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序論:在您撰寫航空航天技術論文時,參考他人的優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您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1發揮航空、航天、民航“三航”特色優勢
立足江蘇,積極實施民,整合資源,加速形成學校向產業技術轉移的有效機制南京航空航天大學是具有良好軍工技術基礎的綜合性研究大學,研發了一大批運用于國防的高新技術和科技成果,這些科技成果在民用市場同樣有著巨大的發展潛力。因此,發揮國防特色,積極推進軍工技術向民用市場轉移,勢在必行。針對國民經濟和江蘇省發展,中心加強引導軍用技術與民用市場的融合,使國防科技在服務軍工科研和生產的同時,為地方經濟和發展做出突出貢獻,賦予學??萍脊ぷ餍碌脑鲩L點。有效形成了軍民融合、軍民互相促進的良好局面。例如,在民用航空發展需求方面,中心重點在通用航空設計制造、航空規劃與交通管理、民營運營與空港經濟、飛機運行與安全保障、民航培訓與先進訓練等方面加快推進技術轉移和輻射,先后為鎮江新區、揚州新區、南京江寧區等地方政府開展航空產業和空港經濟規劃,與南京祿口國際機場、無錫蘇南國際機場、杭州蕭山國際機場、上海機場集團公司等20余家省內外機場,中國南方航空集團公司、中國民用航空局華東管理局等航空公司和空管部門,江蘇航空產業集團、中國電子科技集團公司第二十八研究所、中國商用飛機公司等科研院所和大型企業建立產學研合作關系,推動我校特色“三航”技術在相關領域迅速應用和轉化。
2參與行業共性、關鍵性技術的研究
積極與地方政府、企事業單位共建合作平臺,開展產學研合作,服務地方經濟發展中心以國家重點發展的主導產業為抓手,充分利用學校人才、特色優勢學科和最新科技成果的優勢,積極融入區域創新體系的建設,加強與各級地方政府和企業構建合作平臺,走政產學研合作之道路。同時,企業單純依靠內部技術創新活動實現技術創新能力提高越來越難,需要與外部知識源的合作,因此,校地合作、校企合作已成為地方經濟快速發展、企業提高技術創新能力的有效途徑。中心先后與南京六合區、張家港、連云港、蕭山、武義等19個省內外城市共建南航國家級技術轉移中心分中心,同時在高端裝備制造、新能源、新材料等領域與政府以及企事業單位建立研究院、研發基地、工程中心、聯合實驗室等36個技術創新平臺。這些平臺的建立,大大加快了學校最新科技成果向地方轉移,促進了當地經濟及企業的快速發展。中心依托我校在航空航天民航等領域的國家重點學科、國家優勢學科創新平臺、國家重點實驗室等科技創新平臺,圍繞國家和區域產業需求,積極參與行業共性、關鍵性技術研究,促進科技創新成果的轉化,顯著提升相關行業的發展水平。例如,在江蘇省重點發展的新能源產業領域中,中心以我校作為首席單位承擔的三項國家“973”項目為基礎,整合學校在力學、電子信息和機械自動化等學科方面的科研成果及人才團隊,與無錫市展開了全面合作,將“973”項目、國防預研項目等研究的創新成果成功應用到無錫的風電產業,開發出了全球首創的MW級竹質復合材料風力機葉片,共建無錫市風電設計研究院、南航無錫研究院等創新平臺16個,有效推動了無錫市在裝備制造、新能源等優勢戰略新興產業的發展。
3以企業需求為導向
加速科技人員服務企業長效機制建立,有效推進學校最新科技成果轉化成社會生產力科技人員服務企業為我校、地方企業、科技人員等搭建了交流合作平臺,推動我校最新科技成果迅速向企業集聚,對幫助企業攻克技術難題、提升企業技術創新能力和競爭力、促進先進適用技術向現實生產力轉化、促進地方經濟發展等方面起著至關重要的作用,也是我校技術轉移中心的職責所在。一方面主動貼近企業,挖掘企業技術需求,積極構建企業、中心數據共享平臺(南京航空航天大學技術轉移中心網站),主動聯合企業開展技術開發、技術咨詢、成果轉化等多形式、多層次的合作,積極推薦教授、博士柔性進企業,直接參與企業技術創新工作,有效開展科技人員為企業服務。另一方面完善制度、規劃激勵措施,制定各類學科及技術團隊的產學研合作策略,實現重點(特色)學科服務重點產業,不斷提升中心綜合服務能力。同時,中心著力建設打造科技人員服務企業的技術轉移人才體系,多次組織涵蓋科研老師、學院科研秘書、技術經紀人及中心管理團隊等技術轉移各個層面人員的技術轉移業務培訓,打造一支專業水平高、視野開闊的創新型科技人員服務團隊,為服務企業工作打下堅實基礎,不斷強化和提升中心服務人員在市場經濟條件下的綜合服務能力。
二小結
關鍵詞:航空航天材料;專業英語;教學;改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)40-0092-02
