時(shí)間：2023-08-10 16:52:21
序論：在您撰寫航空航天發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
[關(guān)鍵詞]航天飛行器；控制；發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：DF25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）30-0371-01
1 前言
空間技術(shù)是世界上最尖端技術(shù)的科學(xué)和技術(shù)，也是一個(gè)國(guó)家科技水平和綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)。世界太空強(qiáng)國(guó)和工人提供免費(fèi)獲得高度關(guān)注和發(fā)展空間，提高技術(shù)，如空間控制，實(shí)現(xiàn)在天地之間，各種先進(jìn)技術(shù)研究項(xiàng)目，新概念的空間太空強(qiáng)國(guó)的發(fā)展規(guī)劃，并已取得重要進(jìn)展。參與航天飛機(jī)，本文主要指火箭進(jìn)入太空，空間，和這種飛機(jī)參與控制理論和技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和困難飛機(jī)控制，先進(jìn)的、基本的、全面的、已經(jīng)成為支持的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，中國(guó)航天工業(yè)的未來發(fā)展。發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)領(lǐng)域的歷史可以追溯到“阿波羅”載人航天計(jì)劃的時(shí)代。近幾十年來，還被美國(guó)作為高超音速飛行器的五個(gè)核心技術(shù)之一。
2 航天飛行器控制領(lǐng)域前沿問題與挑戰(zhàn)
2.1 可靠進(jìn)入空間的控制前沿問題與挑戰(zhàn)
經(jīng)過40多年的不懈努力，我國(guó)的運(yùn)載火箭得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，獨(dú)立自主地研制了14種不同型號(hào)的“”系列運(yùn)載火箭，具備發(fā)射近地軌道、太陽(yáng)同步軌道、地球同步轉(zhuǎn)移軌道等多種軌道有效載荷的運(yùn)載能力，入軌精度達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平.雖然我國(guó)運(yùn)載火箭已取得舉世矚目的成就，已在世界商用航天發(fā)射市場(chǎng)占有一席之地，并且通過了高密度發(fā)射的考核，控制技術(shù)得到了充分驗(yàn)證，但是與國(guó)外先進(jìn)的航天運(yùn)載技術(shù)相比，還存在一些不足：
1）運(yùn)載火箭應(yīng)對(duì)故障的能力不足：由非災(zāi)難性故障而導(dǎo)致發(fā)射任務(wù)難以順利完成或失敗，而這些故障往往可以通過理論方法來克服，需要具備能夠采用診斷和預(yù)測(cè)的方法進(jìn)行系統(tǒng)故障的監(jiān)控、檢測(cè)、隔離，能夠評(píng)估系統(tǒng)故障的影響并為任務(wù)調(diào)整提供決策支持的能力，對(duì)設(shè)備的維護(hù)和更換提供指導(dǎo)性建議.
2）火箭發(fā)射成本和經(jīng)濟(jì)性有待進(jìn)一步提升：我國(guó)運(yùn)載火箭與國(guó)外相比，入軌精度處于同一個(gè)量級(jí)甚至更高，但現(xiàn)役運(yùn)載火箭的價(jià)格優(yōu)勢(shì)正在逐步喪失，同時(shí)也暴露出運(yùn)載能力不足、發(fā)射準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、任務(wù)適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，難以滿足高效率、多樣化的航天發(fā)射和空間運(yùn)輸需求.
3）對(duì)任務(wù)的適應(yīng)能力存在不足：火箭對(duì)發(fā)射零時(shí)的要求較高，現(xiàn)有方法不具備對(duì)發(fā)射時(shí)間敏感任務(wù)的適應(yīng)性.控制系統(tǒng)是運(yùn)載火箭的神經(jīng)中樞，提高控制系統(tǒng)的可靠性，對(duì)于提高整個(gè)運(yùn)載系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要.因此，可以通過制導(dǎo)與控制理論方法的革新來提高運(yùn)載火箭的可靠性、經(jīng)濟(jì)性.同時(shí)，系統(tǒng)的高可靠性要求也對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的挑戰(zhàn).
2.2 空天飛行器的控制前沿問題與挑戰(zhàn)
空天飛行器集航空、航天技術(shù)于一身，兼有航空器和航天器的特點(diǎn)與功能，既可以像普通飛機(jī)一樣在稠密大氣層內(nèi)飛行，又可以在近空間稀薄大氣層內(nèi)作高超聲速巡航飛行，還可以穿過大氣層進(jìn)入軌道運(yùn)行.歸納起來空天飛行器具有五個(gè)方面的特點(diǎn)：
1）任務(wù)維數(shù)多：主要包括在軌運(yùn)行、再入返回兩類任務(wù)，在軌飛行任務(wù)包括初態(tài)建立、軌道機(jī)動(dòng)、軌道維持、高精度對(duì)地觀測(cè)、在軌穩(wěn)定運(yùn)行等任務(wù)模式，是迄今最為復(fù)雜的一類飛行器.
2）飛行狀態(tài)跨度大：飛行空域跨越幾百公里地球軌道至地球表面，速度跨越水平著陸低速到第一宇宙速度，在軌飛行時(shí)間達(dá)到200天以上，再入返回時(shí)間約3000s左右，經(jīng)歷的環(huán)境溫度從零下幾十度到1000度以上.
3）飛行環(huán)境惡劣：跨越純空間、稀薄流區(qū)和稠密大氣層，經(jīng)歷空間輻照、高低溫、氣動(dòng)熱等復(fù)雜環(huán)境.
4）動(dòng)力學(xué)特性復(fù)雜：包括軌道動(dòng)力學(xué)和再入動(dòng)力學(xué)，為適應(yīng)不同飛行環(huán)境，配備了RCS（Reactioncontrol system）和多操縱舛舵，如體襟翼、升降舵、V形垂尾、阻力板等，姿控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且多氣動(dòng)舵結(jié)構(gòu)導(dǎo)致姿控系統(tǒng)存在多維強(qiáng)耦合特性.
5）升力式返回模式：出于任務(wù)需要和時(shí)間限制，空天飛行器再入模式與飛船完全不同，它采用升力式再入模式，從軌道快速返回，利用高升力體外形在臨近空間長(zhǎng)時(shí)間非慣性、大范圍橫向機(jī)動(dòng)飛行.
3 航天飛行控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
基于國(guó)際空間飛行器控制技術(shù)的研究進(jìn)展，以及存在的問題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步發(fā)展我國(guó)一方面縮短交付系統(tǒng)的未來發(fā)展和世界先進(jìn)航空航天汽車技術(shù)差距；另一方面提高中國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力空間載波系統(tǒng)本身，促進(jìn)市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化、國(guó)際化的發(fā)展，中國(guó)的空間。進(jìn)入太空的發(fā)展趨勢(shì)是升高的自，可靠性高、重復(fù)使用、低成本方向發(fā)展?？臻g對(duì)國(guó)家安全具有十分重要的戰(zhàn)略意義，開發(fā)新的太空武器迫在眉睫，太空飛行控制可靠性高、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)、自主飛行的特點(diǎn)，快速的響應(yīng)，斷層重建任務(wù)飛行的能力，可以滿足未來空間操作，天地之間復(fù)雜的任務(wù)要求。太空飛行控制技術(shù)在我國(guó)應(yīng)該在以下解決方法：
3.1 加強(qiáng)進(jìn)入空間、空中飛行控制基礎(chǔ)理論研究
盡管美國(guó)工程方面取得了巨大的成功，但是NASA不僅僅是滿意，仍頗具影響力的“先進(jìn)制導(dǎo)控制技術(shù)”的研究計(jì)劃，持續(xù)改進(jìn)的傳統(tǒng)方法，支持控制技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造。應(yīng)該在中國(guó)的重大前沿需求，制定相應(yīng)的“工藝先進(jìn)的指導(dǎo)和控制項(xiàng)目”的主要研究計(jì)劃，吸引國(guó)內(nèi)單位和研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展研究。例如，注意工藝創(chuàng)新布局引起的多學(xué)科交叉的非線性動(dòng)態(tài)特性，創(chuàng)新、多樣性、混合、異構(gòu)控制功能的飛機(jī)控制新概念，理論和方法的研究關(guān)注在信息化環(huán)境中，原本獨(dú)立的飛機(jī)控制，計(jì)算和通信、控制、決策和管理的集成趨勢(shì)帶來的新概念，理論和方法的研究。
3.2 重視多學(xué)科交叉研究
HTV-2兩次失敗強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的問題。首先在于氣動(dòng)力和控制問題：飛行HTV-2偏航角的偏航角大于預(yù)先設(shè)計(jì)，和耦合的滾動(dòng)操作，飛機(jī)在滾動(dòng)方向；二是氣動(dòng)加熱和材料問題：嚴(yán)重的氣動(dòng)加熱使身體材料剝落，氣壓變化。和新需求、新布局，新未來飛機(jī)控制功能使空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)、電廠越來越近，飛行控制耦合電廠不僅提供動(dòng)力，也有重要的控制功能，不同的控制功能之間的有利和不利影響，多軸控制力矩引起高度耦合，我們應(yīng)加強(qiáng)多學(xué)科交叉設(shè)計(jì)方法的研究，并積極探索多學(xué)科聯(lián)合，協(xié)同設(shè)計(jì)研究和開發(fā)模式，如開展全面的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，航天飛行器控制技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展中起著很重要的作用，所以對(duì)航天飛行器控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究很有現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 王曉東.淺析航天飛行器控制技術(shù)[J].中國(guó)航天，2013.
