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序論：在您撰寫航空航天發(fā)展趨勢時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
[關(guān)鍵詞]航天飛行器；控制；發(fā)展趨勢
中圖分類號：DF25 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）30-0371-01
1 前言
空間技術(shù)是世界上最尖端技術(shù)的科學(xué)和技術(shù)，也是一個國家科技水平和綜合國力的重要體現(xiàn)。世界太空強國和工人提供免費獲得高度關(guān)注和發(fā)展空間，提高技術(shù)，如空間控制，實現(xiàn)在天地之間，各種先進技術(shù)研究項目，新概念的空間太空強國的發(fā)展規(guī)劃，并已取得重要進展。參與航天飛機，本文主要指火箭進入太空，空間，和這種飛機參與控制理論和技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點和困難飛機控制，先進的、基本的、全面的、已經(jīng)成為支持的重點領(lǐng)域之一，中國航天工業(yè)的未來發(fā)展。發(fā)展成為一個獨立的導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)領(lǐng)域的歷史可以追溯到“阿波羅”載人航天計劃的時代。近幾十年來，還被美國作為高超音速飛行器的五個核心技術(shù)之一。
2 航天飛行器控制領(lǐng)域前沿問題與挑戰(zhàn)
2.1 可靠進入空間的控制前沿問題與挑戰(zhàn)
經(jīng)過40多年的不懈努力，我國的運載火箭得到了長足的發(fā)展，獨立自主地研制了14種不同型號的“”系列運載火箭，具備發(fā)射近地軌道、太陽同步軌道、地球同步轉(zhuǎn)移軌道等多種軌道有效載荷的運載能力，入軌精度達到國際先進水平.雖然我國運載火箭已取得舉世矚目的成就，已在世界商用航天發(fā)射市場占有一席之地，并且通過了高密度發(fā)射的考核，控制技術(shù)得到了充分驗證，但是與國外先進的航天運載技術(shù)相比，還存在一些不足：
1）運載火箭應(yīng)對故障的能力不足：由非災(zāi)難性故障而導(dǎo)致發(fā)射任務(wù)難以順利完成或失敗，而這些故障往往可以通過理論方法來克服，需要具備能夠采用診斷和預(yù)測的方法進行系統(tǒng)故障的監(jiān)控、檢測、隔離，能夠評估系統(tǒng)故障的影響并為任務(wù)調(diào)整提供決策支持的能力，對設(shè)備的維護和更換提供指導(dǎo)性建議.
2）火箭發(fā)射成本和經(jīng)濟性有待進一步提升：我國運載火箭與國外相比，入軌精度處于同一個量級甚至更高，但現(xiàn)役運載火箭的價格優(yōu)勢正在逐步喪失，同時也暴露出運載能力不足、發(fā)射準備周期長、任務(wù)適應(yīng)性差的缺點，難以滿足高效率、多樣化的航天發(fā)射和空間運輸需求.
3）對任務(wù)的適應(yīng)能力存在不足：火箭對發(fā)射零時的要求較高，現(xiàn)有方法不具備對發(fā)射時間敏感任務(wù)的適應(yīng)性.控制系統(tǒng)是運載火箭的神經(jīng)中樞，提高控制系統(tǒng)的可靠性，對于提高整個運載系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要.因此，可以通過制導(dǎo)與控制理論方法的革新來提高運載火箭的可靠性、經(jīng)濟性.同時，系統(tǒng)的高可靠性要求也對控制系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高的挑戰(zhàn).
2.2 空天飛行器的控制前沿問題與挑戰(zhàn)
空天飛行器集航空、航天技術(shù)于一身，兼有航空器和航天器的特點與功能，既可以像普通飛機一樣在稠密大氣層內(nèi)飛行，又可以在近空間稀薄大氣層內(nèi)作高超聲速巡航飛行，還可以穿過大氣層進入軌道運行.歸納起來空天飛行器具有五個方面的特點：
1）任務(wù)維數(shù)多：主要包括在軌運行、再入返回兩類任務(wù)，在軌飛行任務(wù)包括初態(tài)建立、軌道機動、軌道維持、高精度對地觀測、在軌穩(wěn)定運行等任務(wù)模式，是迄今最為復(fù)雜的一類飛行器.
2）飛行狀態(tài)跨度大：飛行空域跨越幾百公里地球軌道至地球表面，速度跨越水平著陸低速到第一宇宙速度，在軌飛行時間達到200天以上，再入返回時間約3000s左右，經(jīng)歷的環(huán)境溫度從零下幾十度到1000度以上.
3）飛行環(huán)境惡劣：跨越純空間、稀薄流區(qū)和稠密大氣層，經(jīng)歷空間輻照、高低溫、氣動熱等復(fù)雜環(huán)境.
4）動力學(xué)特性復(fù)雜：包括軌道動力學(xué)和再入動力學(xué)，為適應(yīng)不同飛行環(huán)境，配備了RCS（Reactioncontrol system）和多操縱舛舵，如體襟翼、升降舵、V形垂尾、阻力板等，姿控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且多氣動舵結(jié)構(gòu)導(dǎo)致姿控系統(tǒng)存在多維強耦合特性.
5）升力式返回模式：出于任務(wù)需要和時間限制，空天飛行器再入模式與飛船完全不同，它采用升力式再入模式，從軌道快速返回，利用高升力體外形在臨近空間長時間非慣性、大范圍橫向機動飛行.
3 航天飛行控制技術(shù)發(fā)展趨勢
基于國際空間飛行器控制技術(shù)的研究進展，以及存在的問題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，進一步發(fā)展我國一方面縮短交付系統(tǒng)的未來發(fā)展和世界先進航空航天汽車技術(shù)差距；另一方面提高中國的國際競爭力空間載波系統(tǒng)本身，促進市場化、產(chǎn)業(yè)化、國際化的發(fā)展，中國的空間。進入太空的發(fā)展趨勢是升高的自，可靠性高、重復(fù)使用、低成本方向發(fā)展?？臻g對國家安全具有十分重要的戰(zhàn)略意義，開發(fā)新的太空武器迫在眉睫，太空飛行控制可靠性高、精度高、適應(yīng)性強、自主飛行的特點，快速的響應(yīng)，斷層重建任務(wù)飛行的能力，可以滿足未來空間操作，天地之間復(fù)雜的任務(wù)要求。太空飛行控制技術(shù)在我國應(yīng)該在以下解決方法：
3.1 加強進入空間、空中飛行控制基礎(chǔ)理論研究
盡管美國工程方面取得了巨大的成功，但是NASA不僅僅是滿意，仍頗具影響力的“先進制導(dǎo)控制技術(shù)”的研究計劃，持續(xù)改進的傳統(tǒng)方法，支持控制技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造。應(yīng)該在中國的重大前沿需求，制定相應(yīng)的“工藝先進的指導(dǎo)和控制項目”的主要研究計劃，吸引國內(nèi)單位和研發(fā)團隊開展研究。例如，注意工藝創(chuàng)新布局引起的多學(xué)科交叉的非線性動態(tài)特性，創(chuàng)新、多樣性、混合、異構(gòu)控制功能的飛機控制新概念，理論和方法的研究關(guān)注在信息化環(huán)境中，原本獨立的飛機控制，計算和通信、控制、決策和管理的集成趨勢帶來的新概念，理論和方法的研究。
3.2 重視多學(xué)科交叉研究
HTV-2兩次失敗強調(diào)跨學(xué)科的問題。首先在于氣動力和控制問題：飛行HTV-2偏航角的偏航角大于預(yù)先設(shè)計，和耦合的滾動操作，飛機在滾動方向；二是氣動加熱和材料問題：嚴重的氣動加熱使身體材料剝落，氣壓變化。和新需求、新布局，新未來飛機控制功能使空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)、電廠越來越近，飛行控制耦合電廠不僅提供動力，也有重要的控制功能，不同的控制功能之間的有利和不利影響，多軸控制力矩引起高度耦合，我們應(yīng)加強多學(xué)科交叉設(shè)計方法的研究，并積極探索多學(xué)科聯(lián)合，協(xié)同設(shè)計研究和開發(fā)模式，如開展全面的產(chǎn)品設(shè)計。
4 結(jié)束語
綜上所述，航天飛行器控制技術(shù)在我國的發(fā)展中起著很重要的作用，所以對航天飛行器控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行研究很有現(xiàn)實意義。
參考文獻
[1] 王曉東.淺析航天飛行器控制技術(shù)[J].中國航天，2013.
