航空航天技術(shù)論文8篇

時(shí)間：2023-03-22 17:35:45

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航空航天技術(shù)論文

篇1

關(guān)鍵詞：物理；航空航天；問(wèn)題；探討

中國(guó)航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展也給我們的高考命題提供了很好的素材。2008年發(fā)射"神舟七號(hào)"，航天員出艙在太空行走；2011年8月，"嫦娥二號(hào)"成功進(jìn)入了繞"拉格朗日點(diǎn)"的軌道，我國(guó)成為世界上第三個(gè)造訪該點(diǎn)的國(guó)家；"神州八號(hào)"飛船與"天宮一號(hào)"目標(biāo)飛行器成功實(shí)施了首次交會(huì)對(duì)接等，都給了我們非常生動(dòng)的情境。下面我就從航天技術(shù)的發(fā)展歷程、載人航天工程七大系統(tǒng)等方面來(lái)研究航空航天中的物理問(wèn)題，具體如下：

一、航空航天技術(shù)的發(fā)展

人類(lèi)很早就有了航天的思想，我國(guó)古代流傳的"嫦娥奔月"、"吳剛砍桂"等傳說(shuō)故事，就是對(duì)人類(lèi)航天理想的生動(dòng)描繪之一。當(dāng)然，人類(lèi)真正實(shí)現(xiàn)這種理想是到19世紀(jì)末才開(kāi)始起步的.從那時(shí)起，相繼涌現(xiàn)出俄國(guó)的齊奧爾科夫斯基，美國(guó)的戈達(dá)德和德國(guó)的奧伯特等富于探索精神的航天先驅(qū)者。俄國(guó)的奧爾科夫斯基最早從理論上證明用多級(jí)火箭可克服地球的引力而進(jìn)入太空，建立了表征多級(jí)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(fā)動(dòng)機(jī)是航天飛行器最適宜的動(dòng)力裝置。美國(guó)的戈達(dá)德是液體火箭的創(chuàng)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(kāi)始研制液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，1926年3月16日，他研制的液體火箭飛行成功。德國(guó)的奧伯特也是最早的火箭和航天的理論家和實(shí)踐者。1923年奧伯特論述了火箭飛行的數(shù)學(xué)理論，并對(duì)火箭結(jié)構(gòu)和星際飛行提出了許多新觀念。到了1942年10月3日，德國(guó)太空協(xié)會(huì)的青年專(zhuān)家布勞恩領(lǐng)導(dǎo)的航天研究小組，經(jīng)過(guò)艱苦的探索，在總結(jié)歷次失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，終于發(fā)明了再生冷卻式燃燒室和燃?xì)舛娴刃录夹g(shù)。采用這些新技術(shù)，終于獲得彈道導(dǎo)彈（V-2）的發(fā)射成功[1]。從而在工程上實(shí)現(xiàn)了航天先驅(qū)者的技術(shù)思想，取得向地球引力挑戰(zhàn)的勝利，并對(duì)后來(lái)大型火箭的發(fā)展起到了繼往開(kāi)來(lái)的重大作用。堪稱(chēng)是人類(lèi)航天發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。

第二次世界大戰(zhàn)后，前蘇聯(lián)和美、法、日、加拿大、澳大利亞等國(guó)家，都先后發(fā)射了探空火箭，創(chuàng)造出發(fā)射393公里高度的紀(jì)錄，獲得了許多高層空間的寶貴資料，為發(fā)展航天奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)10多年的艱苦探索之后，于1957年10月4日，前蘇聯(lián)把世界上第一顆人造地球衛(wèi)星送入大氣層外的運(yùn)行軌道，開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)航天史的新紀(jì)元。以后，美、英、法、日和中國(guó)、印度等國(guó)均成功地發(fā)射了人造衛(wèi)星。自60年代中期開(kāi)始，衛(wèi)星的發(fā)展便從探索試驗(yàn)轉(zhuǎn)入實(shí)用階段。如今，人類(lèi)發(fā)射的偵察、預(yù)警、通信導(dǎo)航、天文氣象、海洋監(jiān)視、測(cè)地探礦等應(yīng)用衛(wèi)星巳超過(guò)2500顆，它們?cè)诮?jīng)濟(jì)、軍事和科研中發(fā)揮了非常大的作用。

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)不斷刷新航天紀(jì)錄.創(chuàng)造出一個(gè)個(gè)驚人的奇跡。諸如：1961年4月12日開(kāi)辟了載人航天的成功之路；從1959年開(kāi)始又開(kāi)創(chuàng)了對(duì)月球的探測(cè)和人類(lèi)登月考察的新篇章；自70年代起，人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)系中的行星先后進(jìn)行了探測(cè)，前蘇聯(lián)和美國(guó)并相繼在空間建立了航天站；80年代初又發(fā)明了能重復(fù)使用的航天飛機(jī)等等。這些令人鼓舞的成就，對(duì)航天技術(shù)及其它科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展都具有深遠(yuǎn)的歷史意義。

二、物理在航空航天中的應(yīng)用

（一）火箭推進(jìn)原理

所有航天器的發(fā)射都依靠火箭技術(shù)，而火箭的飛行是遵循著質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒的。豎立在發(fā)射架上的火箭本身帶有燃料和氧化劑，火箭在發(fā)射前總動(dòng)量為零，當(dāng)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)速度。

（二）火箭的速度

火箭是依靠連續(xù)不斷的噴出大量質(zhì)量m極小的燃料氣體才得到連續(xù)平穩(wěn)的加速上行。為了進(jìn)一步說(shuō)明火箭在這一過(guò)程中獲得的速度，先不考慮地球的重力作用，將質(zhì)量為M的火箭中的燃料燃燒后噴出的燃料氣體看成質(zhì)量為m（遠(yuǎn)小于M）、相對(duì)火箭速度為u的細(xì)小彈丸，由于火箭不受任何外力，因此火箭系統(tǒng)總動(dòng)量守恒，當(dāng)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(dòng)量，由于燃料不斷燃燒，火箭體的質(zhì)量就不斷減小，因而火箭是一個(gè)變質(zhì)量體系，我們用動(dòng)量守恒來(lái)計(jì)算火箭最后得到的速度。

（三）多級(jí)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(dá)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(zhì)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(tài)的常規(guī)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(guī)的燃料（如液氫加液氧）做推進(jìn)劑，其噴射速度可達(dá)4km/s。同時(shí)由于火箭上所裝載的儀器設(shè)備等的影響質(zhì)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(duì)一級(jí)火箭所能達(dá)到的末速度做一估計(jì)，其速度必須達(dá)到10.8（km/s）這并不是火箭真正能達(dá)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(jí)火箭的速度只可能達(dá)到7km/s左右，小于第一宇宙速度7.9km/s，無(wú)法將航天器送上天。

實(shí)際的火箭通常為多級(jí)火箭，是用多個(gè)單級(jí)火箭經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)（即捆綁式）組合而成的一個(gè)飛行整體。

三、載人航天工程七大系統(tǒng)

（一）航天員系統(tǒng)

載人航天首先要有航天員及其上天飛行的保障設(shè)施。這是一個(gè)航天員為中心的醫(yī)學(xué)和工程相結(jié)合的復(fù)雜系統(tǒng)。它涉及航天生命科學(xué)和航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，包括航天員的選拔訓(xùn)練、航天員的醫(yī)學(xué)監(jiān)督保障、航天員的一樣食品、航天員飛行訓(xùn)練模擬等分系統(tǒng)。

（二）載人飛船系統(tǒng)

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(jìn)行有效空間實(shí)驗(yàn)和出艙活動(dòng)，并安全返還地面。

（三）運(yùn)載火箭系統(tǒng)

運(yùn)載火箭是把載人飛船安全可靠送入預(yù)定軌道的運(yùn)載工具。包括箭體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置等10個(gè)分系統(tǒng)，特別是增加了載人所需的故障監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)和逃逸救生分系統(tǒng)。

（四）飛船應(yīng)用系統(tǒng)

載人航天工程最終是為了應(yīng)用，創(chuàng)造效益，因此飛船應(yīng)用系統(tǒng)是備受關(guān)注的部分。它利用載人飛船的空間試驗(yàn)支持能力，開(kāi)展對(duì)地觀測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、流體科學(xué)等試驗(yàn)，安裝有多項(xiàng)任務(wù)上百種有效載荷應(yīng)用設(shè)備。

（五）測(cè)控通訊系統(tǒng)

當(dāng)運(yùn)載火箭發(fā)射和載人飛船上天飛行以及返回時(shí)，需要靠測(cè)控系統(tǒng)通信系統(tǒng)保持天地之間的經(jīng)常聯(lián)系，完成飛船遙測(cè)參數(shù)和電視圖像的接受處理，對(duì)飛船運(yùn)行和軌道艙留軌工作的測(cè)控管理，這個(gè)測(cè)控通信系統(tǒng)由北京航天指揮控制中心、陸上地面測(cè)控站和海上遠(yuǎn)望號(hào)遠(yuǎn)洋航天測(cè)量船隊(duì)組成、執(zhí)行飛船軌道測(cè)量、遙控、遙測(cè)、火箭安全控制，航天員逃逸控制等任務(wù)[3]。

（六）發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)

神舟號(hào)飛船的發(fā)射場(chǎng)選在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)由技術(shù)區(qū)、發(fā)射區(qū)、試驗(yàn)指揮區(qū)、首區(qū)測(cè)量和航天員區(qū)組成，形成火箭、飛船、航天員從測(cè)試到發(fā)射以及上升段、返回段測(cè)量的一套完整體系。

（七）著陸場(chǎng)系統(tǒng)

載人航天這路著陸場(chǎng)系統(tǒng)包括主、副著陸場(chǎng)，陸上應(yīng)急援救、海上應(yīng)急援救、通信測(cè)量、航天員醫(yī)保等部分。

四、結(jié)束語(yǔ)

中學(xué)物理考察的內(nèi)容一直與當(dāng)前航空航天緊密聯(lián)系在一起，充分體現(xiàn)了其注重能力與科學(xué)素養(yǎng)、理論與實(shí)際相結(jié)合的特點(diǎn)和要求。物理學(xué)的研究，與其它學(xué)科之間有者顯著的不同，其無(wú)論是概念的建立還是規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、概括，都需要思維的加工，與一般的思維過(guò)程相比較，在共性之中，物理學(xué)科的思維又有其個(gè)性。所以需要我們靜下心來(lái)，準(zhǔn)確把握各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系與區(qū)別，舉一反三，最終做到融會(huì)貫通、靈活多變。