[關(guān)鍵詞]高技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)；產(chǎn)業(yè)聚集；龍頭企業(yè)帶動(dòng)模式
[中圖分類號(hào)]F127
[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A
[文章編號(hào)]1006-5024(2008)06-0122-04
隨著西部大開發(fā)的不斷深入，西部省份如何充分利用本地雄厚的國(guó)防科技資源，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展與騰飛，是一個(gè)亟待解決的問題。西安作為中國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)的重要基地，在中國(guó)乃至全球都擁有特殊的地位和聲譽(yù)。2002年麥肯錫的戰(zhàn)略咨詢結(jié)果和專家論證表明，航空航天產(chǎn)業(yè)是西安市應(yīng)該發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。也有資料指出，航空產(chǎn)業(yè)的投入產(chǎn)出在10年之后就是1：80，就業(yè)拉動(dòng)是1：40。一個(gè)機(jī)型將有500多個(gè)企業(yè)單位與之配套，二級(jí)配套的廠商更達(dá)到3000-5000家，形成一條金字塔式的產(chǎn)業(yè)鏈。西安發(fā)展航空航天高技術(shù)產(chǎn)業(yè)在全國(guó)具有獨(dú)一無二的比較優(yōu)勢(shì)。
一、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的闡述
高技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)域(Hi-Tech Jndustry District)主要是指高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，以及連綿形成的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)帶(以下簡(jiǎn)稱為高技術(shù)區(qū)域)，是高技術(shù)企業(yè)生存和發(fā)展的載體，是一種新型的科學(xué)與工業(yè)相結(jié)合的社會(huì)組織形式，包括高技術(shù)中心(Technopole)、科技工業(yè)園(Hi-Tech Industry Park)和科學(xué)城(Seience City)。
產(chǎn)業(yè)聚集是高技術(shù)區(qū)域的成功特征。理論研究與發(fā)展的實(shí)踐表明，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的獲得來源于產(chǎn)業(yè)在其內(nèi)部聚集過程中的優(yōu)勢(shì)獲得。波特(Potter，1998)以為，在經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中，產(chǎn)業(yè)聚集可以從三方面影響企業(yè)和區(qū)域的競(jìng)爭(zhēng)：一是提高企業(yè)的生產(chǎn)率；二是指明創(chuàng)新方向和提高創(chuàng)新速度；三是促進(jìn)新企業(yè)的建立，從而擴(kuò)大和加強(qiáng)聚集本身。
實(shí)際上，新時(shí)期的產(chǎn)業(yè)聚集更強(qiáng)調(diào)在柔性聚集過程中知識(shí)、技術(shù)等要素的重新組合與創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)本地工程師、技術(shù)工人等要素的集中以及本地熟練勞動(dòng)力市場(chǎng)的形成。各種知識(shí)型的資源優(yōu)勢(shì)越來越成為各國(guó)區(qū)域發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。在高技術(shù)區(qū)域發(fā)展中，產(chǎn)業(yè)聚集更多的是依重于創(chuàng)新，聚集的方向是選擇具有大量高技術(shù)人才和良好創(chuàng)新環(huán)境的區(qū)域。因此，可以說高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的聚集是以高級(jí)知識(shí)、技術(shù)要素為主形成的，目的是為了獲取具有持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這也是高技術(shù)區(qū)域發(fā)展的重要基礎(chǔ)。
高技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)域的聚集功能是指高技術(shù)區(qū)域憑借其具有的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，將各種社會(huì)資源聚集在一起協(xié)同發(fā)揮作用的效應(yīng)。從其內(nèi)在實(shí)現(xiàn)價(jià)值看，聚集是高技術(shù)區(qū)域的重要區(qū)位特征，高技術(shù)區(qū)域的聚集功能是表現(xiàn)在人才、資金要素的資源聚集和創(chuàng)新的聚集，并最終體現(xiàn)在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的聚集；從其外在表現(xiàn)分析，高技術(shù)區(qū)域的聚集功能會(huì)造成對(duì)外部和其他區(qū)域人才、資金、技術(shù)的抽吸效應(yīng)，從而使其取得聚集經(jīng)濟(jì)效益的快速發(fā)展，形成技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的高勢(shì)能區(qū)位，反過來又對(duì)外部和其他區(qū)域產(chǎn)生波及影響和帶動(dòng)作用。
二、高技術(shù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)聚集的創(chuàng)立、成長(zhǎng)與發(fā)展
產(chǎn)業(yè)聚集可以反映出一個(gè)高技術(shù)區(qū)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和條件，但是它并非一開始就以完整的面貌出現(xiàn)，必然要經(jīng)歷一個(gè)產(chǎn)生和發(fā)展的過程。從硅谷的發(fā)展可以辨識(shí)出，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)聚集可以產(chǎn)生聚集效應(yīng)，但最初的產(chǎn)生肯定是一些非聚集的因素在起作用。這些因素是一些區(qū)域的結(jié)構(gòu)性因素，也是觸發(fā)性因素(如斯坦福大學(xué)、政府投資含軍事投資、企業(yè)衍生等)，它們與其他的區(qū)位優(yōu)勢(shì)(如自然稟賦等)結(jié)合，就會(huì)產(chǎn)生指向性區(qū)位因素，形成最初的企業(yè)進(jìn)入動(dòng)力。而這些企業(yè)又會(huì)吸引其他企業(yè)進(jìn)入，區(qū)域的功能性因素起聚集的主要作用，形成動(dòng)態(tài)的聚集因素(如風(fēng)險(xiǎn)投資、企業(yè)家精神和協(xié)作文化等)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集的自我發(fā)展。這個(gè)演化過程可以從下圖表現(xiàn)出來。
高技術(shù)區(qū)域也可以看作是為產(chǎn)業(yè)聚集創(chuàng)立的一種區(qū)位優(yōu)勢(shì)。技術(shù)創(chuàng)新理論認(rèn)為，在近乎完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中存在小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的門檻，如果此類門檻過高的話，經(jīng)濟(jì)發(fā)展有時(shí)會(huì)因?yàn)樾〉臍v史事件而被鎖定在某低級(jí)技術(shù)水平上。如果技術(shù)的創(chuàng)新和擴(kuò)散是多數(shù)采用者都隨著它“走”而引發(fā)的，那么優(yōu)化選擇的機(jī)制和環(huán)境就能提供有效的通道。為了幫助高技術(shù)小企業(yè)克服創(chuàng)新門檻的阻礙，并防止經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在某個(gè)低水平上鎖定，高技術(shù)區(qū)域便應(yīng)運(yùn)而生，并以提供區(qū)位優(yōu)勢(shì)因素來幫助小企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，而不完全是出自自發(fā)的。高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群的形成無疑需要企業(yè)有較低的進(jìn)入門檻。創(chuàng)業(yè)企業(yè)能自由進(jìn)入聚集產(chǎn)業(yè)，其進(jìn)入會(huì)帶來新技術(shù)、新思維、新的競(jìng)爭(zhēng)方式，有利于促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)與創(chuàng)新，為產(chǎn)業(yè)聚集帶來活力。
高技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)域的發(fā)展模式對(duì)園區(qū)發(fā)展至關(guān)重要。Walt,Whitman.Rostow在《經(jīng)濟(jì)成長(zhǎng)的階段》(1960)一書中認(rèn)為正確規(guī)劃某一時(shí)期的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、確定其發(fā)展模式是制定區(qū)域產(chǎn)業(yè)政策的核心內(nèi)容，也是壯大區(qū)域經(jīng)濟(jì)實(shí)力，提高區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力的迫切需求。林金忠(2001)認(rèn)為，聚集經(jīng)濟(jì)本質(zhì)上是空間意義上的外部規(guī)模經(jīng)濟(jì)。他把規(guī)模經(jīng)濟(jì)分為兩類：?jiǎn)蝹€(gè)企業(yè)的內(nèi)部規(guī)模經(jīng)濟(jì)；眾多企業(yè)在局部空間上的集中而產(chǎn)生的聚集經(jīng)濟(jì)。他提出了三種聚集經(jīng)濟(jì)的類型：多層次聚集(企業(yè)間橫向聯(lián)系而形成的聚集)：企業(yè)縱向關(guān)聯(lián)而形成的聚集(產(chǎn)業(yè)鏈)；由于區(qū)位優(yōu)勢(shì)而形成的同一產(chǎn)業(yè)或不同產(chǎn)業(yè)的眾多中小企業(yè)的聚集。在科技園區(qū)的建設(shè)中，涵蓋了三類的聚集活動(dòng)。三種的聚集活動(dòng)在園區(qū)中處于不同的層次，和園區(qū)的發(fā)展階段緊密相連，如何協(xié)調(diào)三者之間的關(guān)系，如何促成不同階段的企業(yè)的聚集活動(dòng)，這取決于園區(qū)發(fā)展模式的選擇。
本研究認(rèn)為高技術(shù)的產(chǎn)業(yè)聚集最適合選用的模式為“龍頭+網(wǎng)絡(luò)”的形式?！褒堫^+網(wǎng)絡(luò)”形式也被稱為混合式聚集，是由多核式與網(wǎng)狀式混合而成的產(chǎn)業(yè)聚集。聚集內(nèi)部既存在幾個(gè)核心企業(yè)及相關(guān)的小企業(yè)，又存在著大量沒有合作關(guān)系的中小企業(yè)，例如美國(guó)的硅谷和印度的班加羅爾軟件工業(yè)園。
高科技產(chǎn)業(yè)聚集以高科技龍頭企業(yè)為核心，以大量的中小民營(yíng)科技企業(yè)為配套，以科研院所為支撐，實(shí)行政府退出，行業(yè)協(xié)會(huì)運(yùn)作的機(jī)制。高科技產(chǎn)業(yè)聚集生產(chǎn)高科技產(chǎn)品，經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)大，產(chǎn)品的技術(shù)層次高，附加值往往也很大，要求企業(yè)擁有核心技術(shù)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具有很強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新能力。這類產(chǎn)業(yè)聚集在科技資源高度密集，傳統(tǒng)工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，民營(yíng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)容易形成規(guī)模，如東莞的計(jì)算機(jī)硬件產(chǎn)業(yè)聚集，西安的航空航天產(chǎn)業(yè)聚集，長(zhǎng)江三角洲的先進(jìn)制造業(yè)聚集和北京的信息產(chǎn)業(yè)聚集等。
三、龍頭企業(yè)帶動(dòng)模式
(一)龍頭企業(yè)帶動(dòng)模式的基本內(nèi)涵
通過龍頭企業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)一大批配套、協(xié)作企業(yè)，圍繞龍頭企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)聚集。其主要特點(diǎn)包括：(1)多核式與網(wǎng)狀式聚集并存；(2)核心企業(yè)不僅帶動(dòng)了配套企業(yè)的發(fā)展，也為散存的中小企業(yè)提供了機(jī)會(huì)；(3)核心企業(yè)與配套企業(yè)依靠品牌為核心競(jìng)爭(zhēng)力，散存的中小企業(yè)主要以低成本為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；(4)技術(shù)創(chuàng)新是聚集中小企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵。
(二)行業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)帶動(dòng)因素
1．龍頭企業(yè)與產(chǎn)業(yè)聚集的關(guān)系。在任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)聚集中，小企業(yè)都占多數(shù)。從產(chǎn)業(yè)聚集內(nèi)部各類企業(yè)的數(shù)量來看，有完全以眾多小企業(yè)組成的“原子式”產(chǎn)業(yè)聚集和以少數(shù)大企業(yè)為中心(龍頭企業(yè))、眾多小企業(yè)為而形成的“輪軸式”或“中衛(wèi)式”產(chǎn)業(yè)聚集。在兩類產(chǎn)業(yè)聚集中，尤以中衛(wèi)式產(chǎn)業(yè)聚集最為普遍。在該類聚集中，大企業(yè)處于整個(gè)企業(yè)聚集的支配地位，小企業(yè)聚集處于或下層，主要為“核心企業(yè)”進(jìn)行特定的專業(yè)化加工。并且核心企業(yè)主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品的最終組裝與生產(chǎn)技術(shù)難度高、附加值大、對(duì)規(guī)模效益反應(yīng)敏感的配套產(chǎn)品，小企業(yè)多是分工生產(chǎn)技術(shù)要求低、批量小、專業(yè)性分工度高的各種零輔件與半成品等，參與聚集的小企業(yè)往往又有一次承包、二次承包甚至更多次承包之分，即把核心企業(yè)委托的生產(chǎn)業(yè)務(wù)根據(jù)專業(yè)分工要求分包給其他小企業(yè)，從而會(huì)形成多層次的分工協(xié)作體系。中衛(wèi)式產(chǎn)業(yè)聚集的形成往往是少數(shù)大企業(yè)首先產(chǎn)生，然后眾多小企業(yè)逐漸聚集在其周圍。因而相對(duì)于眾多小企業(yè)而言，政府首先吸引大企業(yè)聚集更有目標(biāo)性，也更容易成功。吳旺延(2[)04)認(rèn)為，處理好大企業(yè)集團(tuán)與中小企業(yè)的關(guān)系是西部地區(qū)發(fā)展中小企業(yè)聚集的基礎(chǔ)。龍頭企業(yè)是產(chǎn)業(yè)聚集得以發(fā)展壯大的關(guān)鍵，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)當(dāng)為龍頭企業(yè)保駕護(hù)航，要注意發(fā)現(xiàn)和培植聚集龍頭企業(yè)，注重龍頭企業(yè)和品牌建設(shè)。在計(jì)劃體制下，西部地區(qū)建立了一批軍工企業(yè)和重工業(yè)企業(yè)。這些企業(yè)是按照全能型模式創(chuàng)建的，集企業(yè)管理功能和社會(huì)管理功能為一體，是基建、供應(yīng)、生產(chǎn)、銷售、生活服務(wù)自成體系的，大而全的企業(yè)組織結(jié)構(gòu)。由于體制的原因，這些大企業(yè)迫切需要“瘦身”并和其他企業(yè)“牽手”，才能恢復(fù)活力。
2．龍頭企業(yè)對(duì)產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展的帶動(dòng)作用?！盎疖嚺艿每?，全靠車頭帶”，產(chǎn)業(yè)聚集龍頭骨干企業(yè)在加快產(chǎn)業(yè)聚集，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展中起著非常重要的作用。
