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[關(guān)鍵詞]斜坡地基;填挖交界;強(qiáng)夯;K30;地基承載力
[DOI]1013939/jcnkizgsc201623163
1工程概況
河北省清東陵高速公路四標(biāo)段起點(diǎn)里程K21+500,終點(diǎn)里程K28+707203,全長(zhǎng)7207千米。采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),路基寬度245米,設(shè)計(jì)速度80千米/小時(shí)。設(shè)計(jì)路基挖方474517萬(wàn)方,填方1323106萬(wàn)方。
本試驗(yàn)段位于遵化市大玉線與清東陵高速交叉口東側(cè)山坡上,本次試驗(yàn)段里程:K25+890~K25+990;選取K25+900(半填半挖路堤)、K25+930(半填半挖路堤)、K25+980(路橋過(guò)渡段)三個(gè)試驗(yàn)斷面。
本試驗(yàn)段為半填半挖路基,為提高路基整體強(qiáng)度、減小填方區(qū)與挖方區(qū)的不均勻沉降,在鋪土碾壓至下路床頂面時(shí),對(duì)路堤全幅進(jìn)行強(qiáng)夯處理,并鋪設(shè)雙層雙向土工格柵,控制填方路基與挖方路基的不均勻沉降。
2強(qiáng)夯施工工藝
強(qiáng)夯施工可按下列步驟施工:①清理并平整施工場(chǎng)地;②標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置,并測(cè)量場(chǎng)地高程;③起重機(jī)就位,使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置;④測(cè)量夯前錘頂高程;⑤將夯錘起吊到預(yù)定高度,待夯錘脫鉤自由下落后,放下吊鉤,測(cè)量錘頂高程,若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí),應(yīng)及時(shí)將坑底整平;⑥按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn),完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊;重復(fù)步驟③~⑥,完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊;⑦用推土機(jī)將夯坑填平或推平,并測(cè)量場(chǎng)地高程,計(jì)算本次場(chǎng)地夯沉量;⑧在規(guī)定的時(shí)間間隔后,按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù),最后用低能量滿夯,將場(chǎng)地表層松土夯實(shí),并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。
滿夯施工可按下列步驟進(jìn)行:①平整場(chǎng)地;②測(cè)量場(chǎng)地高程,放出一遍滿夯基準(zhǔn)線;③起重機(jī)就位,將夯錘置于基準(zhǔn)線端;④按照夯印搭接1/4錘徑的原則逐點(diǎn)夯擊,完成規(guī)定的夯擊數(shù);⑤逐排夯擊,完成一遍滿夯,用方格網(wǎng)測(cè)量場(chǎng)地高程;⑥場(chǎng)地整平;⑦測(cè)量場(chǎng)地高程,放出二遍滿夯基準(zhǔn)線;⑧重復(fù)③~④的步驟完成第二遍滿夯;⑨平整場(chǎng)地(若設(shè)計(jì)滿夯為一遍時(shí),步驟⑦~⑨略去);⑩測(cè)量場(chǎng)地高程。
3強(qiáng)夯數(shù)據(jù)分析
夯擊次數(shù)與累計(jì)沉降量、對(duì)應(yīng)沉降量關(guān)系曲線見(jiàn)圖1和圖2。
通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)夯試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析,得出結(jié)論:累積夯沉量隨夯擊次數(shù)增加而增加,每擊夯沉量隨夯擊次數(shù)增加而減小。由圖1、圖2可看出,單點(diǎn)夯擊6~7次后,夯沉量趨于穩(wěn)定,且小于2cm,如果以8次夯擊后的夯沉量作為總夯沉量,夯擊次數(shù)為6~7次時(shí),夯坑累計(jì)夯沉量已達(dá)總夯沉量的95%左右,因此,6~7次可作為最佳單點(diǎn)夯擊數(shù)。
4夯后K30試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
強(qiáng)夯作業(yè)后進(jìn)行K30試驗(yàn),對(duì)強(qiáng)夯作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。在K25+900、K25+930、K25+980三個(gè)斷面進(jìn)行試驗(yàn),K30試驗(yàn)σ與s曲線及線性趨勢(shì)線如圖3所示。
圖3K30試驗(yàn)σ與S曲線及線性趨勢(shì)線對(duì)K30試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,強(qiáng)夯作業(yè)后,K25+900、930、980三個(gè)斷面的地基系數(shù)K30的值分別為234、241、243MPa/m,遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求的150MPa/m,說(shuō)明本次強(qiáng)夯作業(yè)對(duì)路基承載力提高效果顯著。
5結(jié)論
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,強(qiáng)夯后山區(qū)高速公路填挖交界處的地基承載力得到大幅提高,這對(duì)半填半挖路基造成的不均勻沉降有很好的控制,建議以后遇到類似工程問(wèn)題時(shí),先采用強(qiáng)夯法進(jìn)行路基處理,使承載力得到補(bǔ)償,同時(shí)結(jié)合上面鋪設(shè)的土工加筋材料,使填挖兩處的路基形成整體。
參考文獻(xiàn):
[1]羅希文高速公路路基強(qiáng)夯技術(shù)應(yīng)用研究 [J].湖南交通科技,2001,27(1):10-12
從“神五”到“神十”,我國(guó)系列載人飛船發(fā)射成功后,在全國(guó)上下特別是在青少年中引發(fā)了一股“航天熱”,很多高中畢業(yè)生希望報(bào)考航天專業(yè),將來(lái)從事航天事業(yè),為祖國(guó)航天事業(yè)的騰飛奉獻(xiàn)終生。
那么,航天專業(yè)有著怎樣神秘的內(nèi)涵?若想投身于航天事業(yè),應(yīng)該選擇什么專業(yè)?在大學(xué)時(shí)代要做好哪些職業(yè)準(zhǔn)備?航天專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)前景又如何呢?
專業(yè)設(shè)置特點(diǎn)
航天是個(gè)令人向往又神秘的職業(yè)。為了推出本期專題,記者在做了充分案頭準(zhǔn)備后進(jìn)行了調(diào)查采訪,現(xiàn)在,就讓我們按照航天器的發(fā)射程序走進(jìn)航天類專業(yè)。航天器升空的每一個(gè)步驟都涉及很多交叉學(xué)科與專業(yè),本文中所列舉的,是每一個(gè)步驟所對(duì)應(yīng)的比較重要的專業(yè)之一,其中有些專業(yè)既涉及航空類,也涉及航天類。
小貼士:載人飛船升空分幾步?
第一步,隨著倒計(jì)時(shí)口令,點(diǎn)火升空。逃逸塔分離。
第二步,助推器分離。一、二級(jí)分離,一級(jí)墜落。
第三步,整流罩分離,船箭分離。5次變軌控制后,航天器進(jìn)入預(yù)定橢圓軌道。
第四步,太陽(yáng)能帆板打開(kāi)。
第五步,航天員執(zhí)行空間任務(wù)。
第六步,返回大氣層。
航空和航天有著密不可分的聯(lián)系,又有所區(qū)別。前者是研究近地面飛行環(huán)境及物體的,而后者是研究大氣層外高空飛行環(huán)境及物體的。航空航天類專業(yè)主要研究飛行器的結(jié)構(gòu)、性能和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,培養(yǎng)把飛行器設(shè)計(jì)制造出來(lái)并送上太空的工程技術(shù)專業(yè)人才。無(wú)論是飛機(jī)還是航天飛行器,都是綜合科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶,因此從廣義上講,材料科學(xué)與工程、電子信息工程、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等都是航空航天技術(shù)不可或缺的學(xué)科基礎(chǔ)。隨著航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展,近年來(lái)又催生出航天運(yùn)輸與控制、遙感科學(xué)與技術(shù)等新興專業(yè)。
中國(guó)有7所國(guó)防院校,11家央屬國(guó)防企業(yè)集團(tuán)。涉及航天領(lǐng)域的專業(yè),排名前三位的高校分別是哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和北京航空航天大學(xué)。其中尤屬哈工大的航天專業(yè)實(shí)力強(qiáng),畢業(yè)生中有很多已成為各領(lǐng)域的專家和骨干,如中國(guó)航天科技集團(tuán)副總經(jīng)理馬興瑞、中國(guó)空間技術(shù)研究院院長(zhǎng)袁家軍、海王集團(tuán)總裁張思民等。
“關(guān)行器設(shè)計(jì)專業(yè),一共包括三個(gè)方向:衛(wèi)星、火箭和導(dǎo)彈。最開(kāi)始覺(jué)得火箭和導(dǎo)彈都比較‘暴力’,所以高考填報(bào)志愿時(shí),我選擇了與航天工程緊密相連的衛(wèi)星方向?!北本┖娇蘸教齑髮W(xué)宇航學(xué)院大四的小和介紹說(shuō),北航宇航學(xué)院下設(shè)三個(gè)專業(yè):飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)、探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)專業(yè)和飛行器動(dòng)力工程專業(yè)。其中,飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的學(xué)生主要學(xué)習(xí)飛行器設(shè)計(jì)方面的基本理論和基本知識(shí),并受到航空航天飛行器工程方面的基本訓(xùn)練;探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)主要負(fù)責(zé)航天器送入太空后,對(duì)其進(jìn)行制導(dǎo)和各種變軌姿態(tài)調(diào)整控制;而飛行器動(dòng)力工程主要負(fù)責(zé)研制火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)宇航學(xué)院的學(xué)生介紹,這三個(gè)專業(yè)中,飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)最熱門,而選擇探測(cè)與動(dòng)力專業(yè)的人數(shù)則要少一些。
航天專業(yè)的學(xué)業(yè)與素質(zhì)要求
航空航天類專業(yè)對(duì)學(xué)習(xí)者的要求是“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)、重創(chuàng)新”。學(xué)生要學(xué)習(xí)和掌握航空航天技術(shù)的基礎(chǔ)理論和知識(shí),接受航空航天飛行器工程方面的系統(tǒng)訓(xùn)練,通過(guò)各種實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),可具備堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),良好的實(shí)踐能力和分析、解決問(wèn)題的能力、以及創(chuàng)新能力。畢業(yè)生在數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)、計(jì)算機(jī)等方面的基礎(chǔ)比較扎實(shí),在邏輯、分析、空間想象力、推理等思維上優(yōu)勢(shì)明顯,知識(shí)面寬,適應(yīng)力強(qiáng),發(fā)展?jié)摿Υ蟆1究飘厴I(yè)生考取研究生的比例很高,申請(qǐng)國(guó)外大學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金的成功率也較高。
如果你想學(xué)習(xí)航天專業(yè),那么,除了一腔熱情外,還需要做好哪些心理上的準(zhǔn)備呢?