航空航天材料是指飛行器及其動力裝置、附件、儀表所用的各類材料,是航空航天工程技術發展的決定性因素之一,也是材料科學中富有開拓性的一個分支。飛行器及其裝置的設計,不斷地向材料工程提出新的課題,推動了航空航天材料科學的進步。各種先進材料的出現也為飛行器及其裝置的設計提供更多的可設計性,極大地促進了航空航天技術的發展。因此,先進航空航天材料的開發、研究與應用反映了一個國家的工業水平與航空航天技術,關系到一個國家的綜合實力與國際影響力。因此,各國都把先進材料的研究和開發放在重要地位。盡管我國近年來在航空航天材料的研發方面取得了巨大進展,但仍然與發達國家存在較大的差距。因此,需要不斷學習和引進國外的先進技術和經驗。而國外相關資料都是英文出版,這就需要航空航天材料方向的學生具有較高的材料科學與工程專業英語的聽、說、讀、寫能力,以完成獲取專業所需信息等任務。
材料科學與工程專業英語是一門語言應用與材料專業知識緊密結合的課程。它不但涉及英語科技文體的語法特征和材料專業技術文獻的語言特點,而且涉及一定的專業技術內容及科技信息交流。課程目標是培養學生具有較強的專業文獻的閱讀能力,進一步提高學生的聽、說、寫、譯能力,使學生能夠熟練應用英語交流、獲取知識。同時促進學生掌握良好的語言學習方法,提高文化素養,以適應社會發展和航空航天技術進步的需要。課程的教學目標是:掌握一定量的與材料科學與工程專業有關的常用單詞和常用詞組,并掌握一定的構詞法知識,具有識別生詞的能力,能順利閱讀專業相關的英文原版教科書、參考書及專業論文。但現行的教學模式在教學管理與培養方式中存在許多問題亟待解決,目前也沒有針對航空航天方向的材料科學與工程專業英語教材。因此,迫切需要完善教學內容,優化教學方式,改編教材,以全面提高材料科學與工程專業英語的教學質量。
一、改編現有專業教材,擴展學生專業視野
瀏覽現有大部分的《材料科學與工程專業英語》教材可發現,內容基本是《材料科學概論》或《材料科學基礎》的英文版本的改編,實際是英文版的專業教材,不具專業英語教材特點。而且教材內容的更新速度慢,與國際上材料科學的快速發展不相適應,學生閱讀起來單調、枯燥。因此,在現有教材的基礎上,急需編寫新版實用性教材。新版教材需兼顧英語的語法特點和材料專業技術知識,既強調專業基礎理論知識又涵蓋國際研究前沿趨勢。
從提高學生的聽、說、讀、寫及翻譯的綜合能力著手,按照從難到易的教材內容順序,突出航空航天行業背景及新技術特點,完成《材料科學與工程專業外語》教材的設計與撰寫。從教材章節編排上,按照先介紹語言知識后介紹材料專業的順序布局。可以在開始的章節介紹科技英語的構詞、語法的特點以及專業學術文章的撰寫規則。隨后的幾個章節,簡單介紹材料的基礎理論知識,學生可以結合以前學習的材料專業知識進行這部分的學習。目的是給學生介紹英文專業詞匯,讓學生逐漸熟悉專業英語的閱讀。隨后,在材料學的專業知識內容上,結合專業基礎課程,著重介紹和航空航天技術緊密相關的材料研究內容,例如飛機結構復合材料、高溫材料、隱身材料、非晶材料、太陽能材料等。同時,為了進一步提高學生閱讀和理解專業文獻資料的能力,提高學生從專業文獻中獲取重要信息和跟蹤學術研究前沿的能力,教材還可以向學生介紹利用互聯網站和相關的學術期刊網站獲取最新專業文獻的方法。并且,從材料專業高質量的國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內容。由于這些論文內容新穎且緊密跟蹤本領域的研究前沿,學生也易于接受。這樣,既提高了教學效果,也使學生對專業英語的重要性有了更深地認識和理解。
二、豐富課堂教學內容,夯實學生基本功
調研各高校材料專業的本科生教學計劃,發現專業英語課程設置在第七至第八學期,大四學生對英語學習逐漸變得陌生,如果直接面對專業英語的學習,勢必會造成學生學習的困難。因此,教師除了教授教材的內容外,可以適當拓展相關內容的英語學習,提高學生的學習興趣。
從知識結構設置上,可以根據學生畢業后學習、就業及工作的實際需要,突出對學生專業英語實際應用能力的培養和訓練。為了突出實際應用能力培養及常用交流,可按照先讀后寫,先聽后說的思路,來對學生進行專業英語實際應用能力的訓練。通過由學習模仿到實際應用的教學模式,重點培養撰寫英文摘要、寫推薦信、求職信、會議常用發言以及模擬求職對話等能力。除此而外,還可以就學生即將面臨的畢業設計論文撰寫,展開介紹和講評?!皩W以致用”,而實際應用是學生學習的動力。學生一旦體會到能從專業外語的學習中獲益,便會提高學習的積極性,促進專業英語的教學。
為了增加教學內容的趣味性,在實際教學過程中增加一些與課文內容相關的最新外文視頻。材料科學與工程是一個大專業,其中又有金屬材料、高分子材料及陶瓷材料等二級專業,因此除了完成教材的教學內容外,還應針對不同專業分門別類地介紹材料的最新的實際應用。介紹時,可以從互聯網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,因此受到學生們的歡迎。比如在講解金屬材料和復合材料時,可以給學生播放波音、空客等制造飛機發動機及機身結構的最新技術視頻。還可以通過播放如太陽能電池、風力發電技術及3D打印技術等視頻,加深學生對陶瓷材料、功能材料及復合材料在新能源及新技術領域的應用認識。因此,通過利用多媒體技術的視頻資料,不但可以提高學生的英語聽力,擴充學生的詞匯量,還可以使學生在輕松的學習氛圍中了解相關技術的應用前沿,深化在學生對航空航天材料科學與工程的認識。
