第一篇:2015年DARPA航空领域发展总结
2015年darpa在航空领域实施了数十个项目,涉及的研究领域包括体系作战、装备新概念、航电、通信、网电空间和机载武器等。受篇幅和darpa信息披露所限,本文仅统计和分析该局公布的航空领域的主要研究项目。
表1-4分别统计了2015年darpa在航空领域发布的跨部门公告(baa)、授予的项目合同、取得重要进展的项目和即将转化的项目。从统计结果可看出,2015年darpa在航空领域的成果颇丰,并特别重视探索与体系作战、机载系统和机载武器相关的先进技术。(见表1-表4)
darpa重视探索在强对抗环境中作使用航空技术
2009年以来,美国先后提出“重返亚洲”和“亚太再平衡”战略,把主要作战对象重新设定为中、俄等潜在竞争大国,并且正在打造一支聚焦高端作战能力、兼顾全谱作战任务的新型联合部队。而在2014年,美军又提出“第三次抵消战略”,试图以国防科技创新为核心,提升美军军事优势,增强对大国的慑止和制胜能力。以美军顶层战略为牵引,darpa在2015年3月公布的最新一版发展战略报告――《服务于国家安全的突破性技术》中明确指出,该局在航空领域的发展目标为保持美军在强对抗环境中的空中优势。为此,darpa正在实施以下各类技术探索项目,以落实战略报告的发展目标。
探索分布式作战技术,设计全新空中作战样式
“分布式作战”是美军着眼于未来强对抗环境而探讨的全新作战样式,主要思想是将昂贵大型装备的功能分解到大量小型平台上,并通过自主、协同等技术达到相同或更高的作战能力。与目前空战作战样式相比,采用大量具有分布式协同作战能力的小型无人机可大幅降低任务成本,提高作战灵活性,而且大量的目标可使敌方防御系统产生“饱和”而无法全部应对,即便无人机群会受到部分损失,但作为整体仍可完成作战任务。目前,darpa是美军分布式作战技术的主要研发机构,其正在围绕机体平台、开放式系统架构、协同作战、战场管理等各个维度,为美军探索这种全新空中作战样式。
“小精灵”项目2015年darpa推出了“小精灵”项目,该项目将发展小型无人机群的空中发射和回收技术;小型、可升级、可支持多机合作的有效载荷技术;精确的相对导航技术;先进的计算建模技术;可变几何外形的存储技术;紧凑的推进系统技术和高速数字式飞行控制技术,最终将开展演示验证试飞工作。
“体系集成技术试验”(sosite)项目sosite项目着重探索开放式体系架构技术,目标是以美军现有能力为基础,把单一装备的空战能力分布在大量可互操作的有人和无人平台上,实现各种先进机载系统和机载武器的即插即用,极大提升分布式作战的灵活性。
“拒止环境中的协同作战”(code)项目code项目通过发展先进算法和软件,探索分布式作战无人机的自主和协同技术,使无人机群可在一名操作人员的管理下协作完成发现、跟踪、识别和攻击目标等任务。
“分布式作战管理”(dbm)项目dbm项目聚焦发展先进算法和软件,提高任务自适应规划和态势感知等能力,帮助履行战场管理任务的飞行员进行快速且合理的决策,确保在强对抗环境中更好地执行分布式作战等复杂军事任务。
探索强对抗环境中使用的通信、组网、导航和雷达技术
强对抗环境中的电磁干扰和网电攻击,可导致通信中断与降级、gps信号丢失、isr信息无法获取、激光指示器失去作用等问题,使战机看不清、听不真,难以获取空中优势。目前美国已认识到该问题的严重性,―方面表示在十多年反恐战中使用的通信、导航等技术在大国对抗中难有作为,另一方面又大肆鼓吹中国和俄罗斯强大的电子战能力,为获取经费造势。目前,darpa启动了多个相关研究项目,探索在强对抗环境中使用的通信、组网、导航和雷达等技术,为提升美军空中力量的看不见的“内力”打牢技术基础。
“100gbps射频高速链路”(100g)项目100g项目旨在设计、制造和试验与光纤能力相当的机载通信数据链,并可在远距离传播过程中有效穿透云、雨、雾等各种天气环境。该数据链通信速率为100gb/s,配装高空长航时飞机时的对空作用距离200千米,对地作用距离100千米。
“满足任务最优化的动态适应网络”(dynamo)项目dynamo项目通过发展网络动态适应技术,使美军各独立设计的空基网络在面对敌方主动电子干扰时,仍可在一定安全等级下开展及时、高速通信,使配装专有传感器的某型飞机能够顺利向其他型号的有人/无人平台发送和接收信息,确保满足复杂的分布式作战任务所需。
“强对抗环境中的空间、时间和方位信息”(stoic)项目stoic项目通过开发包含精确定位、导航和皮秒等级授时技术在内的多功能通信系统原型,实现降低或取消对gps的依赖。该项目能够使分布式作战平台具备协同目标定位、协同导航、自主空中加油和碰撞规避等功能。
“雷达自适应对抗”(arc)项目arc项目旨在发展基于模块化、开放式和可拓展的软件处理技术,使美军空基电子战系统在复杂电磁环境下,能够基于空中可观测信号,理清友军、敌军和中立的发射机,并针对快速变化且未知的雷达威胁进行对抗及效果评估。
探索自主能力常规灵巧弹药、高超声速武器、激光武器技术
