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航空航天技術是信息、能源、制造等綜合性尖端技術的集合，是一個國家綜合科技實力的象征和衡量標志，在國家的軍事國防中起著中流砥柱的作用。近幾年“神舟”系列載人飛船的成功飛行，以及我國首架具有自主知識產權的噴氣式支線飛機ARJ21總裝下線等，引發了人們對航空航天技術領域的極大關注，而航空航天類專業更是吸引了不少同學和家長的眼球，被同樣懷揣飛天夢想的考生所追捧。
學科優勢助推人才起飛
航空航天類專業主要研究飛行器的結構、性能和運動規律，培養如何把飛行器設計制造出來并送上太空的工程技術專業人才。從狹義上講，航空航天類專業包括飛行器設計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程、飛行器環境與生命保障工程、探測制導與控制技術等主體學科專業。然而，無論是飛機還是航天飛行器，都是綜合科學技術的結晶，涉及材料、電子通訊設備、儀器儀表、遙控遙測、導航、遙感等諸方面。因此從廣義上講，材料科學與工程、電子信息工程、自動化、計算機、交通運輸、質量與可靠性工程等都是航空航天技術不可或缺的學科專業。隨著航空航天事業的迅猛發展，近年來又催生出航天運輸與控制、遙感科學與技術等新興專業。
航空航天類專業對同學們的要求是“厚基礎、強能力，高素質、重創新”。同學們要學習和掌握航空航天技術的基礎理論和知識，接受航空航天飛行器工程方面的系統訓練，通過各種實踐性教學環節，可具備堅實的理論基礎，良好的實踐能力和分析、解決問題的能力，以及創新能力。畢業生在數學、物理、力學、計算機等方面的基礎比較扎實，在邏輯、分析、空間想象力、推理等思維上優勢明顯，知識面寬，適應力強，發展潛力大。本科畢業生考取研究生的比例很高，申請國外大學獎學金的成功率也較高。
有同學認為航空航天類專業就業覆蓋面窄，如果畢業后不能進入航空航天類企業，就很難找到專業對口的工作。其實不然，航空航天高科技輻射國民經濟各個部門，航空航天類專業扎實的工程技術理論與實踐基礎平臺，促成了其拓展性寬、應用性強、適用面廣的專業特點。可供畢業生選擇的對口職業有很多，如飛行器設計、制造人員，科研機構研究人員，國防部門研究管理人員，各級政府部門負責航空航天相關工作的研究管理人員，民航企事業單位的技術管理人員等。畢業生不僅可從事航空航天等領域的設計、制造、研發、管理等工作，還可在民航、船舶、能源、交通、信息、輕工等其他國民經濟領域施展才華，像微軟、IBM、貝爾、方正、海爾等知名企業都曾紛紛到航空航天院校招賢納才。很多民用部門也都點名要航空航天類專業的畢業生，認為他們基礎扎實、學以致用。
行業繁榮點燃人才需求
航空航天科技工業是知識密集和技術密集的高技術領域，航空航天技術的廣泛應用影響到政治、經濟、軍事、科技、文化及通信、氣象、能源、探測等領域，成為社會進步的強大動力。從世界范圍來看，航空航天科技工業是朝陽產業，在提升國家整體科技水平和綜合國力方面起著龍頭的作用。
我國經濟的快速發展為航空航天工業提供了廣闊的發展空間。國務院公布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中，關于大型飛機、高分辨率對地觀測系統、載人航天工程與探月工程等航空航天領域范疇的工程便占到16個重大專項中的4項。未來我國航空航天發展將重點開發大型飛機設計與制造成套技術，載人航天實現航天員出艙進行航天器交會對接試驗活動，直至實現登月計劃等。2007年大飛機項目正式上馬，給我國的航空業帶來了空前繁榮，帶活了一批航空類企業，也為航空航天類專業畢業生帶來了良好的機遇。
航空航天科技工業極具發展前景，對人才的需求會持續旺盛。據統計，2011年最被看好的12類專業之航空航天產業將引發對航空航天人才的巨大需求，包括航空航天經營管理，航空航天飛機總體設計與研發、發動機研發與制造，零部件研發與設計，航空航天新材料研發、制造及總裝技術、計量檢測技術、航空航天電子電器設備設計開發、信息及測控技術，航空航天生物技術、航空適航管理、航空維修改裝，以及航空航天產品光電通信技術、能源系統設計、力學及環境工程、計算機、仿真、可靠性技術等領域在內的專業人才缺口巨大。有關人士根據教育部公布的相關信息歸納出的“最出人意料的十個高就業專業”，便將航空航天類專業列入其中。
上海作為我國新支線飛機和未來大型民用飛機設計總裝基地和重要的航天基地，舉辦了“上海航展”，展會上舉行了航空航天人才大型招聘會。據航展招聘組負責人介紹，目前航空航天項目需要大量人才，僅空客A380一個項目組的技術人員需求數量就超過六千人，而我國這方面人才缺口非常大。
近年來，以航天科技，科工集團，航空一、二集團等為代表的航空航天類企事業單位生產和科研任務飽滿，條件大為改善，待遇提高很快，一些單位的員工年薪可達十幾萬，稍差一些的單位其員工薪資待遇也可達到當地中上水平。航空航天事業的迅猛發展，無異于為年輕學子的成長搭建了理想的平臺。像航天空間設計研究院、航空材料研究院等單位都炙手可熱，受到重點院校畢業生的青睞。畢業生就業地域以北京、上海、西安、成都、沈陽、哈爾濱、深圳等省會及核心城市為主。
從個人長遠發展來看，在航空航天類企事業單位工作，發展前景好，待遇高，成長快。隨著載人飛船、探月工程、大飛機等重大項目的深入實施，必將有越來越多的青年才俊在鍛煉中脫穎而出。
報考提示
我國目前開設航空航天類專業的重點院校有北京航空航天大學、南京航空航天大學、哈爾濱工業大學、北京理工大學、西北工業大學、南京理工大學、哈爾濱工程大學等。近年來，清華大學、復旦大學、上海交通大學、廈門大學等也相繼設置了此類專業。開設航空航天類專業的普通院校有南昌航空工業學院、沈陽航空工業學院、鄭州航空工業管理學院、中北大學、中國民航大學等。由于各個院校的發展歷史、層次、實力不同，學科專業水平差異也較大，同學們應注意了解自己感興趣的院校，根據自身實力，準確定位，合理選擇。
學習航空航天類專業以及將來從事航空航天技術工作，需要具備較強的學習鉆研及動手能力，要求同學們的數理化基礎扎實，邏輯思維能力較強，嚴謹求實，樂于鉆研。同學們應從實際出發，量體裁衣。
一些考生和家長誤以為報考航空航天類專業，體檢的標準要按照軍檢的標準來進行，其實不然。航空航天類專業主要是培養航空航天領域的專業技術人才，對考生的身體狀況沒有特殊要求，同學們只要符合《普通高等學校招生體檢指導意見》，就可放心報考。
關鍵詞：計算力學；多物理場耦合；先進復合材料；有限元技術（FEM）
中圖分類號：V211 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0252-02
1 力學在航空航天領域的支柱地位
作為與材料科學、能源科學并肩的航空航天領域三大基礎學科之一，力學在航空航天領域擁有無可辯駁的支柱地位。航空航天技術的發展與力學學科的發展有著舉足輕重的關系。同樣，力學學科的發展也推動了航空航天技術的發展。從航空航天的歷史開端，力學便扮演著開天辟地的角色：萊特兄弟發明飛機前的時代，人類的航空器長期停留在熱氣球與飛艇的水平，人們普遍認為任何總密度比空氣重的航空器是無法上天的；而隨著流體力學的發展，越來越多總密度大于空氣的航空器被發明出來進行試驗，而萊特兄弟的飛機即為第一個成功的嘗試，萊特兄弟的L洞也成為一個經典（圖1）。從此，航空器的發展步入了快車道，各種結構的飛機翱翔于藍天，從不到一噸的輕型飛機到上百噸的運輸機，直至今天我們對機已經習以為常。
