空間飛行器總體設計精選(九篇)
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第1篇：空間飛行器總體設計范文
1.專業初識
飛行器設計與工程，顧名思義，就是設計先進的飛行器，主要面向航空飛行器設計。本專業方向具有較強的行業特色，航空航天工程是基本的服務方向；同時，在民用工程領域有廣闊的市場。轟動世界的“阿波羅登月計劃”“神舟”飛船等，都是本專業的杰作。
2.學業導航
本專業學生主要學習飛行器設計方面的基本理論和基本知識，受到航空航天飛行器工程方面的基本訓練后，具有參與飛行器總體和部件設計方面的基本能力。
主干學科：航空宇航科學與技術、力學、機械學。
主要課程：材料力學、機械設計、彈性力學、結構力學、流體力學與空氣動力學基礎、飛行器動力學、飛行力學、力學性能與結構強度、試驗技術、自動控制理論、飛行器總體設計、結構設計、復合材料設計與分析、空間制導控制、傳熱學與熱防護等。
3.發展前景
在轟炸機、運輸機、民航飛機等其他機型上面，中國與世界先進水平存在著不小的差距。各航空公司使用的大型民航飛機都是進口的，目前國內沒有能力生產。本專業極具發展空間。
二、人才塑造
1.考生潛質
對數學、物理等有比較濃厚的興趣。常查詢航天飛機的資料，對航天飛機感興趣，對飛機導航系統感興趣。喜歡飛機模型，常看人造地球衛星發射的實況轉播。渴望當一名宇航員。注意了解宇宙飛船的材料，常收集宇宙飛船的模型等等。
2.學成之后
本專業培養的工程技術人員和研究人員，具備較好的數學、力學基礎知識和飛行器工程基本理論，同時有較強的飛行器總體結構設計與強度分析、試驗的能力。
3.職場縱橫
本專業畢業生能從事飛行器(包括航天器與運載器)總體設計、結構設計與研究、結構強度分析與試驗，通用機械設計及制造等多方面的工作。
一、專業簡介
1.專業初識
飛行器動力工程專業主要以航空發動機為研究對象，其目的就是生產出高效、實用、先進的航空發動機。由于航空發動機為載人飛行器提供動力，其在高速飛行、高性能和高可靠性等方面要求都極為嚴格，因此飛行器動力裝置在動力工程領域一直處于技術領先地位并帶動了相關學科的發展。
2.學業導航
本專業學生主要學習有關飛行器動力裝置的基礎理論和基本知識，受到機械工程設計、實驗測試和計算機應用等方面的基本訓練，具有飛行器動力裝置及控制系統的設計、實驗和運行維護等方面的基本能力。
主干學科：機械工程、力學、動力工程與工程熱物理。
主要課程：機械原理及機械設計、電工與電子技術、工程力學、自動控制原理、工程熱力學、傳熱學、流體(含氣體)力學、動力裝置原理及結構、動力裝置制造工藝學、動力裝置測試技術等。
3.發展前景
我國航天、航空事業的迅速發展，展示了本專業良好的發展前景。
二、人才塑造
1.考生潛質
具備扎實的數學、物理等方面的理論知識，掌握外語、計算機等必備工具。對飛行器的燃料裝置感興趣，了解飛行原理。常研究宇宙飛船的燃料，關注飛機的新燃料。常搜集飛行器動力資料，對飛機動力系統感興趣，了解導彈動力裝置等等。
2.學成之后
本專業培養具備飛行器動力裝置或飛行器動力裝置控制系統等方面知識的專門人才。
3.職場縱橫
本專業畢業生可以在航空、航天、交通、能源、環境等部門從事飛行器動力裝置及其他熱動力機械的設計、研究、生產、實驗、運行維護和技術管理等方面的工作。
一、專業簡介
1.專業初識
飛行器制造工程專業是國防科工委重點建設專業，主要研究探索更方便、更快捷、更可靠的飛行器制造工藝、方法。本專業屬于機械制造范疇，需要有很強的實踐能力，不僅要學習機械制造的各種工藝、整套方法和流程，而且要對飛行器的設計有一定了解。
2.學業導航
本專業學生主要學習自然科學基礎知識、制造工程基本理論和飛行器制造的基本理論和知識。通過各種實踐性教學環節，培養運用所學的基本知識和技能，分析和解決飛行器制造工程中的實際問題的能力。
主干學科：機械工程、電子科學與技術、材料科學與工程。
主要課程：理論力學、材料力學、機械原理、機械設計、航空工程材料、電工與電子技術、計算機技術、金屬塑性成形原理、模具設計與制造、飛機零件加工與成形工藝、飛機裝配工藝、飛機構造、計算機輔助飛機制造等。
3.發展前景
國內不僅在飛行器設計上與國外差距很大，在制造方面也有很大的差距。加強航空建設、國防建設，需要大批專門人才的不斷努力，這預示著本專業前景十分廣闊。
二、人才塑造
1.考生潛質
關注新型飛機，對飛機機械原理感興趣，了解宇宙飛船的構造，收集過飛機圖片資料，常觀察各種飛機模型，希望做一名飛機設計師等等。
2.學成之后
本專業培養從事飛行器制造領域內的設計、制造、研究、開發與管理的專門人才。
3.職場縱橫
本專業畢業生適應性強，社會需求量大，就業范圍廣，在廣大科研院所、高科技產業和航空、機械、電子、計算機公司等單位都有用武之地。
一、專業簡介
1.專業初識
飛行器環境與生命保障工程是以空間環境、生物技術、環境化工等學科為基礎，研究飛行器救生系統為主，將人、機器、環境有機結合的復合型專業。目前，國內有三所高校開設了飛行器環境與生命保障工程專業：北京航空航天大學、哈爾濱工業大學和南京航空航天大學。
2.學業導航
本專業學生主要學習航空航天生理、空間環境工程、熱控系統理論、控制理論、人機系統工程等基礎理論，掌握從事航空航天環境模擬、控制與生命保障系統設計與研究所必需的基本知識和技能。
主干學科：動力工程與工程熱物理、控制科學與工程。
主要課程：工程熱力學、傳熱學、空間環境工程、航空航天生理學、控制理論、人機工效學、理論力學、材料力學、空調制冷技術、航空航天環境控制系統、航空航天安全工程、空間環境試驗技術等。
3.發展前景
科學技術飛速發展，預示著航空航天技術廣闊的發展前景。
二、人才塑造
1.考生潛質
喜歡關注宇航新聞，關注空間站的建設，對宇宙探索節目或介紹宇宙的文章感興趣。對宇航員訓練條件感興趣，對宇航生物實驗感興趣。了解空間生理學，渴望了解外層空間等等。
2.學成之后
本專業培養的人才，具備航空、航天環境模擬控制、生命保障系統設計與研究能力，能在航空航天領域從事環境控制與生命保障系統設計，在民用領域從事熱能利用、空調、供暖等系統設計。
第2篇：空間飛行器總體設計范文
論文摘要:對飛行器設計專業必修課《飛行力學》課程教學實踐進行探索，旨在尋找更好的教學改革方法，培養學生實際工作能力和創新能力。為培養新型航空人才提供良好的教學環境和教學方法。
《飛行力學》是研究飛行器在大氣層內運動規律的學科，是以空氣動力學，剛體力學、結構力學、控制理論和計算數學等作為主要理論基礎，對飛行器動力學特性進行綜合的學科[1]。《飛行力學》課程是飛行器專業的專業主干課程，理論和實踐性都很強，通過本課程的學習，應使學生了解飛行器運動的基本特性和飛機的飛行品質問題，掌握相應的數學建模與處理方法，初步掌握一般飛行器設計規律，獲得解決工程實際問題基本能力，同時培養科學的專業創新思維。
目前，我國航空工程類專業的人才培養模式極不適應航空工業的發展要求。這就要求我們研究如何構建航空工程專業人才培養新體系，有必要對專業基礎和專業課程進行大幅度的更新、調整、融合，新開設了一批反映綜合化、數字化、智能化的新課程。
1 《飛行力學》課程特點及存在的主要問題
《飛行力學》課程是飛行器專業的專業主干課程，理論和實踐性都很強，其特點如下。
(1)要求掌握的基礎知識強，包括高等數學，理論力學、材料力學、結構力學、空氣動力學、機械原理等。
(2)與其他學科密切相關，控制理論、計算數學、飛行器總體設計等。學生在學習這門課程時，普遍感到這門課程概念多，其中的分析方法和基本理論不能很好地理解與掌握，因此，如何幫助學生理解與掌握課程中的基本概念、基本原理、基本分析方法以及綜合所學知識解決實際問題的能力，是本課程教學中所以解決的關鍵問題。
雖然國內對這門課的教學已經進行了多年，但是仍然不能適應現代高新科學技術及新的創新性教學模式的發展，主要存在以下幾個問題。
(1)實驗環節少。由于客觀條件限制，我們的學生很少能夠自己動手對飛行力學中講述的各項飛行性能進行計算，對飛機的操縱性和穩定性缺乏直觀認識，更談不上對操縱系統進行設計，對飛機的各項模態特性進行計算和仿真。學生們前學后忘，沒有形成知識體系。
(2)教學方式比較單一。課程基本是在教室進行的，老師課堂講授，學生被動接受，學生和老師之間，學生和學生之間的交流較少。
(3)對學生的創造性思維啟發不夠，學生沒有親自解決一些實際工程問題，和實際接觸較少，不能夠把該課程和以后的科研和工作聯系起來。
2 實踐教學改革措施
根據本門課程，我們應該綜合考慮各種因素，對該課程進行教學改革，增加實踐性教學環節，從而帶動教學模式的改變，形成一套完整的實踐性教學改革體系。《飛行力學》實踐教學是學生熟悉實際飛機結構的設計特點、建立綜合設計概念、掌握一般設計規律的學習與實踐鍛煉過程。
首先要培養學生濃厚的學習興趣，只有對本課程有了興趣，才能勤于思考，積極動手，發現問題，進而有效地解決問題，增強工程實踐能力。為了培養學生的學習興趣，要針對教學方法和教學手段進行改革:在教學方法方面，通過示范教學和教學法研究，積極探索，注重將科研最新進展和發展趨勢引入教學中，啟發學生對課程的興趣。在教學手段方面，積極探索新的教學手段，采用課堂教學，實踐性教學，上機實踐，課程設計，前沿知識講座等形式，將傳統的教學手段與多媒體教學，網絡教學，實驗教學，課外拓展教學相結合，提高學生學習興趣。
其次，調動一切積極因素，根據現有的教學基礎，充分利用有限的教學資源，大力進行實踐性教學的改革。具體實現方式如下。 轉貼于 (1)建立飛行力學實驗室。使學生熟悉基本飛行儀表:地平儀、速度表、高度表、迎角過載表、羅盤操作等，了解教練機和現代戰斗機的座艙儀表特點。
(2)利用地面飛行模擬器進行飛機飛行性能實驗。如操縱飛機在不同飛行高度下進行加減速機動，體驗飛機的加減速能力;操縱飛機在不同狀態下進行正常盤旋機動;學習空間機動的操縱，如筋斗、戰斗轉彎、半滾倒轉等機動;進行飛機的起飛、著陸操縱，熟悉基本航線飛行的要點。
(3)利用地面飛行模擬器進行飛機的操縱性和穩定性實驗。掌握常規布局飛機的模態特點，激發典型的縱向運動和橫航向運動典型模態;通過飛行模擬操縱認識定直側滑飛行所需的桿位移、腳蹬位移等實驗。
(4)在實踐性教學的關鍵環節安排上機實驗和課程設計。構建基于多知識點的綜合性、設計性實驗體系，利用Matlab的飛行計算與仿真功能，運用所學專業的理論基礎知識，進行綜合性實踐訓練。學生根據選題方向和實驗結果每人完成一份完整的實踐性報告，作為整個實踐教學環節的總結。
(5)組織學生到飛機設計單位和試飛單位進行參觀學習，定期舉辦飛行力學知識講座，聘請有經驗的設計人員和學者、教授給學生講授飛行力學最新的設計技術和發展方向。
3 結語
總之，《飛行力學》課程實踐教學可以起到綜合運用學生所學基礎課程內容、建立工程設計概念、分析工程問題、掌握工程設計方法的理論結合實踐鍛煉綜合思維的承接作用。這一過程對于工程專業本科生來說，必需在進入工作崗位前需要鍛煉和具備的處理工程設計問題的基本能力。因此，本課程對于培養合格的飛機工程設計師是不可或缺的。
參考文獻
[1] 方振平，陳萬春，光.航空飛行器飛行動力學[M].北京航空航天大學出版社，2003.