美军评估认为,其目前的机载武器多为精确制导炸弹或空地导弹(包括亚声速巡航导弹),应对没有强大防空武器的地区性国家和反恐分子游刃有余,但是在面对拥有现代一体化防空能力的军事大国时,便显得捉襟见肘,因此急需装备全新的机载武器为介入强对抗环境提供支持。目前darpa正从自主能力常规灵巧弹药、高超声速武器和激光武器等多角度发力,为美军塑造全新的空基打击能力。
“高能液体激光区域防御系统”(hellads)项目darpa在hellads项目中正与afrl联合开发一型功率等级达150千瓦的战术级机载激光器,以对抗火箭弹、炮弹、迫击弹、巡航导弹、飞机和地对空导弹等各类目标。该项目的打靶试验即将在新墨西哥州白沙导弹靶场进行。
darpa牵头与军种共同推进有重大型号背景的项目
2015年,darpa除了开展各类前沿性技术探索,还与军种联合实施了一些具有重大型号背景的研发项目,例如远距反舰弹项目、六代机技术演示验证机项目等。国防部和各军种寄希望于依托darpa丰富的研发经验、独立于军种的特殊地位和非常规的采办流程,实现重大型号背景项目快速转化为采办项目或直接投产列装。
“远距反舰弹”(lrasm)项目为了对付“反介入/区域拒止”环境中日益严重的海上威胁,美军急需获得跨越式的先进反舰作战能力。2008年在美海军没有周详发展计划的情况下,国防部要求darpa启动由其牵头、海军参与的lrasm项目,并采用创新的采办策略,绕过常规采办流程,加速进攻型反舰导弹的型号研制。likasm项目主要开展大型机载武器自主技术的研发,配装的综合传感器可使导弹在复杂电磁环境中具备独立的导航飞行、规划航路、捕获目标和识别目标薄弱点进行攻击的能力,大幅降低了对isr、数据链和gps依赖,在敌方先进对抗手段面前具备了精确杀伤能力。
目前,为加速推进重大项目型号的技术发展,darpa可以在常设技术办公室之外成立临时的专项办公室统筹项目实施。因此针对lrasm项目,darpa与美海军、空军共同组建了lrasm部署专项办公室(ldo)。值得注意的是,ldo是darpa有史以来的首个以型号研制为目的办公室。这一方面说明lrasm很有可能通过非常规的采办流程,在darpa直接转化为型号列装;另―方面表明该局拥有高度灵活的体制机制。根据美军安排,lrasm导弹计划于2018年和2019年分别配装空军b-1b轰炸机和海军f/a-18舰载战斗机服役。
第六代战斗机演示验证机项目(aii-x)2015年初,美国防部要求darpa抓总,空、海军配合实施第六代战斗机(以下简称六代机)技术演示验证机项目(aii-x)。该项目自2016财年起将为美空、海军分别发展平台不同但技术通用的两型技术演示验证机。针对aii-x项目,darpa与美海军、空军共同组建该局的第2个临时专项办公室,即航空航天专项办公室(apo)。目前,apo已为美军的六代机初步识别出了升级的隐身技术、先进的组网技术、可靠的导航技术、主被动防御技术和电子战技术等通用技术。在apo的领导下,将对上述技术开展集成验证,以实现六代机关键技术成体系、上水平地发展,加快美军六代机关键技术的发展和转化进程。
几点看法
darpa重新聚焦前沿军事技术探索
darpa的使命任务虽为探索前沿军事技术,但其技术聚焦方向并非一成不变,而是不断在近期需求和远期需求之间频繁波动。当美国卷入局部战争时,darpa会更多聚焦当下战争所需,发展可满足近期作战需求的技术。在美国着眼大国对抗时,darpa将根据竞争对手的实际情况探索相应的前沿军事技术。例如在越战期间,darpa主要发展满足作战所需的各种技术;而冷战高峰期,darpa在“第二次抵消战略”中针对苏联探索并转化了隐身和精确制导等前沿军事技术。在21世纪初开始的10余年的反恐战争期间,darpa又开始聚焦各类反恐技术的发展,以致美国舆论批评时任局长托尼?特瑟背离了darpa的使命。目前随着美国军事战略又一次转向大国对抗,特别是在提出了“第三次抵消战略”之后,darpa又开始重新聚焦前沿军事技术的探索和转化。可以预期,darpa将秉承在上一次抵消战略中发挥重要作用的优良传统,结合美军的未来作战需求和竞争对手的装备情况,力求实现技术突袭,为持续确保美军的技术优势发挥重要作用。
darpa在航空领域的发展特点总结
通过对darpa当前研究项目的梳理可发现,该局在航空领域的发展体现出无人机能力拓展、多路径探索自主技术、注重强对抗空域协同技术和聚焦战术级高速打击武器技术等特点。而这在一定程度上也代表了美军空中作战力量的未来发展趋势。
在无人机领域,darpa即将开展多个无人原型机的试飞工作,相比于传统的中/高空长航时无人机,它们将进一步拓展未来无人机的作战范围和样式。例如“战术侦察节点”(tern)项目正在发展可在小型舰艇上垂直起降的中空长航时察打一体无人机技术,如顺利转化,将使美军数百艘水面舰艇具备使用长航时无人机的能力,显著变革海上航空力量的发展和运用;“可重构嵌入式航空系统”(ares)项目着重探索货运无人机技术,使运输类无人机成为无人机领域未来的重点发展方向之一。“小精灵”项目聚焦可执行分布式作战的小型无人机技术,将使未来空战样式发生翻天覆地的变化。
