航天控制技术

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航天控制技术范文第1篇

关键词：3D打印技g；航空航天材料；智能化设计；作用

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0103-01

随着科学技术的不断发展，航空航天领域也呈现出前所未有的发展新态势。航空航天材料的设计也在向多样化、智能化及信息化方向发展。但是在材料的设计过程中仍然面临着设计成本高、设计精确度要求高等问题，这就要求设计者们必须严密地设计出需要的航空材料，并且尽可能地减小误差，这也给设计者带来了很大的技术难题。3D打印技术为此类问题的解决提供了新的方案[1]。

1 3D打印技术的概念及发展特点

1.1 3D打印技术的概念

3D打印技术即一种快速打印样品成型技术。其原理是将金属粉末或塑料粉末等当做打印“墨”，根据数字模型要求，再通过逐层打印的方式打印出成品，这种技术在国外也被称为“增材制造”。3D打印技术的发展得益于计算机技术的不断创新与突破，其打破了传统打印的意义。此外，随着3D打印技术的不断完善与成熟，其越来越多地应用于生活、社会活动以及高科技等各个方面，诸如航天航空领域，对于我国高科技的发展有着重要的意义。

1.2 3D打印技术的发展特点

3D打印技术发展历程大致如下：1984年的基于数字资源的三维立体模型打印技术、1993年发明的3D印刷技术（3DP）、1996年具有真正意义上的的“3D打印机”问世、2005年第一台彩色“3D打印机”――Spe问世、2010年可以打印整个身躯轿车的“3D打印机”出现、2011年能够打印飞机的“3D打印机”出现。3D打印技术在不断朝着复杂、多样化以及高科技等领域的方向发展。因为其不需要传统的机械加工或制造模具就能直接根据计算机图形数据生成任何形状的物体，极大地缩短了产品的生产周期，提高了产品的生产效率。这对航空航天材料的智能设计起着很大的作用[2]。

2 3D打印技术运用于航空航天材料设计上的优势

2.1 节省材料

一个飞机机身的模型需要许多零件和部分组成，而应用3D打印技术之后，不用剔除航空材料的边角料，提高了材料的利用率。此外，3D打印技术取代了传统的大规模、占用空间以及耗人力等的生产线，从而最大化地节省了材料，降低了成本。

2.2 制作材料精度高

材料的精确设计是确保航天航空领域安全发展以及快速发展的最基本要求。而传统的材料设计技术无法保证人为的错误以及将误差降到最低等，这就限制了航天航空的发展。因此，3D打印技术运用于航天航空领域时，给航空航天的智能化材料设计带来的将是质的飞跃与创新。

2.3 无需传统模具

3D打印技术在智能化材料设计过程中不用使用传统的刀具、机床以及其他磨具，通过将产品的外形等通过计算机技术如AUTO CAD技术设计出来，然后直接打印生成实物产品。这在很大程度上简化了传统磨具下的制造工艺。

2.4 缩短材料制作周期

3D打印技术可以自动、快速、直接和精准地将计算机中的三维设计转化为实物模型，甚至能够直接制造零件和模具，绕过了传统的制造工序，从而有效地缩短了材料设计的研发与制作周期。

3 3D打印技术对航空航天材料智能化设计的促进作用

3.1 促进了航空航天材料设计技术的革新

3D打印技术的运用加快了其材料智能化的设计进程，打破了传统的设计思维和方法，使得航天领域设计技术的不断发展及完善，更是将高科技与制造业设计的结合推向了一个新的高度，加快了智能设计技术的发展与革新。

3.2 促进了航空航天材料设计成本的降低

在航空领域，不管是创新设计还是机械制造，都需要严密规整的模型。在造一架飞机时，要经过无数的模型模拟，而每一次模型的制造以及模拟都需要很大的财力支持。而应用3D打印技术，这种资金消耗将得到大幅度降低。3D打印技术依靠高精确度使得设计时模型能够精准使用物料，这使得设计材料时所使用的资金的到合理的运用。