時至今日，航空航天的總體設計已由龐大的力學各分支支撐起來，從最基本的方面分類，可包括：飛行器整體氣動外形歸屬于空氣動力學；整體支承結構歸屬于結構力學以及材料力學；復合材料歸屬于復合材料力學；材料疲勞性能歸屬于疲勞分析；結構動力特性歸屬于振動力學；缺陷結構分析歸屬于損傷力學以及斷裂力學。而對于具體的問題細分，則還有如：針對超高速飛行器的高超空氣動力學；針對紊流等大氣不穩定情況的非定常空氣動力學；針對流固耦合問題的氣動彈性力學；以及針對非金屬材料的粘彈性力學等。此外，還有眾多與力學相關的技術被發展起來，如有限元技術（FEM）等。
展望未來，力學發展的源動力在于航空航天綜合多學科的交叉與技術。被譽為“工業之花”的航空航天工業，其研發生產涵蓋了目前已知的所有工科門類，如此多的學科交叉下，力學的發展勢必會與其他學科進行技術交流，這會帶來問題的進一步復雜化，同時也豐富了力學的研究內容。
2 航空航天領域力學發展新挑戰
航空航天的發展，給力學帶來了新的挑戰。結構的日趨復雜，給力學計算帶來困難；繁瑣的理論公式，需根據工程需要進行必須的簡化；新材料的應用在航空航天領域最為敏感，在為飛行器降低結構重量的同時，也帶來諸多的不利因素如耐熱性能差、環境敏感度高等；而在某些關鍵部件的多物理場耦合問題也將成為重要的研究方向。
2.1 程序化
航空航天器和大型空間柔性結構的分析規模往往高達數萬個結點、近十萬個自由度的計算量級，這些問題包括但不限于：飛行器的高速碰撞間題，如飛機的鳥撞， 墜撞，包容發動機的葉片與機匣設計，裝甲的設計與分析，載人飛船在著陸或濺落時的撞擊等。為了解決這種計算量龐大的問題，上世紀50年代初，力學便發展出一門嶄新的分支學科――計算力學。伴隨著電子計算機以及有限元技術的發展，計算力學取得輝煌的成績，這也說明了其本身發展潛力巨大。
力學分析技術的發展，特別是對于各種非線性問題（幾何非線性、材料非線性、接觸問題等）分析能力，是長期存在的。然而在很長一段時間內，受到計算機能力的制約，以及模型建立本身的局限性，力學分析求解停留在解析方法和小規模數值算法中。這對于工程人員的設計工作是一個極大的限制，對于航空航天領域而言則尤甚如此。計算力學的發展，帶來的效益是巨大的。首先其可以用計算機數值模擬一些常規的驗證性試驗和小部分研究型試驗，這可以節省很大一筆試驗費用。其次，其可以求解某些逆問題，逆問題的理論解往往無法通過非數值的手段得到。最后，從工程管理角度考慮，數值模擬方法大大節省了產品研發的周期，由此單位時間內產生了更多的經濟收益。有限無技術分析機翼見圖2。
上述計算力學給工程設計方面帶來的種種好處，都基于一個很重要的前提。那就是力學問題程序化。如何將力學問題轉化為一個計算機可以求解的程序，一直是計算力學研究的重點，比如有限元技術就是其中一個典型代表。目前，有限元技術已經涵蓋了大部分力學問題，包括：靜力學求解，動力學求解，各種非線性問題，以及多物理場耦合等。但值得注意的是，除了靜力學以及相對簡單的問題外，其余問題所用的算法目前精度仍然有限，相較于工程運用而言仍存在諸多壁壘。對于這些問題算法的更新，是力學問題程序化必須面對的挑戰，仍需研究人員不斷探索。
2.2 工程化
力學工程化依然是基于計算力學而討論的。所不同的是，程序化是針對一項力學問題能不能解決，工程化關注的問題是如何使得力學問題的解決過程更符合工程需求。
21世紀的航空航天，已經越來越趨向于商業化，美國已有數家私有航天企業成立，我國的航天科技集團也在進行著一些商業衛星發射。而商業化的工程問題，所追求的目標永遠是效益。因此，力學工程化發展也應基于這一要求。航空航天工程的研發工作，一直給人周期長的印象，動輒10年以上的研究周期，對于目前商業化的運營是不適用的。如何快速的給出解決方案，是今后力學工程化的重要考量。隨著軟件技術的發展，越來越多的數值計算可以通過可視化、圖表化等快捷的交互式設計方法呈現出結果，這可以直觀地給予工程師設計反饋，從而達到加快設計進程的目的。同時，直觀的結果反饋，也能避免數據分析過程出現人為失誤，起到規避風險的作用。
2.3 非均質化
新材料往往首先出現在航空航天領域，其中典型代表便是先進復合材料。先進復合材料具有高比強度、高比模量、耐腐蝕、耐疲勞、阻尼減震性好、破損安全性好以及性能可設計等優點。由于上述優點，先進復合材料繼鋁、鋼、鈦之后，迅速發展成四大結構材料之一，其用量成為航空航天結構的先進性標志之一。
復合材料的運用給力學提出了新要求，相比于傳統各向同性的金屬材料，其各向異性的力學特性使得非均質力學應運而生，代表便是復合材料力學的誕生。非均質化力學需要將材料的承力主方向設計為結構中的主承力方向，而非主承力方向則需要保證一定強度，不至于破壞，這是其主要的設計特點。相比各向同性材料，其理論模型更為復雜，相應的數值求解方法也沒有那么完善。同時，實際中復合材料的性能分散性和環境依賴性相當復雜， 設計準則和結構設計值的確定還很保守，導致最終設計結果并沒有理論中那么完美，很大程度上制約了工程領域大規模使用復合材料。對于國內而言，復合材料研究工作相比國外則更為落后，無論是設計經驗還是試驗數據積累都有不小差距。
建立完備的非均質化力學模型，積累足夠的原始參數，大膽嘗試提高復合材料的設計水平以及用量是今后力學非均質化的主要任務，需要研究人員付出更多的努力。
2.4 多物理場耦合
2.4.1 電磁與力學耦合
新時代下的航空航天材料，已不僅僅局限于提供簡單的支承作用，功能化是航空航天器新材料發展的重點和熱點，其最終目的是為了未來航空航天器發展智能化目標。
目前，越來越多的具有電-力耦合功能的新型材料正成為航空航天器結構材料的選擇。因為在對飛行器的自我檢測技術方面，具有電-力耦合功能的材料的受力狀態與電磁性能存在特定的函數關系，由此系統能通過檢測電磁性能達到檢測受力狀態的效果，這大大方便了對飛行器的健康監測，也有效保證了飛行器的安全。這其中耦合函數的準確性便成為關鍵，電-力耦合的發展能促進這些技術的健全，具有十分積極意義。
2.4.2 溫度與力學耦合
溫度場與力場的耦合主要體現在發動機上，對于發動機內部涵道的設計最優化一直是熱力學著力解決的問題。
目前大部分飛機均采用噴氣式發動機，包括：渦噴發動機、渦扇發動機以及渦槳發動機。上世紀40年代末，渦噴發動機出現，飛機飛行速度第一次能超過音速，帶來了一場飛機發動機的技術革命。由此，包括進氣道以及發動機涵道的設計成為發動機研發的一個關鍵點，早期的渦噴發動機，由于涵道上的設計缺陷，導致燃料燃燒產生熱能轉化為推進力的轉化比很低，同時伴隨著燃燒不充分，因此發動機耗油量很高且推力較小。經過幾十年的發展，目前無論軍用還是民用飛機發動機，大部分均采用渦扇發動機，通過優化得到的涵道形狀最大化了單位燃油所提供的推力。圖3為民用客機發動機涵道。
我國的飛機發動機工業水平距離世界領先水平仍有較大距離，特別是在大涵道比的商用發動機研發上。發展熱力學，對熱-力耦合問題進行更深入的研究，是發展我國飛機發動機事業的奠基石。
2.4.3 流固耦合
流固耦合是飛行器研制最基本的問題之一。幾十年的發展歷程中，基于流固耦合研究的飛機外形設計取得了諸多進展，包括整體機身外形的優化，翼梢小翼的出現等。隨著飛機飛行速度的不斷提高，特別是軍用飛機機動性的要求，出現了許許多多新的流固耦合問題。比如針對飛機在大攻角飛行時（一般出現在軍機上），傳統小攻角氣動表示法、穩定理論等均不再適用。因此，解決大攻角非定常問題，需要從飛行器運動以及流動方程同時出發，建立多自由度分析和數值模擬模型。這是典型的流固耦合問題。
同時，以往舊的流固耦合理論，在先進復合材料大量運用的今天，顯然已經不再使用。對舊有理論進行必要的修正，也將成為流固耦合問題亟需完成的工作。
3 結語
當前，國家大力發展航空航天事業，作為高精尖產業，其所運用的理論與技術絕不能落后。力學作為一門古老而又應用廣泛的學科，其對航空航天事業的發展起著舉足輕重的作用。為符合未來航空航天領域發展，航空航天領域的力學應著力向著程序化、工程化、非均質化、以及多物理場耦合化綜合發展。
參考文獻
[1]杜善義.先進復合材料與航空航天[J].復合材料學報，2007（2）：1-11.
