IARC大赛至今已完成5代任务,每代任务相对独立,完成后进入下一代任务,2010年进入第6代任务,目前尚未完成,期待新的突破。有关比赛详情,可访问大赛官方网站:iarc.省略或亚太赛区网站:iarc.buaa.省略。
■2012年全国航空航天模型锦标赛 将于5月20~25日在河南省安阳市举行,将囊括自由飞、遥控及线操纵等各项目比赛。
■2012年全国青少年航海模型锦标赛与2012年全国航海模型锦标赛 初步拟定于8月在福建省厦门市举行。
■第十三届“我爱祖国海疆”全国青少年模型教育竞赛 分为选拔赛和全国总决赛。其中航海模型选拔赛将于2012年3~7月举行,全国总决赛拟定于8月初在福建省厦门市举行;建筑模型选拔赛将于2012年3~11月举行,全国总决赛拟于12月底择地举行。
■第十四届“飞向北京-飞向太空”全国青少年航空航天模型教育竞赛 分为选拔赛和全国总决赛。其中选拔赛将于2012年3~7月举行,全国总决赛拟定于8月中旬择地举行。
■第十七届“驾驭未来”全国青少年车辆模型教育竞赛 分为选拔赛和全国总决赛。其中选拔赛将于2012年3~11月举行,全国总决赛拟定于12月底择地举行。
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。
前言
与传统的焊接技术相比较,当前的焊接技术在各个方面都有了很明显的优势,目前在中国的制造企业的先进焊接技术主要有电子束焊接、激光焊接和搅拌摩擦焊等三种焊接技术,无论技术含量还是实用性方面都比传统技术要有很大的进步。本文将就上述三种技术做一个简要的讨论,并且阐述在实际中的应用。
一、先进焊接技术应用领域
(一)在航空领域的应用
在当前,新的焊接技术在世界上应用的都比较广发,主要体现在飞机制造、航空航天这类大型的制造业。即便是下一代的飞机制造,也使用这种新的焊接技术,已经完全替代了铆接技术。由于航空航天材料方面的更新,高性能、多功能、符合还和高环境相容性是未来航空航天材料发展的主要趋势。随着科技发展的不断进步,在航空航天方面材料的使用上要求已经逐步的提高,飞机的机体结构和发动机材料的结构也经历了四个阶段的发展,正在跨入第五阶段即机体材料结构为复合材料、铝合金、钛合金、钢结构(以复合材料为主)、发动机材料结构为高温合金、钛合金、钢、复合材料。飞机制造中采用了各种焊接技术。焊接结构件在喷气发动机零部件总数中所占比例已超过50%,焊接的工作量已占发动机制造总工时的10%左右。
激光焊广泛应用于航空航天制造业,特别是武器装备和飞行器结构制造中,如飞机大蒙皮的拼接、蒙皮与长衍的焊接、机身附件的装配(如腹鳍和襟翼的翼盒)、薄壁零件的制造(如进气道、波纹管等)以及航空涡轮发动机叶片的修复、合金飞行舵翼焊接、燃料贮箱加强筋条激光焊代铆等。
搅拌摩擦焊在航空航天业的应用主要包括以下几个方面:机翼、机身、尾翼;飞机油箱;飞机外挂燃料箱;运载火箭、航天飞机的低温燃料筒;军用和科学研究火箭和导弹;熔焊结构件的修理等。
由以上资料可以看出,随着新材料、新技术的出现,在航空航天领域,先进焊接技术这逐渐取代传统制造技术而成为主流发展趋势。
(二)在汽车制造领域的应用
电子束焊接在汽车制造领域应用的较为广泛,影响着汽车部件的方方面面。焊接热处理强化或冷作硬化的材料是,接头的力学性能不发生变化。同时,可以焊接内部需保持真空度的密封件、靠近热敏元件的焊件、形状复杂且精密的零部件,也可以同时施焊具有两层或多层接头的焊件,这种接头层与层之间可以间隔几十毫米。