第3篇：空間飛行器總體設計范文
摘要:
介紹了一款針對航空器上電子設備進行監測的系統的設計與測試方法。該系統可以完成數據的采集與傳輸、錯誤曼徹斯特碼生成、消息監聽等功能，其采用可編程邏輯器件（FPGA），在詳細分析1553B總線協議的前提下，采用硬件編程語言VHDL，完成功能邏輯部分設計。最后通過現有的1553B總線通信網，搭建硬件測試平臺，完成總體的設計實現與功能測試。
關鍵詞：
1553B總線；信息監聽；可編程邏輯器件；系統測試
一、引言
隨著航空業的飛速發展，飛行器上出現了越來越多的功能各異的電子終端設備，這些終端設備絕大部分是由不同的設計者設計生產出來的，那么由不同設計者設計生產的終端是否可以在同一個航空總線系統中實現完美融合呢？擁有眾多終端的總線系統上所傳輸的消息是否可以完整記錄？當總線系統中出現錯誤的編碼類型時，對終端是影響如何？這是飛行器設計制造者需要妥善解決的問題，并且也是眾終端設計生產者迫切想要知道的問題[1]。本系統可以完成數據采集與傳輸，通過測試后，就解決了終端與總線的融合問題；此外，系統還可以生成若干錯誤類型的曼徹斯特編碼，可以對總線上終端面對錯誤編碼的反應進行測試；最后系統與計算機相結合可以完成總線網絡的全信息監聽，為飛行器設計與制造提供有效數據。
二、總體設計
根據對系統的功能設想，系統的組成大致分為如下幾部分，如圖1所示：時鐘管理部分為中心邏輯器件提供時鐘信號；配置口主要實現對中心邏輯器件的配置；USB接口主要實現系統與計算機的連接；RT地址和功能選擇部分主要作用是選擇系統的功能和設置系統的終端號；A/D采集部分完成數據的采集，將模擬信號轉為數字信號；電源管理為系統各部分提供合適的電源；收發器和變壓器連通總線和中心邏輯器件；最后中心邏輯器件選擇FPGA。系統的數據流向主要有三條：其一，總線上數據經變壓器和收發器進入中心邏輯器件，經處理后通過USB接口傳至計算機，實現對總線的消息監聽；其二，模擬信號經A/D處理后存入中心邏輯器件，收到發送命令后，經收發器和變壓器發送至總線上；其三，收到發送錯誤碼命令后，中心器件直接發出錯誤碼，經收發和變壓器發送至總線，用以測試總線網絡中其余終端的反應[2]。
三、中心邏輯器件功能模塊設計
本設計選擇FPGA做為中心邏輯器件，中心邏輯器件功能模塊的設計及完成是系統實現的重點和難點，也是我們系統設計及實現最耗費時間的部分。FPGA中功能模塊大致有如下幾個：編碼器，主要是實現數據的曼徹斯特碼化，然后發至收發器；譯碼器，主要是實現從總線上得到的數據進行譯碼，分析出有效數據或命令；數據整合和緩存，主要是完成對數據的加標處理及緩存轉入計算機；協議處理模塊，主要是完成對命令字的解讀；數據采集模塊是可調整部分，可根據用戶要求靈活設計；錯誤數據發生模塊，主要是生成不同類型的錯誤編碼。具體劃分如圖2所示[2]。
四、仿真測試
系統的仿真測試平臺主要由北京神州飛航科技有限責任公司生產并銷售的AEC1553-31RT/S2型通信板卡和總線耦合器、耦合電阻搭建而成，通信板卡和總線耦合器、耦合電阻、計算機形成了一個小型的航空總線網絡，我們可以利用這個網絡，測試系統的總線監聽功能，測試現場圖如圖3所示；另外中心邏輯器件FPGA中的各功能模塊的測試主要利用QuartusII軟件內嵌的在線信號分析工具SignalTapII，該模塊可以讓使用者實時、在線觀測到相關模塊的工作運行情況，例如圖4所示；緩存模塊FIFO的主要信號測試數據表明：觸發信號為rdreq,檢測時鐘為讀時鐘，wrusedw有效說明存儲容量半滿，其值為80H時，給出讀時鐘和讀使能，在以后每一個時鐘讀出16位并行數據。最后，對于系統的錯誤碼發生功能，可以通過示波器直接觀察，確認其錯誤類型。根據以上測試方法，測試后系統達到設計要求。
五、結論
該系統設計功能多樣，隨著航空業的發展，其應用面也會越發廣泛，并且系統中有一部分可以根據用戶要求進行靈活設計，適應度高。但是本設計仍然存在一定的不足：其一，功能選擇，終端地址配置靠硬件實現，更改不靈活，該部分在未來可以結合配套軟件做出設計修整；其二，數據采集設計，因為沒有參考具體的用戶要求，暫時應用邏輯器件片內存儲，導致容量小，可以結合具體要求增添片外存儲器，擴大容量；第三，錯誤編碼以字為主，未能拓展至消息類型，尚有較大發展空間。隨著更大的需求和更廣的應用，系統的設計將會越來越完善，功能也將越來越強大。
參考文獻：
[1]張義，張紅旗．1553B數據總線用電纜阻抗的測試方法[J].光纖與電纜及其應用技術，2014，（3）.
[2]牛茜．基于FPGA的1553B總線監測系統設計[D]．太原：中北大學，2011．
[3]王誠，吳繼華，等．AlteraFPGA/CPLD設計（基礎篇）[M]．北京:人民郵電出版社，2005．
[4]夏宇聞.Verilog數字系統設計教程[第二版][M].北京:北京航空航天大學出版社，2008.
第4篇：空間飛行器總體設計范文
全面構思，大運的總體設計技術
飛機總體設計的任務，是把不同的專業技術和系統創造性地綜合到一起，使飛機整體性能優化，達到規定的戰術技術要求。總體設計實際上是一個綜合考慮、總體權衡、反復迭代、逐步逼近的過程。只有清晰的設計思想和可行的技術途徑，才能確保項目在規劃、設計、制造和運行的各個階段性能最優，才能研制出世界一流的產品。
飛機總體設計涵蓋了飛機總體布局與參數優化，全機氣動力綜合設計，動力裝置與飛機的一體化設計，新材料和新工藝，飛機性能和經濟性的權衡，戰術性能與技術性能匹配等等，是決定飛機優劣和項目成敗的關鍵。飛機總體設計是整個飛機研制中責任最重大的階段，成功的總體設計可以在單項技術不太先進的情況下，研制出整體性能優越的飛機；反之，在平庸的總體設計基礎上，即使采用了某些先進的單項技術，也難以得到整體性能優越的飛機。
總體設計是一個實踐性很強的領域，工程經驗具有不可替代的作用，而這也是之前中國航空工業比較欠缺的。
性能保證，大運的氣動技術
氣動技術是大型運輸機設計、發展的基礎，其新概念、新理論、新方法的突破和應用，直接推動著飛機的更新換代，超臨界翼型設計理論及層流控制技術的突破，使大飛機的氣動設計水平得到了大幅度提升。
飛機的氣動設計也是一個反復迭代、不斷修改的過程，其效果取決于先進計算方法和超級計算機的應用，先進風洞設備和大量風洞試驗的篩選，以及先進地面模擬設備和試飛手段的反復驗證。
機翼是飛機上最重要的氣動部件，機翼氣動設計是全機氣動力設計的核心，它直接關系到飛機的性能和使用效率，機翼氣動設計的主要內容包括：高升阻比翼型設計、前后緣襟翼等增升裝置的設計、機翼平面形狀的選擇及優化。機翼氣動設計的難點，在于要進行高速、低速、動態、靜態的綜合優化，通常要借助超級計算機進行復雜流場的精確計算，最終確定機翼的外形。
老生常談，大運的動力技術
動力系統（發動機）是飛機的心臟，同時也是推動大型運輸機不斷發展的關鍵因素。發動機不僅在很大程度上決定了飛機的飛行性能和任務能力，同時也決定了飛機的經濟性、可靠性、保障性、環保性的主要指標。對于大型運輸機來說，發動機及燃油裝載量占起飛重量的40～60%，其壽命期費用占整個飛機的40%左右，燃油效率的提高、CO2和NOx的降低、噪聲的降低，乃至飛機的續航時間、續航距離，有2/3以上要依賴發動機的貢獻。因此，改善發動機性能，對于提高飛機性能起到“提綱挈領”的作用。另外，發動機的研制往往是整個飛機研制進度中最關鍵的環節，甚至是決定性因素，一種新飛機試飛時必須有一型相當成熟的發動機裝機。
現代大型軍用運輸機都采用大涵道比的渦輪風扇發動機，配裝多臺（兩臺以上）。由于軍用運輸機基本采用上單翼布局，因此，發動機被安裝在機翼下面的吊艙內。采取這樣的安裝形式的好處有：在飛行中發動機可以為機翼卸載從而減輕機翼的結構重量；發動機可為飛機在湍流中飛行時提供振動阻尼；發動機的維護和改裝更加方便；減少發動機傳到機艙內的噪聲。還有一點也非常重要，發動機距離地面較遠，飛機在地面滑跑或貼地飛行時，地面沙礫、塵土等雜物不容易吸入發動機，這樣就降低了飛機對跑道道面質量的要求，便機在沒有被覆的土跑道上起降。
必須指出，航空發動機尤其是大推力（功率）發動機一直是中國航空工業的短板。研制航空發動機真的很難嗎？確實很難！航空發動機的研制主要有四個特點：一、技術難度大，發動機雖然只是飛機上的一個分系統，但其涉及的學科與技術領域幾乎與整個飛機相同，而且有些要求還更高；二、研制周期長，發動機研制是一個研究-設計-試驗-修改設計-再試驗的多次迭代過程，僅部件、附件、整機試驗就要15萬小時以上，與飛機機體的研制相比，一般要長3～5年時間；三、經費投入多，比如大推力的GE90，研制費就高達30億美元；四、經營風險高，這里所說的風險包括技術風險、經濟風險，也包含了政治風險。
鋼筋鐵骨，大運的結構與強度技術
結構與強度技術以機體結構為主要研究對象，是涉及多學科交叉的綜合技術，它既要滿足飛機總體對結構強度的要求，如載荷、重量、壽命、可靠性、維修、成本等，又要滿足氣動、推進系統、機載設備的技術要求，還必須與機體結構緊密相關的材料、制造、試飛等技術協調發展。
大型運輸機的結構設計壽命，一般要求90 000飛行小時，或60 000飛行起落，或30個日歷年，這必然給大型運輸機的結構與強度技術提出非常高的要求；不僅如此，經濟可承受性、安全性、環境兼容性、保障性等因素也成為大飛機結構設計需要考慮的重要問題。因此，不僅要進行結構的靜強度、動強度、耐久性/損傷容限、氣動彈性的綜合優化設計與驗證，還要綜合考慮氣動-伺服-熱-結構-材料等多學科因素。目前，以可靠性分析為基礎的一種結構完整性設計思想正在形成與發展中，必將率先應用于在研的大型運輸機等高端航空器的設計當中。
