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航天航空技术(合集7篇)

时间:2023-09-19 18:29:40
航天航空技术

航天航空技术第1篇

1发挥航空、航天、民航“三航”特色优势

立足江苏,积极实施民,整合资源,加速形成学校向产业技术转移的有效机制南京航空航天大学是具有良好军工技术基础的综合性研究大学,研发了一大批运用于国防的高新技术和科技成果,这些科技成果在民用市场同样有着巨大的发展潜力。因此,发挥国防特色,积极推进军工技术向民用市场转移,势在必行。针对国民经济和江苏省发展,中心加强引导军用技术与民用市场的融合,使国防科技在服务军工科研和生产的同时,为地方经济和发展做出突出贡献,赋予学校科技工作新的增长点。有效形成了军民融合、军民互相促进的良好局面。例如,在民用航空发展需求方面,中心重点在通用航空设计制造、航空规划与交通管理、民营运营与空港经济、飞机运行与安全保障、民航培训与先进训练等方面加快推进技术转移和辐射,先后为镇江新区、扬州新区、南京江宁区等地方政府开展航空产业和空港经济规划,与南京禄口国际机场、无锡苏南国际机场、杭州萧山国际机场、上海机场集团公司等20余家省内外机场,中国南方航空集团公司、中国民用航空局华东管理局等航空公司和空管部门,江苏航空产业集团、中国电子科技集团公司第二十八研究所、中国商用飞机公司等科研院所和大型企业建立产学研合作关系,推动我校特色“三航”技术在相关领域迅速应用和转化。

2参与行业共性、关键性技术的研究

积极与地方政府、企事业单位共建合作平台,开展产学研合作,服务地方经济发展中心以国家重点发展的主导产业为抓手,充分利用学校人才、特色优势学科和最新科技成果的优势,积极融入区域创新体系的建设,加强与各级地方政府和企业构建合作平台,走政产学研合作之道路。同时,企业单纯依靠内部技术创新活动实现技术创新能力提高越来越难,需要与外部知识源的合作,因此,校地合作、校企合作已成为地方经济快速发展、企业提高技术创新能力的有效途径。中心先后与南京六合区、张家港、连云港、萧山、武义等19个省内外城市共建南航部级技术转移中心分中心,同时在高端装备制造、新能源、新材料等领域与政府以及企事业单位建立研究院、研发基地、工程中心、联合实验室等36个技术创新平台。这些平台的建立,大大加快了学校最新科技成果向地方转移,促进了当地经济及企业的快速发展。中心依托我校在航空航天民航等领域的国家重点学科、国家优势学科创新平台、国家重点实验室等科技创新平台,围绕国家和区域产业需求,积极参与行业共性、关键性技术研究,促进科技创新成果的转化,显著提升相关行业的发展水平。例如,在江苏省重点发展的新能源产业领域中,中心以我校作为首席单位承担的三项国家“973”项目为基础,整合学校在力学、电子信息和机械自动化等学科方面的科研成果及人才团队,与无锡市展开了全面合作,将“973”项目、国防预研项目等研究的创新成果成功应用到无锡的风电产业,开发出了全球首创的MW级竹质复合材料风力机叶片,共建无锡市风电设计研究院、南航无锡研究院等创新平台16个,有效推动了无锡市在装备制造、新能源等优势战略新兴产业的发展。

3以企业需求为导向

加速科技人员服务企业长效机制建立,有效推进学校最新科技成果转化成社会生产力科技人员服务企业为我校、地方企业、科技人员等搭建了交流合作平台,推动我校最新科技成果迅速向企业集聚,对帮助企业攻克技术难题、提升企业技术创新能力和竞争力、促进先进适用技术向现实生产力转化、促进地方经济发展等方面起着至关重要的作用,也是我校技术转移中心的职责所在。一方面主动贴近企业,挖掘企业技术需求,积极构建企业、中心数据共享平台(南京航空航天大学技术转移中心网站),主动联合企业开展技术开发、技术咨询、成果转化等多形式、多层次的合作,积极推荐教授、博士柔性进企业,直接参与企业技术创新工作,有效开展科技人员为企业服务。另一方面完善制度、规划激励措施,制定各类学科及技术团队的产学研合作策略,实现重点(特色)学科服务重点产业,不断提升中心综合服务能力。同时,中心着力建设打造科技人员服务企业的技术转移人才体系,多次组织涵盖科研老师、学院科研秘书、技术经纪人及中心管理团队等技术转移各个层面人员的技术转移业务培训,打造一支专业水平高、视野开阔的创新型科技人员服务团队,为服务企业工作打下坚实基础,不断强化和提升中心服务人员在市场经济条件下的综合服务能力。

二小结

航天航空技术第2篇

2010年10月1日18时59分57秒“嫦娥二号”卫星在西昌卫星发射中心由长三丙火箭发射升空,并获得了圆满成功。

“嫦娥二号”原本是“嫦娥一号”的备份星。因为“嫦娥一号”出色完成了探月一期工程目标,没有必要再发射备份星。为最大限度节省国家的资金,科学家对这颗“嫦娥一号”的备份星进行了一系列技术改进,把它改造成了探月二期工程的先导星“嫦娥二号”。从外观来看,“嫦娥二号”和“嫦娥一号”大小和形状几乎完全一样,可谓孪生姊妹。“嫦娥二号”环月后,进入了100千米×15千米的椭圆轨道飞行,这就是说,卫星距离月球最近时仅有15千米,呈现在大家面前的将是更为清晰的“月球的脸”。

旅行者二号到达太阳系边缘

1977年,美国发射了“旅行者”1号和2号探测器,它们是对太阳系的外层行星进行探测的最早的太空探测器。“旅行者”1号在1980年完成土星观测后就结束了它的最初使命。从那以后,它就开始挺进外层空间。在1998年,它越过了“先锋者"10号探测器,成为距地球最远的人造物体。