[2]堯南.計算固體力學的發展及其在航空航天工程中的應用[J].計算結構力學及其應用，1993（3）：199-209.
1、產業規模，產出，投資
目前，全市涉航企業有48家。2013年全市航空航天產業實現銷售165.3億元，同比增長107.7%，利稅11.3億元，同比下降79.5%，利潤7.5億元，同比下降68.0%。2012年1-8月實現銷售123.09億元，同比增長12.5%，利稅5.17億元，同比下降49.0%，利潤8.87億元，同比下降74.4%。截至目前，全市航空航天產業在建重點項目21個，總投資達204.46億元，累計完成投資49.22億元，同比增長92.6%。
2、主要產品
通用航空、航空航天信息技術、航空航天新材料、航空大件加工及部件組裝、航空機電、客艙設備及內飾件、宇航級高可靠電子元器件等。
3、規上企業，龍頭企業和基地型企業
規模以上企業14家。龍頭企業5家，鋁業有限公司、市精密合金廠有限公司、纖維材料有限公司、航天特種材料有限公司、航空有限公司。
4、市場份額，至少20%以上，單個企業產量，技術
市精密合金廠有限公司擁有的具有自主知識產權的高溫合金大型精密澆鑄技術處于世界領先水平，是全球第3家（中國第一家）掌握該技術的企業，國內市場占有率超20%，2013年超純凈鎳基高溫合金系列產品實現銷售2.6億元。
5、品牌
中國馳名商標：“綠揚”
著名商標：華陽及圖、彤明、“DSLY及圖”
6、區域布局
初步形成“一城兩園多基地”的空間格局（航空航天產業城、市航空航天產業園、京口航空信息產業園、京口航空航天高性能鋁合金材料產業基地、句容航空復合材料產業基地、丹徒航空航天制造及配套產業基地）
二、為什么作為重點產業？
1、產出規模，增速，發展前景
2013年全市航空航天產業實現銷售165.3億元，同比增長107.7%，利稅11.3億元，同比下降79.5%，利潤7.5億元，同比下降68.0%。2012年1-8月實現銷售123.09億元，同比增長12.5%，利稅5.17億元，同比下降49.0%，利潤8.87億元，同比下降74.4%。航空航天產業作為國家戰略性高技術產業，具有產業鏈長、輻射面寬、拉動效應強等鮮明特點，對相關產業的帶動為1:10，對科技和經濟發展具有巨大的帶動作用。相關數據顯示，近5年全球航空航天產業的增速為25%，遠超同期GDP的增速。未來20年，我國共需要ARJ-21同類飛機1000架、國產大飛機C919同類飛機2700架、軍用運輸機230架，對應市場容量分別為300億美元、1350億美元、161億美元，航空航天信息技術產業產值將超過500億元美元，航空航天產業已經成為快速上升的戰略性產業。
2、財稅貢獻，占第二產業份額
2013年全市航空航天產業實現銷售165.3億元，同比增長107.7%，利稅11.3億元，同比下降79.5%，利潤7.5億元，同比下降68.0%。2012年1-8月實現銷售123.09億元，同比增長12.5%，利稅5.17億元，同比下降49.0%，利潤8.87億元，同比下降74.4%。
3、提供就業情況
提供就業崗位2萬個。
4、投資規模，市場導向，企業家信心
截至目前，全市航空航天產業在建重點項目21個，總投資達204.46億元，這些項目投產后可實現銷售規模達1000億元以上。國家出臺的高端裝備制造“十二五”規劃將航空航天產業作為戰略性新興產業提升到國家戰略推動層面，給予宏觀政策支持，市場前景巨大，企業家對未來發展充滿信心。
5、要素保障和服務支撐
研發支持，人才支持，金融支持，園區載體支持（土地、環保）
三、我市如何培育重點產業政策建議
1、產業規劃導向，定位準確，布局合理，保障有力
總體規劃、單項規劃，用1-2年時間制定產業規劃
2013年，聯合南京航空航天大學編制出臺了《市航空制造產業發展規劃綱要》。《規劃綱要》明確我市航空產業布局、發展重點和目標。2012年，為加快我市航空航天產業發展，編制了《市航空制造產業發展規劃綱要》（征求意見稿）。
2、如何強化政策扶持
國家、省、市、縣區四級政策
3、要素配套保障
人力支持，公共服務平臺
船舶與海洋工程產業
1、產業規模，產出，投資
全市擁有船舶及配套企業95家，其中，造修船企業30家，具有萬噸以上造修船能力的企業7家；船舶配套企業65家。2013年，船舶與海洋工程產業實現銷售收入243.1億元，位居南通、泰州、揚州、南京之后，列全省第五，占規模以上工業比重的5%，其中銷售收入過億元的企業11家。2012年1-8，實現銷售188.48億元，同比增長16.3%，利稅9.4億元，同比增長4.5%，利潤7.5億元，同比下降3.6%。截至目前，全市船舶與海洋工程在建重點項目9個，總投資94.62億元，累計完成投資10.75億元，同比下降33.62%。
2、主要產品
船舶產品：海洋工程船、全回轉工程船、液貨運輸船、散貨船等。
配套產品：中低速柴油機及發電機組、螺旋槳、船舶電器、船舶電氣與自動化控制系統、船舶救生裝置、船用錨鏈、船舶輔機、甲板機械、舾裝件、海洋系泊鏈、海洋平臺吊機及救生裝置、海洋工程大型結構件等產品。
3、規上企業，龍頭企業和基地型企業
規上企業44家，龍頭企業5家，省船廠（集團）有限公司、新韓通船舶重工有限公司、中船設備有限公司、鼎盛重工有限公司、賽爾尼柯電器有限公司。
4、市場份額，至少20%以上，單個企業產量，技術
省船廠（集團）有限公司的高技術海洋工程船和全回轉工程船兩大產品，國內市場占有率高達70%以上，創造了27項中國第一，位居全國同行業之首，2013年，完成工業總產值28.6億元，實現銷售共計20.1億元，利稅6.5億元。
中船設備的中速柴油機國內市場占有率第一，2013年，實現主營業務收入14.03億元元，利潤1.20億元元，同比增長16.4%，連續四年利潤總額超億元。在柴油機及動力系統集成、發電機及電氣系統集成、海洋工程機電等領域處于全國領先水平。
賽爾尼柯電器有限公司的高端船舶和海洋工程配電板連續五年國內市場占有率第一并進入國際前列，2013年，實現銷售3億元，在船舶與海洋工程電氣與自動化控制等領域處于世界先進水平。
中船瓦錫蘭螺旋槳有限公司的船舶螺旋槳國內市場占有率超過40%，2013年，實現銷售5億元，在螺旋槳與軸系設計制造、船舶動力打包集成等領域處于世界先進水平。
正茂集團的海洋工程系泊鏈國際市場占有率超過20%，2013年，實現銷售3.1億元，在海洋工程系泊鏈設計研發處于國內領先水平。
5、品牌
省著名商標：“藍波”、“賽爾尼柯SaierNico”、“三星及圖”、“三山”圖形
名牌產品：“威和”橋式起重機
6、區域布局
關鍵詞 現代控制方法 人工智能控制 最優控制
中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A
0前言
現代控制理論是以解決航空航天領域的科技問題所誕生的一種擁有特定意義的理論，隨著科學技術的不斷進步，各種現代控制方法被逐漸研究出來，為了使現代控制方法更好地應用于航空航天領域，因此人們逐漸加深對現代主要控制方法的研究現狀及未來發展趨勢的探索分析。
1現代控制理論概述
