航空航天技术特征
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航空航天技术特征范文第1篇
关键词：航空概论；教学方法；教学手段
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）37-0172-02
航空航天技术是表征一个国家科学技术先进水平的重要标志，是力学、热力学、计算机技术、材料学、自动控制理论、电子技术、喷气推进技术及制造工艺等技术的综合体现[1]，是衡量一个国家国防实力，工业实力和科研实力的重要指标之一。近年来，国家大力发展航空航天事业，为了振兴国家，促进我国航空航天事业的快速发展。很多航空航天类的院校比如北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等相继开设了公共选修课《航空航天概论》，受到在校大学生的一致认可，特别是“神舟号”系列载人飞船发射成功以后，航空航天知识受到更多学生的关注[2]。因此，开设公共选修课《航空航天概论》，普及航空航天的基础知识，日益受到学生们的欢迎。
《航空概论》课程是我校（郑州航空工业管理学）针对航空特色面向全校开设的公共选修课程。本课程的开设目的有两方面：一是使学生初步建立航空技术的基本概念和基础知识。二是拓宽学生的视野，扩大知识面，培养他们学航空、爱航空、投身于航空事业的兴趣，使他们初步建立航空工程意识，为今后的工作奠定基础。
一、本课程的教学现状
《航空概论》作为一门全校公选课，开设对象以低年级学生为主，选课的学生人数多，学生专业知识背景很复杂，层次参差不齐，而且这门课程涉及的学科也比较多，其中有些理论知识，例如空气动力学、飞机发动机对很多学生来说比较抽象、难理解，特别是人文社科类的学生，感觉课程内容枯燥、机械呆板，提不起学习的兴趣。在教学中，教师讲课费劲，学生厌学，难以取得良好的教学效果，这种情况下，迫切需要采取合适的教学方法和手段，优化教学效果。
二、教学内容的优化
《航空概论》是一门关于航空方面知识介绍的基础课程，基于课程的性质和目的考虑，教学内容应该通俗易懂，不能有太多专业性很强的词汇，要注意扩宽知识面、保持内容的系统性，反映出科学前沿，同时还需要不断加强趣味性与知识性，在实际当中要注意教学内容的丰富多彩，比如有鸟类飞行可延伸到现在飞机，有放风筝延伸到飞行原理，进而讲解飞机的构造原理，让学生在感兴趣的事例中汲取航空知识。这样做即可提高学生学习兴趣，让学生积极主动的学习，又可以达到科学普及的目的。
三、教学方法的多样化
《航空概论》是一门以基础知识为主的课程，信息量大，且大多数内容以讲述为主。为了避免课堂教学枯燥乏味，提高学生的学习兴趣，在授课时，应该采用多样化的教学方法。作为授课教师，通过不断的探索，总结经验，请教有经验的老教师，总结了以下几种教学方法：
（一）互动、自主式教学方法
“教”与“学”是相辅相成的，缺一不可。若要提高教学效率，就要让学生充分参与到教学过程中，变被动学习为主动学习。例如为了让学生更了解世界航空发展历史，教学中可布置作业，让学生收集自己感兴趣的航空器的各种资料，包括航空器的图片、型号、性能、发展概况等，然后上台介绍给大家，通过收集、讲解的方式，调动了学生的积极性，增加课堂的趣味性，同时扩大知识面，增长更多课本之外的知识。
（二）启发、联想、讨论式教学方法
在讲述某些章节内容时，要注意启发学生的想象力，激发学生兴趣，强化学生自主学习和知识迁移的能力。例如，在讲解伯努利定理时，由于公式内容比较抽象，学生不容易理解和记忆，如果直接向学生灌输定理的内容和公式，学生的学习效果不是很理想。在这种情况下，可以设定一系列问题。引导学生自己推导出定理的内容。具体授课过程：两只手各拿一张纸，向纸中间吹气，让学生观察。问题1：发生了什么现象，学生答两张纸相吸了。问题2：两张纸为什么会相吸，学生答两张纸中间的压强变小了。问题3：压强代表的是空气中的那种能量？学生答“势能”。问题4：当压强减小时，空气中哪个参数变大了？学生回答“速度”。问题5：速度代表着空气的哪种能量？学生回答“动能”。问题6：当速度增加时压强为什么会减小？引导学生主动思考、相互讨论，再进一步引导，势能和动能的关系，以及能量守恒定律，最后总结出伯努利定律的相关知识。通过这种问答式的教学模式，让学生自主参加到课堂中，主动思考，积极讨论，提高了学习兴趣。增强教学效果，对所学的知识记忆更加牢固。
四、教学手段的多样性
教学手段的多样性对提高课程的教学效果和质量具有十分显著的作用。对于综合性强、信息量大的航空概论，采用多种教学手段，在有限的学时内，让学生尽可能多的去了解航空知识，显得尤为重要[4]。因此要不断的改进教学手段，充分利用多媒体技术、网络课程、慕课、课外实践等方式，为学生创造一个快捷、高效的学习环境，提高教学质量。
（一）多媒体教学
多媒体技术集声音、图片、视频、动画、文字于一体，有着文字信息无法比拟的优势。很多的知识比如讲解燃气涡轮发动机的工作过程，如果仅仅依靠课本上的文字和教师的口述，学生很难形成直观的印象，甚至费劲口舌，也无法让学生真正的理解。而采用多媒体的形式，通过视频和动画把气流在发动机各部件的工作过程进行完整的演示，可以非常直观和形象的把信息表达出来[4]，便于学生理解、加深印象，获得良好的教学效果。
（二）网络课程开设
我校结合自己的教学实际，开通了网络教学平台，并为每个教师和学生设置了一个网络账号，教师可以通过自己的平台，上传一些与课程相关的资料。可以在网络平台建立：（1）飞机图片库。将国内外典型的军用、民用飞机的形状，特征、尺寸和功能建立档案，通过对比学习，学生可以了解更多飞机知识。锻炼了学生的观察能力，加深理解所学知识，开阔眼界，拓宽思路。（2）飞机影片库。把一些战争场面中飞机的飞行状况和性能通过影片展现出来，使学生身临其境，在感受战争的残酷性的同时更加意识到飞机在现代战争中的重要作用，增强学生航空报国、为国争光的主人翁意识和责任感[5]。（3）老师可以将课程的重点难点上传至网络平台，与学生通过网络进行答疑解惑。学生随时随地可以在线学习，方便快捷，提高学习效率。
（三）慕课