2010年11月5日(北京时间11月6日),NASA宣布,“旅行者”1号太空探测器已经到达太阳系的边缘,并且正在飞入一个此前从没有探测过的太空区域。“旅行者”1号的旅程是一个科学上的里程碑。这是第一次,一个人造物体旅行了135亿千米(84亿英里),大约相当于从地球到太阳的距离的90倍。

相关学科

数学:“嫦娥”升空是中国航天科技的又一次进步,这一素材可在2011年中考数学里以题目背景的形式出现。

物理:在火箭点火、发射、变轨到着陆的整个过程中,涉及的物理知识点有内能与机械能的转化、力的相互作用、力和运动的关系、新能源、物态变化、简单运动的计算、压强、声现象、月球表面引力大小等。

化学:航天事业也少不了化学,与其相关的化学知识有燃烧、氧气、二氧化碳、环境保护等。

原创试题

数学

1.在卫星发射过程中有一个重要的节点就是星 箭分离,大家可能会问,这个分离以后火箭去 哪了?火箭分离以后,助推器和一级整流罩都 落在陆地上,二级是落在太平洋公海上,三级 是留在轨道上,卫星整流罩落在重庆綦江县境 内,这个事件是__________事件。

2.嫦娥二号卫星在100千米轨道飞行时将面临高 温,卫星上受到光线照射的部分温度高达 100℃,而没有光线照射的地方会在零下20%, 卫星的两面相差( )

A.80℃

B.120℃

C.100℃

D.20℃3.人民网科技频道转载了“嫦娥二号”卫星在100 千米轨道飞行时的图片,我们把月球看作一个 圆,卫星绕月飞行的100千米轨 道看作一个圆,如图1所示,那么 两圆的关系是(

)

A.相交 B.内含

C.内切 D.外切

4.“长征三号丙”火箭采用三级棒助推方式,通过 不断加力,达到将“嫦娥二号”送入月球轨道, 点火后,一级火箭用160秒将“嫦娥二号”送到 距地一定距离的高空后完成使命,二级火箭用 400秒将“嫦娥二号”送到距地一定距离的高空 后完成使命,一、二级火箭共将“嫦娥二号”送 到距地140千米的高空,如果在此过程中火箭 运行的速度不变,请问一级火箭和二级火箭各 运载“嫦娥二号”飞行了多少千米?

5.1766年德国人提丢斯发现,太阳系中的行星到 太阳的距离遵循一定的规律,如下表所示:

第7颗行星到太阳的距离是_____天文单位。

6.如图2,在某海域内有三艘军舰A、D、C、军舰C在 军舰A北偏东60°方向上,军舰D在军舰A北偏西 60°方向上,一艘宇宙飞船返回舱因故障降落 在军舰A北偏东30°的方向75海里B点位置处,此 时发现返回舱漏水,海水以每6分钟40千克的速 度渗入船内,当返回舱渗入的海水总量超过 750千克时,返回将沉入海中,同时在C处测得B 在军舰C的北偏西75°方向上,问哪艘军舰离B处 最近,且这艘军航至少应以怎样的航行速度驶 向B处才能完成救援(要求计算结果保留根号)?

7.旅行者1号上携带了一张圆形铜质磁盘唱片 (如图3所示),内容包括用55种人类语言录制 的问候语和各类音乐,旨在向“外星人”表达人 类的问候,请你用尺规作图确定它的圆心。

8.已知旅行者1号的某 一时间飞行轨道是双 曲线的一支,如图4所 示,一位天好者 在一张矩形纸上绘制 了该飞行器的运行轨 道的示意图,并将示 意图放人直角坐标系

中,如图5所示。在平面直角坐标系中,函数y= m/x(x>0,m是常数)的图像经过点A(1,4)、点B (a,b),其中。>1,过点A作x中的垂线,垂足为C, 过点B作y轴的垂线,垂足为D,A C与BD相交于 点M,联结AD、DC、CB与AB,

(1)求m的值;

(2)求证:DC∥AB;

(3)当AD=BC时,求直线AB的函数解析式,

物理

9.美国“旅行者”1号探测器飞行33年后到达太阳 系边缘区域,正向更远的太空飞去。如果探测 器所受外力全部消失,那么探测器将( )

A.沿原来路径返回地球

B.沿原方向做匀速直线运动

C.立刻静止

D.沿原方向做减速直线运动

10.“旅行者”1号探测器从宇宙向地球不断的发射 信号。探测器发回的无线电波属于( )

A.电磁波 B.可见光

C.超声波 D.次声波

11.“旅行者”1号探测器上携带了一张镀金铜板 声像片和一枚金刚石唱针,之所以采用金刚 石材料作为唱针,是因为金刚石的_________大。

12.人造卫星或者空间探测器都是由火箭搭载升 空的,如图6所示,火箭发射时,在发射台下有一 个大水池,让高温火焰喷到水中,通过水 ___________来吸收巨大的 热量,火箭升空瞬间, 看到的白色“气团”是 水蒸气________(填物 态变化名称)形成。

化学

13.我国使用“长征3号甲”运载火箭将“嫦娥二 号”送上月球轨道,该运载火箭的动力是由高 氯酸铵(NH4C104)分解所提供的,反应方程式 为2NH4C1O4=N2+Cl2+4H20+202, 请判断该反应的基本反应类型是( )

A.分解反应 B.化合反应

C.置换反应 D.复分解反应

14.“嫦娥二号”卫星发射成功,标志中国航天的 月球之路又跨了一大步。

(1)“嫦娥二号”使用的燃料是液氢,助燃剂是 液氧。氧气从淡蓝色液体变成无色气体发生 了______变化,氢气燃烧的化学方程 式为__________。液态氢作燃料除燃烧时产 生较大的推动力外,另一个优点是________。 对于目前全世界出现能源危机,以及燃烧对 环境的影响,我们应该合理开发利用的新能 源有(至少填两种)__________。