激光焊技术主要用于车身拼焊、框架结构和零部件的焊件。激光拼焊是指在车身设计制造中,根据车身不同的设计和性能要求,选择不同规格的钢板,通过激光裁剪和拼装技术完成车身某一部位的制造。激光拼焊具有减少零件和模具数量,减少电焊数目,优化材料用量,减小零件重量,降低成本,提高车底刚度和制造精度等优点。激光焊接的零部件,无焊接变形,焊接速度快,不需要焊后热处理,激光焊接已广泛应用于变速器齿轮、车闸和保险杆。车门铰链等零部件的焊接。
目前,搅拌摩擦焊在汽车制造工业中的应用主要为:发动机引擎和汽车地方车身支架,汽车轮毂,液压成型管附件,汽车车门预成型件,轿车、旅行车、卡车、摩托车等的车体空间框架,载货车的尾部升降平台汽车起重器,汽车燃料箱,公共汽车,和机场运输车,铝合金电梯,铝合金汽车修理等。
二、技术创新的趋势
当前,新的焊接技术主要应用在大型的设备行业,这些行业关系着国计民生,但是随着科技的进步,技术方面也会相应的有所创新,相对也会渐渐的融入到民生行业当中,就当前发展情况来看,在未来主要有以下三方面发展趋势:小型化、集成化、信息化。
(一)小型化
随着各种新技术的涌现和融合,这些应用于大型结构的设备将不断的小型化以适应普通的生产需求。同时还可以在同等工作要求下精简设备、降低成本,使普通的小企业也可以享受这种高效、优质的技术。激光辅助搅拌摩擦焊(LAFSW),就是在焊前通过激光进行辅助加工,得到满意效果,还可以加工非金属和不导电的材料,大大扩大了该技术的使用范围。同时,还可以将已有焊接技术进行嫁接,以期达到更佳效果。目前,已有文献称将等离子弧成功应用于搅拌摩擦焊的辅助工艺。
(二)集成化
当前主流的焊接技术在使用的过程中,很少出现与其他的技术共同使用的情况,基本上都是独立运行的,而在未来这一情况将渐渐的改变。先进焊接技术的设备非常庞大,而且运行也十分复杂,与其他技术相结合会使得整个技术得到相应的提高,也会有更广阔的发展空间,相应的也提高了生产效率。
(三)信息化
随着科技发展,计算机技术和焊接技术的即一步应该与结合,使得焊接技术在理论、实践方面有着大量的数据提供给大家参考。而计算机云技术的出现与广泛应用,也使得焊接技术可以基于网络信息的平台,建立一个庞大的数据库,通过数据库,完成了焊接技术的信息化。信息化的出现,方便了整个行业对该技术的使用与共享,从而形成行业标准。各种技术都有不同的参考,在使用中也会有详细的记录,对于提高行业的整体技术有着非常大的帮助,这样使得我国工业整体的水平在未来都会上升到一个层次,从而达到产业升级。
三、结语
焊接技术在我国制造业尽管有了长足的进步,品种规格不断增多性能和水平不断提高但可靠,性稳定性和质量方面还存在一些问题。为适应国内外市场急速发展和激烈竞争的需求,焊接设备与制造业将以市场为目标,加强对现代焊接技术的研究开发,特别是发展高效、节能、高性能、优质和多丝高速焊接设备、重大装备及其数字化控制技术和新焊接材料,另一方面,先进制造技术的蓬勃发展,正从信息化、集成化、系统化、柔性化等几个方面对焊接技术的发展提出了越来越高的要求,推动了焊接自动化技术的发展。特别是数控技术、柔性制造技术和信息处理技术等单元技术的引入,促进焊接自动化技术革命性的发展。
参考文献
[1]李亚江,吴娜.先进焊接技术在航空航天领域中的应用[J].航空制造技术,2010 (9).
[2]航空航天先进特种焊接技术应用调查报告[J].岩石航空制造技术.2010(9):58.