在自主技术领域,目前美军高度重视自主技术的发展,美国防部把自主武器列为“第三次抵消战略”中五大战略投资领域之一,而美空军也把自主技术列入未来五大改变游戏规则的技术。目前,darpa正在全力推进自主技术发展,分别围绕自主导航、自主识别和自主规划等技术领域安排了多个项目,以探索各种技术路径的可行性,一旦突破了某条路径,便可使美军装备的自主能力得到快速发展。例如在自主导航领域,除stoic和sectr项目外,darpa还安排了“适应性导航系统”(ans)、“微型定位、导航、授时技术”(micro-pnt)、“量子辅助传感与读出”(quasar)、“超快激光科学与工程”(pulse)等数个不同技术路径的项目,力求通过全面探索冷原子干涉陀螺仪、微机电系统、高精度原子钟、超短脉冲激光、被动捷联式电光/红外传感器等各种技术,为美军提供不依赖gps的可靠的定位、导航和授时服务。在协同技术领域,目前美军提出的作战云、分布式作战、分布式杀伤等作战概念均属于协同作战范畴,而高级的有人/无人作战编组也入选全新抵消战略的战略投资重点。与美空军目前着力打通五代机和四代机之间的通信,确保f-22a融入空战体系不同,darpa在协同化方面探索得更远,即着重发展强对抗环境下的协同技术,为美军赢得未来空战提前布局。该局正通过code、dynamo等项目探索先进的软件和算法,确保美军各空中作战平台在遭到电磁干扰和网电攻击时仍可具备安全组网和通信等功能,实现在强对抗环境中有效执行联合作战任务。
在高速打击武器技术领域,dapra正在攻克战术级高超声速武器和激光武器技术。在高超声速技术方面,区别于美陆军和俄罗斯等国研发的使用弹道导弹发射的战略级高超声速助推滑翔弹,dapra正在发展可配装在战斗机上的战术级高超声速助推滑翔技术,并力求在2020年左右转为在册采办项目。弹头的小型化和空基发射方式将极大降低采购成本,显著增加采购数量和作战灵活性。激光武器技术方面,战术级机载激光武器具有杀伤时间短和发射次数多等特点,将是在强对抗环境中使用的重要装备。但受平台起飞重量和振动的影响,高功率战术级机载激光武器的研制难度较大。目前美空军的“自保护高能激光器验证”(shield)项目正在发展数十千瓦功率等级的机载激光武器技术,而darpa牵头的hellads项目的功率等级为150千瓦,这使该局在战术级机载激光武器领域处于行业领先地位。
我国应做好积极防范措施
从以上分析可看出,随着我国的迅速崛起和被美国列为主要假想敌,darpa在美国全新军事战略的指导下,有史以来第一次开始针对我国发展前沿军事技术,这应引起我国的高度重视。为了防范与应对,我国首先应做好情报预警工作,其次要大力探索符合我国国情的前沿军事技术。
在情报预警工作方面,一是要密切跟踪darpa的战略发展报告,理清投资重点,总结战略发展方向;二是要分析darpa着眼大国对抗所实施的研究项目,深入剖析技术途径及对作战产生的影响。最后综合以上梳理darpa的技术发展趋势及技术谱系,为我国提早做出应对措施做好情报准备;在开展前沿军事技术探索方面,随着国防科技水平与国外军事强国差距逐步缩小,跟踪研仿模式已不符合我军新时期的发展需求。因此我国也应效仿darpa,提出并探索适合我国国情的前沿军事技术。这不仅可为研制未来先进作战装备做好技术铺垫,还可在―定程度上对美国的“第三次抵消战略”实施反抵消,降低美军对我国的强大军事威胁。
第二篇:通用航空简介及领域
通用航空简介及领域:
英文名称:general aviation。所属学科:航空科技(一级学科);通用概念(二级学科).只装有专用设备的飞机进行农业、林业、航空探矿、航空摄影、海上飞行、人工降雨等项目的飞行(《中国民用航空专业飞行工作细则》,中国民用航空局,1981年5月)。1986年1月8日国务院颁发的《关于通用航空管理的暂行规定》中,为了与国际民航组织(ICAO)分类、口径取得一致,正式将专业飞行改名为通用航空。各种定义:
1.ICAO(国际民间航空组织)对通用航空的定义:通用航空,是指“定期航班和用于取酬的或租用的合同下,进行的不定期航空运输以外的任何民用航空活动”(《国际民用航空组织用语及定义》第二卷,1985年英文版第49页)具体是指对社会公众开放使用的,定期和不定期航空运输以外的,任何民用航空活动,统称通用航空。
2.《公务航空营运与管理》中对通用航空的定义:《公务航空营运与管理—按需安排的空中旅行》(John J Sheehan,航空工业出版社2006年1月版)中,将所有的航空营运划分为三类——商业航空,航空作业和通用航空。对通用航空定义为:又称航空飞行(GA),它是指除去上述两类营运以外的航空运营。
3.《飞行的组织与实施》中队通用航空的定义:在杜实、张炳祥、高伟编写的《飞行的组织与实施》(《兵器工业出版社》2004年7月版)一书中,对通用航空飞行是这样定义的:“通用航空飞行主要是指为工业、农业、林业、牧业、渔业生产服务的作业飞行和医疗救护、抢险救灾等飞行。”
4.《通用航空飞行管理条例》中对通用航空的定义:所谓通用航空,是指除军事、警务、海关缉私飞行和公共航空运输飞行以外的航空活动,包括从事工业、农业、林业、渔业、矿业、建筑业的作业飞行和医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学试验、遥感测绘、教育训练、文化体育、旅游观光等方面的飞行活动。