[關(guān)鍵詞]高技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)；產(chǎn)業(yè)聚集；龍頭企業(yè)帶動模式
[中圖分類號]F127
[文獻標識碼]A
[文章編號]1006-5024(2008)06-0122-04
隨著西部大開發(fā)的不斷深入，西部省份如何充分利用本地雄厚的國防科技資源，實現(xiàn)當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展與騰飛，是一個亟待解決的問題。西安作為中國航空航天產(chǎn)業(yè)的重要基地，在中國乃至全球都擁有特殊的地位和聲譽。2002年麥肯錫的戰(zhàn)略咨詢結(jié)果和專家論證表明，航空航天產(chǎn)業(yè)是西安市應(yīng)該發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。也有資料指出，航空產(chǎn)業(yè)的投入產(chǎn)出在10年之后就是1：80，就業(yè)拉動是1：40。一個機型將有500多個企業(yè)單位與之配套，二級配套的廠商更達到3000-5000家，形成一條金字塔式的產(chǎn)業(yè)鏈。西安發(fā)展航空航天高技術(shù)產(chǎn)業(yè)在全國具有獨一無二的比較優(yōu)勢。
一、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的闡述
高技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)域(Hi-Tech Jndustry District)主要是指高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，以及連綿形成的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)帶(以下簡稱為高技術(shù)區(qū)域)，是高技術(shù)企業(yè)生存和發(fā)展的載體，是一種新型的科學(xué)與工業(yè)相結(jié)合的社會組織形式，包括高技術(shù)中心(Technopole)、科技工業(yè)園(Hi-Tech Industry Park)和科學(xué)城(Seience City)。
產(chǎn)業(yè)聚集是高技術(shù)區(qū)域的成功特征。理論研究與發(fā)展的實踐表明，一個國家或地區(qū)競爭優(yōu)勢的獲得來源于產(chǎn)業(yè)在其內(nèi)部聚集過程中的優(yōu)勢獲得。波特(Potter，1998)以為，在經(jīng)濟全球化進程中，產(chǎn)業(yè)聚集可以從三方面影響企業(yè)和區(qū)域的競爭：一是提高企業(yè)的生產(chǎn)率；二是指明創(chuàng)新方向和提高創(chuàng)新速度；三是促進新企業(yè)的建立，從而擴大和加強聚集本身。
實際上，新時期的產(chǎn)業(yè)聚集更強調(diào)在柔性聚集過程中知識、技術(shù)等要素的重新組合與創(chuàng)新，強調(diào)本地工程師、技術(shù)工人等要素的集中以及本地熟練勞動力市場的形成。各種知識型的資源優(yōu)勢越來越成為各國區(qū)域發(fā)展的主要動力。在高技術(shù)區(qū)域發(fā)展中，產(chǎn)業(yè)聚集更多的是依重于創(chuàng)新，聚集的方向是選擇具有大量高技術(shù)人才和良好創(chuàng)新環(huán)境的區(qū)域。因此，可以說高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的聚集是以高級知識、技術(shù)要素為主形成的，目的是為了獲取具有持續(xù)競爭力的動態(tài)競爭優(yōu)勢。這也是高技術(shù)區(qū)域發(fā)展的重要基礎(chǔ)。
高技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)域的聚集功能是指高技術(shù)區(qū)域憑借其具有的區(qū)位優(yōu)勢，將各種社會資源聚集在一起協(xié)同發(fā)揮作用的效應(yīng)。從其內(nèi)在實現(xiàn)價值看，聚集是高技術(shù)區(qū)域的重要區(qū)位特征，高技術(shù)區(qū)域的聚集功能是表現(xiàn)在人才、資金要素的資源聚集和創(chuàng)新的聚集，并最終體現(xiàn)在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的聚集；從其外在表現(xiàn)分析，高技術(shù)區(qū)域的聚集功能會造成對外部和其他區(qū)域人才、資金、技術(shù)的抽吸效應(yīng)，從而使其取得聚集經(jīng)濟效益的快速發(fā)展，形成技術(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢的高勢能區(qū)位，反過來又對外部和其他區(qū)域產(chǎn)生波及影響和帶動作用。
二、高技術(shù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)聚集的創(chuàng)立、成長與發(fā)展
產(chǎn)業(yè)聚集可以反映出一個高技術(shù)區(qū)域的競爭優(yōu)勢和條件，但是它并非一開始就以完整的面貌出現(xiàn)，必然要經(jīng)歷一個產(chǎn)生和發(fā)展的過程。從硅谷的發(fā)展可以辨識出，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)聚集可以產(chǎn)生聚集效應(yīng)，但最初的產(chǎn)生肯定是一些非聚集的因素在起作用。這些因素是一些區(qū)域的結(jié)構(gòu)性因素，也是觸發(fā)性因素(如斯坦福大學(xué)、政府投資含軍事投資、企業(yè)衍生等)，它們與其他的區(qū)位優(yōu)勢(如自然稟賦等)結(jié)合，就會產(chǎn)生指向性區(qū)位因素，形成最初的企業(yè)進入動力。而這些企業(yè)又會吸引其他企業(yè)進入，區(qū)域的功能性因素起聚集的主要作用，形成動態(tài)的聚集因素(如風險投資、企業(yè)家精神和協(xié)作文化等)，促進產(chǎn)業(yè)聚集的自我發(fā)展。這個演化過程可以從下圖表現(xiàn)出來。
高技術(shù)區(qū)域也可以看作是為產(chǎn)業(yè)聚集創(chuàng)立的一種區(qū)位優(yōu)勢。技術(shù)創(chuàng)新理論認為，在近乎完全競爭的市場中存在小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的門檻，如果此類門檻過高的話，經(jīng)濟發(fā)展有時會因為小的歷史事件而被鎖定在某低級技術(shù)水平上。如果技術(shù)的創(chuàng)新和擴散是多數(shù)采用者都隨著它“走”而引發(fā)的，那么優(yōu)化選擇的機制和環(huán)境就能提供有效的通道。為了幫助高技術(shù)小企業(yè)克服創(chuàng)新門檻的阻礙，并防止經(jīng)濟發(fā)展水平在某個低水平上鎖定，高技術(shù)區(qū)域便應(yīng)運而生，并以提供區(qū)位優(yōu)勢因素來幫助小企業(yè)進行技術(shù)創(chuàng)新，而不完全是出自自發(fā)的。高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群的形成無疑需要企業(yè)有較低的進入門檻。創(chuàng)業(yè)企業(yè)能自由進入聚集產(chǎn)業(yè)，其進入會帶來新技術(shù)、新思維、新的競爭方式，有利于促進競爭與創(chuàng)新，為產(chǎn)業(yè)聚集帶來活力。
高技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)域的發(fā)展模式對園區(qū)發(fā)展至關(guān)重要。Walt,Whitman.Rostow在《經(jīng)濟成長的階段》(1960)一書中認為正確規(guī)劃某一時期的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、確定其發(fā)展模式是制定區(qū)域產(chǎn)業(yè)政策的核心內(nèi)容，也是壯大區(qū)域經(jīng)濟實力，提高區(qū)域競爭力的迫切需求。林金忠(2001)認為，聚集經(jīng)濟本質(zhì)上是空間意義上的外部規(guī)模經(jīng)濟。他把規(guī)模經(jīng)濟分為兩類：單個企業(yè)的內(nèi)部規(guī)模經(jīng)濟；眾多企業(yè)在局部空間上的集中而產(chǎn)生的聚集經(jīng)濟。他提出了三種聚集經(jīng)濟的類型：多層次聚集(企業(yè)間橫向聯(lián)系而形成的聚集)：企業(yè)縱向關(guān)聯(lián)而形成的聚集(產(chǎn)業(yè)鏈)；由于區(qū)位優(yōu)勢而形成的同一產(chǎn)業(yè)或不同產(chǎn)業(yè)的眾多中小企業(yè)的聚集。在科技園區(qū)的建設(shè)中，涵蓋了三類的聚集活動。三種的聚集活動在園區(qū)中處于不同的層次，和園區(qū)的發(fā)展階段緊密相連，如何協(xié)調(diào)三者之間的關(guān)系，如何促成不同階段的企業(yè)的聚集活動，這取決于園區(qū)發(fā)展模式的選擇。
本研究認為高技術(shù)的產(chǎn)業(yè)聚集最適合選用的模式為“龍頭+網(wǎng)絡(luò)”的形式。“龍頭+網(wǎng)絡(luò)”形式也被稱為混合式聚集，是由多核式與網(wǎng)狀式混合而成的產(chǎn)業(yè)聚集。聚集內(nèi)部既存在幾個核心企業(yè)及相關(guān)的小企業(yè)，又存在著大量沒有合作關(guān)系的中小企業(yè)，例如美國的硅谷和印度的班加羅爾軟件工業(yè)園。
高科技產(chǎn)業(yè)聚集以高科技龍頭企業(yè)為核心，以大量的中小民營科技企業(yè)為配套，以科研院所為支撐，實行政府退出，行業(yè)協(xié)會運作的機制。高科技產(chǎn)業(yè)聚集生產(chǎn)高科技產(chǎn)品，經(jīng)營風險大，產(chǎn)品的技術(shù)層次高，附加值往往也很大，要求企業(yè)擁有核心技術(shù)和自主知識產(chǎn)權(quán)，具有很強的技術(shù)創(chuàng)新能力。這類產(chǎn)業(yè)聚集在科技資源高度密集，傳統(tǒng)工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，民營經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)容易形成規(guī)模，如東莞的計算機硬件產(chǎn)業(yè)聚集，西安的航空航天產(chǎn)業(yè)聚集，長江三角洲的先進制造業(yè)聚集和北京的信息產(chǎn)業(yè)聚集等。
三、龍頭企業(yè)帶動模式
(一)龍頭企業(yè)帶動模式的基本內(nèi)涵
通過龍頭企業(yè)的發(fā)展，帶動一大批配套、協(xié)作企業(yè)，圍繞龍頭企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)聚集。其主要特點包括：(1)多核式與網(wǎng)狀式聚集并存；(2)核心企業(yè)不僅帶動了配套企業(yè)的發(fā)展，也為散存的中小企業(yè)提供了機會；(3)核心企業(yè)與配套企業(yè)依靠品牌為核心競爭力，散存的中小企業(yè)主要以低成本為競爭優(yōu)勢；(4)技術(shù)創(chuàng)新是聚集中小企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵。
(二)行業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)帶動因素
1．龍頭企業(yè)與產(chǎn)業(yè)聚集的關(guān)系。在任何一個產(chǎn)業(yè)聚集中，小企業(yè)都占多數(shù)。從產(chǎn)業(yè)聚集內(nèi)部各類企業(yè)的數(shù)量來看，有完全以眾多小企業(yè)組成的“原子式”產(chǎn)業(yè)聚集和以少數(shù)大企業(yè)為中心(龍頭企業(yè))、眾多小企業(yè)為而形成的“輪軸式”或“中衛(wèi)式”產(chǎn)業(yè)聚集。在兩類產(chǎn)業(yè)聚集中，尤以中衛(wèi)式產(chǎn)業(yè)聚集最為普遍。在該類聚集中，大企業(yè)處于整個企業(yè)聚集的支配地位，小企業(yè)聚集處于或下層，主要為“核心企業(yè)”進行特定的專業(yè)化加工。并且核心企業(yè)主要負責產(chǎn)品的最終組裝與生產(chǎn)技術(shù)難度高、附加值大、對規(guī)模效益反應(yīng)敏感的配套產(chǎn)品，小企業(yè)多是分工生產(chǎn)技術(shù)要求低、批量小、專業(yè)性分工度高的各種零輔件與半成品等，參與聚集的小企業(yè)往往又有一次承包、二次承包甚至更多次承包之分，即把核心企業(yè)委托的生產(chǎn)業(yè)務(wù)根據(jù)專業(yè)分工要求分包給其他小企業(yè)，從而會形成多層次的分工協(xié)作體系。中衛(wèi)式產(chǎn)業(yè)聚集的形成往往是少數(shù)大企業(yè)首先產(chǎn)生，然后眾多小企業(yè)逐漸聚集在其周圍。因而相對于眾多小企業(yè)而言，政府首先吸引大企業(yè)聚集更有目標性，也更容易成功。吳旺延(2[)04)認為，處理好大企業(yè)集團與中小企業(yè)的關(guān)系是西部地區(qū)發(fā)展中小企業(yè)聚集的基礎(chǔ)。龍頭企業(yè)是產(chǎn)業(yè)聚集得以發(fā)展壯大的關(guān)鍵，當?shù)卣畱?yīng)當為龍頭企業(yè)保駕護航，要注意發(fā)現(xiàn)和培植聚集龍頭企業(yè)，注重龍頭企業(yè)和品牌建設(shè)。在計劃體制下，西部地區(qū)建立了一批軍工企業(yè)和重工業(yè)企業(yè)。這些企業(yè)是按照全能型模式創(chuàng)建的，集企業(yè)管理功能和社會管理功能為一體，是基建、供應(yīng)、生產(chǎn)、銷售、生活服務(wù)自成體系的，大而全的企業(yè)組織結(jié)構(gòu)。由于體制的原因，這些大企業(yè)迫切需要“瘦身”并和其他企業(yè)“牽手”，才能恢復(fù)活力。