慕课，英文名MOCC（Massive Open Online Course），意思为“大规模、开放性的在线课程”，由教师负责、很多学生参与，集讲课视频、作业、互动、测试相交织的网络教学模式。将慕课翻转课程的教学理念和教学模式应用到《航空概论》的教学实践中，课前学生学习在线课程，积累知识，为上课做准备。课中学生充分参与到课堂中，进行师生之间、学生与学生之间的讨论、交流（包括成果展示）、评价（包括学生互评）等学习活动。一方面提高了学生自主学习、合作学习的能力，另一方面培养了学生创新能力和解决问题的能力。
（四）课外实践活动
为了进一步提高学生的学习兴趣，可以把动手能力强、学有余力的学生组织起来，成立航模队，进行飞机模型的设计与制作。把课堂上学习的理论知识如空气动力学、飞行原理与实践动手相结合。现在，航模队的学生不仅可以做出纸质、木质的飞机模型，还能做出可以遥控指挥的飞机模型。并且，通过自学学习遥控飞行器的技术，已经具备航模飞行表演的能力，个别学生还参加2016年央视春节联欢晚会广州分会场上的飞行表演。通过课外实践，逐步培养学生创新、思考、维修飞机航模的基本能力，增强学生的团队协作、集体荣誉感的观念。同时可以带动更多同学参与到航空航天科普创新活动中，充分利用课余时间，发展学生的个人兴趣，提高学生的创新思维和实践动手能力，增强了我校学生的综合素质。
五、结论
《航空概论》是一门涉及多学科多领域的综合性课程，且选课学生的背景专业存在很大差异，如果采用单一的教学方法和教学手段难以满足课程教学的需要，因此进行教学改进是现实教学发展的需要。通过一系列的措施和教学改进，提高了学生对本课程的学习热情，增强了学生的自主学习和解决问题的能力，得到了良好的教学效果。
参考文献：
[1]谢础，贾玉红.航空肮天技术概论[M].北京：北京航空肮天大学出版社，2005：9-1.
[2]王文虎，“航空航天技术概论”教学改革与实践研究[J].科技咨询，2007，（7）：100.
[3]张秀琴，李涛，王守忠.高等学校选修课设置和教学现状[J].石家庄经济学院学报，2004，27（6）：747-750.
航空航天技术特征范文第2篇
模拟实验是一种重要的科学技术研究方法，已广泛应用于许多领域[1-3]。社会发展与人类进步，迫切要求研究者日益关注新模拟实验方法的探讨，以发现越来越复杂的科学技术问题的未知特性，更好地揭示其内在运行机制。同时，研究者在科技论文中如何有效展示其模拟实验方法产生的效果，对提升论文价值，突出研究成果的创新性有重要意义。为此，在论述基本模拟类型的基础上，以近年来航空航天领域的某些中文科技论文为主要案例，探讨模拟实验方法的最新进展特征，提出属性依赖法与现场依赖法，为解决更复杂的科学技术问题提供新思路。
一、模拟的类型
1.模拟的基本类型
模拟是以科学技术理论与实践为基础，在一定环境与条件下，将研究对象用其它手段进行模仿的一种实验方法。该方法不直接涉及研究对象固有的现象与过程本身，而是设计一个和该现象与过程相似的模型，并通过该模型间接地呈现出该现象与过程。模拟实验的目的主要是便于经济地检验、验证、再现、发现或揭示该现象与过程的特征、演变规律与内在机制。
模拟的基本类型有物理模拟与计算机模拟。
物理模拟是制作和某现象与过程相似的物理模型，并对该模型研究，获取该现象与过程的特征。
计算机模拟是利用计算机对某现象与过程进行求解、分析、判断以及图像显示等，得出该现象与过程的特征。计算机模拟有模型模拟和统计模拟两种基本方法。
2.模拟实验方法的进展特征
科学技术的发展，对许多航空航天系统有越来越严格的性能要求[4-7]。为探索性能的未知特性，实时评估与预测性能退化轨迹，科学技术研究已经从静态发展到动态、从线性发展到非线性、从确定性参数发展到不确定性参数、从不变性函数发展到多变性函数。面对这些新问题，现有研究所采用的模拟实验方法取得了许多进展。
以近年来航空航天技术领域的某些中文科技论文为案例，经研究发现，模拟实验方法的最新进展以依赖问题的属性信息和现场信息为特征，旨在求解动态、非线性、不确定性与多变性等复杂问题，根据对问题信息的依赖特征，将现有的模拟实验方法归纳为属性依赖法与现场依赖法。
二、属性依赖法
属性依赖法是基于属性、目标属性与层次属性等3个信息要素的模拟实验方法。
属性是问题的抽象刻画，表示问题的性质与关系。性质表示问题的固有特征，关系表示不同问题之间的性质传承与影响。
目标属性是期望得到的对问题属性的某种解答或认知。
层次属性是目标属性的分解，即将目标属性分解为若干个子属性。若子属性彼此独立，则称为同层次子属性;否则称为非同层次子属性。层次按从低到高的顺序分为多层，目标属性依赖于最高层子属性，最高层子属性依赖于次高层子属性，依次类推，直到最低层子属性。
根据目标属性的不同，属性依赖法又细分为同步进化法与层次进化法。
1.同步进化法
同步进化法是将问题分解成低一层次的多个彼此独立的子问题，用基本模拟方法逐个解决各子问题，最后融合出结果。这是一种化整为零、逐个击破、同步进化的方法。具体做法是，若目标属性是由多个低一层次的独立子属性综合构成，则可以根据各独立子属性的特征，进行子属性模拟，然后推断各子属性的模拟结果，使各子属性由低层次同步进化至高层次，获得目标属性特征。
例如，揭示航空发动机非线性动力学特征是相关领域的一个重要问题。为此，文献[7]综合现有方法的优点，提出一种振动耦合动力学模型，计算出系统非线性响应，并在两个航空发动机转子模拟装置上进行模态实验，发现计算结果与实验结果有很好的吻合性。
在这个案例中，非线性响应特征问题被分解为2个同层次的子问题，即理论建模计算与模态实验，2个子问题解答的融合是将计算结果与实验结果进行对比分析。可以看出，解决这2个子问题的实验模拟方法分别是物理模拟和计算机模型模拟，经过对2种模拟结果的对比检验，最终推断出航空发动机非线性响应的某些特征，为探索航空发动机非线性动力学特征提供了新思路。
2.层次进化法
层次进化法是将问题按属性层次由低到高地分解成多个前后有联系的子问题，用基本模拟方法逐步解决各子问题，最后直接得到结果。该方法的特点是化整为零、逐步击破、依次进化。具体做法是，若目标属性可以分解为多个彼此低一层次的关联子属性，则可以根据各子属性的特征，按照设计好的步骤，依次进行子属性模拟，逐步使属性由低层次向高层次进化，逼近目标属性特征。
例如，航空发动机的故障诊断技术对发动机性能的可靠性、维护性和保障性有重要影响。但是，现有研究主要关注故障诊断算法的有效性，尚未有效验证故障检测率、定位率与虚警率等指标，从而无法定量评价故障诊断系统性能。这里的问题是如何定量评价故障诊断系统性能?
