航空新技術(shù)論文

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航空新技術(shù)論文:“福特級”航空母艦新技術(shù)

一提起航空母艦，映入人眼簾的往往是其海上巨無霸的形象。作為現(xiàn)代海上作戰(zhàn)體積最大的移動堡壘，航空母艦不僅是一個國家大國地位的象征，更擁有極為強(qiáng)大的戰(zhàn)斗力，是一國海上軍事威懾的重要戰(zhàn)略力量。美國是當(dāng)前擁有航空母艦數(shù)量最多的國家。載有大量戰(zhàn)機(jī)的核動力航空母艦，無疑是美國強(qiáng)大軍事實力的招牌。在各國的武器庫中，還找不出一款比航空母艦戰(zhàn)斗群更具有驚人戰(zhàn)力的進(jìn)攻性武器。航空母艦?zāi)軌蛟谶h(yuǎn)離路基支援的戰(zhàn)場條件下，馳騁于占地球表面積70.8%的海洋之中，并可在數(shù)個月的時間內(nèi)對特定目標(biāo)展開持續(xù)攻擊。戰(zhàn)力如此卓越的航空母艦戰(zhàn)斗群顯然早已成為美國各戰(zhàn)區(qū)指揮官的“寵兒”。這也導(dǎo)致美國航空母艦在海外的戰(zhàn)備值班周期不斷延長。除了航空母艦戰(zhàn)斗群的攻擊實力外，航空母艦上所配備的各類高科技武器與裝備，也是支撐其得以馳騁深藍(lán)的重要利器。

從“尼米茲級”到“福特級”

美國當(dāng)?shù)貢r間2017年4月9日，全球第一艘“福特級”航空母艦福特號進(jìn)行了海上測試。當(dāng)天，“福特號”航空母艦被拖船從位于弗吉尼亞州的紐波特紐斯造船廠內(nèi)拖出進(jìn)行出海測試。作為“福特級”的首艦，“福特號”航空母艦的設(shè)計、施工和制造前后耗時十余年，總造價高達(dá)130億美元?！案Ｌ靥枴焙娇漳概炘媱澯?015年正式在美國海軍服役。不過，核反應(yīng)推、發(fā)電機(jī)等部件的故障問題，導(dǎo)致“福特號”的出海測試時間一拖再拖。美國海軍稱，“福特號”航空母艦在出海測試期間，將進(jìn)行飛行甲板測試驗證等事項。待“福特號”航空母艦正式服役后，美國的核動力航空母艦將擁有11艘。作為新一代的航空母艦，美軍計劃最遲于2058年建造十艘同級航空母艦，以取代當(dāng)前承擔(dān)主力任務(wù)的“尼米茲級”航空母艦。

在“福特級”正式服役前，“尼米茲級”航空母艦?zāi)耸敲绹＼姮F(xiàn)役的主力航空母艦，且在數(shù)十年間中均為美軍乃至全球范圍內(nèi)最大的軍艦?！澳崦灼澕墶焙娇漳概炇着灐澳崦灼澨枴弊?975年正式服役后，美先后共建造了10艘同型航空母艦。“尼米茲級”航空母艦均采用核動力推進(jìn)，屬于大甲板彈射型航空母艦。其設(shè)計長度為330米，寬度為40米，吃水11米，滿載排水量在10萬噸左右，可以搭載一支約70架戰(zhàn)機(jī)的艦載機(jī)聯(lián)隊。根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)以及性質(zhì)的不同，航空母艦上搭載的作戰(zhàn)飛機(jī)類型也有所區(qū)別，通常包括了戰(zhàn)斗機(jī)、預(yù)警機(jī)、固定翼反潛機(jī)以及電子戰(zhàn)飛機(jī)等。每艘“尼米茲級”航空母艦都裝載有四臺蒸汽彈射器、四條攔阻索以及四座升降機(jī)，平均每20秒鐘時間即可彈射出一架艦載作戰(zhàn)飛機(jī)。

可以說，“尼米茲級”航空母艦戰(zhàn)斗群能夠控制的海域面積大、攻擊性能強(qiáng)，是當(dāng)前世界范圍內(nèi)作戰(zhàn)能力最為頂尖的海上機(jī)動作戰(zhàn)編隊。不過，航空母艦戰(zhàn)斗群并非僅僅只有一艘航空母艦所組成。航空母艦自身除配備少量用于自衛(wèi)的武器外，其主要的武器裝備即為所搭載的各類艦載作戰(zhàn)飛機(jī)。這些作為重要武器裝備的作戰(zhàn)飛機(jī)可以對敵方的艦船、潛艇、飛機(jī)以及陸地目標(biāo)等進(jìn)行攻擊，直接將敵方消滅于航空母艦數(shù)千米以外的區(qū)域，并對海上艦隊進(jìn)行保衛(wèi)。除航空母艦所搭載的戰(zhàn)機(jī)外，以其為核心的戰(zhàn)斗群通常會由巡洋艦、驅(qū)逐艦、潛艇和補(bǔ)給艦等混編而成。

盡管“尼米茲級”仍是現(xiàn)役航空母艦中無人能匹敵的佼佼者，但其設(shè)計與制造畢竟發(fā)端于20世紀(jì)60年代，艦上的各項技術(shù)已顯得較為老舊。譬如，“尼米茲級”所使用的彈射系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)等基本均采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，不僅極為復(fù)雜可靠性較低，且需要大量人員進(jìn)行操作和維護(hù)。在此背景下，新一代“福特級”航空母艦應(yīng)運(yùn)而生。

“福特級”航空母艦的新技術(shù)

“福特級”航空母艦從外表來看，與“尼米茲級”航空母艦并沒有較大的差異，兩者在飛行甲板上也極為接近。從數(shù)據(jù)上而言，“福特級”首艦“福特號”航空母艦長度為330米，寬度為41米，設(shè)計的滿載排水量為10萬噸，這些數(shù)據(jù)與“尼米茲級”亦相差無幾。“福特級”在噸位和尺寸等方面較之“尼米茲級”并未有多少提升，但在艦船的電力容量、艦載機(jī)的數(shù)量、艦船故障率等諸多關(guān)鍵性指標(biāo)上，“福特級”航空母艦與“尼米茲級”相比有了質(zhì)的飛躍。譬如，“福特級”航空母艦搭載的艦載機(jī)聯(lián)隊數(shù)量可達(dá)到75架，大大提升了作戰(zhàn)飛機(jī)的出動率。通過采用全新的電磁彈射系統(tǒng)、電磁阻攔系統(tǒng)等所使用的各類前沿技術(shù)，“福特級”航空母艦真正成為了一艘適應(yīng)未來戰(zhàn)爭環(huán)境下作戰(zhàn)的超級航空母艦。

電磁彈射技術(shù)的應(yīng)用

航空母艦誕生之初，艦載機(jī)均是依靠自身發(fā)動機(jī)帶動螺旋槳產(chǎn)生拉力，進(jìn)而使轟炸機(jī)或戰(zhàn)斗機(jī)從航空母艦飛行甲板上起飛。彼時，這種起飛方式對于以輕金屬和木質(zhì)為主的螺旋槳飛機(jī)而言并非難事。不過，隨著噴氣式飛機(jī)的普及，其在短短一百多米的航空母艦甲板上的起飛，需要借助于外界的推力幫助，這也使得彈射系統(tǒng)隨之產(chǎn)生。

“尼米茲級”核動力航空母艦所使用的是蒸汽彈射系統(tǒng)。其由核動力裝置生成的熱能來產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)而推動艦載機(jī)非短距離起飛。蒸汽彈射裝置從結(jié)構(gòu)而言較為復(fù)雜，包括了蒸汽系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、起飛系統(tǒng)、歸位系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等。