3.3 促进了航空航天材料设计的创意性发展

在航空航天领域，其运用3D打印技术可以促进材料设计的智能创新，可以促进飞机机身的多形状化发展、零件的多颜色发展等。在使用3D打印技术之后，我们有理由期待一种更先进更具有创意性的航空航天产品。

3.4 促进航空航天材料设计的人性化发展

运用3D打印技术实现材料设计智能化之后，材料制作可以向着个性化、多样化方向发展，例如：我们可以根据每家航空公司理念等的不同设计出富有个性化、突出其理念的产品，而不是趋同的制作，比如航天飞机上的座椅可以根据员工的操作习惯以及身体结构量身“3D”打造。这体现出材料制作的个性化，而这得益于3D打印技术的运用。

4 结语

综上所述，笔者认为基于计算机技术的3D打印技术以其高精确度、高生产率等特点将快速融入航空航天领域材料的智能化设计。但是，目前该技术仍然存在着强度低、材料存在局限性等缺点，因而其应用范围还不是太广泛。不过我们相信，3D打印技术的进一步完善会深刻的影响我们生活。

参考文献：

航天控制技术范文第2篇

英文名称：Control Technology of Tactical Missile

主管单位：中国航天科工集团公司

主办单位：北京自动化控制设备研究所

出版周期：双月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：大16开

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国内刊号：

邮发代号：

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1978

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中文核心期刊(2004)

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航天控制技术范文第3篇

某整体钢结构件由于材料残余应力大、材料去除量大，导致加工过程中变形严重，加工效率很低。为提高加工效率，采用大切除量的工艺方案，但加工后变形量超过使用需求。通过研究基于开槽法的应力释放技术，有效地控制了加工后零件的变形程度，提高了产品加工效率。

关键词:

开槽法;残余应力;应力释放;变形控制

为提高结构件的强度和韧性、减少装配工作量，零件越来越多地采用整体结构加工而成。但是整体结构件毛坯材料多为经过锻造、轧制、热处理等工艺加工而成，材料残余应力较大且分布不均。在加工过程中随着材料的切除，残余应力得到释放，导致加工变形。整体结构件的加工变形问题是数控加工领域公认的难题。本文通过采用基于开槽法的应力释放技术，对某整体钢结构件的加工变形控制进行研究。

1产品状态

某钢结构件采用30CrMnSiNi2A钢锻件整体机械加工而成，加工中材料去除量高达89%。毛坯为整体钢锻件，由于锻造过程经过高温锻压、热处理等多道工序，原材料残余应力较大，且分布十分不均。零件底面为直径超过5000mm的弧面，厚16mm，弧长325mm，零件结构形式如图1所示。底弧面为装配接触面，因此对机械加工后底弧面的形状精度要求较高，允许变形量为±0．3mm。若底弧面发生加工变形，难以通过校形来校正，易导致产品报废。

2加工方案

2．1铣削加工方案铣削加工方案中工件底弧面经粗加工、多次半精加工后留0．5～1mm余量。待底弧面应力释放、充分变形后，使用球头铣刀精铣底弧面。铣削加工方案的工艺流程如图2所示。采用铣削加工方案加工后，底弧面尺寸满足使用需求。多次半精加工的间隙实际上是对底弧面残余应力释放，使其充分变形的过程。通过加工过程中的应力释放，使精加工前工件残余应力减小，精加工后底弧面变形量小。但是铣削加工方案需要安排多次半精加工，进行多次应力释放，产品生产周期长。采用球头铣刀铣削，刀具与工件为点接触，走刀路径为往复形式。为了保证加工表面粗糙度，不得不减小走刀步距。因此铣削加工中刀轨路径非常长，加工效率非常低，刀具磨损严重。

2．2线切割加工方案线切割加工方案中工件底弧面经粗加工后留较大余量。底弧面精加工采用线切割方式切割。线切割加工方案的工艺流程如图3所示。采用线切割加工方案，工件底弧面可留较大余量，取消了铣削加工方案中底弧面的半精加工工序，有效缩短了产品生产周期。线切割与工件为线接触，精加工一次成形，加工效率得到有效提升，避免了刀具磨损产生的生产成本。但是经线切割精加工后，底弧面产生较大变形，变形量达1mm，不满足使用需求。变形后的底弧面难以校正，影响装配精度，造成产品报废。