與大型客機相比，軍用大型運輸機由于其特定的使命，在結構設計上有它獨有的特點，比如，貨艙截面不是像客機那樣呈圓形，而是呈向上方收縮的矩形，或者呈梨形；再比如，軍用運輸機，特別是戰略/戰術運輸機，一定要采用“多輪多支”起落架，還要設置一個方便大型裝備進出的艙門，軍機機體的截面尺寸和結構重量都明顯大于民機。
攤子最大，大運的機電系統技術
機電系統是保障飛機各項功能發揮的必要條件和基礎條件，也是飛機上“攤子”最大、內容最雜的一個領域。對于大型軍用運輸機而言，機電系統主要包括：電源系統、第二動力系統、液壓系統、燃油系統、環境控制系統、空降/空投系統、貨運系統、機輪剎車系統、空中加油系統（加油機）等。機電系統技術水平的高低直接影響到飛機的整體性能，同時對飛機的可靠性、經濟性、安全性產生重要影響。
電源系統的作用是保證向機上所有用電設備提供符合要求的電能，通常分為發電系統和配電系統兩部分，發電系統由主電源、二次電源、輔助電源和應急電源等組成，配電系統負責電能的傳輸與分配。早期飛機的電源是28V低壓直流電源；后來出現了115/200V/400Hz恒速恒頻交流電源系統，在轟炸機、軍用運輸機上廣泛應用；目前，變頻交流電源系統正在被越來越多的大飛機所采用。
對于大型飛機而言，都要加裝一套或幾套獨立于主發動機之外的動力系統，這類動力系統統稱為第二動力系統。第二動力系統為機上其他功能系統提供氣、電、液以及軸功率，以滿足主發動機起動、應急能源或其他需要。
液壓系統是以油液為工作介質，靠油壓驅動執行機構，來完成諸如收放起落架和襟翼、機輪剎車、前輪轉彎甚至舵面操縱的整套裝置。上世紀50年代之前，液壓系統的工作壓力為6.9～10.4兆帕，B-2、C-17、F-22等飛機的液壓系統的工作壓力提高到了27.6兆帕，V-22、A380、波音787甚至采用了35兆帕的液壓系統。
環境控制系統的作用是保證飛機駕駛艙或者貨艙內的空氣壓力、溫度、濕度、潔凈度以及氣流速度符合人體生理要求，并為機上電子設備提供正常的工作環境。
空投空降系統是大型軍用運輸機上獨有的系統。從大型運輸機上空投重型武器裝備的設備被稱為重裝空投系統，從距離地面500～1 500米高度實施空投的叫做標準重裝空投系統，從距離地面3～7米高度實施空投的叫做超低空重裝空投系統。C-17一次標準空投能力達到了27.24噸。
貨運系統主要將貨物運進、運出飛機，并在飛機貨艙內的預定位置加以固定。目前大型運輸機的貨運系統裝運能力大，最大起重達到10噸，具有綜合控制功能，可自動完成裝運、固定、解鎖、卸下等動作，并具有安全防護裝置。
信息觸角，大運的航電系統技術
機載航電系統是對各種信息采集設備（傳感器/數據鏈）、信息處理設備、信息管理設備、信息顯示設備組成的機載信息網絡以及相應軟件的統稱。航電系統是飛機的信息觸角，是平臺信息化作戰能力的基礎。與空中預警機、電子戰飛機、戰斗機等相比，軍用運輸機上的航電系統技術水平整體上要略遜一些，但是在信息化作戰的大背景下，隨著運輸機使命和使用范圍的擴展，現代軍用運輸機對航電系統技術的要求越來越高。
軍用運輸機的航電系統主要由如下四個分系統組成：通信、導航和識別分系統，探測分系統，電子戰分系統，駕駛艙顯示與控制分系統。現代軍用運輸機的通信、導航和識別分系統不再是一個個分立的電子設備，而是一個具有綜合管理與控制、資源共享和統一調度的系統，在這個分系統中，戰術信息分配、數據鏈通信、慣性導航、衛星導航、敵我識別等技術是其核心技術。在運輸機的探測分系統中，一般不安裝火控雷達和預警雷達，但必須配備氣象雷達，必須配備一些綜合傳感器，有些運輸機上還安裝了監視和偵察雷達。軍用運輸機上的電子戰分系統肯定比不上專門的電子戰飛機，但必須安裝導彈逼近告警系統，必須具備一定的電子對抗措施。駕駛艙顯示與控制分系統更加強調飛行員的情境意識和態勢感知，在大型運輸機上都安裝了電子飛行儀表系統、發動機指示和告警系統，以及多功能顯示器等。
品質保證，大運的飛控系統技術
隨著電子技術的發展和對飛機性能要求的不斷提高，電傳飛行控制系統（Fly-By-Wire，簡稱FBW）已替代傳統的機械操縱系統，它為提高飛機的性能、改善飛機的飛行品質、減輕飛行員的工作負荷、增強飛機安全可靠性以及實現機載分系統綜合控制等，提供了必要的手段。FBW完全取代了控制指令與伺服作動器之間的機械傳輸線系，具有重量輕、自檢測功能、良好的容錯能力以及多模式的工作狀態等優點，提高了飛機的生存力且實現主動控制技術，使飛機具有優良的飛行品質。多年來，歐美等航空工業發達國家在努力發展大型飛機的同時，均投入了巨大的人力和財力，積極開發大型飛機的先進飛行控制技術，A380、C-17、波音787等均是以數字電傳飛行控制系統為基礎、應用主動控制技術的成功范例。
目前，自動飛行控制系統與電傳飛行控制系統逐步呈現出一體化的特征。系統架構由傳統的樹型結構向巨系統網狀結構轉變，大型運輸機的飛行控制系統逐步向高度綜合化、模塊化、通用化、智能化的方向發展。非相似余度配置技術、主動控制技術、系統智能化設計技術以及復雜巨系統的安全性及適航技術等成為飛行控制系統的關鍵性技術。
日新月異，大運的材料技術
“一代材料一代飛機”，這是流傳于航空界的一句名言，這句話充分體現了航空材料在飛機發展中的重要地位。在我國，研制大型飛機是一項開拓性的工作，需要構建一個與大飛機相適應的材料體系，這是一項十分艱難的工作。
航空材料一般被分為兩大類，一類是結構材料，一類是功能材料。結構材料的功能是承受結構載荷和保持結構的形狀不變，但飛機不同部位承受的載荷不同，因此對結構材料的力學特性要求也不一樣。功能材料是一些具有優良化學、電、磁、光、聲學、力學和生物功能及其相互轉換功能的、用于非結構的高技術材料，包括電子信息材料、紅外材料、激光材料等。對于大飛機而言，關鍵性的航空材料主要是各類結構材料。
大型運輸機所涉及到的結構材料主要有金屬材料、復合材料、纖維金屬層合板、鋁鋰合金等。一般認為，復合材料代表了飛機結構材料發展的主流，甚至用復合材料用量的多少作為衡量飛機先進性的指標之一，復合材料確實有許多優點，在民用客機上的用量越來越大，但是復合材料也有其不足，一是價格昂貴，二是遭受損傷后修復起來不如金屬材料方便。鑒于此，大型軍用運輸機上，傳統的金屬材料鋁、鈦、鋼及高溫合金等仍然占據主流。纖維增強的鋁合金層板在C-17上首創應用，具有很大的發展空間。鋁鋰合金一直被寄予厚望，但曾經幾起幾落，盡管它曾在C-17上發生過失效，但仍被美國國防部作為未來項目的優選材料。
門類繁多，大運的制造技術
大型飛機的制造技術明顯有別于一般機械制造技術，在航空制造技術中也有其特點。根據產品的種類不同，大飛機制造的關鍵技術可以分為機體制造技術、發動機制造技術和機載設備制造技術等三大類。
機體制造的關鍵技術包括大型結構件制造技術、整體壁板噴丸成型技術、裝配連接技術、鈑金件制造技術、復合材料結構制造技術等。大型結構件制造技術是大型飛機制造中的難度最大的技術，其中，結構件的制坯技術、超塑性成型、高速數控加工，以及化學銑削和先進焊接是大尺寸結構件制造的關鍵；噴丸是利用高速運動的球形彈丸撞擊板坯表面，使其形狀發生改變，目前，噴丸成形過程已經實現計算機程序控制。
發動機制造技術包括精密制坯技術、特種加工技術、計算機柔性制造、先進焊接技術、表面處理技術等。精密制坯又稱近凈成形，包括如下幾種：葉片定向凝固和單晶精密鑄造、精密鍛造、粉末冶金熱等靜壓制坯精密輥軋等。特種加工技術是指以高能束為代表的特種加工技術，包括激光加工、電子束加工、離子束加工、電解加工等。
機載設備制造技術主要是為滿足航空電子設備迅速發展的需要而發展起來的，包括微電子技術、超精密加工技術、微型制造技術、微機電系統制造技術等。
性能驗證，大運的試驗與試飛技術
試驗與試飛是任何飛行器研制過程中都不可缺少的關鍵環節，常言道：“好飛機是試出來的，更是飛出來的。”對于技術高度復雜的大型運輸機的研制更是如此。我們這里所說的“試驗”指的是各類地面試驗，而“試飛”則泛指各類空中試驗，嚴格地講，都屬行器試驗的范疇。
第5篇：空間飛行器總體設計范文
【關鍵詞】航空電子系統 發展分析 發展趨勢
隨著航空電子設備在飛機總成本中比重的逐步增加，航空電子設備對飛行器的性能和功能影響不斷增大。在許多戰爭中，不僅使用大量軍用飛機發射武器進行攻擊，還使用了其電子設備進行電子戰等一些信息戰，如在地方飛機進攻之前就利用電子對抗技術使其設備失控甚至處于完全癱瘓狀態。民用飛機也一樣使用了大量的電子設備，如自動駕駛儀、導航設備、防撞系統設備、自動想換監視設備等，有關通訊、導航、防撞、監視、定位等功能的航空電子設備已經得到了廣泛應用。先進的航空電子綜合系統對飛機的生存能力、作戰能力、安全著陸和飛行能力等起到至關重要的作用。
1 航空電子綜合系統的技術特點
航空電子綜合系統技術基于計算機技術發展起來，用于實現各自系統之間的信息傳遞和控制，其主要功能就是完成空-空，空-地，地-空之間的數據傳輸、敵我識別、無線電近場著陸引導、無線電近距離導航等。航電系統是由許多機載數據鏈、傳感器等機載信息采集、信息管理、信息處理、顯示控制及相應的軟件組成。其技術特點有：
（1）高度綜合化。航電系統的高度綜合化主要是其系統結構的高度綜合化，即使用先進的航電技術將系統中的通信、雷達、導航、敵我識別、電子戰、傳感器和武器火控等系統構成一個多手段、自適應、多頻譜的一體化航空電子綜合系統。航電系統另一高度綜合化體現在系統功能方面，即使多種傳感器信息綜合、飛行員輔助決策技術及信息融合、顯示、處理技術，使飛行員能專注于決策高層戰術。
（2）提升飛機的作戰能力。信息化、綜合化的航電系統使得飛機的遠距離作戰、近距離作戰、單機多目標攻擊、電子戰、信息戰、協同作戰、夜戰等能力得到極大提升。
（3）高度信息化。新型綜合核心處理器、基于數據鏈的通信系統、高度綜合的架勢艙顯示系統及高速數據總線，不但使飛機內外信息的獲取、傳輸、處理能力增強，好使得飛機的信息交互、共享、利用能力大大增強。