(2)月球上的3me(3表示相对原子质量)蕴藏 量巨大,探月的目标之一是探测核聚变燃料 3He的分布。地球上的氦元素主要以4He形式 存在。从原子的构成来看,3He、4He两种原子 的_________数不同,化学性质__________。

(3)“嫦娥二号”的另一个目标是进一步探测下 列14种元素的含量和分布:K、Th(钍)、U (铀)、0、Si、Mg、Al、Ca、Fe、Ti(钛)、Na、Mn、Cr (铬)、Gd(钆)。其中属于金属元素的有 __________________种。

(4)月球表面富含钛铁矿,钛因其硬度大、熔点 高、常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能。被 誉为“未来金属”。我国四川省有大型钒钛磁 铁矿,由钒钛磁铁矿提取金属钛的主要工艺 过程如下:

①钛铁矿的主要成分是FeTi03(钛酸亚铁), 其中钛的化合价为_________价。

航天航空技术第3篇

关键词 软件技术 航空 航天

中图分类号:TP311.52 文献标识码:A

1软件技术引起的航空航天的变革

在航空航天的早期,飞行器的设计、零件的设计制造都需要手工分析,手工绘图,手工计算,这样的工作量无疑是大的惊人,并且,人工带来的误差也是不可避免的。还有就是,对飞行器的驾驶、操作等也是人为的。这样以来,一方面国家对飞行员的培养需要大量的财力,另一方面对飞行员来说,飞行器的驾驶、操作等也不是容易掌握的。因此,软件的诞生可谓是为航空航天技术带来了巨大的福音。通过使用软件,设计者可以更为轻松地对飞行器进行绘图、流体力学分析、力学分析,而且设计过程中涉及的复杂物理、数学运算也都由软件来完成。这样既减少了不必要的人力财力消耗,也使飞行器的分析设计更加方便简单,并且可以减少不必要的误差、失误,这对航天航空来说可谓是巨大的变革。

2利用软件技术保障飞行员的生命安全

试飞是飞机正式投入运营之前一项必不可少的步骤。在航空航天早期,试飞时,飞行器出现什么突发事件是不可预知且难以避免的。在软件没有应用于航空航天之前,飞机的试飞只能是让飞行员直接上飞机驾驶飞行。这样以来飞行员的性命没有任何的保障,付出的代价是无法估量的。曾经,有多少科学家牺牲在研究、试飞飞机的征途中。软件在航空航天的应用为飞行员带来了福音。在飞行员正式试飞之前,可以使用软件模拟飞机的飞行及出现突发事件时,飞机状态的改变,进而在设计制造的时候将这些因素考虑进去,从而为飞行员的生命提供了保障。导航系统(如中国的北斗、美国的GPS)的出现又为飞行员的生命提供了另一层保障。飞行器控制系统可以通过软件随时地定位飞行器,控制着各个航线,确保飞行员与乘客的生命安全。

天空的寂静和太空的一望无际给飞行员和航天员增加了寂寞、沉重感和无聊感。软件可以改善他们的生活质量,给他们的生活增添乐趣。飞机上的小电视、广播、音乐播放器,背后都有软件技术的默默支持。

3软件技术推动航空发动机的高效设计与制造

在航空发动机研制过程中,结构设计的好坏将直接影响发动机的性能甚至成败。但是,结构设计涉及气动、性能、传热、材料、强度、振动、装配和维修等多方面的知识,是一个复杂的系统工程。随着计算机软、硬件技术的日益进步,计算机辅助设计(CAD)在发动机及其主要零部件的设计中起着越来越重要的作用。在软件没有诞生之前,所有的这些都要靠硬件、手工去完成。航空发动机不同于一般发动机,其构成零件之繁多,设计之复杂,要求我们对其中的每一个方面都需要精确绘图、测量、计算,我们知道,用硬件去编程进而解决我们的需求是极其复杂、麻烦的,并且不灵活,可通用性差,而手工去完成这项工程则需要人们大量的时间和精力。软件的出现为我们解决了这一大难题。使用相应的软件(如 UG、CATIA),我们可以对发动机进行三维建模,对发动机及其零部件进行绘图、设计、计算。通过使用传感器技术和相应的软件技术可以测量发动机工作时的温度,振动情况。我们还可以通过软件来模拟发动机的运行,计算出发动机的热效率、推进效率、总效率、燃油消耗率等性能指标,进而设计制造出更可靠、功耗小、性能更高的发动机。随着软件技术的发展,使用嵌入式技术,软件也可以作为发动机的大脑重要组成部分,支配发动机的运行,使发动机可靠、高效地工作。

4通过软件技术设计、制造并且控制航天器

航天器是人类探测太空,探测地球的重要科学途径。而航天器可以说与软件技术有着千丝万缕的关系。从航天器绘图设计制造、发射再到航天器在太空中正常工作,都是软件在背后支撑着,并且运行在航天器计算机系统中的软件与普通软件不同,其可靠性更高,实时性强(要对外来事件快速反应)。现在的航天器软件分为星上与地面两部分。星上的软件可以导航计算、可以对地面发来的命令进行处理、可以监控航天器可能出现的故障等,而地面软件有图形化的用户界面,可以用来监控、查看航天器的运行状态,并对航天器进行控制,也可以处理存储航天器发来的数据。例如,航天器先从外太空或者地球探测收集信息,然后通过相应的软件去分析处理数据,从而处理掉冗余的数据。而人类也可以给航天器发送指令、信息,控制航天器的行为。一些航天器可以为人类导航,移动设备中常用的百度地图极大地便捷了人们的生活,车内的 GPS 随时定位车体的位置,提供周围环境信息。没有软件,且不说航天器能否拥有今天强大的性能、功能,即使实现这些,那么所需要的代价也是无法估量的。未来,随着软件技术以及人工智能的发展,或许可以实现对航天器的自动一体化管理,无需人类的干预,节省更多的人力财力,进而为社会、国家创造更多的价值。