現代控制理論的基礎是狀態空間學，然后結合了線性代數、微積分方程等數學方法，從而形成的一種控制系統。該理論自上世紀五十年代誕生以來便受到人們的廣泛關注并且得到快速的發展。該理論最初主要運用于航空航天領域，是為了解決如何使用最少的燃料和最短的時間將宇宙火箭或者是人造地球衛星發射到預定的軌道等問題，隨著這些問題的逐漸解決，控制理論的范圍也逐漸擴大，經過半個多世紀的發展，現代控制理論已經產生了多種不同的控制理論分支，應用于社會生產生活的各個領域。
2現代主要控制方法
目前應用于航空航天領域的現代控制方法主要有以下幾種。
2.1人工智能控制
人工智能控制中又衍生出多種不同的控制方法，主要有：
（1）神經網絡控制。神經網絡一般是用于對信息的處理及控制。神經網絡的結構具有分層的特性，在每個神經元之間都可以進行輸入與輸出的連接，但是在不同層次的神經元則無法實現連接。神經網絡具有不同的網絡形式，其中以BP網絡和RBF網絡形式最為典型。自八十年代以來，神經網絡在控制理論中的廣泛應用已經可以解決控制理論中的絕大多數問題，成為社會上關注的焦點。例如建模與辨識系統、配置極點、控制內膜、自適應控制等。而神經網絡可以對航空航天領域進行智能控制，主要歸功于神經網絡具備的學習能力，從而減少了適應環境的變化，能夠十分方便地對控制系統進行在線離線的控制。而且神經網絡具備計算的特質，可以準確高效的完成計算處理。同時信息的分布式儲存和處理結構，有較高的泛化與容錯能力。
（2）模糊控制。模糊控制的理論基礎是計算機的模糊集合論、模糊邏輯推理和模糊語言變量這是中模糊理論。目前，模糊控制理論可以對不確定的控制對象模型進行滿足系統非線性的操作，同時模糊控制系統可以將枯燥難懂的數學變量變為語言文字信息，方便人們進行理解。模糊控制理論是對人的思維進行高度的模擬，以此根據人在航空航天工程建設中積累的經驗進行模糊推理。
但是，模糊控制理論中仍存在一些問題，例如：模糊控制器的工作原理相對復雜，影響到系統運行的穩定性，而且模糊控制同魯棒控制的對比關系還需進一步進行研究，因此模糊控制理論還在在不斷的完善發展中，在未來模糊控制理論將更趨近于專家模糊控制、智能優算法相結合的模糊控制等。
2.2最優控制
最優控制理論又被稱為動態最優化或過程最優化理論，在滿足各類式對初始、過程以及終端的制約條件的情況下，找到最優的控制策略，確保系統的性能指標可以符合規定的性能指標式，以此來實現對系統最優化的操作。
極值原理、微分對策以及動態規劃是現階段最優控制下形成的主要理論，我們在使用最優控制時所使用的數值方法主要有：梯度法、偽譜法、遺傳算法等，我們也可以將不同的算法進行組合，融合每種算法的優點，打破只用一種算法的局限性，從而提高整體算法的控制水平，可以有效地對一些更加復雜的最優控制問題進行解決。
目前最優控制理論主要應用于航空航天工程中的一些問題，例如：如何解決線性二次型指標的最優問題、伺服機構問題、跟蹤問題等。但是隨著時代的發展，社會的進步，我們對最優控制的要求也越來越高，需要使用最優控制解決的問題也越來越多，因此在未來，最優控制的對象將會變的多樣化，系統的結構也會更加復雜，從而使最優控制理論可以解決一些更加復雜的不確定性的系統問題。
2.3自適應控制
自適應控制理論下的系統通常帶有明顯的不確定性，所謂的不確定性指的是被控制對象的環境模型是不確定的，其中包含著一些隨機因素和未知情況。因此，在自適應控制中需要對系統的工作狀態進行自動的調節，所以自適應控制主要是對控制法則進行修改調整，對控制器的可變參數進行在線調整，對性能指標或辨識對象的動態特性進行在線測量，從而實現對系統的自適應控制。根據應用領域的不同，我們建立的自適應系統也存在一定的差別，但是自適應系統所完成的功能都是相同的，我們建立的自適應系統控制模型主要分為兩種：一種是模型參考自適應系統和無模型參考自適應系統。
3結論
綜上分析可知，現階段我國在航空航天領域所使用的現代主要控制方法有：人工智能控制、最優化控制、自適應控制等，我們只有加深對現代控制方法的研究，將現代控制方法的作用最大限度的發揮出來，才能提高現代控制方法對航空航天領域的控制水平，才能促進我國航空航天領域的進一步發展。
參考文獻
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關鍵詞：先進復合材料；航空航天領域；飛船；衛星；火箭；飛機 文獻標識碼：A
中圖分類號：V257 文章編號：1009-2374（2016）13-0039-04 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.13.019
1 概述
現階段，我國航空航天事業得到前所未有的發展，航空航天領域對材料的要求不斷提升，為了滿足航空航天領域對材料性能的要求，應該研發新型、高性能的材料，先進復合材料應運而生，其具有多功能性、經濟效益最大化、結構整體性以及可設計性等眾多特點。將先進復合材料應用在航空航天領域，能夠有效地提高現代航空航天器的性能，減輕其質量。和傳統鋼、鋁材料相比，先進復合材料的應用，能夠減輕航天航空器結構重量的30%左右，在提高航空航天器性能的同時，還能降低制造和發射成本。現階段，先進復合材料已經成為飛船、衛星、火箭、飛機等現代航空航天器的理想材料，同時，先進復合材料已經和高分子材料、無機非金屬材料及金屬材料并列為四大材料。因此，文章針對先進復合材料在航空航天領域應用的研究具有重要的現實意義。
2 我國先進復合材料發展現狀
自20世紀70年代開始，我國就開始了對復合材料的研究工作，經過40多年的研究與發展，我國先進復合材料的技術水平不斷提高，并且取得了可喜的進步。現階段，我國先進復合材料在航空航天領域中的應用，逐漸實現了從次承力構件向主承力構件的轉變，被廣泛地推廣和應用在軍機、民機、航空發動機、新型驗證機和無人機、衛星和宇航器、導彈以及火箭等領域，即先進復合材料已經進入到實踐應用階段。但是，我國先進復合材料技術的發展和研究成果與國外發達國家的水平還具有一定的差距，現階段我國先進復合材料的設計理念、制備方法、加工設備、生產工藝以及應用規模等都相對落后。例如，我國軍用戰斗機中復合材料的用量低于國外先進戰斗機的復合材料用量，僅有少數的軍用戰斗機超過20%，例如J-20其復合材料的用量約為27%。我國成功研制的C9型民用飛機，單架飛機的先進復合材料的用量超過16噸，標志著我國先進復合材料在航空航天領域的應用水平在不斷提高。
3 先進復合材料簡介
3.1 先進復合材料的組成
復合材料是由金屬、無機非金屬、有機高分子等若干種材料采用復合工藝組成的新興材料，先進復合材料不僅能夠保留原有組成材料的特點，還能夠對各種組成材料的優良性能進行綜合，各種材料性能的相互補充和關聯，能夠賦予新興復合材料無法比擬的優越性能。先進復合材料簡稱ACM，指的是碳纖維等高性能增強相增強的復合材料。先進復合材料的多種性能都優于普通鋼、鋁金屬材料，在航空航天領域的應用，能夠有效地減輕航空航天設備的重量，同時賦予航空航天設備特殊的性能，例如吸波、防熱等。
3.2 先進復合材料的特性
先進復合材料的特性主要表現為：