首先，龍頭企業(yè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集。一是龍頭企業(yè)都具有較大的規(guī)模和實(shí)力，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，資本、技術(shù)、人才等資源總是首先流向那些擁有較大規(guī)模和較強(qiáng)實(shí)力的大企業(yè)。這也就是說，大企業(yè)擁有更強(qiáng)的吸引力和凝聚力，能更好地發(fā)揮產(chǎn)業(yè)聚集主角的功能。二是龍頭企業(yè)都具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的知名品牌。品牌是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的通行證，是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和影響力的集中體現(xiàn)。擁有知名品牌的龍頭企業(yè)對(duì)上下游產(chǎn)業(yè)鏈條具有強(qiáng)大的引領(lǐng)和整合能力。三是龍頭企業(yè)具有自己核心優(yōu)勢(shì)。對(duì)于參與產(chǎn)業(yè)聚集的企業(yè)主體來說，核心優(yōu)勢(shì)包括核心技術(shù)、專利產(chǎn)品、管理技能、市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)等諸多方面。一個(gè)企業(yè)只要在上述一個(gè)或多個(gè)方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，就會(huì)對(duì)上下游產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生強(qiáng)大的拉動(dòng)和聚集作用，從而與其他相關(guān)企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)聚集。龍頭企業(yè)作為區(qū)域內(nèi)領(lǐng)頭羊，一般都具有自己獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
其次，龍頭企業(yè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈延伸。龍頭企業(yè)能適應(yīng)國(guó)際分工和專業(yè)化生產(chǎn)的新形勢(shì)，不斷將一些配套件及特定的生產(chǎn)工藝分離出來，形成一批專業(yè)化配套企業(yè)，并積極支持中小企業(yè)進(jìn)人自己的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，而專業(yè)配套企業(yè)的大量進(jìn)入，又會(huì)帶領(lǐng)上游原材料供應(yīng)和加工企業(yè)，下游銷售企業(yè)的不斷涌現(xiàn)，從而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸。
再次，龍頭企業(yè)加速科技創(chuàng)新、帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。為了保持行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位，龍頭企業(yè)會(huì)更加注重技術(shù)的創(chuàng)新和引進(jìn)。通過與高等院校、科研院所的合作開發(fā)新技術(shù)、新工藝，與國(guó)際大企業(yè)合作，引進(jìn)國(guó)外成熟的先進(jìn)科技，在新產(chǎn)品開發(fā)方面不遺余力。研究表明，擁有龍頭企業(yè)或知名品牌的產(chǎn)業(yè)聚集，科技經(jīng)費(fèi)投入規(guī)模較大，龍頭企業(yè)科技投入也較大。
最后，龍頭企業(yè)提高產(chǎn)業(yè)聚集內(nèi)的組織化程度。龍頭企業(yè)按市場(chǎng)導(dǎo)向，進(jìn)入某一產(chǎn)品或產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，組織專業(yè)生產(chǎn)，為了自身產(chǎn)品的保證和競(jìng)爭(zhēng)力的培養(yǎng)，龍頭企業(yè)雖然會(huì)發(fā)展很多的配套企業(yè)，將一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)分離出去，但還是會(huì)通過協(xié)作，把產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后作為一個(gè)體系來運(yùn)作，激活各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)要素，產(chǎn)生“一石激起千層浪”的連鎖效應(yīng)。
龍頭企業(yè)具有開拓市場(chǎng)、引導(dǎo)生產(chǎn)、深化加工、搞好配套服務(wù)的綜合功能。只要充分發(fā)揮龍頭企業(yè)的帶動(dòng)作用，通過龍頭企業(yè)的品牌優(yōu)勢(shì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，把分散的、小規(guī)模的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)組織起來，形成有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)聚集，改進(jìn)工藝、提高技術(shù)，帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)水平提高，就會(huì)最終形成在全國(guó)甚至全世界有影響的產(chǎn)業(yè)品牌。
(三)模式中龍頭企業(yè)所需條件
1、龍頭企業(yè)有足夠大的規(guī)模。龍頭企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的規(guī)模較大，經(jīng)營(yíng)效益較好，有能力帶動(dòng)一批配套企業(yè)，并能持續(xù)為配套企業(yè)的生存發(fā)展提供市場(chǎng)空間。
2．龍頭企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈可拆分。龍頭企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，并且每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以拆分，使配套企業(yè)的獨(dú)立存在成為可能。
3．龍頭企業(yè)產(chǎn)品的外協(xié)性。龍頭企業(yè)所需的原材料、半成品或零部件可以由配套企業(yè)生產(chǎn)或加工，不涉及龍頭企業(yè)的核心技術(shù)。
4．龍頭企業(yè)和配套企業(yè)要形成合理的分工協(xié)作關(guān)系。龍頭企業(yè)與配套企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)、市場(chǎng)開拓、產(chǎn)品生產(chǎn)方面要有合理分工，建立良好的協(xié)作關(guān)系，不能成為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
5．原料取得的便利性。為龍頭企業(yè)配套的企業(yè)所需的初級(jí)原料要很方便取得，能夠承受運(yùn)輸費(fèi)用。
(四)應(yīng)注意的問題
1．龍頭企業(yè)要持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。龍頭企業(yè)的發(fā)展是整個(gè)產(chǎn)業(yè)聚集存在的基礎(chǔ)，只有龍頭企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展才能為整個(gè)產(chǎn)業(yè)聚集提供發(fā)展的條件和機(jī)遇。
2．龍頭企業(yè)的技術(shù)支持。龍頭企業(yè)應(yīng)為配套企業(yè)提供相應(yīng)的技術(shù)扶持，使配套企業(yè)能夠跟上龍頭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展的步伐，保證配套企業(yè)的健康發(fā)展。
只要培育好龍頭企業(yè)，引導(dǎo)好配套企業(yè)，協(xié)調(diào)好龍頭企業(yè)與配套企業(yè)的分工協(xié)作關(guān)系，就一定能促進(jìn)龍頭企業(yè)作為帶動(dòng)型產(chǎn)業(yè)聚集的形成和發(fā)展。
四、西安航空航天產(chǎn)業(yè)園區(qū)模式
(一)西安航空航天產(chǎn)業(yè)園區(qū)可行性分析。地區(qū)間的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)集中體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)聚集的競(jìng)爭(zhēng)，要提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，就要增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)聚集的競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而要求搞好產(chǎn)業(yè)聚集的空間載體即產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建設(shè)。產(chǎn)業(yè)園區(qū)通過培育主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和建立相關(guān)支持產(chǎn)業(yè)配套，聚集和整合大量的資金、人才、信息等資源，組建信息交流和知識(shí)擴(kuò)散的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮其外部經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，形成了創(chuàng)新的系統(tǒng)環(huán)境，使各個(gè)主體能實(shí)現(xiàn)有效的分工與合作，同時(shí)產(chǎn)業(yè)園區(qū)通過建立使地方政府、企業(yè)、服務(wù)機(jī)構(gòu)之間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)合作的對(duì)話機(jī)制，協(xié)調(diào)聚集之間的地域、產(chǎn)業(yè)分工和合作，從而促進(jìn)聚集的不斷成長(zhǎng)并提升產(chǎn)業(yè)組織的競(jìng)爭(zhēng)力。產(chǎn)業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)聚集相互促進(jìn)、相互制約，產(chǎn)業(yè)園區(qū)是形成、承載和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展的空間載體，產(chǎn)業(yè)聚集是提升
產(chǎn)業(yè)園區(qū)和地區(qū)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心內(nèi)容。
產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈理論來源于哈佛大學(xué)商學(xué)院教授邁克爾?波特在其1985年出版的《競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)》一書中提出的“價(jià)值鏈(Value Chain)”理論。在生產(chǎn)者驅(qū)動(dòng)的價(jià)值鏈中，價(jià)值鏈中的關(guān)鍵制造者一般控制關(guān)鍵技術(shù)，扮演協(xié)調(diào)各個(gè)環(huán)節(jié)的角色。在這里，生產(chǎn)商負(fù)責(zé)協(xié)助它們的供應(yīng)商和顧客的效率。生產(chǎn)者驅(qū)動(dòng)的價(jià)值鏈?zhǔn)悄切┐笮偷?、通常由跨?guó)制造商發(fā)揮中心作用來協(xié)調(diào)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)(包括它們的前向和后向聯(lián)系)，這以資本和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)――例如汽車、飛機(jī)、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體和重型機(jī)械產(chǎn)業(yè)為典型。
所以，以核心企業(yè)為龍頭，形成產(chǎn)業(yè)鏈，進(jìn)而形成網(wǎng)絡(luò)化集群是可行的。而且通過發(fā)展和完善產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)，充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)聚集的空間聚集和產(chǎn)業(yè)鏈交織優(yōu)勢(shì)，更是增強(qiáng)地區(qū)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的有效途徑。西安航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式是圍繞航天、航空等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的航空航天產(chǎn)業(yè)園區(qū)。其中，西安閆良航空產(chǎn)業(yè)園結(jié)合優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)培育龍頭核心企業(yè)、拉長(zhǎng)軍民兩用科技園區(qū)的產(chǎn)業(yè)鏈條。即以西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司為中心，在支持龍頭核心企業(yè)的科研活動(dòng)及其成果的產(chǎn)業(yè)化，注重培育相關(guān)配套的企業(yè)，拉成產(chǎn)業(yè)鏈。西安韋曲航天科技產(chǎn)業(yè)科技園區(qū)是以龍頭軍工企業(yè)為核心形成的園區(qū)，即圍繞大型軍工企業(yè)形成軍地兩用型產(chǎn)業(yè)園區(qū)，以航天科技產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)，其產(chǎn)業(yè)定位是以發(fā)展航天科技產(chǎn)業(yè)聚集及民為支柱產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮航天高科技的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)航天科技企業(yè)的民用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
(二)西安航空航天產(chǎn)業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀。西安的閻良、韋曲作為中國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)的重要基地，具備了發(fā)展高技術(shù)航空航天科技產(chǎn)業(yè)的基本條件。其中閻良擁有一批在全國(guó)有一定影響的大型企業(yè)集團(tuán)，如西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司、西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所、飛行試驗(yàn)研究院，以及毗鄰的西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司，是全國(guó)唯一的集飛機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、試飛鑒定、教學(xué)培訓(xùn)為一體、產(chǎn)業(yè)體系最完整的航空產(chǎn)業(yè)基地；韋曲以研發(fā)和制造液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的中國(guó)航天集團(tuán)公司第六研究院基地為依托，兼具西安電子工程研究所等32家航天和高科技產(chǎn)業(yè)，充分發(fā)揮業(yè)已形成的航天科技資源對(duì)科技的帶動(dòng)作用，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
根據(jù)西安市航天航空產(chǎn)業(yè)的實(shí)際情況及特點(diǎn)，作者對(duì)航天航空產(chǎn)業(yè)園區(qū)的發(fā)展模式進(jìn)行分析研究，認(rèn)為其產(chǎn)業(yè)聚集最適合選用的模式為“龍頭+網(wǎng)絡(luò)”的形式，即是由多核式與網(wǎng)狀式混合而成的一種混合式產(chǎn)業(yè)聚集。
【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)控制系統(tǒng)研究進(jìn)展