（4）飛機易于維護。航空電子綜合系統具有自檢測裝置，可對故障進行快速定位和隔離，使其便于維修人員更換故障裝置。
（5）減輕了飛行員的工作負擔。航電系統采用先進的頭盔瞄準顯示、觸控式顯示屏等系統，使得易于操控。
2 航空電子綜合系統的關鍵技術
航電綜合系統是一個龐大而復雜的網絡通訊控制系統，其研制和開發過程中涉及多個學科和技術領域，其發展方向有開放式系統結構、經濟可承受性、可變規模能力、先進的傳感器綜合能力及成熟的軟件工程環境等。其關鍵技術有：
（1）開放式系統結構。目前軍用和商用技術均開始從“封閉式結構”向“開放性結構”轉變，開放性結構具有靈活、經濟可承受、可變規模型、可交互操作型、可移植性等特點。并且還具有降低成本、系統模型建立快速、功能修改、擴充、元器件更換容易等優點。
（2）系統總體設計技術。主要是根據飛機及其任務對其航電系統進行定義、分析、設計、評估并反復迭代以滿足要求。
（3）系統綜合技術。航電綜合系統是對所有設備和子系統的高度集成，使得其能實現系統資源的最大利用和降低系統成本、提高系統性能、減輕飛行員負擔、減少安裝空間。
（4）先進的傳感器綜合技術。傳感器的費用大約占了航電系統的70%，如紅外和光電傳感器在遙感、偵察、制導、報警、夜視等方面應用廣泛，隱蔽性好、抗干擾能力強且分辨率高等特點。傳感器綜合就是把電子戰、通信導航識別、雷達、激光設備、紅外設備等傳感器按光電和射頻兩個頻段綜合成一個系統以實現各種傳感器的相應功能。
3 航空電子系統的發展分析和發展趨勢
航電系統的發展趨勢為：采用高速數據總線、高度模塊化設計、大規模先進軟件技術，高度綜合的駕駛艙顯示系統和先進傳感器綜合系統。
（1）高速數據總線。告訴數據總線的采用能夠實現系統的大容量、高速的數據傳輸，以及重構、資源共享、容錯的功能。高速數據總線應采用“令牌”環網訪問控制協議，要實現對總線的數據訪問和存儲就必須獲取“令牌”，每個終端都有機會獲取。
（2）高度模塊化設計。航電系統在物理結構上實現了高度模塊化，即其有許多可更換的專用或通用子模塊組成。這些子模塊由超高速集成技術發展得來，具有高故障檢測、低故障率及隔離能力，降低了系統的維護成本和增強了系統的可靠性。常以采用按功能區分子系統的任務處理方式的傳統的航電系統容錯性和重構能力弱，而高度模塊化很好的解決了這些問題。軟件的動態加載可以實現任務能夠動態實時分配給可更換模塊完成，以實現系統的重構功能和容錯性。
（3）大規模先進軟件。航電系統的軟件含有大量的源代碼，其主要有系統的分布執行程序、執行及核心執行程序構成。系統軟件的大規模增長，對總成本有一定影響，但是大大的提高了系統的總體性能。
（4）高度綜合的駕駛艙顯示系統。駕駛艙顯示系統有六個下視和一個平視顯示器構成，以為飛行員提供所有戰場態勢等相關信息，人機交互能力較強及具有友好的顯示界面。六個下視顯示器為顯示飛行、攻擊、戰場態勢、導航識別、外掛武器、防御、頭房屋等信息。平視顯示器為廣角全息顯示器。
（5）先進的傳感器綜合系統。目前飛機上常裝備機載火控雷達、電子戰系統、導航識別系統，以實現對多傳感器進行信息融合和綜合管理，大大的增強了飛機的全面感知能力，其他傳感器的使用極大的提高了信息傳輸速度、信號傳輸、處理的速度，并能降低系統的總體成本。
4 總結
航空電子綜合系統目前已得到廣泛應用，它能提高飛機的安全性、穩定性、作戰能力及飛行能力等。因此航空電子綜合系統的信息化和網絡化的快速發展對于未來的信息戰、獲取戰爭主動權、保護國家安全等至關重要，對民用飛機的平穩飛行，安全起飛和著陸，按時到達也有重大意義。
第6篇：空間飛行器總體設計范文
【關鍵詞】設計、造型、屋面、幕墻、系統、雙曲
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
總體造型
采用富于時代感的建筑語言和設計手法，創造出獨特的航站樓形象，作為潮汕地區的一個標志性建筑。航站樓的總體動感造型以流暢的曲線和雙曲面造型，融入飛行器的特質，弧形的屋蓋，舒展的指廊兩翼。整個外殼由銀灰色的鋁板和通透的玻璃幕墻所包裹，在陽光與燈光下透出成熟大氣、優雅精制的建筑藝術效果。
遵循“四水歸堂”的風水格局作為潮汕民居聚落的一個鮮明特點，結合有利的自然條件與常年大量種類的植物生長茂盛，為迎接遠道而來的賓客精心營造出花園式的航站樓，使來來往往的旅客享受到優雅自然的候機環境，對潮汕留下美好的印象。
屋面體系及屋面板系統
航站樓以波浪般起伏的屋面，流暢多變的外墻，體現了潮汕地區倚山瀕海、山川毓秀的環境意象；屋面的自然挑出，水晶宮般通透的幕墻完全展現出來；主樓和指廊的體形自然過渡，無論是陸側還是空側都渾然一體；指廊與整齊排列的登機橋相映成趣。建筑與周圍景象融為一體，從環境優美的地平面乘勢而起，讓旅客從進入機場的道路就開始感受大樓全貌。
航站樓屋面鋼結構主要包括屋面網架結構、支撐斜柱混凝土結構，采用變截面厚度與優雅的起伏線條組合的雙曲面結構。為配合屋面、幕墻、裝修設計，在每個網架球結點上、下設置_托，這作用為加強保護網架結構受力合理。航站樓主入口挑檐最大懸挑約33米，造型上由厚變薄且曲率漸漸放大的連續變化體。
航站樓屋面為一連續多變的三維曲面，高度和結構厚度滿足建筑室內空間高度、形式和結構設計的要求。屋面基本定位具備直觀的可描述性，便于建筑空間高度及形式的控制，同時應可通過數字模型精確定義，實現結構的準確定位。通過已事先定義數條放樣曲線，包括外邊線放樣曲線、天花高度放樣曲線、屋面高度放樣曲線和多條節點構造曲線來確定整個屋面曲面。放樣曲線都是分段連續光滑的圓弧線，再根據各方切面、屋面構造、天花構造等分別定義出網架結構的上、下弦高度。根據此構型原則，在設計過程中按照需要可進行直觀而快捷的調整。
航站樓屋面構造做法為：1．0.9mm厚氟碳涂層鋁鎂錳合金屋面板；2．110mm厚玻璃纖維保溫棉帶單層鋁箔 ；3．熱浸鋅主、次檁及檁托；4．0.47mm厚鍍鋅鋼底板或雙層鋼絲網加玻璃纖維布。屋面坡度≥4％，保證屋面雨水能順暢地排走。根據屋面起伏的特點，沿建筑周邊與中央庭園周邊設置了雨水外天溝，另外，在主樓與東北指廊和西南指廊交接處設置了兩條內天溝，為杜絕漏水隱患，所有雨水斗都設置在建筑幕墻以外。
外幕墻系統
潮汕民居以傳統的三合院、四合院為基本布局，保留其外部輪廓十分規整的正方形或長方形;航站樓則以高低起伏的屋面與片片彎弧的立面幕墻造型融合了潮汕民居聚落的輪廓特征，以現代科技與傳統文化結合形成一個和諧的建筑體。
外墻設計兼顧采光、通風、節能和經濟等因素，僅在指廊空側三層、主樓陸側三層、中央庭園采用大面積的玻璃幕墻，其余立面采用鋁板與玻璃窗結合的處理方式，盡量減少玻璃幕墻的面積。玻璃幕墻結合節能的考慮，在中庭設計了遮陽板且幕墻橫向框鋁合金構件造型兼遮陽措施。本工程幕墻為傾斜式，與地面成77o角；玻璃幕墻采用橫明豎隱框式，既簡潔又經濟，玻璃標準板塊為3m x 1.5m，玻璃選用灰藍綠色中空鋼化夾膠玻璃。
為避免傳統外墻過多的堅向構件造成旅客視線的遮擋，該系統取消了每一榀玻璃單元的豎向支撐，而是將它縮小為一根可以隱藏在玻璃板縫內的鋼索，這個鋼索懸掛并隱藏在鋼屋架內更大跨度的鋼梁上。具有水平承重和遮陽雙重效果的水平構件固定在懸掛鋼索之上，最后通透的玻璃坐落在水平結構遮陽板上，這樣一個全新概念的外幕墻體系就實現了，為了使旅客透過玻璃幕墻的視線不受影響，還從三個方面進行了處理。一是整個屋檐尤其在朝南的方向上有很長的懸挑，使得玻璃在挑檐的遮擋下減少表面的反光，這種處理當然也是為了減少外墻吸收非控太陽能，二是將幕墻稍稍傾斜一個角度，與垂線成13度夾角，這樣從人的水平視線看出去，就不會看到玻璃上反射的影象，三是將玻璃幕墻的分格盡量擴大，特別在落地的分格采用高達2.0m的玻璃，保證人的視線范圍內沒有水平分割線。
空間感最終應歸結于輕松的優雅感覺而不是艱難費力的沉重感。橫向H型鋼鋁合金組合構件、豎向隱藏式鋼拉索玻璃幕墻系統是由視覺上非常飄逸的橫向構件盤旋而上。橫向H型鋼鋁合金組合構件、豎向隱藏式鋼拉索系統幕墻承受兩個方向的荷載：水平方向風荷載和地震荷載，豎直方向重力荷載。水平方向荷載通過圍護結構玻璃面板傳遞到大跨度H型鋼構件，再通過鋼H型鋼構件傳遞至抗風立柱上再傳遞到主體結構。豎向方向重力荷載傳遞到鋼拉索處的H型鋼，再由拉桿逐層傳遞到頂跨鋼圈梁構件及底部連接節點，通過支撐連接點、轉接件與主結構相連接，把豎向荷載傳遞到主結構。
幕墻系統的不斷優化以滿足立面空間視覺特殊要求，淡化了豎向分格效應，使室內空間更加明亮。結構設計更是一反傳統幕墻豎向立柱為水平荷載主受力構件的模式，讓材料更強的H型鋼構件橫向承受水平荷載，可以讓豎向構件截面做到最小，進一步拓展幕墻分格寬度極限。
思考
通過三維模型定位和全方位高完成度的設計去創造超越人腦想象力的空間，這樣做才能最大限度的控制設計的效果，必然須要整合當今最新最專業的技術成果，僅靠二維的圖紙很難達到復雜工程的深度和信息量，難以避免建造完成后的返工的風險，使建筑留下不足與遺憾。
參考文獻:
1、《民用建筑設計通則》
2、《建筑設計防火規范》
3、《高層民用建筑設計防火規范》
第7篇：空間飛行器總體設計范文
春節前的一個下午，《中國信息化周報》與李義章董事長進行了一個半小時的高端訪談，聆聽了李總的創業經歷，在暢談企業發展與制造業產業形勢的同時，探討了兩化融合的癥結和突破的思路與方法。
《中國信息化周報》：索為系統作為一家長期致力于研發連接、驅動工業軟件的工程中間件的高科技公司發展已近十年，您也已經是這個領域的專家，咱們先從最初談起，先談談您的職業經歷和索為系統成立的初衷。