三、改革課堂教學方法,提高課堂教學質量
材料專業英語是一種正規的書面體,專業詞匯多詞形復雜、句子長,且與專業知識結合緊密,相對于基礎英語來說,缺少文學作品中的韻律、節奏感,讀起來抽象、枯燥,造成教師講授、學生學習的興趣不高。如果采用傳統的專業課程的講課為主的教學方法,勢必不能有良好的教學效果。因此,應該結合英語課堂教學和專業課的教學特點,采取多元化的教學方法,對學生進行課堂教學。
可以采取英語課堂的教學,讓學生隨堂朗讀教材內容,學生在讀的過程中,既熟悉了教材內容,又對英語的“說”有提高。隨后,對學生進行分組,討論分析教材內容,或者也可以提出一個小話題,學生可進行問題的分析并提出解決方案。這樣,既提高了學生的英語口語技能,也加強了學生分析專業問題的能力。課后布置適量的課后翻譯作業,可以是對教材內容的翻譯也可以是對課堂增補內容的翻譯,通過英漢互譯的環節,鞏固課堂教學內容。在課程結束前,還可以穿插學生就自己的畢業設計方向,做一個簡短的英文講座,既可以對課堂教學效果進行測試,也可以提高同學們的口頭表達能力,增加同學們英語交流的信心。
在進行課堂教學的時候,如前所述,可以圍繞課堂教學時的內容,充分利用互聯網技術,為學生補充國際上航空航天材料的最新研究成果和先進的應用實例,可以是文字資料也可以是視頻文件的學習。進行文字資料的學習時,可以采用先朗讀后分析、翻譯的方法,逐步分解。進行視頻資料的學習時,教師應提前將語音資料轉換成文本資料,課堂上可以進行邊視聽邊進行講解,讓學生在愉快的氛圍中進行學習,進而達到良好的課堂效果。
四、結語
我國航空航天技術的發展對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關注國際發展,密切和國外學術交流,才能保障材料領域的不斷進步,這就對科技人員的專業英語要求也不斷提高。因此,通過對航空航天材料專業英語教材、課堂教學內容與方法的改革與優化,來全面培養學生的讀、聽、說、寫、譯的綜合能力,增強學生的國際競爭力,為航空航天材料技術領域輸送優秀人才。
參考文獻:
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英文名稱:Journal of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics(Social Sciences)
主管單位:國家國防科學技術工業委員會
主辦單位:南京航空航天大學
出版周期:季刊
出版地址:江蘇省南京市
語
種:中文
開
本:16開
國際刊號:1671-2129
國內刊號:32-1548/C
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發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1999
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Caj-cd規范獲獎期刊
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關鍵詞:航空航天專業;人才培養模式;課程體系
中圖分類號:G641 文獻標志碼:A 文章編號:1002-2589(2015)30-0145-02
引言
航空航天代表了科技和工業發展的最前沿,是促進國家科技發展、滿足經濟建設、增強國防安全和加快社會進步的重要力量。加強航空航天類高校教育,培養一批具有高素質、創新能力的航空航天類專業人才是服務我國戰略發展的必然需求。航空航天類本科人才是高層次航空航天類人才的基礎,培養適應國際競爭的航空航天類本科人才,是我國航空航天科技發展的關鍵。當前,以美、俄為代表的航空航天大國都建設了自己特色的航空航天專業院系,開展了多年的教學實踐,具有豐富的經驗。論文旨在通過材料的梳理,了解國外航空航天專業人才培養模式,對國際一流大學航空航天類專業設置、課程安排、學生培養特點等方面進行研究,從中總結經驗,為國內航空航天類專業教學教改提供參考。
一、國外著名航空航天院系
(一)美國著名航空航天院系
美國是世界上航空航天類研究最發達、人才培養最成功的國家,其人才培養主要依賴其國內的大學。比較有代表性的有麻省理工學院和斯坦福大學。
麻省理工學院航空航天類教學與科研由航空航天系負責,下設三個部門,分別是信息部、航空系統部、飛行器技術部。信息部分主要研究航天系統有關的信息獲取、處理、傳輸技術,如衛星通信、高空偵察、空中通信、集成防御系統等,負責教授導航、制導、控制、通信、網絡、實時軟硬件系統等課程。航空系統部門主要研究航空航天高復雜性系統的設計、制造、操作方法,教授最優化方法、故障診斷、系統容錯等課程,建有人機實驗室、空間系統實驗室、國際空運中心、操控臺研究中心、復雜系統研究實驗室等。飛行器技術部門負責計算方法、流體力學、推進技術、材料科學、結構技術等的研究和教學,建有宇航計算設計實驗室、空氣渦輪實驗室、宇航微小結構協會、空間推進實驗室、先進材料和結構技術實驗室等。