隨著我國(guó)航空航天的不斷進(jìn)步，航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展也不斷的提高，燃油和控制系統(tǒng)由原來的簡(jiǎn)單系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的復(fù)雜技術(shù)，由原來的液壓機(jī)械操作發(fā)展到現(xiàn)在由全權(quán)限數(shù)字電子控制（FADEC）進(jìn)行操作。原有的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中燃油和控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是多變幾何控制能力，而現(xiàn)在的FADEC技術(shù)將發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷和監(jiān)視系統(tǒng)歸入到發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中。在航空航天發(fā)展速度較快的今天，防喘控制也受到航天專家的重視。因此，本文將對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油和控制系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行闡釋，為我國(guó)的航空航天發(fā)展提供理論依據(jù)。
1我國(guó)現(xiàn)階段航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1燃油控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
燃油控制系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心控制系統(tǒng)，其主要性能直接影響整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，而燃油泵是燃油系統(tǒng)的重要組成部分。燃油泵包括燃油增壓泵和主燃油泵，目前全球各國(guó)研制的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油增壓泵是采用離心式獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)模式，其增壓能力可達(dá)到0.4-0.8 MPa；而主燃油泵一般采用的是齒輪泵，主要是由于齒輪泵的體積較小、流量較大。還有一種比較合理的選擇是采用高壓柱塞泵，它既可以作為主燃油泵還可以作為噴口油泵，據(jù)調(diào)查顯示，該泵使用情況較為普遍，在英國(guó)生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)中就采用了高壓柱塞泵作為主燃油泵，最大的出口壓力可達(dá)21 MPa，最大的流量也可達(dá)每小時(shí)10000kg，而近期俄羅斯也研發(fā)出了高壓燃油柱塞泵。而通過大量的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用顯示，在泵油系統(tǒng)中還是應(yīng)該采用離心泵作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主燃油泵，其主要特點(diǎn)是制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)地較輕、燃油溫升較少，且質(zhì)量達(dá)到了要求。離心泵在設(shè)計(jì)上較為簡(jiǎn)單，其控制操作也極為方便，但在小流量的啟動(dòng)過程中其性能較低，因此需要再單獨(dú)配置一個(gè)啟動(dòng)泵，這樣將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和流量變?yōu)榭烧{(diào)控的模式。
1.2噴管控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管控制系統(tǒng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中也占有舉足輕重的位置，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管的介質(zhì)，我國(guó)目前采用液壓油、燃油和滑油，但由于滑油和液壓油的性較好，可導(dǎo)致噴管油源泵在工作時(shí)壓力達(dá)到最高。在發(fā)動(dòng)機(jī)中使用液壓油系統(tǒng)則可以無需設(shè)立獨(dú)立的油源系統(tǒng)，但在這樣共同使用液壓油源時(shí)，可對(duì)飛機(jī)的動(dòng)態(tài)操作系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，還會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)的液壓系統(tǒng)遭到污染。有調(diào)查顯示，英國(guó)曾采用發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管的獨(dú)立滑油系統(tǒng)，雖然對(duì)噴管的控制得到了靈敏的提升，但在油源系統(tǒng)中增加了油箱和油泵等裝置，使得控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。目前在我國(guó)的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)中，使用較多的噴管控制系統(tǒng)是以燃油為介質(zhì)，與此同時(shí)，在噴管油源泵的選擇上多以高壓柱塞泵為主。該泵的最大出口壓力可達(dá)23 MPa，最大流量可達(dá)每小時(shí)3600L。
1.3FADEC技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
FADEC技術(shù)是新研發(fā)的全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)，其主要包括傳感器、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、微處理機(jī)以及數(shù)據(jù)的通訊。數(shù)據(jù)傳感器的使用數(shù)量在不斷的增加，致使軍用發(fā)動(dòng)機(jī)電纜的質(zhì)量也有進(jìn)步，在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油和控制系統(tǒng)中，傳感器的質(zhì)量占有不可或缺的位置。我國(guó)對(duì)傳感器的研發(fā)方向是制造出光纖和智能的傳感器，這將是迎合光纖通信的最大亮點(diǎn)。與此同時(shí)，微電子技術(shù)也給FADEC的發(fā)展提供了電子硬件，隨著電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微處理機(jī)也越來越受到航空專家的關(guān)注。在發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)通訊過程中，通過高速的光纖數(shù)據(jù)把發(fā)動(dòng)機(jī)的智能傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)有效的連接起來，取代了原有的點(diǎn)到點(diǎn)式的串行通訊方式，這樣提高了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的安全性。在發(fā)動(dòng)機(jī)未來的研發(fā)過程中，要注重防喘控制等相結(jié)合的應(yīng)用，要做到同監(jiān)視系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)以及火控系統(tǒng)共同結(jié)合。FADEC技術(shù)可以實(shí)施較復(fù)雜的控制計(jì)劃，用自適應(yīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合控制。
1.4防喘系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
防喘系統(tǒng)在軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要作用是防止飛機(jī)飛行或發(fā)射武器時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)喘振和熄火。美國(guó)和俄羅斯等國(guó)家在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)上都使用了防喘和消喘的控制系統(tǒng)，同樣的在我國(guó)的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中也應(yīng)用了數(shù)字化的防喘控制系統(tǒng)，并取得了較大的研究進(jìn)展。我國(guó)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)中防喘控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是采用有靜壓傳感器的喘振信號(hào)器和高響應(yīng)壓力傳感器，其設(shè)計(jì)可以利用數(shù)字濾波準(zhǔn)確的判斷出喘振的征候。不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)其采用的防喘控制系統(tǒng)也是不盡相同的。在發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)過程中，進(jìn)口溫度在90-100℃之內(nèi)方可保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性，若超過140℃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)瞬間的喘振現(xiàn)象，但發(fā)動(dòng)機(jī)自身的防喘控制系統(tǒng)會(huì)將其回復(fù)到原始的穩(wěn)定狀態(tài)。
1.5監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
在我國(guó)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)中均配置了不同模式的監(jiān)視控制系統(tǒng)，根據(jù)飛機(jī)功能的不同配置不同模式的監(jiān)視控制系統(tǒng)，有的配置專用的監(jiān)視系統(tǒng)，有的同飛行記錄系統(tǒng)相兼容。我國(guó)研制的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)中的監(jiān)視控制系統(tǒng)，為了監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過程中關(guān)鍵參數(shù)的變化情況，監(jiān)視系統(tǒng)可記錄發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間、工作溫度、渦輪葉片的使用壽命系數(shù)以及高壓轉(zhuǎn)子的主、次循環(huán)等參數(shù)。監(jiān)視系統(tǒng)在正常工作時(shí)，有兩個(gè)機(jī)構(gòu)在執(zhí)行著相應(yīng)的職責(zé)，一個(gè)機(jī)構(gòu)執(zhí)行控制系統(tǒng)，另一個(gè)機(jī)構(gòu)執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，就由狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制，在控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)間里對(duì)飛行的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的監(jiān)視參數(shù)進(jìn)行記錄，以便對(duì)監(jiān)視故障的診斷提供幫助。
2我國(guó)未來燃油和控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
2.1供油系統(tǒng)的加強(qiáng)
我國(guó)研發(fā)的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)主要是以燃油和控制系統(tǒng)為主導(dǎo)地位，采用新型的燃油泵控制系統(tǒng)同科學(xué)的電子硬件相結(jié)合，共同提高FADEC系統(tǒng)的工作性能。運(yùn)用科學(xué)的控制系統(tǒng)和合理的控制算法可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的控制指令，不僅可以提高控制系統(tǒng)的使用壽命，同時(shí)還可以降低研發(fā)控制系統(tǒng)的成本。而降低供油系統(tǒng)的成本也成為學(xué)者的研究目標(biāo)，研究表明當(dāng)燃油的溫升在20-30℃之間時(shí)，供油系統(tǒng)的質(zhì)量便可減輕一半，這就大大的提高了供油系統(tǒng)的使用壽命。為了降低燃油系統(tǒng)對(duì)污染的增加，我國(guó)研制的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)多采用離心式油泵，進(jìn)而取代原有的齒輪泵和柱塞泵。但離心泵在工作過程中有弊端，即在小流量時(shí)效率較低，便會(huì)造成燃油溫度的升高，因此，專家研發(fā)得出通過調(diào)節(jié)泵的工作轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)燃油泵的供油量。目前我國(guó)軍用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)是應(yīng)用電子技術(shù)進(jìn)行控制，這就需要應(yīng)用高集成度和耐高溫的電子元件和器件，獨(dú)立的燃油泵轉(zhuǎn)動(dòng)裝置便成了發(fā)動(dòng)機(jī)自我監(jiān)視和診斷的保證。
2.2先進(jìn)技術(shù)和科技的應(yīng)用
我國(guó)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油和控制系統(tǒng)中，應(yīng)用了先進(jìn)的技術(shù)和科技，采用耐高溫的半導(dǎo)體元件可耐高溫350℃、應(yīng)用最先進(jìn)的高溫光電技術(shù)測(cè)量裝置、采用砷化鎵材質(zhì)作為集成電路、高速處理器可達(dá)每秒一億次以及高性能的復(fù)合材料。在軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上運(yùn)用先進(jìn)的分析和檢測(cè)軟件。在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中，應(yīng)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)理念，在燃油附件中利用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行改造，從發(fā)動(dòng)機(jī)的工裝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)以及編程等發(fā)面共同發(fā)展，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，節(jié)省研制時(shí)間。要利用先進(jìn)的技術(shù)積極展開對(duì)控制系統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)的研發(fā)工作，加強(qiáng)對(duì)FADEC技術(shù)的研發(fā)，利用智能傳感器、數(shù)字執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)。
3結(jié)語(yǔ)
在我國(guó)航空航天行業(yè)迅速發(fā)展的今天，軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油和控制系統(tǒng)的研究取得了較大的進(jìn)步。隨著我國(guó)科研人員的不斷研究，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油和控制系統(tǒng)也達(dá)到了較高的水平。為能研制出更高質(zhì)量的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油和控制系統(tǒng)，研究人員應(yīng)繼續(xù)加大對(duì)FADEC系統(tǒng)的研發(fā)工作，增加試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和應(yīng)用性，要注重軟件系統(tǒng)的編程，結(jié)合實(shí)踐中發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)進(jìn)行研究，加快FADEC系統(tǒng)的研發(fā)。本文通過闡釋燃油控制系統(tǒng)、噴管控制系統(tǒng)、FADEC技術(shù)系統(tǒng)、防喘系統(tǒng)以及監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)而提出了我國(guó)要加強(qiáng)供油系統(tǒng)，同時(shí)采用先進(jìn)技術(shù)和科技來提高我國(guó)未來燃油和控制系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展。為我國(guó)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制提供理論依據(jù)，與此同時(shí)，也為我國(guó)的航空航天發(fā)展指明了方向。
參考文獻(xiàn)：
[1]張紹基.航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油與控制系統(tǒng)的研究與展望[J].航空發(fā)動(dòng)機(jī)，2003，03：1-5+10.