篇2

論文關(guān)鍵詞：原創(chuàng)性，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，影響因素

1 原創(chuàng)性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及其界定與測(cè)量

原創(chuàng)性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)是指采用新技術(shù)而形成的相同或相近高新技術(shù)企業(yè)群體，或者是圍繞高新技術(shù)而生成的新興的企業(yè)群體，其中所采用的新技術(shù)是一種根本性創(chuàng)新。國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)研究創(chuàng)新較早,但將原始創(chuàng)新與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來(lái)分析原創(chuàng)性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的文獻(xiàn)很少，缺乏系統(tǒng)的研究。

我國(guó)的高新技術(shù)范圍共11項(xiàng)，涉及電子與信息技術(shù)、生物工程和新醫(yī)藥技術(shù)、新材料及應(yīng)用技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、航空航天技術(shù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、新能源與高效節(jié)能技術(shù)、環(huán)境保護(hù)新技術(shù)、海洋工程技術(shù)、核應(yīng)用技術(shù)及其他在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造中應(yīng)用的新工藝、新技術(shù)。在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中要確定哪些是屬于原創(chuàng)性的，有一定難度。筆者根據(jù)國(guó)家的有關(guān)規(guī)定和相關(guān)學(xué)者的研究主要認(rèn)為有四大主要衡量指標(biāo)：核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、科技成果轉(zhuǎn)化能力、研究開(kāi)發(fā)的組織管理水平和成長(zhǎng)性指標(biāo)管理論文，并且占有的權(quán)重應(yīng)分別是0.3、0.3、0.2和0.2.

其中核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)主要是指產(chǎn)業(yè)內(nèi)企業(yè)擁有的專(zhuān)利、軟件著作權(quán)、集成電路布圖設(shè)計(jì)專(zhuān)有權(quán)、植物新品種等核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)量（不含商標(biāo)）；科技成果轉(zhuǎn)化能力，主要是最近3年內(nèi)科技成果轉(zhuǎn)化的年平均數(shù)；研究開(kāi)發(fā)的組織管理水平包括：（1）制定了研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目立項(xiàng)報(bào)告;（2）建立了研發(fā)投入核算體系；（3）開(kāi)展了產(chǎn)學(xué)研合作的研發(fā)活動(dòng)；（4）設(shè)有研發(fā)機(jī)構(gòu)并具備相應(yīng)的設(shè)施和設(shè)備；（5）建立了研發(fā)人員的績(jī)效考核獎(jiǎng)勵(lì)制度中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)。成長(zhǎng)性指標(biāo)主要有總資產(chǎn)增長(zhǎng)率和銷(xiāo)售增長(zhǎng)率，具體計(jì)算方法如下：總資產(chǎn)增長(zhǎng)率＝1/2（第二年總資產(chǎn)額÷第一年總資產(chǎn)額＋第三年總資產(chǎn)額÷第二年總資產(chǎn)額）－1；銷(xiāo)售增長(zhǎng)率＝1/2（第二年銷(xiāo)售額÷第一年銷(xiāo)售額＋第三年銷(xiāo)售額÷第二年銷(xiāo)售額）－1。經(jīng)過(guò)上述篩選，本文選擇了醫(yī)藥、航空航天、通信設(shè)備制造、電子計(jì)算機(jī)及辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備及儀器儀表5個(gè)行業(yè)的樣本。

2 原創(chuàng)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)影響因素模型

對(duì)原創(chuàng)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)演化及其影響因素進(jìn)行實(shí)證分析的第一步是建立模型。本文認(rèn)為原創(chuàng)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)主要受創(chuàng)新資本投入和人力資本投入的影響，據(jù)此將主導(dǎo)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)的評(píng)價(jià)模型表示如下:

Y=LαKβ

其中Y表示產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)，L表示創(chuàng)新的人力資本投入，K表示投入的創(chuàng)新資本，α和β表示人力投入和資本投入對(duì)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)的影響。

對(duì)上式兩邊先取對(duì)數(shù)后求導(dǎo)，得出:

(dy/dt)/Y=α(dL/dt)/L+β(dK/dt)/K

α——人力投入的影響系數(shù);

β——創(chuàng)新資本投入的影響系數(shù);

三、原創(chuàng)新高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)影響因素的實(shí)證分析

（一）數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

1.數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

實(shí)證分析的一項(xiàng)前提性基礎(chǔ)工作就是數(shù)據(jù)的分析與整理。根據(jù)中國(guó)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)資料的情況，在己經(jīng)公開(kāi)出版的文獻(xiàn)資料中，幾乎沒(méi)有完整的適合我們要求的數(shù)據(jù)資料。因此，現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)資料的實(shí)際情況決定了模型所需要的數(shù)據(jù)只有通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理的方式才能獲得。本文所取原始數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》和科技部網(wǎng)站。

（二）原創(chuàng)性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的描述性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

原創(chuàng)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新產(chǎn)品銷(xiāo)售收入保持持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，1995年一2009年高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新產(chǎn)品銷(xiāo)售收入均基本處于上升趨勢(shì)管理論文，新產(chǎn)品銷(xiāo)售收入的提升說(shuō)明產(chǎn)業(yè)附加值、產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平不斷提高，產(chǎn)業(yè)不斷成長(zhǎng)，見(jiàn)下表1。

表 1 原創(chuàng)新高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)新產(chǎn)品銷(xiāo)售收入（單位：億元）

年份

行業(yè)

1995

2000

2005

2006

2007

2008

2009

醫(yī)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(shè)備制造

350.18

1630.81

3852.04

4173.48

6013.02

6759.08

8232.77

電子計(jì)算機(jī)及辦公設(shè)備

36.64

537.00

2070.09

2963.11

2814.74

4227.74

2253.12

醫(yī)療設(shè)備及儀器儀表

31.00

64.42

185.82

237.31

383.65

篇3

模擬實(shí)驗(yàn)是一種重要的科學(xué)技術(shù)研究方法，已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域[1-3]。社會(huì)發(fā)展與人類(lèi)進(jìn)步，迫切要求研究者日益關(guān)注新模擬實(shí)驗(yàn)方法的探討，以發(fā)現(xiàn)越來(lái)越復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的未知特性，更好地揭示其內(nèi)在運(yùn)行機(jī)制。同時(shí)，研究者在科技論文中如何有效展示其模擬實(shí)驗(yàn)方法產(chǎn)生的效果，對(duì)提升論文價(jià)值，突出研究成果的創(chuàng)新性有重要意義。為此，在論述基本模擬類(lèi)型的基礎(chǔ)上，以近年來(lái)航空航天領(lǐng)域的某些中文科技論文為主要案例，探討模擬實(shí)驗(yàn)方法的最新進(jìn)展特征，提出屬性依賴(lài)法與現(xiàn)場(chǎng)依賴(lài)法，為解決更復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題提供新思路。

一、模擬的類(lèi)型

1.模擬的基本類(lèi)型

模擬是以科學(xué)技術(shù)理論與實(shí)踐為基礎(chǔ)，在一定環(huán)境與條件下，將研究對(duì)象用其它手段進(jìn)行模仿的一種實(shí)驗(yàn)方法。該方法不直接涉及研究對(duì)象固有的現(xiàn)象與過(guò)程本身，而是設(shè)計(jì)一個(gè)和該現(xiàn)象與過(guò)程相似的模型，并通過(guò)該模型間接地呈現(xiàn)出該現(xiàn)象與過(guò)程。模擬實(shí)驗(yàn)的目的主要是便于經(jīng)濟(jì)地檢驗(yàn)、驗(yàn)證、再現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)或揭示該現(xiàn)象與過(guò)程的特征、演變規(guī)律與內(nèi)在機(jī)制。

模擬的基本類(lèi)型有物理模擬與計(jì)算機(jī)模擬。

物理模擬是制作和某現(xiàn)象與過(guò)程相似的物理模型，并對(duì)該模型研究，獲取該現(xiàn)象與過(guò)程的特征。

計(jì)算機(jī)模擬是利用計(jì)算機(jī)對(duì)某現(xiàn)象與過(guò)程進(jìn)行求解、分析、判斷以及圖像顯示等，得出該現(xiàn)象與過(guò)程的特征。計(jì)算機(jī)模擬有模型模擬和統(tǒng)計(jì)模擬兩種基本方法。

2.模擬實(shí)驗(yàn)方法的進(jìn)展特征

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)許多航空航天系統(tǒng)有越來(lái)越嚴(yán)格的性能要求[4-7]。為探索性能的未知特性，實(shí)時(shí)評(píng)估與預(yù)測(cè)性能退化軌跡，科學(xué)技術(shù)研究已經(jīng)從靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài)、從線性發(fā)展到非線性、從確定性參數(shù)發(fā)展到不確定性參數(shù)、從不變性函數(shù)發(fā)展到多變性函數(shù)。面對(duì)這些新問(wèn)題，現(xiàn)有研究所采用的模擬實(shí)驗(yàn)方法取得了許多進(jìn)展。

以近年來(lái)航空航天技術(shù)領(lǐng)域的某些中文科技論文為案例，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，模擬實(shí)驗(yàn)方法的最新進(jìn)展以依賴(lài)問(wèn)題的屬性信息和現(xiàn)場(chǎng)信息為特征，旨在求解動(dòng)態(tài)、非線性、不確定性與多變性等復(fù)雜問(wèn)題，根據(jù)對(duì)問(wèn)題信息的依賴(lài)特征，將現(xiàn)有的模擬實(shí)驗(yàn)方法歸納為屬性依賴(lài)法與現(xiàn)場(chǎng)依賴(lài)法。

二、屬性依賴(lài)法

屬性依賴(lài)法是基于屬性、目標(biāo)屬性與層次屬性等3個(gè)信息要素的模擬實(shí)驗(yàn)方法。

屬性是問(wèn)題的抽象刻畫(huà)，表示問(wèn)題的性質(zhì)與關(guān)系。性質(zhì)表示問(wèn)題的固有特征，關(guān)系表示不同問(wèn)題之間的性質(zhì)傳承與影響。