艦載飛機(jī)在從航空母艦甲板上起飛前，需要由位持器鋼圈把尾部扣在一處堅固點上。當(dāng)蒸汽彈射系統(tǒng)運(yùn)作時，蒸汽由航空母艦上的鍋爐輸出，經(jīng)增壓后輸入彈射裝置唯一露在飛行甲板之上的滑梭中。被位持器扣住的飛機(jī)在起飛時需要開足馬力，當(dāng)蒸汽彈射系統(tǒng)一啟動，飛機(jī)引擎的動力加之蒸汽的壓力，令鋼圈斷開，飛機(jī)立即向前沖去，在短短數(shù)十米的距離內(nèi)即可將時速提升至250公里每小時。當(dāng)艦載機(jī)被彈射起飛并脫離滑梭后，滑梭回到原位，并繼續(xù)推動下一架艦載機(jī)起飛。

從數(shù)量上來說，“福特級”航空母艦與“尼米茲級”航空母艦一樣，都裝載有四部彈射器。但兩者在設(shè)計理念和技術(shù)層面上有著顯著的區(qū)別。由于艦載機(jī)在“尼米茲級” 航空母艦第四號彈射器時，其機(jī)翼已接近甲板邊緣，這也導(dǎo)致該級航空母艦的四號彈射器無法彈射滿載起飛的作戰(zhàn)飛機(jī)。為了提升艦載作戰(zhàn)飛機(jī)的出動能力，“福特級”航空母艦對飛行甲板的構(gòu)造進(jìn)行了改進(jìn)，從而令其第四號彈射器能夠彈射滿載起飛的作戰(zhàn)飛機(jī)。

“尼米茲級”航空母上所用的蒸汽彈射系統(tǒng)，其體積和重量均較大，不僅需要消耗大量的海水，還需要大量的人力和資金進(jìn)行維護(hù)和更換，這顯然不利于長時間的海上持續(xù)作戰(zhàn)。此外，由于在彈射過程中需要消耗大量的蒸汽，“尼米茲級”航空母艦在連續(xù)彈射出幾架滿載起飛的作戰(zhàn)及飛機(jī)后，其航速就會受到較大的影響，從而限制了下一個攻擊波中能夠出動的戰(zhàn)機(jī)的數(shù)量。蒸汽彈射系統(tǒng)的最大局限性，還在于其輸出功率有限。“尼米茲級”航空母艦采用的蒸汽彈射方式，決定其只能彈射載重30噸以下的艦載飛機(jī)，難以滿足艦載機(jī)未來發(fā)展的方向。加之蒸汽彈射系統(tǒng)存在功率無法調(diào)節(jié)的限制，只能有效彈射重量較輕的無人機(jī)。若要進(jìn)行強(qiáng)行彈射，很可能會造成飛機(jī)受力過大，從而影響其服役時限。

在此情形下，美軍在其最新型的“福特級”航空母艦采用了前沿的電磁彈射技術(shù)，以規(guī)避和完善當(dāng)前“尼米茲級” 航空母艦蒸汽彈射系統(tǒng)所存在的實際問題。所謂電磁彈射技術(shù)，即是采用電磁的能量來推動被彈射的物體向外進(jìn)行運(yùn)動。電磁彈射技術(shù)的主要應(yīng)用是大載荷物體的短程加速，其起步與發(fā)展相對較晚，目前在航空母艦的艦載飛機(jī)起飛彈射上已得到高度重視和應(yīng)用。相較于蒸汽彈射系統(tǒng)，電磁彈射系統(tǒng)不需要使用蒸汽來驅(qū)動活塞，而是使用電來驅(qū)動。同時，電磁彈射技術(shù)的容積小、效率高、質(zhì)量輕，對航空母艦上的輔助系統(tǒng)相對要求較低，且運(yùn)行和維護(hù)的費(fèi)用較為低廉。在功率損耗方面，電磁彈射系統(tǒng)要遠(yuǎn)小于蒸汽彈射系統(tǒng)。其可控性能也優(yōu)于蒸汽彈射系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽彈射系統(tǒng)的蒸汽閥門打開后，飛機(jī)起飛的彈射過程中基本無法控制。但電磁彈射的全過程均可以有效掌握，并可根據(jù)不同機(jī)型、飛機(jī)速度與負(fù)載變化等進(jìn)行調(diào)整。這也使得電磁彈射技術(shù)成為了未來航空母艦發(fā)展的核心技術(shù)之一。

電磁阻攔技術(shù)的應(yīng)用

除了將重型飛機(jī)送上天空外，如何能夠令艦載機(jī)順利降落在航空母艦甲板上也是一項困難重重的任務(wù)。艦載飛機(jī)在運(yùn)動的航空母艦上降落，其風(fēng)險之大、難度之高，被全世界公認(rèn)為“刀尖上的跳舞”！通常情況下，陸地機(jī)場的跑道會長達(dá)數(shù)千米，而航空母艦上的甲板長度不會大于300米，可供利用的降落距離僅有100米。然而，艦載機(jī)降落的速度卻高達(dá)300公里每小時。在如此高的速度、如此短的距離，再加之隨時處于顛簸中的航空母艦，如果沒有航空母艦阻攔系統(tǒng)，現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)在航空母艦上的安全著落顯然是一項難以實現(xiàn)的“天方夜譚”。航空母艦上安裝的阻攔系統(tǒng)，能夠有效幫助艦載機(jī)在極短的距離內(nèi)強(qiáng)制制動。

“尼米茲級”航空母艦所使用的是液壓式阻攔系統(tǒng)。其由液壓緩沖系統(tǒng)、制動器具以及冷卻系統(tǒng)共同組成。當(dāng)艦載機(jī)降落時，其機(jī)尾鉤掛上阻攔索后，阻攔索一邊利用滑輪阻尼器來減緩飛機(jī)的速度，另一方面則持續(xù)將動能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣罐，從而令飛機(jī)趨于平穩(wěn)并有效制動。不過，液壓式阻攔系統(tǒng)的阻攔能力較為有效，但缺乏靈活機(jī)動性。面對不同的機(jī)型降落，航空母艦上的海軍航空兵需要依靠人工對配重物進(jìn)行更換，這也直接影響到了艦載機(jī)的出動頻率。如果不對液壓式阻攔系統(tǒng)予以適當(dāng)?shù)呐渲兀谧钄r過程中產(chǎn)生的過大峰值拉力甚至可能造成飛機(jī)損壞。

為此，在全新的“福特級”航空母艦上，設(shè)計者采用了前沿的電磁阻攔技術(shù)。在這一技術(shù)中，阻攔機(jī)和電腦控制系統(tǒng)是最為核心的兩部分。阻攔機(jī)的構(gòu)成較為簡單，包括了水力渦輪、感應(yīng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)軸以及機(jī)械制動裝置等，在阻攔系統(tǒng)中起到吸能的作用。電子控制系統(tǒng)則包括了操作人員工作平臺、維護(hù)人員工作平臺以及動態(tài)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以精準(zhǔn)地對飛機(jī)阻攔著艦的即時受力情況進(jìn)行分析和控制，并反饋給電動機(jī)后施予阻攔索合適的拉力，從而令艦載機(jī)在阻攔著艦的過程中能夠獲得更為平穩(wěn)的力，進(jìn)而也可控制艦載機(jī)在飛行甲板上制動的距離。作為電磁阻攔系統(tǒng)中的重要一環(huán)，阻攔索采用了新型輕質(zhì)合成纜索，這不僅可以減少結(jié)構(gòu)載荷，降低系統(tǒng)慣性，并可由此縮小滑輪減震裝置的尺寸。