为此，文献[4]将问题分解为混合卡尔曼滤波器组故障诊断理论，发动机故障诊断系统和故障诊断实验等3个不同层次的子问题。这3个层次的进化关系为：(1)用计算机模型模拟方法构建混合卡尔曼滤波器组，为发动机故障诊断系统奠定理论模型基础;(2)基于理论模型，针对民用涡扇发动机常见的4种故障，用物理模型模拟方法搭建发动机故障诊断系统，为故障诊断实验奠定基础;(3)基于故障诊断系统，用统计模拟法评价出发动机故障诊断系统性能的定量指标值。
在该案例中，依次解决3个子问题的实验模拟方法分别是计算机模型模拟、物理模型模拟和统计模拟，最终目标是实现故障诊断系统性能的定量评价，为工程实践提供了重要依据。
三、现场依赖法
现场依赖法是基于时间序列和参数序列的模拟实验方法，时间序列和参数序列统称为序列。时间序列是将某现象的某一个指标在不同时间上的各个数值按时间先后顺序排列而形成的序列，序列中的信息与时间密切相关。参数序列是由某现象的某些特征值构成的序列，序列中的信息与时间没有关系。
现场依赖法是指依赖于问题真实现场信息的一种模拟实验方法，其特点是，在模拟实验中有现场的实时信息输入、输出与交流，可以及时矫正评估与预测结果。按照现场实时信息特征，现场依赖法可以细分为时间序列依赖法与参数序列依赖法。
1.时间序列依赖法
时间序列依赖法是根据现场实时信息的输入时间序列来实施输出序列运行轨迹评估与预测的一种模拟实验方法。
不确定性的输入时间序列干扰会导致输出时间序列运行轨迹发生未知的非线性与多变性演化，通过将外界的真实或模拟真实的时序干扰输入模拟实验系统，获取输出时间序列的演化响应机制，及时预测与矫正其运行轨迹，可以为真实航空航天系统的可靠运行奠定基础。
例如，为揭示大气阻力导致卫星轨道衰减的机制，文献[1]构建了模拟实验系统，将地球扁率与大气阻力摄动影响作为输入时间序列，通过模型模拟输出轨道根数变化，获取卫星轨道高度衰减结果即输出时间序列。其中，依赖的现场实时信息是经模拟改进的用某卫星高精度加速度仪测量得到的大气密度数据。尽管热层大气密度数据呈现出明显的动态、非线性、不确定性与多变性时序特征，模拟轨道序列与卫星实际轨道序列仍然保持一致，发现了卫星运行轨迹演变的新特性，研究成果具有创新性。
2.参数序列依赖法
参数序列依赖法是根据现场实时信息的输入参数序列来实施输出序列运行轨迹评估与预测的一种模拟实验方法。
常见参数有刚度、阻尼、固有频率、压力、流量与温度等，多种参数的组合构成参数序列。模拟实验系统的参数序列取值应该与真实系统的参数序列保持一致，才能可信赖地实施输出序列运行轨迹评估与预测。
例如，文献[8]的卫星在轨微振动环境模拟实验，用物理模拟方法构建出低频弹性支撑装置，揭示出自由边界条件对卫星动力学特征的影响机制，为提高卫星在轨微振动地面模拟实验精度奠定了基础。其中，依赖的现场实时信息是微振动扰振，输入参数序列为激振力参数，输出序列为模拟卫星弹性体的模态相应。
四、结 语
基于科学技术问题的属性信息和现场信息特征，提出模拟实验的属性依赖法与现场依赖法，可以解决动态、非线性、不确定性与多变性问题，为模拟实验方法的发展提供新思路。
模拟实验方法归类为科学技术研究方法论，合理运用属性依赖法与现场依赖法可以有效地验证或再现研究对象的表现，揭示其演变规律，发现某些未知特性。
在科技论文中，将属性依赖法与现场依赖法产生的效果充分展示出来，能更好地突出研究成果的创新性。
航空航天技术特征范文第3篇
“该死的地球！”埃隆・马斯克笑着对我说，“谁会去关心地球呢？”说这话时，我们就坐在他位于洛杉矶市SpaceX公司（主要研究太空探索技术）总部的大型开放式办公室前面一角的小卧室内。那天是星期四，一个阳光灿烂的午后。马斯克每周有3天会在SpaceX公司办公，星期四就是其中一天。马斯克之所以笑着说，是因为他说的是玩笑话：他极其关心地球。 埃隆・马斯克
当我到达的时候，马斯克正在他的电脑上办公，精神抖擞地回复着一行行电子邮件。我找了个座位坐了下来，然后环顾四周，打量了一下他的工作空间：一个黑色的皮沙发和一张硕大的办公桌，还有一些酒瓶和奖杯，除此之外，房间里空空如也。从窗户向外看去，是一个沐浴在阳光中的停车场。整个办公室的氛围让人感觉平常、实用，甚至有些单调乏味。几分钟过去，我开始担心马斯克已经把我给忘了，但就在这时，有点儿戏剧性的一幕发生了：他突然转过身，一把推开身后的转椅，向我伸出了手。“我是埃隆。”他说。
他的姿态很优美。在人类纪元进入2016年时，埃隆・马斯克已经无须再做过多的自我介绍了。能够抓住文化想象力的技术专家，史蒂夫・乔布斯可以说是美国历史上的第一位，马斯克是第二位。
他的童年在南非度过，12岁时就发明了一款视频游戏，并成功地把它推销了出去。20世纪90年代中期，马斯克移民美国，开始了他的快速崛起。28岁那年，马斯克将他的软件公司Zip2以3亿美元的价格售出，3年后，他又以15亿美元的价格将PayPal卖给了eBay，然后创办了两家非同寻常的公司―― 特斯拉汽车公司和SpaceX公司，将自己的全部身家都投了进去。前者致力实现他用电动汽车取代全世界汽车的梦想，后者致力实现人类殖民火星的梦想。汽车制造和航空航天都是成熟产业，而且在过去都被一些巨头把持。他们在所有的国会选区都设有工厂，能够通过游说议会获得大笔额外预算。对马斯克来说，这都不是问题。他将同时颠覆这两个行业。 “旅行者”号探测器