3.2.1 多功能性。先進復合材料經過多年的發展，結合了眾多優異的物理性能、力學性能、生物性能以及化學性能，例如防熱性能、阻燃性能、屏蔽性能、吸波性能、半導性能、超導性能等，并且不同的先進復合材料的組成不同，其功能性存在一定的差別，綜合性、多功能性復合材料已經成為先進復合材料發展的必然趨勢之一。
3.2.2 經濟效益最大化。先進復合材料在航空航天領域的應用，能夠減少產品部件數量。由于復雜部件的連接不需要進行鉚接、焊接，因此對連接部件的需求量降低，有效地減少了裝配材料成本、裝配和連接時間，進一步降低了成本。
3.2.3 結構整體性。先進復合材料可以加工成整體部件，即采用先進復合材料部件能夠替代若干金屬部件。某些特殊輪廓和表面復雜的部件，用金屬制造的可行性較低，采用先進復合材料能夠很好地滿足實際需求。
3.2.4 可設計性。采用樹脂、纖維、復合結構方式，能夠獲得不同形狀、不同性能的復合材料，例如選擇合適的材料、鋪層程序，能夠加工出膨脹系數為零的復合材料，并且復合材料的尺寸穩定性優于傳統金屬材料。
4 先進復合材料在航空領域的應用
傳統的飛機制造以鋼、鋁、鈦合金為主要材料，而傳統飛機上應用比例最大、構成輕質結構主體的鋁合金正在被越來越流行的復合材料所替代。我們所指的復合材料主要是以高性能纖維作為增強體，用樹脂作為基體將纖維粘結在內部并固化成型的高性能塑料。隨著復合材料的迅速發展和廣泛應用，當前先進的復合材料在飛機上的關鍵應用部位和用量的多少，已成為衡量飛機結構先進性的重要指標之一。由于碳纖維材料具有耐高溫、密度低、強度大等特點，目前在航空航天領域運用最為廣泛。與密度達到2.8g/cm3左右的鋁合金相比，先進的碳纖維復合材料密度一般在1.45～1.6g/cm3左右；而拉伸強度可以達到1.5GMPa以上，超過鋁合金部件的3倍，接近超高強度合金鋼制部件的水平。這種密度低、強度剛度高的優勢，使飛機的復合材料結構部件在獲得與先進鋁合金部件在強度剛度等綜合性能方面相當的水平時，重量可以大幅減少20%～30%。復合材料在飛機結構中的應用情況大致可以分為三個階段：第一階段是應用于受載不大的簡單零部件，可減重20%；第二階段是應用于承力大的部件，可減重25%～30%；第三階段是應用于復雜受力部位，如中機身段、中央翼盒等，可減重30%。復合材料主要用于制造航空器的外飾和內飾部件，如飛機的一次構造材料：主翼、尾翼、機體，二次構造材料，副翼、方向舵、升降舵、內裝材料、地板材、桁梁、剎車片等及直升飛機的葉片。根據統計，小型商務機和直升飛機的碳纖維復合材料用量已占55%左右，軍用飛機占25%左右，大型客機占20%左右。
4.1 軍機上的應用
為滿足新一代戰斗機對高機動性、超音速巡航及隱身的需求，20世紀90年代后，西方戰斗機全部大量采用復合材料結構。先進的復合材料也大大增加了軍用運輸機的有效載重，增大了軍用飛機的載油量，克服常規材料在高超聲速飛行器研制中存在的瓶頸問題。因此，先進復合材料被廣泛地應用在軍機上，例如，碳纖維增強樹脂基復合材料，在軍機主結構、次結構以及特殊部位等方面的應用，有效地提高了軍機的耐腐蝕性、抗疲勞性，同時還具有明顯的減重效果；再如，F22由于存在超聲速巡航需求，飛機外表面會長時間與空氣高速劇烈摩擦，因此在機翼復合材料上放棄了環氧基樹脂，而使用雙馬來酰亞胺樹脂基體以獲得260℃的最大工作溫度。
4.2 民機上的應用
民機和軍用飛機不同，民用飛機作為以載客飛行和運營為目的的交通工具，對安全可靠性和經濟性要求更加嚴格。復合材料在飛機上大量應用的時間還比較短，在對材料工藝穩定性和有關試驗數據尚不十分充分的情況下，應用較多含量的復合材料需要大量時間和實踐的積累。民航上的復合材料應用受限，使用分為兩類：結構件用復合材料、艙內材料。
以波音787為例，每架飛機的結構比例中有50%是重約35噸的復合材料，這意味著它從材料密度上就減輕了15噸左右的重量。而空客也不甘示弱，新的A350客機改名為A-350 XWB，XWB意為超寬機身，復合材料的比例達到了52%，是現在所有大型商用飛機中最高的。A-350XWB的機體比B-787還寬13cm。作為世界上僅有的兩個大型商用飛機研制巨頭，波音、空客先后推出復合材料占結構比例50%的主力型號，這意味著大型客機結構設計以復合材料為主要材料的時代已經拉開序幕。波音787等新一代復合材料飛機上實現的性能提升，并不僅僅是依靠低密度材料減重得來。實際上復合材料在工藝、結構力學設計上，都有著傳統金屬材料所完全無法比擬的優勢，比如復合材料可以做出超大尺寸的整體結構部件，而且尺寸大小不會隨著溫度高低而產生變化。
國產大飛機在復合材料的應用上還比較保守，公開的報道顯示，復合材料的使用量約占C919飛機結構重量的20%。飛機上使用的復合材料主要是碳纖維增強樹脂基復合材料，它們具有高耐腐蝕、質量輕等特點，在這些性能上的確要超過一般的金屬材料。通常復合材料的價格大約是常規鋁合金材料的幾十倍，即便是我們看起來已經很金貴的鋁鋰合金材料，其價格也比復合材料低得多，所以C919僅為波音737價格的1/2左右。
4.3 航空發動機上的應用
對于航空領域，特別是發動機的結構設計制造而言，高性能系統所需的輕質和耐高溫等特性越來越重要。航空發動機產業是指渦扇/渦噴發動機、渦軸/渦槳發動機和傳統傳動系統以及航空活塞發動機的集研發、生產、維修保障服務于一體化產業集群。新的材料和工藝不斷研發以應對新一代航空發動機的發展趨勢，尤其是先進復合材料的應用，GE-AEBG公司、惠普公司在制造飛機發動機零部件時都采用了先進復合材料，主要包括風扇出風道導流片、風扇罩、推力反向器等部位。先進復合材料在航空發動機上的應用具體表現在以下兩個方面：
4.3.1 陶瓷基復合材料的應用。陶瓷基復合材料是將碳化硅陶瓷纖維與碳化硅基底材料復合后，再涂覆一層專用涂層提升其性能，密度僅為金屬材料的三分之一。由于陶瓷基復合材料具有的耐高溫屬性，因此在發動機流道中使用空氣代替，在發動機高溫區只需要較少甚至不需要冷卻氣體，渦輪扇發動機大幅減重，意味著發動機運轉效率更高，提高了發動機的性能、耐久性、燃油經濟性和高推重比。F-35戰斗機使用的F135發動機是有史以來戰斗機上安裝過的推力最大的噴氣式發動機，F135使用了陶瓷基復合材料（CMC），主要用在F135-PW-600噴管的外側部分。
以GE航空集團為例，陶瓷基復合材料在GE航空集團的技術路線圖上是一條關鍵路徑。通用電氣航空集團將于2016年新建兩個復合材料制造廠，用于碳化硅和陶瓷基復合材料的批量制造，這兩種復合材料都是制造噴氣式發動機零部件的必備材料。GE公司是所有廠商中第一個決定使用CMC制造旋轉葉片的，通過把陶瓷基復合材料葉片安裝在發動機上試車，它們已經證明了旋轉CMC葉片的性能，這是一個重要的里程碑。
4.3.2 樹脂基復合材料的應用。樹脂基復合材料具有降噪能力強、耐腐蝕性強、耐疲勞能力好、比模量高、強度高等眾多優點。通過將樹脂基復合材料應用在航空發動機的冷端結構、反推力裝置以及發動機短艙等結構上，不僅能夠降低發動機的重量，還能夠提高發動機的耐腐蝕性、抗疲勞性以及強度等。例如，JTAGG驗證機的進氣機匣利用PMR15樹脂基復合材料，該種先進復合材料的應用比傳統鋁合金進氣機匣的重量降低了25%。
4.4 新型驗證機及無人機上的應用