目標(biāo)屬性是期望得到的對(duì)問(wèn)題屬性的某種解答或認(rèn)知。

層次屬性是目標(biāo)屬性的分解，即將目標(biāo)屬性分解為若干個(gè)子屬性。若子屬性彼此獨(dú)立，則稱(chēng)為同層次子屬性;否則稱(chēng)為非同層次子屬性。層次按從低到高的順序分為多層，目標(biāo)屬性依賴(lài)于最高層子屬性，最高層子屬性依賴(lài)于次高層子屬性，依次類(lèi)推，直到最低層子屬性。

根據(jù)目標(biāo)屬性的不同，屬性依賴(lài)法又細(xì)分為同步進(jìn)化法與層次進(jìn)化法。

1.同步進(jìn)化法

同步進(jìn)化法是將問(wèn)題分解成低一層次的多個(gè)彼此獨(dú)立的子問(wèn)題，用基本模擬方法逐個(gè)解決各子問(wèn)題，最后融合出結(jié)果。這是一種化整為零、逐個(gè)擊破、同步進(jìn)化的方法。具體做法是，若目標(biāo)屬性是由多個(gè)低一層次的獨(dú)立子屬性綜合構(gòu)成，則可以根據(jù)各獨(dú)立子屬性的特征，進(jìn)行子屬性模擬，然后推斷各子屬性的模擬結(jié)果，使各子屬性由低層次同步進(jìn)化至高層次，獲得目標(biāo)屬性特征。

例如，揭示航空發(fā)動(dòng)機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)特征是相關(guān)領(lǐng)域的一個(gè)重要問(wèn)題。為此，文獻(xiàn)[7]綜合現(xiàn)有方法的優(yōu)點(diǎn)，提出一種振動(dòng)耦合動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算出系統(tǒng)非線性響應(yīng)，并在兩個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子模擬裝置上進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的吻合性。

在這個(gè)案例中，非線性響應(yīng)特征問(wèn)題被分解為2個(gè)同層次的子問(wèn)題，即理論建模計(jì)算與模態(tài)實(shí)驗(yàn)，2個(gè)子問(wèn)題解答的融合是將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。可以看出，解決這2個(gè)子問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法分別是物理模擬和計(jì)算機(jī)模型模擬，經(jīng)過(guò)對(duì)2種模擬結(jié)果的對(duì)比檢驗(yàn)，最終推斷出航空發(fā)動(dòng)機(jī)非線性響應(yīng)的某些特征，為探索航空發(fā)動(dòng)機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)特征提供了新思路。

2.層次進(jìn)化法

層次進(jìn)化法是將問(wèn)題按屬性層次由低到高地分解成多個(gè)前后有聯(lián)系的子問(wèn)題，用基本模擬方法逐步解決各子問(wèn)題，最后直接得到結(jié)果。該方法的特點(diǎn)是化整為零、逐步擊破、依次進(jìn)化。具體做法是，若目標(biāo)屬性可以分解為多個(gè)彼此低一層次的關(guān)聯(lián)子屬性，則可以根據(jù)各子屬性的特征，按照設(shè)計(jì)好的步驟，依次進(jìn)行子屬性模擬，逐步使屬性由低層次向高層次進(jìn)化，逼近目標(biāo)屬性特征。

例如，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的可靠性、維護(hù)性和保障性有重要影響。但是，現(xiàn)有研究主要關(guān)注故障診斷算法的有效性，尚未有效驗(yàn)證故障檢測(cè)率、定位率與虛警率等指標(biāo)，從而無(wú)法定量評(píng)價(jià)故障診斷系統(tǒng)性能。這里的問(wèn)題是如何定量評(píng)價(jià)故障診斷系統(tǒng)性能?

為此，文獻(xiàn)[4]將問(wèn)題分解為混合卡爾曼濾波器組故障診斷理論，發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)和故障診斷實(shí)驗(yàn)等3個(gè)不同層次的子問(wèn)題。這3個(gè)層次的進(jìn)化關(guān)系為：(1)用計(jì)算機(jī)模型模擬方法構(gòu)建混合卡爾曼濾波器組，為發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)奠定理論模型基礎(chǔ);(2)基于理論模型，針對(duì)民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的4種故障，用物理模型模擬方法搭建發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)，為故障診斷實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ);(3)基于故障診斷系統(tǒng)，用統(tǒng)計(jì)模擬法評(píng)價(jià)出發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)性能的定量指標(biāo)值。

在該案例中，依次解決3個(gè)子問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法分別是計(jì)算機(jī)模型模擬、物理模型模擬和統(tǒng)計(jì)模擬，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)故障診斷系統(tǒng)性能的定量評(píng)價(jià)，為工程實(shí)踐提供了重要依據(jù)。

三、現(xiàn)場(chǎng)依賴(lài)法

現(xiàn)場(chǎng)依賴(lài)法是基于時(shí)間序列和參數(shù)序列的模擬實(shí)驗(yàn)方法，時(shí)間序列和參數(shù)序列統(tǒng)稱(chēng)為序列。時(shí)間序列是將某現(xiàn)象的某一個(gè)指標(biāo)在不同時(shí)間上的各個(gè)數(shù)值按時(shí)間先后順序排列而形成的序列，序列中的信息與時(shí)間密切相關(guān)。參數(shù)序列是由某現(xiàn)象的某些特征值構(gòu)成的序列，序列中的信息與時(shí)間沒(méi)有關(guān)系。

現(xiàn)場(chǎng)依賴(lài)法是指依賴(lài)于問(wèn)題真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)信息的一種模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特點(diǎn)是，在模擬實(shí)驗(yàn)中有現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息輸入、輸出與交流，可以及時(shí)矯正評(píng)估與預(yù)測(cè)結(jié)果。按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息特征，現(xiàn)場(chǎng)依賴(lài)法可以細(xì)分為時(shí)間序列依賴(lài)法與參數(shù)序列依賴(lài)法。

1.時(shí)間序列依賴(lài)法

時(shí)間序列依賴(lài)法是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息的輸入時(shí)間序列來(lái)實(shí)施輸出序列運(yùn)行軌跡評(píng)估與預(yù)測(cè)的一種模擬實(shí)驗(yàn)方法。

不確定性的輸入時(shí)間序列干擾會(huì)導(dǎo)致輸出時(shí)間序列運(yùn)行軌跡發(fā)生未知的非線性與多變性演化，通過(guò)將外界的真實(shí)或模擬真實(shí)的時(shí)序干擾輸入模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，獲取輸出時(shí)間序列的演化響應(yīng)機(jī)制，及時(shí)預(yù)測(cè)與矯正其運(yùn)行軌跡，可以為真實(shí)航空航天系統(tǒng)的可靠運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

例如，為揭示大氣阻力導(dǎo)致衛(wèi)星軌道衰減的機(jī)制，文獻(xiàn)[1]構(gòu)建了模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將地球扁率與大氣阻力攝動(dòng)影響作為輸入時(shí)間序列，通過(guò)模型模擬輸出軌道根數(shù)變化，獲取衛(wèi)星軌道高度衰減結(jié)果即輸出時(shí)間序列。其中，依賴(lài)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息是經(jīng)模擬改進(jìn)的用某衛(wèi)星高精度加速度儀測(cè)量得到的大氣密度數(shù)據(jù)。盡管熱層大氣密度數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出明顯的動(dòng)態(tài)、非線性、不確定性與多變性時(shí)序特征，模擬軌道序列與衛(wèi)星實(shí)際軌道序列仍然保持一致，發(fā)現(xiàn)了衛(wèi)星運(yùn)行軌跡演變的新特性，研究成果具有創(chuàng)新性。

2.參數(shù)序列依賴(lài)法

參數(shù)序列依賴(lài)法是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息的輸入?yún)?shù)序列來(lái)實(shí)施輸出序列運(yùn)行軌跡評(píng)估與預(yù)測(cè)的一種模擬實(shí)驗(yàn)方法。

常見(jiàn)參數(shù)有剛度、阻尼、固有頻率、壓力、流量與溫度等，多種參數(shù)的組合構(gòu)成參數(shù)序列。模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的參數(shù)序列取值應(yīng)該與真實(shí)系統(tǒng)的參數(shù)序列保持一致，才能可信賴(lài)地實(shí)施輸出序列運(yùn)行軌跡評(píng)估與預(yù)測(cè)。

例如，文獻(xiàn)[8]的衛(wèi)星在軌微振動(dòng)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)，用物理模擬方法構(gòu)建出低頻彈性支撐裝置，揭示出自由邊界條件對(duì)衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)特征的影響機(jī)制，為提高衛(wèi)星在軌微振動(dòng)地面模擬實(shí)驗(yàn)精度奠定了基礎(chǔ)。其中，依賴(lài)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息是微振動(dòng)擾振，輸入?yún)?shù)序列為激振力參數(shù)，輸出序列為模擬衛(wèi)星彈性體的模態(tài)相應(yīng)。

四、結(jié) 語(yǔ)

基于科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的屬性信息和現(xiàn)場(chǎng)信息特征，提出模擬實(shí)驗(yàn)的屬性依賴(lài)法與現(xiàn)場(chǎng)依賴(lài)法，可以解決動(dòng)態(tài)、非線性、不確定性與多變性問(wèn)題，為模擬實(shí)驗(yàn)方法的發(fā)展提供新思路。

模擬實(shí)驗(yàn)方法歸類(lèi)為科學(xué)技術(shù)研究方法論，合理運(yùn)用屬性依賴(lài)法與現(xiàn)場(chǎng)依賴(lài)法可以有效地驗(yàn)證或再現(xiàn)研究對(duì)象的表現(xiàn)，揭示其演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)某些未知特性。

在科技論文中，將屬性依賴(lài)法與現(xiàn)場(chǎng)依賴(lài)法產(chǎn)生的效果充分展示出來(lái)，能更好地突出研究成果的創(chuàng)新性。