電磁阻攔技術(shù)的工作方式主要可以分為兩個環(huán)節(jié)。第一個環(huán)節(jié)也就是初始接觸階段時，艦載機(jī)的機(jī)尾鉤一旦與阻攔索相接觸后，其就會牽動阻攔索，進(jìn)而帶動換輪索牽出，并令旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。這一工作的關(guān)鍵，是為了令艦載機(jī)和阻攔索之間得以平穩(wěn)接觸。在實現(xiàn)了第一環(huán)節(jié)的既定目標(biāo)后，第二環(huán)節(jié)則是如何對于艦載機(jī)的動能吸收。艦載機(jī)在降落時，其自身帶有極大的動能。電磁阻攔系統(tǒng)中的水力渦輪、感應(yīng)電機(jī)和摩擦制動器就是為了吸收艦載機(jī)的動能。通常情況下，水力渦輪和感應(yīng)電機(jī)正常工作，即可吸收艦載機(jī)的動能，并實現(xiàn)飛機(jī)的安全著艦?？墒且坏┌l(fā)生水力渦輪或感應(yīng)電機(jī)不能正常工作，阻攔機(jī)的摩擦制動器就作為備用的吸能裝置，以保障電磁阻攔系統(tǒng)的安全、可靠。較之液壓式阻攔系統(tǒng)，電磁阻攔系統(tǒng)更為簡潔、可靠，且無需大量的人力、物力進(jìn)行維護(hù)，令其維護(hù)成本得以大幅度降低。

無論是電磁彈射技術(shù)，還是電磁阻攔技術(shù)，都是用于提升航空母艦戰(zhàn)斗力的關(guān)鍵技術(shù)和措施?？紤]到航空母艦在未來會搭載有各類無人飛機(jī)，前述新技術(shù)的應(yīng)用，也可為未來航空母艦的發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。

航空新技術(shù)論文:遙感及航空攝影測量中的新技術(shù)探討

摘要：隨著當(dāng)前生產(chǎn)的發(fā)展需求，大比例尺航測成圖技術(shù)的應(yīng)用在國內(nèi)各城市測繪單位快速得到推廣應(yīng)用；同時一些與航空攝影測量和遙感相關(guān)的測繪高新技術(shù)也在不斷的投入。本文首先對攝影測量與遙感的發(fā)展的重要作用進(jìn)行闡述，進(jìn)而分析遙感及航空攝影測量中的新技術(shù)以及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；航空攝影測量；新技術(shù)；應(yīng)用

一、攝影測量與遙感的發(fā)展的重要作用

從攝影測量與遙感的發(fā)展來看，在近三十年來，攝影測量與遙感技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了測繪、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、氣象、資源環(huán)境、城市建設(shè)、海洋、防災(zāi)減災(zāi)等各個行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。從上世紀(jì)七十年代后半程起，攝影測量已經(jīng)開始從模擬攝影中跨越出來，已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字?jǐn)z影階段，攝影測量正在經(jīng)過傳統(tǒng)測繪技術(shù)向數(shù)字化測繪技術(shù)體系的轉(zhuǎn)變。

（一）攝影測量與遙感有利于推動測繪技術(shù)的進(jìn)步

從二十世紀(jì)七十年代后期開始，我國的攝影測量經(jīng)過了一個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。攝影測量逐漸從模擬攝影測量轉(zhuǎn)化到解析攝影測量，并最終進(jìn)入到了數(shù)字?jǐn)z影測量的發(fā)展階段，也標(biāo)志著我國的傳統(tǒng)測繪技術(shù)體系的解體，新的數(shù)字化的測繪技術(shù)體系的興起。

首先，從數(shù)字影像的類型來說，我國目前已經(jīng)建立了數(shù)字正射影像（DOM，Digital Orthophoto Map）、數(shù)字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）、數(shù)字線劃圖（DLG，Digital Line Graphic）、數(shù)字柵格圖（DRG，Digital Raster Graphic），同時還有其他相應(yīng)的地名數(shù)據(jù)庫與土地利用數(shù)據(jù)庫，多樣化的數(shù)據(jù)庫與模型為攝影測量在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中的應(yīng)用提供了可能性，推動了測繪技術(shù)的發(fā)展。

其次，國家利用攝影測量與遙感技術(shù)繪制了大量各種比例尺地形圖。除此之外，還建立了大量的全國級別的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。例如1：1000000、1：250000、1：50000比例尺級別的地理信息數(shù)據(jù)庫；除了國家級外，省一級的1：10000比例尺級別的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、市縣級1：500至1： 2000比例尺級別的地理信息數(shù)據(jù)庫等等。

另外，我國應(yīng)用陸地衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)、中巴衛(wèi)星數(shù)據(jù)等，于上世紀(jì)80年代中期、90年代中期和末期完成了全國土地利用調(diào)查，并建立了業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)，具有每年耕地數(shù)據(jù)動態(tài)更新和每五年土地利用數(shù)據(jù)全面更新的能力?，F(xiàn)正在利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)，開展第二次全國土地詳查工作。我國還利用彩色紅外遙感數(shù)據(jù)開展地質(zhì)找礦應(yīng)用研究，并成功地在新疆博羅霍樂北山地區(qū)發(fā)現(xiàn)礦藏。

（二）攝影測量與遙感有利于提升

空間數(shù)據(jù)的獲取能力經(jīng)過近50年的發(fā)展，我國在空間數(shù)據(jù)獲取能力方面有了巨大的提升。研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的遙感數(shù)據(jù)處理平臺，以此為核心建立了國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像地面處理系統(tǒng)，并開展了定量遙感反演研究，為形成我國獨立自主的對地觀測數(shù)據(jù)獲取、信息處理與分發(fā)服務(wù)體系奠定了基礎(chǔ)。

首先，從數(shù)據(jù)獲取能力方面來看，在國家973與863計劃的支持下，成功研制了一系列傳感器，發(fā)射了50多顆對地觀測衛(wèi)星，包括氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星、返回式陸地衛(wèi)星、科學(xué)實驗衛(wèi)星等，組成了風(fēng)云、海洋、資源和環(huán)境減災(zāi)四大民用系列對地觀測衛(wèi)星體系，從地球同步軌道和太陽同步軌道上實現(xiàn)了對地球的多平臺、多傳感器觀測，可以獲取地球表面不同分辨率的光學(xué)和雷達(dá)圖像，并將對地觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用于氣候、大氣成分、水循環(huán)、植被變遷、海洋現(xiàn)象、自然災(zāi)害等地球空間環(huán)境變化的監(jiān)測。

其次，在數(shù)據(jù)儲備方面，已經(jīng)積累覆蓋全國陸地、海域以及周邊國家和地區(qū)1500萬平方公里的地球表面數(shù)據(jù)。

二、幾種測量新技術(shù)的應(yīng)用探討

（一）GPS在航空攝影中的應(yīng)用

（1）GPS用于航攝飛機(jī)導(dǎo)航

在航空攝影測量獲取航片的過程中，航空攝影飛行必須按航攝計劃中的要求，在一定的高度沿設(shè)計的航線飛行，以保證所得影像具有一定的攝影比例尺、航向重疊度及旁向重疊度。隨著GPS的廣泛應(yīng)用，已普遍使用GPS對航空攝影飛機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航。