關(guān)鍵詞：增材制造技術(shù)；金屬快速成型；工程應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
增材制造技術(shù)又稱快速成型技術(shù)（RapidPro－totyping，RP），是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的一種利用材料堆積法制造實(shí)物產(chǎn)品的一項(xiàng)高新技術(shù)．該技術(shù)借助計(jì)算機(jī)、激光、精密傳動(dòng)和數(shù)控等手段，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）集成于一體，以逐層累積的建造方式在短時(shí)間內(nèi)直接制造產(chǎn)品樣品，無需傳統(tǒng)的機(jī)械加工設(shè)備和工藝，顯著地縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力［1］．相比傳統(tǒng)機(jī)械制造方法，增材制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)模具等的快速制造，在單件或小批量生產(chǎn)用機(jī)械制造過程中，具有制造成本低，周期短的優(yōu)勢(shì)，因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)［2］．
1增材制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
1．1增材制造技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展
增材制造技術(shù)最早出現(xiàn)在1892年，美國(guó)Blan－ther用分層制造法構(gòu)成地形圖并申請(qǐng)了專利，開啟了該技術(shù)發(fā)展的序幕．20世紀(jì)80年代，RP技術(shù)經(jīng)歷了快速及根本性的發(fā)展，僅在1986～1998年期間注冊(cè)的美國(guó)專利就有274個(gè)［3］．美國(guó)的3DSystems公司于1988年生產(chǎn)出了世界上第一臺(tái)液態(tài)光敏樹脂選擇性固化快速成型機(jī)（SLA－250）．20世紀(jì)90年代后期，出現(xiàn)了3DP、SDM、SGC、FDM等十幾種不同的快速成型技術(shù)．2012年美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬為重振美國(guó)制造業(yè)提出一系列計(jì)劃，將3D打印技術(shù)列為11項(xiàng)重要技術(shù)之一．英國(guó)技術(shù)戰(zhàn)略委員會(huì)“未來的高附加值制造技術(shù)展望”中，把增材制造技術(shù)列為提升國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)對(duì)未來挑戰(zhàn)的22個(gè)應(yīng)優(yōu)先發(fā)展技術(shù)之一［4］．目前，美國(guó)Ford汽車公司和DuPont公司已經(jīng)在他們的生產(chǎn)線上采用RP技術(shù)，美國(guó)Pratt＆Whitney公司已應(yīng)用RP技術(shù)制造鑄造熔模．歐洲和日本等國(guó)家也不甘落后，紛紛進(jìn)行RP技術(shù)及設(shè)備研制等方面的研究工作，如德國(guó)的EOS公司、以色列的Cubital公司以及日本的CMET公司等［3］．近年來，采用RP設(shè)備最積極的地區(qū)是東亞，尤其是韓國(guó)、香港、新加坡［5］．國(guó)外RP技術(shù)在航天航空、汽車交通、醫(yī)療器械、藝術(shù)創(chuàng)作等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用．
1．2增材制造技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展
我國(guó)于90年代初才開始增材制造技術(shù)研究，雖短短20余年時(shí)間，卻得到了工業(yè)界的高度重視，發(fā)展迅速．2013年，國(guó)內(nèi)媒體紛紛報(bào)道，將RP技術(shù)稱為“3D打印—無所不能的未來”［6］、“幾乎顛覆傳統(tǒng)的制造模式”［7］等．我國(guó)已擬定增材制造技術(shù)路線圖和中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，中國(guó)工程院2012年1號(hào)文件內(nèi)容即為進(jìn)行“增材制造技術(shù)工程科技發(fā)展戰(zhàn)略的研究”，成立了由華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)、北京航天航空大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和國(guó)防科工委625所等專家組成的工作組，并已在2013年3月提交相關(guān)咨詢研究報(bào)告［4］．目前，我國(guó)已初步形成增材制造設(shè)備和材料的制造體系．部分國(guó)產(chǎn)設(shè)備已接近或達(dá)到美國(guó)公司同類產(chǎn)品的水平，設(shè)備及材料價(jià)格便宜．在國(guó)家科學(xué)技術(shù)部的支持下，我國(guó)已在深圳、天津、上海、西安等地建立一批向企業(yè)提供快速成形技術(shù)的服務(wù)機(jī)構(gòu)，推動(dòng)了增材制造技術(shù)在我國(guó)的廣泛應(yīng)用．另外，我國(guó)的部分科研院所和企業(yè)已研發(fā)出光固化、金屬熔敷、生物制造、陶瓷成形、激光燒結(jié)、金屬燒結(jié)、生物制造等類型的增材制造裝備和材料［8］，取得了很好的效果．但與工業(yè)化國(guó)家相比，我國(guó)RP技術(shù)的研究和應(yīng)用尚存在一定的差距．
2增材制造技術(shù)基本成型原理與工藝
2．1增材制造技術(shù)的原理
增材制造技術(shù)是采用離散∕堆積成型的原理，通過離散獲得堆積的路徑、限制和方式，經(jīng)過材料堆積疊加形成三維實(shí)體的一種前沿材料成型技術(shù)［9］．其過程為：對(duì)具有CAD構(gòu)造的產(chǎn)品三維模型進(jìn)行分層切片，得到各層界面的輪廓，按照這些輪廓，激光束選擇性地切割一層層的紙（或樹脂固化、粉末燒結(jié)等），形成各界面并逐步疊加成三維產(chǎn)品［10］．由于增材制造技術(shù)把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加，因而可以在沒有模具和工具的條件下生成任意復(fù)雜的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性［11］．增材制造技術(shù)體系可分解為幾個(gè)彼此聯(lián)系的基本環(huán)節(jié)：三維模型構(gòu)造、近似處理、切片處理、堆積成形、后處理等．增材制造過程如圖1所示．
2．2增材制造技術(shù)的制造工藝
隨著CAD建模和光機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，增材制造技術(shù)的工藝發(fā)展很快，按照所用材料和建造技術(shù)的不同，目前投入應(yīng)用的已有十余種工藝方法．其中發(fā)展較為成熟的主要有光固化立體成型、分層實(shí)體制造、選擇性激光燒結(jié)等．上述工藝發(fā)展較為成熟，在此不再贅述．金屬直接成形法可以實(shí)現(xiàn)具有較高致密度和力學(xué)性能產(chǎn)品的快速制造，但工藝難度大，因此整體還處于技術(shù)研究階段［2］．現(xiàn)將發(fā)展?jié)摿^大、較前沿的金屬直接成型工藝進(jìn)行重點(diǎn)介紹．2．2．1激光立體成形技術(shù)激光立體成形技術(shù)（LSF）是在快速成形技術(shù)和大功率激光熔覆技術(shù)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)新的先進(jìn)制造技術(shù)［12］．該技術(shù)綜合了激光技術(shù)、材料技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)和數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)，通過逐層熔化、堆積金屬粉末，能夠直接從數(shù)據(jù)生成三維實(shí)體零件，具有無模具、短周期、近凈成形、組織均勻致密、無宏觀偏析等優(yōu)點(diǎn)［13］．這項(xiàng)技術(shù)尤其適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的整體制造，在航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景．目前，LSF的研究不斷取得突破性進(jìn)展，發(fā)展迅速．如西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在國(guó)內(nèi)率先提出LSF發(fā)展構(gòu)思，并研發(fā)一套完整的高性能致密金屬零件的激光立體成形理論、技術(shù)與裝備，榮獲陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)［14］．近年來，LSF在大型鈦合金構(gòu)件的研究方面取得重大突破，解決了其變形控制、幾何尺寸控制、冶金質(zhì)量控制、系統(tǒng)裝備等方面的一系列難題［4］，如試制成功C9飛機(jī)翼肋TC4上下緣條構(gòu)件．另外，LSF在一些理論研究方面也取得一些進(jìn)展，如激光成形凝固組織的理論分析；TC4合金的α＋β兩相組織控制、斷裂韌性、疲勞性能的研究；激光立體成形鎳基合金室溫拉伸和高溫持久性能研究等．LSF在航空航天領(lǐng)域的設(shè)備修復(fù)、激光組合制造、現(xiàn)場(chǎng)維修和再制造以及醫(yī)用植入體應(yīng)用等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用．其中，航空航天領(lǐng)域研究進(jìn)展顯著，如航空航天高性能薄壁零件的成形、挽救常規(guī)技術(shù)不可修復(fù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件、修復(fù)高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤、尾氣能量處理透平機(jī)0Cr17Ni4Cu4Nb葉輪修復(fù)［4］等．LSF發(fā)展較快，已在國(guó)內(nèi)外獲得廣泛應(yīng)用，還須在工藝研究進(jìn)一步系統(tǒng)化、理論研究繼續(xù)深化、發(fā)展激光涂覆過程的實(shí)時(shí)觀測(cè)技術(shù)、開發(fā)適用于該技術(shù)的合金材料、成形精度與成形速率如何達(dá)到最佳匹配［15］等方面加大研究力度．2．2．2激光選區(qū)熔化工藝激光選區(qū)熔化工藝（SLM）是激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的一種升級(jí)和衍生，是直接進(jìn)行金屬打印的最新前沿技術(shù)之一．該技術(shù)為將零部件CAD模型分層切片，采用預(yù)鋪粉的方式，掃描鏡帶動(dòng)激光束在計(jì)算機(jī)控制下沿圖形軌跡掃描選定區(qū)域的合金粉末層，使其熔化并沉積出與切片厚度一致、形狀為零件某個(gè)橫截面的金屬薄層，直到制造出與構(gòu)件CAD模型一致的金屬零件［16］．其工藝原理圖如圖2所示，SLM制造激光功率一般在數(shù)百瓦級(jí)，精度高（最高可達(dá)0．05mm），質(zhì)量好，加工余量?。艿呐浜厦嬷猓圃斓漠a(chǎn)品一般經(jīng)噴砂或拋光等后續(xù)簡(jiǎn)單處理就可直接使用．該技術(shù)燒結(jié)速度快，成型件質(zhì)量精度高，適合中、小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，尤其是復(fù)雜薄壁型腔結(jié)構(gòu)件的高精度整體快速制造［16］．SLM可為生產(chǎn)高精密、復(fù)雜器件提供全新的制造方法，應(yīng)用前景廣闊．如：美國(guó)GE公司在各大型企業(yè)中率先成立金屬材料激光熔化增材制造研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并在LEAP噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中采用SLM制造燃油噴嘴；美國(guó)NASA馬歇爾航天飛行中心于2012年采用激光選區(qū)熔化成形技術(shù)制造了復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零部件樣件，用于“太空發(fā)射系統(tǒng)”重型運(yùn)載火箭；2013年8月，NASA對(duì)SLM制造的J－2X發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器樣件進(jìn)行了熱試車試驗(yàn)并獲得成功；美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校太空發(fā)展探索團(tuán)隊(duì)用3D打印方法制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室組件等［16］．在設(shè)備開發(fā)方面，早在2004年，華南理工大學(xué)與北京隆源合作，在國(guó)內(nèi)選區(qū)激光燒結(jié)設(shè)備的基礎(chǔ)上首先開發(fā)出選區(qū)激光熔化快速制造設(shè)備Dimetal－240．2012年，華南理工大學(xué)研發(fā)出最新精密型Dimetal－100成型機(jī)［17］．目前，各研究機(jī)構(gòu)一直致力于高（變）致密度、成型角度、薄壁、力學(xué)性能等基礎(chǔ)研究，適用于該技術(shù)的各種金屬材料及工藝研究有待開發(fā)．
3增材制造技術(shù)的應(yīng)用典型
3．1設(shè)計(jì)驗(yàn)證方面的應(yīng)用
增材制造技術(shù)在設(shè)計(jì)驗(yàn)證方面應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用于航天系統(tǒng)功能性風(fēng)扇組裝、進(jìn)行功能性和聲響測(cè)試，使得模擬實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度達(dá)15000r／min，遴選出問題解決方案，節(jié)約成本［18］．保時(shí)捷將其用于功能性測(cè)試，以便分析冷凍液流動(dòng)特性，改變?cè)O(shè)計(jì)以減少紊流．另外，美國(guó)GE公司采用增材制造技術(shù)用1個(gè)零件代替原設(shè)計(jì)20個(gè)零件組成的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴，減重25％，增效15％，制造成本大幅度降低，已大批量生產(chǎn)；美國(guó)公司還采用增材制造技術(shù)，成形了能耐熱3300°C的復(fù)合材料航天發(fā)動(dòng)機(jī)零件，使其成為“龍飛船2號(hào)推力達(dá)到龍飛船1號(hào)推力的200倍”技術(shù)的關(guān)鍵［19］．增材制造技術(shù)還可應(yīng)用于機(jī)器人表面映射反饋輔助原型設(shè)計(jì)［20］、光彈應(yīng)力分析等．光彈應(yīng)力分析時(shí)，需將作用于激光快速原型工件上的應(yīng)力可視化，以識(shí)別設(shè)計(jì)不足的區(qū)域．圖3為增材制造技術(shù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的部分應(yīng)用.