李義章：我是學飛行器工程專業的，我的同學有很多仍然在做導彈設計、火箭發動機。但我還在學校時接觸到CAE就著了迷。在1996年左右，基于計算流體力學的CAE軟件還比較新，比如鍋爐內的燃燒如何仿真、汽輪機中的流轉如何仿真，國內好多企業沒見過。因為對CAE的濃厚興趣，我放棄了博士學位的繼續研讀，投身到CAE行業中，一干就是八年。
剛開始，CAE軟件是一個小眾市場，一套要賣十幾、二十萬美元，用的企業還很少。到了2005年左右，很多制造型企業意識到CAE的必要性，因為從設計畫圖到生產制造的流程太長，企業需要通過CAE仿真手段來縮短這個周期，降低生產風險，從而CAE的價值逐漸得到重視。
用戶市場的旺盛需求吸引了很多人去做CAE軟件的生意。很多國內的公司都是由在外企做過CAE的人出來后，帶著兩三個工程師創辦起來的，主要靠國外CAE產品，簽完合同兩三個月就可以回款，賺錢比較容易。但對用戶企業而言，買了CAE軟件后的使用效果并不十分理想。某航空研究所做過統計，他們買了很多軟件工具，但使用起來的還不到30%。類似的情況在當時比較普遍。
看到行業變成如此局面，我個人內心很不是滋味，就像當年在中關村賣電腦是很高大上的工作，但后來誰都能賣電腦了是一個道理。所以，當時我就決定換一個角度，站在用戶端來看問題，比如飛機的設計到底該怎么設計最合理，這些優秀的軟件工具該怎么用才能發揮最大的作用。在這樣的背景下，我在2006年成立了索為系統公司，幫助用戶做軟件工具的集成應用平臺。
索為系統成立至今一直沒有正式過任何國外軟件，盡管我們對CAD、CAE、PLM等工具的理解甚至比很多國內很多原廠商同行的理解還要深。因為我們認為，一旦形成了正式關系，索為系統就得站在軟件廠商角度考慮怎么賺錢，從某種程度上有所違背要站在用戶角度思考問題的初衷了。索為系統要做的就是站在用戶角度看整個工程過程怎么樣才更加有效，軟件工具該如何組合使用效果最佳，從工程的角度去考慮IT工具怎么服務于工程。
《中國信息化周報》：這樣看來，索為系統與其他公司成立的初衷和發展路徑的確不太一樣。在1995年左右，國家提出甩圖板、甩圖紙的“兩甩工程”，很多公司就是在那個時期通過國外軟件發展起來的。但索為不做，不是沖著生意去做，而站在用戶端看怎么用IT工具。
李義章：對，IT技術和工業技術該怎么結合?站在IT端，每家廠商都覺得自己是老大，都覺得自己的產品是最牛的，能夠解決用戶所有的問題，但如果站在工業一端來看，并不是這樣。從工業角度看，每個IT廠商解決的都是一個特定的問題，一定要很好地組合在一起，才能發揮最大價值。
我們從2005年就開始在小范圍研究飛機設計，2006年成立索為系統公司，直到2010年我們都在做如何集成應用各種工具軟件實現飛機總體設計。我們花了一年多時間做了一個原型系統，到沈陽某研究所交流，時任所長帶著總工程師、主任來考察，均表示理念很新穎。因為當時，供應商到客戶那里都是講CAD、CAE和PDM、PLM等的，很少人去講集成，介紹如何把這些工具串起來用的策略和方法。
其實，從2006年到2010年，索為系統公司的成長發展還是非常艱難的。因為市場成熟度不夠，集成應用的概念還沒普及，索為系統等于在做科普、做市場引導的工作，這通常是全球大廠商領導者才會去做的工作。但索為系統一直堅持研究飛機總體設計，經過四五年的努力，一步一步地打開了國內航空的一部分市場，包括之后又有了機遇進入到航天領域，陸續又挺進兵器、船舶等領域。發展至今，索為系統的業務結構在各領域均得到了較為均衡的發展，這在很大程度上得益于索為系統前幾年在航空領域的知識和技術積累。
到了2012年，索為系統的發展模式又有了新變化——開始集團合作模式。原來索為系統的業務模式就是跟各個研究所一對一做項目。2012年，索為與中國航空工業集團展開戰略合作，中航工業集團選擇索為Sysware作為全集團的統一集成研發平臺。今天來看，這是一次非常成功的合作，價值巨大，因為如果不用統一的平臺，整個知識體系是無法搭建起來的。
2015年，索為系統又與北京神舟航天軟件技術有限公司(簡稱“神舟軟件”)簽署了戰略合作協議，共同服務航天科技市場。
總而言之，從一開始專注機總體設計然后到進入各個行業領域，再到展開集團級垂直化經營，這就是索為系統發展近十年來大致的歷程。
《中國信息化周報》：了解了您和索為系統的發展歷程，我們再來看看整個產業的發展。最近幾年，中國的航空航天事業發展紅火。但在整體經濟下行趨勢下，其他的制造業并不理想，索為系統了解的情況如何?
李義章：目前索為系統的客戶大多是國防軍工領域的企事業單位，他們受整體經濟影響相對沒有那么大。通過我們的觀察和體會，國防軍工領域的單位越來越重視信息化了，呈現的還是整體向上的趨勢。但就信息化應用水平而言，實際上，包括航天航空在內的高端制造行業與我們所想像的水平還是有一定的差距。
《中國信息化周報》：就像您剛剛講的軍工行業的信息化投入比較大，但實際上信息化還沒有達到應該有的高度，發揮出該有的價值。這其實深層次講的就是國家、工信部需要破的題——信息化、工業化兩化如何深度融合?到底突破口在哪?
李義章：從兩化融合到兩化深度融合，我們國家一直在推動，這也從一個側面反映出這個問題還沒有得以解決。我感覺目前的信息化和工業化還是有些“油”和“水”的關系。
《中國信息化周報》：這里面的癥結在哪?
李義章：有人認為是信息化的投入還是不夠。我個人不這么看，其實中國信息化的投入已經力度很大了，比如國防軍工的很多研究所，幾乎擁有了所有的先進軟件和IT系統。所以，我認為癥結并不在信息化這端，而是在工業化這端。本來信息化和工業化的屬性就不一樣，就像油是油的屬性，水是水的屬性，想要融合除非改變各自的屬性。打個比方，這就像寫文章，原來是用紙和筆寫，現在用word在計算機里寫，手段雖然已經是信息化了，但word和計算機是不能保證能寫出好文章的。因為寫出好文章的關鍵還是在人的大腦里存儲的知識、經驗、方法，道理是一樣的。
所以，我覺得中國要實現兩化融合，當務之急是要改變工業技術的屬性，只有這樣才有可能和信息化更好地融合。這也就解釋了為什么GE通用電氣提出口號是未來五年內它要成為最大的軟件公司。GE不是要成為微軟那樣的軟件公司，而是要把它的工業技術都軟件化，只有把工業技術都顯性化、軟件化出來，才是與信息化成功的融合。而目前，我國的工業化受到的重視遠遠不夠，尤其是工業技術體系，這方面比較匱乏。
《中國信息化周報》：那么，工業技術體系都包括哪些內容?該如何固化、沉淀?
李義章：工業技術體系涉及很多內容，從基礎的原材料的標準、規范、方法及理論基礎等;到產品層面，比如螺釘螺母如何才能真正做好;再到行業層面，比如各種飛機很多是共性的東西，應該形成共享的知識體系。我們比較缺乏可繼承、可復用、可分享的金字塔形的工業技術體系。
波音、空客在工業技術體系構建方面優勢明顯。比如波音787的整個研制過程使用了8000多款軟件，這其中只有1000多款是商業軟件，像CAD、CAE等，還有7000多款是屬于波音公司自己的、非商業化的軟件。這是波音幾十年積累下來的，包括飛機怎么設計、優化以及工藝等的關鍵知識經驗都在這7000多款軟件里，波音把工業技術體系都軟件化到了這7000多款軟件里，這才是波音的核心競爭力。這些是外界同行通過交流、學習、考察無法看到和學到的。
空客也類似，工程師每完成一個成果還要同時提交一份方法報告，說明這個成果是怎么做的，之后這個報告會提交到COC部門(能力中心)去做歸納總結整理。如此一來，每個人做的工作都是在前人的基礎之上，協同完成整體工作。遇有個別人的離開也不會影響整體工程，因為其他人知道他那部分是怎么做的。
而目前我們國內還沒有形成這樣的一整套完善的技術管理體系，每個人的方法各異，老前輩專家離職或者退休之后，那些知識和方法都隨著這些人的離去而被帶走了，后來的人來還得自己摸索實踐自己的方法。索為系統剛開始就是想站在用戶的角度來解決怎么用好各種軟件工具的問題，后來逐漸從工具拓展到團隊、數據和知識，把中間過程封裝成一個個模塊，其實恰恰解決的就是相關技術體系的封裝和沉淀，沉淀下來之后可以重用、共享。結果很重要，但過程更重要!
《中國信息化周報》：據說已累計投入3億元的索為系統核心平臺化產品——Sysware就是在努力實現上述所有功能。能否請您介紹一下，Sysware平臺產品本身從最初解決用戶怎么用好、用通各種軟件工具到實現知識自動化的演變過程?
李義章：索為系統做Sysware平臺，最開始就是要實現CAD 、CAE的集成，通過集成支撐飛機總體設計，后來演變成做工具的中間件，通過它可以把操作工具的知識封裝在一個組件里，如此一來，讓不會用CAD、CAE等軟件的人能用、用好各種工具。比如設計飛機機翼，要用CAD畫出來是很復雜的，老專家就不會用CAD建三維模型，但有了這個知識組件就好實現了。
剛開始，Sysware是局限在對工具的操作層面，我們在美國的專利就是IDE(集成設計環境)這部分，通過把工具的操作知識封裝成知識組件，實現重用、共享，讓不會操作的人可以直接用這些工具。到后來，工具層面的問題解決之后就更涉及團隊的問題了。團隊之間如何協作共享?團隊協作是靠好的管理者或者總師開會協調，實現協作，但如何實現這個過程的自動化、規范化、更高效?Sysware又添加了過程中間件P2M(項目流程管理)。再后來又涉及到過程中的數據管理，是我們的EDM(工程數據管理)產品，然后操作過程和協作中產生了很多知識，又出現了知識中間件KE來實現知識管理。就這樣，到目前形成了工具管理的工具中間件、過程管理的工程中間件、數據管理的數據中間件和知識管理的知識中間件，四個系列產品構成了Sysware平臺的完整的產品結構體系。
《中國信息化周報》：索為系統宣傳Sysware是一個橫跨、兼容所有CAD、CAE、PDM、PLM產品的軟件工具，這種兼容不是開發層面，而是使用操作層面，對全過程的一個橫跨。但PLM產品也是從設計到生產、制造的全生命周期管理，與Sysware全過程的區別是什么?