斯坦福大學航空航天系隸屬于工學院,承擔航空專業的教學科研任務。該系的研究領域包括空氣彈性變形及流體仿真、飛行器設計與控制、應用航空動力學、空氣聲學計算、流體動力學計算、動態系統計算、機器人控制、復雜材料與結構、湍流模擬、推進、高超聲速流體、導航、控制系統辨識與優化、衛星工程、湍流與燃燒等。
(二)俄羅斯著名航空航天院系
俄羅斯也是航空航天強國,開設航空航天專業的主要學院有莫斯科國立航空學院、西伯利亞國立航空航天大學。莫斯科國立航空學院建于1930年,擁有12個學院,56個系,128個實驗室,3個設計局,幾個計算機中心,一個實驗工廠,一套運動航空訓練設施,一個莫斯科附近的飛機場,兩個科研機構(應用力學和電氣力學,低溫研究)。該學院通常以數字編號代替學院名稱,從一院到十二院分別為航空工程院、發動機院、控制系統院、信息與電力院、無線電電子學院、經濟與管理院、航空航天院、機器人與智能系統院、應用數學和物理院、應用力學院、人文科學院、預科院。西伯利亞國立航空航天大學擁有空間研究及高技術學院和航天技術學院,設置了飛機制造系、航空發動機與能源裝備系、飛行器管理系統系、航空導彈技術系、飛行器無線電技術系統系。
(三)歐洲著名航空航天院系
英國帝國理工學院在其工學院設置了航空系,主要負責飛機設計制造方面的研究與人才培養,包括航空動力學與航空結構學兩個研究方向。航空動力學方向包含流體基礎、航空飛行器設計、控制、生物醫學、環境與工業關系等方面的研究。航空結構學方向包括計算力學、沖擊與損傷、復合材料等方面的研究。
法國國家高等航天航空學院已經有90多年的歷史,它位于歐洲航天業發展的中心地帶,致力于培養頂尖的技術工程師,在研制協和式客機的工程師當中,有許多就是從法國高等航天航空學院畢業的。學院下設5個系和一個研究中心,分別是空氣動力學、能源、推進系、結構與材料力學系、光電子與信號系、語言文化藝術系、航空宇航中心。
二、國外著名航空航天院系專業設置與課程體系
(一)學位與專業設置
國外著名航空航天院系多數是本科四年,研究生二年,英國有本科3年,研究生1年。俄羅斯不同,如莫斯科國立航空學院預科1年、本科4年、碩士2年、博士3年。在學位設置上,各個院校有所不同,歸納起來,主要有工學學士、航空航天工程學士、航空工學學士、航空航天工學學士、航空工程理科碩士、航空航天工程學士、航空與宇航工程學士、航空學理科碩士、航空與航天學理科碩士、機械與航天工程理科碩士。
(二)國外著名航空航天院系課程體系
麻省理工學院(MIT)航空與航天專業是美國同領域中最有名的專業,其人才培養理念和課程設置世界聞名。MIT航空與航天系設有兩個本科專業方向:航空與航天科學工程專業和航空與航天信息科學工程專業,兩個方向的課程設置都建立在航空航天基礎(核心)課程上,下面分別以A和B代指這兩個專業。課程主要包括全校統一要求課程和系課程構成。全校統一要求課程包括基礎科學課程(6門)、人文、藝術、社會科學課程(8門)、科學與技術限選課程(2門)、實驗課程(1門);系課程包括系核心必修課程、專業課程、試驗與進展課程,其中系核心必修課程包括一體化工程I、II、III、IV,計算機和工程問題求解引論,自動控制原理、動力學、隨機系統分析、微分方程;專業課程中專業A包括空氣動力學、結構力學、推進系統引論、航天工程中的計算方法,專業B包括航天系統的評估與控制、數字系統實驗室介紹、實時系統與軟件、交互系統工程、人為因素工程、自主決策原理;試驗與進展課程包括飛行器工程、空間系統工程、試驗項目I、試驗項目II、飛行器進展、空間系統進展I、空間系統進展II。
(三)學時學分要求
1.學分組成。課程學分組成考慮教學環節,如MIT飛行動力學課程,總學分12分,構成包括課堂3分、實驗1分、預習和復習8分。另外還有無學分課程,課程必修但無學分,如普林斯頓沒有學分制、強調上課門數,斯坦福大學基礎課程要求5門航空航天基礎課程,專業課程4選3。英國大學一般不設立學分制,所有學生都按部就班完成規定課程的學習。
2.學分要求。美國大部分學校有明確的畢業學分數要求。如MIT航空航天工程系根據培養計劃設課程學分,又分成4類,分別是核心課(core)108、專業領域課(professio-
nal area)48、實驗和綜合應用(experiment and Capstone)30、非限制性選修課(unrestrictived elective)48,總學分大于234學分。但是在學分數量并不統一,差異很懸殊,如密歇根128學分、MIT大于234學分、賓州州立132學分。航空航天專業必修課比例很高,有的高達90%以上,如斯坦福、佐治亞理工、普渡。另外還有只要求課程而不要求學分的,如普林斯頓畢業要求共36門課。
3.學時要求。有些大學要求學時達到一定數量,如悉尼大學本科至少192學時,研究生核心課程和選修課程,至少144學時。斯坦福大學研究生基礎課程設置門數要求,其他按學時要求,數學(6個學時)、技術選修(12學時)、人文社科類選修(45學時)。