3．2模具制造方面的應(yīng)用
增材制造技術(shù)在模具制造方面的應(yīng)用廣泛，主要分為軟模具制造和硬模具制造．利用真空澆注軟硅膠模翻模技術(shù)，可生產(chǎn)小批量的類似工程塑料、聚氨酯等產(chǎn)件．快速鑄造方面，光敏樹脂消失法鑄造可一次完成鑄造成型，周期短，機(jī)械性能好［21］．嘉陵集團(tuán)利用該技術(shù)用于摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)缸頭研制，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益．光固化原型與砂型結(jié)合鑄造技術(shù)應(yīng)用也較為廣泛，如研發(fā)新型四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋［18］、開發(fā)汽車零部件［22］等．快速成形原型直接制造蠟型模具可用于小批量精鑄，大大提高鑄件壽命，節(jié)約成本．另外，西安交通大學(xué)研發(fā)出的陶瓷型鑄造，鑄型外殼、內(nèi)芯和漿料包裹層一體化設(shè)計(jì)，使航空葉片鑄件合格率由15％提升至85％．東方氣輪機(jī)廠利用該技術(shù)已研發(fā)出空心渦輪葉片，大大提高了葉片機(jī)械力學(xué)性能［18］．目前，最為先進(jìn)的快速模具制造方法有樹脂基復(fù)合材料快速制模方法、中或低熔點(diǎn)合金鑄造制模、金屬電弧噴涂制模等．其中，金屬電弧噴涂成型快速制模技術(shù)［18］在模具成本、壽命、制造周期、精度等方面具有綜合優(yōu)勢(shì)，并且模具工作表面具有較好的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，模具表面摩擦學(xué)特性更接近于鋼質(zhì)模具，是一種較為理想的快速制模方法．其技術(shù)原理、設(shè)備及制模應(yīng)用如圖4、5所示．快速模具技術(shù)可節(jié)約成本3／4，縮短生產(chǎn)周期約2／3．提高模具制造精度、開發(fā)新材料新工藝、直接制造高強(qiáng)度金屬模具等是該技術(shù)的重要發(fā)展方向．
3．3個(gè)性化醫(yī)療方面的應(yīng)用
增材制造技術(shù)在醫(yī)療模型制造和體外醫(yī)療器械［23］、個(gè)性化永久植入物制造、組織工程支架制造、細(xì)胞打印、器官打印方面應(yīng)用廣泛，現(xiàn)已取得較大進(jìn)展．如利用增材制造技術(shù)制造出高精度連體骨骼模型，成功實(shí)現(xiàn)連體嬰兒分離［24］等．西安交通大學(xué)與第四軍醫(yī)大學(xué)聯(lián)合開展骨替代物制造、定制化人工脛骨半關(guān)節(jié)大段骨重建術(shù)、定制化鈦合金半膝關(guān)節(jié)假體復(fù)合大段骨移植、定制下頜骨原型設(shè)計(jì)［25］等研究，并成功實(shí)現(xiàn)中國(guó)首例“下頜骨溶解修復(fù)”手術(shù)［18］．另外，西安交通大學(xué)與昆明軍區(qū)醫(yī)院聯(lián)合進(jìn)行了脊椎手術(shù)導(dǎo)航模板制作等研究，進(jìn)一步擴(kuò)展了個(gè)性化永久植入物的應(yīng)用領(lǐng)域．采用TCP材料，西安交通大學(xué)積極開展基于光固化原型的支架制作人工活性骨支架研究，取得一定的科研進(jìn)展．圖6所示為利用3D打印技術(shù)制作的脊椎手術(shù)導(dǎo)航模板．
4增材制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
目前，增材制造技術(shù)存在許多問題，如材料方面限制、成形精度與成形速度的矛盾、設(shè)備及材料的價(jià)格昂貴等．在未來的發(fā)展中，該技術(shù)將會(huì)在新材料及創(chuàng)新工藝［26］、裝備與關(guān)鍵器件、與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合等方面展開更深入的研究．另外，增材制造技術(shù)要克服一些技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)上的突破，如：與傳統(tǒng)制造結(jié)構(gòu)保持同樣的強(qiáng)度；減小成型過程中的變形，細(xì)化光斑、優(yōu)化材料和工藝［27］，以提高制造精度；進(jìn)行工藝創(chuàng)新與優(yōu)化，提高光束能量以提高制造效率［18］等．現(xiàn)階段，該技術(shù)將重點(diǎn)研究陶瓷零件制造、復(fù)合材料制造、聚合物噴射快速原型制造［28］、金屬直接制造等，如：利用光固化原型技術(shù)，使支撐結(jié)構(gòu)中組織發(fā)生變化制作碳化硅復(fù)合材料零件；使用高介電陶瓷材料，構(gòu)造復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微波負(fù)折射功能，進(jìn)行光子晶體制造，完成傳統(tǒng)制造技術(shù)難以制作的內(nèi)外形結(jié)構(gòu)；深入研究金屬直接成形自愈合原理，進(jìn)行高溫合金葉片制作實(shí)現(xiàn)金屬直接制造［18］等．增材制造技術(shù)在工藝研究方面，存在許多具有潛力的研究方向．如：建立多層激光直接成形的自穩(wěn)定機(jī)制并利用粉末負(fù)離焦技術(shù)制造薄壁，使工件側(cè)面平均粗糙度達(dá)到10．04μm；充分研究葉片制造中的曲率效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)曲率大處熔化嚴(yán)重；進(jìn)行空心葉片掃描路徑設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究，以輪廓、光柵（方向優(yōu)化）、分區(qū)的路徑選擇掃描復(fù)雜空心葉片，減少空行程，節(jié)約粉末；依據(jù)液氮控制冷卻梯度，對(duì)空心葉片定向晶組織進(jìn)行控制［18］等．在生物組織制造方面，增材制造技術(shù)潛力巨大，應(yīng)用前景廣闊，如：進(jìn)行肝組織支架制造，通過仿生流道和定向多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)肝細(xì)胞向支架內(nèi)生長(zhǎng)，研究支架／細(xì)胞復(fù)合體用于修復(fù)肝缺損的有效性［29］；對(duì)細(xì)胞打印和器官打印等生物醫(yī)學(xué)前沿領(lǐng)域研究探索［18］等．另外，將增材制造技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合，進(jìn)行小批量制造，可發(fā)揮倍增效益，是該技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)．
5結(jié)語(yǔ)
高性能結(jié)構(gòu)材料的主要發(fā)展方向是輕質(zhì)、高強(qiáng)高韌、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、低成本、結(jié)構(gòu)功能一體化?！笆濉逼陂g，高性能結(jié)構(gòu)材料以國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防事業(yè)發(fā)展中的重大需求為導(dǎo)向，積極鼓勵(lì)原始創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)跨越式發(fā)展，充分利用我國(guó)優(yōu)勢(shì)資源和已有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能結(jié)構(gòu)材料及其先進(jìn)制備、成形與加工技術(shù)，為我國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。
高性能結(jié)構(gòu)材料：結(jié)構(gòu)材料指以力學(xué)性能為主的工程材料。高性能結(jié)構(gòu)材料一般指具有更高的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等力學(xué)性能，并適應(yīng)特殊環(huán)境要求的結(jié)構(gòu)材料。結(jié)構(gòu)材料指以力學(xué)性能為主的工程材料，它是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用最為廣泛的材料，從日用品、建筑到汽車、飛機(jī)、衛(wèi)星和火箭等，均以某種形式的結(jié)構(gòu)框架獲得其外形、大小和強(qiáng)度。鋼鐵、有色金屬等傳統(tǒng)材料都屬于此類。高性能結(jié)構(gòu)材料一般指具有更高的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等力學(xué)性能，并適應(yīng)特殊環(huán)境要求的結(jié)構(gòu)材料。包括新型金屬材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷材料和高分子材料等。
新型聚酰亞胺剎車片
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：我國(guó)自行研制的聚酰亞胺半金屬轎車剎車片日前通過了國(guó)家汽車質(zhì)量檢驗(yàn)中心的鑒定,鑒定意見稱,這種剎車片制動(dòng)性能好,耐熱耐磨,達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 這個(gè)新成果是由中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所研制成功的。研究人員介紹說,隨著道路條件和車輛性能不斷改進(jìn),對(duì)汽車制動(dòng)器的要求越來越高。就轎車而言,在連續(xù)剎車的情況下,剎車片表面工作溫度可達(dá)500℃以上,需要高耐溫高耐磨的剎車材料來維持汽車制動(dòng)性能的穩(wěn)定,保證行車安全。
趨勢(shì)意義：國(guó)內(nèi)先進(jìn)
激光近成形鈷基高溫合金研究
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：利用激光近成形技術(shù),采用鈷基合金粉末在金屬零件表面進(jìn)行單道多層熔覆成形試驗(yàn),獲得具有良好外形和尺寸精度2～20mm的薄壁零件.利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、電子拉伸試驗(yàn)機(jī)和顯微硬度計(jì)等分析儀器對(duì)其微觀組織、微觀成分分布及抗拉強(qiáng)度和硬度進(jìn)行了分析和測(cè)試.結(jié)果表明,所成形的薄壁零件的組織為細(xì)小的枝晶,層間成分分布均勻,沒有明顯的成分偏析.力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示其性能可滿足實(shí)際使用要求."