一
马斯克宣布他的这些宏伟蓝图时，适逢第一次互联网泡沫刚刚破灭不久，当时很多像他这样的科技新贵都被看作中了彩票的暴发户。人们私底下称他是“半瓶醋”。而到了2010年，他已经带领特斯拉汽车公司公开上市，又一次成功跻身亿万富豪之列。SpaceX公司现在依然是一家私人公司，市值达到数十亿美元，马斯克拥有其全部股权的2/3。SpaceX公司的业务是小卫星发射和将货运飞船运送至空间站，因为报价很便宜，所以其火箭发射业务已经被预订到了几年后。现在，该公司已经向载人航天业务领域扩展。2015年9月，SpaceX公司和波音公司一起被美国航空航天局选中，成为将宇航员运送至国际空间站的第一批私人公司。但是他并未止步，在每一次访谈中，他都有新的稀奇古怪的声明发表。这些声明看上去似乎根本不可能实现，他却给这些愿望定好了具体的实施日期。他总是给你新的理由，让你对他充满质疑。
我想和马斯克谈一谈他对太空探索的未来的展望，就用一个老问题开始了这次访谈：在地球上生活都充满难题的情况下，为什么要将如此多的钱花在太空探索上？
把这个问题抛给他似乎并不公正。马斯克只是个私营企业主，不是公立航天机构的负责人。但他最大的客户是美国航空航天局，而且更重要的是，马斯克是一个声称想要影响人类未来的人。马斯克会告诉你他的看法，他不会因为这个命题的宏大而畏首畏尾。马斯克喜欢赚钱，他似乎很享受亿万富翁的生活方式，但他不仅仅是一个资本家，他已经将自己的全部身家押在了解决人类关心的最根本的问题上。因此，我想知道，为什么他会选择太空这个领域。
马斯克并没有说那些老生常谈的原因，比如我们需要开发空间技术以激励人类。他没说太空是一个研发实验室;没有从技术研发的额外用途，如宇航员食品和行军毯等方面解释;也没有说太空是人类智慧的终极试验场。相反，他说，将人类送达火星和让数十亿人摆脱贫困或消除致命疾病同样紧迫。
“我认为，人们对让人类在多个行星上生活存在激烈的人道主义争论。”他说，“开展外星殖民计划，是为了在某些灾难发生的情况下，维护人类的生存。这些灾难与贫穷或疾病毫不相干，它可能导致人类灭绝。最终的结局可能是这样的：贫穷和疾病的问题已经解决了，但人类已经不存在了。”
为了防止人类灭绝，马斯克为殖民火星确定了实现时间――从现在开始10年左右，而且不能推迟。“听起来很有趣是吧？”他说，“并不是每个人都喜欢人类。有些人似乎认为人类是地球表面上蒙着的一层阴影。他们会说：‘大自然是如此奇妙，在四周无人的乡下，一切事物总是更美好。’其实是在暗示，人类和文明虽好，但没有它们更好。我和这些人不是一派的。从古希腊哲学家柏拉图和他的‘洞穴喻’开始，人们一直将意识比作光，因为意识就像光一样，也能照亮世界。是意识让整个世界呈现在人类面前，用伟大的卡尔・萨根的话说，那就是宇宙有‘自知’。但是这个隐喻还不够完美，光子可以渗透到宇宙的每一个角落，而人类的意识似乎在我们的宇宙中极为罕见。人类层级的意识，在某种程度上类似一点孤零零的烛光，在一片广阔无垠而又通风良好的虚空中，微弱地摇曳闪烁。我们有责任保护意识的光芒，确保它继续走向未来。
“我经常思考，为什么在可观测宇宙中智慧生命不可思议地毫无踪迹？当然，迄今人类还没有对地球外智慧生命进行过详尽搜寻。但是，我们所做的工作，相较于随意地在天空中乱看一通，已经有了很大的进步。50多年来，我们已经将射电望远镜对准了附近的恒星，希望能够找到一个电磁信号，一个穿越这无底深渊的灯塔。为了寻找地外智慧生命，我们释放了探测器，已经在太阳系中寻找过了，也检查了与我们处于同一太空区域的恒星。不久以后，我们将对那些与我们相距甚远的行星的大气层展开调查，以寻找合成污染物以及缺失了某些金属的小行星带。这些迹象有可能表明采矿活动的存在。
“这些搜索行动的失败，让人百思不得其解，因为人类智慧在宇宙中不应该有什么特别之处。从哥白尼的时代开始，我们就被告知，我们所处的是一个均质的宇宙，一个延伸达数百亿光年的网状结构。宇宙中每一个布满了璀璨群星的、圆盘状星系的‘枝丫’，都和我们的世界一样，有大量由同样物质组成的行星和卫星。如果大自然的任何一处都遵循相同的法则，那么，毫无疑问，这大量的‘枝丫’肯定包含许多‘大锅炉’。在这些‘大锅炉’中，能量与水和岩石搅在一起，直到这三者如魔法般混合在一起，形成生命。而且，其中有些地方肯定可以培育出第一批脆弱的细胞，并最终进化出智慧生命，从而形成具有远见和持久发展能力、足以制造出宇宙飞船的文明。
“就能力而言，以我们目前技术发展的速度，人类正走在一条成为神的道路上。”马斯克说，“你可以骑自行车，用几十万年的时间到达半人马座阿尔法星。从进化的时间尺度来看，几十万年根本不算什么。如果有那么一个先进的文明，在过去138亿年内的任何一个时间点，在银河系中任何一个可能的地方存在过，为什么它们就不能扩散到银河系的各处呢？即使它们在宇宙中的扩散速度很慢，让它们扩散到无处不在也只需要花宇宙年龄的大约0.01%。那么，为什么事实并非如此呢？” “斯普特尼克”号的内部结构