（2）GPS輔助空中三角測量中的導(dǎo)航與定位

GPS輔助空中三角測量的目的是利用GPS精確測定的攝影曝光瞬間航攝儀物鏡中心的位置，將所測數(shù)據(jù)應(yīng)用于攝影測量內(nèi)業(yè)加密，以便盡可能減少對地面控制點的數(shù)量要求。用于確定攝影曝光瞬間航攝儀物鏡中心的位置時需采用高精度相位差分的GPS動態(tài)定位方法，其實時差分定位可用于攝影導(dǎo)航，而確定航攝儀物鏡中心的位置則利用布設(shè)在地面的2～3臺GPS基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理獲得。目前已采用QPS/IMU。

（二）LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)的應(yīng)用

LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)利用GPS輔助空中三角測量技術(shù)，可以減少地面控制點，縮短作業(yè)周期，降低成本，可以真正應(yīng)用于困難地區(qū)、無圖區(qū)及邊境區(qū)的基礎(chǔ)測量。利用該種測量技術(shù)，在有地面控制點的四角帶，完全可以滿足1∶10000比例尺的地圖精度要求；在地面特征豐富、影像較好時，可以達(dá)到1∶50000比例尺的精度要求。這種測量技術(shù)對于實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略、完善國家基本地形圖有重要意義。

（三）機(jī)載側(cè)視雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)載側(cè)視雷達(dá)是利用裝于飛機(jī)機(jī)身兩側(cè)或下方的天線，隨著飛機(jī)向前飛行而掃描飛機(jī)下方兩側(cè)的帶狀地面，進(jìn)行高分辨率地形測繪的雷達(dá)。飛行器上的側(cè)視雷達(dá)包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)存儲和處理裝置等部分。側(cè)視雷達(dá)具有下列特點：

（1）具有全天候工作性能；

（2）分辨率高，所攝照片清晰；

（3）覆蓋面積大，提供信息快，把飛行中連續(xù)拍攝的照片拼接起來可構(gòu)成大面積的地形圖；

（4）不易受干擾

航空新技術(shù)論文:淺析航空攝影測量新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，航空攝影測量新技術(shù)被廣泛應(yīng)用于城市地形圖測繪中，并取得了重大的成果。本文針對我國航空攝影測量的發(fā)展歷程，分析我國航空攝影測量新技術(shù)的應(yīng)用及注意事項，從而推動我國航空測繪的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：航空攝影測量；新技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展

航空攝影測量即是在飛機(jī)上利用航攝儀器對地面進(jìn)行連續(xù)拍攝，繪制地形圖的過程，其原理是利用航攝儀器的攝影光束相交而確定地面點的位置。隨著科學(xué)的進(jìn)步，以及社會建設(shè)中對土地利用的現(xiàn)狀，航空攝影測量技術(shù)在不斷得到創(chuàng)新和完善，并推動了航測行業(yè)的發(fā)展。

一、我國航空測繪的發(fā)展現(xiàn)狀

我國對航空攝影測量技術(shù)的應(yīng)用可以追溯到20世紀(jì)80年代。當(dāng)時，我國各大城市開始應(yīng)用航空攝影測量技術(shù)進(jìn)行對城市大比例尺地形圖的測繪，以便科學(xué)合理的使用土地。在城市化進(jìn)程以及生產(chǎn)的需要中，大比例尺城市測繪技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各城市測繪企業(yè)單位。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，數(shù)字化技術(shù)迅猛發(fā)展起來，在航空攝影測量技術(shù)上，涌現(xiàn)出數(shù)字航攝儀DMC、IMU/DGPS新技術(shù)、LIDAR 激光測高掃描系統(tǒng)、雷達(dá)等先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，為城市大比例尺地形圖的測繪創(chuàng)造了更多的技術(shù)條件，不斷推動著航測行業(yè)的發(fā)展。然而，受諸多客觀因素的影響，我國航空攝影測量技術(shù)力量還相對薄弱，其測繪精確度仍有待落實，航測工作有待進(jìn)一步完善。

二、航空攝影測量主要新技術(shù)的應(yīng)用

1、對數(shù)字航攝儀DMC的應(yīng)用

數(shù)字化技術(shù)是現(xiàn)代信息社會不可或缺的技術(shù)手段呢，無論對人們生活和社會各項工作的開展都起到不可比擬的作用。而數(shù)字航攝儀DMC也是在數(shù)字化的基礎(chǔ)上創(chuàng)造的航測產(chǎn)品，它是一種用于高精度、高分辨率的航空攝影測量的數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)。這一航空相機(jī)摒棄了傳統(tǒng)膠片相機(jī)的設(shè)計思想，由四個全色傳感器及四個多波段傳感器組成。其四個全色傳感器用于捕捉每一個設(shè)想的特定區(qū)域，從而確定一個大的鑲嵌影像；四個多波段傳感器則主要用于捕捉紅、藍(lán)、綠色及進(jìn)紅外數(shù)據(jù)。因此，航攝儀DMC能滿足小比例尺和高分辨率大比例尺航攝的需求。與此同時，在低空進(jìn)行測繪時，DMC能夠在無人控制的情況下實現(xiàn)機(jī)動、快速的攝影測量，其測量精度高。

2、對IMU/DGPS新技術(shù)的應(yīng)用

IMU技術(shù)是慣性測量單元的簡寫，主要是由陀螺、加速度、電路構(gòu)成，它能夠獨立提供高精度的導(dǎo)航參數(shù)，同時具有抗電子干擾、隱蔽性好等特點。但這一技術(shù)的不足之處在于不適合長時間單獨飛行，否則容易造成導(dǎo)航位置參數(shù)的誤差。而大家熟知的GPS全球定位系統(tǒng)功能強(qiáng)大，被廣泛應(yīng)用于航空攝影測量、工程測量等諸多領(lǐng)域。因此，將IMU與GPS集成起來構(gòu)成組合導(dǎo)航系統(tǒng)，能有效提高系統(tǒng)的導(dǎo)航精度與其測繪性能，就是目前的IMU/DGPS航空攝影測量系統(tǒng)。這一新技術(shù)的應(yīng)用能夠減少地面控制的工作，提高了測繪效率，并降低了在高山荒漠等區(qū)域測繪的危險性，推動了航測事業(yè)的發(fā)展。

3、對LIDAR 激光測高掃描系統(tǒng)的應(yīng)用

對LIDAR 激光測高掃描系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是針對困難地區(qū)、無圖區(qū)及邊界區(qū)而實施的新技術(shù)。該技術(shù)主要利用GPS輔助空中三角測量技術(shù)，從而減少地面控制點，完成對外空難度大的測繪區(qū)高精度及大比例尺的測繪工作，這一技術(shù)的應(yīng)用有利于縮短作業(yè)周期，減低生產(chǎn)成本而提高生產(chǎn)效率。這一技術(shù)對于實施我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略、完善國家地形圖有深遠(yuǎn)的意義。

4、SAR合成孔徑雷達(dá)成像系統(tǒng)

SAR合成孔徑雷達(dá)成像系統(tǒng)具有高分辨率的成像技術(shù)，不受客觀惡劣天氣條件的影響便能獲取空間數(shù)據(jù)，大大改善了對困難地區(qū)地形圖繪制的困境。這一成像系統(tǒng)的使用原理是將合成孔徑雷達(dá)安置于飛機(jī)上，利用孔徑雷達(dá)發(fā)射微波對地面目標(biāo)掃描，從而經(jīng)過對空間坐標(biāo)的計算，記錄回波特性得出地面目標(biāo)的空間特性，再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理成像。這一系統(tǒng)的運(yùn)行主要由天線系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)射與接收系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行而完成。