5软件技术将一如既往推动航天航空事业

航空航天是一项尖端科技,而新兴的软件技术在航天航空中起着不可磨灭的作用。在航空航天的方方面面,几乎都可以见到软件的影子,软件可以说是航空航天技术坚固的基石和有力的推进器,现如今的航空航天技术与软件技术难以分割,两者互惠互利,相得印彰,航空航天技术的发展需要依靠高效稳定的软件,于此同时也推进了软件技术的发展,让其能跟上航空航天技术发展的脚步。当今社会,软件与航空航天共同作用服务于人类,造福于世界,给人们的日常生活带来了很大的便利。我相信,软件技术将继续发挥着它的巨大作用,为国家的航空航天事业做出宏伟贡献,为人类的进步贡献力量,推动人类社会更好更快发展。

航天航空技术第4篇

关键词: 电子束焊;激光焊;搅拌摩擦焊;线性摩擦焊;扩散焊

中图分类号: V26 文献标识码:A

焊接是通过加热、加压,或两者并用,使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接既可用于金属,也可用于非金属。在航空航天装备和材料加工过程中,焊接技术有着举足轻重的地位。

1电子束焊

电子束焊( EBW)是在真空环境下利用会聚的高速电子流轰击工件接缝,将电子动能转变为热能,使被焊金属熔合的一种焊接方法。作为高能束流加工技术的重要组成部分,电子束焊具有能量密度高、焊接深宽比大、焊接变形小、可控精度高、焊接质量稳定和易实现自动控制等突出优点,也正是山于这些特点,电子焊接技术在航空、航天、兵器、电子、核工业等领域已得到广泛的应用。在航空制造业中,电子束焊接技术的应用,大大提高了飞机发动机的制造水平,使发动机中的许多减重设计及异种材料的焊接成为现实,同时为许多整体加工难以实现的零件制造提供了一种加工途径;另外,电子束焊接本身所具有的特点成功地解决了航空、航天业要求各种焊接结构具有高强度、低重量和极高可靠性的关键技术问题。所以在国内外的航空和航大工业中,电子束焊接已成为最可靠的连接方法之一。

2激光焊

激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束,如果焦点靠近工件,工件就会在几毫秒内熔化和蒸发,这一效应可用于焊接工艺。激光焊具有焊接设备装置简单、能量密度高、变形小、精度高、焊缝深宽比大、能在室温或特殊条件下进行焊接、可焊接难熔材料等优点。激光焊接主要用机大蒙皮的拼接和机身附件的装配。美国在20世纪70年代初的航空航天工业中,已利用15kW的CO2仿激光焊机弧光器针对飞机制造业中的各种材料、零部件进行了激光焊接试验、评估及工艺的标准化。空中客车公司A340飞机的全部铝合金内隔板均采用激光焊接,减轻了机身重量,降低了制造成本。

3搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊技术是英国焊接研究所(简称TWI)在1991年发明的新型固相连接技术,是世界焊接技术发展史上自发明到工业应用时间跨度最短和发展最快的一项固相连接新技术。它是利用一种非耗损的搅拌头,高速旋转着压入待焊界面,摩擦加热被焊金属界面使其产生热塑性,在压力、推力和挤压力的综合作用下实现材料扩散连接,形成致密的金属间固相连接。它具有无飞溅,无需焊接材料,不需要保护气体,被焊材料损伤小,焊缝热影响区小,焊缝强度高等特点,被誉为“当代最具革命性的焊接技术。美国 Eclipse公司在Eclipse N500型商务飞机制造中首次大规模成功运用了FSW技术, 包括飞机蒙皮、翼肋、弦状支撑、飞机地板以及结构件的装配等基本上全部利用搅拌摩擦焊技术制造,70%的铆接被焊缝替代,不仅极大地提高了连接质量,而且使生产效率提高了近10倍,生产成本大大降低。波音公司将搅拌摩擦焊技术用于C-17和C-130运输机地板的制造,利用搅拌摩擦焊代替紧固件连接,简化了地板结构设计并提高了构件的生产效率,生产成本降低了20%。总之,FSW技术正处于深入研究和推广应用阶段,存在着巨大的应用发展潜力。

4线性摩擦焊

线性摩擦焊是一种在焊接压力作用下,利用被焊工件相对做线性往复摩擦运动产生热量,从而实现焊接的固态连接方法。它具有优质、高效、节能、环保的优点。20世纪80年代后期,MTU公司与罗罗公司合作,成功的将线性摩擦焊用于发动机整体钛合金叶盘的制造。目前,线性摩擦焊已经广泛应用于塑料工程和航空发动机叶盘式转子的制造。

5扩散焊

扩散焊又称扩散连接,是把两个或两个以上的固相材料紧压在一起,置于真空或保护气氛中加热至母材熔点以下温度,对其施加压力使连接界面微观塑性变形达到紧密接触,再经保温、原子相互扩散而形成牢固结合的一种连接方法。它具有接头质量好,焊后无需机加工,焊件变形量小,一次可焊多个接头等优点。扩散焊已在直升飞机上钛合金旋翼桨毂、飞机大梁、发动机机匣以及整体涡轮等方面试用,涡轮叶片、钛合金宽叶弦蜂窝夹层风扇叶片等的扩散焊已应用于生产。

焊接技术是航空航天领域的重要连接技术,它在促进航空航天制造技术的发展、实现飞行器的减重、高效中发挥着越来越重要的作用。可以预见,我国航空航天工业在突飞猛进的焊接技术的推动下定将取得快速发展。

参考文献

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[8]岩石. 航空航天先进特种焊接技术应用调查报告[J]. 航空制造技术,2010,(9):58-59.