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一、校本研修的三重內(nèi)涵

一是校本研修是“基于學(xué)校和教師的發(fā)展”。校本研修是學(xué)校、教師在教育教學(xué)的實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)、思考和迫切需要解決的問(wèn)題，也是教師在教育教學(xué)中遇到的最有意義的問(wèn)題。當(dāng)多媒體技術(shù)全面挑戰(zhàn)傳統(tǒng)課堂的時(shí)候，學(xué)校積極應(yīng)對(duì)新形勢(shì)的發(fā)展，開(kāi)展“信息技術(shù)與學(xué)科整合”的校本研修；學(xué)校以《教育法》《教師法》《教師職業(yè)道德規(guī)范》等為主要內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際工作，要求教師對(duì)照自己的言行，開(kāi)展“提高自身修養(yǎng)和責(zé)任意識(shí)”的校本研修；隨著“終身學(xué)習(xí)”的觀念深入人心，學(xué)校開(kāi)展了“創(chuàng)建閱讀型校園”的校本研修，旨在以此帶動(dòng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。同時(shí)，在新課程改革的大背景下，學(xué)校以教研組為單位，積極開(kāi)展學(xué)科知識(shí)研修，以順應(yīng)課程改革的趨勢(shì)。

二是校本研修是通過(guò)學(xué)校自行策劃與實(shí)施的，即“通過(guò)學(xué)校和教師的發(fā)展”而有效推進(jìn)的。學(xué)校大力支持校本研修活動(dòng)，通過(guò)自行設(shè)計(jì)與策劃安排，做到成系列、分階段、有層次。例如，在“信息技術(shù)與學(xué)科整合”的研修活動(dòng)中，信息技術(shù)教師利用課余時(shí)間對(duì)其他教師進(jìn)行統(tǒng)一培訓(xùn)，已卓見(jiàn)成效；在“提高自身修養(yǎng)和責(zé)任意識(shí)”的研修活動(dòng)中，以黨總支和團(tuán)委為核心，通過(guò)集中學(xué)習(xí)、觀看視頻材料、小組研討等方式具體實(shí)施，并且積極通過(guò)心理課堂等渠道教育學(xué)生；學(xué)校政教處正與語(yǔ)文組、歷史組聯(lián)合開(kāi)展國(guó)學(xué)教育活動(dòng)，通過(guò)示范課、觀摩課等方式喚起師生心中對(duì)圣賢哲思的溫情與敬意。有諸如雙語(yǔ)教學(xué)等學(xué)科問(wèn)題，也在各教研組開(kāi)展得如火如荼；加大硬件建設(shè)力度，為閱讀型校園等活動(dòng)提供保障。

三是校本研修的主要目的是“為了學(xué)校和教師的發(fā)展”。經(jīng)過(guò)“信息技術(shù)與學(xué)科整合”的校本研修，教師們已經(jīng)掌握了基本的軟件操作技術(shù)，并與學(xué)科教學(xué)有效整合，充分發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢(shì)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，大大提高了課堂效率。“提高自身修養(yǎng)和責(zé)任意識(shí)”及各學(xué)科的研修活動(dòng)，提高了教師的政治理論水平，增強(qiáng)了其事業(yè)心和責(zé)任感，使學(xué)校形成了一種忠于、勤于、樂(lè)于教育事業(yè)的優(yōu)良師風(fēng)。近兩年來(lái)，學(xué)校涌現(xiàn)出了一大批優(yōu)秀教師代表，如國(guó)家、省、市、區(qū)骨干教師55人，各級(jí)優(yōu)秀班主任21人等。學(xué)科知識(shí)研修是一線教師教育教學(xué)能力提升的“加油站”，讓教師們自覺(jué)地走向了學(xué)科教學(xué)的最前沿，使學(xué)校開(kāi)設(shè)的校本課程上了一個(gè)新的臺(tái)階。

二、校本研修的實(shí)踐探索

1.“航天勵(lì)志”特色，課題引領(lǐng)發(fā)展

神舟飛船總設(shè)計(jì)師戚發(fā)軔院士在學(xué)校60周年校慶上的講話(huà)燃起了師生心中的激情，開(kāi)啟了校本研修新的思路。學(xué)校物理組開(kāi)展了“探索宇宙空間，繼承航天夢(mèng)想”的研修活動(dòng)，并以校本課為載體讓航天知識(shí)走進(jìn)了課堂。在此活動(dòng)的影響、推動(dòng)下，學(xué)校先后有百余名學(xué)生考入北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)以及其他名校的航空航天專(zhuān)業(yè)。2016年5月，戚發(fā)軔院士在學(xué)校建校70周年校慶之際第四次重返母校，為全校師生及老校友做了長(zhǎng)達(dá)三個(gè)小時(shí)的題為“航天技術(shù)與中國(guó)航天”的主題報(bào)告，以“熱愛(ài)祖國(guó)、無(wú)私奉獻(xiàn)、自力更生、艱苦奮斗、大力協(xié)同、勇于登攀”的“兩彈一星”精神和“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)”的“載人航天”精神再次勉勵(lì)師生。

學(xué)校分別聘請(qǐng)資深航天科普作家、中國(guó)宇航學(xué)會(huì)《太空探索》雜志社原社長(zhǎng)兼主編田如森教授，國(guó)家青少年航天科普教育專(zhuān)家、全國(guó)青少年科技教育終身成就獎(jiǎng)獲得者金聲老師，蒞臨學(xué)校參觀指導(dǎo)，為全校師生作專(zhuān)場(chǎng)報(bào)告，展示人類(lèi)航天成果與航天人的科技素養(yǎng)，開(kāi)闊了學(xué)生的視野，點(diǎn)燃了學(xué)生們投身科技事業(yè)的熱情。田教授還向?qū)W校饋贈(zèng)了珍貴的航天種子，讓航天育種項(xiàng)目走進(jìn)了“金高生態(tài)園”，為學(xué)校的航天特色發(fā)展助力引航。學(xué)校抓住這樣的機(jī)遇，申報(bào)了省級(jí)課題“航天勵(lì)志在高中教育教學(xué)中的實(shí)踐研究”，以課題促研修，以研修謀發(fā)展。

2.以課堂改革促校本研修

課堂教學(xué)改革是一切改革的基礎(chǔ)，也是一切改革成敗的關(guān)鍵。在全國(guó)大力開(kāi)展教育教學(xué)改革的浪潮中，“請(qǐng)進(jìn)來(lái)”“走出去”等各種培訓(xùn)方式被各個(gè)學(xué)校廣泛應(yīng)用，但此時(shí)的校本研修便具有其他形式無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)在，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式受到學(xué)校和教育工作者的高度關(guān)注。所謂“翻轉(zhuǎn)課堂”，是指學(xué)生提前完成課堂知識(shí)的學(xué)習(xí)，而課堂變成了教師與學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，包括答疑解惑、知識(shí)的運(yùn)用等，從而達(dá)到更好的教育效果。學(xué)校教師們通過(guò)不斷地踐行翻轉(zhuǎn)課堂，取得了良好的教學(xué)效果。

學(xué)校派教師到廈門(mén)等地學(xué)習(xí)關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課等相關(guān)教學(xué)模式，并投資修建了標(biāo)準(zhǔn)化錄播教室等。有的教師在欣賞了很多微課后，雖然自我感覺(jué)良好，但實(shí)際操作起來(lái)完全可以用“抓狂”來(lái)形容。所以，在接下來(lái)的“翻轉(zhuǎn)”路上可能會(huì)遇到很多困難，故應(yīng)做好保障工作，加大對(duì)教師相關(guān)方面的培訓(xùn)力度，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)校校本研修及發(fā)展的動(dòng)力。

三、校本研修的主要依托

校本研修的順利開(kāi)展必須以大批的骨干教師為依托，帶動(dòng)全校教師共同研修。

在以研帶訓(xùn)的大形勢(shì)下，學(xué)校選擇了“校本科研骨干的培養(yǎng)和作用發(fā)揮”這一課題進(jìn)行研究，旨在進(jìn)一步提高學(xué)校教師的專(zhuān)業(yè)水平和科研水平。該課題的22名參研人員中，有區(qū)名師7人，首席教師4人，區(qū)級(jí)骨干教師8人，市級(jí)骨干教師5人，省級(jí)骨干教師3人，他們是學(xué)校校本科研工作的中流砥柱。另外，有6名年輕教師參與，他們是教育教學(xué)新秀力量，均在優(yōu)質(zhì)課、教育教學(xué)論文、課題等方面表現(xiàn)出不凡的實(shí)力，是校本科研工作的后備力量。

篇5

作為最早實(shí)現(xiàn)載人航天的國(guó)家，俄羅斯早在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)開(kāi)展了新一代載人飛船的研制工作。當(dāng)時(shí)，設(shè)計(jì)于上世紀(jì)60年代的“聯(lián)盟”飛船已經(jīng)使用了30余年，期間雖然經(jīng)過(guò)不斷地功能拓展，性能有所提升，但畢竟設(shè)計(jì)較早，升級(jí)空間所剩無(wú)幾，已經(jīng)不能很好地適應(yīng)載人航天領(lǐng)域的新要求。俄羅斯新一代飛船設(shè)計(jì)要求能夠替換“聯(lián)盟”飛船作為國(guó)際空間站的天地往返運(yùn)輸載具以及緊急救生飛船。由于國(guó)際空間站當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的常駐成員組人數(shù)為6人，因此新飛船的載員人數(shù)也從“聯(lián)盟”飛船的3人提升到了6人。為了降低成本，還要求飛船的返回艙段具有可重復(fù)使用的能力。俄能源火箭航天集團(tuán)根據(jù)這些要求設(shè)計(jì)了“快帆”（Kliper）飛船。返回艙段采用升力體布局，擁有兩種構(gòu)型：一種是純升力體布局，再入時(shí)在大氣層內(nèi)可以進(jìn)行有限的機(jī)動(dòng)，最后利用降落傘減速著陸，這種構(gòu)型主要作為空間站的緊急救生飛船來(lái)使用，發(fā)射后長(zhǎng)期停靠在空間站上；另一種是升力體布局加上機(jī)翼，可在大氣層內(nèi)機(jī)動(dòng)，返回載入之后像航天飛機(jī)一樣滑翔降落在跑道上，這一構(gòu)型主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)天地往返運(yùn)輸任務(wù)。由于整個(gè)項(xiàng)目技術(shù)復(fù)雜，研制難度大，再加上缺乏資金，項(xiàng)目最終在2006年宣布失敗，俄羅斯轉(zhuǎn)而開(kāi)發(fā)PPTS載人飛船。