李義章：PLM的核心是產品的生命周期的管理，是以產品為中心的，包括BOM(物料清單)、模型產品數據的全生命周期管理。比如設計一個飛機時，PLM技術解決的是一個飛機設計出來之后，它的機翼、機身模型數據都在哪里，包括零部件、材料等數據以及工藝設計。但機翼是怎么出來的，從需求到草圖，會產生哪些問題，這些是PLM并不能解決。雖然PLM也是全生命周期的，包括畫圖、結構、工藝、制造，但它恰恰不管生成的這個過程。通俗地講，PLM管的還是結果，而產生結果的過程是可以通過Sysware平臺來管理和控制的。
過程的核心是工程設計方法，它跟信息化沒多大關系，但工程的過程方法必須顯性化、軟件化。原來一個機翼設計生產出來時工程師是說不清楚它是怎么出來的，索為系統就是要實現這個過程的顯性化和軟件化。
《中國信息化周報》：中航工業全集團統一的集成研發平臺全面采用Sysware平臺，并由索為系統提供技術支持，請問這個項目的進展和平臺的應用效果如何?
李義章：中航工業集團目前還不能說做到100%的過程沉淀，但已經把主要的過程知識沉淀下來了，不可避免地還有一小部分需要依靠線下手動來實現。索為系統的客戶中有一家企業做的相對比較徹底，它是位于上海的中航商用發動機有限責任公司，他們有超過1000名設計人員。公司要求他們上班就要登錄Sysware平臺直到下班方可退出，目的就是要記錄設計工程師們一天工作中所接受任務、用的工具、用工具完成的過程以及過程中產生的數據知識，都在這個系統里。系統里不只有結果，還有產生結果的過程。
《中國信息化周報》：應用Sysware這個平臺給中航商發帶來的效果和效益是什么?
李義章：第一是規范化，因為系統中定制了大量操作流程，比如葉輪的分析等設計人員都是要按照規范流程去做，實現了流程的規范化;第二是過程可追溯，因為過程是被全程記錄下來的，如果有問題，這個模型和數據一步步是怎么來的是可以被追溯，從而進行修改;第三是提高效率，索為系統給商發做了很多知識組件，可以將其工作效率提高數倍，甚至原來需要十天的工作量現在一天就可以完成。
《中國信息化周報》：C9飛機的下線也是之前比較熱的話題。請問C9飛機的設計制造過程中，關鍵部位的設計、研發和生產管理等各個環節是否都有索為系統公司的鼎力支持，不知能否具體介紹?
李義章：我們非常榮幸的參與其中!對于C9飛機，索為系統用Sysware平臺幫助中國商用飛機有限責任公司(簡稱中國商飛)解決了三個系統層面的問題：一是飛機總體設計系統;二是其結構設計系統;三是復合材料設計分析系統。
《中國信息化周報》：索為系統在軍轉民方面做的怎么樣，有怎樣的規劃。
李義章：像北汽福田、玉柴都是我們的客戶，接下來也會繼續加大投入。我們幫助玉柴做一個選件匹配系統：比如一個發動機的設計，因客戶不同需求產品的成本、交貨周期也都不同，原來玉柴的做法是需要工程師拿到需求后核算，一般三周算出來，但現在通過索為的系統一天就能給出結果。
《中國信息化周報》：國產軟件就工業軟件產業本身而言，有人認為核心技術還是掌握在國外廠商手中，國產工業軟件發展并不如意，也有人認為隨著國產化進程推進以及航天航空等領先技術發展，工業軟件大有可為。索為系統怎么看?
李義章：目前索為系統的產品全部擁有自主知識產權。對于自主，我認為CAD國產化是可能的，但CAE很難，因為CAE門類繁多。其實基礎的CAD、CAE、PLM軟件已經很成熟了，國產軟件廠商的競爭空間比較小。而工程中間件領域有很大的機會。索為系統理解的工程中間件是一種開放的工業軟件平臺，對下可以兼容集成各種工業軟件和設備，對上可以承載企業工業技術體系。一旦在工程中間件平臺建立工業技術的知識自動化體系后，底層用誰的工業軟件和工業控制系統已經不重要，工業體系的技術安全和數據安全也可以得到有效保證。本質上看，工程中間件和知識自動化也是一種橫向開放的生態系統。如果能借鑒互聯網發展的模式，集中力量形成整個制造業工業技術的知識自動化體系，那么中國的工業技術體系，將走出一條不同于西方國家的模式，真正實現工業技術的自主、可控與安全。
《中國信息化周報》：索為系統規劃公司最新的發展方向及戰略是什么?
李義章：我們的目標是希望用3-5年時間，在國防軍工領域統一平臺，讓更多的知識效益得到最大化的提升。我們的最終的目標還是服務好工程師人群，讓他們通過使用索為的平臺來讓自身工作更規范、更高效。如果知識自動化平臺是統一的，那么對工程師來說就意味著有更多的資源可用，很多模塊能讓他們更加快速和高效的完成工作。我們要不斷打磨、優化我們的產品，增加工程師人群的粘性，熟練地使用Sysware平臺。
《中國信息化周報》：2016年索為系統制定的年度工作目標是什么?
李義章：一是通過行業戰略合作，把垂直市場做透，擴大產品覆蓋面;二是持續優化我們的實施模式，將項目周期縮短。
《中國信息化周報》：很多企業都在借助資本實現外延式發展，索為系統在這方面的情況如何?
李義章：索為系統2013年就開始運用資本手段了，引入了三家外部的投資方，IPO也在準備中。
記者手記
從采訪邀約到認識熟悉再到完成訪談，與索為系統公司的交流過程讓人感覺順暢舒服，訪談內容也讓記者受益匪淺。
為什么說舒服，體現在三方面。第一是索為系統市場部的熱情與細心：電話、郵件溝通反饋迅速，又專門面談加深了解、溝通提綱，訪談現場的紙、筆、水、錄音筆，雖然記者都有自備，但也讓人倍感舒服貼心;第二，訪談當天，記者在索為系統聽到，老員工都稱呼董事長李義章為“老李”;第三，李義章的講話風格是客觀而實際，既不是說半天等于沒說的“太極”風，也不是從頭到尾都是“王婆”的自夸風，更不是動輒“智能制造”滿嘴跑的口號風，而是真正站在產業踐行者和觀察者的角度，務實地來談從業務和行業發展。
作為一次企業訪談，我們并沒有就企業說企業，反而“兩化融合”成為了訪談重點內容。
說到兩化融合，國家有國家高瞻遠矚的戰略，行業有行業切身的體會和看法。曾記得，一位資深前輩對記者說過，中國的兩化融合得以大飛機等整機制造為主體，以儀器儀表和通用裝備制造為兩翼展開，重點在工業端，而不是信息化，這與李義章兩化融合的關鍵是工業技術體系的建立的觀點異曲同工。
記者也深以為然。對我國的兩化融合而言，不在工業端下功夫，沒有工業技術體系基礎，沒有質量過硬的產品，不改變生產方式，即便有再大的信息化投入，所謂的工業4.0、智能制造也只能在遠方向我們招手。
而對于建立工業技術體系，我們只能說：結果很重要，但過程更重要。
第8篇：空間飛行器總體設計范文
詩人對愛情的理解卻也恰似人類對技術本身的體悟。在不懈的探索中，人們逐步認識到，液氧煤油火箭發動機是大推力火箭的可靠動力來源。要想從近地軌道載人飛行的技術層面向更加深遠的太空飛去，液氧煤油發動機是必須要掌握的關鍵技術之一。重型火箭，這種起飛重量比2艘驅逐艦還要重的飛行器，總是能夠時刻提醒著我們，那個勇敢無畏，挑戰工程極限的時代的存在。推力為600噸級以上的巨型發動機受到太空探索的時代召喚，來到了世間。現在，就讓我們回顧那段波瀾壯闊的歷史，同時也展望一下人類太空探索的明天。
披堅執銳奮力擎天
1961年4月12日，蘇聯宇航員尤里?加加林成為了首次進入太空的人類，驚醒了在太空競賽中稍有怠惰的美國人。這直接促使原本對探索月球熱情不高的約翰?肯尼迪總統改變了主意。1961年5月25日，肯尼迪在參眾兩院特別會議中宣布了“阿波羅”計劃的藍圖：
“我相信這個國家能夠齊聚一心全力以赴達成這個目標，即在1970年以前，人類將乘坐宇宙飛船登陸月球并且安全返回。沒有任何一個太空項目能夠超越它對人類的影響，超越它對宇宙遠程空間探索的重大作用，也沒有一個太空項目開發如此困難而且花費如此昂貴。”
“阿波羅”計劃穩步推進。雖然“阿波羅”1號出現了致命的火災事故，但是，在技術人員的堅持下，無論是火箭還是飛船都逐步滿足了工程需要。用于“阿波羅”計劃的“土星”5號火箭全高110.6米，直徑10.1米，發射質量3039噸。美國二戰時期的“巴格里”級驅逐艦的標準排水量為1500噸。“土星”5號的發射質量相當于這樣的兩艘驅逐艦。
1961年12月15日，波音公司拿到了S-IC（“土星”5號火箭第一級的內部編號）的生產合同，與此同時美國宇航局馬歇爾航天飛行中心（MSFC）的工程師們則正在緊鑼密鼓地選定新的總工程師。第一級火箭的生產與總工程師的選任幾乎同時進行，這表明了美國宇航局對波音公司的充分信任。波音顯然是把這第一級火箭當成飛機來造了。他們沒有一個接一個地生產，而是很快就實現了批量化。并且，他們對第一級火箭的箭體進行了總體設計優化，減輕了560千克的質量。代入到三級火箭的動力學方程中，我們可以發現，這樣的優化相當于增加了36千克的有效載荷。
火箭的第一級采用5臺F-1液氧煤油火箭發動機，起飛時將產生33 400千牛的推力，在150秒左右的時間內將火箭推到6萬4千米的高空。這么大的推力，需要堅固的承力結構。“土星”5號火箭的第一級上有著整個火箭上最大的零件：5臺主發動機的承力支架主梁，重21噸。另外，第一級上面有4個重816千克的鋁制件，這是當時美國能夠加工的最大規格的鋁制零件。
“土星”5號火箭的第二級由北美航空制造。這個研制了P-51、F-86、B-25和X-15的公司用苯酚蜂窩夾層結構的擋板放在了液氫儲箱和液氧儲箱之間，硬是頂住了兩側高達70%的溫差，比采用傳統隔離結構的火箭節省了3.6噸的質量。第三級由道格拉斯公司制造。緊湊的外形和可多次重復啟動的動力系統讓土星5號最終具備了將“阿波羅”飛船送上月球的能力。1967年11月9日，“阿波羅”4號任務開始執行，這是“土星”5號火箭的首次發射，同時也是專門為這種世界上最大的運載火箭建造的39號發射臺的首次啟用。這枚比自由女神像和她的基座加起來還要高不少的火箭象征了人類掙脫地球引力的渴望。
最終在1969年7月21日凌晨2點56分（UTC），宇航員尼爾?阿姆斯特朗的左腳踏上了月球。“這是一個人的一小步，卻是人類的一大步。”（That's one small step for a man，one giant leap for mankind.）這句話宣告了人類開始以更堅定的步伐邁進深空。而這一切，都有著“土星”5號這個推力強大的幕后英雄在做著貢獻。F-1液氧煤油發動機則至今仍保持著680.39噸的單燃燒室液體火箭發動機的推力紀錄。