航天航空技术第5篇

关键词 无线电技术;导航定位;航天航空

中图分类号V19 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)100-0189-02

0 引言

近时期,无线电技术在军事上和民用上和航天航空上的研究越来越多,无线电技术是一个黑匣子,看不见摸不着的一门无线通信技术,无线电技术是一种具有良好的跟踪性能、识别定位性能的一种新型的技术,其应用很广泛。无线电技术的数据的发送和接受,主要体现在其传感器上,特别的是,现行的无线电通信系统集数据的采集、通信性能和数据的处理于一体,其在现有我国的汽车行业、航天航空领域应用越来越广泛,无线电技术的发展依赖于无线电系统的不断的更新和改进,无线电系统的性能,应该和无线电功能相适应,数据的实时传输型和实时显示,实时的保存记录和运行测试等数据的判断,均对无线电设备有着重要的影响。由于无线电技术的广泛的应用,其功能的改进,技术的进步,收到广大学者的关注和研究,本文将着重的论述无线电技术在航天航空上的的应用研究。

1 无线电技术的发展

19世纪中期,莫尔斯发明第一台电报机,标志着无线通信的发端;随后贝尔实现了有线电话的通讯,早期的无线电发射器过于笨重,由于使用的是功率很强的间歇放电发射器,因此不便于安装,携带等;到了20世纪30年代,阿姆斯特朗发命令FM方式无线电,是无线电技术应用的新的里程碑,采用FM调制解调技术,大大的提高了无线电设备工作灵敏度,能够有效的弥补传输过程中的快速衰落或波动性等缺陷,因此取代了先前的AM方式无线电,在无线通讯领域广泛应用。然而现在的无线电技术多使用卫星遥测定位技术,使得无线电通信更加迅速和便捷,无线电通讯误码率和误诊率大大的降低。20世纪中期,我国引进原苏联的遥测无线电系统,应用于军事上的导弹的测量和跟踪等方面,无线电技术能否实时快速跟踪目标并且锁定目标位置,使得军事防御与攻击显得更加可控,21世纪,我国投入基于GPS系统的无线通信手段于军用、明勇航天航空系统,汽车等领域,实现了实时跟踪航天航空分级位置,多点定位和对空定位等一系列技术难题,现行我国无线电通讯技术在不考虑我国的路由带宽的影响下,其效率相对比较低下,同世界其他各国的遥测系统而言,就水平比较较低下,我国无线电系统主要是数据速率低、最高码率才只是每秒2兆,而且与国际先进水平相比,国外同类产品至少是每秒5兆;因此我国在无线电通讯领域仍处于相对薄弱的地位。

2 无线电技术于航天航空应用分析

北京2008年奥运会,为了确保广播电视的实时有效的播出,就是采用无线电技术实现信号的传输,无线电通讯系统设置站点的实时检测和远程控制等操作,在实况转播期间,采用无线电通讯技术,广播电视的播出能够实时有效的传输,全球覆盖,其盲区也很小。无线电通讯系统,实现了对网内各站点的实时检测,设备的远程操作,数据的实时传输等功能的实现,使得用户可以能够实时的发现问题,并及时的更正,节约了大量的人力、物力、财力,使得无线电技术得到更多备受关注。

无线电技术,是采用无线电作为传输介质进行信息的发送和接受的,无线电通信,又叫移动通信,例如常见的手机、车载台、航天航空飞机等等,由于目标的移动,因此常导致移动通信中的动中通信问题,如发生多普勒现象,信号衰落等等。对于航天航空上的应用,假设当移动接受台由向(航天飞机)以的速度移动时,发生的多普勒频移可以表示为:

其中表示载波频率,表示光速,表示多普勒频移,表示最大多普勒频移,和入射角无关,它是为0时的最大值,表示移动台的相对运动速度。可以看到,多普勒频移与载波频率和移动台运动速度成正比。

特别对于航天航空系统而言,接受端常常是移动终端,因此很可能在移动接收台与发送台相对移动速度较快时产生多普勒效应使信号频率产生偏移,这种偏移被称为多普勒频移,由于发送端和接收端之间的运动是随时间变化的,所以接受端信号的多普勒频移也是时变的。因此对于一般的移动通信网络技术较难以实现航天航空飞机上的无线电通讯,无线电通讯技术近十几年在航天航空上应用取得了不少的进步,具有较好的应用情景,其主要通过GPS卫星定位,实现相关的数据的传输,对行器的定位特性,对多点对一点,一点对一点等等通讯技术较成熟,应用较广泛,特别是民航。

针对航天航空上应用的无线电技术,信号的同步问题是解决信号失真的关键,现行的通用的,较系统的无线电技术要数单频网技术。单频网络的另一个重要的应用是蜂窝单频网,例如蜂窝技术常常应用在设备到设备(D2D)的传输系统中,较常见的是LTE系统(引入OFDM和多天线MIMO等关键传输技术)。单频网技术在应用过程中,需要采用大功率的发射机将所广播出去的信号,按照频率同步、时间上同步,发送码元同步等原则进行信号的传输。其中频率的同步则是要求每个单频网发射机的工作频率f相同,对于正交频分复用技术(OFDM)调制方式而言,信号的每个子载波的频率应该是相等的。频率同步是其信号接收的实时性和准确性的根本保证,频率不相同,易导致信号的失真,造成信号的误码率增大,因此一般单频网的是确保来自GPS信号的锁相环同步等功能。

目前,针对GPS定位性能,我国的遥测系统在频段方式上处于不断的完善中。遥测系统主要应用在军事上和民用上和医用上,例如1964年到1986年期间,我国先后研制的两弹一星,其中大容量的遥测系统提供了较大的技术支撑。遥测技术是一个集成性能好的,具有良好的跟踪性能、遥控性能的一种新型的技术,其应用很广泛。遥测技术的集成性能,主要体现在其集传感器、数据的采集、通信性能和数据的处理于一体,其在现有我国的汽车行业、航天航空领域应用越来越广泛,遥测技术的发展依赖于遥测系统的不断的更新和改进,遥测系统的性能,应该和遥测功能相适应,数据的实时传输型和实时显示,实时的保存记录和运行测试等数据的判断,均对遥测设备有着重要的影响。与国际先进水平相比,国外同类产品至少是每秒5兆;现行我国的遥测系统不具备适应CCSDS标准的测控能力,对于多个目标的跟踪的实时性和准确性难以保证,而且遥测系统的体积也过于庞大,系统的可靠性不强,使用寿命也较低下,这是我国遥测系统下一阶段发展要改进的地方。

3 结论

我国无线电技术突飞猛进,技术在不断地革新,近十年的发展,我国无线电技术取得了较大的进步,随着科技的进步,给无线电技术带来了相关的更高的要求。无线电技术是一个集成性能好的,具有良好的发射、跟踪、遥控、接受的一种新型的技术,在现有我国的汽车行业、航天航空领域应用越来越广泛。

参考文献

[1]白效贤.试飞测试技术现状与发展[J].测控技术,2004,23(10).