PPTS飛船也被稱(chēng)作“羅斯”（Rus）號(hào)飛船，由能源火箭航天集團(tuán)進(jìn)行研制，也以替換“聯(lián)盟”飛船為研制目標(biāo)，既可以往返于地面與近地軌道，也可以支持月球以及載人深空探測(cè)，能夠適應(yīng)第二宇宙速度再入，載員數(shù)量4～6人。PPTS放棄了“聯(lián)盟”飛船使用了半個(gè)世紀(jì)的“軌道-返回-服務(wù)”經(jīng)典三艙布局，轉(zhuǎn)而選擇“返回艙-服務(wù)艙”兩艙布局。飛船也不再采用鐘形返回艙，而改用錐形，其直徑達(dá)4.4米，遠(yuǎn)超“聯(lián)盟”系列飛船的2.7米，艙內(nèi)容積增加到17立方米，超過(guò)了“聯(lián)盟”飛船軌道艙與返回艙容積的總和。由于PPTS飛船的返回艙要求能夠重復(fù)使用，因此對(duì)于抗著陸沖擊的要求比“聯(lián)盟”飛船更為苛刻。為了減小著陸沖擊，最初在返回模式上選擇了動(dòng)力下降模式，也就是不依靠降落傘，而是依靠返回艙的發(fā)動(dòng)機(jī)減速。但這種方式需要返回艙攜帶動(dòng)力減速所需的燃料，會(huì)壓縮返回艙返回時(shí)可攜帶的載荷質(zhì)量，最后設(shè)計(jì)人員決定將傳統(tǒng)的傘降模式和動(dòng)力下降模式結(jié)合起來(lái)，先通過(guò)降落傘減速并穩(wěn)定姿態(tài)，在距地面一定高度時(shí)切斷降落傘，利用發(fā)動(dòng)機(jī)控制返回艙速度，最終著陸。為了進(jìn)一步吸收著陸沖擊，保證飛船在最后接地階段的安全，設(shè)計(jì)人員不惜增加再入階段的風(fēng)險(xiǎn)，直接在防熱大底上安裝活動(dòng)艙蓋，使4個(gè)安裝在防熱大底之后的折疊著陸緩沖支架可以伸出。

PPTS飛船的艙內(nèi)布置、裝飾也經(jīng)過(guò)精心的工業(yè)設(shè)計(jì)，布局簡(jiǎn)潔清晰，配色干凈舒適，設(shè)備先進(jìn)現(xiàn)代，不再是俄羅斯之前載人飛船、空間站特有的那種粗獷、雜亂的風(fēng)格，讓人耳目一新。據(jù)說(shuō)如此設(shè)計(jì)可以讓航天員更加放松，不至于在枯燥的太空飛行中趕到疲憊。座艙內(nèi)甚至設(shè)置了一個(gè)衛(wèi)生間，堪稱(chēng)有史以來(lái)最為豪華的載人飛船了。

作為俄羅斯的老對(duì)手、冷戰(zhàn)時(shí)期太空競(jìng)賽的最終勝利者美國(guó)，其新一代載人飛船的研發(fā)可以說(shuō)是磕磕絆絆。2003年哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)失事之后，航天飛機(jī)安全性與運(yùn)營(yíng)成本的問(wèn)題日益凸顯，美國(guó)國(guó)內(nèi)要求航天飛機(jī)退役的聲音日益高漲。2004年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)小布什提出了“新太空探索計(jì)劃”，計(jì)劃包括研制下一代航天器、重返月球乃至登陸火星。2006年，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）根據(jù)“新太空探索計(jì)劃”制訂了“重返月球”計(jì)劃，后來(lái)更名為“星座計(jì)劃”，主要描繪了本世紀(jì)美國(guó)探索月球的整體框架和目標(biāo)，其核心是在月球上建立永久基地，并以此為跳板，為登陸火星乃至探索更遙遠(yuǎn)的太空做準(zhǔn)備。作為這一計(jì)劃重要的一環(huán)，“獵戶(hù)座”載人飛船的研發(fā)被提上了日程。

按照“星座計(jì)劃”的要求，“獵戶(hù)座”載人飛船既可以執(zhí)行近地軌道的天地往返運(yùn)輸任務(wù)，也可以執(zhí)行有關(guān)月球、火星、小行星的深空任務(wù)，具有極高的任務(wù)彈性，但這也導(dǎo)致研發(fā)難度的加大。為了降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，“獵戶(hù)座”飛船的研制方洛克希德馬丁公司在飛船的總體布局上決定繼續(xù)沿用經(jīng)過(guò)“阿波羅”飛船驗(yàn)證過(guò)的成熟構(gòu)型，即錐形指令艙（即俄羅斯和中國(guó)的載人飛船上的返回艙，命名方式不同）以及“指令-服務(wù)”兩艙布局，但指令艙直徑從“阿波羅”飛船的4米增加到了5米，近地軌道任務(wù)情況下最多可以搭乘6名航天員，正好是國(guó)際空間站一個(gè)遠(yuǎn)征組的人數(shù)，而在月球、深空探測(cè)任務(wù)中最多可以搭乘4名航天員。返回方式也回歸傳統(tǒng)的降落傘減速著陸，在最初的方案里還一改美國(guó)載人飛船海上回收的慣例，利用氣囊減震陸上著陸回收，不過(guò)后期因?yàn)橹懢彌_氣囊超重，最終改回了海上回收。

美國(guó)將近40年沒(méi)有研發(fā)過(guò)載人飛船，因此“獵戶(hù)座”飛船的研制過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，然而對(duì)項(xiàng)目影響最大的問(wèn)題卻出現(xiàn)在研制工作之外。美國(guó)國(guó)會(huì)很多議員認(rèn)為“星座計(jì)劃”所提出的重返月球的目標(biāo)不具有開(kāi)拓性與劃時(shí)代的意義，純粹是花錢(qián)重復(fù)前人已經(jīng)做過(guò)的事情。對(duì)于“星座計(jì)劃”的不滿(mǎn)加上當(dāng)時(shí)全球金融危機(jī)對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)造成的嚴(yán)重打擊，使得美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)給美國(guó)國(guó)家航空航天局的預(yù)算日趨減少。但“星座計(jì)劃”卻是一個(gè)實(shí)打?qū)嵉臒X(qián)大戶(hù)，隨著計(jì)劃的推進(jìn)，資金需求越來(lái)越大。終于在2010年，奧巴馬政府決定終止該計(jì)劃，取而代之的是一個(gè)更加經(jīng)濟(jì)的新太空計(jì)劃。在這個(gè)新計(jì)劃中，來(lái)自“星座計(jì)劃”的“獵戶(hù)座”載人飛船經(jīng)過(guò)美國(guó)國(guó)家航空航天局的爭(zhēng)取得到了保留，但不再負(fù)責(zé)近地軌道天地往返運(yùn)輸任務(wù)，而專(zhuān)注于針對(duì)火星、小行星的深空載人任務(wù)。“星座計(jì)劃”中用來(lái)發(fā)射月球登陸器的“戰(zhàn)神”五號(hào)也搖身一變作為太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）繼續(xù)研發(fā)，日后將負(fù)責(zé)“獵戶(hù)座”飛船的發(fā)射。而近地軌道的任務(wù)則通過(guò)商業(yè)乘員運(yùn)輸能力（CCtCap）計(jì)劃承包給近幾年興起的商業(yè)航天公司。

2013年11月，美國(guó)國(guó)家航空航天局了商業(yè)乘員運(yùn)輸能力計(jì)劃征求建議書(shū)，希望在2014年9月前簽訂一份或多份CCtCap合同，在2017年底前恢復(fù)從美國(guó)本土將航天員送往國(guó)際空間站的能力。2014年9月份，美國(guó)國(guó)家航空航天局宣布波音公司的CST-100載人飛船與SpaceX公司的Dragon V2載人飛船贏得合同，兩家公司將在4年內(nèi)執(zhí)行共8次前往國(guó)際空間站的任務(wù)，每家公司至少執(zhí)行兩次任務(wù)，每次任務(wù)至少要搭乘4名航天員。CST-100飛船也采用錐形指令艙，其大小介于阿波羅飛船與獵戶(hù)座飛船之間，最多可以搭乘6名宇航員，飛船的動(dòng)力與能源由指令艙后的圓柱形服務(wù)艙提供。Dragon V2飛船也擁有兩個(gè)艙體，只不過(guò)動(dòng)力與能源系統(tǒng)和座艙集成在一起構(gòu)成可返回艙段，最多可乘坐7名航天員。可返回艙段后方的圓柱形艙段只是一個(gè)表面貼滿(mǎn)太陽(yáng)能電池板以及幾片氣動(dòng)翼的非加壓殼體，這一艙段內(nèi)可以裝載載荷，這也讓Dragon V2飛船成為目前新一代載人飛船中唯一能夠裝載非加壓載荷的飛船，在一定程度上還原了航天飛機(jī)的貨運(yùn)功能。由于只是負(fù)責(zé)近地軌道運(yùn)輸任務(wù)，所以?xún)尚惋w船不需要像PPTS與“獵戶(hù)座”那樣為適應(yīng)第二宇宙速度再入進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，進(jìn)而大大降低了技術(shù)難度和生產(chǎn)成本。兩型飛船都將采用降落傘減速著陸，不過(guò)Dragon V2飛船未來(lái)可能會(huì)試驗(yàn)動(dòng)力減速著陸。

縱觀美俄兩國(guó)的新一代載人飛船，進(jìn)度最快的就是美國(guó)的“獵戶(hù)座”了。去年12月5日，“獵戶(hù)座”飛船完成了首次太空飛行測(cè)試任務(wù)，這次任務(wù)在返回階段模擬了未來(lái)“獵戶(hù)座”在完成深空任務(wù)后高速再入大氣層的過(guò)程，驗(yàn)證了飛船的防熱系統(tǒng)在高速再入情況下的可靠性，第二次飛行試驗(yàn)?zāi)壳岸ㄔ?018年，將是“獵戶(hù)座”首次由SLS火箭發(fā)射升空。如果一切順利，首次載人飛行將在2021年實(shí)現(xiàn)。CST-100與Dragon V2也在按照各自公司制定的計(jì)劃向前推進(jìn)。而俄羅斯的PPTS飛船的未來(lái)還充滿(mǎn)了未知數(shù)。鑒于俄羅斯當(dāng)前的國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，最初制定的2015～2017年試驗(yàn)、2018年載人首飛的計(jì)劃實(shí)現(xiàn)基本無(wú)望，具體要拖延多久，目前俄羅斯人自己都給不出答案。