由于航天職業(yè)的特殊性,從事航天職業(yè)需要三種精神。
1. 刻苦學(xué)習(xí)精神
航天專業(yè)要求高、課程多、任務(wù)重,要成長(zhǎng)為一個(gè)合格的航天人,除了工科的基礎(chǔ)課程之外,還要學(xué)習(xí)諸如發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制理論、數(shù)字電路等專業(yè)課程。
以北京航空航天大學(xué)飛行器動(dòng)力工程專業(yè)為例,該專業(yè)一個(gè)本科生成長(zhǎng)為博士生,僅力學(xué)就要學(xué)習(xí)20幾門,學(xué)生們每天自習(xí)到11點(diǎn)已是習(xí)慣性作息。
同工科專業(yè)一樣,航天工程對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力要求也很強(qiáng)。學(xué)生除了修完課程、掌握理論,還要懂技術(shù)。因此,動(dòng)手能力強(qiáng)、有組織協(xié)調(diào)能力的考生學(xué)這個(gè)專業(yè)很適合。
2. 吃苦奉獻(xiàn)精神
“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)”被譽(yù)為“載人航天精神”。神舟成功發(fā)射,被大眾熟悉的只有少數(shù)幾個(gè)人,但是背后有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的航天人在默默無(wú)聞地工作著?!帮w行工作更多的是辛苦,而不是神秘。工作人員需要比較強(qiáng)的抗壓能力,以及良好的心理素質(zhì)?!币晃辉诤教煲辉?02研究所做航天測(cè)試測(cè)量技術(shù)與設(shè)備的工作人員告訴記者,他們的工作時(shí)間上朝九晚五,但是來(lái)了試驗(yàn)任務(wù),就要加班加點(diǎn)不分晝夜地把它完成。具體到個(gè)人的職業(yè),航天火箭與飛船的設(shè)計(jì)制造需要反復(fù)測(cè)試某些零部件、程序的穩(wěn)定性及安全性,比如像飛機(jī)上的“黑匣子”之類的東西,以保證飛行器、導(dǎo)彈等執(zhí)行任務(wù)時(shí)萬(wàn)無(wú)一失,并獲得飛行中或執(zhí)行任務(wù)時(shí)所需要測(cè)量的參數(shù)。
此外,航天工作人員會(huì)經(jīng)常去酒泉、西昌的靶場(chǎng)執(zhí)行任務(wù),而靶場(chǎng)是炮彈爆炸或飛船起飛、衛(wèi)星發(fā)射的地方。
3. 團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神
航天系統(tǒng)內(nèi)部分工精細(xì),一個(gè)課題需要眾多研究者協(xié)作完成,團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神在航天領(lǐng)域體現(xiàn)得更為充分。航天系統(tǒng)內(nèi)部分工精細(xì),一個(gè)課題需要眾多研究者協(xié)作完成,有的時(shí)候自己的成果僅為別人做嫁衣裳而已,因此,在航天領(lǐng)域里少不了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,一個(gè)人只能完成更多的任務(wù),但是絕對(duì)不可能包攬所有的工作。正如一位在航天一院工作的孟先生所說(shuō):“航天是一項(xiàng)既神秘又平凡的事業(yè),航天事業(yè)是一個(gè)巨大的系統(tǒng)工程,需要許多行業(yè)、許多不同專業(yè)的工程技術(shù)人員及科研管理人員共同協(xié)作,需要每個(gè)人都具有協(xié)作意識(shí)、吃苦耐勞精神以及奉獻(xiàn)精神,安于自己平凡的崗位,做一個(gè)螺絲釘,不要太計(jì)較個(gè)人得失?!?/p>
需求趨勢(shì)與就業(yè)前景
近幾年,隨著神舟飛船的頻繁發(fā)射,航天專業(yè)進(jìn)一步升溫。有媒體報(bào)道,最被看好的12類專業(yè)中,航空航天專業(yè)名列其中。
據(jù)哈工大招生就業(yè)處負(fù)責(zé)人介紹,該校航天專業(yè)的學(xué)生在入學(xué)時(shí)成績(jī)?cè)谌J菙?shù)一數(shù)二的,錄取分?jǐn)?shù)在全校最高,集中了校內(nèi)的“尖子生”;在就業(yè)方面去向也非常好,主要給中國(guó)航天科技集團(tuán)公司和航天科工集團(tuán)公司輸送航天人才。學(xué)生畢業(yè)時(shí)國(guó)內(nèi)的航天科研院所都搶著要。
復(fù)旦大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)系博士生導(dǎo)師唐國(guó)安教授預(yù)測(cè),我國(guó)飛行器可供開(kāi)發(fā)的空間很大。載人火箭發(fā)射成功,意味著我國(guó)準(zhǔn)備開(kāi)始對(duì)外空間進(jìn)行和平開(kāi)發(fā),航空航天科技工業(yè)極具發(fā)展前景,對(duì)人才的需求會(huì)持續(xù)旺盛。北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院黨總支書(shū)記孟慶春介紹說(shuō),我國(guó)飛行器可供開(kāi)發(fā)的空間很大,許多應(yīng)該用到飛行器的民用領(lǐng)域目前還未開(kāi)發(fā)利用,在私人使用上也幾乎是空白,因此,飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的人才會(huì)是我國(guó)將來(lái)急需的人才。
航空航天產(chǎn)業(yè)將引發(fā)對(duì)航空航天人才的巨大需求,包括航空航天經(jīng)營(yíng)管理、航空航天飛機(jī)總體設(shè)計(jì)與研發(fā)、發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)與制造、零部件研發(fā)與設(shè)計(jì)、航空航天新材料研發(fā)等方向,其中航空航天產(chǎn)品光電通信技術(shù)、能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、力學(xué)及環(huán)境工程、計(jì)算機(jī)、仿真、可靠性技術(shù)等領(lǐng)域在內(nèi)的專業(yè)人才缺口巨大。
“我想以后在航天五院好好發(fā)展,做一名總體設(shè)計(jì)師?!睂W(xué)飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的小和2012年6月份從北京航空航天大學(xué)畢業(yè),去了航天五院深造,完成了他兒時(shí)作為一名航天工作者的夢(mèng)想。
據(jù)小和介紹,宇航學(xué)院的本科生畢業(yè)之后也能找到工作,比如他們班當(dāng)年就有人去了航天火工、東航、西安飛機(jī)強(qiáng)度研究所、北京現(xiàn)代、東風(fēng)日產(chǎn)、陜西鼓風(fēng)機(jī)等企業(yè)。也有很多本科生選擇繼續(xù)深造,讀研或讀博,并且?guī)缀醵既チ耸蠛教煸核?,如航天一院、二院、三院、五院和八院、沈飛、成飛、西飛等等。“飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)是國(guó)家自建國(guó)以來(lái)持續(xù)扶植的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)的火箭技術(shù)相比于美國(guó)俄羅斯還比較落后,為了日后的載人登月計(jì)劃,必須研制出更強(qiáng)大的火箭。我很看好本專業(yè)的就業(yè)前景。”
未來(lái)十年是我國(guó)航空航天事業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇期,需要更多更好的人才。為了加強(qiáng)對(duì)航空工程骨干專業(yè)技術(shù)人才的引進(jìn)和培養(yǎng),建立高水平、高素質(zhì)的航空專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍,航空工業(yè)第一、二集團(tuán)公司在北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等院校設(shè)立了航空獎(jiǎng)學(xué)金,金額每人每學(xué)年7000~11000元不等,以支持立志投身祖國(guó)航空事業(yè)的學(xué)子順利完成學(xué)業(yè),這對(duì)于家庭經(jīng)濟(jì)比較困難的同學(xué)無(wú)疑是很好的選擇。
同時(shí),除了飛行器設(shè)計(jì)與工程、飛行器動(dòng)力工程、飛行器制造工程、飛行器環(huán)境與生命保障工程等專業(yè)外,航空航天事業(yè)還涉及信息、能源、制造等技術(shù)的綜合專業(yè)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和綜合國(guó)力的提高,航空航天高科技領(lǐng)域的成果已不僅僅應(yīng)用于航天飛船上,也在逐漸向電子、機(jī)械、汽車等領(lǐng)域滲透。也就是說(shuō),學(xué)習(xí)航空航天類專業(yè)的同學(xué)一樣能在其他領(lǐng)域大展才華。
報(bào)考注意事項(xiàng)
航天人才≠楊立偉
高校航天專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)都是航天工程領(lǐng)域的技術(shù)與管理人才,而非培養(yǎng)宇航員。形象地說(shuō),航天專業(yè)出來(lái)的人才可以當(dāng)戚發(fā)軔這樣的總設(shè)計(jì)師或袁家軍這樣的總指揮。要是想當(dāng)楊立偉一樣飛上太空的宇航員,現(xiàn)階段在我國(guó)只能報(bào)考飛行員。
身體條件要求
一些考生和家長(zhǎng)誤以為報(bào)考航空航天類專業(yè),體檢的標(biāo)準(zhǔn)要按照軍檢的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行,其實(shí)不然。航空航天類專業(yè)主要是培養(yǎng)航空航天領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人才,對(duì)考生的身體狀況沒(méi)有特殊要求,同學(xué)們只要符合《普通高等學(xué)校招生體檢指導(dǎo)意見(jiàn)》,就可放心報(bào)考。
關(guān)鍵詞 微機(jī)械技術(shù);優(yōu)越性能;航天傳感器技術(shù);應(yīng)用研究
中圖分類號(hào)TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2011)43-0184-02
0引言
微機(jī)械技術(shù)是與微電子技術(shù)密切結(jié)合的一種新技術(shù),它憑借著智能化、系列化、微型化、分辨力高等一系列的優(yōu)越性能,迅速在世界得到發(fā)展。它成功地開(kāi)發(fā)出了一批微傳感器,并在航空航天系統(tǒng)應(yīng)用中嶄露頭角,使傳統(tǒng)的傳感器相形見(jiàn)拙。可見(jiàn),采用微機(jī)械技術(shù)制造的各種微傳感器必將成為21世紀(jì)航天傳感器的主流,對(duì)航天傳感器的發(fā)展也有巨大的推動(dòng)作用。
1微機(jī)械技術(shù)對(duì)航天傳感器的作用
微機(jī)械技術(shù)從開(kāi)發(fā)的傳感器看,已由力學(xué)量發(fā)展到電、光、熱、輻射和生物等諸多傳感器領(lǐng)域,發(fā)展成由表面加工到與體加工相結(jié)合的一種三維加工技術(shù),應(yīng)用前景相當(dāng)廣泛。近年來(lái),我國(guó)學(xué)術(shù)界多次召開(kāi)了微機(jī)械技術(shù)研究會(huì)議,從一開(kāi)始也有專家預(yù)言,微機(jī)械技術(shù)會(huì)如微電子技術(shù)一樣發(fā)生很大變革,會(huì)像微電子一樣給社會(huì)帶來(lái)深刻的影響。而當(dāng)今微機(jī)械技術(shù)也確實(shí)成為了美國(guó)、瑞士以及德國(guó)等國(guó)家當(dāng)前急需發(fā)展的新技術(shù),他們各國(guó)先后均花巨資來(lái)建立微機(jī)械技術(shù)研究中心。由此可見(jiàn),微機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用前景不可估量。
當(dāng)前,微機(jī)械技術(shù)是研制航天傳感器,發(fā)展先進(jìn)的導(dǎo)彈、小衛(wèi)星多目標(biāo)測(cè)控的航天傳感器技術(shù)的關(guān)鍵。其實(shí),航天工程早在微機(jī)械技術(shù)發(fā)展前期,就應(yīng)用該技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了航天傳感器的產(chǎn)業(yè)化,而微機(jī)械技術(shù)也憑借它一系列優(yōu)越的性能占領(lǐng)航天傳感器市場(chǎng)。目前,應(yīng)用微機(jī)械技術(shù)的產(chǎn)品非常之多,比如:英國(guó)采用的航天電容式液位傳感器以及法國(guó)5號(hào)火箭采用的濺射薄膜壓力傳感器等。另外,微機(jī)械技術(shù)還與計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)把傳感器推向一個(gè)更高的層次, 而這正是未來(lái)航天型號(hào)安控檢測(cè)和故障檢測(cè)系統(tǒng)所需要的。
2 微機(jī)械技術(shù)在航天傳感器技術(shù)中的應(yīng)用研究
2.1發(fā)展航天傳感器技術(shù)的核心技術(shù)
發(fā)展航天傳感器的核心技術(shù)就是微機(jī)械技術(shù)。目前,由于我國(guó)航天各型號(hào)測(cè)控系統(tǒng)的需求,航天系統(tǒng)成功地研制了航天需要的力學(xué)量、熱學(xué)量、運(yùn)動(dòng)量等10多種測(cè)量參數(shù)以及400多個(gè)不同規(guī)格的傳感器變換器系列, 極好的滿足了航天各型號(hào)測(cè)控系統(tǒng)的需求,促進(jìn)了航天型號(hào)的發(fā)展。而航天型號(hào)的發(fā)展也對(duì)傳感器提出了更高的需求。根據(jù)我國(guó)航天系統(tǒng)傳感器專家研討,微機(jī)械技術(shù)擁有一系列優(yōu)越性能,只有采用微機(jī)械技術(shù)才能較好的滿足航天新型號(hào)的新需求。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1)微傳感器微型化且智能化
航天武器型號(hào)的小型化和機(jī)動(dòng)性要求傳感器更加小型化,而采用傳統(tǒng)技術(shù)制成的傳感器,每件的平均重量最低不會(huì)少于50g~100g,并且如果進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行小型化,就會(huì)使傳感器的的性能下降。特別是現(xiàn)在小衛(wèi)星、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和子彈頭測(cè)控系統(tǒng)更是要求微型化的傳感器。
另外,航天傳感器的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)傳感器的智能化和集成化,這對(duì)于航天型號(hào)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)型號(hào)的安全檢測(cè)和故障診斷都是十分重要的,并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)傳感器微系統(tǒng)。這些目標(biāo),主要依靠微機(jī)械技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。近幾年,航天傳感器界也正在熱心研究并應(yīng)用微機(jī)械技術(shù)。
2)微傳感器優(yōu)質(zhì)且廉價(jià)
微機(jī)械技術(shù)不僅性能優(yōu)越,采用微機(jī)械加工的傳感器更是批量化多元件生產(chǎn),自然制成的微傳感器性能優(yōu)質(zhì)且價(jià)格低。其性能價(jià)格遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的單件生產(chǎn)的傳感器要高,國(guó)外已出現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的軍用航天傳感器,其市場(chǎng)占有率也正在不斷擴(kuò)大。
3)微傳感器的可靠性
傳統(tǒng)傳感器的敏感元件等重要件加工主要是依靠手工操作,而手工操作會(huì)存在一定的限制性,使得傳感器的可靠性難以提高。而微機(jī)械加工是在超凈環(huán)境中自動(dòng)化批量生產(chǎn),能提高航天傳感器的可靠性和一致性。所以,只有依靠微機(jī)械技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)航天傳感器的高度可靠性。
2.2航天傳感器技術(shù)中的微機(jī)械技術(shù)
為了發(fā)展航天傳感器技術(shù),需要研究的微機(jī)械技術(shù)主要有微傳感器的CAD技術(shù)。結(jié)合航天傳感器的使用要求開(kāi)展的微傳感器結(jié)構(gòu)版圖設(shè)計(jì),通常要在數(shù)據(jù)庫(kù)支持下進(jìn)行仿真和設(shè)計(jì),并借助CAD來(lái)完成。
2.2.1微傳感器后工序工藝技術(shù)
其主要技術(shù)包括穿線與密封技術(shù)、微結(jié)構(gòu)的真空密封技術(shù)等。其中穿線與密封技術(shù)是微傳感器的關(guān)鍵技術(shù),它能提高傳感器的性能、成品率,且能降低成本。穿線與密封技術(shù)主要是采用橫向和縱向兩種穿線方法。橫向穿線就是先用摻雜多晶硅做出外引線,并在1100℃下高溫處理,使磷硅玻璃流動(dòng)填平表面,隨后再淀積鈍化層和多晶硅,開(kāi)出引線孔,這樣就可進(jìn)行靜電封接,橫向穿線主要是是填平由于橫向引線造成的表面不平整。而縱向穿線就是在封接前,用電火花先在玻璃上打通孔,隨后封接,然后蒸鍍并光刻出歐姆接觸電極,最后再用導(dǎo)電膠連接外引線,使之完成密封和引線雙重任務(wù)。
同時(shí),微結(jié)構(gòu)的真空密封工作也很重要,其在真空中進(jìn)行靜電封接容易出現(xiàn)真空放電,故使得真空密封難度較大,封接后也難以達(dá)到高真空。
2.2.2基本加工工藝技術(shù)
其主要技術(shù)包括深腐蝕加工工藝技術(shù)、表面加工工藝技術(shù)以及體加工工藝技術(shù)。傳感器要制造出深度為十微米以上的垂直壁, 就必須對(duì)硅作深腐蝕,可用常規(guī)的腐蝕方法其側(cè)向腐蝕較嚴(yán)重,所以很難實(shí)現(xiàn)硅的深腐蝕。近期來(lái),不僅出現(xiàn)了采用平行度很高的紫外線代替X射線對(duì)光敏聚酰亞胺技術(shù),還出現(xiàn)了采用等離子刻蝕垂直深槽的技術(shù),主要工藝就是先制造電鍍模具,然后再電鍍成型所需的金屬結(jié)構(gòu)。
同時(shí),表面加工工藝技術(shù)主要是采用硅片作襯底,利用多晶硅層等來(lái)制造傳感器的微機(jī)械結(jié)構(gòu)。近幾年,表面加工技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。它可以將傳感器與集成電路做到一個(gè)基片上,而且做好后不僅體積小,成本也低。而體加工工藝要比表面加工工藝復(fù)雜得多,但它的機(jī)械性能非常好,所以,現(xiàn)在國(guó)外許多加速度傳感器仍是采用此工藝技術(shù)來(lái)制作的。
3結(jié)論
航天傳感器新型號(hào)對(duì)技術(shù)與產(chǎn)品的需求,只有依靠微機(jī)械技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。微機(jī)械技術(shù)是20世紀(jì)末迅速發(fā)展的新技術(shù),也必將成為21世紀(jì)發(fā)展的高技術(shù)。采用微機(jī)械技術(shù)制造的微傳感器,也必將占領(lǐng)21世紀(jì)傳感器市場(chǎng)的主導(dǎo)地位??梢灶A(yù)言,在未來(lái),微機(jī)械技術(shù)對(duì)于科技技術(shù)現(xiàn)代化,尤其是航天工程技術(shù)的發(fā)展必定起到重要作用,航天傳感器技術(shù)也定會(huì)隨著微機(jī)械技術(shù)的發(fā)展而有所突破的。
參考文獻(xiàn)
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1970年4月24日,我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功,拉開(kāi)了中國(guó)人探索宇宙奧秘、和平利用太空、造福人類的序幕。經(jīng)過(guò)幾代航天人的接續(xù)奮斗,我國(guó)航天事業(yè)創(chuàng)造了以“兩彈一星”、載人航天、月球探y(tǒng)為代表的輝煌成就,走出了一條自力更生、自主創(chuàng)新的發(fā)展道路,積淀了深厚博大的航天精神。
2016年10月12日,國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局黨組在《人民日?qǐng)?bào)》刊文稱,中國(guó)將力爭(zhēng)在2020年左右實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破,加速邁向航天強(qiáng)國(guó);2030年左右實(shí)現(xiàn)整體躍升,躋身航天強(qiáng)國(guó)之列;2050年之前實(shí)現(xiàn)超越引領(lǐng),全面建成航天強(qiáng)國(guó)。
工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)、國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局局長(zhǎng)、國(guó)家航天局局長(zhǎng)許達(dá)哲說(shuō):“‘十三五’是中國(guó)航天發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇期,發(fā)展航天事業(yè),建設(shè)航天強(qiáng)國(guó),是我們不懈追求的航天夢(mèng)。”從航天大國(guó)到航天強(qiáng)國(guó),我們還有多少路要走?