現代戰爭理念的改變，使無人機倍受青睞，無人戰斗機是未來航空武器的一個重點發展方向。無人機除在情報、監視、偵察等信息化作戰中的特殊作用外，還能在突防、核戰、化學和生物武器戰爭中發揮有人軍機無法替代的作用。無人機的發展方向是飛行更高、更遠、更長，隱身性能更好，制造更加簡便快捷，成本更低等，其中關鍵技術之一就是大量采用復合材料，超輕超大復合材料結構技術是提高其續航能力、生存能力、可靠性和有效載荷能力的關鍵。和傳統的鋁合金混合結構相比，以復合材料為結構的無人機，例如“全球鷹”“捕食者”等無人機都采用先進復合材料。以“全球鷹”為例，該種無人機的機翼、尾翼都采用石墨/環氧復合材料，采用該種復合材料制造的無人機，和傳統鋁合金混合結構的重量相比降低了65%。再如，諾斯羅普?格魯門公司研發的X-47無人戰斗機，為了滿足生存力、機動性、隱身性能等特殊要求，該無人機除了接頭部位采用了少量的鋁合金外，幾乎整個機體都采用先進復合材料。依靠復合材料，設計師還可以做出傳統金屬材料所無法達成的氣動力學設計，比如超聲速飛行的前掠翼飛機。
5 先進復合材料在航天領域的應用
5.1 衛星和宇航器結構材料
衛星結構的質量會影響對運載火箭的要求以及衛星功能，衛星結構的輕型化設計已經成為衛星結構發展的趨勢之一。國際通訊衛星中心的推力桶采用先進復合材料，該種推力桶質量比傳統鋁結構的質量降低了30%左右，降低的重量可以增加460條電話線路，同時還能夠有效地降低衛星的發射費用。歐美國家衛星結構的質量為總質量的1/10，其原因就是大量的應用了先進復合材料。現階段，我國神州系列飛船、風云二號氣象衛星等都采用碳纖維/環氧復合材料，有效地降低了總體重量，同時發射成本也顯著降低。
5.2 導彈用結構材料
現階段，美國已經將先進復合材料作為導彈彈頭結構殼體、級間段、儀器艙等部件的主要材料，洛克希德導彈與宇航公司指出，采用碳纖維/環氧復合材料制造的導彈比傳統鋁結構導彈的重量減輕40%。現階段，采用先進復合材料的導彈發射筒也被國外發達國家應用在戰術、戰略型號上，例如，俄羅斯的“白楊M”導彈、美國的“MX”導彈都采用復合材料發射筒。因為先進復合材料導彈發射筒和傳統金屬結構相比，其結構質量顯著降低，能有效地提高戰略、戰術導彈的靈活性。在戰術導彈領域，先進復合材料結構的導彈發射筒更加靈活、應用范圍更加廣泛。現階段，我國也研發了先進復合材料結構的戰略導彈和導彈發射筒，還研發了先進復合材料儀器艙，有效地提高了戰略導彈的靈活性和機動性，應用效果良好。
5.3 運載火箭結構材料
國外發達國家于20世紀50年代開始應用纖維纏繞成型的玻璃鋼殼體代替傳統的鋼殼，例如，美國的“北極星A-3”潛地導彈，采用纖維纏繞成型的玻璃鋼殼體，其重量比采用傳統鋼殼的“A-1”輕了55%左右，隨后研發的“MX”“三叉戟1”的三級發動機殼體，全部都采用芳綸/環氧復合材料，該種結構形式的殼體質量比纖維纏繞成型玻璃體殼體的重量減輕了50%左右。隨著先進復合材料的發展，其在運載火箭發動機殼體中的應用優勢越來越明顯，并且先進復合材料被應用在三叉戟Ⅱ、德爾塔Ⅱ-7925運載火箭等型號中。現階段，我國運載火箭發動機殼體制造業逐漸的開始應用先進復合材料，雖然起步較晚，但是經過40多年的發展獲得了巨大的進步，經過多年的研發，已經成功地將芳綸/環氧復合材料、玻璃纖維/環氧復合材料應用在運載火箭發動機殼體中。先進復合材料在運載火箭結構設計中的應用，有效地降低了運載火箭發動機的重量，同時提高了運載火箭發動機的性能。
6 復合材料在航空航天領域的發展前景
先進復合材料的應用已經成為評價航空航天器水平的重要標準，同時也是提高航空航天器結構先進性的重要物質基礎和先導技術。由于我國先進復合材料的應用水平和國外發達國家還存在一定的差距，但是我國已經進行大量投入來強化先進復合材料方面的研究，其發展前景良好。未來先進復合材料的發展主要表現在以下四個方面：
6.1 智能化
智能型先進復合材料和結構的研究，能夠創造巨大的經濟效益和社會效益，智能型先進復合材料在航空航天器外表的應用：在未來航空器表面增加各種傳感器，能夠對周圍環境進行實時、全面、智能的檢測，同時為通訊系統、電子戰以及雷達系統提供瞬時模態，以此保證航空器能夠安全、穩定地飛行。
6.2 多功能化
在減小航空航天器體積的基礎上，為了提高航空航天器的突防能力，許多結構部件需要具備多種功能，多功能先進復合材料的應用能夠賦予航空航天器新的功能，現階段，多功能先進復合材料的研究已經從雙功能型向三功能型方向轉變。
6.3 質量輕、性能高
目前，我國先進復合材料能夠減輕航空航天器的質量占總重的20%左右，和國外25%以上的減重效率還存在一定的差距。導致該種現狀的原因是我國先進復合材料的整體性能較低，并且結構的整體性相對較差。因此，在未來的發展過程中，應該加強對復合材料強度、韌性以及整體性等方面的研究，研發整體性好、強度高和韌性高的先進復合材料，同時使復合材料的減重率超過25%。
6.4 低成本
成本較高是限制先進復合材料在航空航天領域應用和發展的主要原因之一，為了解決該問題，應該對先進復合材料的制造工藝進行研究，采用科學的制造工藝進行先進復合材料結構、尺寸以及形狀的加工和制造，同時采用先進的質量控制技術、自動化技術、機械化技術等，提高先進復合材料的生產效率，提高其成品率，以此降低先進復合材料的成本。
7 結語
綜上所述，經過40多年的發展，我國先進復合材料工業逐漸形成了一個完整的體系，并且部分先進復合材料已經成功地應用在航空航天器生產實踐中，獲得了良好的效果。但是，從整體上來說我國先進復合材料技術水平和發達國家還存在一定的差距。因此，我國先進復合材料研究、研發人員和生產企業應該加快先進復合材料結構、制造技術、生產工藝等方面的研究，同時借鑒國外的先進技術和經驗，解決我國先進復合材料在航空航天領域應用的各種難題，以此提高我國航空航天器的各種性能，進一步促進我國航空航天領域的全面、高速發展。
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這一成功令一直緊張注視“好奇”號的美國國家航空航天局火星項目團隊異常興奮。在得知“好奇”號成功登陸火星后，美國總統奧巴馬表示，“好奇”號是迄今登陸其他星球最為復雜、精密的移動實驗室，標志著科技空前進步，表明即便是最艱難的挑戰也無法抵擋創新和決心的腳步。奧巴馬的科學顧問霍德倫認為，這是人類在太空探索上邁出的巨大一步，是一項無與倫比的成就。
這是美國國家航空航天局所發射的探測器第七次在火星著陸。“好奇”號著陸在火星蓋爾隕坑內一塊平坦地面，所載的一臺照相機捕捉了著陸瞬間情景。對此連稱“漂亮”的美國國家航空航天局局長博爾登說，“好奇”號的輪子已經開始為人類踏足火星開辟道路。
在“好奇”號登陸火星的過程中，最令人揪心的驚險過程當屬進入火星大氣層后的下降和著陸。在短短7分鐘內，“好奇”號的時速由約2萬公里下降至零，且無法人為控制，完全由一項最新著陸技術自行完成，其間充滿不確定性，任何一個微小失誤便將導致全盤皆輸，因此美國國家航空航天局稱之為“恐怖7分鐘”。
此外，由于“好奇”號所發出的信號需要圍繞火星運行的另外3顆探測器中轉，“好奇”號著陸的信號最快也要在14分鐘后才能傳遞到美國國家航空航天局地面控制中心。這一“度秒如年”的等待更使這一著陸的成功令人欣喜異常。