美俄這幾型新一代載人飛船雖然存在著各種各樣的差異，但是卻有很多的共同的特點(diǎn)。從總體布局看，均選擇了大艙體直徑兩艙布局，簡(jiǎn)化了總體架構(gòu)，提升了內(nèi)部容積。從載重量上看，各型飛船最大載員人數(shù)較上一代載人飛船擴(kuò)展了一倍，均達(dá)到了6～7人，基本達(dá)到了航天飛機(jī)的載員水平（航天飛機(jī)單次任務(wù)載員人數(shù)最多為8人，一般情況下都是6～7人），如減少載員人數(shù)，也可以攜帶大量貨物，而且還具備了較強(qiáng)的下行貨物運(yùn)輸能力（也就是從空間向地面運(yùn)輸載荷）。從經(jīng)濟(jì)性上看，都強(qiáng)調(diào)了可重復(fù)使用這一特點(diǎn)，以節(jié)省運(yùn)行成本。

我國(guó)載人航天技術(shù)起步較晚，研制周期相對(duì)較長(zhǎng)，以至于“神舟”飛船剛成熟定型，美俄兩國(guó)的新一代載人飛船便已經(jīng)完成了方案設(shè)計(jì)，甚至開(kāi)始了原型飛船的制造與實(shí)驗(yàn)工作。按照我國(guó)載人航天規(guī)劃，下一步將要建設(shè)空間站，開(kāi)展大量空間應(yīng)用試驗(yàn)，這就需要具備更強(qiáng)人員往返運(yùn)輸能力和載荷下行能力的天地往返運(yùn)輸飛船，進(jìn)一步擴(kuò)展空間站的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍，增加空間站運(yùn)營(yíng)管理的靈活性和適應(yīng)性。而我國(guó)載人深空探測(cè)的一些方案也已經(jīng)開(kāi)始研究，新飛船必將針對(duì)這些任務(wù)預(yù)留出升級(jí)空間。

篇6

中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心高揚(yáng)研究員用這樣一個(gè)關(guān)于古羅馬諺語(yǔ)的典故闡述了他自己的研究工作。他還展示了一幅人類(lèi)未來(lái)的太空飛行圖景：人類(lèi)居于木星系統(tǒng)，欲前往水星探險(xiǎn)，他們駕駛等離子推進(jìn)飛船，一路經(jīng)過(guò)地球、金星、小行星，最終到達(dá)水星。（見(jiàn)右圖）

人生路：拉開(kāi)太空探索新征程

20世紀(jì)中葉，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星在蘇聯(lián)發(fā)射升空，人類(lèi)邁出了太空征程的第一步，此后美國(guó)“阿波羅號(hào)”、中國(guó)神舟五號(hào)等各國(guó)載人飛船、地球衛(wèi)星以及深空探測(cè)器相繼發(fā)射升空。浩瀚宇宙里總有一幅壯錦吸引人類(lèi)不停地去探索。受人類(lèi)航天事業(yè)發(fā)展所鼓舞，從最初對(duì)航天懵懵懂懂的愛(ài)好，到成為深度探索通向太空道路的研究員，靠著探尋宇宙空間奧妙執(zhí)著的熱愛(ài)和堅(jiān)持，高揚(yáng)的太空探索人生之路就這樣展開(kāi)。

高揚(yáng)，1997年7月畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)自動(dòng)控制系，獲學(xué)士學(xué)位；2000年7月獲中國(guó)科學(xué)院中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站（現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心）碩士學(xué)位。千禧之年，懷抱著對(duì)世界航天知識(shí)強(qiáng)烈的求知欲，年輕的高揚(yáng)隨著國(guó)內(nèi)涌起的留跨出了國(guó)門(mén)，在美國(guó)密蘇里大學(xué)機(jī)械與宇航工程系全額獎(jiǎng)學(xué)金的資助下攻讀博士學(xué)位，并在畢業(yè)后留校1年從事博士后研究。在國(guó)外深造的五年（2000-2005）時(shí)間里，他有機(jī)會(huì)廣泛而深入地接觸國(guó)際前沿航天技術(shù)知識(shí)，為之后回國(guó)繼續(xù)從事相關(guān)領(lǐng)域研究奠定了基礎(chǔ)。

2005年，高揚(yáng)踏上了回國(guó)征程，成為中國(guó)科學(xué)院光電研究院/中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用總體部（掛靠光電研究院）副研究員。2006年起，他在中國(guó)科學(xué)院研究生院（現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院大學(xué)）兼職授課。2011年，高揚(yáng)受聘為中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心（原中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用總體部）研究員，同年起被聘為宇航動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室兼職研究員、中國(guó)載人航天工程應(yīng)用系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師。肩負(fù)著科研、工程與教學(xué)的多重任務(wù)，高揚(yáng)開(kāi)啟了他太空探索的另一段嶄新征程。

科研路：電推進(jìn)飛船尋找“行走太空”最佳軌道

回國(guó)后，高揚(yáng)踏上了獨(dú)立自主的科研路。他承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院國(guó)防創(chuàng)新基金、中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程、國(guó)家“863”計(jì)劃、載人航天工程資助的若干科研項(xiàng)目，開(kāi)展的研究工作包括深空軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)、電推進(jìn)衛(wèi)星平臺(tái)的導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制、航天器精密定軌、衛(wèi)星編隊(duì)軌道控制、空間新型推進(jìn)方式以及基于光電載荷的軌道姿態(tài)確定等。他的系列研究成果發(fā)表在Journal of Guidance Control and Dynamics、Journal of Spacecraft and Rockets、Acta Astronautica、Acta Mechanica Sinica、力學(xué)學(xué)報(bào)等航天飛行動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外核心期刊上，他也因此獲得2008年度首屆中國(guó)科學(xué)院盧嘉錫青年人才獎(jiǎng)，入選中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)，并在2009年首屆、2011年第三屆全國(guó)深空軌道設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲得冠軍。

高揚(yáng)的研究工作是從連續(xù)小推力空間最佳飛行軌道的探索開(kāi)始的，該問(wèn)題至今仍是極具挑戰(zhàn)的課題，而這又與電推進(jìn)（或稱(chēng)等離子推進(jìn)）技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用密切相關(guān)。電推進(jìn)與目前傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn)不同，它利用電能將推進(jìn)工質(zhì)電離形成等離子體，并產(chǎn)生電磁場(chǎng)加速等離子體使其高速?lài)娚鋸亩@得推力。電推進(jìn)的效率高出化學(xué)推進(jìn)一個(gè)量級(jí)，相比之下可以節(jié)省大量推進(jìn)工質(zhì)，成為各航天大國(guó)21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的航天技術(shù)。早在2001年，高揚(yáng)在美國(guó)深造期間就曾系統(tǒng)地開(kāi)展了連續(xù)小推力軌道優(yōu)化和電推進(jìn)任務(wù)設(shè)計(jì)的研究工作。2005年高揚(yáng)回國(guó)時(shí)，我國(guó)在電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用方面的研究與美國(guó)還有較大差距，還沒(méi)有電推進(jìn)航天器的發(fā)展計(jì)劃。作為剛畢業(yè)不久的博士，高揚(yáng)一度難以獲得科研基金支持。但他始終認(rèn)為，電推進(jìn)代表了先進(jìn)的可以長(zhǎng)期連續(xù)推進(jìn)的工作方式，隨著電推進(jìn)技術(shù)本身的不斷發(fā)展以及空間電源技術(shù)的突破，尤其是大功率太陽(yáng)能與核能電源甚至有望成為太陽(yáng)系載人飛行推進(jìn)技術(shù)的唯一選擇。正是這種觀點(diǎn)一直激勵(lì)著他堅(jiān)持這方面研究。高揚(yáng)說(shuō)：“實(shí)際上，錢(qián)學(xué)森先生早在1963年出版《星際航行概論》一書(shū)中就預(yù)言電推進(jìn)能夠承載更多有效載荷，并指出電推進(jìn)產(chǎn)生的連續(xù)低推力軌道的計(jì)算比大推力軌道要復(fù)雜。”為了紀(jì)念錢(qián)學(xué)森先生誕辰一百周年，他受《力學(xué)學(xué)報(bào)》編輯部的邀請(qǐng)，攥寫(xiě)了綜述論文《電火箭星際航行：技術(shù)進(jìn)展、軌道設(shè)計(jì)與綜合優(yōu)化》（發(fā)表在2011年第43卷第6期），旨在較為全面地介紹電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于星際航行的基本內(nèi)容與實(shí)現(xiàn)途徑以及應(yīng)用于載人深空飛行的設(shè)想。

電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的核心問(wèn)題之一是空間軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了推動(dòng)我國(guó)空間軌道設(shè)計(jì)的研究工作，高揚(yáng)與中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)以及國(guó)內(nèi)同行一起為全國(guó)空間軌道設(shè)計(jì)競(jìng)賽（2012年前為深空軌道設(shè)計(jì)競(jìng)賽）付出了諸多努力。該競(jìng)賽旨在尋找空間飛行全局最優(yōu)方案，而且可以非常有效地檢驗(yàn)各種優(yōu)化方法的合理性與實(shí)用性。2009年第一屆全國(guó)空間軌道設(shè)計(jì)競(jìng)賽由清華大學(xué)主辦并負(fù)責(zé)命題，之后每屆競(jìng)賽由上屆競(jìng)賽獲得冠軍的團(tuán)隊(duì)命題。截至今年，在已舉辦的四次競(jìng)賽中，高揚(yáng)帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)獲得兩屆冠軍，因此他也成為了2010年第二屆、2012年第四屆全國(guó)空間軌道設(shè)計(jì)競(jìng)賽命題的主要技術(shù)負(fù)責(zé)人。他說(shuō)：“希望通過(guò)競(jìng)賽不斷提升我國(guó)空間軌道設(shè)計(jì)能力，也希望我國(guó)這方面的研究工作在國(guó)際上可以逐漸摸索出自己的研究思路，并逐步獲得原始創(chuàng)新的研究成果。”