2．龍頭企業(yè)對產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展的帶動作用?！盎疖嚺艿每欤寇囶^帶”，產(chǎn)業(yè)聚集龍頭骨干企業(yè)在加快產(chǎn)業(yè)聚集，推動產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展中起著非常重要的作用。
首先，龍頭企業(yè)促進產(chǎn)業(yè)聚集。一是龍頭企業(yè)都具有較大的規(guī)模和實力，在市場經(jīng)濟條件下，資本、技術(shù)、人才等資源總是首先流向那些擁有較大規(guī)模和較強實力的大企業(yè)。這也就是說，大企業(yè)擁有更強的吸引力和凝聚力，能更好地發(fā)揮產(chǎn)業(yè)聚集主角的功能。二是龍頭企業(yè)都具有自主知識產(chǎn)權(quán)的知名品牌。品牌是市場經(jīng)濟的通行證，是市場競爭力和影響力的集中體現(xiàn)。擁有知名品牌的龍頭企業(yè)對上下游產(chǎn)業(yè)鏈條具有強大的引領(lǐng)和整合能力。三是龍頭企業(yè)具有自己核心優(yōu)勢。對于參與產(chǎn)業(yè)聚集的企業(yè)主體來說，核心優(yōu)勢包括核心技術(shù)、專利產(chǎn)品、管理技能、市場網(wǎng)絡(luò)等諸多方面。一個企業(yè)只要在上述一個或多個方面具有獨特優(yōu)勢，就會對上下游產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生強大的拉動和聚集作用，從而與其他相關(guān)企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)聚集。龍頭企業(yè)作為區(qū)域內(nèi)領(lǐng)頭羊，一般都具有自己獨特的競爭優(yōu)勢。
其次，龍頭企業(yè)促進產(chǎn)業(yè)鏈延伸。龍頭企業(yè)能適應(yīng)國際分工和專業(yè)化生產(chǎn)的新形勢，不斷將一些配套件及特定的生產(chǎn)工藝分離出來，形成一批專業(yè)化配套企業(yè)，并積極支持中小企業(yè)進人自己的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，而專業(yè)配套企業(yè)的大量進入，又會帶領(lǐng)上游原材料供應(yīng)和加工企業(yè)，下游銷售企業(yè)的不斷涌現(xiàn)，從而促進產(chǎn)業(yè)聚集內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸。
再次，龍頭企業(yè)加速科技創(chuàng)新、帶動產(chǎn)業(yè)升級。為了保持行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位，龍頭企業(yè)會更加注重技術(shù)的創(chuàng)新和引進。通過與高等院校、科研院所的合作開發(fā)新技術(shù)、新工藝，與國際大企業(yè)合作，引進國外成熟的先進科技，在新產(chǎn)品開發(fā)方面不遺余力。研究表明，擁有龍頭企業(yè)或知名品牌的產(chǎn)業(yè)聚集，科技經(jīng)費投入規(guī)模較大，龍頭企業(yè)科技投入也較大。
最后，龍頭企業(yè)提高產(chǎn)業(yè)聚集內(nèi)的組織化程度。龍頭企業(yè)按市場導(dǎo)向，進入某一產(chǎn)品或產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，組織專業(yè)生產(chǎn)，為了自身產(chǎn)品的保證和競爭力的培養(yǎng)，龍頭企業(yè)雖然會發(fā)展很多的配套企業(yè)，將一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)分離出去，但還是會通過協(xié)作，把產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后作為一個體系來運作，激活各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)要素，產(chǎn)生“一石激起千層浪”的連鎖效應(yīng)。
龍頭企業(yè)具有開拓市場、引導(dǎo)生產(chǎn)、深化加工、搞好配套服務(wù)的綜合功能。只要充分發(fā)揮龍頭企業(yè)的帶動作用，通過龍頭企業(yè)的品牌優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢和市場優(yōu)勢，把分散的、小規(guī)模的生產(chǎn)經(jīng)營組織起來，形成有競爭力的產(chǎn)業(yè)聚集，改進工藝、提高技術(shù)，帶動整個產(chǎn)業(yè)水平提高，就會最終形成在全國甚至全世界有影響的產(chǎn)業(yè)品牌。
(三)模式中龍頭企業(yè)所需條件
1、龍頭企業(yè)有足夠大的規(guī)模。龍頭企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的規(guī)模較大，經(jīng)營效益較好，有能力帶動一批配套企業(yè)，并能持續(xù)為配套企業(yè)的生存發(fā)展提供市場空間。
2．龍頭企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈可拆分。龍頭企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈較長，并且每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以拆分，使配套企業(yè)的獨立存在成為可能。
3．龍頭企業(yè)產(chǎn)品的外協(xié)性。龍頭企業(yè)所需的原材料、半成品或零部件可以由配套企業(yè)生產(chǎn)或加工，不涉及龍頭企業(yè)的核心技術(shù)。
4．龍頭企業(yè)和配套企業(yè)要形成合理的分工協(xié)作關(guān)系。龍頭企業(yè)與配套企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)、市場開拓、產(chǎn)品生產(chǎn)方面要有合理分工，建立良好的協(xié)作關(guān)系，不能成為競爭對手。
5．原料取得的便利性。為龍頭企業(yè)配套的企業(yè)所需的初級原料要很方便取得，能夠承受運輸費用。
(四)應(yīng)注意的問題
1．龍頭企業(yè)要持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。龍頭企業(yè)的發(fā)展是整個產(chǎn)業(yè)聚集存在的基礎(chǔ)，只有龍頭企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展才能為整個產(chǎn)業(yè)聚集提供發(fā)展的條件和機遇。
2．龍頭企業(yè)的技術(shù)支持。龍頭企業(yè)應(yīng)為配套企業(yè)提供相應(yīng)的技術(shù)扶持，使配套企業(yè)能夠跟上龍頭企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展的步伐，保證配套企業(yè)的健康發(fā)展。
只要培育好龍頭企業(yè)，引導(dǎo)好配套企業(yè)，協(xié)調(diào)好龍頭企業(yè)與配套企業(yè)的分工協(xié)作關(guān)系，就一定能促進龍頭企業(yè)作為帶動型產(chǎn)業(yè)聚集的形成和發(fā)展。
四、西安航空航天產(chǎn)業(yè)園區(qū)模式
(一)西安航空航天產(chǎn)業(yè)園區(qū)可行性分析。地區(qū)間的產(chǎn)業(yè)競爭集中體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)聚集的競爭，要提升產(chǎn)業(yè)競爭力，就要增強產(chǎn)業(yè)聚集的競爭力，進而要求搞好產(chǎn)業(yè)聚集的空間載體即產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建設(shè)。產(chǎn)業(yè)園區(qū)通過培育主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和建立相關(guān)支持產(chǎn)業(yè)配套，聚集和整合大量的資金、人才、信息等資源，組建信息交流和知識擴散的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮其外部經(jīng)濟效應(yīng)，形成了創(chuàng)新的系統(tǒng)環(huán)境，使各個主體能實現(xiàn)有效的分工與合作，同時產(chǎn)業(yè)園區(qū)通過建立使地方政府、企業(yè)、服務(wù)機構(gòu)之間實現(xiàn)互動合作的對話機制，協(xié)調(diào)聚集之間的地域、產(chǎn)業(yè)分工和合作，從而促進聚集的不斷成長并提升產(chǎn)業(yè)組織的競爭力。產(chǎn)業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)聚集相互促進、相互制約，產(chǎn)業(yè)園區(qū)是形成、承載和促進產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展的空間載體，產(chǎn)業(yè)聚集是提升
產(chǎn)業(yè)園區(qū)和地區(qū)產(chǎn)業(yè)競爭力的核心內(nèi)容。
產(chǎn)業(yè)價值鏈理論來源于哈佛大學(xué)商學(xué)院教授邁克爾?波特在其1985年出版的《競爭優(yōu)勢》一書中提出的“價值鏈(Value Chain)”理論。在生產(chǎn)者驅(qū)動的價值鏈中，價值鏈中的關(guān)鍵制造者一般控制關(guān)鍵技術(shù)，扮演協(xié)調(diào)各個環(huán)節(jié)的角色。在這里，生產(chǎn)商負責協(xié)助它們的供應(yīng)商和顧客的效率。生產(chǎn)者驅(qū)動的價值鏈是那些大型的、通常由跨國制造商發(fā)揮中心作用來協(xié)調(diào)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)(包括它們的前向和后向聯(lián)系)，這以資本和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)――例如汽車、飛機、計算機、半導(dǎo)體和重型機械產(chǎn)業(yè)為典型。
所以，以核心企業(yè)為龍頭，形成產(chǎn)業(yè)鏈，進而形成網(wǎng)絡(luò)化集群是可行的。而且通過發(fā)展和完善產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)，充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)聚集的空間聚集和產(chǎn)業(yè)鏈交織優(yōu)勢，更是增強地區(qū)產(chǎn)業(yè)競爭力和經(jīng)濟實力的有效途徑。西安航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式是圍繞航天、航空等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，形成產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的航空航天產(chǎn)業(yè)園區(qū)。其中，西安閆良航空產(chǎn)業(yè)園結(jié)合優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)培育龍頭核心企業(yè)、拉長軍民兩用科技園區(qū)的產(chǎn)業(yè)鏈條。即以西安飛機工業(yè)集團公司為中心，在支持龍頭核心企業(yè)的科研活動及其成果的產(chǎn)業(yè)化，注重培育相關(guān)配套的企業(yè)，拉成產(chǎn)業(yè)鏈。西安韋曲航天科技產(chǎn)業(yè)科技園區(qū)是以龍頭軍工企業(yè)為核心形成的園區(qū)，即圍繞大型軍工企業(yè)形成軍地兩用型產(chǎn)業(yè)園區(qū)，以航天科技產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)，其產(chǎn)業(yè)定位是以發(fā)展航天科技產(chǎn)業(yè)聚集及民為支柱產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮航天高科技的優(yōu)勢，促進航天科技企業(yè)的民用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
(二)西安航空航天產(chǎn)業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀。西安的閻良、韋曲作為中國航空航天產(chǎn)業(yè)的重要基地，具備了發(fā)展高技術(shù)航空航天科技產(chǎn)業(yè)的基本條件。其中閻良擁有一批在全國有一定影響的大型企業(yè)集團，如西安飛機工業(yè)集團公司、西安飛機設(shè)計研究所、飛行試驗研究院，以及毗鄰的西安航空發(fā)動機公司，是全國唯一的集飛機設(shè)計、生產(chǎn)制造、試飛鑒定、教學(xué)培訓(xùn)為一體、產(chǎn)業(yè)體系最完整的航空產(chǎn)業(yè)基地；韋曲以研發(fā)和制造液體火箭發(fā)動機的中國航天集團公司第六研究院基地為依托，兼具西安電子工程研究所等32家航天和高科技產(chǎn)業(yè)，充分發(fā)揮業(yè)已形成的航天科技資源對科技的帶動作用，促進區(qū)域經(jīng)濟的快速發(fā)展。