趨勢(shì)意義：國(guó)內(nèi)先進(jìn)
高性能鎂-稀土結(jié)構(gòu)材料研制、開發(fā)與應(yīng)用
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：由于鎂合金具有低的密度．質(zhì)輕、高比剛度、卓越的機(jī)械性能、高的硬度及良好的鑄造性能，近幾十年來鎂合金的應(yīng)用一直是自動(dòng)化工業(yè)的目標(biāo)之一。然而，高溫特殊用途。例如在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用，通常的鎂合金就受到了限制。因?yàn)樵诟邷叵滤鼈兊膹?qiáng)度和抗蠕變性能都比較差。由于鎂一稀土合金增加了材料的抗拉強(qiáng)度、延展性及抗蠕變性能，稀土加入形成鎂-稀上合金就可以滿足高溫應(yīng)用的要求。
趨勢(shì)意義：對(duì)國(guó)內(nèi)外鎂一稀土合金的研制、開發(fā)與應(yīng)用狀況及發(fā)展趨勢(shì)有著重要意義，同時(shí)結(jié)合我國(guó)相關(guān)單位的研究進(jìn)展，引領(lǐng)我國(guó)鎂-稀土合金的發(fā)展。
高性能細(xì)結(jié)構(gòu)炭材料的制造方法
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：本發(fā)明涉及一種高性能細(xì)結(jié)構(gòu)炭材料的制造方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：以具有自燒結(jié)性含瀝青中間相的炭微粉為基體組分和以納米材料中的一種和幾種為添加組分，不加粘結(jié)劑，采用高速混合機(jī)混勻(1)；通過成型裝置成型(2)；焙燒(3)；石墨化處理(4)；本發(fā)明的有益效果是：用本發(fā)明制造出來的細(xì)結(jié)構(gòu)炭材料結(jié)構(gòu)致密，體積密度1.90g/cm3以上；機(jī)械強(qiáng)度高，抗折強(qiáng)度75MPa以上，抗壓強(qiáng)度190MPa以上；抗高溫氧化，可在650℃以上的氧化性氛圍和2500℃還原性氛圍中長(zhǎng)時(shí)間使用；用途廣泛：可作為連續(xù)鑄造的結(jié)晶器、電火花加工機(jī)床的電極，高溫?zé)Y(jié)模具、金屬冶煉坩堝，以及航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)密封和耐燒蝕部件等。
趨勢(shì)意義：國(guó)內(nèi)先進(jìn)
高強(qiáng)度、低介電常數(shù)的二氧化硅結(jié)合的氮化硅多孔陶瓷及制備方法
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：一種高強(qiáng)度、低介電常數(shù)的二氧化硅結(jié)合的氮化硅多孔陶瓷，其特征在于以Si3N4為基體，以外加SiO2和Si3N4顆粒表面氧化生成的SiO2作為結(jié)合相將Si3N4顆粒結(jié)合起來，石墨為造孔劑。發(fā)明涉及一種以高純度、低介電常數(shù)的二氧化硅結(jié)合的Si3N4多孔陶瓷及制備方法，其特征在于石墨為造孔劑、以外加或氮化硅顆粒表面氧化生成的二氧化硅為結(jié)合相的氮化硅多孔陶瓷利用外加和氮化硅顆粒表面氧化生成的二氧化硅在高溫下的燒結(jié)把氮化硅顆粒結(jié)合起來，利用粉料顆粒堆積成孔或造孔劑氧化燒除成孔，從而得到二氧化硅結(jié)合的氮化硅多孔陶瓷。Si3N4∶SiO2∶石墨∶＝0～100∶0～30∶0～25(重量比)，加入酚醛樹脂和乙醇，混合后球磨、烘干、研磨、過篩、干壓成型，然后在空氣中燒成，得到二氧化硅結(jié)合的氮化硅多孔陶瓷。所得多孔陶瓷的抗彎強(qiáng)度可達(dá)137MPa，總孔隙率10～60％，常溫介電常數(shù)2～7(1GHz)，可用于常溫和高溫環(huán)境下使用的天線罩、催化劑載體等材料。
趨勢(shì)意義：國(guó)內(nèi)先進(jìn)
納米結(jié)構(gòu)材料在全固態(tài)鋰電池高性能固體電解質(zhì)中應(yīng)用
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：全固態(tài)鋰離子電池，即固體電解質(zhì)鋰離子電池，是新近發(fā)展起來的新一代鋰離子電池，它的實(shí)用化將能有效消除現(xiàn)在商品化液體電解質(zhì)鋰離子電池的安全性差與能量密度低的問題。而且具有安全性能好、化學(xué)性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、充放電循環(huán)性能優(yōu)越，自放電速率小、比能量和能量密度高、易于將鋰電池小型化、工作溫度范圍大，可用于許多極端的場(chǎng)合等諸多優(yōu)點(diǎn)。正是被這些優(yōu)點(diǎn)所吸引，近年來國(guó)際上對(duì)全固態(tài)鋰離子電池的開發(fā)和研究非?；钴S。如圖1所示是采用磁脈沖壓實(shí)技術(shù)制備全固態(tài)鋰離子電池單電池結(jié)構(gòu)示意圖，其優(yōu)化的設(shè)計(jì)能夠很好的避免電池的短路。采用磁脈沖壓實(shí)技術(shù)，能夠很好的制備出全固態(tài)鋰電池堆，如圖2所示。從而使為大型移動(dòng)設(shè)備供電成為可能，最后得到的繞式全固態(tài)鋰電池堆各層厚度均勻，接觸致密，而且制備過程中不需要經(jīng)歷熱處理的過程，這樣就使很多在一定高溫不穩(wěn)定的電極或電解質(zhì)材料的應(yīng)用成為可能，很適合大規(guī)模地制備大型的固態(tài)鋰電池堆。
趨勢(shì)意義：隨著材料制備技術(shù)水平的不斷提高，以及制備成本的降低，并采用可行的方法控制納米結(jié)構(gòu)材料顆粒分散和使用過程中的化學(xué)穩(wěn)定性問題，必然會(huì)使鋰離子導(dǎo)體的性能得到更大的提高，并拓寬其應(yīng)用范圍，尤其是在全固態(tài)鋰離子電池的大規(guī)模實(shí)用方面發(fā)揮顯著作用。
高性能環(huán)氧復(fù)合材料
關(guān)鍵詞：課堂教學(xué) 教學(xué)方法 教學(xué)內(nèi)容 創(chuàng)新能力培養(yǎng)
中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（b）-0207-02
根據(jù)波特的國(guó)家創(chuàng)新體系理論，創(chuàng)新是我們這個(gè)時(shí)代國(guó)家和地區(qū)的核心競(jìng)爭(zhēng)力；創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。2006年，國(guó)務(wù)院公布了《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》，確定了“自主創(chuàng)新、重點(diǎn)跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來”的指導(dǎo)方針，提出了建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的總體目標(biāo)。創(chuàng)新型國(guó)家是以科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國(guó)家類型，而作為創(chuàng)新型國(guó)家的主體之一的高等學(xué)校，其基本作用就是培養(yǎng)和造就高素質(zhì)高層次的創(chuàng)新人才，肩負(fù)著為創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)輸送后備人才的重任。
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是南京航空航天大學(xué)面向工科類學(xué)生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，如采用切實(shí)有效的課堂創(chuàng)新能力培養(yǎng)教育，將使得創(chuàng)新能力教育落實(shí)到教學(xué)工作的最廣泛平臺(tái)，受益學(xué)生面更廣，使得其作用具有更廣泛的普遍性。因此通過最廣泛的課堂教學(xué)的方法改進(jìn)落實(shí)提升整體學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和部分優(yōu)秀學(xué)生創(chuàng)新能力是行之有效的方法。該文以《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》的課堂教學(xué)為研究平臺(tái)，結(jié)合機(jī)械學(xué)科注重理論與實(shí)踐結(jié)合的特色，面向大學(xué)生群體，采用頭腦風(fēng)暴、研討式教學(xué)及試驗(yàn)觀察等教學(xué)方法，以及對(duì)教學(xué)內(nèi)容的合理創(chuàng)新，探索提高大學(xué)生創(chuàng)新能力的新方法。
1.教學(xué)方法的改進(jìn)
傳統(tǒng)的教學(xué)理念以及缺乏創(chuàng)新的教學(xué)方式，使得我國(guó)大學(xué)生習(xí)慣于跟隨性學(xué)習(xí)，形成了依賴的心理，思維方式較為固定和單一，缺乏靈活、變通和主動(dòng)性。在課堂教學(xué)中，為促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的自我覺醒和發(fā)掘，對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的有關(guān)章節(jié)設(shè)計(jì)了話題引導(dǎo)、頭腦風(fēng)暴、研討式教學(xué)和實(shí)驗(yàn)觀察的互動(dòng)機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生逐漸形成能動(dòng)學(xué)習(xí)、發(fā)揮主動(dòng)性的局面。
1.1頭腦風(fēng)暴法
頭腦風(fēng)暴法是由美國(guó)創(chuàng)造學(xué)家A?F?奧斯本于1939年首次提出，1953年正式發(fā)表的一種激發(fā)創(chuàng)造性思維的方法。頭腦風(fēng)暴法主要原則有：集中注意力積極投入，不消極旁觀；不私下議論，以免影響他人的思考；發(fā)言要針對(duì)目標(biāo)，開門見山，不要客套，也不必做過多的解釋；與會(huì)之間相互尊重，平等相待，切忌相互褒貶等等；并且不進(jìn)行是非判斷，即延遲評(píng)價(jià)原則，這是和傳統(tǒng)教學(xué)模式的明顯區(qū)別之處。
為了培養(yǎng)大學(xué)生群體的整體創(chuàng)新意識(shí)及開發(fā)其主動(dòng)性，在《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程課堂教學(xué)中，對(duì)“機(jī)構(gòu)的組成”章節(jié)進(jìn)行了基本原理的講解之后，根據(jù)課題組的研究現(xiàn)狀，對(duì)學(xué)生們提出了磨粒排布機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，給予他們一周的思考時(shí)間。在隨后的頭腦風(fēng)暴教學(xué)中，教師作為主持人，為了讓每個(gè)學(xué)生都能自由地、大膽地參與探索和交流，僅規(guī)定發(fā)言秩序及鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)言，學(xué)生們則提出的設(shè)想，并不斷激發(fā)出新的設(shè)想。通過這樣的教學(xué)方法，同學(xué)們的積極性被充分調(diào)動(dòng)起來了，爭(zhēng)相發(fā)表各自觀點(diǎn)與主張，課堂氣氛緊張而又活潑，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新性思維。
1.2研討式教學(xué)
頭腦風(fēng)暴教學(xué)改變了傳統(tǒng)教師主導(dǎo)的教學(xué)形式，使得學(xué)生積極參與到教學(xué)活動(dòng)中來。但《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門理論與實(shí)踐并重的課程，頭腦風(fēng)暴教學(xué)中僅是提出了許多新的觀點(diǎn)與見解，但這些思想的正確與否及能否付諸實(shí)施，還需對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步教學(xué)方法的改進(jìn)，否則難以為繼。因此，在進(jìn)行頭腦風(fēng)暴教學(xué)后，隨之進(jìn)行了研討式教學(xué)方法的嘗試。
同樣針對(duì)上述的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，讓學(xué)生們根據(jù)機(jī)構(gòu)的組成與運(yùn)動(dòng)原理，開展課堂研討。同學(xué)們對(duì)不同的見解展開激烈的辯論，最后幾種從理論上行之有效的方案得以保留下來，同學(xué)們也對(duì)原來的方案進(jìn)行了不斷的修正。通過研討式教學(xué)方法既激發(fā)了大學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，也鍛煉了大學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力和論辯能力，為課堂教學(xué)注入了活力，大學(xué)生的創(chuàng)新思維得到進(jìn)一步的培養(yǎng)。
1.3實(shí)驗(yàn)觀察
通過頭腦風(fēng)暴與研討式教學(xué)方法的運(yùn)用，學(xué)生的創(chuàng)新思維得以培養(yǎng)，但創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還需通過實(shí)驗(yàn)觀察環(huán)節(jié)加以完善。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)觀察一般是大學(xué)生按照教師講的或者實(shí)驗(yàn)教材上寫的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只是機(jī)械地重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作，達(dá)不到培養(yǎng)大學(xué)生的科研創(chuàng)新能力的目的。