通用领域包括:
1.2.3.4.5.城市消防 使用直升机开展的城市高大建筑物的空中喷液灭火和人员救援等的飞行作业。出租飞行 系指由通用航空企业提供者提供飞机、机组、燃油和航空旅行所需的其它服务的飞行活动,使用者支付费用通常是以公里数或时间计费,再加上等候时间和机组等额外费用。
初级类航空器 最大总重量不超过1225公斤的轻型飞机、旋翼航空器、滑翔机。
个人娱乐飞行 系指拥有飞行驾驶执照的个人,为保持和提高飞行技术、体验飞行乐趣、展示飞机性能与飞行技艺,以普及航空知识和满足观众观赏为目的而开展的飞行活动。
公务飞行 通用航空活动的一种方式,系指使用民用航空器按单一用户(企业、事业单位、政府机构、社会团体或个人)确定时间和始发地、目的地,为其商业、事务、行政等活动提供的无客票飞行服务。通常使用30座(含)以下的民用航空器(初级类航空器除外)。
6.海上石油服务 使用直升机担负海上石油钻井平台、采油平台、后勤供应船平台与陆地之间的运输飞行。其主要任务是运送上下班的职工、急救伤病员、运输急需的器材、设备及地质资料、在台风前运送人员紧急撤离、发生海难事故后进行搜索与援救,空中消防灭火等。
7.海洋监测 国家海洋管理机构使用装有专用仪器的飞机、直升机对领海和专属经济区内海洋污染、使用情况进行空中巡逻监测和执法取证的作业飞行。8.航空护林 使用飞机或直升机和专用仪器设备并配备专业人员,在林区实施林火消防以保护森林资源的作业飞行。它具有机动灵活快速高效等优点,是保护森林资源的强有力的措施。主要作业项目有巡护飞行、索降灭火、机降灭火、喷液灭火、吊桶灭火等。
9.航空俱乐部(飞行俱乐部),系指以小型或限制类适航证的航空器、飞行器、航空运动器材和起降场地,为社会公众提供私用驾驶执照培训、航空运动训练飞行、航空运动表演飞行及个人娱乐飞行等项服务的经营单位。
10.航空喷洒(撒)利用航空器和其安装的喷洒(撒)设备或装置,将液体或固体干物料,按特定技术要求从空中向地面或地面上的植物喷雾和撒播的飞行作业过程。主要用于农林牧业生产过程中,具体作业项目有飞机播种、空中施肥、空中喷洒植物生长调节剂、空中除草、防治农林业病虫害、草原灭鼠,防治卫生害虫等。
11.航空器代管业务 12.航空摄影 是指通用航空企业按照民航总局第120号令《一般运行和飞行规则》(CCAR-91)中的有关要求向航空器所有权人提供的管理及航空专业服务。
使用航空器作运载工具, 通过搭载航空摄影仪、多光谱扫描仪、成像光谱仪和微波仪器(微波辐射计、散射计、合成孔径侧视雷达)等传感器对地观测,获取地球地表反射、辐射以及散射电磁波特性信息的方法。根据使用目的、技术要求以及应用领域的不同,可以用于测制各种比例尺的地形图、资源调查等方面。
13.航空探矿 航空地球物理勘探的简称,是使用装有专用探测仪器的飞机或直升机,通过从空中测量地球各种物理场(磁场、电磁场、重力场、放射性场等)的变化,了解地下地质情况和矿藏分布状况的飞行作业。
14.航空运动表演飞行 15.航空运动竞赛飞行
系指使用航空器,遵照运动规则,有国家航空运动管理机构组织的,以展示系指使用航空器,遵照运动规则,由国家航空运动管理机构组织的,以检验、飞机性能、飞行技艺,以普及航空知识和满足观众观赏为目的而开展的飞行活动。交流飞行技能为目的而开展的竞赛飞行活动。
16.航空运动训练飞行 系指使用航空器,以提高竞技飞行技能为目的而开展的飞行活动。
17.科学实验 使用航空器为开展的各种科学实验提供空中环境的飞行活动。
18.空中广告 以航空器为载体在空中开展的广告宣传飞行活动。具体作业项目:机(艇)身广告、飞机拖曳广告、空中喷烟广告等。
19.空中拍照 在航空器(飞机、直升机、飞艇等)上使用摄影机、摄像机、照相机等,为影视制作、新闻报道、比赛转播拍摄空中影像资料的飞行活动。
空中巡查 按预先设计的区域和时间范围,使用装有专用仪器的飞机、直升机对被监测目标进行空中巡逻观察的作业飞行。具体作业项目有道路、铁路、输电线路、运输管道等的空中巡查与监测。
20.空中游览 指游客搭乘航空器(飞机、直升机、飞艇、气球)在特定地域上空进行观赏、游乐的在高原、高寒、山地、沙漠等人烟稀少、交通不便的地区从事勘探开发石油工作飞行活动。
21.陆上石油服务
时,借助于直升机(或必要的小型固定翼飞机)的独特功能,担负空中吊装与运输服务的飞行。
22.气象探测 使用航空器对大气物理、大气化学和气象现象进行探察、测量的飞行作业。
23.轻于空气的航空器 载人气球、载人飞艇等。
24.人工降水 是在云中降水条件不足情况下,用飞机向云层中喷撒催化剂,促进降水的一种方法。它需具备两个基本条件:一是天空中须有旺盛的浓积云系或有深厚层状云系;二是有催化剂的凝聚作用。常用的催化剂有干冰、盐粉、碘化银、尿素等。人工降水就是依靠催化剂的凝聚核作用,加大云中水滴直径,在云层气流发生强烈对流作用下,迅速形成雨或雪。用于人工降水作业的飞机,应有良好的高空飞行性能,实用升限应达到4000米以上,须有气象雷达和供氧设备。还包括飞机融冰化雪,即利用飞机向地面山坡覆盖的冰雪喷撒吸热物质,提高冰雪温度,促使冰雪融化的方法。25.私用或商用飞行驾驶执照培训