我國(guó)距離航天強(qiáng)國(guó)還有多遠(yuǎn)?
航天強(qiáng)國(guó)有哪些具體指標(biāo)?中國(guó)航天科技集團(tuán)董事長(zhǎng)雷凡培曾在接受采訪時(shí)表示,航天強(qiáng)國(guó)的指標(biāo)包括100項(xiàng)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)和27項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
現(xiàn)在,我國(guó)能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的指標(biāo)有三分之一。產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)中,載人航天工程、月球探測(cè)等一些主要指標(biāo)上,已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平;經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中,有一半的經(jīng)濟(jì)規(guī)模指標(biāo)已達(dá)到,但人均指標(biāo)仍有差距。從目前來(lái)看,“十三五”乃至未來(lái)的一段時(shí)間,我國(guó)將從重大項(xiàng)目、工程落地和應(yīng)用層面進(jìn)行布局。
在重大項(xiàng)目上,圍繞國(guó)家重大戰(zhàn)略需求,我國(guó)將選擇重點(diǎn)領(lǐng)域,啟動(dòng)實(shí)施天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)、深空探測(cè)及空間飛行器在軌服務(wù)與維護(hù)系統(tǒng)、重型運(yùn)載火箭等一批新的重大科技項(xiàng)目和重大工程。
例如,載人航天工程建成長(zhǎng)期有人照料的空間站,開(kāi)展較大規(guī)模的空間應(yīng)用;探月工程實(shí)現(xiàn)“三步走”戰(zhàn)略目標(biāo),嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域軟著陸及采樣返回,嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)人類探測(cè)器首次月球背面軟著陸;高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)全面建成,為形成高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率的綜合對(duì)地觀測(cè)體系提供支撐;第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋全球,形成高質(zhì)量定位、導(dǎo)航和授時(shí)的全球服務(wù)能力。
另一方面,加強(qiáng)空間科學(xué)研究,提高人類科學(xué)認(rèn)知水平。充分發(fā)揮空間科學(xué)在創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)和技術(shù)牽引方面的重要作用,持續(xù)推進(jìn)載人航天、月球探測(cè)以及空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)等工程的科學(xué)探索,開(kāi)展空間天文、空間物理、微重力、空間環(huán)境、空間生命等空間科學(xué)研究,建立可持續(xù)發(fā)展的空間科學(xué)計(jì)劃,加強(qiáng)空間科學(xué)探索研究,在空間科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大發(fā)現(xiàn)和突破。
而在應(yīng)用層面,商業(yè)航天發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是重要方向。我國(guó)將圍繞國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展重大需求,完善衛(wèi)星應(yīng)用體系,拓展衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域,強(qiáng)化衛(wèi)星在資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)、防災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急反應(yīng)、社會(huì)管理與公共服務(wù)、大眾信息消費(fèi)與服務(wù)等方面的綜合應(yīng)用。
此外,我國(guó)還將進(jìn)行航天體系的體制改革。例如,推進(jìn)航天科研院所分類改革和混合所有制企業(yè)改革,科學(xué)劃分航天科研院所類別,堅(jiān)持生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)類院所企業(yè)化轉(zhuǎn)制,推動(dòng)建立現(xiàn)代企業(yè)制度。
構(gòu)建航天新業(yè)態(tài)
雷凡培曾表示,從歐美航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程來(lái)看,航天產(chǎn)業(yè)的直接投入產(chǎn)出比約為1:2,而相關(guān)產(chǎn)業(yè)的輻射則高達(dá)1:7至1:14。我國(guó)航天產(chǎn)業(yè)的直接投入產(chǎn)出比較歐美略低,相關(guān)產(chǎn)業(yè)的輻射可以達(dá)到1:7至1:10的區(qū)間范圍。在航天的商業(yè)應(yīng)用上仍有提升空間。
這樣的輻射力正在吸引著地方布局商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)。
2016年9月,我國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)基地落戶武漢。該基地將以發(fā)展商業(yè)航天為主導(dǎo),以新一代航天發(fā)射及應(yīng)用為核心,通過(guò)科技創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新和管理創(chuàng)新,打造航天運(yùn)載火箭及發(fā)射服務(wù)、衛(wèi)星平臺(tái)及載荷、空間信息應(yīng)用服務(wù)、航天地面設(shè)備及制造等四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。
復(fù)旦大學(xué)航空航天系教授孫剛認(rèn)為,地方這樣的探索嘗試,是希望能夠在航天商業(yè)發(fā)展上做出一些產(chǎn)品。但要想達(dá)到盈利目的,時(shí)間還比較長(zhǎng)。
在他看來(lái),國(guó)外之所以能出現(xiàn)像SpaceX公司的“獵鷹-9”完成世界首次海上回收火箭這樣的實(shí)踐項(xiàng)目,是因?yàn)榧夹g(shù)基礎(chǔ)較牢靠?!拔覀兡茏龀鲆恍┊a(chǎn)品,但后續(xù)的產(chǎn)品延保需要大量的技術(shù)保障?!?/p>
北京航空航天大學(xué)通用航空產(chǎn)業(yè)研究中心主任高遠(yuǎn)洋表示,從我國(guó)國(guó)情來(lái)看,吸引社會(huì)資本和減低民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入航天領(lǐng)域門檻,也是難點(diǎn)和重點(diǎn)。因?yàn)楹教旌娇疹I(lǐng)域往往自成體系,傳統(tǒng)做法是進(jìn)行體制內(nèi)配套。未來(lái),可以考慮在準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)上,進(jìn)行一些體制機(jī)制突破。
這也是今后的一個(gè)探索方向。例如,我國(guó)將探索推廣政府與社會(huì)資本合作(PPP)等模式,鼓勵(lì)和引導(dǎo)社會(huì)力量參與國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施、衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)等建設(shè)運(yùn)營(yíng),以及空間信息產(chǎn)品服務(wù),培育“互聯(lián)網(wǎng)+衛(wèi)星應(yīng)用”新業(yè)態(tài),建立完善政府購(gòu)買服務(wù)的模式,促進(jìn)商業(yè)航天健康發(fā)展??臻g站、探測(cè)器登月返回等國(guó)家重大航天工程將持續(xù)實(shí)施,服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的北斗導(dǎo)航、高分、海洋等眾多衛(wèi)星項(xiàng)目產(chǎn)生良好而廣泛的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益……當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期,作為產(chǎn)業(yè)鏈較全的航天大國(guó),中國(guó)航天正迎來(lái)一個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇。如果能夠抓住這個(gè)機(jī)遇并利用好,將加速實(shí)現(xiàn)我國(guó)從航天大國(guó)向航天強(qiáng)國(guó)的歷史性跨越,包括具備全面的宇宙空間探索能力,建成完善的國(guó)家空間基礎(chǔ)設(shè)施和航天裝備體系,具備引領(lǐng)航天技術(shù)發(fā)展的自主創(chuàng)新能力,具備實(shí)力雄厚的航天國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和話語(yǔ)權(quán)等。
在機(jī)遇面前,一方面需要航天大型企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)不斷創(chuàng)新,繼續(xù)引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域發(fā)展:另一方面,也可以看到,一些新的研發(fā)機(jī)構(gòu)和民營(yíng)企業(yè)也對(duì)民用航天領(lǐng)域充滿熱情,并具備了跨入門檻的實(shí)力。如2015年發(fā)射的第一顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,由中科院和上海市合作共建的上海微小衛(wèi)星工程中心研制,采用了不同以往的衛(wèi)星新平臺(tái)和新技術(shù),在性價(jià)比上比較有優(yōu)勢(shì)。如果能夠讓這些新生力量獲得更多參與、成長(zhǎng)的機(jī)會(huì),整合到航天產(chǎn)業(yè)的生態(tài)鏈中,與大型航天企業(yè)一起合力構(gòu)建起更為開(kāi)放的民用航天創(chuàng)新生態(tài),將為中國(guó)航天帶來(lái)更廣闊的創(chuàng)新空間。
此外,國(guó)家層面將加快推進(jìn)航天法立法工作,研究制定民用航天管理?xiàng)l例、空間數(shù)據(jù)與應(yīng)用管理?xiàng)l例、宇航產(chǎn)品與技術(shù)出口管理?xiàng)l例等行政法規(guī),健全民用航天發(fā)射許可、空間物體登記等制度。研究制定國(guó)家航天政策,建立完善商業(yè)航天、國(guó)際合作、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等配套政策,形成社會(huì)各類主體公平有序參與航天發(fā)展的軍民融合開(kāi)放局面,保障航天事業(yè)規(guī)范有序發(fā)展。
1.智能設(shè)備的應(yīng)用極大地方便了人們的生活與工作。通信工程技術(shù)為人們的生活與工作創(chuàng)造了極大的便利,當(dāng)有事情需要解決之時(shí),只需拿起手機(jī)等智能設(shè)備便可進(jìn)行相關(guān)信息的通知與獲取。20世紀(jì)80年代初,只有少數(shù)家庭擁有座機(jī)電話,大多數(shù)家庭不具備安裝電話的條件。在當(dāng)時(shí),以電話為主的通信工程技術(shù)是一種身份的象征,很多單位中會(huì)在多個(gè)部門進(jìn)行一部電話的安裝,各部門人員只能排隊(duì)使用,手機(jī)更是令很多人不敢想象的通訊設(shè)備,只有極少數(shù)人使用“大哥大”手機(jī),價(jià)格也十分昂貴,多為2萬(wàn)元以上。大部分人在互通有無(wú)之時(shí)只能約好地方等候,遇到突發(fā)狀況便無(wú)法取得及時(shí)的聯(lián)系。而如今,借助于各種通信技術(shù),雙方聯(lián)系極為方便與快捷,視頻技術(shù)也已發(fā)展得十分成熟。可以說(shuō),現(xiàn)階段幾乎所有的工作人員、退休人員以及學(xué)生都人手至少一部手機(jī),大多數(shù)家庭安裝有電腦等先進(jìn)設(shè)備,在與人建立聯(lián)系、進(jìn)行事務(wù)的處理之時(shí)幾乎不再面臨任何障礙。2.移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線信息等通信技術(shù)的應(yīng)用提高了辦公自動(dòng)化的水平。利用簡(jiǎn)單便捷的電子郵件或聊天軟件,人們便可以互致問(wèn)候,目前,網(wǎng)絡(luò)會(huì)議中興起了即時(shí)QQ聊天、即時(shí)視頻通話等內(nèi)容,這一切都應(yīng)歸功于通信工程技術(shù)的迅猛發(fā)展。若讓科學(xué)家進(jìn)行近年來(lái)發(fā)展最為迅速的新型技術(shù)的選擇,首選必然也是通信技術(shù)。簡(jiǎn)單地說(shuō),以往一個(gè)大型集團(tuán)公司在進(jìn)行全國(guó)性大規(guī)模會(huì)議的舉辦之時(shí),各地區(qū)工作人員都需要考慮航空、火車、汽車等交通票的提前預(yù)定,他們會(huì)經(jīng)過(guò)數(shù)天的時(shí)間到達(dá)統(tǒng)一的會(huì)議地點(diǎn),極為費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)財(cái)。而現(xiàn)在,很多大公司都會(huì)通過(guò)視頻的方式舉辦會(huì)議,在滿足簡(jiǎn)便、快捷要求的同時(shí),很好地向各地區(qū)員工傳達(dá)會(huì)議精神,有效地連接起地區(qū)之間的溝通,對(duì)公司由于時(shí)間延遲而帶來(lái)的隱性成本予以大幅度的降低,加固信息傳遞實(shí)效性,有利于公司更高利益的獲取。