根據(jù)西安市航天航空產(chǎn)業(yè)的實際情況及特點，作者對航天航空產(chǎn)業(yè)園區(qū)的發(fā)展模式進行分析研究，認為其產(chǎn)業(yè)聚集最適合選用的模式為“龍頭+網(wǎng)絡(luò)”的形式，即是由多核式與網(wǎng)狀式混合而成的一種混合式產(chǎn)業(yè)聚集。
【關(guān)鍵詞】航空發(fā)動機燃油系統(tǒng)控制系統(tǒng)研究進展
隨著我國航空航天的不斷進步，航空發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展也不斷的提高，燃油和控制系統(tǒng)由原來的簡單系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的復(fù)雜技術(shù)，由原來的液壓機械操作發(fā)展到現(xiàn)在由全權(quán)限數(shù)字電子控制（FADEC）進行操作。原有的軍用航空發(fā)動機中燃油和控制系統(tǒng)的特點是多變幾何控制能力，而現(xiàn)在的FADEC技術(shù)將發(fā)動機的故障診斷和監(jiān)視系統(tǒng)歸入到發(fā)動機的控制系統(tǒng)中。在航空航天發(fā)展速度較快的今天，防喘控制也受到航天專家的重視。因此，本文將對航空發(fā)動機燃油和控制系統(tǒng)的發(fā)展進行闡釋，為我國的航空航天發(fā)展提供理論依據(jù)。
1我國現(xiàn)階段航空發(fā)動機的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1燃油控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
燃油控制系統(tǒng)是航空發(fā)動機的核心控制系統(tǒng)，其主要性能直接影響整個發(fā)動機的控制系統(tǒng)，而燃油泵是燃油系統(tǒng)的重要組成部分。燃油泵包括燃油增壓泵和主燃油泵，目前全球各國研制的軍用航空發(fā)動機中的燃油增壓泵是采用離心式獨立轉(zhuǎn)動模式，其增壓能力可達到0.4-0.8 MPa；而主燃油泵一般采用的是齒輪泵，主要是由于齒輪泵的體積較小、流量較大。還有一種比較合理的選擇是采用高壓柱塞泵，它既可以作為主燃油泵還可以作為噴口油泵，據(jù)調(diào)查顯示，該泵使用情況較為普遍，在英國生產(chǎn)的發(fā)動機中就采用了高壓柱塞泵作為主燃油泵，最大的出口壓力可達21 MPa，最大的流量也可達每小時10000kg，而近期俄羅斯也研發(fā)出了高壓燃油柱塞泵。而通過大量的實驗和應(yīng)用顯示，在泵油系統(tǒng)中還是應(yīng)該采用離心泵作為發(fā)動機的主燃油泵，其主要特點是制造結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)地較輕、燃油溫升較少，且質(zhì)量達到了要求。離心泵在設(shè)計上較為簡單，其控制操作也極為方便，但在小流量的啟動過程中其性能較低，因此需要再單獨配置一個啟動泵，這樣將發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)和流量變?yōu)榭烧{(diào)控的模式。
1.2噴管控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)動機的噴管控制系統(tǒng)在航空發(fā)動機中也占有舉足輕重的位置，對于發(fā)動機尾噴管的介質(zhì)，我國目前采用液壓油、燃油和滑油，但由于滑油和液壓油的性較好，可導(dǎo)致噴管油源泵在工作時壓力達到最高。在發(fā)動機中使用液壓油系統(tǒng)則可以無需設(shè)立獨立的油源系統(tǒng)，但在這樣共同使用液壓油源時，可對飛機的動態(tài)操作系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響，還會導(dǎo)致飛機的液壓系統(tǒng)遭到污染。有調(diào)查顯示，英國曾采用發(fā)動機尾噴管的獨立滑油系統(tǒng)，雖然對噴管的控制得到了靈敏的提升，但在油源系統(tǒng)中增加了油箱和油泵等裝置，使得控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。目前在我國的軍用發(fā)動機中，使用較多的噴管控制系統(tǒng)是以燃油為介質(zhì)，與此同時，在噴管油源泵的選擇上多以高壓柱塞泵為主。該泵的最大出口壓力可達23 MPa，最大流量可達每小時3600L。
1.3FADEC技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
FADEC技術(shù)是新研發(fā)的全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)，其主要包括傳感器、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、微處理機以及數(shù)據(jù)的通訊。數(shù)據(jù)傳感器的使用數(shù)量在不斷的增加，致使軍用發(fā)動機電纜的質(zhì)量也有進步，在發(fā)動機的燃油和控制系統(tǒng)中，傳感器的質(zhì)量占有不可或缺的位置。我國對傳感器的研發(fā)方向是制造出光纖和智能的傳感器，這將是迎合光纖通信的最大亮點。與此同時，微電子技術(shù)也給FADEC的發(fā)展提供了電子硬件，隨著電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微處理機也越來越受到航空專家的關(guān)注。在發(fā)動機的數(shù)據(jù)通訊過程中，通過高速的光纖數(shù)據(jù)把發(fā)動機的智能傳感器和執(zhí)行機構(gòu)有效的連接起來，取代了原有的點到點式的串行通訊方式，這樣提高了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的安全性。在發(fā)動機未來的研發(fā)過程中，要注重防喘控制等相結(jié)合的應(yīng)用，要做到同監(jiān)視系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)以及火控系統(tǒng)共同結(jié)合。FADEC技術(shù)可以實施較復(fù)雜的控制計劃，用自適應(yīng)控制系統(tǒng)進行對發(fā)動機的綜合控制。
1.4防喘系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
防喘系統(tǒng)在軍用航空發(fā)動機中的主要作用是防止飛機飛行或發(fā)射武器時發(fā)動機出現(xiàn)喘振和熄火。美國和俄羅斯等國家在軍用發(fā)動機上都使用了防喘和消喘的控制系統(tǒng)，同樣的在我國的軍用航空發(fā)動機中也應(yīng)用了數(shù)字化的防喘控制系統(tǒng)，并取得了較大的研究進展。我國軍用發(fā)動機中防喘控制系統(tǒng)的設(shè)計理念是采用有靜壓傳感器的喘振信號器和高響應(yīng)壓力傳感器，其設(shè)計可以利用數(shù)字濾波準確的判斷出喘振的征候。不同類型的發(fā)動機其采用的防喘控制系統(tǒng)也是不盡相同的。在發(fā)動機的研發(fā)過程中，進口溫度在90-100℃之內(nèi)方可保證發(fā)動機工作的穩(wěn)定性，若超過140℃時，發(fā)動機會出現(xiàn)瞬間的喘振現(xiàn)象，但發(fā)動機自身的防喘控制系統(tǒng)會將其回復(fù)到原始的穩(wěn)定狀態(tài)。
1.5監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
在我國軍用發(fā)動機中均配置了不同模式的監(jiān)視控制系統(tǒng)，根據(jù)飛機功能的不同配置不同模式的監(jiān)視控制系統(tǒng)，有的配置專用的監(jiān)視系統(tǒng)，有的同飛行記錄系統(tǒng)相兼容。我國研制的軍用發(fā)動機中的監(jiān)視控制系統(tǒng)，為了監(jiān)視發(fā)動機在使用過程中關(guān)鍵參數(shù)的變化情況，監(jiān)視系統(tǒng)可記錄發(fā)動機的工作時間、工作溫度、渦輪葉片的使用壽命系數(shù)以及高壓轉(zhuǎn)子的主、次循環(huán)等參數(shù)。監(jiān)視系統(tǒng)在正常工作時，有兩個機構(gòu)在執(zhí)行著相應(yīng)的職責，一個機構(gòu)執(zhí)行控制系統(tǒng)，另一個機構(gòu)執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，當監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，就由狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)進行對發(fā)動機的控制，在控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時間里對飛行的數(shù)據(jù)和存儲的監(jiān)視參數(shù)進行記錄，以便對監(jiān)視故障的診斷提供幫助。
2我國未來燃油和控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
2.1供油系統(tǒng)的加強
我國研發(fā)的軍用發(fā)動機主要是以燃油和控制系統(tǒng)為主導(dǎo)地位，采用新型的燃油泵控制系統(tǒng)同科學(xué)的電子硬件相結(jié)合，共同提高FADEC系統(tǒng)的工作性能。運用科學(xué)的控制系統(tǒng)和合理的控制算法可提高發(fā)動機的控制指令，不僅可以提高控制系統(tǒng)的使用壽命，同時還可以降低研發(fā)控制系統(tǒng)的成本。而降低供油系統(tǒng)的成本也成為學(xué)者的研究目標，研究表明當燃油的溫升在20-30℃之間時，供油系統(tǒng)的質(zhì)量便可減輕一半，這就大大的提高了供油系統(tǒng)的使用壽命。為了降低燃油系統(tǒng)對污染的增加，我國研制的軍用發(fā)動機多采用離心式油泵，進而取代原有的齒輪泵和柱塞泵。但離心泵在工作過程中有弊端，即在小流量時效率較低，便會造成燃油溫度的升高，因此，專家研發(fā)得出通過調(diào)節(jié)泵的工作轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)燃油泵的供油量。目前我國軍用的航空發(fā)動機的燃油系統(tǒng)是應(yīng)用電子技術(shù)進行控制，這就需要應(yīng)用高集成度和耐高溫的電子元件和器件，獨立的燃油泵轉(zhuǎn)動裝置便成了發(fā)動機自我監(jiān)視和診斷的保證。
2.2先進技術(shù)和科技的應(yīng)用
我國軍用發(fā)動機的燃油和控制系統(tǒng)中，應(yīng)用了先進的技術(shù)和科技，采用耐高溫的半導(dǎo)體元件可耐高溫350℃、應(yīng)用最先進的高溫光電技術(shù)測量裝置、采用砷化鎵材質(zhì)作為集成電路、高速處理器可達每秒一億次以及高性能的復(fù)合材料。在軍用航空發(fā)動機控制系統(tǒng)的設(shè)計上運用先進的分析和檢測軟件。在發(fā)動機研制過程中，應(yīng)加強計算機輔助的設(shè)計理念，在燃油附件中利用先進技術(shù)進行改造，從發(fā)動機的工裝設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計以及編程等發(fā)面共同發(fā)展，提高發(fā)動機的質(zhì)量，節(jié)省研制時間。要利用先進的技術(shù)積極展開對控制系統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)的研發(fā)工作，加強對FADEC技術(shù)的研發(fā)，利用智能傳感器、數(shù)字執(zhí)行機構(gòu)、數(shù)據(jù)通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進行發(fā)動機的研發(fā)。
3結(jié)語
在我國航空航天行業(yè)迅速發(fā)展的今天，軍用航空發(fā)動機燃油和控制系統(tǒng)的研究取得了較大的進步。隨著我國科研人員的不斷研究，中國航空發(fā)動機的燃油和控制系統(tǒng)也達到了較高的水平。為能研制出更高質(zhì)量的航空發(fā)動機燃油和控制系統(tǒng)，研究人員應(yīng)繼續(xù)加大對FADEC系統(tǒng)的研發(fā)工作，增加試驗的準確性和應(yīng)用性，要注重軟件系統(tǒng)的編程，結(jié)合實踐中發(fā)動機的型號進行研究，加快FADEC系統(tǒng)的研發(fā)。本文通過闡釋燃油控制系統(tǒng)、噴管控制系統(tǒng)、FADEC技術(shù)系統(tǒng)、防喘系統(tǒng)以及監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，進而提出了我國要加強供油系統(tǒng)，同時采用先進技術(shù)和科技來提高我國未來燃油和控制系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展。為我國軍用航空發(fā)動機的研制提供理論依據(jù)，與此同時，也為我國的航空航天發(fā)展指明了方向。
參考文獻：
[1]張紹基.航空發(fā)動機燃油與控制系統(tǒng)的研究與展望[J].航空發(fā)動機，2003，03：1-5+10.