但不包括熟练飞行。
指使用航空器,以掌握飞行驾驶技术,获得飞行驾驶执照为目的而开展的飞行活动。包括以正常教学为目的的任何飞行,教官带飞和学员在教官的指导下单飞,26.通用航空包机飞行 27.通用航空企业 28.医疗救护
服务。
单一用户(企业、事业单位、政府机构、社会团体或个人)与通用航空企业签订包机合同,包租通用航空飞机和直升机为其出行提供的飞行服务。
系指使用民用航空器为其他企业、组织和社会公众提供通用航空和空中作业等飞行服务的经营组织。
使用装有专用医疗救护设备的飞机或直升机,为抢救患者生命和紧急施救进行的飞行渔政管理机构使用装有专用仪器的飞机、直升机对渔业资源情况、使用情况进行空中
以直升机为起吊平台进行的吊装、吊运等飞行作业。包括:直升机输电线路29.渔业飞行
巡逻、监测的作业飞行。
30.直升机外载荷飞行 31.直升机引航作业
基础施工、直升机组装铁塔和施放导引绳、直升机输电线路带电维修等项目。
使用直升机在外籍轮船和港口之间运送引航员的飞行作业。
第三篇:金属基复合材料在航空领域的应用与发展
材料表面与界面
题 目:金属基复合材料在航空领域的应用与发展
学 院: 化学与化工 专业及班级: 无机121 年 级: 2012级 学生姓名: 严红梅 学 号: 1208110439 教
师:
张
煜
2014
年月
日
金属基复合材料在航空领域的应用与发展
严红梅
(贵州大学
无机121班)
【摘要】:介绍了金属基复合材料的构成、分类,以及性能特点分析了铝合金和钛合金复合材料的性能。讨论了金属基复合材料在航天器结构材料、热管理系统、电子封装、惯性器件、光学仪器和液体发动机中的典型应用。【关键字】 复合材料,金属基,性能,应用。
引言
金属基复合材料(简称 MMC)是以金属、合金或金属间互化物为基体、用各类增强相进行增强的复合材料。它是复合材料的一个分支。近代科学高新技术的迅速发展,特别是航空和航天应用技术的发展,对材料的要求越来越高。除了要求材料具有高强度、高模量、耐辐射、低热胀、低密度、可加工性外,还对材料的韧性、耐磨、耐腐蚀及抗蠕变等理化性能提出种种特殊要求,这对单一的某种材料来说是很难都具备的。必须采用复合技术,把一些不同的材料复合起来,取其所长来满足这些性能要求。金属基复合材料就是在这样的前提下产生的。这些年来 MMC得到了广泛关注,并在航空和航天工程中取得了应用的成果。据美国航天局预测:金属基复合材料将成为本世纪空间战、卫星和空间飞行器的主要结构材料[1]。正文
1金属基复合材料的分类
MMC 通常按增强相形态分为连续纤维增强 MMC 和非连续增强(颗粒、晶须、短切纤维)MMC两大类,最常用的增强纤维为碳纤维(Gr)、硼纤维、碳化硅(SiC)纤维、氧化铝(Al2O3)纤维。晶须和颗粒增强体有碳化硅、氧化铝、碳化钛(TiC)、氮化硅(Si3N4)等。MMC 也可以按金属基体类型分类,分为铝基、镁基、铜基、钛基、钛铝互化物基等 MMC。其中铝基镁基 MMC 使用温度在 450℃以下、钛基和钛铝互化物基 MMC 使用温度 450~700℃,镍基钴基 MMC 可在 1200℃下使用。铝基 MMC 是各国开发的重点,我国亦已列入相关计划。连续纤维增强 MMC 中由于纤维是主要承力组元,而且这些纤维在高温下强度很少下降,因此 具有很高的比强度和比刚度,在单向增强情况下具有很强的各向异性。其中连续纤维增强钛合金基复合材料,已成为竞争力很强的高温结构材料。由于制造工艺复杂,且有些长纤维(如硼纤维)价格十分昂贵,基体仍起到主要作用,其强度与基体相近,但刚度、耐磨性、高温性能、热物理性能明显增强,制造工艺也相对简单,技术难度较小,可以在现有冶金加工设
备基础上工业化生产,成本较低。例如,非连续纤维增强的铝基复合材料开发已比较普遍,但它的增强作用也主要是体现在重量的降低和刚度的提高。
2金属基复合材料的性能特点
金属基复合材料集高比模量、高比强度、优良导热和导电性、优良尺寸稳定性和耐高温性能于一体,是近年来复合材料研究的热点。其具体性能取决于所选金属基体和增强材料的特性、含量和分布。
比强度和比模量
基体和增强相的直接增强和基体组织变化产生的间接增强,显著地增强了材料的强度和刚性。在金属基体中加入体积份数 30~50%增强材料后,材料强度和模量就会有显著增大。和未增强金属材料的性能比较
导热性和导电性
由于金属基体在 MMC 中含量通常很高,体积份数一般为 50~70%,因此它仍旧保持金属材料所具有的良好导热和导电性。采用高导热性增强材料(如超高模量碳纤维)增强后复合材料导热率有时比纯金属还高,因此非常适合制作集成电路底板和封装件,将电子部件的热迅速散发出去。优良的导电性能,使它具有其它类型复合材料缺乏的波导功能。
尺寸稳定性
许多增强材料既具有很小的热膨胀系数(甚至是负值热膨胀系数),同时又具有很高的模量用这些材料增强的 MMC 可以使热膨胀系数明显下降,并且达到很高的模量,因此十分有利于航天部件在大幅度温度交变环境中,保持良好的尺寸稳定性,使部件实现高精度,高效率。