高揚(yáng)說(shuō)：“對(duì)于空間軌道（特別是連續(xù)小推力軌道）優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的研究讓我更為深刻地理解了多方面知識(shí)，比如最優(yōu)控制理論、常微分方程數(shù)值解法、動(dòng)力系統(tǒng)理論、非線性規(guī)劃、同倫延拓、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、微分幾何、組合優(yōu)化等概念。這些知識(shí)的積累也讓我逐步具備了觸類(lèi)旁通的能力，并將研究?jī)?nèi)容逐步拓展到電推進(jìn)航天器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制、航天器軌道確定技術(shù)、洛侖茲力編隊(duì)飛行等。”然而，他也坦言：“從2005年回國(guó)一路走到現(xiàn)在并非一帆風(fēng)順，遇到過(guò)很多挫折，也曾屢敗屢戰(zhàn)，但幸運(yùn)的是一直沒(méi)有放棄，所以現(xiàn)在逐漸開(kāi)始領(lǐng)悟到通往太空‘羅馬城’的條條大路”。

未來(lái)路：奔向太空羅馬城

對(duì)于下一步的計(jì)劃和安排，高揚(yáng)表示首先要腳踏實(shí)地做好目前正在承擔(dān)的本職工作。與此同時(shí)，“我希望在空間軌道研究領(lǐng)域繼續(xù)工作，包括系統(tǒng)地建立空間脈沖或連續(xù)推力轉(zhuǎn)移軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)的通用方法體系，并應(yīng)用于深空飛行軌道、人造地球衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星相對(duì)運(yùn)動(dòng)控制等具體問(wèn)題中去。同時(shí)，我希望有機(jī)會(huì)參與我國(guó)電推進(jìn)深空探測(cè)的科研項(xiàng)目。”

當(dāng)談到如何開(kāi)展研究的話(huà)題時(shí)，高揚(yáng)特別強(qiáng)調(diào)：“研究工作需要注重理論聯(lián)系實(shí)踐，要堅(jiān)持發(fā)展自己的研究思路，不斷開(kāi)拓與創(chuàng)新，參考國(guó)外文獻(xiàn)，但不盲從；另外，研究工作不能為了滿(mǎn)足各種定量指標(biāo)而開(kāi)展，做科研應(yīng)追求淡泊以明志，寧?kù)o以致遠(yuǎn)！”

篇7

論文關(guān)鍵詞：集成電路，特點(diǎn)，問(wèn)題，趨勢(shì)，建議

引言

集成電路是工業(yè)化國(guó)家的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一，是當(dāng)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心部件，它是工業(yè)現(xiàn)代化裝備水平和航空航天技術(shù)的重要制約因素，由于它的價(jià)格高低直接影響了電子工業(yè)產(chǎn)成品的價(jià)格，是電子工業(yè)是否具有競(jìng)爭(zhēng)力關(guān)鍵因素之一。高端核心器件是國(guó)家安全和科學(xué)研究水平的基礎(chǔ)，日美歐等國(guó)均把集成電路業(yè)定義為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。據(jù)臺(tái)灣的“科學(xué)委員會(huì)”稱(chēng)未來(lái)十年是芯片技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。韓國(guó)政府也表示擬投資600億韓元于2015年時(shí)打造韓國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)。

集成電路主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、通信、汽車(chē)電子、消費(fèi)電子等與國(guó)民日常消費(fèi)相關(guān)領(lǐng)域因此集成電路與全球GDP增長(zhǎng)聯(lián)系緊密，全球集成電路消費(fèi)在2009年受金融危機(jī)的影響下跌9%的情況下2010由于經(jīng)濟(jì)形勢(shì)樂(lè)觀后根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)今年集成電路銷(xiāo)售額將同比增長(zhǎng)33%。

一、我國(guó)集成電路業(yè)發(fā)展情況和特點(diǎn)

有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)2009年中國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模為5676億元占全球市場(chǎng)44%，集成電路消費(fèi)除2008、2009年受金融危機(jī)影響外逐年遞增，中國(guó)已成為世界上第一大集成電路消費(fèi)國(guó)，但國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)量?jī)H1040億元，絕大部分為產(chǎn)業(yè)鏈低端的消費(fèi)類(lèi)芯片，技術(shù)落后發(fā)達(dá)國(guó)家2到3代左右，大量高端芯片和技術(shù)被美日韓以及歐洲國(guó)家壟斷。

我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)占GDP的比例逐年加大從2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)際上任何一個(gè)其他國(guó)家，是全球集成電路業(yè)的推動(dòng)者，屬于一個(gè)快速發(fā)展的行業(yè)。從2000年到2007年我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售收入年均增長(zhǎng)超過(guò)18%畢業(yè)論文提綱，增長(zhǎng)率隨著經(jīng)濟(jì)形勢(shì)有波動(dòng)，由于金融危機(jī)的影響2008年同比2007年下降了0.4%，2009年又同比下降11%，其中集成電路設(shè)計(jì)業(yè)增速放緩實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入269.92億元同比上升14.8%，由于受金融危機(jī)影響，芯片制造業(yè)實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入341.05億元同比下降13.2%、封裝測(cè)試業(yè)實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入498.16億元同比下降19.5%。我國(guó)集成電路總體上企業(yè)總體規(guī)模小，有人統(tǒng)計(jì)過(guò)，所有設(shè)計(jì)企業(yè)總產(chǎn)值不如美國(guó)高通公司的1/2、所有待工企業(yè)產(chǎn)值不如臺(tái)積電、所有封測(cè)企業(yè)產(chǎn)值不如日月光。

在芯片設(shè)計(jì)方面，我國(guó)主流芯片設(shè)計(jì)采用130nm和180nm技術(shù)，65nm技術(shù)在我國(guó)逐漸開(kāi)展起來(lái)，雖然國(guó)際上一些廠商已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用40nm技術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品了，但由于65nm技術(shù)成熟，優(yōu)良率高，將是未來(lái)幾年贏利的主流技術(shù).設(shè)計(jì)公司數(shù)量不斷增長(zhǎng)但規(guī)模都較小，屬于初始發(fā)展時(shí)期。芯片制造方面，2010國(guó)外許多廠商開(kāi)始制造32nm的CPU但大規(guī)模采用的是65nm技術(shù)，而中國(guó)國(guó)產(chǎn)芯片中的龍芯還在采用130nm技術(shù)，中芯國(guó)際的65nm技術(shù)才開(kāi)始量產(chǎn)，國(guó)產(chǎn)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)還沒(méi)達(dá)到250技術(shù)。在封裝測(cè)試技術(shù)方面，這是我國(guó)集成電路企業(yè)的主要業(yè)務(wù)，也是我國(guó)的主要出口品，有數(shù)據(jù)顯示我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的50%以上的產(chǎn)值都由封裝產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造，隨著技術(shù)的成熟，部分高端技術(shù)在國(guó)內(nèi)逐步開(kāi)始開(kāi)展，但有已經(jīng)開(kāi)始下降的趨勢(shì)雜志網(wǎng)。在電子信息材料業(yè)方面，下一代晶圓標(biāo)準(zhǔn)是450mm，有資料顯示將于2012年試制，現(xiàn)在國(guó)際主流晶圓尺寸是300mm，而我國(guó)正在由200mm到300mm過(guò)渡。在GaAs單晶、InP單晶、光電子材料、磁性材料，壓電晶體材料、電子陶瓷材料等領(lǐng)域無(wú)論是在研發(fā)還是在生產(chǎn)均較大落后于國(guó)外，總體來(lái)說(shuō)我國(guó)新型元件材料基本靠進(jìn)口。在半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)方面畢業(yè)論文提綱，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)95%的設(shè)備是外國(guó)設(shè)備，而且二手設(shè)備占較大比例，重要的半導(dǎo)體設(shè)備幾乎都是國(guó)外設(shè)備，從全球范圍來(lái)講美日一直壟斷其生產(chǎn)和研發(fā)，臺(tái)灣最近也有有了較大發(fā)展，而我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)發(fā)展較為緩慢。

我國(guó)規(guī)劃和建成了7個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)基地，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)初步顯現(xiàn)出來(lái)，其中長(zhǎng)江三角洲、京津的上海、杭州、無(wú)錫和北京等地區(qū),是我國(guó)集成電路的主要積聚地，這些地區(qū)集中了我國(guó)近半數(shù)的集成電路企業(yè)和銷(xiāo)售額，其次是中南地區(qū)約占整個(gè)產(chǎn)業(yè)企業(yè)數(shù)和銷(xiāo)售額的三分之一，其中深圳基地的IC設(shè)計(jì)業(yè)居全國(guó)首位，制造企業(yè)也在近一部壯大，由于勞動(dòng)力價(jià)格相對(duì)廉價(jià)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)正向成都、西安的產(chǎn)業(yè)帶轉(zhuǎn)移。

二、我國(guó)集成電路業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題剖析

首先，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈還很薄弱，科研與生產(chǎn)還沒(méi)有很好的結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用十分有限，雖然新聞上時(shí)常宣傳中科院以及大專(zhuān)院校有一些成果，但尚未經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的運(yùn)作和考驗(yàn)。另外集成電路產(chǎn)品的缺乏應(yīng)用途徑這就使得研究成果的產(chǎn)業(yè)化難以推廣和積累成長(zhǎng)。

其次，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)尚處于幼年期，企業(yè)規(guī)模小，集中度低，資金缺乏，人才缺乏，市場(chǎng)占有率低，不能實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，相比國(guó)外同類(lèi)企業(yè)在各項(xiàng)資源的占有上差距較大。由于集成電路行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)大，換代快，這就造成了企業(yè)的融資困難，使得我國(guó)企業(yè)發(fā)展緩慢，有數(shù)據(jù)顯示我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)有80%的投資都來(lái)自海外畢業(yè)論文提綱，企業(yè)的主要負(fù)責(zé)人大都是從臺(tái)灣引進(jìn)的。

再次，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)相關(guān)配套工業(yè)落后，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱。集成電路產(chǎn)業(yè)的上游集成電路設(shè)備制造的高端設(shè)備只有美日等幾家公司有能力制造，這就大大制約了我國(guó)集成電路工藝的發(fā)展速度，使我國(guó)的發(fā)展受制于人。