三、對航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用的和主要注意事項

1、落實測繪區(qū)選點工作

航測人員在開展航空攝影測量工作過程中，運(yùn)用IMU/DGPS作業(yè)的前提必須對測繪區(qū)做好現(xiàn)場踏勘的選點工作，這一選點工作要按照前期設(shè)計圖紙要求并結(jié)合GPS定位測量范圍的選點要求進(jìn)行實地選點定位。選點的點位要位于交通方便、便于安置設(shè)備便于埋石操作的區(qū)域；點位還要在視野開闊的地方，避開建筑物及水域便于信號及電磁波的傳輸。同時，點位之間還要做好加密與聯(lián)測工作，以便測量工作的連續(xù)開展。

2、確定航攝儀、比例尺及航高

在航空攝影測量工作開展之前，首先要做好航攝儀、比例尺及航高的選擇與確定工作。在選擇航攝儀時要優(yōu)先考慮其性能質(zhì)量，進(jìn)而保證航攝資料的準(zhǔn)確性。在確定比例尺時，首先要按照國家對大比例尺地形圖航空攝影標(biāo)準(zhǔn)并根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦螌嶋H與相應(yīng)的精度要求，以及配套儀器的利用，綜合確定航攝比例尺與航高數(shù)據(jù)。

3、策劃檢校場的布設(shè)方案

檢校場的布設(shè)方案主要針對IMU /DGPS 系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)商而言的，這些生產(chǎn)商在從事 IMU /DGPS 系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)過程中對于檢校場的布設(shè)方案的策劃，一般要考慮達(dá)到如下工作的因素：檢校場要根據(jù)比例尺大小設(shè)置相鄰的平行航線；檢校場要能保證航向重疊和旁向重疊都是60%；采用直接定向法，使航測高度與攝區(qū)高度一致；對于檢校場的位置可以選擇在離攝區(qū)較遠(yuǎn)的區(qū)域或攝取中任意兩條航線位置等。

四、結(jié)語

在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，我國航空攝影測量實現(xiàn)了歲數(shù)字測繪技術(shù)的應(yīng)用與完善，取得了相應(yīng)的進(jìn)展。但是，我們也應(yīng)看到在航空攝影測量新技術(shù)應(yīng)用方面較西方先進(jìn)國家還有很長的距離。我國的航測領(lǐng)域應(yīng)該在認(rèn)識航攝新技術(shù)優(yōu)點的同時，找尋并探索其對于該技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意的問題，有針對性的做好航攝工作，提高航攝效率，保證影像質(zhì)量，進(jìn)而推動整個數(shù)字?jǐn)z影測量事業(yè)的發(fā)展，滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展需求。

航空新技術(shù)論文:航空攝影測量中新技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展

摘 要:隨著科技進(jìn)步,航空攝影測量技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市測繪、復(fù)雜地形及國界等測繪區(qū)域。目前,航空攝影測量技術(shù)發(fā)展迅速,測繪技術(shù)向數(shù)字化轉(zhuǎn)變,出現(xiàn)了數(shù)字航攝儀DMC、IMU／DGPS新技術(shù)、LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)等攝影測量新技術(shù)。本文首先簡要論述了航空攝影測繪技術(shù)的意義與研究現(xiàn)狀,然后詳細(xì)分析了數(shù)字航攝儀DMC、IMU／DGPS新技術(shù)、LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)等攝影測量新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞:航空航攝儀；新技術(shù)；應(yīng)用與發(fā)展

引言

自20世紀(jì)80年代,航空攝影測量技術(shù)陸續(xù)應(yīng)用于我國各個大城市測繪城市大比例尺地形圖。隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要,各城市測繪單位,在航測機(jī)構(gòu)增添航空攝影測量業(yè)務(wù),大比例尺航測成圖技術(shù)在國內(nèi)各城市測繪單位得以快速的應(yīng)用推廣。目前,隨著數(shù)字航攝儀DMC、IMU／DGPS新技術(shù)、LI-DAR激光測高掃描系統(tǒng)等攝影測量新技術(shù)的應(yīng)用,航空攝影測量技術(shù)逐漸成為大比例尺地形圖的主要測繪方法。但是,航空攝影測量技術(shù)應(yīng)用于地籍測繪領(lǐng)域時間短,加之航測本身的技術(shù)缺陷以及測繪精度問題,有時仍然難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

一、航空攝影測量技術(shù)的分類

（一）按處理方法分

在航空攝影測量技術(shù)的分類中按處理方法可分為模擬攝影測量、解析攝影測量、數(shù)字?jǐn)z影測量。模擬攝影測量通過模擬測量的方式，使測量達(dá)到最真實的效果，同時減少了使用過程中的出錯率，用模擬的方式實現(xiàn)了對實際的掌控能力，使技術(shù)取得最好的實用效果。解析攝影測量是指通過對形狀、大小、和數(shù)據(jù)進(jìn)行解析達(dá)到對綜合數(shù)據(jù)的了解，使出現(xiàn)的問題和錯誤得到改善，并增加對具體內(nèi)容的了解，讓數(shù)據(jù)達(dá)到還原效果，增加圖像的準(zhǔn)確率，并通過分析和應(yīng)用提供最真實的影像和數(shù)據(jù)，更好的為地形攝影和非地形攝影的發(fā)展服務(wù)。數(shù)字?jǐn)z影測量使測量的結(jié)果更接近于對數(shù)字的掌控，通過對數(shù)字?jǐn)z影的掌握加強(qiáng)測量的數(shù)字化能力，通過對數(shù)字及影像的綜合處理達(dá)到理論和實際的有效結(jié)合，使攝影測量達(dá)到數(shù)字化和科學(xué)化，使數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，更加接近測量的實際。

（二）按研究對象分

在航空攝影測量技術(shù)的分類中按研究對象可分為地形攝影測量技術(shù)和非地形攝影測量技術(shù)。地形測量是指對地形圖的測繪過程，通過對地表和地形在水平面的投影中顯現(xiàn)的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)按比例尺進(jìn)行縮放來實現(xiàn)攝影和測量的目地。地形的測量一般采用航空攝影測量技術(shù)，在飛機(jī)上就可以拍攝和掌握各種測量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像的高標(biāo)準(zhǔn)。非地形測量不以地形測量為目的，而是通過對各種指標(biāo)的精確測量使理論知識更加豐富，它為生物領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、礦山工程領(lǐng)域、文物領(lǐng)域的發(fā)展提供更多的理論基礎(chǔ)，使各領(lǐng)域的技術(shù)得到發(fā)展，并通過攝影和測量使這些領(lǐng)域得到實際的發(fā)展，使非地形測量應(yīng)用到這些領(lǐng)域中，取得更長遠(yuǎn)和豐富的發(fā)展。

（三）按攝影的位置分

在航空攝影測量技術(shù)的分類中，按攝影位置進(jìn)行分類，包括航天攝影測量技術(shù)、航空攝影測量技術(shù)和地面攝影測量技術(shù)。其中航空攝影測量技術(shù)通過航天攝影來完成整體測量，要根據(jù)具體的測量對象進(jìn)行不同的研究。航天測量的測量距離相對更遠(yuǎn)，技術(shù)水平也更難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，對攝影及測量人員的要求也更嚴(yán)格，并且環(huán)境造成的干擾對攝影的影響也更大。工作人員需要更精細(xì)的測量，并對地形進(jìn)行精準(zhǔn)的勘測，來保證攝影測量技術(shù)符合測量和勘測的規(guī)定。航空攝影測量技術(shù)是指在空中進(jìn)行攝影并根據(jù)比例尺對具體的距離進(jìn)行計算的過程，航空攝影測量一般是在飛機(jī)上。而地面攝影測量技術(shù)一般需要對攝影進(jìn)行處理，使形狀、大小等綜合數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)期的效果，通過采用地面測攝影測量技術(shù)使很多難以測量、難以勘測、難以計算的地形得到勘測，很多大壩和地形復(fù)雜鐵路的測量就采用地面攝影測量技術(shù)，它攻克了地形勘測帶來的危險，為地域勘測服務(wù)。