關(guān)鍵詞：增材制造技術(shù)；金屬快速成型；工程應(yīng)用；發(fā)展趨勢
中圖分類號：TB47 文獻標志碼：A
增材制造技術(shù)又稱快速成型技術(shù)（RapidPro－totyping，RP），是20世紀80年代中期發(fā)展起來的一種利用材料堆積法制造實物產(chǎn)品的一項高新技術(shù)．該技術(shù)借助計算機、激光、精密傳動和數(shù)控等手段，將計算機輔助設(shè)計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）集成于一體，以逐層累積的建造方式在短時間內(nèi)直接制造產(chǎn)品樣品，無需傳統(tǒng)的機械加工設(shè)備和工藝，顯著地縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期，增強了企業(yè)的競爭能力［1］．相比傳統(tǒng)機械制造方法，增材制造技術(shù)可以實現(xiàn)任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)模具等的快速制造，在單件或小批量生產(chǎn)用機械制造過程中，具有制造成本低，周期短的優(yōu)勢，因此廣泛應(yīng)用于機械制造業(yè)［2］．
1增材制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
1．1增材制造技術(shù)在國外的發(fā)展
增材制造技術(shù)最早出現(xiàn)在1892年，美國Blan－ther用分層制造法構(gòu)成地形圖并申請了專利，開啟了該技術(shù)發(fā)展的序幕．20世紀80年代，RP技術(shù)經(jīng)歷了快速及根本性的發(fā)展，僅在1986～1998年期間注冊的美國專利就有274個［3］．美國的3DSystems公司于1988年生產(chǎn)出了世界上第一臺液態(tài)光敏樹脂選擇性固化快速成型機（SLA－250）．20世紀90年代后期，出現(xiàn)了3DP、SDM、SGC、FDM等十幾種不同的快速成型技術(shù)．2012年美國總統(tǒng)奧巴馬為重振美國制造業(yè)提出一系列計劃，將3D打印技術(shù)列為11項重要技術(shù)之一．英國技術(shù)戰(zhàn)略委員會“未來的高附加值制造技術(shù)展望”中，把增材制造技術(shù)列為提升國家競爭力，應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的22個應(yīng)優(yōu)先發(fā)展技術(shù)之一［4］．目前，美國Ford汽車公司和DuPont公司已經(jīng)在他們的生產(chǎn)線上采用RP技術(shù)，美國Pratt＆Whitney公司已應(yīng)用RP技術(shù)制造鑄造熔模．歐洲和日本等國家也不甘落后，紛紛進行RP技術(shù)及設(shè)備研制等方面的研究工作，如德國的EOS公司、以色列的Cubital公司以及日本的CMET公司等［3］．近年來，采用RP設(shè)備最積極的地區(qū)是東亞，尤其是韓國、香港、新加坡［5］．國外RP技術(shù)在航天航空、汽車交通、醫(yī)療器械、藝術(shù)創(chuàng)作等多個領(lǐng)域得到應(yīng)用．
1．2增材制造技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展
我國于90年代初才開始增材制造技術(shù)研究，雖短短20余年時間，卻得到了工業(yè)界的高度重視，發(fā)展迅速．2013年，國內(nèi)媒體紛紛報道，將RP技術(shù)稱為“3D打印—無所不能的未來”［6］、“幾乎顛覆傳統(tǒng)的制造模式”［7］等．我國已擬定增材制造技術(shù)路線圖和中長期發(fā)展戰(zhàn)略，中國工程院2012年1號文件內(nèi)容即為進行“增材制造技術(shù)工程科技發(fā)展戰(zhàn)略的研究”，成立了由華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)、北京航天航空大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和國防科工委625所等專家組成的工作組，并已在2013年3月提交相關(guān)咨詢研究報告［4］．目前，我國已初步形成增材制造設(shè)備和材料的制造體系．部分國產(chǎn)設(shè)備已接近或達到美國公司同類產(chǎn)品的水平，設(shè)備及材料價格便宜．在國家科學(xué)技術(shù)部的支持下，我國已在深圳、天津、上海、西安等地建立一批向企業(yè)提供快速成形技術(shù)的服務(wù)機構(gòu)，推動了增材制造技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用．另外，我國的部分科研院所和企業(yè)已研發(fā)出光固化、金屬熔敷、生物制造、陶瓷成形、激光燒結(jié)、金屬燒結(jié)、生物制造等類型的增材制造裝備和材料［8］，取得了很好的效果．但與工業(yè)化國家相比，我國RP技術(shù)的研究和應(yīng)用尚存在一定的差距．
2增材制造技術(shù)基本成型原理與工藝
2．1增材制造技術(shù)的原理
增材制造技術(shù)是采用離散∕堆積成型的原理，通過離散獲得堆積的路徑、限制和方式，經(jīng)過材料堆積疊加形成三維實體的一種前沿材料成型技術(shù)［9］．其過程為：對具有CAD構(gòu)造的產(chǎn)品三維模型進行分層切片，得到各層界面的輪廓，按照這些輪廓，激光束選擇性地切割一層層的紙（或樹脂固化、粉末燒結(jié)等），形成各界面并逐步疊加成三維產(chǎn)品［10］．由于增材制造技術(shù)把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加，因而可以在沒有模具和工具的條件下生成任意復(fù)雜的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性［11］．增材制造技術(shù)體系可分解為幾個彼此聯(lián)系的基本環(huán)節(jié)：三維模型構(gòu)造、近似處理、切片處理、堆積成形、后處理等．增材制造過程如圖1所示．
2．2增材制造技術(shù)的制造工藝
隨著CAD建模和光機電一體化技術(shù)的發(fā)展，增材制造技術(shù)的工藝發(fā)展很快，按照所用材料和建造技術(shù)的不同，目前投入應(yīng)用的已有十余種工藝方法．其中發(fā)展較為成熟的主要有光固化立體成型、分層實體制造、選擇性激光燒結(jié)等．上述工藝發(fā)展較為成熟，在此不再贅述．金屬直接成形法可以實現(xiàn)具有較高致密度和力學(xué)性能產(chǎn)品的快速制造，但工藝難度大，因此整體還處于技術(shù)研究階段［2］．現(xiàn)將發(fā)展?jié)摿^大、較前沿的金屬直接成型工藝進行重點介紹．2．2．1激光立體成形技術(shù)激光立體成形技術(shù)（LSF）是在快速成形技術(shù)和大功率激光熔覆技術(shù)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來的一項新的先進制造技術(shù)［12］．該技術(shù)綜合了激光技術(shù)、材料技術(shù)、計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造技術(shù)和數(shù)控技術(shù)等先進制造技術(shù)，通過逐層熔化、堆積金屬粉末，能夠直接從數(shù)據(jù)生成三維實體零件，具有無模具、短周期、近凈成形、組織均勻致密、無宏觀偏析等優(yōu)點［13］．這項技術(shù)尤其適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的整體制造，在航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景．目前，LSF的研究不斷取得突破性進展，發(fā)展迅速．如西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點實驗室，在國內(nèi)率先提出LSF發(fā)展構(gòu)思，并研發(fā)一套完整的高性能致密金屬零件的激光立體成形理論、技術(shù)與裝備，榮獲陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎［14］．近年來，LSF在大型鈦合金構(gòu)件的研究方面取得重大突破，解決了其變形控制、幾何尺寸控制、冶金質(zhì)量控制、系統(tǒng)裝備等方面的一系列難題［4］，如試制成功C9飛機翼肋TC4上下緣條構(gòu)件．另外，LSF在一些理論研究方面也取得一些進展，如激光成形凝固組織的理論分析；TC4合金的α＋β兩相組織控制、斷裂韌性、疲勞性能的研究；激光立體成形鎳基合金室溫拉伸和高溫持久性能研究等．LSF在航空航天領(lǐng)域的設(shè)備修復(fù)、激光組合制造、現(xiàn)場維修和再制造以及醫(yī)用植入體應(yīng)用等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用．其中，航空航天領(lǐng)域研究進展顯著，如航空航天高性能薄壁零件的成形、挽救常規(guī)技術(shù)不可修復(fù)的航空發(fā)動機零件、修復(fù)高推重比航空發(fā)動機整體葉盤、尾氣能量處理透平機0Cr17Ni4Cu4Nb葉輪修復(fù)［4］等．LSF發(fā)展較快，已在國內(nèi)外獲得廣泛應(yīng)用，還須在工藝研究進一步系統(tǒng)化、理論研究繼續(xù)深化、發(fā)展激光涂覆過程的實時觀測技術(shù)、開發(fā)適用于該技術(shù)的合金材料、成形精度與成形速率如何達到最佳匹配［15］等方面加大研究力度．2．2．2激光選區(qū)熔化工藝激光選區(qū)熔化工藝（SLM）是激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的一種升級和衍生，是直接進行金屬打印的最新前沿技術(shù)之一．該技術(shù)為將零部件CAD模型分層切片，采用預(yù)鋪粉的方式，掃描鏡帶動激光束在計算機控制下沿圖形軌跡掃描選定區(qū)域的合金粉末層，使其熔化并沉積出與切片厚度一致、形狀為零件某個橫截面的金屬薄層，直到制造出與構(gòu)件CAD模型一致的金屬零件［16］．其工藝原理圖如圖2所示，SLM制造激光功率一般在數(shù)百瓦級，精度高（最高可達0．05mm），質(zhì)量好，加工余量?。艿呐浜厦嬷猓圃斓漠a(chǎn)品一般經(jīng)噴砂或拋光等后續(xù)簡單處理就可直接使用．該技術(shù)燒結(jié)速度快，成型件質(zhì)量精度高，適合中、小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，尤其是復(fù)雜薄壁型腔結(jié)構(gòu)件的高精度整體快速制造［16］．SLM可為生產(chǎn)高精密、復(fù)雜器件提供全新的制造方法，應(yīng)用前景廣闊．如：美國GE公司在各大型企業(yè)中率先成立金屬材料激光熔化增材制造研發(fā)團隊，并在LEAP噴氣發(fā)動機中采用SLM制造燃油噴嘴；美國NASA馬歇爾航天飛行中心于2012年采用激光選區(qū)熔化成形技術(shù)制造了復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零部件樣件，用于“太空發(fā)射系統(tǒng)”重型運載火箭；2013年8月，NASA對SLM制造的J－2X發(fā)動機噴注器樣件進行了熱試車試驗并獲得成功；美國加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校太空發(fā)展探索團隊用3D打印方法制造火箭發(fā)動機推力室組件等［16］．在設(shè)備開發(fā)方面，早在2004年，華南理工大學(xué)與北京隆源合作，在國內(nèi)選區(qū)激光燒結(jié)設(shè)備的基礎(chǔ)上首先開發(fā)出選區(qū)激光熔化快速制造設(shè)備Dimetal－240．2012年，華南理工大學(xué)研發(fā)出最新精密型Dimetal－100成型機［17］．目前，各研究機構(gòu)一直致力于高（變）致密度、成型角度、薄壁、力學(xué)性能等基礎(chǔ)研究，適用于該技術(shù)的各種金屬材料及工藝研究有待開發(fā)．
3增材制造技術(shù)的應(yīng)用典型
3．1設(shè)計驗證方面的應(yīng)用
增材制造技術(shù)在設(shè)計驗證方面應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用于航天系統(tǒng)功能性風扇組裝、進行功能性和聲響測試，使得模擬實際旋轉(zhuǎn)速度達15000r／min，遴選出問題解決方案，節(jié)約成本［18］．保時捷將其用于功能性測試，以便分析冷凍液流動特性，改變設(shè)計以減少紊流．另外，美國GE公司采用增材制造技術(shù)用1個零件代替原設(shè)計20個零件組成的飛機發(fā)動機噴嘴，減重25％，增效15％，制造成本大幅度降低，已大批量生產(chǎn)；美國公司還采用增材制造技術(shù)，成形了能耐熱3300°C的復(fù)合材料航天發(fā)動機零件，使其成為“龍飛船2號推力達到龍飛船1號推力的200倍”技術(shù)的關(guān)鍵［19］．增材制造技術(shù)還可應(yīng)用于機器人表面映射反饋輔助原型設(shè)計［20］、光彈應(yīng)力分析等．光彈應(yīng)力分析時，需將作用于激光快速原型工件上的應(yīng)力可視化，以識別設(shè)計不足的區(qū)域．圖3為增材制造技術(shù)設(shè)計驗證的部分應(yīng)用.