還有，我國(guó)集成電路產(chǎn)成品處于產(chǎn)品價(jià)值鏈的中、低端，難以提出自己的標(biāo)準(zhǔn)和架構(gòu)，研發(fā)能力不足，缺少核心技術(shù)，處于低附加值、廉價(jià)產(chǎn)品的向國(guó)外技術(shù)模仿學(xué)習(xí)階段。有數(shù)據(jù)顯示我國(guó)集成電路使用中有80%都是從國(guó)外進(jìn)口或設(shè)計(jì)的，國(guó)產(chǎn)20%僅為一些低端芯片，而由于產(chǎn)品相對(duì)廉價(jià)這當(dāng)中的百分之七八十又用于出口。

三、我國(guó)集成電路發(fā)展趨勢(shì)

有數(shù)據(jù)顯示PC機(jī)市場(chǎng)是我國(guó)集成電路應(yīng)用最大的市場(chǎng)，汽車(chē)電子、通信類(lèi)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)多媒體終端將是我國(guó)集成電路未來(lái)增長(zhǎng)最快應(yīng)用領(lǐng)域. Memory、CPU、ASIC和計(jì)算機(jī)外圍器件將是最主要的幾大產(chǎn)品。國(guó)際集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐步走向成熟階段，集成電路制造正在向我國(guó)大規(guī)模轉(zhuǎn)移，造成我國(guó)集成電路產(chǎn)量上升，如Intel在2004年和2005年在成都投資4.5億元后，2007年又投資25億美元在大連投資建廠預(yù)計(jì)2010年投產(chǎn)。

另外我國(guó)代工產(chǎn)業(yè)增速逐漸放緩，增速?gòu)漠?dāng)初的20%降低到現(xiàn)在的6%-8%，低附加值產(chǎn)業(yè)逐漸減小。集成電路設(shè)計(jì)業(yè)占集成點(diǎn)設(shè)計(jì)業(yè)的比重不斷加大，2008、2009兩年在受到金融危機(jī)的影響下在其他專(zhuān)業(yè)大幅下降的情況下任然保持一個(gè)較高的增長(zhǎng)率，而且最近幾年集成電路設(shè)計(jì)業(yè)都是增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，說(shuō)明我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善和合理，設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試三行業(yè)開(kāi)始向“3：4：4”的國(guó)際通行比例不斷靠近。從發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看都是以集成電路設(shè)計(jì)公司比重不斷加大，制造公司向不發(fā)達(dá)地區(qū)轉(zhuǎn)移作為集成電路產(chǎn)業(yè)走向成熟的標(biāo)志。

我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)逐漸向優(yōu)勢(shì)企業(yè)集中,產(chǎn)業(yè)鏈不斷聯(lián)合重組，集中資源和擴(kuò)大規(guī)模，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，主要核心企業(yè)銷(xiāo)售額所占全行業(yè)比重從2004年得32%到2008年的49%，體現(xiàn)我國(guó)集成電路企業(yè)不斷向優(yōu)勢(shì)企業(yè)集中，行業(yè)越來(lái)越成熟，從美國(guó)集成電路廠商來(lái)看當(dāng)行業(yè)走向成熟時(shí)只有較大的核心企業(yè)和專(zhuān)注某一領(lǐng)域的企業(yè)能最后存活下來(lái)。

我國(guó)集成電路進(jìn)口量增速逐年下降從2004年的52.6%下降為2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于進(jìn)口量增速。預(yù)計(jì)2010年以后我國(guó)集成電路進(jìn)口增速將小于出口增速，我國(guó)正在由集成電路消費(fèi)大國(guó)向制造大國(guó)邁進(jìn)。

四、關(guān)于我國(guó)集成電路發(fā)展的幾點(diǎn)建議

第一、不斷探索和完善有利于集成電路業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)模式和運(yùn)作機(jī)制。中國(guó)高校和中科院研究所中有相對(duì)寬松的環(huán)境使得其適合醞釀研發(fā)畢業(yè)論文提綱，但中國(guó)的高端集成電路研究還局限在高校和中科院的實(shí)驗(yàn)室里，沒(méi)有一個(gè)循序漸進(jìn)的產(chǎn)業(yè)運(yùn)作和可持續(xù)發(fā)展機(jī)制，這就使得國(guó)產(chǎn)高端芯片在社會(huì)上認(rèn)可度很低，得不到應(yīng)用和升級(jí)。在產(chǎn)業(yè)化成果推廣的解決方面。可以借鑒美國(guó)的國(guó)家采購(gòu)計(jì)劃，以政府出資在武器和航空航天領(lǐng)域進(jìn)行國(guó)家采購(gòu)以保證研發(fā)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)雜志網(wǎng)。只有依靠公共研發(fā)機(jī)構(gòu)的環(huán)境、人才和技術(shù)優(yōu)勢(shì)結(jié)合企業(yè)的市場(chǎng)運(yùn)作優(yōu)勢(shì)，走基于公共研發(fā)機(jī)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化道路才是問(wèn)題的正確路徑。

第二、集成電路的研發(fā)是個(gè)高投入高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)是技術(shù)和資本密集型產(chǎn)業(yè)，有數(shù)據(jù)顯示集成電路研發(fā)費(fèi)用要占銷(xiāo)售額的15%，固定資產(chǎn)投資占銷(xiāo)售額的20%，銷(xiāo)售額如果達(dá)不到100億美元將無(wú)力承擔(dān)新一代產(chǎn)品的研發(fā)，在這種情況下由于民族集成電路產(chǎn)業(yè)在資金上積累有限，幾乎沒(méi)有抗風(fēng)險(xiǎn)能力，技術(shù)上缺乏積累，經(jīng)不起和國(guó)際集成電路巨頭的競(jìng)爭(zhēng)，再加上我國(guó)是一個(gè)勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)國(guó)，根據(jù)國(guó)際貿(mào)易規(guī)律，資本密集型的研發(fā)產(chǎn)業(yè)傾向于向發(fā)達(dá)國(guó)家集中，要想是我國(guó)在未來(lái)的高技術(shù)的集成電路研發(fā)有一席之地只有國(guó)家給予一定的積極的產(chǎn)業(yè)政策，使其形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)地位，才能使集成電路業(yè)進(jìn)入良性發(fā)展的軌道.對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，特別是產(chǎn)業(yè)鏈的低端更要予以一定的政策支持。由政府出資風(fēng)險(xiǎn)投資，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)投資公司作為企業(yè)與政府的隔離，在成功投資后政府收回投資回報(bào)退出公司經(jīng)營(yíng)，不失為一種良策。資料顯示美國(guó)半導(dǎo)體業(yè)融資的主要渠道就是靠風(fēng)險(xiǎn)基金。臺(tái)灣地區(qū)之所以成為全球第四大半導(dǎo)體基地臺(tái)就與其6年建設(shè)計(jì)劃對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)扶植有密切關(guān)系，最近灣當(dāng)局的“科學(xué)委員會(huì)”就在最近提出了擬扶植集成電路產(chǎn)業(yè)使其達(dá)到世界第二的目標(biāo)。

第三、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以走先官辦和引進(jìn)外資再民營(yíng)化道路，在產(chǎn)業(yè)初期由于資金技術(shù)壁壘大人才也較為匱乏民營(yíng)資本難于介入，這樣只有利用政府力量和外資力量，但到一定時(shí)期后只有民營(yíng)資本的介入才能使集成電路產(chǎn)業(yè)走向良性化發(fā)展的軌道。技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)有利于技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，集成電路業(yè)的技術(shù)快速更新的性質(zhì)使得民營(yíng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)性的優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)，集成電路每個(gè)子領(lǐng)域技術(shù)的專(zhuān)用化特別高分工特別細(xì)，每個(gè)子領(lǐng)域有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，不適合求小而且全的模式。集成電路產(chǎn)業(yè)各個(gè)子模塊經(jīng)營(yíng)將朝著分散化畢業(yè)論文提綱，專(zhuān)業(yè)化的方向發(fā)展，每個(gè)企業(yè)專(zhuān)注于各自領(lǐng)域，在以形成的設(shè)計(jì)、封裝、測(cè)試、新材料、設(shè)備制、造自動(dòng)化平臺(tái)設(shè)計(jì)、IP設(shè)計(jì)等幾大領(lǐng)域內(nèi)分化出有各自擅長(zhǎng)的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域深入發(fā)展并相互補(bǔ)充，這正好適應(yīng)民營(yíng)經(jīng)濟(jì)的經(jīng)營(yíng)使其能更加專(zhuān)注，以有限的資本規(guī)模經(jīng)營(yíng)能力能夠達(dá)到自主研發(fā)高投入，適應(yīng)市場(chǎng)高度分工的要求，所以民間資本的投入會(huì)使市場(chǎng)更加有效率。

第四、技術(shù)引進(jìn)吸收再創(chuàng)新將是我國(guó)集成電路技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的可以采用的重要方式。美國(guó)國(guó)家工程院院士馬佐平曾今說(shuō)過(guò)：中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有著良好的基礎(chǔ)，如果要趕超世界先進(jìn)水平，必須要找準(zhǔn)方向、加強(qiáng)合作。只有站在別人的基礎(chǔ)上，吸取國(guó)外研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并充分合作才是我國(guó)集成電路業(yè)發(fā)展快速發(fā)展有限途徑，我國(guó)資金有限，技術(shù)底子薄，要想快速發(fā)展只有借鑒別人的技術(shù)在此基礎(chǔ)上朝正確方向發(fā)展，而不是從頭再來(lái)另立門(mén)戶(hù)。國(guó)際集成電路產(chǎn)業(yè)鏈分工與國(guó)家集成電路工業(yè)發(fā)展階段有很大關(guān)系，隨著產(chǎn)業(yè)的不斷成熟和不斷向我國(guó)轉(zhuǎn)移使得我國(guó)可以走先生產(chǎn)，在有一定的技術(shù)和資金積累后再研發(fā)的途徑。技術(shù)引進(jìn)再創(chuàng)新的一條有效路徑就是吸引海外人才到我國(guó)集成電路企業(yè)，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)不景氣正好加速了人才向我國(guó)企業(yè)的流動(dòng)，對(duì)我國(guó)是十分有利的。

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