二、航空攝影測量技術(shù)的任務(wù)

（一）非地形測量

在非地形測量中不以地形測量為目的，而是通過對各種指標(biāo)的測量促使理論知識更加豐富，達(dá)到為各種領(lǐng)域服務(wù)的目的。非地形測量的發(fā)展促進(jìn)了生物領(lǐng)域的發(fā)展，使生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可以通過對地形的利用，取得更多的生物醫(yī)學(xué)資源，帶動更長領(lǐng)域發(fā)展。同時也有利于公安機(jī)關(guān)偵破案件，通過對非地形的勘測，了解罪犯的藏身之處，和犯罪窩藏點，使案件得到偵破。在文物和建筑領(lǐng)域也得到了發(fā)展，很多文物就存放在復(fù)雜的領(lǐng)域內(nèi)，通過測量可以找到它們的位置，開墾出更多的古文物。非地形測量也有利于軍事偵查，通過非地形測量檢查各軍事地點，保證軍事地域內(nèi)沒有軍火和其它領(lǐng)域的軍事人員。

（二）地形測量

地形測量指加強(qiáng)對地形圖的了解，通過對地表和地形在水平面投影來掌握數(shù)據(jù)，按比例尺進(jìn)行準(zhǔn)確的縮放，以此達(dá)到測量的目的。在測量中第一點要掌握具體的數(shù)據(jù)和具體的圖像，按照比例尺來還原真實的指標(biāo)，要建立專題的圖片，對各種地圖要進(jìn)行了解，掌握各種硬件條件，要了解具體的攝影影像，對各種圖形要分類型掌握。第二點，要建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，通過對數(shù)據(jù)的掌握，通過對數(shù)據(jù)的分類、篩選和匯總來了解各種數(shù)據(jù)的不同，了解測量的變化，使數(shù)據(jù)可以互相參考、互相借鑒，達(dá)到為測量服務(wù)的效果，達(dá)到測量的數(shù)字化。數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容要系統(tǒng)化，方便管理人員查閱和掌控。

三、航空攝影測量的要點和作業(yè)方式應(yīng)用

（一）質(zhì)量檢查準(zhǔn)確，成果提交合理

在航攝攝影測量的最后階段要對質(zhì)量進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)的檢查，對整體的過程進(jìn)行準(zhǔn)確核實和分析，達(dá)到整體質(zhì)量的準(zhǔn)確性，在最后的檢查中一定要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。針對作業(yè)方式要加強(qiáng)各步驟的聯(lián)系，區(qū)別各步驟的不同，對內(nèi)容進(jìn)行整體計算，并對結(jié)果進(jìn)行重復(fù)的分析，使結(jié)果符合真實的效果。要對數(shù)字精度、數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性進(jìn)行檢查，檢查的單位是質(zhì)量檢查機(jī)構(gòu)，對檢查和驗收工作要合乎規(guī)定，以合同為根據(jù)。在檢查合格后進(jìn)行相應(yīng)的驗收工作，當(dāng)檢查資料不合格時驗收單位可以拒絕驗收。當(dāng)核實無異議后要把成果提交給相關(guān)部門，提交過程中要把內(nèi)容標(biāo)記的詳細(xì)些，確保相關(guān)部門能夠根據(jù)數(shù)據(jù)開展以后的工作，作業(yè)方式也要列出相關(guān)數(shù)據(jù)和相關(guān)表格，使內(nèi)容清晰易懂。

（二）空中采集準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)處理合理

在航空攝影測量中要對控制采集的數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行準(zhǔn)確的處理，采集過程要正確，作業(yè)方式要符合標(biāo)準(zhǔn)，通過找準(zhǔn)正確的距離和采用正確的拍攝方式，使效果更真實、更具準(zhǔn)確性。拍攝人員也要掌握合理的拍攝方法，針對不同的高度，拍攝的方法也要有所不同。同時對數(shù)據(jù)的處理也要合理，要經(jīng)過科學(xué)的研究和科研人員的重復(fù)計算，實現(xiàn)對不同數(shù)據(jù)的合理分析和比較，使航空攝影測量任務(wù)完美的完成。要在飛機(jī)上安裝攝影儀，對地面垂直拍攝，獲取相片或影像，使數(shù)據(jù)采集向自動化和數(shù)字化方向發(fā)展。數(shù)據(jù)處理過程中用繪制比例尺進(jìn)行空中測量，用模擬法和解析法測繪，使精度和質(zhì)量達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。要用正確的采集方式取得最優(yōu)異的內(nèi)容，并通過科學(xué)的數(shù)據(jù)處理，達(dá)到整體測量的準(zhǔn)確性。

（三）航攝準(zhǔn)確，航攝設(shè)計合理

在航空攝影測量中要對航攝進(jìn)行精準(zhǔn)的計算，促使其它指標(biāo)合理發(fā)展，并且要加強(qiáng)對航攝的設(shè)計。作業(yè)方式要通過找準(zhǔn)目標(biāo)和進(jìn)行合理角度的拍攝實現(xiàn)精準(zhǔn)化計算。拍攝過程一定要符合實際，通過合理的比例來還原數(shù)據(jù)和圖像 , 要加入大比例尺的數(shù)字圖，提高航攝的精度要素，提高航高、比例尺、焦距和影像質(zhì)量，通過上述要素加深設(shè)計的合理性。還原的方式一定要合理，數(shù)據(jù)和圖像設(shè)計也要有根據(jù)，要根據(jù)具體影像來開展數(shù)據(jù)和圖像設(shè)計，測量不要局限在繪畫圖上，需要信息性的影像圖件。要用科學(xué)的方式和科學(xué)的設(shè)計達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)測量的目的，實現(xiàn)測量的高標(biāo)準(zhǔn)，使作業(yè)方式合理的完成。

結(jié)束語

隨著計算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)通信技術(shù)的發(fā)展,航測技術(shù)由模擬測繪向數(shù)字測繪轉(zhuǎn)變,由計算機(jī)代替“人眼”,邁向信息化測繪時代。航空攝影測量已成為當(dāng)前大比例尺地圖繪制技術(shù)中的熱門話題,各種航空攝影新技術(shù)一定會逐步完善。根據(jù)航攝地區(qū)的特點選擇合適的技術(shù)獲取影像,極大地提高航攝效率,縮短獲取影像周期,提高影像質(zhì)量。

航空新技術(shù)論文:航空攝影測量新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

摘要：伴隨著計算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)通信相關(guān)的技術(shù)的開發(fā)與研究，航空攝影測繪技術(shù)已經(jīng)從模式測量朝著數(shù)字化測量轉(zhuǎn)化，從而做到了運(yùn)用高科技技術(shù)來代替人進(jìn)行測繪，令攝影測繪全面地走進(jìn)數(shù)字信息化的測繪階段。本文對航空攝影測量新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)字航攝儀；DMC IMU/D GPS；激光測高掃描系統(tǒng)

引言

航空攝影測量就是在航空器中安裝攝影儀器，進(jìn)而在空中對需要測量的地形進(jìn)行攝影。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地形變化的速度非常快，同時由于我國地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，依靠傳統(tǒng)的測量技術(shù)很難對特殊地形進(jìn)行實地測量，因此借助航空攝影技術(shù)可以實現(xiàn)對復(fù)雜地形的測量，并且航空攝影測量可以縮短測量工作周期，提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

一、航空攝影測量技術(shù)的任務(wù)