3．2模具制造方面的應(yīng)用
增材制造技術(shù)在模具制造方面的應(yīng)用廣泛，主要分為軟模具制造和硬模具制造．利用真空澆注軟硅膠模翻模技術(shù)，可生產(chǎn)小批量的類似工程塑料、聚氨酯等產(chǎn)件．快速鑄造方面，光敏樹脂消失法鑄造可一次完成鑄造成型，周期短，機械性能好［21］．嘉陵集團利用該技術(shù)用于摩托車發(fā)動機缸頭研制，獲得了巨大的經(jīng)濟效益．光固化原型與砂型結(jié)合鑄造技術(shù)應(yīng)用也較為廣泛，如研發(fā)新型四缸柴油發(fā)動機缸蓋［18］、開發(fā)汽車零部件［22］等．快速成形原型直接制造蠟型模具可用于小批量精鑄，大大提高鑄件壽命，節(jié)約成本．另外，西安交通大學(xué)研發(fā)出的陶瓷型鑄造，鑄型外殼、內(nèi)芯和漿料包裹層一體化設(shè)計，使航空葉片鑄件合格率由15％提升至85％．東方氣輪機廠利用該技術(shù)已研發(fā)出空心渦輪葉片，大大提高了葉片機械力學(xué)性能［18］．目前，最為先進的快速模具制造方法有樹脂基復(fù)合材料快速制模方法、中或低熔點合金鑄造制模、金屬電弧噴涂制模等．其中，金屬電弧噴涂成型快速制模技術(shù)［18］在模具成本、壽命、制造周期、精度等方面具有綜合優(yōu)勢，并且模具工作表面具有較好的強度、硬度和耐磨性，模具表面摩擦學(xué)特性更接近于鋼質(zhì)模具，是一種較為理想的快速制模方法．其技術(shù)原理、設(shè)備及制模應(yīng)用如圖4、5所示．快速模具技術(shù)可節(jié)約成本3／4，縮短生產(chǎn)周期約2／3．提高模具制造精度、開發(fā)新材料新工藝、直接制造高強度金屬模具等是該技術(shù)的重要發(fā)展方向．
3．3個性化醫(yī)療方面的應(yīng)用
增材制造技術(shù)在醫(yī)療模型制造和體外醫(yī)療器械［23］、個性化永久植入物制造、組織工程支架制造、細胞打印、器官打印方面應(yīng)用廣泛，現(xiàn)已取得較大進展．如利用增材制造技術(shù)制造出高精度連體骨骼模型，成功實現(xiàn)連體嬰兒分離［24］等．西安交通大學(xué)與第四軍醫(yī)大學(xué)聯(lián)合開展骨替代物制造、定制化人工脛骨半關(guān)節(jié)大段骨重建術(shù)、定制化鈦合金半膝關(guān)節(jié)假體復(fù)合大段骨移植、定制下頜骨原型設(shè)計［25］等研究，并成功實現(xiàn)中國首例“下頜骨溶解修復(fù)”手術(shù)［18］．另外，西安交通大學(xué)與昆明軍區(qū)醫(yī)院聯(lián)合進行了脊椎手術(shù)導(dǎo)航模板制作等研究，進一步擴展了個性化永久植入物的應(yīng)用領(lǐng)域．采用TCP材料，西安交通大學(xué)積極開展基于光固化原型的支架制作人工活性骨支架研究，取得一定的科研進展．圖6所示為利用3D打印技術(shù)制作的脊椎手術(shù)導(dǎo)航模板．
4增材制造技術(shù)的發(fā)展趨勢
目前，增材制造技術(shù)存在許多問題，如材料方面限制、成形精度與成形速度的矛盾、設(shè)備及材料的價格昂貴等．在未來的發(fā)展中，該技術(shù)將會在新材料及創(chuàng)新工藝［26］、裝備與關(guān)鍵器件、與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合等方面展開更深入的研究．另外，增材制造技術(shù)要克服一些技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)上的突破，如：與傳統(tǒng)制造結(jié)構(gòu)保持同樣的強度；減小成型過程中的變形，細化光斑、優(yōu)化材料和工藝［27］，以提高制造精度；進行工藝創(chuàng)新與優(yōu)化，提高光束能量以提高制造效率［18］等．現(xiàn)階段，該技術(shù)將重點研究陶瓷零件制造、復(fù)合材料制造、聚合物噴射快速原型制造［28］、金屬直接制造等，如：利用光固化原型技術(shù)，使支撐結(jié)構(gòu)中組織發(fā)生變化制作碳化硅復(fù)合材料零件；使用高介電陶瓷材料，構(gòu)造復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)微波負折射功能，進行光子晶體制造，完成傳統(tǒng)制造技術(shù)難以制作的內(nèi)外形結(jié)構(gòu)；深入研究金屬直接成形自愈合原理，進行高溫合金葉片制作實現(xiàn)金屬直接制造［18］等．增材制造技術(shù)在工藝研究方面，存在許多具有潛力的研究方向．如：建立多層激光直接成形的自穩(wěn)定機制并利用粉末負離焦技術(shù)制造薄壁，使工件側(cè)面平均粗糙度達到10．04μm；充分研究葉片制造中的曲率效應(yīng)，實驗發(fā)現(xiàn)曲率大處熔化嚴重；進行空心葉片掃描路徑設(shè)計與實驗研究，以輪廓、光柵（方向優(yōu)化）、分區(qū)的路徑選擇掃描復(fù)雜空心葉片，減少空行程，節(jié)約粉末；依據(jù)液氮控制冷卻梯度，對空心葉片定向晶組織進行控制［18］等．在生物組織制造方面，增材制造技術(shù)潛力巨大，應(yīng)用前景廣闊，如：進行肝組織支架制造，通過仿生流道和定向多孔結(jié)構(gòu)促進肝細胞向支架內(nèi)生長，研究支架／細胞復(fù)合體用于修復(fù)肝缺損的有效性［29］；對細胞打印和器官打印等生物醫(yī)學(xué)前沿領(lǐng)域研究探索［18］等．另外，將增材制造技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合，進行小批量制造，可發(fā)揮倍增效益，是該技術(shù)發(fā)展的一大趨勢．
5結(jié)語
高性能結(jié)構(gòu)材料的主要發(fā)展方向是輕質(zhì)、高強高韌、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、低成本、結(jié)構(gòu)功能一體化?！笆濉逼陂g，高性能結(jié)構(gòu)材料以國民經(jīng)濟建設(shè)和國防事業(yè)發(fā)展中的重大需求為導(dǎo)向，積極鼓勵原始創(chuàng)新，強調(diào)跨越式發(fā)展，充分利用我國優(yōu)勢資源和已有技術(shù)優(yōu)勢，發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能結(jié)構(gòu)材料及其先進制備、成形與加工技術(shù)，為我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級和可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。
高性能結(jié)構(gòu)材料：結(jié)構(gòu)材料指以力學(xué)性能為主的工程材料。高性能結(jié)構(gòu)材料一般指具有更高的強度、硬度、塑性、韌性等力學(xué)性能，并適應(yīng)特殊環(huán)境要求的結(jié)構(gòu)材料。結(jié)構(gòu)材料指以力學(xué)性能為主的工程材料，它是國民經(jīng)濟中應(yīng)用最為廣泛的材料，從日用品、建筑到汽車、飛機、衛(wèi)星和火箭等，均以某種形式的結(jié)構(gòu)框架獲得其外形、大小和強度。鋼鐵、有色金屬等傳統(tǒng)材料都屬于此類。高性能結(jié)構(gòu)材料一般指具有更高的強度、硬度、塑性、韌性等力學(xué)性能，并適應(yīng)特殊環(huán)境要求的結(jié)構(gòu)材料。包括新型金屬材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷材料和高分子材料等。
新型聚酰亞胺剎車片
項目簡介：我國自行研制的聚酰亞胺半金屬轎車剎車片日前通過了國家汽車質(zhì)量檢驗中心的鑒定,鑒定意見稱,這種剎車片制動性能好,耐熱耐磨,達到了國際先進水平。 這個新成果是由中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所研制成功的。研究人員介紹說,隨著道路條件和車輛性能不斷改進,對汽車制動器的要求越來越高。就轎車而言,在連續(xù)剎車的情況下,剎車片表面工作溫度可達500℃以上,需要高耐溫高耐磨的剎車材料來維持汽車制動性能的穩(wěn)定,保證行車安全。
趨勢意義：國內(nèi)先進
激光近成形鈷基高溫合金研究
項目簡介：利用激光近成形技術(shù),采用鈷基合金粉末在金屬零件表面進行單道多層熔覆成形試驗,獲得具有良好外形和尺寸精度2～20mm的薄壁零件.利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、電子拉伸試驗機和顯微硬度計等分析儀器對其微觀組織、微觀成分分布及抗拉強度和硬度進行了分析和測試.結(jié)果表明,所成形的薄壁零件的組織為細小的枝晶,層間成分分布均勻,沒有明顯的成分偏析.力學(xué)性能測試結(jié)果顯示其性能可滿足實際使用要求."