二
在距今10亿年前，地球冷却了下来，之后，只用了不到5亿年的时间，地球的早期生命就出现了。这表明，无论是在哪里，只要行星能够身处与地球类似的环境，微生物就会出现。但即使每一颗岩质行星都布满滑溜溜的单细胞黏液，也并不意味着智慧生命就可以无处不在了。进化有着无穷的创造力，但似乎一直在摸索前进中，都奔着某些特定的特征去了，比如翅膀和眼睛，生命树的多个树枝都独立进化出了翅膀和眼睛。但是到目前为止，生命树中只有一个树枝发出了技术智慧之芽。也许是因为在一波又一波物种进化的大潮中，我们是第一个制造工具和使用语言的物种。但也可能仅仅是因为智力并非自然选择的优选模块之一。我们可能会认为自己是大自然的巅峰之作，是进化的必然终点，因而像我们这样的生命可能太过稀少，以至于很难彼此相遇。或者，还有可能因为我们是这个宇宙的终极局外人，一群孤独的灵魂。
马斯克有一个更黑暗的理论。他说：“宇宙中的这种无任何明显生命迹象的缺失现象，可能成为支持以下说法的一个论据，那就是，我们的世界只不过是一个数字模拟仿真实验。这就像是你在玩冒险类游戏，你可以看到背景上的星星，但永远也不可能到达那里。如果这不是一个数字模拟仿真实验，那么我们也许是在一个实验室中，而某些高度发达的外星文明出于好奇，正在观察着我们，看我们是如何发展的，就像我们在微生物实验室中观察培养在皮氏培养皿中的霉菌一样。”
关于人类为什么至今也没有找到地外文明的蛛丝马迹这个问题，人们提出了很多可能，每一种都比之前的更让人感到后背发凉。马斯克为所有这些问题找到了一个切入点。“看看我们目前的技术水平你就会发现，有一些奇怪的事情必然发生了。我的意思是，这些必然发生的奇怪的事情，都是向着不好的方向发展的。”马斯克说，“而事实很可能是，在这个宇宙中有很多已经死去的、仅仅局限于一个行星上的文明。如果文明仅仅局限于一个星球上，那么，在这个宇宙中就没有文明可以持续很长时间。有关恒星演化的科学十分复杂，但我们知道，留住地球并为地球上的所有生命提供能源的、我们伟大的恒星――太阳，将来终有一天会膨胀，大到其外层大气烧焦地球，并且杀死地球上的所有生命，甚至可能将地球完全吞没。一般来说，在距今50亿年至100亿年以后，这一事件必定发生。而这几乎就标志着，地球将成为世俗的末世论中善恶大决战的最终战场――‘哈米吉多顿’（哈米吉多顿位于以色列北部米吉多古城，是《圣经》描述的世界末日之时善恶对决的最终战场，是神和人最终面对面的地点――译者注）。到了那时，我们的生物圈能够幸存下来的机会微乎其微。
“50亿年后，太阳将膨胀到足以将地球上的生物圈化为一片焦炭。到那时，地球上的大陆将会熔成一整块。太阳将越来越多的辐射倾泻到地球大气层中，使得地球一天内的温差越来越大。这一整块大陆将遭受越来越猛烈的膨胀和收缩，地球上的岩石将变得脆弱不堪，其硅酸盐将开始以前所未有的速度被侵蚀，同时吸收二氧化碳，沉到海底，沉入地壳深处。最终，大气层将变得无比贫碳，以至于植物无法继续进行光合作用。地球上的森林将被毁去，但少数植物会英勇地坚持站到最后一刻，直到耀眼的太阳将它们全部杀死。跟着遭殃的，是所有依靠植物生存的动物，也就是说地球上所有的动物。
“在100亿年内，所有的海洋将会被完全烧干，地球上只剩下空空的沟渠，其深度要比珠穆朗玛峰的高度还高。地球将变成一个新的‘金星’，一个即使是最顽强的微生物也无法生存的温室行星。而这还是比较乐观的场景，因为在它的假定中，我们的生物圈最终将因为衰老而死，而不是中风或更为突然地死去。毕竟，100亿年是一个很长的时间，长到足以为各种灾难的发生留出足够的概率空间。这些灾难包括那些在人类记忆中从来没有过先例的各种灾难。
“在人类历史上出现过的自然灾害中，洪水是最严重的，人类有关全球性大洪水的传说，都是受到离我们最近的一个冰河时期结束时冰川融化的启发而产生的。还有很少的一些故事，对宇宙灾难有那么一点点描述，例如太阳神赫利俄斯之子法厄同的故事。法厄同未能驾好父亲狂暴的太阳战车，使之撞到了地球上，把地球的表面烧成了一片焦土。
“这是人类古老智慧中引人注目的一页，但是总体来说，人类文明出现的时间太短，还不足以记录下我们在地质记录中找到的更让人感到可怕的东西。人类历史上没有任何一个故事讲述过直径以千米计的小行星撞击地球或者超级火山爆发，以及时不时地将我们的蓝色星球变为白色星球的极度冰封的故事。地球上的生物圈在经历过以上种种灾难的冲击之后，一次又一次地卷土重来，但是在这些灾难中牺牲的物种，数量大到令人发指，而它们再也看不到重生的那一天了。虽然地球具有的最为显著的特征，就是可以恢复生命适宜温度的复原能力，但即使如此，对经历过这一切的地球来说，未来又是一个完全崭新的历程。