2012年8月5日晚,美国航空航天局的“好奇”号火星车成功在火星表面着陆。无论对“好奇”号任务本身还是未来的火星探索计划而言,成功着陆都是一次巨大成功,也是一项重要成果。“好奇”号采取的着陆方式不同于此前的任何方式,着陆过程中,火箭动力太空起重机利用绳索将“好奇”号降到火星表面。随后,太空起重机飞走,在安全距离外故意坠毁。美国航空航天局表示,这项技术将帮助未来携带大量有效负荷的探测器登陆火星,为人类在这颗红色星球上建造基地铺平道路。
“好奇”号在登陆火星时的精确度前所未有,这要感谢一个新型引导进入系统。未来的火星任务也将采用这一系统。“好奇”号的登陆地是一个椭圆形区域,长约20千米,宽约7千米。相比之下,2004年登陆火星的“机遇”号和“勇气”号的椭圆形登陆地长约150千米,宽约20千米。
2.测量火星辐射
“好奇”号一直在对火星的辐射环境进行测量,帮助科学家进一步了解危险的辐射可能对潜在的本地细菌以及人类访客造成的影响。“好奇”号的测量数据令人鼓舞,至少对未来的人类殖民者如此。“好奇”号对火星表面辐射进行的测量,是火星探索史上的第一次。数据显示,火星的辐射水平与国际空间站上的宇航员受到的辐射不相上下。
在8个月的太空飞行中,“好奇”号测量到的辐射水平不断提高。“好奇”号项目科学家表示,早期获取的数据显示宇航员能够执行持续时间较长的往返式火星任务,体内的辐射剂量不会达到令人担忧的程度。不过,一些正对火星的太阳爆发会让问题变得相当复杂。
3.发现古代河床
在登陆7周后,“好奇”号项目科学家宣布,“好奇”号发现一个古代河床。数十亿年前,这里曾经存在齐膝深的河流。这一发现说明火星上至少有部分地区曾经在数十亿年前出现宜居环境。在地球上,生命在存在液态水的地区非常兴盛。如果出现液态水,古代的火星也可能孕育出生命。
4.钻岩取样
2013年2月,“好奇”号利用冲击式钻头在一个名为“约翰·克莱恩”的出露岩层钻孔,深度达到6.4厘米。这是“好奇”号第一次在火星上钻岩取样,也是人类制造的探测器第一次在另一颗星球上钻岩取样。钻入地下取样进行分析,可以使“好奇”号研究数十亿年前的火星环境,可能让这辆火星车得出迄今为止最重要的科学发现。
5.证明曾出现适居环境
在“约翰·克莱恩”出露层钻取的灰色粉末样本中,“好奇”号发现了一些重要的化学元素,包括硫、氮、氢、氧、磷和碳。此外,这个细颗粒岩层中还存在黏土矿物,说明很久以前曾出现有水环境,可能是一个湖泊。研究人员表示,这个水体的PH值呈中性,含盐度不高。
鉴于已经掌握的证据,“好奇”号项目组在2013年3月初宣布,“好奇”号登陆地曾在数十亿年前出现适于生命存在的环境。“好奇”号项目首席科学家、加州理工学院的约翰·格罗泽格表示:“我们进行的研究显示火星一度出现宜居环境,能够支持生命存在,甚至有可能出现可以饮用的水。”
6.提高公众对行星研究的兴趣
“好奇”号让行星学走进普通大众,将公众对火星探索的兴趣提高到一个空前的程度。“好奇”号采用的大胆而富有创造性的着陆技术让人联想到科幻小说中的情节,也因此引起了很多人的兴趣。2012年8月5日晚上,人们聚集在纽约时代广场等场所,静候“好奇”号能否经受住穿过火星大气层时所谓的“恐怖7分钟”考验。
在成功着陆后的几个月时间里,人们对“好奇”号的兴趣有增无减,这要感谢“好奇”号项目组充分利用网络,尤其是社交网站的巨大力量。截至2013年3月,“好奇”号的官方Twitter feed已经拥有超过130万名追随者,“好奇”号项目组的tweet超过1900个。迄今为止,“好奇”号已经向地球传回超过4.9万幅照片,公众可以在“好奇”号任务的主页上欣赏这些照片。
7.挽救行星研究计划