趨勢意義：國內(nèi)先進
高性能鎂-稀土結(jié)構(gòu)材料研制、開發(fā)與應(yīng)用
項目簡介：由于鎂合金具有低的密度．質(zhì)輕、高比剛度、卓越的機械性能、高的硬度及良好的鑄造性能，近幾十年來鎂合金的應(yīng)用一直是自動化工業(yè)的目標之一。然而，高溫特殊用途。例如在發(fā)動機上的應(yīng)用，通常的鎂合金就受到了限制。因為在高溫下它們的強度和抗蠕變性能都比較差。由于鎂一稀土合金增加了材料的抗拉強度、延展性及抗蠕變性能，稀土加入形成鎂-稀上合金就可以滿足高溫應(yīng)用的要求。
趨勢意義：對國內(nèi)外鎂一稀土合金的研制、開發(fā)與應(yīng)用狀況及發(fā)展趨勢有著重要意義，同時結(jié)合我國相關(guān)單位的研究進展，引領(lǐng)我國鎂-稀土合金的發(fā)展。
高性能細結(jié)構(gòu)炭材料的制造方法
項目簡介：本發(fā)明涉及一種高性能細結(jié)構(gòu)炭材料的制造方法是通過以下步驟實現(xiàn)的：以具有自燒結(jié)性含瀝青中間相的炭微粉為基體組分和以納米材料中的一種和幾種為添加組分，不加粘結(jié)劑，采用高速混合機混勻(1)；通過成型裝置成型(2)；焙燒(3)；石墨化處理(4)；本發(fā)明的有益效果是：用本發(fā)明制造出來的細結(jié)構(gòu)炭材料結(jié)構(gòu)致密，體積密度1.90g/cm3以上；機械強度高，抗折強度75MPa以上，抗壓強度190MPa以上；抗高溫氧化，可在650℃以上的氧化性氛圍和2500℃還原性氛圍中長時間使用；用途廣泛：可作為連續(xù)鑄造的結(jié)晶器、電火花加工機床的電極，高溫燒結(jié)模具、金屬冶煉坩堝，以及航空航天發(fā)動機密封和耐燒蝕部件等。
趨勢意義：國內(nèi)先進
高強度、低介電常數(shù)的二氧化硅結(jié)合的氮化硅多孔陶瓷及制備方法
項目簡介：一種高強度、低介電常數(shù)的二氧化硅結(jié)合的氮化硅多孔陶瓷，其特征在于以Si3N4為基體，以外加SiO2和Si3N4顆粒表面氧化生成的SiO2作為結(jié)合相將Si3N4顆粒結(jié)合起來，石墨為造孔劑。發(fā)明涉及一種以高純度、低介電常數(shù)的二氧化硅結(jié)合的Si3N4多孔陶瓷及制備方法，其特征在于石墨為造孔劑、以外加或氮化硅顆粒表面氧化生成的二氧化硅為結(jié)合相的氮化硅多孔陶瓷利用外加和氮化硅顆粒表面氧化生成的二氧化硅在高溫下的燒結(jié)把氮化硅顆粒結(jié)合起來，利用粉料顆粒堆積成孔或造孔劑氧化燒除成孔，從而得到二氧化硅結(jié)合的氮化硅多孔陶瓷。Si3N4∶SiO2∶石墨∶＝0～100∶0～30∶0～25(重量比)，加入酚醛樹脂和乙醇，混合后球磨、烘干、研磨、過篩、干壓成型，然后在空氣中燒成，得到二氧化硅結(jié)合的氮化硅多孔陶瓷。所得多孔陶瓷的抗彎強度可達137MPa，總孔隙率10～60％，常溫介電常數(shù)2～7(1GHz)，可用于常溫和高溫環(huán)境下使用的天線罩、催化劑載體等材料。
趨勢意義：國內(nèi)先進
納米結(jié)構(gòu)材料在全固態(tài)鋰電池高性能固體電解質(zhì)中應(yīng)用
項目簡介：全固態(tài)鋰離子電池，即固體電解質(zhì)鋰離子電池，是新近發(fā)展起來的新一代鋰離子電池，它的實用化將能有效消除現(xiàn)在商品化液體電解質(zhì)鋰離子電池的安全性差與能量密度低的問題。而且具有安全性能好、化學(xué)性能穩(wěn)定、使用壽命長、充放電循環(huán)性能優(yōu)越，自放電速率小、比能量和能量密度高、易于將鋰電池小型化、工作溫度范圍大，可用于許多極端的場合等諸多優(yōu)點。正是被這些優(yōu)點所吸引，近年來國際上對全固態(tài)鋰離子電池的開發(fā)和研究非?；钴S。如圖1所示是采用磁脈沖壓實技術(shù)制備全固態(tài)鋰離子電池單電池結(jié)構(gòu)示意圖，其優(yōu)化的設(shè)計能夠很好的避免電池的短路。采用磁脈沖壓實技術(shù)，能夠很好的制備出全固態(tài)鋰電池堆，如圖2所示。從而使為大型移動設(shè)備供電成為可能，最后得到的繞式全固態(tài)鋰電池堆各層厚度均勻，接觸致密，而且制備過程中不需要經(jīng)歷熱處理的過程，這樣就使很多在一定高溫不穩(wěn)定的電極或電解質(zhì)材料的應(yīng)用成為可能，很適合大規(guī)模地制備大型的固態(tài)鋰電池堆。
趨勢意義：隨著材料制備技術(shù)水平的不斷提高，以及制備成本的降低，并采用可行的方法控制納米結(jié)構(gòu)材料顆粒分散和使用過程中的化學(xué)穩(wěn)定性問題，必然會使鋰離子導(dǎo)體的性能得到更大的提高，并拓寬其應(yīng)用范圍，尤其是在全固態(tài)鋰離子電池的大規(guī)模實用方面發(fā)揮顯著作用。
高性能環(huán)氧復(fù)合材料
關(guān)鍵詞：課堂教學(xué) 教學(xué)方法 教學(xué)內(nèi)容 創(chuàng)新能力培養(yǎng)
中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0207-02
根據(jù)波特的國家創(chuàng)新體系理論，創(chuàng)新是我們這個時代國家和地區(qū)的核心競爭力；創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力。2006年，國務(wù)院公布了《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》，確定了“自主創(chuàng)新、重點跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來”的指導(dǎo)方針，提出了建設(shè)創(chuàng)新型國家的總體目標。創(chuàng)新型國家是以科技創(chuàng)新驅(qū)動經(jīng)濟發(fā)展的國家類型，而作為創(chuàng)新型國家的主體之一的高等學(xué)校，其基本作用就是培養(yǎng)和造就高素質(zhì)高層次的創(chuàng)新人才，肩負著為創(chuàng)新型國家建設(shè)輸送后備人才的重任。
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是南京航空航天大學(xué)面向工科類學(xué)生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，如采用切實有效的課堂創(chuàng)新能力培養(yǎng)教育，將使得創(chuàng)新能力教育落實到教學(xué)工作的最廣泛平臺，受益學(xué)生面更廣，使得其作用具有更廣泛的普遍性。因此通過最廣泛的課堂教學(xué)的方法改進落實提升整體學(xué)生的創(chuàng)新意識和部分優(yōu)秀學(xué)生創(chuàng)新能力是行之有效的方法。該文以《機械設(shè)計基礎(chǔ)》的課堂教學(xué)為研究平臺，結(jié)合機械學(xué)科注重理論與實踐結(jié)合的特色，面向大學(xué)生群體，采用頭腦風暴、研討式教學(xué)及試驗觀察等教學(xué)方法，以及對教學(xué)內(nèi)容的合理創(chuàng)新，探索提高大學(xué)生創(chuàng)新能力的新方法。
1.教學(xué)方法的改進
傳統(tǒng)的教學(xué)理念以及缺乏創(chuàng)新的教學(xué)方式，使得我國大學(xué)生習慣于跟隨性學(xué)習，形成了依賴的心理，思維方式較為固定和單一，缺乏靈活、變通和主動性。在課堂教學(xué)中，為促進學(xué)生創(chuàng)新意識的自我覺醒和發(fā)掘，對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的有關(guān)章節(jié)設(shè)計了話題引導(dǎo)、頭腦風暴、研討式教學(xué)和實驗觀察的互動機制，培養(yǎng)學(xué)生逐漸形成能動學(xué)習、發(fā)揮主動性的局面。
1.1頭腦風暴法
頭腦風暴法是由美國創(chuàng)造學(xué)家A?F?奧斯本于1939年首次提出，1953年正式發(fā)表的一種激發(fā)創(chuàng)造性思維的方法。頭腦風暴法主要原則有：集中注意力積極投入，不消極旁觀；不私下議論，以免影響他人的思考；發(fā)言要針對目標，開門見山，不要客套，也不必做過多的解釋；與會之間相互尊重，平等相待，切忌相互褒貶等等；并且不進行是非判斷，即延遲評價原則，這是和傳統(tǒng)教學(xué)模式的明顯區(qū)別之處。
為了培養(yǎng)大學(xué)生群體的整體創(chuàng)新意識及開發(fā)其主動性，在《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程課堂教學(xué)中，對“機構(gòu)的組成”章節(jié)進行了基本原理的講解之后，根據(jù)課題組的研究現(xiàn)狀，對學(xué)生們提出了磨粒排布機構(gòu)設(shè)計的要求，給予他們一周的思考時間。在隨后的頭腦風暴教學(xué)中，教師作為主持人，為了讓每個學(xué)生都能自由地、大膽地參與探索和交流，僅規(guī)定發(fā)言秩序及鼓勵學(xué)生發(fā)言，學(xué)生們則提出的設(shè)想，并不斷激發(fā)出新的設(shè)想。通過這樣的教學(xué)方法，同學(xué)們的積極性被充分調(diào)動起來了，爭相發(fā)表各自觀點與主張，課堂氣氛緊張而又活潑，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新性思維。
1.2研討式教學(xué)
頭腦風暴教學(xué)改變了傳統(tǒng)教師主導(dǎo)的教學(xué)形式，使得學(xué)生積極參與到教學(xué)活動中來。但《機械設(shè)計基礎(chǔ)》是一門理論與實踐并重的課程，頭腦風暴教學(xué)中僅是提出了許多新的觀點與見解，但這些思想的正確與否及能否付諸實施，還需對其進行進一步教學(xué)方法的改進，否則難以為繼。因此，在進行頭腦風暴教學(xué)后，隨之進行了研討式教學(xué)方法的嘗試。
同樣針對上述的機構(gòu)設(shè)計問題，讓學(xué)生們根據(jù)機構(gòu)的組成與運動原理，開展課堂研討。同學(xué)們對不同的見解展開激烈的辯論，最后幾種從理論上行之有效的方案得以保留下來，同學(xué)們也對原來的方案進行了不斷的修正。通過研討式教學(xué)方法既激發(fā)了大學(xué)生的學(xué)習主動性，也鍛煉了大學(xué)生的語言表達能力和論辯能力，為課堂教學(xué)注入了活力，大學(xué)生的創(chuàng)新思維得到進一步的培養(yǎng)。
1.3實驗觀察
通過頭腦風暴與研討式教學(xué)方法的運用，學(xué)生的創(chuàng)新思維得以培養(yǎng)，但創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還需通過實驗觀察環(huán)節(jié)加以完善。傳統(tǒng)的實驗觀察一般是大學(xué)生按照教師講的或者實驗教材上寫的實驗步驟進行實驗，只是機械地重復(fù)實驗操作，達不到培養(yǎng)大學(xué)生的科研創(chuàng)新能力的目的。