也就是說(shuō),利用通信工程技術(shù)進(jìn)行信息的傳遞,提高了企業(yè)辦公自動(dòng)化的水平,在對(duì)資源進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接的同時(shí)對(duì)以互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)為依托的衍生產(chǎn)業(yè)予以推進(jìn),信息化社會(huì)的形成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造了新的增長(zhǎng)方式與運(yùn)作平臺(tái)。3.光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用推動(dòng)了載人航天、衛(wèi)星通信以及導(dǎo)航監(jiān)控等工程的發(fā)展。通信工程技術(shù)在載人航天與衛(wèi)星中的應(yīng)用是監(jiān)控火箭與飛船目標(biāo)的飛行狀態(tài),進(jìn)行飛行實(shí)況景象的攝錄,并對(duì)所跟蹤到的數(shù)據(jù)加以測(cè)量,最終對(duì)一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)予以傳送等。迄今為止,通信技術(shù)系統(tǒng)在我國(guó)航天工程中的應(yīng)用規(guī)模最大、覆蓋面最廣、實(shí)效性最高、前景最為廣闊,利用衛(wèi)星通信與光纖通信等多種方式,對(duì)覆蓋整個(gè)國(guó)土與三大洋的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組織,最多且最佳化了通信方向與運(yùn)行效益。在GPS系統(tǒng)不斷升級(jí)以及衛(wèi)星通信技術(shù)不斷發(fā)展的背景下,人們不僅清晰地看到了地球衛(wèi)星圖片,還從逼真且立體的畫面中實(shí)現(xiàn)了對(duì)世界各地風(fēng)貌的全方位了解。北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)支持于我國(guó)不同行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展,針對(duì)部分GPS與數(shù)據(jù)接收不到位的現(xiàn)象,北斗導(dǎo)航衛(wèi)星得以產(chǎn)生與興起,它對(duì)全國(guó)各領(lǐng)域予以覆蓋,有力地支撐起國(guó)家的抗震救災(zāi)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展等工作。
二、通信工程技術(shù)的發(fā)展前景
通信行業(yè)的迅猛發(fā)展日益提高了其在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中的市場(chǎng)份額,成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的一個(gè)新的出發(fā)點(diǎn)。未來(lái)的通信工程及其技術(shù)發(fā)展依賴于國(guó)家及成員的不斷努力與開(kāi)拓進(jìn)取,本文認(rèn)為,通信工程技術(shù)必然會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)融合、技術(shù)互補(bǔ)、應(yīng)用創(chuàng)新以及信息個(gè)體化等方向加速發(fā)展。1.實(shí)現(xiàn)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)趨勢(shì)的融合體。分析通信工程及其相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)有發(fā)展水平,接入網(wǎng)的不同是為了對(duì)應(yīng)用場(chǎng)合中的差異化需求予以滿足,因而通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)在不同范圍內(nèi)具有互補(bǔ)特征。由此,多種技術(shù)主導(dǎo)下的通信工程技術(shù)將與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的融合,這樣不僅會(huì)便利化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的檢測(cè)工作,提高檢測(cè)效率,還能夠在一定程度上降低不同用戶之間的通信干涉。所以,未來(lái)網(wǎng)絡(luò)融合體的實(shí)現(xiàn)必然會(huì)成為現(xiàn)代通信工程技術(shù)的一種發(fā)展趨勢(shì)。2.通信技術(shù)之間的互補(bǔ)性會(huì)日益加強(qiáng)。以無(wú)線與移動(dòng)通信技術(shù)為例,不同的接入方式差異化了通信技術(shù)的適用范圍、覆蓋面以及接入速度等內(nèi)容。WLAN的提出是為了解決距離中的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題,3G技術(shù)則是以對(duì)移動(dòng)漫游中需求的滿足為其開(kāi)發(fā)目標(biāo)。由此,為了使通信工程技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中更加具有多元化特征,各技術(shù)之間的互補(bǔ)性必然會(huì)在技術(shù)的不斷完善中得到提升,最終推動(dòng)現(xiàn)代通信工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好與更大規(guī)模的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用與發(fā)展。3.技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)新趨勢(shì)會(huì)日益明顯。由于不同行業(yè)會(huì)對(duì)通信工程技術(shù)提出差異化的需求,這就要求通信工程中的各類技術(shù)與不同學(xué)科之間建立起有效的連接,以對(duì)不同用戶的多樣化需要予以滿足,這必然會(huì)在無(wú)形之中加速并實(shí)現(xiàn)通信工程技術(shù)的跨行業(yè)發(fā)展,日益凸顯技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的創(chuàng)新趨勢(shì),以更好地推動(dòng)現(xiàn)代通信工程技術(shù)的改革與完善工作。4.通信信息將更加個(gè)體化。在現(xiàn)代通信工程技術(shù)的逐步完善過(guò)程中,個(gè)體信息化的發(fā)展需求會(huì)得到越來(lái)越優(yōu)質(zhì)的滿足。通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用不僅僅在前文所述的航天、衛(wèi)星等領(lǐng)域有所體現(xiàn),在智能手機(jī)與電腦、電視等家庭與辦公設(shè)備上占據(jù)的分量更加不容忽視,這在無(wú)形之中推動(dòng)著通信工程技術(shù)更加快速的發(fā)展,并對(duì)用戶的通信工程技術(shù)服務(wù)要求予以大幅度增加。由此可見(jiàn),現(xiàn)代通信工程技術(shù)必然會(huì)呈現(xiàn)出一種信息個(gè)體化的發(fā)展大趨勢(shì)。
三、加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng),提升通信工程技術(shù)應(yīng)用價(jià)值
針對(duì)我國(guó)通信工程人才儲(chǔ)備量較為不足的現(xiàn)狀,文章認(rèn)為今后的通信工程應(yīng)強(qiáng)化人才的培養(yǎng)工作。而為了使人才發(fā)揮更好的作用,提升通信工程技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用價(jià)值,通信工程專業(yè)技術(shù)應(yīng)用型人才又應(yīng)具備以下基本能力:熟悉通信系統(tǒng)、電路與信號(hào)分析、信號(hào)傳輸、交換以及處理等基礎(chǔ)理論;對(duì)專業(yè)要求的基礎(chǔ)知識(shí)予以掌握,初步具備系統(tǒng)或軟硬件的設(shè)計(jì)能力;熟知通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)以及設(shè)備等的組成與基本原理;培養(yǎng)通信設(shè)備安裝、調(diào)試、維護(hù)運(yùn)行等初級(jí)能力;掌握計(jì)算機(jī)操作以及計(jì)算機(jī)軟硬件開(kāi)發(fā)技能;具備項(xiàng)目研發(fā)、運(yùn)營(yíng)與營(yíng)銷等管理知識(shí),能夠獨(dú)立工作并對(duì)知識(shí)進(jìn)行更新;可以熟練閱讀專業(yè)涉及到的外文資料,檢索科技情報(bào);工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn),溝通、表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神強(qiáng)。借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),與我國(guó)通信工程專業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況相結(jié)合,技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)應(yīng)對(duì)“平臺(tái)+模塊”培養(yǎng)模式予以采用,針對(duì)公共基礎(chǔ)知識(shí),應(yīng)遵循“必須、夠用、管用”的培養(yǎng)原則,合理地縮短該類知識(shí)傳授的時(shí)間。整個(gè)平臺(tái)在進(jìn)行專業(yè)理論知識(shí)傳授之時(shí),應(yīng)有針對(duì)性、有目的性地整合一些通信原理、電路與信號(hào)分析、電子技術(shù)、數(shù)字電路、電磁場(chǎng)與電磁波以及高頻電子電路等基礎(chǔ)性的理論知識(shí),重組并合理地配置理論內(nèi)容,加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)、操作系統(tǒng)、接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等的實(shí)踐操作技能培養(yǎng)。具體到專業(yè)培養(yǎng)模塊中,應(yīng)對(duì)專業(yè)方向進(jìn)行細(xì)分,以此來(lái)細(xì)致化人才的培養(yǎng)工作,通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)的分類,對(duì)同類技術(shù)的應(yīng)用性與技術(shù)性特征予以突出,強(qiáng)化具體的工程實(shí)訓(xùn),提高工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)效率。劃分專業(yè)方向的工程技術(shù)培養(yǎng)方案是合理且必須的。近年來(lái),通信工程技術(shù)的發(fā)展十分迅速,對(duì)應(yīng)用型人才的分工提出了越來(lái)越細(xì)且越來(lái)越嚴(yán)格的要求,現(xiàn)有的通信工程師已有9種類型的劃分:有線傳輸類、無(wú)線通信類、電信交換類、數(shù)據(jù)通信類、移動(dòng)通信類、電信網(wǎng)絡(luò)類、通信電源類、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類以及市場(chǎng)營(yíng)銷類。為了對(duì)各類型工程師的實(shí)踐技能與功能能力予以強(qiáng)化,滿足通信工程技術(shù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐培養(yǎng)的重視,在人才培養(yǎng)的實(shí)踐過(guò)程中增加工程訓(xùn)練、科技制作、綜合設(shè)計(jì)以及企業(yè)實(shí)習(xí)等內(nèi)容。與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求相配合,還要加強(qiáng)與完善通信工程技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè),對(duì)實(shí)驗(yàn)中心機(jī)制以及各項(xiàng)功能予以完善,階段性地開(kāi)放管理模式,通過(guò)高綜合性與高設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)人才的實(shí)踐技能。
四、結(jié)語(yǔ)
在今后的社會(huì)發(fā)展過(guò)程中,通信工程作為不可或缺的一部分將會(huì)呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)融合、技術(shù)互補(bǔ)、應(yīng)用創(chuàng)新以及信息個(gè)體化等特征。為了將各類通信技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值更大程度地發(fā)揮出來(lái),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng),增大通信工程人才的儲(chǔ)備量,使更多、更優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用型人才投身于通信工程技術(shù)發(fā)展中去。
作者:丁歡 單位:西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院
參考文獻(xiàn):
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矢志不移,執(zhí)著追求
γ高度表工作是神舟飛船飛行任務(wù)的最后環(huán)節(jié),是飛船安全著陸的關(guān)鍵設(shè)備。該設(shè)備的成功與否,直接關(guān)系著交會(huì)對(duì)接任務(wù)的圓滿完成。然而,長(zhǎng)期以來(lái)γ高度表在技術(shù)上卻一直受制于國(guó)外,一直引進(jìn)使用國(guó)外產(chǎn)品,成為飛船上唯一沒(méi)有實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的單機(jī)設(shè)備?!笆陌选袊?guó)制造’的γ高度表送上天!早日實(shí)現(xiàn)神舟飛船的全面國(guó)產(chǎn)化”已成為大家共同的夢(mèng)想。