3改进加工方案

3．1开槽法加工方案基于开槽法的加工方案是在线切割加工方案的基础上进行的。首先工件底弧面经粗加工后留较大余量，然后在底弧面余量处加工应力释放槽。应力释放槽宽20mm，深度方向留精加工余量，横向均匀开3个槽，纵向中心位置开1个槽，所有槽贯通弧面余量。待底弧面的残余应力经槽应力释放、充分变形后，采用线切割精加工底弧面。开槽法加工方案的工艺流程如图4所示。采用开槽法加工后，底弧面尺寸满足使用需求。通过加工应力释放槽，使底弧面残余应力得到释放，降低了精加工时底弧面的残余应力。精加工后变形量小，变形量控制在±0．2mm范围内，满足使用需求。另外结合线切割加工方案，加工效率得到有效提升。

3．2原因分析开槽法是切削加工前，在工件材料开槽释放工件中残余应力的方法，用于减小加工过程中残余应力释放引起的加工变形。在需要去除材料的部位加工应力释放槽，使大部分的残余应力得以释放，使工件充分变形。并在下一步的加工过程中，把由于应力释放引起的变形加工掉。研究证明，应力释放槽深度产生的变形影响大于宽度产生的变形影响;横向应力释放槽应力释放效果要优于纵向应力释放槽;应力释放槽数目越多，残余应力释放效果越好。因此，在本研究中优先选用横向应力释放槽。加工结果表明开槽法的应用有效地释放了工件内部的残余应力，工件加工变形得以控制。

4结语

随着航空航天工业的高速发展，越来越多的零件采用整体结构加工而成。随之产生的加工变形控制技术，是国内外学者研究的重点。开槽法可以有效地释放工件内部残余应力，减小整体结构件的加工变形。在毛坯残余应力释放过程中，其应用效果尤为显著。由于具有处理时间短、易操作、加工成本低的优点，在小批量生产中具有广阔的应用前景，可广泛用于各类整体结构件残余应力释放、加工变形控制技术中。

对基于开槽法的加工变形控制技术的研究仍处于起步阶段，对应力释放槽结构参数的选择主要依据经验水平。目前主要采用的有限元分析对开槽法的研究，只能针对特定结构和众多影响因素中的某个因素进行，仿真的精度相对较低，只能为加工变形控制提供指导性意见。基于开槽法的加工变形控制技术有待进一步理论研究，应力释放槽的结构参数有待进一步优化。

参考文献

［1］白鹰，金伟英，顾丹．航天大尺寸薄壁圆盘的加工变形控制研究［J］．制造技术与机床，2014(8):122－124．

［2］刘秦龙，华军，贾瑞艳．开槽应力释放法优化整体结构件切削加工研究［J］．机械设计与制造工程，2014，43(4):21－24．

［3］马海营，何宇，李亮，等．基于开槽法的毛坯内应力释放数值研究［J］．中国制造业信息化，2010，39(7):30－33．

［4］马海营．基于开槽法的航空结构件加工变形控制技术研究［D］．南京:南京航空航天大学，2010．

航天控制技术范文第4篇

发射日期：1999年11月20日

着重考核了五大飞船技术，即飞船系统的舱段分离技术、调姿制动技术、升力控制技术、防热技术、回收着陆技术的可靠性。采用最小的配置，飞船的轨道舱没有进行留轨试验。神舟一号取得成功，标志着中国在载人航天飞行技术上实现了重大突破。

神舟二号

发射日期：2001年1月10日

在完善神舟一号在舱内温控、系统配合等方面存在的不足基础上，重点考核了环境控制与生命保障、应急救生两个分系统的功能，进一步检验了飞船系统与其他系统的协调性。轨道舱进行了长达半年之久的留轨试验。神舟二号在太空飞行7天，绕地球108圈后返回地面。这是我国第一艘按载人飞行要求而采用全系统配置的正样无人飞船。