三、國外著名航空航天院系專業培養特色
歸納起來,國外著名航空航天院系在專業培養上具有如下特色。一是國外著名大學航空航天專業設置寬、窄各有特色。美英等專業設置以寬口徑、大類培養為主,基本不針對特定航空航天器劃分專業,學生專業方向只是體現在個別課程的選擇上。俄羅斯、烏克蘭等的專業劃分細而精,如莫斯科國立航空學院幾乎整個大學的院系專業就代表了航空航天器的各個不同部分,專業面向具體而明確。二是國外著名大學航空航天專業課程體系具有少而精且多樣化特色。美英等課程每學期課程數量相對較少,但課業工作量不少。學生畢業所需學時學分也不少。美英等航空航天專業的課程必修多、選修少,完全學分制的作用并不明顯,反映了航空航天專業的特殊性。課程學習課內外并重,還有較多實踐環節、交流討論、項目設計等。課程的環節豐富多樣(如劍橋)。教授授課。三是注重通識教育與專業教育的結合。在通識教育上,在課程設置中有重視科技寫作、科研道德規范、表達與交流、團隊協作、人文素質培養和工程師就業指導。在專業教育上,強化多樣化實踐環節、注重專題課程和生產實習。四是注重綜合素質和個性化培養。例如南安普敦大學設置有工程管理與相關法律的必修與選修課程,讓學生學習在工程實踐中如何領導團隊、進行項目管理與風險評估、做出決策以及熟悉與之相關的法律知識。還會從工業部門請來客座教師來協助授課,并安排有相應的實踐環節。針對個性化培養需求,在課程設置上具有較大的選擇基數。
四、總結
航空航天類本科人才是高層次航空航天類人才的基礎,是航空航天類研究生人才的后備軍。論文主要對國際一流大學航空航天類專業學位與專業設置、課程體系、學時學分要求點等方面進行了梳理,總結了人才培養特色,為國內航空航天類專業建設和教學教改提供參考。
參考文獻:
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關鍵詞:物理;航空航天;問題;探討
中國航天事業的蓬勃發展也給我們的高考命題提供了很好的素材。2008年發射"神舟七號",航天員出艙在太空行走;2011年8月,"嫦娥二號"成功進入了繞"拉格朗日點"的軌道,我國成為世界上第三個造訪該點的國家;"神州八號"飛船與"天宮一號"目標飛行器成功實施了首次交會對接等,都給了我們非常生動的情境。下面我就從航天技術的發展歷程、載人航天工程七大系統等方面來研究航空航天中的物理問題,具體如下:
一、航空航天技術的發展
人類很早就有了航天的思想,我國古代流傳的"嫦娥奔月"、"吳剛砍桂"等傳說故事,就是對人類航天理想的生動描繪之一。當然,人類真正實現這種理想是到19世紀末才開始起步的.從那時起,相繼涌現出俄國的齊奧爾科夫斯基,美國的戈達德和德國的奧伯特等富于探索精神的航天先驅者。俄國的奧爾科夫斯基最早從理論上證明用多級火箭可克服地球的引力而進入太空,建立了表征多級火箭理想速度的著名的齊奧爾科夫斯基公式。而且他肯定了液體發動機是航天飛行器最適宜的動力裝置。美國的戈達德是液體火箭的創始人。他曾指出,要克服地球引力,火箭必須具有每秒79公里的速度。他在1921年開始研制液體火箭發動機,1926年3月16日,他研制的液體火箭飛行成功。德國的奧伯特也是最早的火箭和航天的理論家和實踐者。1923年奧伯特論述了火箭飛行的數學理論,并對火箭結構和星際飛行提出了許多新觀念。到了1942年10月3日,德國太空協會的青年專家布勞恩領導的航天研究小組,經過艱苦的探索,在總結歷次失敗教訓的基礎上,終于發明了再生冷卻式燃燒室和燃氣舵等新技術。采用這些新技術,終于獲得彈道導彈(V-2)的發射成功[1]。從而在工程上實現了航天先驅者的技術思想,取得向地球引力挑戰的勝利,并對后來大型火箭的發展起到了繼往開來的重大作用??胺Q是人類航天發展史上的一個里程碑。
第二次世界大戰后,前蘇聯和美、法、日、加拿大、澳大利亞等國家,都先后發射了探空火箭,創造出發射393公里高度的紀錄,獲得了許多高層空間的寶貴資料,為發展航天奠定了科學基礎。經過10多年的艱苦探索之后,于1957年10月4日,前蘇聯把世界上第一顆人造地球衛星送入大氣層外的運行軌道,開創了人類航天史的新紀元。以后,美、英、法、日和中國、印度等國均成功地發射了人造衛星。自60年代中期開始,衛星的發展便從探索試驗轉入實用階段。如今,人類發射的偵察、預警、通信導航、天文氣象、海洋監視、測地探礦等應用衛星巳超過2500顆,它們在經濟、軍事和科研中發揮了非常大的作用。
隨著航天技術的發展,人類不斷刷新航天紀錄.創造出一個個驚人的奇跡。諸如:1961年4月12日開辟了載人航天的成功之路;從1959年開始又開創了對月球的探測和人類登月考察的新篇章;自70年代起,人類對太陽系中的行星先后進行了探測,前蘇聯和美國并相繼在空間建立了航天站;80年代初又發明了能重復使用的航天飛機等等。這些令人鼓舞的成就,對航天技術及其它科學領域的發展都具有深遠的歷史意義。
二、物理在航空航天中的應用
(一)火箭推進原理