在γ高度表研制的18年的艱苦歷程中,由于多方原因,高度表課題曾經(jīng)前景黯淡,人員大量流失。留下來(lái)的都是熱愛(ài)這項(xiàng)事業(yè),并樂(lè)于奉獻(xiàn)的人。王征2000年一參加工作就堅(jiān)守在該項(xiàng)目組,矢志不移,潛心求索,遇到多少困難也咬牙堅(jiān)持,與項(xiàng)目組成員一起摸索前行,解決工程技術(shù)關(guān)鍵課題,克服種種困難,確保交付“萬(wàn)無(wú)一失”的高質(zhì)量產(chǎn)品。
在項(xiàng)目研制期間,王征同志作為主任設(shè)計(jì)師,統(tǒng)籌全局,在產(chǎn)品研制、生產(chǎn)、組織管理、試驗(yàn)驗(yàn)證、外協(xié)配套及條件建設(shè)等工作中發(fā)揮了重要作用。為了對(duì)比驗(yàn)證產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù),王征同志多次操作放射源,身體受到了一定程度的放射性損傷,導(dǎo)致輕度脫發(fā)、身體虛弱,轉(zhuǎn)氨酶指數(shù)高出正常值4倍,醫(yī)院要求住院治療,他卻收起病假條更加忘我地投入到攻關(guān)任務(wù)中。經(jīng)過(guò)不懈努力,他帶領(lǐng)項(xiàng)目組成員一同攻克了光子測(cè)距機(jī)理、測(cè)距精度、可靠性設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)。
由于該表的特殊性,大量外場(chǎng)試驗(yàn)不是在寒冬,就是在酷暑,環(huán)境十分惡劣。多少個(gè)冰雪嚴(yán)寒,雖然穿著軍大衣和毛皮鞋,人被凍得膝蓋以下沒(méi)有了知覺(jué)。夏天40多度的天氣,外場(chǎng)在荒無(wú)人煙的大片空地,沒(méi)有遮擋物,太陽(yáng)似乎要把人蒸發(fā)掉。王征面對(duì)這一切總是一副以苦為樂(lè)、不屈不撓的硬漢精神,是三院人的執(zhí)著追求和拼搏進(jìn)取精神的縮影。
為了確保產(chǎn)品生產(chǎn)高質(zhì)量,他更是親歷親為,帶領(lǐng)項(xiàng)目組成員逐個(gè)工序的跟蹤、檢查和記錄,掌握第一手資料。2010年,國(guó)內(nèi)唯一一家給神舟產(chǎn)品配套生產(chǎn)某重要配件的廠家要搬遷,生產(chǎn)線即將停產(chǎn)。王征聞?dòng)嵒鹚仝s赴該廠,幾次三番找廠長(zhǎng)協(xié)調(diào)溝通,最終他執(zhí)著的精神感動(dòng)了廠長(zhǎng),生產(chǎn)線暫時(shí)不搬直到生產(chǎn)完該配件。
潛心鉆研,忘我工作
立志航天報(bào)國(guó),是王征的堅(jiān)定信念與不懈追求,他早已把這些信念轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動(dòng)投入到工作中。在γ高度表研制進(jìn)度最緊張的日子里,王征身先士卒,在完成本職工作的同時(shí),還統(tǒng)籌全組所有的科研進(jìn)度,常常加班到深夜。在他的時(shí)間表里已經(jīng)沒(méi)有了“8小時(shí)工作制”和周六周日的概念,用他自己的話說(shuō):“現(xiàn)在趕時(shí)間,就是為以后爭(zhēng)取時(shí)間?!币淮危诋a(chǎn)品的試驗(yàn)過(guò)程中,外協(xié)件出現(xiàn)了故障,飛船總體要求必須在9天內(nèi)完成歸零工作。他不分白天黑夜,吃住在實(shí)驗(yàn)室,一邊進(jìn)行故障模式分析,一邊組織外協(xié)單位開(kāi)展工作。那段時(shí)間,他與時(shí)間賽跑,“國(guó)家利益高于一切”在他身上得以最好的詮釋。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn),按時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成了歸零工作,按期交付飛船總體,首次參加X(jué)X試驗(yàn)中出色的表現(xiàn),獲得了上級(jí)的好評(píng),堅(jiān)定了上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)使用國(guó)產(chǎn)γ高度表的信心。
為保證產(chǎn)品研制符合載人航天的要求,他結(jié)合質(zhì)量保證要求和載人航天器可靠性安全性設(shè)計(jì)要求,多次跑到高能物理研究所、紫金山天文臺(tái)、圖書(shū)館找專家調(diào)研學(xué)習(xí),翻閱有關(guān)資料,編制了產(chǎn)品保證大綱,規(guī)范產(chǎn)品質(zhì)量控制要求,他提出的可靠性試驗(yàn)方案及研制流程得到總師及評(píng)審委的一致認(rèn)同。王征帶領(lǐng)他的項(xiàng)目組用奉獻(xiàn)的精神,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng),按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求,不放過(guò)任何一點(diǎn)問(wèn)題。他總是說(shuō):“我們做的是載人航天工程,我們的工作要保證宇航員安全著陸,不能有一丁點(diǎn)兒差錯(cuò),這是人命關(guān)天的大事。”他在工作中提出要嚴(yán)格遵守“交付的產(chǎn)品確保不帶任何問(wèn)題,到了外場(chǎng)參加各種測(cè)試不帶隱患上天”。積極開(kāi)展可靠性安全性設(shè)計(jì)工作,認(rèn)真分析總結(jié)歷次試驗(yàn)過(guò)程,從元器件、原材料、外協(xié)外購(gòu)件和加工工藝等方面,固化產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)。在研制過(guò)程中,他還逐漸總結(jié)出一系列管理制度和生產(chǎn)規(guī)章,使科研流程更科學(xué)合理。
在神舟八號(hào)初樣研制期間,王征同志帶領(lǐng)項(xiàng)目組以嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的態(tài)度,爭(zhēng)時(shí)間、搶進(jìn)度,積極配合總體單位開(kāi)展工作,詳細(xì)比對(duì)數(shù)據(jù),配合總體完成仿真分析工作,查找問(wèn)題機(jī)理,協(xié)助總體優(yōu)化改進(jìn)措施,保證了工程進(jìn)度,得到了總體單位領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員的一致好評(píng)與認(rèn)可。正是他的精益求精,保證了神舟八號(hào)飛船γ高度表的無(wú)質(zhì)量問(wèn)題,試驗(yàn)一次性通過(guò)。
以身作則,言傳身教
王征作為主任設(shè)計(jì)師,平時(shí)不僅抓技術(shù),還注重研制隊(duì)伍的建設(shè)。他每次給新職工講的第一課就是航天傳統(tǒng)精神教育,他講述該項(xiàng)目組幾代人的不懈努力與艱苦奮斗,講述航天新人應(yīng)以什么樣的責(zé)任來(lái)承擔(dān)任務(wù),給新職工以無(wú)限的鼓舞。通過(guò)階梯式培養(yǎng),兩年來(lái)共培養(yǎng)了3名新職工。他嚴(yán)細(xì)慎實(shí)的工作作風(fēng)和質(zhì)量為先的管理理念,得到了大家的一致認(rèn)可。
關(guān)鍵詞:力學(xué) 力學(xué)性能 實(shí)踐 應(yīng)用
中圖分類號(hào):G42 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A??文章編號(hào):1672-3791(2015)02(b)-0000-00
力學(xué)是物理學(xué)中最基礎(chǔ)最古老的一門學(xué)科,它的研究范圍包括從一般的物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)到天體的運(yùn)動(dòng)。小到基本粒子的碰撞、衰變、相互作用的軌跡,大到宇宙探測(cè)、航天、航空都屬于力學(xué)的問(wèn)題。其應(yīng)用的范圍包括最早的土木工程、橋梁道路、水利工程、航海造船、機(jī)械冶金方面的應(yīng)用,到后來(lái)的航空航天、防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)保能源、生物化工等領(lǐng)域。其應(yīng)用范圍之廣,令人吃驚?;诖?,本文針對(duì)力學(xué)性能進(jìn)行進(jìn)一步深入的探究,并且介紹了有關(guān)力學(xué)能力的幾個(gè)實(shí)踐應(yīng)用。
1 力學(xué)簡(jiǎn)介
1.1 力學(xué)定義
力學(xué)是一門獨(dú)立性較強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科,其主要研究的便是力和能量以及它們與液體、固體以及氣體間的平衡、變形以及運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。力學(xué)不僅僅是一門基礎(chǔ)性較強(qiáng)的學(xué)科,而且其也是一門技術(shù)性較強(qiáng)的學(xué)科,其包含有很多有關(guān)工程技術(shù)的理論基礎(chǔ),并且在廣泛的實(shí)踐應(yīng)用中不斷的壯大。力學(xué)在軍事工程以及土木工程方面都起著舉足輕重的作用。目前,工程學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)擁有多個(gè)分支,而這各個(gè)分支當(dāng)中很多重要的進(jìn)展都十分依賴于力學(xué)有關(guān)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、強(qiáng)度以及剛度等等。力學(xué)與工程學(xué)之間的結(jié)合,促進(jìn)了整個(gè)工程力學(xué)的形成與發(fā)展,現(xiàn)如今,不僅是歷史較為久遠(yuǎn)的土木工程、水利工程、建筑工程等需要工程力學(xué)的貢獻(xiàn),而且核技術(shù)工程以及航空航天工程等新興學(xué)科中工程力學(xué)也起著至關(guān)重要的作用。力學(xué)既是基礎(chǔ)學(xué)科又是技術(shù)學(xué)科的二重性使得其為溝通人類認(rèn)識(shí)與改造自然方面均做出了重要貢獻(xiàn)。
1.2 力學(xué)的分類
力學(xué)大致可以分為靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及運(yùn)動(dòng)學(xué)這三部分,其中靜力學(xué)所研究的是物體所受的力在平衡狀態(tài)或者是物體在靜止?fàn)顟B(tài)下的問(wèn)題;而動(dòng)力學(xué)則討論的是物體在受力的作用下與物體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系;運(yùn)動(dòng)學(xué)僅僅考慮物體是怎樣進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的,而對(duì)其與所受力之間的關(guān)系則不予討論。
根據(jù)研究對(duì)象的不同對(duì)力學(xué)進(jìn)行分類,則可以分為固體力學(xué)、流體力學(xué)以及一般力學(xué)這三方面,其中流體不僅包括液體,而且還包括氣體,通常將固體力學(xué)和流體力學(xué)統(tǒng)稱為連續(xù)介質(zhì)力學(xué),一般采用連續(xù)介質(zhì)的模型進(jìn)行研究。而一般力學(xué)通常指的是以質(zhì)點(diǎn)、剛體、質(zhì)點(diǎn)系和剛體系為研究對(duì)象的力學(xué),有時(shí)還會(huì)將抽象力學(xué)納入一般力學(xué)的范疇,一般力學(xué)不僅要研究離散系統(tǒng)的基本規(guī)律,還會(huì)研究一些與工程技術(shù)相關(guān)的新興學(xué)科的理論。固體力學(xué)、流體力學(xué)以及一般力學(xué)這三個(gè)力學(xué)分支在發(fā)展過(guò)程當(dāng)中,會(huì)根據(jù)對(duì)象以及模型的不同出現(xiàn)了不同的研究領(lǐng)域和分支學(xué)科。其中材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)等均屬于固體力學(xué);而水力學(xué)、水動(dòng)力學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、滲流力學(xué)、多相流體力學(xué)等均屬于流體力學(xué);而理論力學(xué)、分析力學(xué)、振動(dòng)理論、剛體動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、陀螺力學(xué)等均屬于一般力學(xué)。而各個(gè)學(xué)科在交叉融合的過(guò)程當(dāng)中又產(chǎn)生了流變學(xué)、氣動(dòng)彈性力學(xué)以及粘彈性力學(xué)等等。
力學(xué)在工程技術(shù)方面的實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果形成了工程力學(xué)以及應(yīng)用力學(xué)的各個(gè)分支,例如巖石力學(xué)、土力學(xué)、爆炸力學(xué)、環(huán)境空氣動(dòng)力等等。而力學(xué)在于其他基礎(chǔ)學(xué)科進(jìn)行結(jié)合的同時(shí)也產(chǎn)生了一些交叉性的學(xué)科分支,例如與天文學(xué)相結(jié)合而形成的天體力學(xué)。
2 力學(xué)能力的潛在研發(fā)
2.1 材料的力學(xué)性能
材料在不同溫度、濕度以及介質(zhì)條件下,在受到扭轉(zhuǎn)、彎曲或者交變應(yīng)力的作用下,所表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)性能是不同的。
(1)脆性
脆性指的便是材料在受到外力作用下幾乎沒(méi)有發(fā)生塑性變形就遭受斷裂破壞的一種特性。材料的脆性與材料的韌性以及塑性是相反的。通常情況下,脆性材料是沒(méi)有屈服點(diǎn)的,但是其有斷裂強(qiáng)度以及極限強(qiáng)度,這兩者幾乎是一樣的,混凝土、鑄鐵以及陶瓷等均屬于脆性材料,脆性材料與其它工程材料相比,其在拉伸方面的性能較為脆弱,脆性材料一般情況下采用壓縮試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行評(píng)定。