神舟三号

发射日期：2002年3月25日

优化性能，增加了载人有关设备，尤其是增加了在飞船发射出现故障时，用于保证航天员安全脱离危险的逃逸救生塔?熏 进一步优化改进了许多分系统的性能，这些工作对确保航天员安全措施方面得到了较大完善。4月1日返回。这是中国发射成功的第一艘完全处于载人技术状态的正样无人飞船，表明中国已完全掌握载人航天天地往返技术。

神舟四号

发射日期：2002年12月30日

完善了应急救生系统功能，优化舱内载人环境，增加了航天员手动控制系统，增强了整船偏航机动能力。2003年1月5日返回。这艘对载人技术考核最全面、与载人飞行技术状态完全一致的飞船发射成功，标志着神舟飞船已经完全具备载人航天条件。

神舟五号

发射日期：2003年10月15日

对座椅进行进一步改进与完善。神舟五号是自动化程度非常高的载人飞船，飞船上配备了多种安全飞行模式，在正常情况下飞船是完全自动飞行的，当出现故障时，可以自动、航天员手控或由地面通过遥控进行各种切换。10月16日返回。这一壮举使中国成为世界上第三个用自行研制的宇宙飞船将航天员送入太空并安全返回的国家。

神舟六号

航天控制技术范文第5篇

关键词 知识融合 通识教育课程 自修复控制

中图分类号：G423 文献标识码：A

Interdisciplinary General Education Curriculum

Based on Deep Integration of Knowledge

CHEN Fuyang

(College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing, Jiangsu 210016)

AbstractIn order to meet market demand, higher education is to cultivate versatile talents, for the type of multidisciplinary comprehensive university, with interdisciplinary characteristics of general education courses for undergraduate teaching programs in the curriculum has more important reference value. This paper takes self-healing control as an example, have a deep integration of knowledge of feature redundancy, fault diagnosis, fault-tolerant active / passive fault tolerant control technology and production management, traffic management, concerts and arts, promote the self-healing control in the control subjects and cross-disciplinary fields, first introduced "self-healing control and application " general education courses in colleges and universities.

Key wordsknowledge integration; general education course; self-healing control

当代社会历史的客观进程、科学技术问题、经济问题、社会发展问题和环境问题等所具有的高度综合性质，不仅要求自然科学、技术科学和社会的各主要部门进行多方面的广泛合作，综合运用多学科、跨学科的知识和方法，而且要求把自然科学、技术和人文社会科学知识结合成为一个创造性的综合体。目前人类面临的问题的高度综合性质和跨学科性质，决定了当代自然科学和技术必须与人文社会科学等结合，这是当今科学发展的新趋势和新特点。

高等学校为了适应目前市场需求，正着力培养复合型人才，尤其南京航空航天大学是一所以工科为基础的多科型综合性大学，具有跨学科领域特性的通识教育课程对本科教学计划中的课程设置更具重要参考意义。

我校以自然科学类控制学科近年来发展起来的新技术自修复控制为基础，在控制学科及跨学科领域推广自修复控制技术，推动自修复控制技术的发展，在国内高校首次开设了《自修复控制与应用》通识教育课程，进而在国内率先编辑出版《自修复控制与应用》专著或教材，提高学校在该领域的知名度，在自修复控制的应用与推广方面处于领先地位。将通识教育课程《自修复控制与应用》面向全校本科生开课，使工科学生开拓视野，在各个领域中充分运用自修复控制技术解决实际问题，同时也可使其他学科领域的学生充分运用该通识教育课程知识解决各自研究领域中的疑难问题。

1 国内外研究现状

通识教育课程建设与实践是和通识教育研究的发展分不开的。通识教育研究发达的国家，在大学课程教育中通识教育课程的设置就相对较多，也比较合理。这些国家的大学课程中25%的课程属于通识教育研究领域，而且这个比例越来越高，课程设置基本上遵循单一学科知识抓基础理论，通识教育知识抓应用的格局，即单一学科课程知识要“精”，通识教育课程知识要“广”。