目前我國航空攝影測量技術(shù)的任務(wù)主要包括對地形面貌的測量和非地形測量兩種：

1、地形測量

地形測量是航空攝影測量的主要任務(wù)，它是通過對測量地形的攝影，加強(qiáng)對地形的了解，并且按照比例尺寸對攝影的對象進(jìn)行準(zhǔn)確的濃放，以此實現(xiàn)測量的目的。在地形測量中需要做好以下三點工作：一是要保證攝影圖形的具體數(shù)據(jù)和圖形，并且按照預(yù)定的尺寸比例對航空攝影的圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)還原，并且根據(jù)還原的數(shù)據(jù)圖像，建立相應(yīng)的圖片庫；二是要建立數(shù)據(jù)庫，航空攝影要根據(jù)對地形的數(shù)據(jù)分析建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，掌握數(shù)據(jù)的不同分類以及數(shù)據(jù)之間參數(shù)的變化情況，以此實現(xiàn)在航空攝影時實現(xiàn)測量的數(shù)字化；三是積極掌握測量地形的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且根據(jù)掌握的數(shù)據(jù)情況完成對地形的整體測量，最后實現(xiàn)攝影圖像的真實還原。總之在航空攝影測量的時候要進(jìn)行合理的分工，保證攝影的圖像數(shù)據(jù)真實、準(zhǔn)確，使測量數(shù)據(jù)更加符合標(biāo)準(zhǔn)。

2、非地形測量

航空攝影測量技術(shù)不僅僅應(yīng)用在地形測量領(lǐng)域，其還應(yīng)用在許多其它領(lǐng)域。非地形測量不是以測量地形為目的，而是通過對地形的攝影觀察地形的變化，以此更加地形變化發(fā)現(xiàn)其中的問題，比如航空攝影技術(shù)應(yīng)用在軍事領(lǐng)域中，就可以通過航空攝影技術(shù)對某一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行軍事偵察，以此觀察該地形是否存在軍事設(shè)備以及該地區(qū)的變化情況；航空攝影技術(shù)應(yīng)用在工程領(lǐng)域，通過航空攝影技術(shù)可以對地形進(jìn)行勘測，分析該區(qū)域是否存在礦物質(zhì)等，以此實現(xiàn)對該區(qū)域的合理開發(fā)利用。航空攝影技術(shù)的非地形測量功能被越來越多的領(lǐng)域所應(yīng)用，其發(fā)揮的價值也越來越大。

二、航空攝影操作的關(guān)鍵和方式應(yīng)用

1、攝影精確，設(shè)計科學(xué)

在航空攝影測繪的過程當(dāng)中需要先對攝影實施準(zhǔn)確的計算，從而令別的相關(guān)要求都有一個很好的發(fā)展，同時需要注意的是要優(yōu)化航拍的設(shè)計。攝影辦法是要先確定好攝影的地點以及實施一個適合的角度攝影從而能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)計計算。進(jìn)行攝影測繪必須要切合現(xiàn)實情況，利用適合的比例來對收集到的數(shù)據(jù)以及圖像進(jìn)行還原，此外還需要添加一個大比例尺的數(shù)字圖，增加攝影的準(zhǔn)確因子，增強(qiáng)攝影高度、比例尺、以及攝影的焦距以及圖像的清晰度，經(jīng)過以上的因素從而對攝影設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。另一方面，對圖像進(jìn)行還原的方案必須要是科學(xué)合適的，圖片以及數(shù)據(jù)的收集設(shè)計需要有根有據(jù)，需要依據(jù)實際的圖像從而進(jìn)行數(shù)據(jù)以及圖片的收集相關(guān)設(shè)計，測繪不能僅僅關(guān)注在繪制圖像上，應(yīng)當(dāng)具有數(shù)據(jù)性的圖像視頻。

2、收集精確，處理科學(xué)

在航空攝影測繪過程當(dāng)中需要對攝影器械攝影收集到的數(shù)據(jù)以及圖片實施精確的計算分析，收集的方式要合理，滿足相關(guān)的指標(biāo)要求，利用精確的定位以及攝影的方式是科學(xué)合理的，從而使攝影的結(jié)果更加的切合實際情況、更加的精確。另一方面實施攝影的相關(guān)作業(yè)人員也需要對于攝影的方法有個準(zhǔn)確的認(rèn)識，根據(jù)攝影的高度不同，所采用的攝影辦法都要根據(jù)實際做出調(diào)整。同樣需要關(guān)注的是相關(guān)數(shù)據(jù)的處理方式，處理方式需要通過反復(fù)的分析探究以及相關(guān)人員的反復(fù)推算，從而可以完成對于各種數(shù)據(jù)的科學(xué)統(tǒng)計分析，因此令航空攝影測繪工作能夠很好的被執(zhí)行。航空攝影首先要在使用的飛機(jī)外體組裝好測繪過程當(dāng)中所需要使用到的相關(guān)裝置，因此能夠?qū)Φ孛鎸嵤┴Q直攝影，從而得到有關(guān)的圖像視頻，指導(dǎo)數(shù)據(jù)的采集朝著自主化以及數(shù)字化方面進(jìn)行開發(fā)。

3、質(zhì)量檢測精確，結(jié)果提交科學(xué)有效

在實施航拍測繪的最終階段需要針對收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)實施高要求的檢測，對于攝影的整個過程實施精確審核以及研究，從而達(dá)到整體的質(zhì)量準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)，此外在最終階段的檢測作業(yè)中必須要把控好質(zhì)量的這個標(biāo)準(zhǔn)。針對攝影的方式要增加每個操作單元智聯(lián)的相互聯(lián)系，能夠分辨出各個操作單元之間的異同點，對于攝影的具體項目實施整體的計算，同時對于計算得到的結(jié)果要進(jìn)行多次推導(dǎo)驗證，驗證結(jié)果是否符合實際情況，增加其真實性。此外對于數(shù)字的準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)的完整性以及精確性都要實施驗證，而進(jìn)行驗證的部門都是相關(guān)的質(zhì)量檢測部門，對于檢測和驗證的過程都需要依照相關(guān)的要求，將合同中的規(guī)定作為依據(jù)。在檢測合格之后再實施相關(guān)的驗證，如果出現(xiàn)檢測資料不達(dá)標(biāo)則驗證部門能夠拒絕驗證。

三、航空攝影測量新技術(shù)的應(yīng)用

1、數(shù)字航攝儀DMC

DMC航空攝影相機(jī)是利用四個多頻率的接收器分別接收紅、藍(lán)、綠三色光以及近紅外數(shù)據(jù)；而四個全色傳感器分別捕捉的影像，依靠少量的重疊區(qū)域生成一個大的7680?13824鑲嵌影像。此系統(tǒng)能夠在各種光線環(huán)境中，通過調(diào)整相機(jī)的曝光時間，保證圖片的質(zhì)量，該系統(tǒng)對于地面的分辨率能夠達(dá)到5cm。低空數(shù)字航空攝影測量以2000萬像素以上的小像幅數(shù)碼相機(jī)為傳感器，采用無人飛機(jī)進(jìn)行低空航攝，具有機(jī)動、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢。此種技術(shù)可以在較短的時間內(nèi)獲得部門地區(qū)較為準(zhǔn)確的高分辨率的數(shù)字圖像，另外對于天氣以及機(jī)場的依靠性較小，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在應(yīng)急保證、防災(zāi)減災(zāi)、圖形測繪等方面。

2、IMU/DGPS輔助航空攝影測量技術(shù)