(2)塑性
塑性指的是材料在拉力或者沖擊力的作用下能穩(wěn)定地產(chǎn)生的永久變形而不被破壞其完整性能力。材料的塑性變形一般會(huì)發(fā)生在材料所承受的荷載超過(guò)其彈性極限之后,材料發(fā)生不可逆的形變。材料發(fā)生塑性形變之后,不能恢復(fù)到初始狀態(tài),在這一情況下,材料會(huì)保留一部分或者是全部荷載時(shí)的變形。
(3)強(qiáng)度
材料在外荷載的作用下,用以抵抗塑性變形以及斷裂的能力??梢愿鶕?jù)外力作用的性質(zhì)進(jìn)行分類,可以分為抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度以及抗彎強(qiáng)度等等,工程上經(jīng)常用到的是屈服強(qiáng)度以及抗拉強(qiáng)度,而這兩個(gè)強(qiáng)度一般可以通過(guò)拉伸試驗(yàn)測(cè)得。強(qiáng)度是衡量材料承載能力的一個(gè)重要指標(biāo)。
(4)彈性
材料的彈性一般指的是其在外力作用下從而發(fā)生的一系列形變,而當(dāng)外力消除后能夠能夠恢復(fù)到原來(lái)的大小以及形狀的性質(zhì)。在一定的限度之外,在外力消除之后材料并不能恢復(fù)原來(lái)形狀,則這一限度稱為彈性限度,同一物體的彈性限度是并不是固定不變的,它會(huì)隨著溫度的升高而有所減小。
2.2 力學(xué)性能的研究方法
力學(xué)研究的方法所遵循的基本法則便是理論聯(lián)系實(shí)際,然后再將其應(yīng)用于實(shí)踐,應(yīng)該根據(jù)對(duì)自然現(xiàn)象的觀察,尤其是對(duì)定量觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析,從而總結(jié)出一系列經(jīng)驗(yàn)以及數(shù)據(jù),或者是為特定的目的從而設(shè)計(jì)的一系列科學(xué)實(shí)驗(yàn)所測(cè)定的結(jié)果,從而得出量與量之間的定性以及數(shù)量的關(guān)系。這一過(guò)程便是模型建立的過(guò)程,質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系、彈性體、剛體以及連續(xù)介質(zhì)等均是不同的力學(xué)模型,在建立模型的基礎(chǔ)上可以根據(jù)已知的一些力學(xué)以及物理學(xué)的規(guī)律,結(jié)合合適的數(shù)學(xué)工具,對(duì)其進(jìn)行理論上的演繹工作,從而得出新的結(jié)論。對(duì)于所得理論所建立的模型是否合理,則應(yīng)該進(jìn)行新一輪的觀測(cè),并將其進(jìn)行工程實(shí)踐或者進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證,對(duì)于理論的演繹當(dāng)中,為了使得理論能夠更具概括性以及實(shí)用性,經(jīng)常會(huì)采用諸如雷諾數(shù)、泊松比等無(wú)量綱的參數(shù),而這些參數(shù)不僅能夠?qū)ξ锢肀举|(zhì)進(jìn)行很好的反應(yīng),而且由于其是單純的數(shù)字,所以不會(huì)受尺寸、工程性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)裝置等的牽制。現(xiàn)代的力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,通常需要多工種、多學(xué)科間的協(xié)作,對(duì)物體力學(xué)能力的應(yīng)用研究不僅需要更為細(xì)致、獨(dú)立的分工,而且還需要進(jìn)行更為綜合以及全面的協(xié)作。
3 力學(xué)能力的實(shí)踐應(yīng)用
3.1 力-熱-電-磁耦合效應(yīng)
在固體力學(xué)當(dāng)中,經(jīng)典的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)將可能會(huì)被突破,而一些新的力學(xué)模型以及力學(xué)體系,將會(huì)能夠概括某些對(duì)宏觀力學(xué)行為起敏感作用的細(xì)觀以及微觀方面的因素,以及關(guān)于這些因素方面的演化,從而使得一些復(fù)合材料的韌化、強(qiáng)化以及功能化能夠產(chǎn)生量的提升和質(zhì)的飛躍。固體力學(xué)能夠?qū)⒘?、熱、電以及磁等效?yīng)進(jìn)行融合,目前,機(jī)械力與熱、電以及磁等效應(yīng)的相互轉(zhuǎn)化以及控制大都還局限于測(cè)量以及控制的元件之上,而這些效應(yīng)的結(jié)合將會(huì)帶來(lái)更大的用途,近年來(lái)出現(xiàn)的微電子元器件,已經(jīng)十分迫切的要求對(duì)這類力、熱、電的耦合效應(yīng)做更深入的研究,而以“Mechronics”為代表的微工藝、微控制以呈及微機(jī)械等方面的發(fā)展,會(huì)極大的推動(dòng)對(duì)力、熱、電、磁耦合效應(yīng)的研究。
3.2 航空航天方面的應(yīng)用
流體力學(xué)的發(fā)展能夠推動(dòng)航天飛機(jī)以及新一代的超聲速民航機(jī)的成功研制,目前,在對(duì)高溫空氣的有關(guān)熱動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究中,必須對(duì)原先的熱力學(xué)平衡的假定進(jìn)行放棄,而且對(duì)超聲速流畢節(jié)層的控制、降噪以及減阻等也帶來(lái)了一些列新的問(wèn)題。在流體力學(xué)的指導(dǎo)下,所取得的工程技術(shù)成就不勝枚舉,最突出的便有人類登月、在月球建立空間站、航天飛機(jī)等為代表的航天技術(shù),以速度超過(guò)5倍聲速的軍用飛機(jī)、起飛重量超過(guò)300t、尺寸達(dá)到大半個(gè)足球場(chǎng)的民航機(jī)為代表的航天技術(shù)都是力學(xué)能力在航天航空方面的實(shí)踐應(yīng)用。
3.3 一般力學(xué)
目前,關(guān)于一般力學(xué)的研究已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入了對(duì)生物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的研究,開(kāi)始研究了人以及動(dòng)物的行走以及奔跑當(dāng)中所產(chǎn)生的一系列力學(xué)問(wèn)題,而且有關(guān)這一方面的研究,已經(jīng)產(chǎn)生了一系列新的結(jié)果,對(duì)于這一方面的研究,不僅能夠?qū)ι锏倪M(jìn)化方向產(chǎn)生一系列的理性認(rèn)識(shí),而且也可以為人類進(jìn)一步提高某些機(jī)構(gòu)以及機(jī)械性能方面的要求提供一些理論性的指導(dǎo)。其中在進(jìn)行一般力學(xué)的研究時(shí)應(yīng)該重視對(duì)固體的非平衡理論、塑性與強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)理論、原子乃至電子層次上子系統(tǒng)的動(dòng)力理論,為了能夠更加深入的進(jìn)行這些研究,應(yīng)當(dāng)充分利用與開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)模擬與現(xiàn)代宏觀、細(xì)觀以及微觀實(shí)驗(yàn)與觀測(cè)技術(shù)。工科中的各項(xiàng)實(shí)踐也離不開(kāi)力學(xué),因此,在工科的基礎(chǔ)課當(dāng)中,也開(kāi)設(shè)了不同的力學(xué)課程,其中包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等等。
3.4 環(huán)境力學(xué)的興起
環(huán)境力學(xué)是將力學(xué)以及環(huán)境相互結(jié)合從而形成的一門新興交叉學(xué)科,主要是對(duì)自然環(huán)境當(dāng)中的破壞、變形、遷移以及其所伴隨產(chǎn)生的一些列的物理、化學(xué)以及生物過(guò)程和導(dǎo)致的物質(zhì)、能量運(yùn)輸、動(dòng)量對(duì)環(huán)境的演化規(guī)律以及對(duì)人類所生存環(huán)境所產(chǎn)生的影響進(jìn)行描述。環(huán)境力學(xué)的發(fā)展不僅能夠深化人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題中的物理過(guò)程以及基本規(guī)律的認(rèn)識(shí),而且能夠在一定程度上促進(jìn)環(huán)境問(wèn)題的定量化研究。現(xiàn)階段對(duì)環(huán)境力學(xué)的研究,不僅要對(duì)該學(xué)科發(fā)展的自身規(guī)律以及要求有一定的重視,在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)該與國(guó)家所需求的和工程實(shí)際進(jìn)行緊密結(jié)合,能夠?qū)⒗碚撗芯俊⒁?guī)律分析以及防治措施進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。而關(guān)于中國(guó)的環(huán)境力學(xué)的研究則必須抓住一復(fù)雜介質(zhì)流動(dòng)和多過(guò)程耦合為基礎(chǔ)、沿海和西部這兩個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展地區(qū)、水環(huán)境、大氣環(huán)境、災(zāi)害與安全,從而對(duì)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域進(jìn)行確立,促進(jìn)學(xué)科的多方面發(fā)展。對(duì)于環(huán)境力學(xué)的研究,能夠解決一些實(shí)際方面的問(wèn)題,例如對(duì)于西部干旱、半干旱環(huán)境治理的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題;重大環(huán)境災(zāi)害發(fā)生的機(jī)理以及預(yù)報(bào);以水或者是氣為載體的物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程等方面的研究。
3.5 生物力學(xué)的興起
目前,生物力學(xué)已經(jīng)有了很大的發(fā)展,生命科學(xué)以及包括力學(xué)在內(nèi)的基礎(chǔ)以及工程科學(xué)交叉、融合已經(jīng)成為了當(dāng)今生命科學(xué)研究的熱點(diǎn),已經(jīng)為生物力學(xué)的發(fā)展提供了新的方向。現(xiàn)代分子以及細(xì)胞生物學(xué)不僅提出了大量的新課題,而且?guī)?lái)了很多新的研究工具,推動(dòng)了生物力學(xué)開(kāi)始由著宏觀向微觀深入,而且開(kāi)始強(qiáng)調(diào)了有關(guān)宏觀和微觀方面的融合?,F(xiàn)階段生物力學(xué)的發(fā)展特點(diǎn)可以歸納為內(nèi)涵擴(kuò)大、有機(jī)融合、微觀深入以及宏觀與微觀相結(jié)合,但是宏觀生物力學(xué)仍舊為當(dāng)今主流。有關(guān)生物力學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用,更加促進(jìn)了以解決與應(yīng)用所相關(guān)的工程技術(shù)問(wèn)題為目標(biāo)的新的生物工程學(xué)的發(fā)展。在實(shí)踐應(yīng)用方面,組織工程、藥物設(shè)計(jì)與輸運(yùn)、血流動(dòng)力學(xué)、骨、肌肉關(guān)節(jié)力學(xué)等已經(jīng)得到了臨床以及工業(yè)界的一致認(rèn)同,已經(jīng)相繼解決了一系列關(guān)鍵技術(shù)方面的問(wèn)題。
4 結(jié)論
力學(xué)作為基礎(chǔ)性與技術(shù)性相互結(jié)合的一門學(xué)科,隨著當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展,已經(jīng)在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著工程學(xué)的越分越細(xì),其各個(gè)分支當(dāng)中的關(guān)鍵性的進(jìn)展都十分依賴于力學(xué)當(dāng)中有關(guān)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、強(qiáng)度以及剛度等理論知識(shí)。因此,我們應(yīng)該在充分了解有關(guān)力學(xué)的定義以及分類的基礎(chǔ)上,對(duì)物體的力學(xué)性能進(jìn)行深入的探究,充分了解其力學(xué)性能,并且能夠?qū)⑵淅糜谏鐣?huì)的各個(gè)領(lǐng)域,而有關(guān)環(huán)境力學(xué)以及生物力學(xué)等新興學(xué)科的研究與應(yīng)用,也是力學(xué)以后研究的重要方向。
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關(guān)鍵詞:航空航天材料;專業(yè)英語(yǔ);教學(xué);改革
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)40-0092-02
航空航天材料是指飛行器及其動(dòng)力裝置、附件、儀表所用的各類材料,是航空航天工程技術(shù)發(fā)展的決定性因素之一,也是材料科學(xué)中富有開(kāi)拓性的一個(gè)分支。飛行器及其裝置的設(shè)計(jì),不斷地向材料工程提出新的課題,推動(dòng)了航空航天材料科學(xué)的進(jìn)步。各種先進(jìn)材料的出現(xiàn)也為飛行器及其裝置的設(shè)計(jì)提供更多的可設(shè)計(jì)性,極大地促進(jìn)了航空航天技術(shù)的發(fā)展。因此,先進(jìn)航空航天材料的開(kāi)發(fā)、研究與應(yīng)用反映了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平與航空航天技術(shù),關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力與國(guó)際影響力。因此,各國(guó)都把先進(jìn)材料的研究和開(kāi)發(fā)放在重要地位。盡管我國(guó)近年來(lái)在航空航天材料的研發(fā)方面取得了巨大進(jìn)展,但仍然與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。因此,需要不斷學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。而國(guó)外相關(guān)資料都是英文出版,這就需要航空航天材料方向的學(xué)生具有較高的材料科學(xué)與工程專業(yè)英語(yǔ)的聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫能力,以完成獲取專業(yè)所需信息等任務(wù)。