美国以其优越的地理及历史环境，从两次世界大战到今，科学一直处于世界领先地位，其通识教育研究领域也是处于先进行列，代表着世界通识教育研究发展的趋势。战后的德国科技发展后来居上，其通识教育研究领域在世界范围显示出相当优势。战后以科技立国的日本也显示出经济大国在科研领域的巨大实力。英、法两国分别代表着欧洲文化与科学的传统与精华，在科研领域仍然保持稳步前进的姿态。

我国通识教育研究的特点，第一：是在中外文化碰撞的背景下孕育成长起来的；第二：是在经济体制转换的条件下起步和发展起来的；第三：是在科学技术现代化的进程中兴旺发达起来的；第四：在我国的通识教育研究活动中，政府的作用占据主导地位；第五：我国通识教育的专题研究与交叉学科建设同步发展，通识教育研究与单一学科研究相辅相成。

由于种种原因，我国大部分大学的课程设置，通识教育课程比例较低，在教学计划中有的甚至还达不到10%。而随着我国经济的发展，市场越来越需要复合型人才，需要大学培养出来的学生具有多学科知识结构。目前，许多大学越来越重视通识教育课程的建设和实践，正逐步将教学计划中通识教育课程的比例加大。

我国许多大学的通识教育研究水平已经接近和达到国际水平，但是通识教育课程设置离国际水平还相对较远。南京航空航天大学教务处逐年重视通识教育课程在本科教学课程表中的设置，2009年已立项进行《自修复控制与应用》通识教育课程的建设与实践教改项目研究。

2 主要研究成果

本文主要对自修复控制技术进行应用型研究，跟踪国际上自修复控制技术的应用研究；将自修复控制技术的应用从自然科学领域移植到其他领域中。首先将自修复控制技术中功能冗余技术、故障诊断技术、主动容错/被动容错控制技术、自适应控制技术等应用到生产管理控制、道路交通管理控制、演唱艺术等实践中；其次将本课题最新研究出的自修复控制应用成果有针对性地移植到非自然科学中去。将通识教育研究的成果进行整理总结编写教材《自修复控制与应用》；设计制作《自修复控制与应用》通识教育课程网站；开设全校公共选修课程《自修复控制与应用》。

目前的生产管理、道路交通管理等社会科学领域均采用传统的、简单的反馈控制，本项目采用了适用范围广、控制效果好的自修复控制技术来丰富这些领域的控制技术研究，利用自然科学成果推动社会科学的发展，同时对诸如演唱艺术这些非自然科学领域开展控制问题研究。也拓展了自修复控制的应用范围，加强了通识教育研究的知识深度融合。

《自修复控制与应用》通识教育课程的开设不仅使工科专业学生开拓视野，扩大自修复控制技术的应用范围；而且还能使其他学科(诸如人文学科)的本科生加强对自然科学方法的认识与应用。在国内高校首次开设《自修复控制与应用》通识教育课程，进而在国内率先编辑出版《自修复控制与应用》专著或教材，提高学校在该领域的知名度，使学校在自修复控制技术的应用与推广方面处于领先地位。

课程建设初期以自修复控制应用技术(功能冗余技术、故障诊断技术、自适应控制技术等)作为研究基础，搭建《自修复控制与应用》通识教育课程的自修复控制技术框架。中期针对生产管理、道路交通管理、歌唱艺术等领域的控制问题建模，同时搭建通识教育课程的完整框架。中后期进行总结并撰写《自修复控制与应用》专著或教材(学校自编讲义或出版社出版)，同时配套设计制作课程课件(采用PPT软件)。后期进行该通识教育课程的网站设计制作(采用ASP软件)，并正式开设全校公共选修课程《自修复控制与应用》，可供航空宇航学院、动力工程学院、信息与科学技术院、机电学院、材料学院、民航学院、经管学院等等近30个专业的本科生选修《自修复控制与应用》课程。