[2]陆同兴,路轶群.激光光谱技术原理及应用.合肥:中国科学技术大学出版社,1999:170-172.

[3]廖志英,董安邦.基于C/S和B/S混合结构的管理信息系统运行模式[J].计算机工程与应用,2002,38(2): 84-85.

航天航空技术第6篇

关键词:光学互连技术;航空航天;应用;发展

引言

电子和计算机工业技术的飞速发展,提高了对系统的数据处理能力、数据传输运算速率及效率(误码率)等的要求。为了解决非模块化结构和电缆作为数据传输通道时系统的数据传输和处理能力局限性大这个问题,一些装备逐步采用光学互连系统来代替铜基传输系统,光纤和接头等光学元件的使用需求越来越大(如图1)。另外为了降低发送、接收、转换和互连技术的价格以降低传输成本、摆脱铜基系统带宽的局限性,一些企业增加了在光学元件上的投入。经过多年努力,到上世纪90年代后期,一系列新型光学技术投放市场,大幅降低了网络系统中的光学数据传输成本度,推动了因特网等系统的快速发展。

吸纳了大量投资的商用光学技术在军事领域得到了应用的机遇,许多商用光学方案可以再利用,以满足军事需求。在一些航空航天系统中,设计师开始尝试采用光学元件。但是过去为商用开发的光学元件通常是比较粗劣(性能低、可靠性差)的产品,即使再提高其成本也不能提高其综合性能,很难达到航空航天应用的要求(商用/通信与军事应用/航天部分要求比较见表1)。因此一些公司着手进行现有光学互连技术在航空航天应用方面的研究,例如Canon公司就尝试将用于通信业的低成本、高性能光学互连技术通过进一步研究、改进,应用到航空航天领域,其研究成果同时具有军级元件的耐用性和商用元件的低成本优点。

现有光学技术在航空航天系统中的应用历程

虽然材料(塑料)、封装形式(非密封)、环境条件(湿气、灰尘、振动、冲击)等因素限制了纯粹现有光学技术在系统中的直接应用,但是光学技术在航空航天领域依然有很好的应用前景。例如,在NP-3C航行器、F-35JSF等系统中对数据传输系统的重量都有限制,而且由于光学传输系统的传输数据的能力强,可以使航行器能够正确接收传感器、传输系统和目标系统的数据,因此需要采用光学互连方案,在将来的军用领域,对光学数据传输应用的要求将逐步加大。

航空航天系统的设计师们一直关注光学互连技术的发展,并想方设法在新的系统中采用这些技术,来提高装备在严酷空间环境中运行的可靠性。他们的目的有三个:一是通过用质量轻的光学系统代替沉重的铜系统,来减轻装备自身重量,提高装备灵活性和承载能力;二是用光学系统代替铜系统可以降低装备对电磁场辐射的敏感性,提高其抗干扰能力;三是提高数据控制能力,提高装备的性能和精度。波音的F-18改进计划和Lockheed Martin的JSF是光学互连技术应用于军事领域的关键转折点。在两个平台中如果存在光学元件方面的维护能力问题,那么将来所有的飞行系统将可能仍然使用低成本的铜基结构而放弃光学互连系统,所幸没有出现上述问题。同样,美国海军第二代驱逐舰“DDX”对光学元件在海洋平台上的应用进行了初次公开展示。这些计划的成功,增强了光学互连在航空航天领域应用的可能性。

MIL-T-29504是近20年发展起来的特殊光学终端系统(如图2)。虽然这种方案的机械连接方案成本较低,但因光学终端的成本高造成网络成本较高,另外,该系统的光学性能也非常差。例如,62/125mm光纤的典型插入损耗超过0.4dB,最大值接近1.OdB。所以存在需要增加使用昂贵的光学放大器或不能实现方案的模块化的缺点。为了解决传统MIL-T-29504光学终端的这个问题,使其能满足军用要求,一些公司纷纷推出替代传统MIL-T-29504光学终端的新方案,其中Canon公司推出的PHD光学互连产品成本低、性能优良,可以军民两用。

其他一些光学互连产品的插入损耗性能也较差。这在F-18平台上的试验已经得到证明:在F-18改进计划中,多通道光学连接上应用了公差不严的电连接器壳体是链路性能低的根本原因。详细的统计分析表明:实际的腔置失准(如图3),应控制在与标准的MIL-C-38999键和腔体相差0.068英寸范围内。为了达到这个要求,一些公司采取了一系列相应措施,而Canon公司则是通过生产非常特殊的38999连接器组件来解决MIL-C-38999互连问题:绝缘体组件精密对准、而且壳体采用昂贵、精密的CMC加工,虽然减少了问题但增加了成本。

空间环境对光学互连发展的促进

光学互连结构的最大难点不是保持连接点高性能,而是在两根光纤连接时,如何使环境对其影响减小的问题。典型的环境影响包括机械(冲击,振动)、温度和污染。大多数原始航空设备制造商尝试继续使用高弹力、质量轻的终端及不采用抛光角方案的物理接触光学系统,来解决冲击/振动问题;通过对所配套的装备和单个通道口的清洁和维护来解决污垢和污染问题。例如,Lucent的LC连接器耐冲击环境的性能超过65g,这种特殊的LC连接器的啮合力在原来的(1.1磅)基础上又增加了10-20%,因此提高了该连接器在巨大的冲击环境下的工作能力。而对于商用互连来说,由于受到锁紧机构机械特性的限制(如塑料制成的锁紧机构在啮合力较大时会损坏而失效),所以在巨大的冲击环境下的工作能力的提升则受到限制。