材料科學(xué)與工程專業(yè)英語(yǔ)是一門語(yǔ)言應(yīng)用與材料專業(yè)知識(shí)緊密結(jié)合的課程。它不但涉及英語(yǔ)科技文體的語(yǔ)法特征和材料專業(yè)技術(shù)文獻(xiàn)的語(yǔ)言特點(diǎn),而且涉及一定的專業(yè)技術(shù)內(nèi)容及科技信息交流。課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)的專業(yè)文獻(xiàn)的閱讀能力,進(jìn)一步提高學(xué)生的聽(tīng)、說(shuō)、寫、譯能力,使學(xué)生能夠熟練應(yīng)用英語(yǔ)交流、獲取知識(shí)。同時(shí)促進(jìn)學(xué)生掌握良好的語(yǔ)言學(xué)習(xí)方法,提高文化素養(yǎng),以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和航空航天技術(shù)進(jìn)步的需要。課程的教學(xué)目標(biāo)是:掌握一定量的與材料科學(xué)與工程專業(yè)有關(guān)的常用單詞和常用詞組,并掌握一定的構(gòu)詞法知識(shí),具有識(shí)別生詞的能力,能順利閱讀專業(yè)相關(guān)的英文原版教科書(shū)、參考書(shū)及專業(yè)論文。但現(xiàn)行的教學(xué)模式在教學(xué)管理與培養(yǎng)方式中存在許多問(wèn)題亟待解決,目前也沒(méi)有針對(duì)航空航天方向的材料科學(xué)與工程專業(yè)英語(yǔ)教材。因此,迫切需要完善教學(xué)內(nèi)容,優(yōu)化教學(xué)方式,改編教材,以全面提高材料科學(xué)與工程專業(yè)英語(yǔ)的教學(xué)質(zhì)量。
一、改編現(xiàn)有專業(yè)教材,擴(kuò)展學(xué)生專業(yè)視野
瀏覽現(xiàn)有大部分的《材料科學(xué)與工程專業(yè)英語(yǔ)》教材可發(fā)現(xiàn),內(nèi)容基本是《材料科學(xué)概論》或《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的英文版本的改編,實(shí)際是英文版的專業(yè)教材,不具專業(yè)英語(yǔ)教材特點(diǎn)。而且教材內(nèi)容的更新速度慢,與國(guó)際上材料科學(xué)的快速發(fā)展不相適應(yīng),學(xué)生閱讀起來(lái)單調(diào)、枯燥。因此,在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上,急需編寫新版實(shí)用性教材。新版教材需兼顧英語(yǔ)的語(yǔ)法特點(diǎn)和材料專業(yè)技術(shù)知識(shí),既強(qiáng)調(diào)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)又涵蓋國(guó)際研究前沿趨勢(shì)。
從提高學(xué)生的聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫及翻譯的綜合能力著手,按照從難到易的教材內(nèi)容順序,突出航空航天行業(yè)背景及新技術(shù)特點(diǎn),完成《材料科學(xué)與工程專業(yè)外語(yǔ)》教材的設(shè)計(jì)與撰寫。從教材章節(jié)編排上,按照先介紹語(yǔ)言知識(shí)后介紹材料專業(yè)的順序布局??梢栽陂_(kāi)始的章節(jié)介紹科技英語(yǔ)的構(gòu)詞、語(yǔ)法的特點(diǎn)以及專業(yè)學(xué)術(shù)文章的撰寫規(guī)則。隨后的幾個(gè)章節(jié),簡(jiǎn)單介紹材料的基礎(chǔ)理論知識(shí),學(xué)生可以結(jié)合以前學(xué)習(xí)的材料專業(yè)知識(shí)進(jìn)行這部分的學(xué)習(xí)。目的是給學(xué)生介紹英文專業(yè)詞匯,讓學(xué)生逐漸熟悉專業(yè)英語(yǔ)的閱讀。隨后,在材料學(xué)的專業(yè)知識(shí)內(nèi)容上,結(jié)合專業(yè)基礎(chǔ)課程,著重介紹和航空航天技術(shù)緊密相關(guān)的材料研究?jī)?nèi)容,例如飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、高溫材料、隱身材料、非晶材料、太陽(yáng)能材料等。同時(shí),為了進(jìn)一步提高學(xué)生閱讀和理解專業(yè)文獻(xiàn)資料的能力,提高學(xué)生從專業(yè)文獻(xiàn)中獲取重要信息和跟蹤學(xué)術(shù)研究前沿的能力,教材還可以向?qū)W生介紹利用互聯(lián)網(wǎng)站和相關(guān)的學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)站獲取最新專業(yè)文獻(xiàn)的方法。并且,從材料專業(yè)高質(zhì)量的國(guó)際期刊上精心選取一些難度適中的綜述性和研究型的論文作為課堂教學(xué)內(nèi)容。由于這些論文內(nèi)容新穎且緊密跟蹤本領(lǐng)域的研究前沿,學(xué)生也易于接受。這樣,既提高了教學(xué)效果,也使學(xué)生對(duì)專業(yè)英語(yǔ)的重要性有了更深地認(rèn)識(shí)和理解。
二、豐富課堂教學(xué)內(nèi)容,夯實(shí)學(xué)生基本功
調(diào)研各高校材料專業(yè)的本科生教學(xué)計(jì)劃,發(fā)現(xiàn)專業(yè)英語(yǔ)課程設(shè)置在第七至第八學(xué)期,大四學(xué)生對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)逐漸變得陌生,如果直接面對(duì)專業(yè)英語(yǔ)的學(xué)習(xí),勢(shì)必會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)的困難。因此,教師除了教授教材的內(nèi)容外,可以適當(dāng)拓展相關(guān)內(nèi)容的英語(yǔ)學(xué)習(xí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
從知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)置上,可以根據(jù)學(xué)生畢業(yè)后學(xué)習(xí)、就業(yè)及工作的實(shí)際需要,突出對(duì)學(xué)生專業(yè)英語(yǔ)實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。為了突出實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)及常用交流,可按照先讀后寫,先聽(tīng)后說(shuō)的思路,來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)英語(yǔ)實(shí)際應(yīng)用能力的訓(xùn)練。通過(guò)由學(xué)習(xí)模仿到實(shí)際應(yīng)用的教學(xué)模式,重點(diǎn)培養(yǎng)撰寫英文摘要、寫推薦信、求職信、會(huì)議常用發(fā)言以及模擬求職對(duì)話等能力。除此而外,還可以就學(xué)生即將面臨的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫,展開(kāi)介紹和講評(píng)?!皩W(xué)以致用”,而實(shí)際應(yīng)用是學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。學(xué)生一旦體會(huì)到能從專業(yè)外語(yǔ)的學(xué)習(xí)中獲益,便會(huì)提高學(xué)習(xí)的積極性,促進(jìn)專業(yè)英語(yǔ)的教學(xué)。
為了增加教學(xué)內(nèi)容的趣味性,在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中增加一些與課文內(nèi)容相關(guān)的最新外文視頻。材料科學(xué)與工程是一個(gè)大專業(yè),其中又有金屬材料、高分子材料及陶瓷材料等二級(jí)專業(yè),因此除了完成教材的教學(xué)內(nèi)容外,還應(yīng)針對(duì)不同專業(yè)分門別類地介紹材料的最新的實(shí)際應(yīng)用。介紹時(shí),可以從互聯(lián)網(wǎng)上搜索最新的文字資料,也可以搜索最新的視頻資料,其中視頻資料更生動(dòng),因此受到學(xué)生們的歡迎。比如在講解金屬材料和復(fù)合材料時(shí),可以給學(xué)生播放波音、空客等制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)及機(jī)身結(jié)構(gòu)的最新技術(shù)視頻。還可以通過(guò)播放如太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及3D打印技術(shù)等視頻,加深學(xué)生對(duì)陶瓷材料、功能材料及復(fù)合材料在新能源及新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用認(rèn)識(shí)。因此,通過(guò)利用多媒體技術(shù)的視頻資料,不但可以提高學(xué)生的英語(yǔ)聽(tīng)力,擴(kuò)充學(xué)生的詞匯量,還可以使學(xué)生在輕松的學(xué)習(xí)氛圍中了解相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用前沿,深化在學(xué)生對(duì)航空航天材料科學(xué)與工程的認(rèn)識(shí)。
三、改革課堂教學(xué)方法,提高課堂教學(xué)質(zhì)量
材料專業(yè)英語(yǔ)是一種正規(guī)的書(shū)面體,專業(yè)詞匯多詞形復(fù)雜、句子長(zhǎng),且與專業(yè)知識(shí)結(jié)合緊密,相對(duì)于基礎(chǔ)英語(yǔ)來(lái)說(shuō),缺少文學(xué)作品中的韻律、節(jié)奏感,讀起來(lái)抽象、枯燥,造成教師講授、學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣不高。如果采用傳統(tǒng)的專業(yè)課程的講課為主的教學(xué)方法,勢(shì)必不能有良好的教學(xué)效果。因此,應(yīng)該結(jié)合英語(yǔ)課堂教學(xué)和專業(yè)課的教學(xué)特點(diǎn),采取多元化的教學(xué)方法,對(duì)學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)。
可以采取英語(yǔ)課堂的教學(xué),讓學(xué)生隨堂朗讀教材內(nèi)容,學(xué)生在讀的過(guò)程中,既熟悉了教材內(nèi)容,又對(duì)英語(yǔ)的“說(shuō)”有提高。隨后,對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組,討論分析教材內(nèi)容,或者也可以提出一個(gè)小話題,學(xué)生可進(jìn)行問(wèn)題的分析并提出解決方案。這樣,既提高了學(xué)生的英語(yǔ)口語(yǔ)技能,也加強(qiáng)了學(xué)生分析專業(yè)問(wèn)題的能力。課后布置適量的課后翻譯作業(yè),可以是對(duì)教材內(nèi)容的翻譯也可以是對(duì)課堂增補(bǔ)內(nèi)容的翻譯,通過(guò)英漢互譯的環(huán)節(jié),鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容。在課程結(jié)束前,還可以穿插學(xué)生就自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)方向,做一個(gè)簡(jiǎn)短的英文講座,既可以對(duì)課堂教學(xué)效果進(jìn)行測(cè)試,也可以提高同學(xué)們的口頭表達(dá)能力,增加同學(xué)們英語(yǔ)交流的信心。
在進(jìn)行課堂教學(xué)的時(shí)候,如前所述,可以圍繞課堂教學(xué)時(shí)的內(nèi)容,充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),為學(xué)生補(bǔ)充國(guó)際上航空航天材料的最新研究成果和先進(jìn)的應(yīng)用實(shí)例,可以是文字資料也可以是視頻文件的學(xué)習(xí)。進(jìn)行文字資料的學(xué)習(xí)時(shí),可以采用先朗讀后分析、翻譯的方法,逐步分解。進(jìn)行視頻資料的學(xué)習(xí)時(shí),教師應(yīng)提前將語(yǔ)音資料轉(zhuǎn)換成文本資料,課堂上可以進(jìn)行邊視聽(tīng)邊進(jìn)行講解,讓學(xué)生在愉快的氛圍中進(jìn)行學(xué)習(xí),進(jìn)而達(dá)到良好的課堂效果。
四、結(jié)語(yǔ)
我國(guó)航空航天技術(shù)的發(fā)展對(duì)航空航天材料的研究提出更高要求。航空航天材料的研究人員必須及時(shí)關(guān)注國(guó)際發(fā)展,密切和國(guó)外學(xué)術(shù)交流,才能保障材料領(lǐng)域的不斷進(jìn)步,這就對(duì)科技人員的專業(yè)英語(yǔ)要求也不斷提高。因此,通過(guò)對(duì)航空航天材料專業(yè)英語(yǔ)教材、課堂教學(xué)內(nèi)容與方法的改革與優(yōu)化,來(lái)全面培養(yǎng)學(xué)生的讀、聽(tīng)、說(shuō)、寫、譯的綜合能力,增強(qiáng)學(xué)生的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,為航空航天材料技術(shù)領(lǐng)域輸送優(yōu)秀人才。
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火星探測(cè):一路坎坷