耐高温性能
MMC 高温性能通常优于金属材料,特别是在连续纤维增强时,由于纤维起主要承载作用,很多增强纤维在高温下强度很少下降,因此许多 MMC 的高温力学性能可保持到金属熔点,这和普通金属材料(如铝合金、钛合金)随着温度升高,强度迅速下降的特点形成鲜明对比。
可焊接性
MMC 可以采用传统的电弧焊(如气体保护焊)进行焊接,这是它和其它类复合材料加工性的显著区别。其焊接性能和基体合金类似,主要区别在于其熔池具有很高的粘度,在焊接横截面大的零件时,熔池的高粘度会阻碍零件焊透,因此必须开焊接坡口。MMC 的可焊性不仅可以用来连接结构件,而且用来补焊和修复铸件缺陷,使 MMC 具有更好的可加工性。
3在航天器上的应用
由于金属基复合材料强度、刚度、疲劳性能、热性能等良好的性质,在过去 30 年中已经受到了航天应用领域极大的关注。正如在参考文献中描述的,航空航天工业需要减轻太空推进系统和航天结构重量,金属基复合材料可提供一些潜在的优点来达到这个目的。此外,这种材料还经常伴随着良好的热传导性和低密度等特性,因此具有了高比强度和比刚度,低热膨胀系数(CTE)等优点,并且有可能根据特定应用要求来设计其性能。由于这些吸引人的性质,金属基复合材料已经被用在一些重要的航天应用中,包括航天飞机轨道器的结构管件、哈勃太空望远镜的天线波导竿,通讯卫星装置中的热管理。
结构材料
MMC 用作航天器结构材料,具有超过聚合物基复合材料的一系列性能优点(耐高温能力,老化性能、出气量、抗辐射和抗原子氧、抗热冲击、导热率、尺寸稳定性、表面缺陷敏感性等)。从上世纪 80 年代以来的一系列应用已经充分展示了它的效益。然而由于成本原因,直到现在它的应用仍限定在较小范围内。MMC 在航天中的最早应用是美国航天飞机,它的轨道器中段机身主隔框、翼肋桁架、框架稳定支柱、前起落架、制动拉杆支柱,共使用了 243 根 B/Al 复合材料管形支撑件,用体积含量 60%的单向硼纤维增强铝制成,纤维方向平行于外加载荷方向,刚度好,比铝合金减重 145kg,质量比铝合金轻 45%,效益十分显著(见图 11)。继后前苏联开发的“暴风雪”号航天飞机的卫星支架,也采用了 B/Al 管材焊接而成的桁架结构,轮廓尺寸 3m×3m,可同时放置三颗卫星。所用的硼纤维直径1400µm,在钨芯上用气相沉积法制成,断裂强度 3500MPa、弹性模量 400MPa。制成的复合材料桁架重 100kg,比钛合金轻 50~60kg,在性能方面和美国大体相当。
MMC 用作航天器天线、太阳电池阵桁架等结构也取得了成功。美国的哈勃太空望远镜的高增益天线杆结构,需要非常高的轴向刚度和极低的热膨胀系数,以保障反复出入太阳直射条件下保持尺寸稳定性。它采用 P100 超高模量碳纤维(体积分数 40%)增韧的铝 6061 基 MMC,采用扩散粘结工艺制造。杆长 3.66m,杆全长的尺寸偏差仅±0.15mm,确保了太空机动飞行时天线的方位。另外它还由于具有良好的导电性能,从而提供了波导功能,保障了航天器和天线反射器之间的电信号传输,整个部件比碳/环氧材料轻 63%。为先进太阳电池阵展开机构研制的非连续增强 复合材料可折叠大梁、中空长螺杆、特形螺母、导向摇臂,是 MMC 在航天器中的一个重要应用尝试。4.2 热管理系统和电子封装
火箭和卫星热管理系统是 MMC 的另一项重要应用,包括计算机芯片基片、大功率半导体设备和远程通信的微波元件封装。这类应用要求封装材料热导率在 4~7×10-6/K 范围
内,以保证和半导体材料及陶瓷基片的热导率匹配。非连续增强 SiC(体积份数≥50%)/Al 基复合材料具有优异的匹配性。已成为当前最佳的热管理材料。从 90 年代起已在一系列先进航天器上正式应用。如美国“摩托罗拉”公司的“铱星”,“全球定位系统”(GPS)“火星探路者”和“卡西尼”深空探测器等,取代以前采用的高密度低导热率 Cu/W 合金后,重量减轻约 80%,无论是军事效率,还是经济效益和社会效益都十分可观。MMC 本身不会漏气,而且可用焊接的连接工艺确保连续处密封,这为制成密封舱体提供了先决条件,并在电源半导体封装、微波模型上得到应用。DSCS-III 军事通信卫星等,使用了超过 23kg 的镍基复合材料用于微波封装。已研发生产的石墨颗粒增韧的铝复合材料,除了具有高的比导热率外,热膨胀系数明显降低,且各向同性,将使不连续增韧铝复合材料电子封装在太空应用中继续得到发展。
液体火箭发动机