减轻终端重量

众所周知,减轻终端重量要通过减小尺寸或密度、或二者同时减小来实现。由于塑料套管重量轻、成本较低,所以业界对其在高性能系统中的应用进行了多年的研究,但是在多模光纤领域的应用进展很小,而单模领域根本没有进展。很多厂家转而开始制作陶瓷套管的研究工作,并取得了很大进展。陶瓷套管可以做得很小,如为Telcordia GR-326小型光学互连.方案研制的氧化锆陶瓷套管基本尺寸仅为1.25mm有些厂家也进行了0.80mm陶瓷套管的尝试,但由于在啮合时容易损坏,所以大多数系统设计师不采用此方案,但是在将来的高压力、剧烈冲击/振动环境条件下工作的航空系统中的应用将会非常大。

航天航空技术第7篇

关键词:航空摄影测量;地理信息系统;GPS测量技术;遥感技术;测绘

中图分类号:P228文献标识码: A

随着现代人造卫星技术、微电子技术及计算机技术的飞速发展,建立在这些技术基础上的甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)、全球定位系统(GPS)等空间大地测量技术,已可以精度测定地球的整体运动(地球的自转和极移等)和局部运动(板块运动和区域性地壳形变等),这些同惯性测量、卫星重力梯度仪、卫星测高等新技术的研制和应用一起,推动了整个测绘的发展,使之从单一学科的封闭状态向着与天文、地质、海洋、大气、地球物理等学科互相渗透、交叉、综合发展的方向前进。目前在测绘工程中常用的航空航天测绘技术有:航空摄影测量技术、地理信息系统技术、GPS测量技术以及遥感技术。现简要分述如下。

1航空摄影测量技术在测绘中的应用

随着科技进步,航空摄影测量技术广泛应用于城市测绘、复杂地形及国界等测绘区域。目前,航空摄影测量技术发展迅速,测绘技术向数字化转变,出现了数字航摄仪DMC、IMU/DGPS新技术、LIDAR激光测高扫描系统等摄影测量新技术。

1.1数字航摄仪DMC

数字航摄仪DMC是一种用于高精度、高分辨率航空摄影测量的数字相机系统。DMC数字航空相机由四个全色传感器和四个多波段传感器组成。DMC航空相机通过四个多波段传感器分别捕捉红色、蓝色、绿色及近红外数据;而四个全色传感器分别捕捉的影像,依靠少量的重叠区域生成一个大的镶嵌影像。DMC能够满足小比例尺和高分辨率大比例尺航摄业务的需要。该系统在不同的光线条件下,通过改变曝光时间,确保影像质量,其对地面分辨率可达到5 cm。

低空数字航空摄影测量以2000万像素以上的小像幅数码相机为传感器,采用无人飞机进行低空航摄,具有机动、快速、经济等优势。该技术能够在短时间获取局部区域的较高精度的高分辨率数字影像,且天气及机场的依赖性小,已广泛应用于应急保障、防灾减灾、地形测绘等领域。

1.2 IMU/DGPS辅助航空摄影测量技术

GPS,即全球定位系统 ,应用于航空摄影测量后,通过空三的方法获取角元素,部分实现了直接获取投影光束。IMU/DGPS,即惯性测量单元/差分GPS,应用与航空摄影后,可直接获取三个线元素和三个角元素,无需或只需极少数的地面控制点就可进行航空摄影测量,简化和加速航片定向乃至整个测图工作。

IMU/DGPS辅助航空摄影测量是通过联合IMU、DGPS数据联合处理后,从而获得高精度外方位元素相片的航空摄影测量理论、技术和方法。其首先通过飞机上的GPS接收机和地面或基站上的 GPS接收机连续而同步地观测GPS卫星信号,然后经过GPS载波相位测量差分定位技术从而获取航摄仪的位置参数,进而应用于航摄仪紧密固连的高精度惯性测量单元直接测定航摄仪的姿态参数。IMU/DGPS辅助航空摄影测量方法主可以分为IMU/DGPS辅助空中三角测量法和直接定向法。IMU/DGPS技术可以直接获得每张像片的外方位元素,将其作为带权观测值参与摄影测量区域网平差,从而获得更高精度的像片外方位元素成果的测量方法为IMU/DGPS辅助空中三角测量方法;高精度差分GPS和惯性测量单元获取航空摄影曝光时刻影像确定空间方位,而后对其进行误差的校正,从而获得每张像片的高精度外方位元素的测量方法为直接定向法。

1.3 LIDAR激光测高扫描系统

LIDAR激光测高扫描系统利用GPS辅助空中三角测量技术,可以减少地面控制点,缩短作业周期,降低成本,可以真正应用于困难地区、无图区及边境区的基础测量。利用该种测量技术,在有地面控制点的四角带,完全可以满足1∶10000比例尺的地图精度要求;在地面特征丰富、影像较好时,可以达到1∶50000比例尺的精度要求。这种测量技术对于实施西部大开发战略、完善国家基本地形图有重要意义。

2地理信息系统技术在测绘中的应用

2.1 数据采集

为了在数据存储中得到栅格和矢量两种形式的连续对象实体,测绘初期便要对自然界监测对象施以不同的离散和抽象。决定栅格数据集的分辨率和矢量的存储方式分别为地面单位网格宽度和利用点线面三要素来表示监测对象。当然除了这一方式,还有其他方式来存储非空间数据。传统的数据采集方法是对人工测量数据进行数字化或扫描来得到数字数据,而比较先进的方法则是通过GPS 全球定位系统检测出相应坐标,接着将坐标输入到GIS 系统中进行相关处理。当然,这一过程也可以通过遥感技术来完成。