“在这100亿年里，我们在银河系中的运行轨道将经历四次变化，其中的任何一次变化，都可能将我们带入与另一个恒星系碰撞的险境，或遭遇超新星爆发的冲击，以及被伽马射线爆烧成灰。我们还有可能被荡出太阳系，走上一条流浪行星的道路，成为银河系数十亿颗流浪行星中的一员，在银河系中两眼一抹黑地漫游。这些流浪行星就像是宇宙中的破碎球，随时可能撞上其他天体。地球如果能够异常幸运地运行下去，它最终也会从现在的位置向太阳慢慢靠拢。
“无论这些灾难是不可预测的黑天鹅事件，还是确定无疑要发生的，如果人类想在这些灾难中存活下来，都只能为了生存而迁徙，这也是生命一直以来都在做的。我们需要发展出新的能力，就像我们的水生祖先曾经做过的那样：进化出可以吞吐空气的肺，以及可以进行原始运动的骨质的鳍，然后艰难地爬上陆地，开辟出一条新的生路。我们需要秉持人类经过艰难跋涉最终到达新大陆的精神，正是因为有了这种精神，离我们最近的祖先才得以在穿越整个大洋之前，如涓涓细流般，从一个岛屿到另一个岛屿，从一个群岛到另一个群岛，直至到达地球的每一个角落。我们需要动身前往新的行星，并最终到达新的恒星。但是，我们是不是需要抓紧点呢？”
三
物理学家弗里曼・戴森宣称，研究载人航天在短期内是一种愚蠢的行为。人类的技术仍然处于起步阶段，要知道，人类学会用火到现在也不过100万年。从人类燃起第一堆篝火，到将燃料注入火箭中推动我们挣脱地球引力的束缚，我们取得的进步是神速的。但并不是每一个坐在火箭上的人都能够安全地回来。为了在另一颗行星上播下殖民的种子，我们需要将航天员队伍扩大。或许，现在我们应该暂停载人航天任务，而是通过无人驾驶宇宙飞船上的仪器继续探索太空，比如最近脱离了太阳系的“旅行者”号行星际探测器，让它们向我们发送对星际空间的探测结果。我们可以等到将目前这个科技时代的全部成果收入囊中后，到21世纪末，或者下个世纪再重启载人航天。因为我们知道，我们可能即将在能源、人工智能以及材料科学领域迎来大的变革。以上这些领域中的任何一个取得突破，都会让载人航天成为一件更容易的事情。
“在航空圈里，你会经常听到这样一种说法，”我说，“近期将重点放在载人太空旅行上，完全是放错了地方……”
“什么重点？根本就没有一个重点！”马斯克打断了我的话。
“但是从某种程度上说，你目前正在倡导这种载人航天。”我说，“现在有一种观点，认为除非我们在技术上有重大突破，否则最好还是发送探测器，因为哪怕只有一个人出现在航天器上，也会使工程的难度成倍增加。”
“我们也正在发送探测器！”马斯克说，“而且，顺便说一句，它们都非常昂贵。探测器也不完全都是便宜货。我们最近发送到火星上的一个遥控火星车，花费就超过30亿美元。火星真是一个机器人的地狱。有了这些钱，我们本应该能够将很多人发送到火星上去的。”
马斯克很喜欢给人讲有关SpaceX公司创始神话的一个故事，就是他如何熬了一个通宵，在美国航空航天局的网站上查询有关载人火星任务的信息。那是2001年的事情了，当时航天飞机还在飞行。航天飞机发射时呈现在世人面前的稳定轰鸣的画面，正好足以使漫不经心的观察家相信，载人航天技术并未出现大幅度下滑。而在今天，要想维持这种错觉是不可能的了。
自从有了神话开始，人类终有一天将冒险进入太空的想法就已经产生了，但是直到科学革命以后，当望远镜使天空清晰地呈现在人们眼前时，这一想法才开始变得似乎是一个可以实现的目标。1610年，天文学家约翰尼斯・开普勒在一封给伽利略的信中写道：“假设我们创造出能够航行于苍穹之上的船和帆，那么肯定会有很多人面对空虚荒芜的太空毫无惧色。同时，为了这些勇敢的太空旅客，我们应当准备好天体地图。”
在热气球和飞机被发明出来以后，就有少数有远见的人开始规划太空移民了。但是，直到太空竞赛的出现，人们对宇宙宿命的清晰认识才成为主流。太空竞赛从1957年苏联第一颗人造地球卫星“斯普特尼克”号升空开始，到1969年人类第一次登月结束。它激发了整个文化圈和亚文化群，使得关于人类未来的故事成为占主导地位的世俗故事之一。但现实远远没有跟上。
“美国航空航天局，这个世界上资金最充足的航天机构，上一次将一个人送入轨道已经是6年前了。现在，想要飞往国际空间站的美国人必须乘坐俄罗斯的火箭，从哈萨克斯坦发射升空，这还得俄罗斯总统普京乐意才行。即便这样的旅行（用他们的方式来理解是成功的）也足以证明，人类的载人航天技术实际上是在走下坡路的，因为空间站与地球的距离只有月球到地球距离的1/1000。看到美国航空航天局的宇航员到访国际空间站，简直就和看到哥伦布航行到了伊维萨岛一样让人振奋。”（此处是讽刺。）
航空航天技术特征范文第4篇
【关键字】材料加工 新材料 加工技术 制造业
1.前言
材料加工是一门多学科交叉的学科，它涉及的内容包括材料、物理、力学、机械、信息等，它涵盖的内容有很多，主要包括金属塑性成形、表面处理、粉末冶金成形等方面[1]。材料技术的发展对材料的生产和改性有巨大促进作用，从而使得材料生产效率有了较大提高，生产成本得以降低，材料使用寿命得到保证，同时，这也对促进分析研究新型材料、使研究成果产业化发展有着重要意义。今天，各种新技术的发展日新月异，然而，材料加工技术仍然是无可替代的，它对国民经济的发展起着十分重要的作用。如今，随着科学技术的飞速发展，不断有新的材料加工技术出现。在机械制造行业里，材料加工有着举足轻重的地位，在制造行业中起着基础作用。