執著堅韌不言放棄
實際上，蘇聯人并不是在肯尼迪宣布“阿波羅”計劃之后才著手準備把宇航員送上月球的。早在1959年，科羅廖夫就已在準備重型運載火箭，而這一系列火箭為包括載人登月在內的大型航天項目預留了運載能力。這就是N-1重型運載火箭的前身。該火箭以其30臺并聯的一級火箭布局給人留下了深刻的印象。
其實，原本N-1不必使用這么多臺發動機。在N-1火箭的總體方案剛剛提出時，蘇聯火箭發動機設計師古舒高就給出了設計一款推力強大的火箭發動機的方案。當時該發動機被命名為RD-270。這款于1962年6月26日開始設計的發動機的燃燒室壓力高達26.1兆帕，其海平面推力6270千牛。美國“土星”5號火箭的F-1發動機的海平面推力為6 770千牛。而“土星”5號火箭的發射重量為3 039噸，N-1火箭的發射重量為2 735噸。“土星”5號與N-1的第一級的設計工作時間均為150秒量級。因此，可以說，N-1運載火箭可以采用5臺RD-270火箭發動機并聯的方式。
可是，為什么N-1火箭沒有采用RD-270火箭發動機呢？這與科羅廖夫本人的設計思想有關。RD-270火箭發動機的推力雖大，但是其燃料體系為偏二甲肼/四氧化二氮。雖然這種常溫推進劑能夠非常可靠地工作，并且有著不錯的性能。但是，科羅廖夫早就對這種火箭發動機表現出了不滿的情緒。偏二甲肼為劇毒燃料，而且從比沖和未來更大推力的火箭發動機的需求的角度來看，液氧煤油火箭發動機取代偏二甲肼/四氧化二氮火箭發動機是個可以預見的趨勢。于是，科羅廖夫極力反對古舒高的RD-270火箭發動機方案。古舒高認為受到了排擠，終止了與科羅廖夫的合作。（后來，古舒高其實還是研制出了液氧煤油火箭發動機，而且是迄今為止，世界上推力最大的多燃燒室液體火箭發動機RD-170，但這已經是十幾年后的事情了。）
科羅廖夫沒辦法，只好尋求其他火箭發動機設計師的幫助。庫茲涅佐夫領導的OKB-276拿出了當時叫做NK-15的火箭發動機。后來，該發動機升級為NK-33。因為推力不足，所以N-1火箭只得采用30臺火箭發動機并聯的方式。
1969年1月15日第一枚N-1火箭于矗立在發射臺上。蘇聯人冒了好大的風險！所有的NK-33發動機都是出廠狀態，從未進行過任何聯合點火測試。這是正常的火箭發動機研制流程所不允許的。而且，這枚試驗箭實際上是任務箭。火箭的上面級里面放了一艘真正的L1飛船。這飛船可是要繞著月球飛上一圈然后返回地球的。也就是說，蘇聯人要跳過所有的近地軌道測試步驟，直接繞月了。
1969年2月21日，莫斯科時間下午12點18分07秒，地動山搖的轟鳴聲宣告N-1火箭掙脫地球懷抱的時候來了。6秒后，火箭離開發射塔。然而，這時候，指揮中心突然收到了火箭發出的警告：12號與24號2臺發動機突然熄火。N-1火箭設計了動力冗余，損失2臺發動機的動力對火箭本身的測試任務的完成并不構成致命威脅。但是，65.8秒時，28臺火箭發動機的功率全部超過最大允許值。整個管路系統出現了嚴重的高頻振動。66秒時，1臺NK-33火箭發動機的液氧輸送管路爆炸。隨后，火箭在12 200米高空發生了大爆炸。值得慶幸的是，L-1飛船在逃逸塔的幫助下，飛離了危險區域。在爆炸平息后，降落在距離發射架22千米的地方。
1969年7月3日，第二枚N-1火箭被匆匆拖到1號發射臺，準備趕在“阿波羅”1 1號之前進行發射。莫斯科時間23點18分32秒，第二枚N-1火箭拔地而起。發射6秒后，傳感器報告：燃料泵異常。火箭的故障控制系統立刻關閉了傳感器指示出的那臺發動機。然而，令人不解的是，故障控制系統沒有停下關來，而是開始接連關閉發動機，用了3秒鐘的時間，關閉了第一級火箭30臺發動機中的29臺。推力的大幅下降觸發了火箭逃逸塔。在巨大的固體火箭發動機的拉動下，繞月飛船像是被貓媽媽叼住后脖子的小貓一樣，被叼出1千米后，平穩著陸。N-1火箭則向后躺倒，從200米高的地方帶著巨量燃料和氧化劑的火箭墜落到發射臺上，引發了驚天動地的爆炸。事后工程人員分析，約有678.57噸液氧和煤油在瞬間爆炸，其爆炸當量約6 930噸TNT，這是人類工程技術史上最大的爆炸事故。
1969年7月21日凌晨2點56分（UTC），阿姆斯特朗登上了月球。美國人贏得了載人登月的競賽。這回蘇聯人不用趕時間了。他們認認真真地開始搜集2枚火箭的殘骸，分析事故原因，重新設計N-1火箭的故障處理系統的算法，就像是試圖在尋找錯題原因的一名虔誠的學生。這個錯誤，一改就是兩年。1971年6月27日莫斯科時間凌晨2點15分07秒，第三枚N-1火箭點火。前10秒，火箭發動機工作正常。然而，這次，問題沒有出在動力系統上，而是出在了制導控制系統中。不知怎么的，當火箭飛到250米高的時候，制導系統突然認為火箭姿態異常，并發瘋似地試圖擺正火箭姿態。而實際上，火箭的姿態沒有任何不妥。制導系統的錯誤指令讓原本飛得穩穩的火箭開始偏斜。一級火箭外環24臺NK-33發動機的差動控制力矩是如此巨大，以至于瞬間就甩飛了火箭第3級及以上的結構。第3級火箭啟動了自毀程序，飛船也被引爆，她們一起砸到了第1次正式啟用的2號發射臺上。
蘇聯的工程技術人員沒有氣餒。此時，美國的“阿波羅”計劃已經接近尾聲。蘇聯人這時已不再是和美國人競爭，而是更加純粹地要實現自己的夢想了。N-1火箭一定要成功才行！這可是科羅廖夫總師臨終前的最后一個航天項目！這可是全體蘇聯人的登月夢想的承載！
1972年11月23日莫斯科當地時間上午9點11分52秒，第4枚N-1火箭點火升空。沒有鮮花與掌聲，全場肅穆凝重；沒有電視直播，很多人甚至沒有像正常人那樣的能被公開的姓名。這群在荒漠的一角頂住連續3次失敗壓力的技術人員，通過1年半的廢寢忘食的努力，再次迎來了N-1火箭發射的日子。火箭飛行平穩。隨后，N-1火箭的飛行速度順利地超過了聲速。起飛90秒后，N-1火箭程序轉彎順利，按最新的制導程序，再過26秒，就該準備―二級的分離程序了。但是，警報聲在此時響起了。彈載計算機認為此時火箭的軸向過載太大。按照預案，彈載計算機自動關閉了一級火箭內環的6臺發動機。可惜，第107秒的時候，整個一級火箭沒有經受住烈火的炙烤，發生了爆炸。逃逸塔把繞月飛船帶離了爆炸區域。飛船穩穩地降落在拜科努爾。整個上面級彈出后，從4萬米高空墜下，摔毀在荒灘上。
N-1重型火箭，4次發射，4次失敗。科羅廖夫的繼任者米申沒能在后來爭取到更多的發射機會。這讓N-1火箭終究無法證明自己，給人們留下了無盡的遺憾。風流人物，還看今朝
第9篇：空間飛行器總體設計范文
關鍵詞：航空宇航；測試技術；教學改革；研究生
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）11-0001-04
測試技術課是工程類專業的主干專業基礎課，對于學生的動手實踐和試驗探索能力培養具有非常重要的意義。該課程是一門綜合性和實踐性很強的課程，在教學過程中必須有效兼顧知識傳授的廣度和深度、試驗探索的理論與實踐兩對矛盾[1]。通常在本科和研究生層次上都會開設相應的課程。
創新能力培養已成為研究生教育改革的基本問題，應將其貫穿于包括課程教學在內的研究生培養的各個環節[2]。研究生創新能力的培養不僅影響高等學校知識創新的水平， 也關系國家未來的整體創新能力[3]。近年來，隨著航空宇航事業的迅猛發展和公眾對航空宇航的認知提升，研究生學歷已經成為從事航空宇航技術工作的基本條件，越來越多的學生跨專業進入航空宇航類專業的研究生行列。培養具有創新能力的航空宇航專業研究生對于提升我國航空宇航領域的技術實力和國際競爭力具有非常重要的意義。鑒于測試技術本身具有很強的實踐性，因此有必要探索能激發研究生積極思維和主動參與、具有航空宇航特色的測試技術課程教學模式，使測試技術課程教學成為培養研究生創新和實踐能力的重要環節。
關于本科階段測試技術課的教學改革和實踐，國內諸多學者進行了卓有成效的探索。針對機械工程與自動化及相關專業“測試技術”精品課程建設的需要，劉進志等從教學資源建設、師資隊伍建設、教學內容革新、實踐教學模式改革等方面進行了探索。王豐在“機械工程測試技術”課程體系優化、優質資源開發、教學技術改進、實驗內容建設、工程素養和創新能力培養等方面進行了一系列改革與實踐[4]。以培養學生綜合應用能力為目標，李孟源等提出了強化測試技術實踐教學的新思路，并在河南科技大學的教學過程中進行了實踐[5]。賀德全對通信、電子信息、測控工程專業測試技術課“現代測試技術及應用”的教學改革進行了有益的探索，提出了課程改革的新思路[6]。王鵬等對應用電子技術、信息工程、測控技術與儀器等專業的測試技術課“自動測試系統”課程建設進行了探索，在教學隊伍、教學內容、教學方法與教學手段、教材建設、教學管理和實踐教學等方面開展了教學改革實踐[7]。
不同于本科測試技術課程，研究生測試技術課更強調以創新和實踐能力培養為核心的知識體系廣度和試驗探索實踐。課程教學應充分借鑒國外頂尖高校的先進經驗，強化前沿性、研討性和實踐性等教學環節，激發學生主動參與和積極思維的創新意識，為學生創新實踐能力的培養提供充足的教學空間[8]。然而遺憾的是，如何對研究生測試技術課進行改革以適應創新實踐能力的培養需求在國內還是空白，更遑論航空宇航這樣具有鮮明專業特色的研究生測試技術課程的教學改革。
有鑒于此，本文以北京理工大學 “航空宇航測試與試驗技術”課程為樣本對航空宇航類專業研究生測試技術課程的教學改革進行了探索。在分析該課程的培養需求和教學目標基礎上，本文提出了課程教學改革思路和詳細的教學環節設置，總結了依托課程網站、科研課題和實驗室設備進行課程教學改革的經驗和實踐效果，以期對國內高校航空宇航類專業及類似專業的研究生測試技術課教學改革有所啟發。
一、培養需求分析
“航空宇航測試與試驗技術”是北京理工大學宇航學院為航空宇航科學與技術專業開設的一門主干技術基礎課，是學術型碩士研究生、全日制碩士專業學位研究生以及本科起點博士的專業必修課。課程課內計劃學時為54學時，考核方式為平時考核與期末考試相結合的方式。其中，平時考核占70%，期末考試占30%。在測試技術、航天技術概論等課程學習的基礎上，本課程旨在構建合理的課程知識體系，著力培養研究生在航空宇航領域的創新和實踐能力，為培養肩負航空航天事業發展重任、理論與工程并重的高層次研究人才奠定必要的基礎。