在火星表面著陸約兩小時后，“好奇”號探測器發回了一張有關其“新家”蓋爾隕坑的高分辨率黑白圖片。“好奇”號還將發回更多圖片，并將傳回彩色圖片。人類也因此能夠更為真切地了解火星景象。
據了解，此次“好奇”號的任務目標是搜尋碳、氮、磷、硫和氧等基本生命元素，但沒有計劃搜尋生物或化石微生物。未來將巖石和土壤樣本帶回地球后，人們才能最終確認火星是否確有生命存在。
此次“好奇”號之所以選定在蓋爾隕坑著陸，是因為有跡象表明，那里曾經有水存在，蓋爾隕坑旁的高山富含礦物質。在經過幾周“身體檢查”后，“好奇”號將開始行走并登山，使用機械臂等鉆探巖石、采集土壤，開展查看是否有微生物生長環境等科研工作。
火星一直被稱為宇宙飛船的墓地。自上世紀60年代以來，美國、蘇聯及歐洲等一直進行火星探索活動，但多數失敗。耗資25億美元的“好奇”號是美國國家航空航天局一次代價最為高昂的“豪賭”，其成功與否事關美國國家航空航天局今后發展前景。由于經費緊張，美國國家航空航天局已經停止與歐洲航天局原定于2018年聯合登陸火星計劃。歐洲航天局因此決定與俄羅斯聯手進行相關領域合作。
美國國家航空航天局希望“好奇”號此次登陸火星后能有重大發現，為今后宇航員登陸火星打好前站。
（綜合8月7日《人民日報》和《北京日報》）
花 絮
美華裔少女為“好奇”命名
2009年5月27日，美國宇航局宣布，堪薩斯州小學6年級12歲的華裔學生馬天琪在美國太空總署舉辦的為火星探測器命名的作文比賽中獲得冠軍，得以用“好奇”命名美國下一代火星探測器。
為期兩天的南京航空航天大學2012年自主招生航模特長生考試于2月9日結束，來自全國各地的50多名航模特長生報名參加了考試。報考條件為：在航空、航天、航海模型運動項目上具有特長，獲得過省級比賽冠軍或全國比賽前三名。考試分外場飛行操作測試和室內手工制作。主要依據選拔測試成績并結合學生特長與獲獎等情況綜合考慮，分類確定合格名單,最后經招生工作領導小組討論審定。2012年參加測試的人數創歷年新高，總體水平明顯高于往年。考試結果于3月在網上公示。 （袁 偉）
北京航空航天大學2012年自主招生航模特長生面試
2012年3月11日，北京航空航天大學自主招生航模特長生面試在北京航空航天大學創新實踐基地進行。2012年自主招生航模特長生考試分為筆試和面試兩個環節，來自全國各地的6位航模特長生通過嚴格的筆試考試（已于2月12日舉行）進入此次面試環節。由于筆試環節主要考查考生的基礎知識、書面表達及綜合應用等方面的能力，因此面試著重考察考生的制作能力，同時還包括對考生航空航天及航模等方面理論知識的提問環節等。考試結果隨后將在網上進行公示。 （馬家駿）
本刊點評：在國內四大自主招生聯盟聯考進行期間，一些具備航空航天相關專業的院校也同時開展了航模特長生自主招生考試。雖然各校在考試內容、形式及準入資格、要求等方面有所不同，但對在航模方面有突出特長的考生無疑增加了一次繼續深造的機會。經過不斷學習歷練，入選的考生大都會成為各校在科研類全國航空航天模型錦標賽中的主力隊員，其中的佼佼者還有機會投身我國航空航天尖端領域的科研工作。
機器狗狂奔視頻引轟動
近日美國官方公布了一段關于軍用機器狗在粗糙的路面上疾速狂奔的視頻，展示出其驚人的活動能力和適應性，在互聯網上引起轟動。這個形似機器狗的四足機器人被命名為“大狗（Bigdog）”，由波士頓動力學工程公司（Boston Dynamics）專為美軍研究設計。這只機器狗與真狗一般大小，能在戰場上發揮重要作用――為士兵運送彈藥、食物和其他物品。其原理是：由單缸兩沖程發動機驅動的液壓系統帶動有關節的四肢保持平衡與運動。每條腿有三個動力關節與一個“彈性”關節，均由機載計算機控制，根據內力傳感器探測到地勢變化來進行主動平衡控制。陀螺儀和其它傳感器則幫助機載計算機規劃每一步的運動。如果有一條腿比預期更早地碰到了地面，計算機就會認為它可能踩到了巖石或山坡，進而會相應調節運動步伐。最新款“大狗”可以承載40多千克的裝備（約相當于其重量的30%），并能攀越35°的斜坡。“大狗”可自行沿簡單路線行進，或通過遠程遙控控制。據悉，未來的“大狗”-V3改進型每條腿上還將增加一個動力關節，使其以更快的速度攀越更陡的斜坡及地勢更險峻的路段。
本刊點評：這款“機器狗”突破了以往人們對智能機器人行動緩慢的傳統印象。它行動迅速、反應靈敏、動力和智能自動化程度很高，且非常結實耐用。雖然可能與實用階段還有很大差距，但已經讓世人看到了智能機器人的發展曙光。
■國際空中機器人大賽（IARC2012，亞太賽區） 將于2012年8月7～9日在北京航空航天大學新體育館舉行。國際無人機系統協會（Association for Unmanned Vehicles System International，AUVSI）于1991 年在佐治亞理工大學舉辦了首屆國際空中機器人大賽（IARC），至今已走過21年的歷程。為方便更多的大學參加比賽，2012年將設立亞太賽區，定在北京舉行，與美國北達科他州的大福克斯賽區同步。兩個賽區的比賽規則完全一致。IARC大賽至今已完成5代任務，每代任務相對獨立，完成后進入下一代任務，2010年進入第6代任務，目前尚未完成，期待新的突破。有關比賽詳情，可訪問大賽官方網站：iarc.省略或亞太賽區網站：iarc.buaa.省略。
■2012年全國航空航天模型錦標賽 將于5月20～25日在河南省安陽市舉行，將囊括自由飛、遙控及線操縱等各項目比賽。
■2012年全國青少年航海模型錦標賽與2012年全國航海模型錦標賽 初步擬定于8月在福建省廈門市舉行。
■第十三屆“我愛祖國海疆”全國青少年模型教育競賽 分為選拔賽和全國總決賽。其中航海模型選拔賽將于2012年3～7月舉行，全國總決賽擬定于8月初在福建省廈門市舉行；建筑模型選拔賽將于2012年3～11月舉行，全國總決賽擬于12月底擇地舉行。
■第十四屆“飛向北京-飛向太空”全國青少年航空航天模型教育競賽 分為選拔賽和全國總決賽。其中選拔賽將于2012年3～7月舉行，全國總決賽擬定于8月中旬擇地舉行。
■第十七屆“駕馭未來”全國青少年車輛模型教育競賽 分為選拔賽和全國總決賽。其中選拔賽將于2012年3～11月舉行，全國總決賽擬定于12月底擇地舉行。
■ 沈陽農民手工打造客機 2012年2月28日，遼寧沈陽市長白鄉夏河村58歲的農民李京春（音）正在和家人手工打造一架客機。李京春是一名狂熱的飛行愛好者，兩年多來，他和家人已投入約4萬元進行飛機制造。這架飛機長5米、翼展約4米、重達1噸，制作材料多數由買來的廢棄鋼材焊接而成。目前，這架“客機”已初見雛形并開始內飾裝修。據李京春介紹，制作這架“客機”是為了圓兒時成為一名飛行員的夢想。
進入火星大氣層的“好奇”號飛行器，時速達到2.1萬千米。展開巨大減速傘后，飛行器墜落時速降到320千米。接著再利用制動火箭，以每小時3.2千米的速度下降。最后以纜繩從飛行器上垂降放下龐大的探測車。當探測車順利著陸后，飛行器隨即飛離。從進入大氣層到著陸，整個降落過程被工程團隊稱為“驚魂7分鐘”。