2.材料加工技术的发展现状
从20世纪至今，出现了许多新型材料与新材料技术，主要代表有高温超导材料、纳米材料等，造成这种现象的重要因素是飞速发展的科学技术，如电子信息技术和航空航天技术，这些技术大大促进了新型材料的研究，许多新材料技术得到了开发。
然而，仍有个重要的问题存在，新型材料的研发与材料加工技术发展并没有达到同步，这样大大制约了新型材料的发展与运用。比如，一种性能优越的新型材料，具备很好的实用性，但是由于没有适宜的加工技术，导致该材料的规模化生产和利用效率低下且成本较高，制约了材料的发展，使得高性能的材料没有得到很好的运用。由此看来，发展材料加工技术的任务势在必行。
21世纪以来，材料加工的发展将会体现出的主要特征有：
（1）实现材料加工工艺与材料性能设计的统一。要实现这个统一，将会在材料加工技术领域发生重大变革，这是进入发展加工工艺技术的标志。
（2）在生产加工过程中对材料各个方面精确控制。要做到这些，不仅需要高度发展的计算机模拟仿真技术，还需要完备的数据库系统。
20世纪90年代，材料加工技术的革命已经开始，其中，就如今的发展情况来说，人工点阵与复合材料特别能代表此次的革命，尤其是人工多层膜材料以及各种层状复合材料。
3.材料加工技术的展望
3.1材料加工技术总体发展趋势
材料技术的发展对材料的生产和改性有巨大促进作用，从而使得材料生产效率有了较大提高，生产成本得以降低，材料使用寿命得到保证，并且，这也对促进分析研究新型材料、使研究成果产业化发展有着重要意义[2]。随着科学技术的飞速发展，材料加工技术快速地发展，不断有新的材料加工技术出现。该技术的总体发展趋势，可以总结为三点，分别是过程综合、技术综合、学科综合。
（1）过程综合。过程综合的趋势涵盖了两层意思，第一，实现材料加工工艺与材料性能设计的统一，使新型材料的研发与材料加工技术发展同步，使各个环节紧密地联系在一起；第二，指的是材料加工技术的各个过程的统一，这也可以称作短流程化。
（2）技术综合。材料加工已经逐渐发展成为结合多种学科的一门科学，材料加工技术综合了其它学科，使得材料加工得到了长足发展，如制备技术与信息技术的综合。
（3）学科综合。学科综合在许多方面都有所体现，主要表现为三个方面：第一，与传统三级学科相结合，例如与铸造技术综合；第二，与二级学科综合，例如与材料物理与化学综合，从一定意义上来看，与二级学科的综合是由现代科学技术的发展要求造成的，要求根据使用需求对材料性能进行设计，在这一层面进行学科综合的主要特点是，各学科间界限逐渐变得不清晰，各学科相互渗透；第三是与其他一级学科的综合，是材料科学与工程学科以外学科的综合[3]。
3.2金属材料加工技术的主要发展方向
上文着重叙述了材料加工的总体发展趋势，现在着重对金属材料今后的主要发展方向进行论述，发展方向主要包括六个方面：
（1）缩短常规材料加工流程化，提高加工效率。今后的材料加工趋势将打破传统成形加工方式，使得材料加工工艺流程得以简化缩短，有效简化工艺环节的冗余部分，最终连续化生产，从而达到提高效率的目的。
（2）成形加工技术更加先进，对组织和材料性能进行高效精确的控制。使得传统材料品质得到很大提升，更便于使用。对于难以加工的材料，将会大大提升其加工性能，并开发出高附加值的材料。
（3）材料设计、制备与成形加工一体化，有效简化材料加工工艺流程，实现连续化生产，从而达到提高生产效率的目的。
（4）进行新技术研发，开发先进的制备技术与成形技术，研发新材料，例如，大块非晶合金制备与应用技术、电磁约束成形技术等。
（5）运用计算机科学，对材料加工过程中的数值进行模拟仿真，并利用所得数据建立相应材料的数据库，这将大大促进材料加工技术的发展。
（6）材料制备与加工的智能化，这是材料制备加工新技术中最被关注的研究方向，智能化的生产与加工可以使材料生产的可靠性以及生产效率都得以提升，并使得原材料的消耗及废弃物的排放减少。
4.结语
从20世纪至今，出现了许多新型材料与新材料技术，如电子信息技术和航空航天技术，这些技术大大促进了新型材料的研究，许多新材料技术得到了开发，材料加工技术的过程、技术以及学科综合得以深化。材料技术的发展对材料的生产和改性有巨大促进作用，从而使得材料生产效率有了较大提高，生产成本得以降低，材料使用寿命得到保证，并且，这也对促进分析研究新型材料、使研究成果产业化发展有着重要意义。材料加工技术以其在科技中无可替代的地位，对我国国民经济的发展起着十分重要的作用。
【参考文献】
[1]曾大本.面向汽车轻置化材料加工技术的发展动向[J]铸造纵横
航空航天技术特征范文第5篇
从量上看，近年来我国高新技术产品的进出口增长都非常快，但技术含量与发达国家仍有较大差距，贸易结构水平依然较低。总体盈利水平低，核心竞争力弱。
从我国高新技术产品国际竞争力的实证研究看：
一、我国高新技术产品的贸易竞争力指数