此處所指實(shí)驗(yàn)觀察，是指通過頭腦風(fēng)暴與研討式教學(xué)方法后，大學(xué)生的創(chuàng)新觀點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)中得以實(shí)施。如針對(duì)上述的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，借助開放實(shí)驗(yàn)室，將大學(xué)生們確定的方案在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)施，并在實(shí)驗(yàn)中不斷修正具體的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，最后由學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)的磨粒排布機(jī)構(gòu)終于出現(xiàn)在同學(xué)們面前時(shí)，同學(xué)們的成就感油然而生，創(chuàng)新能力也得以培養(yǎng)。
2.教學(xué)內(nèi)容的合理創(chuàng)新
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程面向的學(xué)生來源廣泛，有機(jī)械類、近機(jī)類以及非機(jī)類等眾多專業(yè)的工科大學(xué)生，各專業(yè)學(xué)生對(duì)該門課程的要求與目標(biāo)并不一致，因此，在課堂教學(xué)中，需因材施教，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的創(chuàng)新。
“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程教材在內(nèi)容上主要追求理論知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性，而缺乏將理論知識(shí)合理地運(yùn)用于實(shí)踐。因此，需根據(jù)不同專業(yè)特點(diǎn)與背景，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p，以及引入與專業(yè)相關(guān)的最近的教研與科研成果，使大學(xué)生能夠了解本專業(yè)的新知識(shí)及發(fā)展趨勢(shì)，拓寬知識(shí)面，開闊思路，從而更好地培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2.1教學(xué)內(nèi)容的適當(dāng)增加與刪減
由于各專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)不盡相同，因此應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)的特點(diǎn)與背景，增加與各專業(yè)相關(guān)的特色機(jī)械設(shè)備，刪減課程中與專業(yè)特點(diǎn)與背景相去甚遠(yuǎn)，以及陳舊和重復(fù)的內(nèi)容。使教學(xué)內(nèi)容盡可能貼近專業(yè)背景，從教學(xué)實(shí)例的選取到相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)的安排，盡可能貼近專業(yè)背景。如對(duì)飛行器動(dòng)力工程專業(yè)的大學(xué)生，增加具有航空航天特色的各類發(fā)動(dòng)機(jī)，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用等進(jìn)行詳細(xì)地講解；而對(duì)于工業(yè)工程專業(yè)的學(xué)生，則增加物流設(shè)備方面的教學(xué)內(nèi)容。
2.2教研與科研成果的適時(shí)引入
隨著教學(xué)與科學(xué)研究的深入，新的理論、方法、技術(shù)手段不斷被更新因此，將近期的教學(xué)成果和科研成果引入到課堂教學(xué)中，讓大學(xué)生了解本專業(yè)學(xué)術(shù)和技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的最前沿知識(shí)，可提高他們的創(chuàng)新能力。如同樣對(duì)飛行器動(dòng)力工程專業(yè)的大學(xué)生，將國(guó)內(nèi)外在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的研究進(jìn)展引入到課堂教學(xué)中；同樣，對(duì)于其他專業(yè)的學(xué)生，也引入了與專業(yè)相關(guān)的前沿知識(shí)。這樣既促進(jìn)了科研成果向教學(xué)資源的轉(zhuǎn)化，又加強(qiáng)了對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力的進(jìn)一步培養(yǎng)。
通過上述兩個(gè)方面對(duì)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的創(chuàng)新，開拓了大學(xué)生的視野，拓寬了其知識(shí)面，從而加強(qiáng)了對(duì)其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3.結(jié)語(yǔ)
8月初，首例以3D打印輔助的耳廓塑型再造手術(shù)，幫助一個(gè)右耳廓先天發(fā)育不全的9歲女孩再造出一個(gè)正常的新耳朵。
近年來，3D打印技術(shù)全面開花，隔兩天就會(huì)聽到3D打印引領(lǐng)發(fā)展潮流的相關(guān)報(bào)道。事實(shí)上，3D打印技術(shù)席卷各行業(yè)領(lǐng)域，主要包括制作、醫(yī)療、教育、考古、建筑和軍事等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)己從實(shí)驗(yàn)室快速走向?qū)嶋H應(yīng)用。而隨著技術(shù)的成熟，3D打印將會(huì)應(yīng)用在更多領(lǐng)域，為人類生活提更多便利。
從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用
3D打印出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，作為一種革命性制造方式，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印方式構(gòu)造物體。目前己從原型制造發(fā)展到打印功能的2O時(shí)代，未來即將步入智能化3.0時(shí)代。
3D打印2.0時(shí)代首輛3D打印汽車近期推出，這輛在美國(guó)田納兩州橡樹國(guó)家公園制造出來的車，并沒有沿用一百多年前傳承下來的造車技術(shù)。傳統(tǒng)生產(chǎn)汽車過程中，采用的是與1915年類似的造車方式。要在生產(chǎn)線上，組裝上千個(gè)零件，才能完成一輛汽車的生產(chǎn)工作。而LocalMotors公司卻用3D打印技術(shù)生產(chǎn)汽車。據(jù)報(bào)道，Strati的設(shè)計(jì)還是很粗糙，它的儀表盤看上去像用填縫槍一層一層粘起來的。不過，側(cè)面車身很光滑，與BMWi3（寶馬）碳纖維外殼感覺很類似。localM0t0rs公司負(fù)責(zé)人介紹，車身是打磨后效果，為給大家看到碳纖維材料能達(dá)到的效果，其他地方則沒有打磨。
據(jù)悉，3D打印是把碳纖維原料，通過一層一層噴射出來的方式完成車身制造，所以可以直接打印出復(fù)雜的車身結(jié)構(gòu)，比如帶有能量吸收單元的車身，也可以把連接安全帶掛鉤直接內(nèi)嵌到車體中，這樣掛鉤會(huì)更牢同。如果在事故中車輛損壞，只需把發(fā)動(dòng)機(jī)和懸掛等裝置拆下來，然后把車體融化掉，再重新打印一輛車就行。
日前，采用一體式碳纖維車身的車子邁凱輪650S，市場(chǎng)價(jià)格是30萬美元，而Strati只需要5000美元。雖Strati不像是邁凱輪那樣的豪華車，但據(jù)媒體報(bào)道，這款車很可能代替摩托車成為人們口常的代步交通工具。
3D打印現(xiàn)已在醫(yī)療領(lǐng)域開始較為廣泛應(yīng)用。8月初，首例以3D打印輔助的耳廓塑型再造手術(shù)，幫一個(gè)右耳廓先天發(fā)育不全的9歲女孩再造出一個(gè)正常的新耳朵。7月，被稱為“大頭娃娃”的株洲3歲小女孩涵涵，在湖南省第二人民醫(yī)院（湖南省腦科醫(yī)院）成功接受了全球罕見的“全腦縮小整形”手術(shù)。歷時(shí)17個(gè)多小時(shí)，她整個(gè)龐大的頭蓋骨被3D打印的顱骨所替代。
艾瑞咨詢分析師指出，3D打印技術(shù)席卷各行業(yè)領(lǐng)域，主要包括制作、醫(yī)療、教育、考古、建筑和軍事等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)已從實(shí)驗(yàn)室快速走向?qū)嶋H應(yīng)用。而隨著技術(shù)的成熟，3D打印將會(huì)應(yīng)用在更多領(lǐng)域，為人類生活提供更多便利。
3D打印市場(chǎng)爆發(fā)
當(dāng)3D打印從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用，直接推動(dòng)的是打印機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2014午，全球3D打印機(jī)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到38.5億美元，預(yù)計(jì)2018年，市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)到125.8億美元。行業(yè)分析師認(rèn)為，技術(shù)體系的完善、應(yīng)用領(lǐng)域的拓展及產(chǎn)業(yè)鏈的形成，將推動(dòng)全球3D打印市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。
3D打印需求端主要分為工業(yè)打印機(jī)和桌而打印機(jī)。工業(yè)打印機(jī)需求主要表現(xiàn)在航空航天、汽車工業(yè)領(lǐng)域；桌而打印機(jī)價(jià)格逐步平民化，加上技術(shù)的突破、產(chǎn)品性能的提升促使桌面打印機(jī)需求不斷擴(kuò)大，尤其在醫(yī)療領(lǐng)域和個(gè)人消費(fèi)市場(chǎng)。
分析師認(rèn)為，上一輪工業(yè)革命中，制造業(yè)主要通過批量化流水線制造和集約生產(chǎn)來降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益，3D打印將使得制造業(yè)產(chǎn)業(yè)組織形態(tài)和供應(yīng)鏈模式重新構(gòu)建，讓制造商與消費(fèi)者合為一體，由此帶來制造業(yè)的顛覆式重構(gòu)，將帶來無窮創(chuàng)新空間。
據(jù)悉，2014年，工業(yè)級(jí)應(yīng)用在全球3D打印機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域分布中占比達(dá)到20. 2%。艾媒咨詢分析師認(rèn)為，隨著工業(yè)級(jí)設(shè)備的盈利預(yù)期，新進(jìn)入廠商將會(huì)增加，工業(yè)級(jí)打印機(jī)價(jià)格將會(huì)進(jìn)一步下降，預(yù)計(jì)未來大規(guī)模工業(yè)級(jí)應(yīng)用將迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。
桌面打印市場(chǎng)同樣廣闊，醫(yī)療領(lǐng)域等應(yīng)用已有所預(yù)期，而在個(gè)人消費(fèi)市場(chǎng)上，國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)聯(lián)合會(huì)第27屆主席李淳寅表示：“未來3D打印技術(shù)會(huì)從為服務(wù)而設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向?yàn)樽约合硎芏O(shè)計(jì)?！?/p>
據(jù)悉，今年5月美國(guó)利用3D打印技術(shù)制成世界上首件4D打印連衣裙，所謂4D打印就是在3D打印基礎(chǔ)上增加時(shí)間緯度，該連衣裙成本約1.8萬元，用時(shí)48小時(shí)制成。
這也意味著，隨著3D打印產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，未來的3D打印會(huì)更加注重龐大的消費(fèi)者市場(chǎng)，更多追求用戶體驗(yàn)和用戶追求，其發(fā)展趨勢(shì)是每個(gè)家庭都能擁有3D打印機(jī)。
國(guó)內(nèi)企業(yè)或可彎道超車
國(guó)內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展則更為火爆。近年來，中國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模均保持較高增長(zhǎng)速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球平均水平；預(yù)計(jì)2018年中國(guó)3D打印市場(chǎng)規(guī)模將超過200億元。作為全球重要制造基地，中國(guó)3D打印市場(chǎng)潛在需求旺盛，未來中國(guó)將迎來3D打印發(fā)展的春天。
同時(shí)也要注意到，我國(guó)3D打印市場(chǎng)在發(fā)展成熟之前也存在很多問題，痛點(diǎn)與成長(zhǎng)并存：缺少原創(chuàng)的核心技術(shù)，現(xiàn)階段企業(yè)研發(fā)投入欠缺，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求不匹配；國(guó)內(nèi)3D打印企業(yè)小而散，處于“單打獨(dú)斗”的初步發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)整合度較低、企業(yè)較分散、社會(huì)影響力有限；降低原材料成本難度大，3D打印產(chǎn)業(yè)化受阻。
今年5月19同，國(guó)務(wù)院最新公布《中國(guó)制造2025》行動(dòng)綱領(lǐng)，提出現(xiàn)階段各國(guó)都在加大科技創(chuàng)新力度，推動(dòng)三維（3D）打印、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、生物工程、新能源、新材料等領(lǐng)域取得新突破。綱領(lǐng)提出九大戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn)，而3D打印就是一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。
從戰(zhàn)略層面看，3D打印可幫助國(guó)內(nèi)企業(yè)從設(shè)計(jì)、制造層面實(shí)現(xiàn)彎道超車；鑒于其可以規(guī)避規(guī)?；a(chǎn)部分缺點(diǎn)如強(qiáng)周期波動(dòng)、產(chǎn)品同質(zhì)化等，在某些領(lǐng)域可能成為未來“分布式制造”基石。