此處所指實驗觀察，是指通過頭腦風暴與研討式教學(xué)方法后，大學(xué)生的創(chuàng)新觀點在實驗中得以實施。如針對上述的機構(gòu)設(shè)計問題，借助開放實驗室，將大學(xué)生們確定的方案在實驗中進行進一步實施，并在實驗中不斷修正具體的設(shè)計細節(jié)，最后由學(xué)生們設(shè)計的磨粒排布機構(gòu)終于出現(xiàn)在同學(xué)們面前時，同學(xué)們的成就感油然而生，創(chuàng)新能力也得以培養(yǎng)。
2.教學(xué)內(nèi)容的合理創(chuàng)新
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程面向的學(xué)生來源廣泛，有機械類、近機類以及非機類等眾多專業(yè)的工科大學(xué)生，各專業(yè)學(xué)生對該門課程的要求與目標并不一致，因此，在課堂教學(xué)中，需因材施教，對教學(xué)內(nèi)容進行合理的創(chuàng)新。
“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程教材在內(nèi)容上主要追求理論知識的系統(tǒng)性和完整性，而缺乏將理論知識合理地運用于實踐。因此，需根據(jù)不同專業(yè)特點與背景，對教學(xué)內(nèi)容進行適當?shù)脑鰷p，以及引入與專業(yè)相關(guān)的最近的教研與科研成果，使大學(xué)生能夠了解本專業(yè)的新知識及發(fā)展趨勢，拓寬知識面，開闊思路，從而更好地培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2.1教學(xué)內(nèi)容的適當增加與刪減
由于各專業(yè)的教學(xué)目標不盡相同，因此應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)的特點與背景，增加與各專業(yè)相關(guān)的特色機械設(shè)備，刪減課程中與專業(yè)特點與背景相去甚遠，以及陳舊和重復(fù)的內(nèi)容。使教學(xué)內(nèi)容盡可能貼近專業(yè)背景，從教學(xué)實例的選取到相關(guān)實踐環(huán)節(jié)的安排，盡可能貼近專業(yè)背景。如對飛行器動力工程專業(yè)的大學(xué)生，增加具有航空航天特色的各類發(fā)動機，并對其運動原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用等進行詳細地講解；而對于工業(yè)工程專業(yè)的學(xué)生，則增加物流設(shè)備方面的教學(xué)內(nèi)容。
2.2教研與科研成果的適時引入
隨著教學(xué)與科學(xué)研究的深入，新的理論、方法、技術(shù)手段不斷被更新因此，將近期的教學(xué)成果和科研成果引入到課堂教學(xué)中，讓大學(xué)生了解本專業(yè)學(xué)術(shù)和技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的最前沿知識，可提高他們的創(chuàng)新能力。如同樣對飛行器動力工程專業(yè)的大學(xué)生，將國內(nèi)外在航空航天發(fā)動機的研究進展引入到課堂教學(xué)中；同樣，對于其他專業(yè)的學(xué)生，也引入了與專業(yè)相關(guān)的前沿知識。這樣既促進了科研成果向教學(xué)資源的轉(zhuǎn)化，又加強了對大學(xué)生創(chuàng)新能力的進一步培養(yǎng)。
通過上述兩個方面對對教學(xué)內(nèi)容進行合理的創(chuàng)新，開拓了大學(xué)生的視野，拓寬了其知識面，從而加強了對其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
3.結(jié)語
8月初，首例以3D打印輔助的耳廓塑型再造手術(shù)，幫助一個右耳廓先天發(fā)育不全的9歲女孩再造出一個正常的新耳朵。
近年來，3D打印技術(shù)全面開花，隔兩天就會聽到3D打印引領(lǐng)發(fā)展潮流的相關(guān)報道。事實上，3D打印技術(shù)席卷各行業(yè)領(lǐng)域，主要包括制作、醫(yī)療、教育、考古、建筑和軍事等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)己從實驗室快速走向?qū)嶋H應(yīng)用。而隨著技術(shù)的成熟，3D打印將會應(yīng)用在更多領(lǐng)域，為人類生活提更多便利。
從實驗室走向應(yīng)用
3D打印出現(xiàn)在20世紀80年代，作為一種革命性制造方式，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印方式構(gòu)造物體。目前己從原型制造發(fā)展到打印功能的2O時代，未來即將步入智能化3.0時代。
3D打印2.0時代首輛3D打印汽車近期推出，這輛在美國田納兩州橡樹國家公園制造出來的車，并沒有沿用一百多年前傳承下來的造車技術(shù)。傳統(tǒng)生產(chǎn)汽車過程中，采用的是與1915年類似的造車方式。要在生產(chǎn)線上，組裝上千個零件，才能完成一輛汽車的生產(chǎn)工作。而LocalMotors公司卻用3D打印技術(shù)生產(chǎn)汽車。據(jù)報道，Strati的設(shè)計還是很粗糙，它的儀表盤看上去像用填縫槍一層一層粘起來的。不過，側(cè)面車身很光滑，與BMWi3（寶馬）碳纖維外殼感覺很類似。localM0t0rs公司負責人介紹，車身是打磨后效果，為給大家看到碳纖維材料能達到的效果，其他地方則沒有打磨。
據(jù)悉，3D打印是把碳纖維原料，通過一層一層噴射出來的方式完成車身制造，所以可以直接打印出復(fù)雜的車身結(jié)構(gòu)，比如帶有能量吸收單元的車身，也可以把連接安全帶掛鉤直接內(nèi)嵌到車體中，這樣掛鉤會更牢同。如果在事故中車輛損壞，只需把發(fā)動機和懸掛等裝置拆下來，然后把車體融化掉，再重新打印一輛車就行。
日前，采用一體式碳纖維車身的車子邁凱輪650S，市場價格是30萬美元，而Strati只需要5000美元。雖Strati不像是邁凱輪那樣的豪華車，但據(jù)媒體報道，這款車很可能代替摩托車成為人們口常的代步交通工具。
3D打印現(xiàn)已在醫(yī)療領(lǐng)域開始較為廣泛應(yīng)用。8月初，首例以3D打印輔助的耳廓塑型再造手術(shù)，幫一個右耳廓先天發(fā)育不全的9歲女孩再造出一個正常的新耳朵。7月，被稱為“大頭娃娃”的株洲3歲小女孩涵涵，在湖南省第二人民醫(yī)院（湖南省腦科醫(yī)院）成功接受了全球罕見的“全腦縮小整形”手術(shù)。歷時17個多小時，她整個龐大的頭蓋骨被3D打印的顱骨所替代。
艾瑞咨詢分析師指出，3D打印技術(shù)席卷各行業(yè)領(lǐng)域，主要包括制作、醫(yī)療、教育、考古、建筑和軍事等領(lǐng)域，3D打印技術(shù)已從實驗室快速走向?qū)嶋H應(yīng)用。而隨著技術(shù)的成熟，3D打印將會應(yīng)用在更多領(lǐng)域，為人類生活提供更多便利。
3D打印市場爆發(fā)
當3D打印從實驗室走向應(yīng)用，直接推動的是打印機市場的發(fā)展。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2014午，全球3D打印機市場規(guī)模達到38.5億美元，預(yù)計2018年，市場規(guī)模將增長到125.8億美元。行業(yè)分析師認為，技術(shù)體系的完善、應(yīng)用領(lǐng)域的拓展及產(chǎn)業(yè)鏈的形成，將推動全球3D打印市場實現(xiàn)爆發(fā)式增長。
3D打印需求端主要分為工業(yè)打印機和桌而打印機。工業(yè)打印機需求主要表現(xiàn)在航空航天、汽車工業(yè)領(lǐng)域；桌而打印機價格逐步平民化，加上技術(shù)的突破、產(chǎn)品性能的提升促使桌面打印機需求不斷擴大，尤其在醫(yī)療領(lǐng)域和個人消費市場。
分析師認為，上一輪工業(yè)革命中，制造業(yè)主要通過批量化流水線制造和集約生產(chǎn)來降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)規(guī)模效益，3D打印將使得制造業(yè)產(chǎn)業(yè)組織形態(tài)和供應(yīng)鏈模式重新構(gòu)建，讓制造商與消費者合為一體，由此帶來制造業(yè)的顛覆式重構(gòu)，將帶來無窮創(chuàng)新空間。
據(jù)悉，2014年，工業(yè)級應(yīng)用在全球3D打印機的應(yīng)用領(lǐng)域分布中占比達到20. 2%。艾媒咨詢分析師認為，隨著工業(yè)級設(shè)備的盈利預(yù)期，新進入廠商將會增加，工業(yè)級打印機價格將會進一步下降，預(yù)計未來大規(guī)模工業(yè)級應(yīng)用將迎來爆發(fā)式增長。
桌面打印市場同樣廣闊，醫(yī)療領(lǐng)域等應(yīng)用已有所預(yù)期，而在個人消費市場上，國際工業(yè)設(shè)計協(xié)會聯(lián)合會第27屆主席李淳寅表示：“未來3D打印技術(shù)會從為服務(wù)而設(shè)計轉(zhuǎn)向為自己享受而設(shè)計?！?/p>
據(jù)悉，今年5月美國利用3D打印技術(shù)制成世界上首件4D打印連衣裙，所謂4D打印就是在3D打印基礎(chǔ)上增加時間緯度，該連衣裙成本約1.8萬元，用時48小時制成。
這也意味著，隨著3D打印產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，未來的3D打印會更加注重龐大的消費者市場，更多追求用戶體驗和用戶追求，其發(fā)展趨勢是每個家庭都能擁有3D打印機。
國內(nèi)企業(yè)或可彎道超車
國內(nèi)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展則更為火爆。近年來，中國3D打印市場規(guī)模均保持較高增長速度，遠遠高于全球平均水平；預(yù)計2018年中國3D打印市場規(guī)模將超過200億元。作為全球重要制造基地，中國3D打印市場潛在需求旺盛，未來中國將迎來3D打印發(fā)展的春天。
同時也要注意到，我國3D打印市場在發(fā)展成熟之前也存在很多問題，痛點與成長并存：缺少原創(chuàng)的核心技術(shù)，現(xiàn)階段企業(yè)研發(fā)投入欠缺，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求不匹配；國內(nèi)3D打印企業(yè)小而散，處于“單打獨斗”的初步發(fā)展階段，產(chǎn)業(yè)整合度較低、企業(yè)較分散、社會影響力有限；降低原材料成本難度大，3D打印產(chǎn)業(yè)化受阻。
今年5月19同，國務(wù)院最新公布《中國制造2025》行動綱領(lǐng)，提出現(xiàn)階段各國都在加大科技創(chuàng)新力度，推動三維（3D）打印、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、生物工程、新能源、新材料等領(lǐng)域取得新突破。綱領(lǐng)提出九大戰(zhàn)略任務(wù)和重點，而3D打印就是一個重點領(lǐng)域。
從戰(zhàn)略層面看，3D打印可幫助國內(nèi)企業(yè)從設(shè)計、制造層面實現(xiàn)彎道超車；鑒于其可以規(guī)避規(guī)?；a(chǎn)部分缺點如強周期波動、產(chǎn)品同質(zhì)化等，在某些領(lǐng)域可能成為未來“分布式制造”基石。