中國(guó)月球探測(cè)工程已經(jīng)發(fā)射了嫦娥一號(hào)、嫦娥二號(hào)、嫦娥三號(hào)和嫦娥五號(hào)T1總計(jì)4顆探測(cè)器,未來(lái)還將發(fā)射嫦娥五號(hào)取樣返回探測(cè)器、月球背面著陸的嫦娥四號(hào)和地月L2軌道的中繼星,不僅過(guò)去的成就舉世矚目,更有未來(lái)的錦繡前程。相比之下,中國(guó)火星探測(cè)工程2016年才正式立項(xiàng),未來(lái)更有很大的不確定性。兩個(gè)工程看起來(lái)是兩個(gè)階段的事情,很少有人留意到,其實(shí)中國(guó)的火星探測(cè)和月球探測(cè)幾乎是同時(shí)起步的。
探月工程正式啟動(dòng)于2004年,嫦娥一號(hào)發(fā)射升空則是2007年10月24日。而早在2005年11月,中俄兩國(guó)總理定期會(huì)晤中就考慮制定聯(lián)合雙邊太空探索計(jì)劃,到2007年3月26日,兩國(guó)簽署聯(lián)合探測(cè)火星和火衛(wèi)一的合作協(xié)議。根據(jù)中俄兩國(guó)的協(xié)議,俄羅斯將利用福布斯-土壤號(hào)是探測(cè)器空余的空間和運(yùn)力,為中方搭載一顆火星探測(cè)器。這就是螢火一號(hào)的由來(lái)。
螢火一號(hào):出師未捷身先死
螢火一號(hào)火星探測(cè)器是中國(guó)航天少有的國(guó)際合作項(xiàng)目,選擇借船出海而不是自力更生,是因?yàn)槲覀儗?shí)在缺乏深空探測(cè)能力。舉例來(lái)說(shuō),當(dāng)年中國(guó)發(fā)射的距離地球最遠(yuǎn)的衛(wèi)星是雙星計(jì)劃中的探測(cè)一號(hào),由于火箭入軌控制問(wèn)題,遠(yuǎn)地點(diǎn)比原計(jì)劃高了一萬(wàn)多千米!要向距離地球最近也有5500萬(wàn)千米的火星發(fā)射探測(cè)器,火箭的導(dǎo)航制導(dǎo)控制系統(tǒng)恐怕暫時(shí)無(wú)法滿足需求。
即使火箭有可能改進(jìn)以滿足需求,測(cè)控系統(tǒng)的不足也是一個(gè)大問(wèn)題。中國(guó)的航天測(cè)控網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時(shí)只具備對(duì)地球軌道目標(biāo)的測(cè)控能力,為了滿足嫦娥一號(hào)月球探測(cè)器的測(cè)控任務(wù),要在喀什站和青島站各新建一座18米的統(tǒng)一S波段測(cè)控天線,還要借用中科院的大型射電望遠(yuǎn)鏡通過(guò)甚長(zhǎng)基線干涉(VLBI)技術(shù)進(jìn)行測(cè)控。所以說(shuō),當(dāng)時(shí)的中國(guó)從硬件到經(jīng)驗(yàn)都不支持開(kāi)展獨(dú)立的火星探測(cè)。
深空探測(cè)具有全球性、科學(xué)性等特點(diǎn),國(guó)際合作是其主流發(fā)展模式。前不久英國(guó)BBC采訪中國(guó)探月和火星計(jì)劃總師吳偉仁時(shí),英國(guó)人不無(wú)惡意地評(píng)論,中國(guó)在合作日益增強(qiáng)的太空探測(cè)活動(dòng)中被認(rèn)為是一匹孤狼。這并不是我們閉關(guān)鎖國(guó),而是被美國(guó)封鎖的困境使然。中國(guó)航天始終歡迎國(guó)際合作,螢火一號(hào)項(xiàng)目的實(shí)施就是一個(gè)范例。國(guó)際合作的螢火一號(hào)項(xiàng)目,有助于中國(guó)彌補(bǔ)能力和經(jīng)驗(yàn)的短板,多快好省地開(kāi)展火星探測(cè)。國(guó)際合作對(duì)中國(guó)航天是有利和必要的,只可惜后來(lái)的發(fā)展可謂計(jì)劃趕不上變化。
即便有俄國(guó)人交流幫忙,火星探測(cè)對(duì)中國(guó)航天來(lái)說(shuō)仍然充滿未知,無(wú)論是深冷溫度環(huán)境的控制還是超低剩磁的控制,或是超遠(yuǎn)距離的測(cè)控和通信,都是不小的挑稹5是上海航天八院在研制螢火一號(hào)探測(cè)器的過(guò)程中陸續(xù)解決了這些技術(shù)難題,用23個(gè)月就完成了一般5年才能完成的研制任務(wù)。
但遺憾的是,由于俄羅斯方面研制進(jìn)度滯后,福布斯-土壤號(hào)探測(cè)器無(wú)法在2009年10月如期發(fā)射,發(fā)射日期推遲到大約26個(gè)月之后的下一次發(fā)射窗口。而更糟糕的是,2011年11月9日福布斯-土壤號(hào)探測(cè)器發(fā)射后,主發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)能進(jìn)行啟動(dòng)點(diǎn)火最后墜落太平洋,導(dǎo)致螢火一號(hào)探測(cè)器也跟著出師未捷身先死。
螢火一號(hào)的失敗,雖然不是中國(guó)航天的原因,但仍給了中國(guó)火星探測(cè)當(dāng)頭一棒。在嫦娥一號(hào)探測(cè)器的成功發(fā)射和中國(guó)航天技術(shù)全方位進(jìn)步的鼓舞下,嫦娥一號(hào)總師葉培建等人雄心勃勃地表示,中國(guó)應(yīng)該獨(dú)立進(jìn)行火星探測(cè)。
獨(dú)立火星探測(cè):屢敗屢戰(zhàn)
繼螢火一號(hào)之后,獨(dú)立的火星探測(cè)方案不斷出爐,其中既有上海航天八院的螢火一號(hào)改進(jìn)型方案,也有北京航天五院的嫦娥探測(cè)器改進(jìn)方案。上海八院的方案中,火星探測(cè)器以螢火一號(hào)為主體,增加了推進(jìn)巡航段,使探測(cè)器具備了獨(dú)立飛向火星和進(jìn)行制動(dòng)進(jìn)入火星軌道的能力,還增加了兩個(gè)30~50千克的火星穿透撞擊器用于研究火星地質(zhì)構(gòu)造。北京五院的方案更為大膽,他們以嫦娥一號(hào)平臺(tái)為基礎(chǔ),更換了用于火星探測(cè)的載荷,并增加了一個(gè)約50千克的小型試驗(yàn)著陸器,將使用氣動(dòng)剎車輔助減速進(jìn)入火星軌道,驗(yàn)證火星環(huán)繞探測(cè)和火星大氣進(jìn)入、下降和著陸的技術(shù),總體水平上類似歐洲的火星快車。
這些方案并沒(méi)有停留在紙面上,且不說(shuō)上海成熟的螢火一號(hào)改進(jìn)方案,北京五院也進(jìn)行了大量的研究,突破了火星測(cè)控通信的輕型應(yīng)答機(jī)和輕質(zhì)量天線,以及深空導(dǎo)航制導(dǎo)技術(shù),還進(jìn)行了火星著陸技術(shù)的研究,實(shí)際開(kāi)展了軟著陸氣囊原理樣機(jī)的空投演示試驗(yàn)?;鹦翘綔y(cè)技術(shù)的研究同時(shí)使中國(guó)航天的運(yùn)載火箭和測(cè)控網(wǎng)絡(luò)都有了巨大的發(fā)展,探月工程中三號(hào)火箭就改進(jìn)提高了制導(dǎo)精度,而喀什站35米、佳木斯站64米專用深空測(cè)控天線的建成,也讓中國(guó)的深空測(cè)控能力有了飛躍性的進(jìn)步。
遺憾的是,福布斯-土壤號(hào)探測(cè)器兩年的拖延和2011年的失敗,無(wú)情地粉碎了這一切,將中國(guó)火星探測(cè)計(jì)劃打入冷宮。然而中國(guó)科學(xué)家并沒(méi)有放棄獨(dú)立開(kāi)展火星探測(cè)的希望,2011年后仍然不斷提出火星探測(cè)的倡議,但始終沒(méi)有得到國(guó)家批準(zhǔn)立項(xiàng),只能眼睜睜地看著印度的曼加里安號(hào)火星探測(cè)器于2013年成功發(fā)射并于2014年成功入軌。
或許是由于印度的成功,2013年中國(guó)航天火星探測(cè)的構(gòu)想也有了較大的變化,從以軌道器為主外加撞擊器或試驗(yàn)性著陸器,演進(jìn)升級(jí)為軌道器、著陸器和巡視器三位一體,預(yù)定發(fā)射時(shí)間為2018年。
盡管從技術(shù)上看,火星探測(cè)對(duì)中國(guó)人來(lái)說(shuō)已經(jīng)不再遙遠(yuǎn),但國(guó)家始終沒(méi)有正式立項(xiàng),而火星探測(cè)26個(gè)月一個(gè)窗口的限制,意味著錯(cuò)過(guò)一次就要再等兩年多,于是計(jì)劃于2018年發(fā)射的火星探測(cè)繞落巡探測(cè)器,也只能推遲到2020年再發(fā)射了。
有優(yōu)勢(shì),有風(fēng)險(xiǎn),也有機(jī)遇
2016年1月11日,中國(guó)自主火星探測(cè)項(xiàng)目終于正式立項(xiàng)。根據(jù)目前公布的消息,中國(guó)的首個(gè)火星探測(cè)器將是一個(gè)環(huán)繞、著陸和巡視結(jié)合的空前復(fù)雜的項(xiàng)目,其復(fù)雜度不僅超過(guò)了美國(guó)在航天競(jìng)賽時(shí)射的水手號(hào)和海盜號(hào)探測(cè)器,也比歐空局的火星快車復(fù)雜得多。
中國(guó)首次火星探測(cè)就選擇了難度極高的繞落巡一體方案,這種選擇并非無(wú)的放矢。開(kāi)展深空探測(cè),既有航天競(jìng)賽時(shí)代提高國(guó)家威望的理由,也有提升航天工業(yè)技術(shù)水平的需求,還有探索未知獲取新發(fā)現(xiàn)的意義。無(wú)論從哪個(gè)角度說(shuō),中國(guó)的繞落巡火星探測(cè)方案都有其必要性。
從政治上說(shuō),我們一直津津樂(lè)道于中國(guó)是第三個(gè)獨(dú)立掌握載人航天能力的國(guó)家,那么同樣備受關(guān)注的空間科學(xué)和深空探測(cè)領(lǐng)域,中國(guó)自然不能長(zhǎng)期缺席。
2020年是一個(gè)火星探測(cè)的熱門年份,不僅中國(guó)和印度均有探測(cè)器發(fā)射飛向火星,美國(guó)的2020年火星車、俄歐聯(lián)合的地外火星車、阿聯(lián)酋的希望號(hào)探測(cè)器屆時(shí)也將發(fā)射升空,中國(guó)火星探測(cè)任務(wù)將吸引更多的關(guān)注并帶來(lái)更大的影響,這意味著我們不能為了提高首次任務(wù)的成功率而簡(jiǎn)化火星探測(cè)器設(shè)計(jì)。
繞落巡一體的設(shè)計(jì)看似十分激進(jìn),但仔細(xì)分析其跨度并不是太大:火星軌道器對(duì)今天的中國(guó)航天來(lái)說(shuō)不是什么問(wèn)題;火星著陸器的預(yù)研也一直在進(jìn)行,除了2011年就已經(jīng)進(jìn)行過(guò)的氣囊緩沖試驗(yàn),2016年3月航天五院508所還進(jìn)行了超音速降落傘風(fēng)洞試驗(yàn);至于火星巡視器,玉兔號(hào)月球車面對(duì)的月球環(huán)境溫差要比火星苛刻得多,所以做一個(gè)能用的火星巡視器同樣不是太大的難題。
簡(jiǎn)而言之,對(duì)于今天的中國(guó)航天而言,火星環(huán)繞、著陸和巡視探測(cè)技術(shù)都有一定的基礎(chǔ),繞落巡一體探測(cè)可以發(fā)揮技術(shù)牽引作用,有利于以更少的經(jīng)費(fèi)更快地提高中國(guó)深空探測(cè)的水平,先發(fā)射驗(yàn)證性的火星軌道器并非必不可少。
從這個(gè)意義上說(shuō),中國(guó)首次火星探測(cè)技術(shù)上最大的難點(diǎn)在于著陸,而最有科學(xué)價(jià)值的部分在于巡視探測(cè),這個(gè)結(jié)合環(huán)繞、著陸和巡視的火星探測(cè)方案,兼顧了經(jīng)費(fèi)投資、工程技術(shù)和科研任務(wù),這些都使得首次火星探測(cè)任務(wù)更具難度和復(fù)雜性。雖然存在著一定風(fēng)險(xiǎn),但也是目前形勢(shì)下最好的選擇。
中國(guó)火星探測(cè)的未來(lái)
中國(guó)的月球探測(cè)計(jì)劃循序漸進(jìn)的繞落回三步走給人留下了深刻印象,2017年肩負(fù)月球取樣返回任務(wù)的嫦娥五號(hào)即將發(fā)射,那么火星探測(cè)又有怎樣的規(guī)劃和未來(lái)呢?
在中國(guó)航天和中科院早期的規(guī)劃中,火星探測(cè)同樣打算謹(jǐn)慎地進(jìn)行繞落回三步走,但隨著技術(shù)和能力的提高,火星環(huán)繞和著陸探測(cè)已經(jīng)合二為一,于是三步走也就成了兩步走,首次火星探測(cè)繞落巡任務(wù)完成之后,中國(guó)將進(jìn)行空前難度的火星取樣返回任務(wù)。
火星取樣返回任務(wù)是火星無(wú)人探測(cè)皇冠上的明珠,它不僅具有極高的技術(shù)難度,花費(fèi)同樣不菲。美國(guó)從20世紀(jì)60年代以來(lái)進(jìn)行了火星飛掠、火星環(huán)繞、火星著陸和火星車巡視探測(cè),但在火星取樣返回任務(wù)上仍然充滿挑戰(zhàn),而目前估算的高達(dá)50億~90億美元的任務(wù)開(kāi)支,讓財(cái)大氣粗的美國(guó)航天局也不得不拉上歐空局聯(lián)合進(jìn)行。
中國(guó)航天打算挑戰(zhàn)火星取樣返回這樣的旗艦級(jí)任務(wù),可不僅僅是勇氣可嘉,而是認(rèn)真開(kāi)展了各種預(yù)研準(zhǔn)備工作。目前中國(guó)九號(hào)重型運(yùn)載火箭已經(jīng)進(jìn)入關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和方案深化論證階段,重型火箭使用的500噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)已在2016年8月完成首次燃?xì)獍l(fā)生器―渦輪泵聯(lián)動(dòng)試驗(yàn),未來(lái)的重型火箭火星轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)力可達(dá)44噸,足以支持一次大型火星取樣返回任務(wù)。
火星取樣倒不一定非要使用SLS或九號(hào)級(jí)別的重型火箭,美歐聯(lián)合的火星取樣返回任務(wù)也提出過(guò)3枚宇宙神5型火箭或是一枚宇宙神5型火箭加一枚阿里安5型火箭的輕量級(jí)設(shè)計(jì)。2015年國(guó)際宇航大會(huì)上,中國(guó)投遞的論文中恰好也有類似的方案,即使用一枚三號(hào)乙或七號(hào)火箭加一枚五號(hào)火箭執(zhí)行發(fā)射任務(wù)??傊?,未來(lái)火星取樣返回任務(wù)的運(yùn)載工具不會(huì)是個(gè)問(wèn)題。
火星取樣返回任務(wù)中樣品的轉(zhuǎn)移一向是個(gè)難題,而在2017年的嫦娥五號(hào)任務(wù)中,中就將驗(yàn)證月球樣品的軌道轉(zhuǎn)移,在這項(xiàng)技術(shù)上中國(guó)遙遙領(lǐng)先于包括美國(guó)在內(nèi)的任何其他國(guó)家。更有趣的是,2015年中國(guó)火星取樣返回的論文中,甚至直接借用了嫦娥五號(hào)的概念,提出使用一個(gè)330千克的鐘形返回艙攜帶火星樣品返回。至于火星取樣返回任務(wù)中的火星著陸和取樣技術(shù),也將在2020年火星繞落巡探測(cè)任務(wù)和2017年嫦娥五號(hào)任務(wù)中得到驗(yàn)證。