表1給出了近3年來課程的選課情況。需要說明的是：除表中明確列出的四個方向外，學術碩士生和本科起點博士生的研究方向還包括航空宇航制造及其自動化和振動與噪聲控制兩個方向，專業碩士生的研究方向還包括發射理論與技術、材料與結構力學和空氣動力學三個方向。因人數較少，為簡化需求分析，表中將這些方向統一歸入其他項。從表1可以看出，本課程的選課研究生逐年階梯式上升，課程的重要性和效果得到了研究生的廣泛認可；選課研究生涵蓋了北京理工大學航空宇航科學與技術專業的主要研究方向和三個不同層次的研究生。因此課程內容需要精心設計，以滿足不同方向和不同層次研究生的學習需求。
與其他類型專業不同，航空宇航科學與技術是針對工程應用背景設置的專業。各研究方向的基礎知識和應用領域涵蓋很大的技術范疇，跨越機械、電子和信息等多個不同的領域，相應的測試需求也存在很大的差異。表2給出了主要研究方向的專業背景和測試需求。事實上，就本科層次而言，機械、電子信息、測控與儀器等不同專業類型的測試技術課程教學的側重點和教學內容也存在很大的差別。本課程的教學目標需要充分考慮相關方向研究生在專業基礎、應用背景和測試需求等方面的差異。
表2 主要研究方向專業背景及測試需求
鑒于航空宇航科學與技術專業具有專業涉及面寬、創新性強和測試需求明確等特點，本課程的教學目標定位在：（1）深化有關測試的基礎知識和理論，介紹相關研究方向測試技術發展前沿，兼顧深度與廣度、經典與現代兩對矛盾，構建合理的課程知識體系，激發研究生的主動參與熱情；（2）以測試系統設計和調試為手段，強化以知識應用為特征的實踐能力培養；（3）以文獻閱讀和
探索研究為手段，通過體會和體驗方式培養創新能力。
二、教學改革思路與措施
根據以上教學目標，本課程在北京理工大學精品課程建設項目的支持下，對“航空宇航測試與試驗技術”課程的教學進行了改革，期望通過優化課程教學過程，適當壓縮理論教學課堂授課內容，借助科研和實驗室優勢強化前沿性、研討性和實踐性教學環節，提升課程教學效果。
本課程的教學主要由理論教學、專題討論、測試系統設計和自選試驗四個環節組成。
根據教學計劃，理論教學應著力于深化測試與試驗的基礎知識和理論以及介紹本專業測試的工程需求，主要包括測試基礎理論及其應用和航空航天試驗技術兩個部分。具體內容為測試基礎理論、數據采集與虛擬儀器技術、測試系統設計及評估、航空航天試驗概述、航天測控系統、空間環境試驗技術、飛行試驗技術。其中，前三者主要著眼于深化測試與試驗的基礎知識和理論，后四者主要是幫助研究生了解其所在研究方向的測試需求。理論教學在實施過程中主要存在兩個方面的問題。一方面，選修本課程的研究生的基礎有較大的差異。在選修本課程的研究生中，部分是本校本專業的本科畢業生，選修過類似課程，對專業應用背景和測試需求已有一定的了解，但也有相當部分的研究生是跨專業的，對測試基礎知識和理論了解較少，對專業應用背景和測試需求了解不多。另一方面，理論教學學時有限和不同方向的研究生興趣差異也是需要考慮的問題。基于以上考慮，理論教學采用課堂講授和課后自學相結合的方式進行。對理論性較強的、各研究方向有共同興趣的內容采用課堂講授；對其他內容，依托精品課程項目支持建設的課程網站開展教學，以自學為主，通過網上測驗和答疑等方式幫助研究生檢驗和鞏固學習效果。
專題討論是兼具研討性和前沿性特點的綜合性重點教學環節，對構建研究生課程知識體系廣度、提高創新意識以及體會創新過程具有重要的作用。根據研究生人數的不同，本環節占本課程的教學總學時的1/3―1/2。專題討論要求研究生結合專業方向、課題組科研項目、參研課題或者個人感興趣領域的測試需求進行調研，以近5年內發表的重要文獻為主，完成專題報告，并在課堂上進行時長為20分鐘的講述以及現場質詢。現場質詢時，先由其他研究生根據自己的理解提出問題，教師補充提問和做最后的評價總結。原則上，專題報告必須有與測試相關的思考和分析，并應提交最終的電子文檔。教師根據研究生的報告以及現場回答情況給出相應的評定成績。研究生在他人報告的現場質詢環節所提出的問題的質量將作為其成績評定的重要組成部分。為便于研究生完成選題、搜集材料以及準備專題報告，教師會在課堂上結合自身的科研積累進行相應的專題報告，并給出選題方向和專題范例供研究生參考。
測試系統設計是針對實踐能力培養的教學環節，目的在于強化測試系統設計能力，是在本科課程基礎上對研究生知識應用能力的進一步深化。該環節分為兩個階段。一是教師在課堂上對若干個典型設計范例由淺入深地講解，采用互動教學方式加深研究生對設計難點的理解。課堂教學時共選用3個設計范例。其中，第1個范例較簡單，教師通過仔細講解使研究生對設計流程有所了解；后面進行更接近工程實際的兩個范例教學時，教師先給出設計題目，研究生若干人為一組討論后推薦1人作為代表在黑板上寫出設計結果，教師在課堂上組織學生對各組的設計結果進行充分討論后給出參考答案和總結，以突出設計難點和其解決思路。二是在上述基礎上，研究生自主選擇設計題目，教師通過對研究生提交的設計作業存在的典型問題進行點評，有針對性地糾正存在的共性問題。
不同于本科測試技術課程的實驗環節，自選試驗環節屬于研究性的試驗項目，是兼具前沿性和實踐性特點的綜合性環節，也是研究生體驗創新的重要途徑。整個試驗過程，研究生自主選題，自由組合，自行組織管理。試驗沒有確定的答案和結果，要求研究生若干人（一般4―6人）1組圍繞課題組科研項目、參研課題、實驗室特定設備和自己感興趣的主題開展試驗。自選試驗中發現問題、分析問題和解決問題的過程即是研究生體驗創新的過程。根據需要，學校可以適當資助研究生自行購置試驗器材，搭建測試系統開展試驗。教師通過選題討論、疑難解答和報告評定等方式管理和控制試驗進程和教學質量。
各教學環節與教學目標的關聯如圖1所示。由圖1可以看出，改革后各教學環節更有利于強調知識廣度和現代前沿的課程知識體系構建，并且設置的測試系統設計、專題討論和自選試驗三個環節大幅增加了前沿性、研討性和實踐性教學內容，有效加強了研究生創新能力和實踐能力的培養，形成了鮮明的航空宇航教學特色。這具體體現在以下幾個方面。
（1）通用與特色有機結合的教學內容、基礎與前沿并重的教學思路是構建課程知識體系的保障。一方面，本課程的教學內容在強調通用測試技術的基礎上更注重航空宇航特色，大多與專業應用背景有關，能夠有效激發研究生的專業學習興趣，并為研究生從事相關試驗工作奠定基礎。另一方面，理論教學安排注重夯實研究生的理論基礎，專題討論可使研究生了解先進測試技術的發展情況及其在航天領域的應用前景。
（2）高度參與互動的教學模式是創新能力培養的前提。創新意識是創新能力的基礎，獨特的互動教學模式有效激發了研究生的主動參與和積極思維的創新意識。本課程超過1/3的學時是圍繞專題討論展開的，課程要求研究生必須主動參與討論，同時，教師要將提問情況作為考評標準之一。此外，試驗環節也要求研究生相互協作，共同完成預定的試驗項目。
（3）理論與應用緊密結合的教學方式是實踐能力培養的基礎。測試技術課程是一門以知識應用為導向的實踐型課程。本課程設置的專題討論、測試系統設計以及自選試驗三個環節占整個課程學時的2/3以上，為研究生應用測試理論和基礎知識的學習提供了充分發揮想象力和創造力的展示平臺。
三、教學改革的成效
改革后的課程學時分配及考核情況如表3所示。借助于圖2所示的具有良好互動性的課程網站，課程的理論教學學時被壓縮到10學時。除了《測試基礎理論》、《測試系統設計與評估》以及《航空航天試驗概述》三章在課堂上講授以外，其余的理論教學內容均被安排為自學。這種安排方式充分保證了其他三個教學環節（特別是專題討論環節）的學時，為優化課程教學奠定了基礎。
表4給出了近三年專題討論選題的統計分析結果。需要說明的是：表中的“結合研究方向”是指研究生所選的題目能夠結合本學科各研究方向的應用需求。“結合前沿”是指研究生所選的題目能夠結合測試技術的發展前沿。“結合科研”是指研究生選題為所在課題組此前開展的科研工作。研究生可通過查閱前人公開發表的論文和已畢業研究生的學位論文了解，也可通過與導師或者高年級研究生的交流理解項目深層次的技術問題。“結合課題”是指研究生所選題目與該研究生作為主要參與人參加的研究課題有關。由表中數據可以看出：絕大多數專題都能夠結合研究方向，有助于研究生對專業前沿和工程需求的理解與把握。這主要得益于專題準備階段指導教師對選題的嚴格把關和有意引導研究生盡量選擇與研究方向相關的題目。專題中也有相當比例的題目結合科研或者課題。尤其是結合課題的專題，由于研究生親自參與了課題，有深刻的實際體驗，報告效果極佳，也易于激發課堂討論。需要說明的是：結合課題的選題數量基本保持不變，這主要是后續選課的飛行器總體設計和航天器系統與自主技術方向研究生相對接觸試驗性質科研項目較少以及部分研究生課題暫時沒有確定的緣故。
表5給出了2014年度自選試驗分析結果。由統計結果可以看出：絕大多數試驗選題都是結合科研、課題和實驗室設備進行的，并且有相當部分試驗使用了專業實驗室的重大實驗設備。自選試驗的調試過程對研究生發現、分析和解決問題的能力提出了挑戰。通過參與自選試驗，研究生了解了先進設備的用途和前沿課題的試驗需求。由于所參與的課題是前沿的，部分試驗獲得的結果本身就具有創新性。這表明，通過依托專業實驗室的科研儀器設備，自選試驗取得了良好的教學效果。
依托互動良好的課程網站、反映學科前沿的科研課題以及強大的實驗室科研設備，“航空宇航測試與試驗技術”課程教學改革壓縮了理論教學的學時，并通過專題討論、測試系統設計和自選試驗等三個教學環節，為研究生構建了合理的課程知識體系，加強了研究生創新能力和實踐能力的培養力度，取得了良好的教學效果。本課程的教學改革探索開辟了新的航空宇航類專業研究生測試技術課教學模式，也可為類似專業教學改革探索提供有益的借鑒和參考。
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