采用 MMC 对于减轻液体火箭发动机重量和降低成本都具有显著作用,目前已受到各国重视。美国国防部和航空航天局联合提出的一项为时 15 年的改进航天推进系统性能的(IHPRPT)中,提出要使液体发动机推重比提高 60%,成本降低 20%。采用 MMC 是其重要措施之一,已开展了一系列研制和演示试验。重点是下列三类部件用的铝基复合材料。第一类是在中温下有很高刚度的部件,如法兰盘、推力室、夹套、支承结构,模量>220GPa,目前使用的是 Ni 基超级合金;第二类是较高温度下工作(≯260℃)的部件,如涡轮转和定子、外壳、高温推进剂管线等。单级泵材料强度要求为 862MPa,目前为 Ni 基超级合金;第三类是低温推进剂泵部件,包括泵体、叶轮、导流轮、导流片等,需要采用可以在-244℃下工作、强度范围 675MPa,延伸率>6%,密度<4g/cm3,热膨胀系数较低且可控的 MMC 材料代替目前的锻造 Ti 合金。目前正在根据上述目标开发各种铝基复合材料,并采用近净形加工方法。其关键技术在于控制颗粒体积份数和均匀分布。研究中的有颗粒和短纤维增强铝基 MMC,前者强度已达到 620MPa 的较高水平。针对液氧泵和管线部件的相容性要求,正在研制铜基 MMC 材料,要求 260℃下强度达 413MPa,密度<7.5g/cm3。在某些发动机部件中还正在开发镍基 MMC。【结论】
金属基复合材料已在航天系统中使用,如航天飞机轨道器和哈勃太空望远镜。虽了解各种金属基复合材料的工艺/特性的关系中得到了一系列的进展,但金属基复合材料工艺复杂,制造成本高,仍然没有被航天业广泛地接受。在发展新的航天系统中成本已经成为不得不考虑的因素,因此在将来开发时,必须集中在价格适宜、质量高的材料。另一方面,金属基体
优秀的任性和良好的耐空间环境性能是 MMC 具有优异性能的基础,加之它在很大程度上可以借鉴或沿用金属材料和树脂基复合材料工艺技术,这都决定了 MMC 在航天领域更加广阔的应用前景。
参考文献
[1]赵渠森,先进复合材料手册,机械工业出版社,2002 [2]周涛,包套锻造快速凝固耐热铝合金的组织与性能,粉末冶金技术,2004 年,1 期: [3]李晓宾,金属基复合材料的性能和应用,热加工工艺,2006,16 期:71~74 [4]李瑞祥,复合材料在太阳电池阵展开机构上的应用,宇航材料工艺,2001 年,5 期: [5]崔岩,碳化硅颗粒增强铝基复合材料在航空航天应用,材料工程,2002 年,6 期: [6]李晴昊,颗粒增强型金属基复合材料的研究进展,空间科学技术,1997 年,7 期: [7]陈华辉,邓海金,李明,林晓松.现代复合材料[M].北京:中国物资出版社,1998 [8]崔岩.碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天应用[J].材料工程,2002,(6)[9]樊建中,姚忠凯.颗粒增强铝基复合材料研究进展[J].材料导报.1996,11,(3)[10]张洪立,许奔容,周海丽.铝基复合材料在惯性导航仪表中的应用分析[J].宇航材料工艺,2001,(3)[9]我国航空复合材料技术发展展望.航空制造工程.1卯 [12]张国定,赵昌正.金属基复合材料.上海交通大学出版社.1996
第四篇:通用航空的发展
必要性
通用航空具有机动灵活、快捷高效、环境适应能力强等特点,直接为农、林、牧、渔业、工业、建筑、交通、能源等国民经济建设基础行业提供服务;在应急救援方面,通用航空通过货物运送、难民转移,向面临自然灾害、饥饿和战争的人们提供必要的人道主义救援。通用航空还可以为环境保护与综合治理、科学研究等社会公共服务领域提供有力的保障,为私用、自用飞行、娱乐飞行、游览观光飞行、航空教育培训等航空消费领域提供有效的供给,为民航专业技术人才储备、保障服务设施建设提供坚实的基础。
中国通用航空仍保持了持续、快速的发展势头
意义
航空企业的航空器能否以最快的速度到达目的地,直接关系到广大人民群众的生命和财产安全。为此,应该在国内设立由通用航空公司承担的常规性航空救护服务,负责对与医疗相关的紧急情况做出快速反应,能够在最短的时间内安排落实飞机、飞行员、急救医务人员和救援设备、航线,完成转运患者、送医、送药等与急救相关的事宜。这样既可以让民众知晓在遇到危难时可以向哪些部门寻求帮助,也可以让相关部门明确自己的职责。只有完善民航紧急救助体系建设,协调整合通用航空公司的急救资源,建立布局完善的救援机制,才能使类似的悲剧不再重演。
通用航空承担着许多医疗救护、抢险救灾的任务,事关人民群众的生命财产安全,许多情况下是政府公益性活动。为保证从事通用航空的企事业单位的利益,明确政府征用的补偿原则很有必要。因此可以在《民用航空法》中明确规定政府征用民用航空器进行医疗救护或者抢险救灾,应当对民用航空器的经营人给予适当补偿。
促进通用航空产业的协调发展完整的通用航空产业链包括:通用航空的飞机制造、维修、通用航空运营、通用航空机场建设、通用航空的融资、保险以及通用航空中介代理服务等多个环节,其中通用航空(运营)是整个通用航空产业链的轴心环节。民航总局将采取积极的政策,引导和促进社会各界对通用航空产业链各个环节的投入。
中国由于对通用航空在政策导向、规划制定和决策上对都没有给予应有的重视。在机场建设上,没有考虑通用航空机场的建设,现在全国军民用机场约191个,“九五”期间改建扩建了48个,却没有一个是通用航空机场。在民航业内部也是只重视运输航空,忽视通用航空。由于认识不足,投入少,造成通航飞机老旧,难以更新,简单再生产都难以维持;各种人才外流,特别是优秀飞行员外流,出现人才短缺。导致了通用航空和运输航空不均衡的局面。
第五篇:大4班五大领域发展评估总结
掌起镇永兴幼儿园二0一七第一学期五大领域