所有航天器的發射都依靠火箭技術,而火箭的飛行是遵循著質點系動量定理和動量守恒的。豎立在發射架上的火箭本身帶有燃料和氧化劑,火箭在發射前總動量為零,當點火燃燒后,高溫高壓的氣體不斷從火箭尾部的噴管往后噴出,從而使火箭獲得向上的巨大推力,克服自身的重力,向太空沖去。下面我們看一下火箭所受的推力大小和火箭的運動速度。
(二)火箭的速度
火箭是依靠連續不斷的噴出大量質量m極小的燃料氣體才得到連續平穩的加速上行。為了進一步說明火箭在這一過程中獲得的速度,先不考慮地球的重力作用,將質量為M的火箭中的燃料燃燒后噴出的燃料氣體看成質量為m(遠小于M)、相對火箭速度為u的細小彈丸,由于火箭不受任何外力,因此火箭系統總動量守恒,當彈丸以速度u向后噴出,火箭就獲得與彈丸等量而方向向前的動量,由于燃料不斷燃燒,火箭體的質量就不斷減小,因而火箭是一個變質量體系,我們用動量守恒來計算火箭最后得到的速度。
(三)多級火箭
從以上的分析可知,要想航天器上天,至少要獲得7.9km/s 的速度,而要到達其他行星或是其他星系,則需要更大的速度。要想火箭得到大的速度,就必須增大燃料氣體的噴射速度u和增大質量比M/Me。我們先看燃料氣體的噴射速度,它受到諸多因素的影響,一種液態的常規燃料是偏二甲肼( H-N-N-CH3)加四氧化二氮(N2O4),燃料后氣體的速度u接近2km/s,另一種非常規的燃料(如液氫加液氧)做推進劑,其噴射速度可達4km/s。同時由于火箭上所裝載的儀器設備等的影響質量比M/Me 也有所限制,大約在10到20之間[2]。在這樣的條件下,我們可以對一級火箭所能達到的末速度做一估計,其速度必須達到10.8(km/s)這并不是火箭真正能達到的速度,必須考慮地球引力和空氣阻力的影響等,所以最終的單級火箭的速度只可能達到7km/s左右,小于第一宇宙速度7.9km/s,無法將航天器送上天。
實際的火箭通常為多級火箭,是用多個單級火箭經串聯、并聯或串并聯(即捆綁式)組合而成的一個飛行整體。
三、載人航天工程七大系統
(一)航天員系統
載人航天首先要有航天員及其上天飛行的保障設施。這是一個航天員為中心的醫學和工程相結合的復雜系統。它涉及航天生命科學和航天醫學等領域,包括航天員的選拔訓練、航天員的醫學監督保障、 航天員的一樣食品、航天員飛行訓練模擬等分系統。
(二)載人飛船系統
飛船是載人航天的核心部分,它為航天員和有效載荷提供必要的生活和工作條件,保證航天員進行有效空間實驗和出艙活動,并安全返還地面。
(三)運載火箭系統
運載火箭是把載人飛船安全可靠送入預定軌道的運載工具。包括箭體結構、動力裝置等10個分系統,特別是增加了載人所需的故障監測分系統和逃逸救生分系統。
(四)飛船應用系統
載人航天工程最終是為了應用,創造效益,因此飛船應用系統是備受關注的部分。它利用載人飛船的空間試驗支持能力,開展對地觀測、環境監測、生命科學、材料科學、流體科學等試驗,安裝有多項任務上百種有效載荷應用設備。
(五)測控通訊系統
當運載火箭發射和載人飛船上天飛行以及返回時,需要靠測控系統通信系統保持天地之間的經常聯系,完成飛船遙測參數和電視圖像的接受處理,對飛船運行和軌道艙留軌工作的測控管理,這個測控通信系統由北京航天指揮控制中心、陸上地面測控站和海上遠望號遠洋航天測量船隊組成、執行飛船軌道測量、遙控、遙測、火箭安全控制,航天員逃逸控制等任務[3]。
(六)發射場系統
神舟號飛船的發射場選在酒泉衛星發射中心,發射場系統由技術區、發射區、試驗指揮區、首區測量和航天員區組成,形成火箭、飛船、航天員從測試到發射以及上升段、返回段測量的一套完整體系。
(七)著陸場系統
載人航天這路著陸場系統包括主、副著陸場,陸上應急援救、海上應急援救、通信測量、航天員醫保等部分。
四、結束語
中學物理考察的內容一直與當前航空航天緊密聯系在一起,充分體現了其注重能力與科學素養、理論與實際相結合的特點和要求。物理學的研究,與其它學科之間有者顯著的不同,其無論是概念的建立還是規律的發現、概括,都需要思維的加工,與一般的思維過程相比較,在共性之中,物理學科的思維又有其個性。所以需要我們靜下心來,準確把握各個知識點之間的聯系與區別,舉一反三,最終做到融會貫通、靈活多變。
論文關鍵詞:原創性,高新技術產業,影響因素
1 原創性高新技術產業及其界定與測量
原創性高新技術產業是指采用新技術而形成的相同或相近高新技術企業群體,或者是圍繞高新技術而生成的新興的企業群體,其中所采用的新技術是一種根本性創新。國內外文獻研究創新較早,但將原始創新與高新技術產業結合起來分析原創性高新技術產業的文獻很少,缺乏系統的研究。
我國的高新技術范圍共11項,涉及電子與信息技術、生物工程和新醫藥技術、新材料及應用技術、先進制造技術、航空航天技術、現代農業技術、新能源與高效節能技術、環境保護新技術、海洋工程技術、核應用技術及其他在傳統產業改造中應用的新工藝、新技術。在高新技術產業中要確定哪些是屬于原創性的,有一定難度。筆者根據國家的有關規定和相關學者的研究主要認為有四大主要衡量指標:核心自主知識產權、科技成果轉化能力、研究開發的組織管理水平和成長性指標管理論文,并且占有的權重應分別是0.3、0.3、0.2和0.2.