在空中垂降探測車的想法聽起來很瘋狂，不過這是“輕放”如此龐大的探測車的最佳方式。“2001火星奧德賽”號衛星和火星勘測軌道飛行器構成的美國航空航天局太空通訊網會監控整個登陸過程。這樣的登陸任務很難不令人緊張，而緊張可能需要借由花生來消除。美國航空航天局的任務指揮中心有一項傳統，會在登陸前打開一包花生，然后傳遍指揮中心。這一“幸運豆”的傳統可以追溯到1964年的“徘徊者7”號月球近距離拍攝任務。火星任務的總監阿瑟，阿曼達表示：“我們有很多花生，通常任務總監會假定花生不會被消耗完。”
航行8個月半，2.5億千米的旅程，這位“大男孩”平安到達目的地后，得向地球上焦急的美國航空航天局任務指揮中心報平安。不過，這通長途電話卻不簡單。
地球和火星的距離為2.5億千米，即使以接近光速的無線電波，在兩星球間傳遞信息也需要13分鐘。這意味著“好奇”號發生狀況13分鐘后，位于地球的指揮中心才會接到消息，再花13分鐘才能將指令送達火星上的“好奇”號。對于在地球上收聽實時廣播的我們來說，非常難想象這有多困擾。因此，“好奇”號具備一定的自動反應能力，能實時應付在火星上遇到的狀況。
另一個大問題是，火星和地球都會自轉，要是“好奇”號在火星上的位置背對地球，便無法順利將電波信號直線傳送到地球。對此，兩部先前由美國航空航天局發射，環繞在火星軌道上“2001火星奧德賽”號衛星和火星勘測軌道飛行器就派上用場了。
關鍵詞：低膨脹高溫合金；發展；Fe-Ni-Co；性能；因瓦效應；時效硬化；分析
中圖分類號：D993.4 文獻標識碼：A 文章編號：
現代低膨脹高溫合金發展，是以因瓦效應以及時效硬化的發現為基礎的，在上世紀70年代，隨著國內航空航天事業的快速發展以及社會經濟發展中能源危機的日益嚴重，逐漸為低膨脹高溫合金在航空航天領域中的應用以及發展進步，提供了重要的契機。在低膨脹高溫合金的發展歷程中，最早出現的商用Fe-Ni-Co系列合金，在通過使用Nb以及Ti進行強化，去除Al并加入Si等一系列成分變化后，對于原有的商用合金材料的應力加速晶界氧化脆性進行明顯改善后，使得低膨脹高溫合金在航天航空領域中的應用得到大量的突破。后來，為了改善低膨脹高溫合金的抗氧化以及裂紋擴展速率等性能，又進行了相關的新合金系研究，形成了以Inconel 783合金為主的Fe-Ni-Co-Al-Cr系合金與以Haynes242合金為主的Ni-Mo-Cr系合金的研究主流，使得低膨脹高溫合金能夠在750度的高溫環境中仍能夠實現完全的抗氧化功能和作用。
1、低膨脹高溫合金的發展分析與概述
1.1 低膨脹高溫合金的發展基礎分析
在現代低膨脹高溫合金的發展歷程中，低膨脹高溫合金的發展是以“因瓦效應”以及“時效硬化”現象的發現為發展基礎的。在19世紀90年代后期，法國的一位研究學者發現Fe-Ni合金中的Ni成分含量在合金所有成分含量的36%左右時，合金的熱膨脹系數會出現最低值情況，促成了因瓦合金的提出，它為低膨脹高溫合金的發展奠定了一定的發展基礎。隨后，在對于低膨脹高溫合金的發展研究中，由于精密儀器儀表行業以及電真空玻璃封裝行業的發展需求，低膨脹高溫合金以及定膨脹高溫合金的的研究發展取得了較為突破性的發展與進步提升，在這一時期也先后出現了Fe-Ni系以及Fe-Ni-Co系、Fe-Ni-Cr系、Fe-Cr系等低膨脹以及定膨脹合金，也就是在低膨脹合金的這一發展過程與階段時期，時效硬化現象被發現并研究提出，使得現代低膨脹合金發展的兩大基礎條件全部具備，并使得低膨脹高溫合金隨著時代的發展隨之逐漸的發展起來。在現代低膨脹高溫合金發展的兩大基礎條件中，時效硬化現象的發現提出，不僅使低膨脹高溫合金的熱穩定性能得到了顯著的改善，并且也為低膨脹合金在航空航天中的應用創造了可能性。
1.2 商用Fe-Ni-Co系低膨脹高溫合金的發展
在上世紀70年代，航空航天事業的迅速發展以及能源危機的日益加重，最終促成了商用低膨脹高溫合金的出現產生。在航空航天領域發展中，應用低膨脹高溫合金作為薄壁靜子結構部件，比如機匣以及外環，或者是封嚴環、隔熱環等，進行航空航天的生產制造應用，不僅具有生產制造控制部件間隙簡單易行，并且能夠減少航空航天機械設備的發動機零部件數量，降低發動機的重量以及生產制造成本，提高生產制造飛機的性能。隨著商用低膨脹高溫合金的出現，上世紀70年代初期，美國某公司推出了第一種商用低膨脹高溫合金，主要是以Nb以及Ti、Al時效強化的Fe-Ni-Co基合金，這種低膨脹高溫合金具有與Inconel 783系合金相近的優良抗拉強度，但是該類型商用低膨脹高溫合金的熱膨脹系數在Inconel 783系合金的熱膨脹系數一半左右，能夠應用于600度的高溫環境中。在70年代中期，人們對于商用低膨脹高溫合金進行了工藝以及成分上的研究探索，實現了添加Cr以及Hf、B成分，或者是降低合金中的Al含量來提高合金的應力加速晶界氧化脆性。隨后，在80年代初期，對于低膨脹高溫合金的發展研究中，又出現了第三代低膨脹高溫合金，也就是Incoloy 909/CTX-909系合金，這類低膨脹高溫合金在原有合金的基礎上提高了對于Si的含量，最終形成該系列低膨脹高溫合金，使合金的強度以及韌性、抗應力加速晶界氧化脆性、低膨脹系數等得到了良好改善。
1.3 抗氧化低膨脹高溫合金的發展
在上世紀90年代，航空航天制造發展中，為了提高飛機發動機的效率，同時提高飛機發動機部件的工作溫度，對于應用于航空航天領域飛機制造生產的低膨脹合金材料，也就提出了抗氧化以及高強度、低膨脹的要求，從而促進了抗氧化低膨脹高溫合金的研究發展與應用實現。對于抗氧化低膨脹高溫合金的發展研究，主要集中在對于Fe-Co-Ni系合金成分的調整研究以及對于Ni-Mo-Cr系低定膨脹系數合金的研究上，從這兩個研究思路出發，在上世紀80年代末90年代初以及90年代中期，分別對于低膨脹高溫合金有了新的研究與發展突破，實現了抗氧化性能好以及組織穩定、塑性損失小，工作溫度可達到750度的低膨脹高溫合金研究提出與應用實現。根據這一發展研究與應用趨勢，低膨脹高溫合金未來將集中于向抗氧化高強度低膨脹高溫合金的研究與發展應用方向發展。
2、低膨脹高溫合金在航空航天業的應用
在我國的航空以及航天事業發展中，都有對于低膨脹高溫合金的應用實現，但是，兩個領域中對于低膨脹高溫合金的應用側重點卻有不同。首先，在航空領域以及行業應用中，由于低膨脹高溫合金本身具有高強度以及低膨脹等性能特點，使得該類型的合金材料在進行航空設備發動機的轉動部件與靜止部件生產制造應用中，能夠嚴格的進行生產制造部件間間隙與公差的控制，從而提高航空設備發動機能量的輸出以及燃油效率，并且高強度的合金材料降低了飛機發動機的重量，使得低膨脹高溫合金材料在燃氣輪機以及蒸汽渦輪的密封環以及外環、隔熱環、軸。機匣、葉片等結構部件制造中廣泛應用。比如，CFM-56以及F101等發動機中都大量使用了低膨脹高溫合金材料。而在航天領域中，低膨脹高溫合金由于其特殊性能特征，在航天飛機的主發動機制造中，也被考慮應用。
3、結束語
總之，低膨脹高溫合金是一種具有特殊和突出性能材料，在航天航空領域中有廣泛應用，進行低膨脹高溫合金材料的分析，有利于促進應用和發展，具有積極作用。
參考文獻
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