贸易竞争力指数(TCI指数――Trade Competition Index)是通过对一个国家某类产品进出口额的计算，表明该国是某类产品的净出口国，还是净进口国，以及净进口或净出口的相对规模。我们用TCI指数来衡量高新技术产品的国际竞争力，它是指一个国家某类产品的贸易差额与该国该类产品的贸易总额之比，计算公式为：
TCI=(xi-Mi)／(Xi-Mi)
其中xi表示某国类产品的出口总额,Mi是某类产品的进口总额，指数为正时表示本类产品具有较强的国际竞争力；指数为负，则表明竞争力较弱。目前我国在海关统计上将高新技术产品进出口按技术构成划分为计算机与通信技术、生命科学技术、电子技术、计算机集成制造技术、航空航天技术、光电技术、生物技术、材料技术以及其他技术九个类别的产品。根据我国高新技术产品1999―2005年进出口数据，按照TCI指数计算公式计算这九大类别和全部高新技术产品的贸易竞争力指数(见表1)。
从表中可以看出，总体上，我国全部高新技术产品的贸易竞争力指数从1999―2003年均为负值，但逐年得到改善，贸易竞争力逐步提高。2004年我国高新技术产品贸易出现了历史性的突破，终于扭转了逆差局面，全部高新技术产品的贸易竞争力指数由负数转为正数，达到了0．012，并在2005年继续上升为0．049。这充分表明实施“科技兴贸”战略取得了实效，我国高新技术产品贸易竞争力从整体上出现了实质性的提升。从组成高新技术产品的产品分类来看，占我国高新技术产品出口80％以上份额的计算机与通信技术产品的贸易竞争力指数几年来均为正值，由1999年的0．073提高到2005年的0．492，表明该类产品有较强的国际竞争力。而电子技术、计算机集成制造技术、航空航天技术和材料技术产品的TCI指数仍为负数，且国际竞争力水平较低。其余技术类别的产品虽然TCI指数已转为正数，但国际竞争力仍有待进一步提升。
二、我国高新技术产品产业内贸易指数
产业的国际竞争力是产品国际竞争力形成的基础，作为国际分工深化和国际竞争格局变化的结果，产业内贸易一定程度上反映出一国产业参与国际贸易的方式及其在国际分工中的地位，可以作为产业国际竞争力和产品国际竞争力的衡量指标之一。产业内贸易(IIT，In-tra-Industry Trade)是指某一时期内一国同时出口和进口属于同一产业的商品，它是相对于产业间贸易而言的。在当代国际经济活动中，这种贸易现象已经相当普遍，已成为推动国际分工，促进新兴产业形成的重要因素。目前，世界上大约有1／4的工业品贸易是以产业内贸易的形式出现，其贸易格局开始呈现从产业间贸易逐步转向产业内贸易的发展趋势。国际上通用的G―L公式来计算工业制成品的产业内贸易指数(即Grubel和Lloyd)1975(提出的测量产业内贸易指数的公式)，以测定其产业内贸易的发展水平。
IITi= 1-(Xi-Mi)/(Xi+Mi)
其中，xi和Mi分别表示一个国家在一定时期内产业i的出口额和进口额。当没有产业内贸易时，为0；当进出口完全是产业内贸易时，为1。产业内贸易指数的大小与产业内贸易的重要性程度相一致，即该指数与产业内贸易变化关系表现为正相关。指数越接近1，说明在生产专业化方面的相互依赖程度越，产业内分工程度越高，产业内贸易越发达，一定程度上表明产业国际竞争力和产品国际竞争力较强(见表2)。
从表中我们看出，1999年我国高新技术产品的产业内贸易指数为0．793,到2004年已达0．987，呈逐年增大的趋势，产业内贸易发展水平较高，这表明从总体上看我国高新技术产业具有产业内分工的特征。从组成高新技术产品的产品分类来看，各分类产品的产业内贸易发展不平衡，计算机与通信、生命科学、光电、生物技术产品的产业内贸易指数较高，而电子、计算机集成制造、航空航天等产业内贸易指数较低。
高新技术产业之所以具有较高的产业内贸易指数，首先是因为，高新技术产品具有异质性。技术越发展，导致同种产品的系列化不断发展。其次，高新技术产品市场是不完全竞争市场，具有规模经济的特征。第三，高新技术产业国际分工进一步深化，专业分工协作精细，存在大量的产业内分工和公司内分工。产业内分工一般包括三个环节的分工，一是技术环节的分工，如专门进行研究与开发，设计等；二是生产加工环节的分工，如专门进行加工装配等；三是营销环节的分工，如进行批发及零售、品牌管理及售后服务等。在全球高新技术产业分工体系中，发达国家牢牢把握住研发、营销环节，控制核心技术和市场资源，而把一些加工制造环节转移到发展中国家。
我国高新技术产品产业内贸易指数从总体上看之所以较高，其主要的原因是我国产业结构调整取得显著成效，加强了对引进外资的产业引导，大量的跨国公司向我国制造业尤其是高新技术产业直接投资，加快产业转移，在高新技术产业内形成了与发达国家、新兴工业化国家和地区的水平型分工，许多企业还参与到跨国公司的内部分工中。我国高新技术产业虽然参与了国际高新技术产业分工，但在分工层次结构上仅处于加工制造环节，故我国高新技术产品的贸易方式以加工贸易为主，包括进料加工、来料加工和来件组装。我国高新技术产品加工贸易比重由1993年的70．2％2：升到2005年的90％以上。