其中核心自主知識產權主要是指產業內企業擁有的專利、軟件著作權、集成電路布圖設計專有權、植物新品種等核心自主知識產權的數量(不含商標);科技成果轉化能力,主要是最近3年內科技成果轉化的年平均數;研究開發的組織管理水平包括:(1)制定了研究開發項目立項報告;(2)建立了研發投入核算體系;(3)開展了產學研合作的研發活動;(4)設有研發機構并具備相應的設施和設備;(5)建立了研發人員的績效考核獎勵制度中國期刊全文數據庫。成長性指標主要有總資產增長率和銷售增長率,具體計算方法如下:總資產增長率=1/2(第二年總資產額÷第一年總資產額+第三年總資產額÷第二年總資產額)-1;銷售增長率=1/2(第二年銷售額÷第一年銷售額+第三年銷售額÷第二年銷售額)-1。經過上述篩選,本文選擇了醫藥、航空航天、通信設備制造、電子計算機及辦公設備、醫療設備及儀器儀表5個行業的樣本。
2 原創性高技術產業成長影響因素模型
對原創性高技術產業成長演化及其影響因素進行實證分析的第一步是建立模型。本文認為原創性高技術產業成長主要受創新資本投入和人力資本投入的影響,據此將主導性高技術產業成長的評價模型表示如下:
Y=LαKβ
其中Y表示產業成長,L表示創新的人力資本投入,K表示投入的創新資本,α和β表示人力投入和資本投入對產業成長的影響。
對上式兩邊先取對數后求導,得出:
(dy/dt)/Y=α(dL/dt)/L+β(dK/dt)/K
α——人力投入的影響系數;
β——創新資本投入的影響系數;
三、原創新高新技術產業成長影響因素的實證分析
(一)數據來源與處理
1.數據來源及處理
實證分析的一項前提性基礎工作就是數據的分析與整理。根據中國現有統計資料的情況,在己經公開出版的文獻資料中,幾乎沒有完整的適合我們要求的數據資料。因此,現有的統計資料的實際情況決定了模型所需要的數據只有通過適當的數據處理的方式才能獲得。本文所取原始數據來源于《中國統計年鑒》、《中國高技術產業統計年鑒》和科技部網站。
(二)原創性高新技術產業的描述性統計數據
原創性高技術產業的新產品銷售收入保持持續增長趨勢,1995年一2009年高技術產業的新產品銷售收入均基本處于上升趨勢管理論文,新產品銷售收入的提升說明產業附加值、產業技術水平不斷提高,產業不斷成長,見下表1。
表 1 原創新高新技術產業新產品銷售收入(單位:億元)
年份
行業
1995
2000
2005
2006
2007
2008
2009
醫藥
61.53
170.26
469.36
569.92
712.69
948.91
1248.32
航空航天
59.01
81.33
337.35
305.04
379.13
472.98
272.17
通信設備制造
350.18
1630.81
3852.04
4173.48
6013.02
6759.08
8232.77
電子計算機及辦公設備
36.64
537.00
2070.09
2963.11
2814.74
4227.74
2253.12
醫療設備及儀器儀表
31.00
64.42
185.82
237.31
383.65
模擬實驗是一種重要的科學技術研究方法,已廣泛應用于許多領域[1-3]。社會發展與人類進步,迫切要求研究者日益關注新模擬實驗方法的探討,以發現越來越復雜的科學技術問題的未知特性,更好地揭示其內在運行機制。同時,研究者在科技論文中如何有效展示其模擬實驗方法產生的效果,對提升論文價值,突出研究成果的創新性有重要意義。為此,在論述基本模擬類型的基礎上,以近年來航空航天領域的某些中文科技論文為主要案例,探討模擬實驗方法的最新進展特征,提出屬性依賴法與現場依賴法,為解決更復雜的科學技術問題提供新思路。
一、模擬的類型
1.模擬的基本類型
模擬是以科學技術理論與實踐為基礎,在一定環境與條件下,將研究對象用其它手段進行模仿的一種實驗方法。該方法不直接涉及研究對象固有的現象與過程本身,而是設計一個和該現象與過程相似的模型,并通過該模型間接地呈現出該現象與過程。模擬實驗的目的主要是便于經濟地檢驗、驗證、再現、發現或揭示該現象與過程的特征、演變規律與內在機制。
模擬的基本類型有物理模擬與計算機模擬。
物理模擬是制作和某現象與過程相似的物理模型,并對該模型研究,獲取該現象與過程的特征。
計算機模擬是利用計算機對某現象與過程進行求解、分析、判斷以及圖像顯示等,得出該現象與過程的特征。計算機模擬有模型模擬和統計模擬兩種基本方法。
2.模擬實驗方法的進展特征
科學技術的發展,對許多航空航天系統有越來越嚴格的性能要求[4-7]。為探索性能的未知特性,實時評估與預測性能退化軌跡,科學技術研究已經從靜態發展到動態、從線性發展到非線性、從確定性參數發展到不確定性參數、從不變性函數發展到多變性函數。面對這些新問題,現有研究所采用的模擬實驗方法取得了許多進展。
以近年來航空航天技術領域的某些中文科技論文為案例,經研究發現,模擬實驗方法的最新進展以依賴問題的屬性信息和現場信息為特征,旨在求解動態、非線性、不確定性與多變性等復雜問題,根據對問題信息的依賴特征,將現有的模擬實驗方法歸納為屬性依賴法與現場依賴法。
二、屬性依賴法
屬性依賴法是基于屬性、目標屬性與層次屬性等3個信息要素的模擬實驗方法。
屬性是問題的抽象刻畫,表示問題的性質與關系。性質表示問題的固有特征,關系表示不同問題之間的性質傳承與影響。
目標屬性是期望得到的對問題屬性的某種解答或認知。
層次屬性是目標屬性的分解,即將目標屬性分解為若干個子屬性。若子屬性彼此獨立,則稱為同層次子屬性;否則稱為非同層次子屬性。層次按從低到高的順序分為多層,目標屬性依賴于最高層子屬性,最高層子屬性依賴于次高層子屬性,依次類推,直到最低層子屬性。
根據目標屬性的不同,屬性依賴法又細分為同步進化法與層次進化法。
1.同步進化法
同步進化法是將問題分解成低一層次的多個彼此獨立的子問題,用基本模擬方法逐個解決各子問題,最后融合出結果。這是一種化整為零、逐個擊破、同步進化的方法。具體做法是,若目標屬性是由多個低一層次的獨立子屬性綜合構成,則可以根據各獨立子屬性的特征,進行子屬性模擬,然后推斷各子屬性的模擬結果,使各子屬性由低層次同步進化至高層次,獲得目標屬性特征。
例如,揭示航空發動機非線性動力學特征是相關領域的一個重要問題。為此,文獻[7]綜合現有方法的優點,提出一種振動耦合動力學模型,計算出系統非線性響應,并在兩個航空發動機轉子模擬裝置上進行模態實驗,發現計算結果與實驗結果有很好的吻合性。
在這個案例中,非線性響應特征問題被分解為2個同層次的子問題,即理論建模計算與模態實驗,2個子問題解答的融合是將計算結果與實驗結果進行對比分析??梢钥闯?,解決這2個子問題的實驗模擬方法分別是物理模擬和計算機模型模擬,經過對2種模擬結果的對比檢驗,最終推斷出航空發動機非線性響應的某些特征,為探索航空發動機非線性動力學特征提供了新思路。
2.層次進化法
層次進化法是將問題按屬性層次由低到高地分解成多個前后有聯系的子問題,用基本模擬方法逐步解決各子問題,最后直接得到結果。該方法的特點是化整為零、逐步擊破、依次進化。具體做法是,若目標屬性可以分解為多個彼此低一層次的關聯子屬性,則可以根據各子屬性的特征,按照設計好的步驟,依次進行子屬性模擬,逐步使屬性由低層次向高層次進化,逼近目標屬性特征。
例如,航空發動機的故障診斷技術對發動機性能的可靠性、維護性和保障性有重要影響。但是,現有研究主要關注故障診斷算法的有效性,尚未有效驗證故障檢測率、定位率與虛警率等指標,從而無法定量評價故障診斷系統性能。這里的問題是如何定量評價故障診斷系統性能?