2.2 数据处理

属性特征、时间特征和空间特征并称为地理数据三大基本特征。属性特征又分为主观属性和客观属性,城市测绘中需要测量的设施最主要的便是城市建筑和道路。主观属性主要体现为城市道路和道路交叉口的交通量,客观属性主要为城市道路名称和道路交叉口形状。地理特征专题属性得到的信息不仅可以存在FAT表中,也可以存储在其他表中,其他表中的数据通过对象标志码与FAT形成联系。

2.3数据管理

在城市测绘中,城市道路、交叉口以及桥梁等设施,一般通过点来表示;城市道路中线及边线,通讯线的走向等则用线来表示;城市建筑物(如学校、企事业单位、商场、医院等)则通过面表示。这些数据集中起来,合理组织,则会形成一个地理数据库。在这一数据库中,所有诸如道路线、道路交叉口等则会构成城市测绘要素集;同样的,通讯线路、电力设备等则会构成数据库中的管线要素集。

2.4 数据显示

一般来说,单一值地图、单一的符号、相关多重属性和相应字段属性数量表达表示等图形表达方式构成了地图特征。其中,相应字段属性数量表达则包括符号分级、颜色分级和密度值分级。在地图上,单一符号展示可以直观地看到相应对象分布的密集程度。如用点来表示城市居民的居住情况,那么就可以直观地从地图上得到相应区域居民分布情况;同样的,用线可以直观地表达相应区域的道路网密集程度。

3 GPS测量技术在测绘中的应用

GPS 是由美国最先研发的一种全球性的卫星定位系统,现在已经普及到全球并得到广泛应用。GPS 拥有高精度、高效益、全天候等优点,可以准确、高效、快速的提供要素的三维坐标和相关的其他信息,目前主要应用的领域包括地质测量、农业发展、军事领域摄影测量等。

3.1 GPS控制网在地质测绘工作中的建立

新地区进行测绘时,地质测绘人员会对该地区建立一个相应的测绘控制网。为了减小测绘的误差,测绘人员可以分级别的应用GPS 技术建立测绘网,并且还可以分阶段的对布设进行跟踪改变,此外对数据的核算也可以分阶段进行,这样做简单方便。

3.2 野外地质测绘

在地质测绘的野外测绘工程中GPS 也发挥着巨大的作用。在野外地质测绘过程中应用GPS 技术可快速进行选址,特别是对于那些山区等复杂的地质测绘选址中GPS 技术更具有明显的优势。即使是应用GPS 技术进行选址,也需要测绘工作人员的慎重考虑,目的是确保测绘工作得以顺利进行。此外,GPS 技术不仅应用于选址定点,还可以静态监测野外地质的测绘工作。对于地面上的一些情况,GPS 技术可利用遥感技术和卫星对其实施监测。野外地质测绘所使用的一些参考数据也是应用GPS 技术获得的,GPS 技术监测到地面上的数据,然后对这些数据进行分析,结果可为野外地质测绘服务。

3.3 对数据文件进行处理

GPS 测量数据处理的主要内容有 GPS 网平差和基线解算。只有解算基线,详细分析检验数据文件,修复数据中出现的误差与漏洞,才能把详细精确地数据提供给地质测绘。地质测绘所用的数据主要是先通过GPS 技术获取,接着对获取的数据进行整体分析,数据的这种一系列分析不仅为数据的精确性提供保障,还优化了地质测绘的效率。

3.4 GPS实时动态定位技术的应用

新的坐标转换模型可在控制网解算之后建立。要想对测绘区域内的地形图进行测量,首先,确定基本控制点,基本控制点就是应用GPS 实时动态定位技术在测绘区域内对控制点加密,然后,就可以应用GPS 实时动态定位技术对区域内地形图进行测量。GPS 实时动态定位技术的应用不仅保证了地形图的精准度,而且还在很大程度上节约了户外作业时间。在地质测绘中应用GPS 实时动态定位技术使测绘工作变得更加容易,GPS 实时动态定位技术在测绘工作中发挥着不可替代的作用。

3.5 测量勘探线剖面选址

为了确定施工地点的高程和坐标,可应用GPS技术对于地质测绘中的各个地点进行有效测定,测定结束后可获得一系列的数据,获得数据后就可以很快的整理资料,紧接着就可以绘制出所测地形的剖面图。剖面图绘制好以后,就可以根据它选择视野开阔地势平坦的地区进行施工。

4遥感技术在测绘中的应用

遥感是由空基系统、地基系统和研究技术支持系统组成,利用各种非接触的、远距离的探测技术,根据地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器收集地面数据资料,获取信息,经记录、传送、分析和判读识别他物。

遥感技术具有获取数据资料范围大、获取信息速度快、周期短、受条件限制少、手段多、信息量大等特点。

遥感对地观测技术是当代高新技术的重要组成部分,具有时效性好、宏观性强、信息量丰富等特点。利用 GPS 监测地质灾害体的形变与蠕动情况,从卫星遥感图像上可实时反映灾时情况,监测重点灾害点的发展趋势,增强地质灾害发生的预见性。遥感技术在地质测绘中广泛应用,在大比例尺地质测绘和地质制图中,遥感与地质的符合程度和可兼容程度有了很大的改进,真实地反映地质事实,有利于促进地质矿产持续发展。

此外,地质图上对岩浆岩、变质岩等地质结构的描述比较粗略,常规地质图则记述简单。由于遥感地质资料在各类钻井、物探资料等运用过程中表现出了较强的可靠度,如利用遥感资料将各种各样的隐伏地质信息、隐蔽地质界限等,补充到这类地区的地质图上去,可大大改善其地质研究程度,所以将遥感技术应用于地质测绘,开展大比例尺地质填图,也必将大幅度提高大比例尺地质图件的精度和专业水平,加快详细地址测绘、专业勘测的进度。

参考文献

[1]卢国明.遥感技术在测绘科学中的应用[J].企业导报,2011,11