发展评估小结
一、主要情况
大(4)班的第一学期我班共有28名幼儿,女孩9名,男孩19名。我们班孩子由原大班、中班、新转来幼儿组成。我们根据幼儿的年龄特点和发展水平,对幼儿进行了五大领域发展的评估测评,总结如下:
二、评估结果:
(一)语言领域
1、倾听理解
倾听习惯:
期终:☆:25个占89.2% △:3个占10.7% ○:0个占0%
2、表现表达
表达能力:
期终:☆:24个占 85.7% △:4个占14.2% ○:0个占0%
3、早期阅读
阅读能力:
期终:☆:24个占85.7% △:4个占14.2 % ○:0个占0%
4、前书写
正确姿势:
期终:☆:21个占75% △:6个占21.4%
○:1个占3.5% 幼儿的语言能力在交流和运用的过程中有了明显进步。上学期我们主要从原有的知识提取故事。在原有经提取方面,主要抽测本学期学过的儿歌,故事,看图讲述等。但新内容方面,面对崭新的一幅画面,很多幼儿都不肯讲述,讲故事断断续续,甚至有幼儿不开口说话,或者老师讲时不注意倾听。在日常教学过程中,教师“教”的痕迹比较多,幼儿自己想,自己讲的机会较少。今后要更好的做“解放幼儿的口”,进行图书故事的创编活动,开展“表演小舞台”的区域活动,让幼儿自己创编表演等。
(二)社会领域
1、自我意识
自我认识:
期终:☆:28个占100% △:0个占% ○:0个占0%
2、情绪情感
自我控制:
期终:☆:24个占 85.7% △:3个占10.7 % ○:1个占3.5%
3、社会交往
(1)交往态度:
期终:☆:28个占100% △:0个占0 % ○:0个占0%
(2)交往能力:
期终:☆:26个占92.8% △:2个占7.1%
○:0个占0% 本班幼儿对国家一些相关的知识,一些节日所代表的意思,孩子知道的并不多,人文知识方面比较弱。在社会交往方面,孩子的表达方式还是比较好的,但是发现孩子不能运用社会知识指导自己的行为 关心社会生活,并遵守社会行为规则,运用社会知道指导社会行为。增加人文方面的知识。晨间谈话中加入关于节日意义的谈话 为幼儿提供更多的角色游戏的活动,让他们自主游戏和交往。
(三)科学领域
1、情感态度
求知兴趣:
期终:☆:28个占100% △:0个占0% ○:0个占0%
2、能力
操作探究:
期终:☆:22个占78.5% △:4个占14.2 % ○:2个占7.1%
3、认知经验
(1)自然:
期终:☆:27个占96.4% △:1个占3.5 % ○:0个占0%
(2)数学:
期终:☆:25个占89.2% △:2个占7.1%
○:1个占3.5% 在自然科学,社会科学上本班幼儿的差异也是满大的,有的幼儿能回答出老师提出的科学问题,有些幼儿对这些问题就茫然无知。数学领域上大部分幼儿发展还是比较好的,个别幼儿需要在老师的指导下才能完成。让幼儿运用感官去感知周围的环境及自然现象。能用适当的方法发达探索科学的感受和发现,并与同伴合作交流。利用好家园活动,让家长多带幼儿出去接触大自然,通过拍照和画图的方式交家园作业。在课堂尽量运用科学实验,让幼儿合作完成。
(四)艺术领域
1、音乐
(1)兴趣爱好:
期终:☆:28个占100 % △:0个占0 % ○:0个占0%
(2)欣赏表现:
期终:☆:27个占96.4% △:1个占3.5%
○:0个占0%
2、美术
(1)绘画美工:
期终:☆:28个占100 % △:0占% ○:0个占%
(2)欣赏:
期终:☆:26个占92.8%
△:2个占7.1%
○:0个占0%
本班主要从歌曲,绘画两方面着手。大部分幼儿都能哼唱本学期歌曲,还会自己创编有趣的动作。绘画方面所有幼儿都很喜欢,所有幼儿都能运用色彩均匀的涂色,但大多数幼儿自由做画的能力较弱。本学期孩子的动手能力较弱,可能与本学期手工课开设较少有关。感知理解音乐作品,在音乐活动中遵守课堂规则,培养良好的行为习惯。根据自己的印象安排画面,描绘人和动物的不同姿态。培养幼儿动手能力。增加手工课的课时,多运用剪刀,剪纸,折纸。提供丰富的废旧材料给幼儿 增加音乐欣赏课。
(五)健康领域
1、生活卫生习惯
饮食卫生:
期终:☆:26个占92.8% △:2个占7.1% ○:0个占0% 个占0%
2、安全保健
自护能力:
期终:☆:25个占 89.2% △:3个占10.7 % ○:个占0%
3、动作发展
(1)大肌肉动作:
期终:☆:25个占89.2% △:2个占7.1% ○:1个占3.5%(2)精细动作:
期终:☆:22个占78.5% △:5个占17.8%
○:1个占3.5% 幼儿大动作发展较为出色,在精细动作发展方面,班级幼儿之间差异较大,这与教师在区域活动中,教玩具的投放材料有关。幼儿在躲避自然灾害自我保护上面,都相当的熟悉,这与本学期每周开展的安全教育息息相关。培养幼儿良好的饮食习惯用有时喜欢的方式发展幼儿精细动作。锻炼幼儿动作的灵敏与协调性保证幼儿充足的户外活动时间,在活动中投放更多的体育器材及游戏活动。通过对幼儿五大领域的评估让发现了平时工作中存在的不足,个别儿童存在差异,这些让我更清晰地看到本班幼儿在同年龄段孩子中的发展状况,从而调整教育方式,提高教育工作的有效性。
大(4)班
2018年1月