為此,文獻[4]將問題分解為混合卡爾曼濾波器組故障診斷理論,發動機故障診斷系統和故障診斷實驗等3個不同層次的子問題。這3個層次的進化關系為:(1)用計算機模型模擬方法構建混合卡爾曼濾波器組,為發動機故障診斷系統奠定理論模型基礎;(2)基于理論模型,針對民用渦扇發動機常見的4種故障,用物理模型模擬方法搭建發動機故障診斷系統,為故障診斷實驗奠定基礎;(3)基于故障診斷系統,用統計模擬法評價出發動機故障診斷系統性能的定量指標值。
在該案例中,依次解決3個子問題的實驗模擬方法分別是計算機模型模擬、物理模型模擬和統計模擬,最終目標是實現故障診斷系統性能的定量評價,為工程實踐提供了重要依據。
三、現場依賴法
現場依賴法是基于時間序列和參數序列的模擬實驗方法,時間序列和參數序列統稱為序列。時間序列是將某現象的某一個指標在不同時間上的各個數值按時間先后順序排列而形成的序列,序列中的信息與時間密切相關。參數序列是由某現象的某些特征值構成的序列,序列中的信息與時間沒有關系。
現場依賴法是指依賴于問題真實現場信息的一種模擬實驗方法,其特點是,在模擬實驗中有現場的實時信息輸入、輸出與交流,可以及時矯正評估與預測結果。按照現場實時信息特征,現場依賴法可以細分為時間序列依賴法與參數序列依賴法。
1.時間序列依賴法
時間序列依賴法是根據現場實時信息的輸入時間序列來實施輸出序列運行軌跡評估與預測的一種模擬實驗方法。
不確定性的輸入時間序列干擾會導致輸出時間序列運行軌跡發生未知的非線性與多變性演化,通過將外界的真實或模擬真實的時序干擾輸入模擬實驗系統,獲取輸出時間序列的演化響應機制,及時預測與矯正其運行軌跡,可以為真實航空航天系統的可靠運行奠定基礎。
例如,為揭示大氣阻力導致衛星軌道衰減的機制,文獻[1]構建了模擬實驗系統,將地球扁率與大氣阻力攝動影響作為輸入時間序列,通過模型模擬輸出軌道根數變化,獲取衛星軌道高度衰減結果即輸出時間序列。其中,依賴的現場實時信息是經模擬改進的用某衛星高精度加速度儀測量得到的大氣密度數據。盡管熱層大氣密度數據呈現出明顯的動態、非線性、不確定性與多變性時序特征,模擬軌道序列與衛星實際軌道序列仍然保持一致,發現了衛星運行軌跡演變的新特性,研究成果具有創新性。
2.參數序列依賴法
參數序列依賴法是根據現場實時信息的輸入參數序列來實施輸出序列運行軌跡評估與預測的一種模擬實驗方法。
常見參數有剛度、阻尼、固有頻率、壓力、流量與溫度等,多種參數的組合構成參數序列。模擬實驗系統的參數序列取值應該與真實系統的參數序列保持一致,才能可信賴地實施輸出序列運行軌跡評估與預測。
例如,文獻[8]的衛星在軌微振動環境模擬實驗,用物理模擬方法構建出低頻彈性支撐裝置,揭示出自由邊界條件對衛星動力學特征的影響機制,為提高衛星在軌微振動地面模擬實驗精度奠定了基礎。其中,依賴的現場實時信息是微振動擾振,輸入參數序列為激振力參數,輸出序列為模擬衛星彈性體的模態相應。
四、結 語
基于科學技術問題的屬性信息和現場信息特征,提出模擬實驗的屬性依賴法與現場依賴法,可以解決動態、非線性、不確定性與多變性問題,為模擬實驗方法的發展提供新思路。
模擬實驗方法歸類為科學技術研究方法論,合理運用屬性依賴法與現場依賴法可以有效地驗證或再現研究對象的表現,揭示其演變規律,發現某些未知特性。
在科技論文中,將屬性依賴法與現場依賴法產生的效果充分展示出來,能更好地突出研究成果的創新性。