GPS，即是全球定位系統(tǒng)，運(yùn)用在航空攝影測繪后，利用空三素的辦法得到角元素，從而完成了部分直接得到投影光束。IMU/DGPS，即是慣性測量單元/差分GPS，運(yùn)用在航拍之后，能夠直接取得三個線元素以及三個角元素，極少需要甚至不需要地面控制點就能夠?qū)嵤┖娇諗z影測繪，從而大大的簡化了攝影測繪工作。IMU/DGPS協(xié)助航空攝影的工作原理是利用了IMU、DGPS兩種新技術(shù)的綜合分析驗算，從而得到了具有十分高的準(zhǔn)確度的航空攝影測繪相關(guān)的概念、技術(shù)以及方案。

這種攝影方法的工作方式是首先利用組裝在飛機(jī)外體上的GPS接收裝置或是地面站點的GPS接收裝置，進(jìn)行持續(xù)的并且同步的檢測太空中的GPS衛(wèi)星信號，接下來是利用GPS載波相位測繪差分定位技術(shù)的協(xié)助從而得到了航空攝影儀的有關(guān)定位數(shù)值。IMU/DGPS技術(shù)能夠直接的得到每一張攝影到的圖片外方位元素，把其當(dāng)作加權(quán)檢測值參加到攝影測繪區(qū)域網(wǎng)的平差，因此得到了準(zhǔn)確度更加高的圖片外方位元素結(jié)果，這種測繪的方法叫做IMU/DGPS協(xié)助航空三角測繪方法。高準(zhǔn)度的差分GPS與慣性測繪部分得到航拍的曝光時間的圖像定位期空間位置，之后再針對去實施變差的更正，因此得到個各張圖片的高準(zhǔn)度外方位元素的方法稱作直接定向法。

3、LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)

LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)通過GPS輔助空中三角測繪技術(shù)，能夠減小地表的控制點，減短測繪時間，降低成本，可以真正應(yīng)用于困難地區(qū)、無圖區(qū)及邊境區(qū)的基礎(chǔ)測量。

結(jié)束語

航空攝影測量技術(shù)的發(fā)展，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要的貢獻(xiàn)，帶動了測量技術(shù)的發(fā)展。航空攝影測量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，突破了地形復(fù)雜、攝影周期長等一些弊端，促進(jìn)了我國測量事業(yè)的發(fā)展。

航空新技術(shù)論文:“地溝油”華麗轉(zhuǎn)身新技術(shù)助其成為航空用油原料

“民以食為天”，中國人痛恨“地溝油”危害食品安全，卻每天制造出成千上萬噸的餐飲廢油。如今能源技術(shù)的進(jìn)步，給中國人帶來了福音――“地溝油”轉(zhuǎn)換成航空生物燃料。每多一千克“地溝油”轉(zhuǎn)化成航空油，也就意味著餐桌上少了一份用“地溝油”回收做出來的“口水菜”！

2014年8月14日，波音中國公司在北京召開航空生物燃料油研討會，并在會上宣布，波音與中國商飛合作的“廢氣油脂”（包括地溝油、食用油邊角料、餐飲廢油等）研究項目正式進(jìn)入到了籌建“中試車間”階段，最早于八月底開通一條日產(chǎn)500千克航空生物燃料的生產(chǎn)示范線。

2012年8月16日，波音公司正式與商飛合作成立了節(jié)能減排技術(shù)中心，中心的第一個項目就是研究如何將“地溝油”轉(zhuǎn)化成航空燃油。該項目在此前的一年當(dāng)中均處于試驗階段，試驗?zāi)康氖菫榱舜蛲ā暗販嫌汀鞭D(zhuǎn)變成航空油的技術(shù)路線。然而餐飲廢油變航油，波音-商飛并非首例，國外有荷蘭航空的成功案例，國內(nèi)也有中石油1號生物航煤的技術(shù)先例，波音與商飛之所以耗費(fèi)一年多時間打通技術(shù)路線，是因為中國的“地溝油”與其他生物油脂存在不同的特性。

荷蘭航空旗下SkyNRG與中石油1號生物航煤采用的多為石油化工技術(shù)路線，比較適用于結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，成份較純的餐飲廢油，如肯德基，麥當(dāng)勞炸雞剩下的油。而波音與商飛此次針對具有“中國特色”的”地溝油“采用油脂化工技術(shù)路線，其目的是為了適應(yīng)中國八大菜系，蒸煮炒爆涮等各式各樣烹飪手法所遺留下來廢油。如全國聞名的重慶火鍋，最地道的做法就是用一鍋被重復(fù)利用的老油涮食，試想火鍋廢油的成份會何其復(fù)雜！

解決這些“成份復(fù)雜”難題的最佳辦法就是“去除雜質(zhì)”。中國商飛-波音航空節(jié)能減排技術(shù)中心對此已研發(fā)出相適應(yīng)的解決技術(shù)路線：“我們將首先對其進(jìn)行去雜質(zhì)處理，得到成份較純的中間產(chǎn)品，之后再利用優(yōu)化過的催化劑工藝對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換?！?

目前，中國商飛-波音航空節(jié)能減排技術(shù)中心已成功利用“地溝油”轉(zhuǎn)換出了一定量的航空油，轉(zhuǎn)換比例在40%左右，即100萬千克“地溝油”可轉(zhuǎn)化成40萬千克航空油。但不得不承認(rèn)，該轉(zhuǎn)換技術(shù)在成本上仍需進(jìn)一步優(yōu)化，因為相對普通航油，“地溝油”轉(zhuǎn)換航油的成本是其2倍左右。

在大多數(shù)人眼中，那些臟亂差的“地溝油”應(yīng)該是一文不值，但事實并非如此。事實上，目前“地溝油”的收購并不容易，價格也遠(yuǎn)非我們想象的那么廉價。從食堂、餐館回收的泔水價格很低，但現(xiàn)在并沒有形成行業(yè)性的集中回收，而是被一些不法商販零散回收煉制成泔水毛油獲利，轉(zhuǎn)手又賣回餐館，擾亂食品安全環(huán)境。

對于民眾一直期盼的“地溝油”轉(zhuǎn)航油，其成熟商業(yè)化運(yùn)作仍需要企業(yè)技術(shù)研發(fā)，社會自覺回收，政府政策扶持等多方面的持續(xù)努力。但好消息是通過諸如波音中國，中國商飛與中石油這類有社會責(zé)任感的企業(yè)的不懈努力，該事業(yè)離商業(yè)投產(chǎn)又更進(jìn)了一步。

航空新技術(shù)論文:航空攝影測量中新技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展

摘要：隨著測繪技術(shù)、信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，航空攝影測量技術(shù)也有了前所未有的發(fā)展和進(jìn)步，其空間數(shù)據(jù)獲取已從單一的野外測量發(fā)展到內(nèi)外業(yè)綜合以內(nèi)業(yè)為主的采集方式。本文首先簡要論述了航空攝影測繪技術(shù)的意義與研究現(xiàn)狀，然后詳細(xì)分析了數(shù)字航攝儀DMC、IMU／DGPS新技術(shù)、LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)等攝影測量新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：航空攝影測量；新技術(shù)；DMC；LIDAR

引言

攝影測量指的是通過影像研究信息的獲取、處理、提取和成果表達(dá)的一門信息科學(xué)。它的主要任務(wù)是用于測繪各種比例尺的地形圖、建立數(shù)字地面模型，為各種地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。自20世紀(jì)80年代，航空攝影測量技術(shù)陸續(xù)應(yīng)用于我國各個大城市測繪城市大比例尺地形圖。伴隨生產(chǎn)的不斷發(fā)展，各航測機(jī)構(gòu)都開始增添航空攝影測量業(yè)務(wù)，在我國個城市測繪單位中，大比例尺航測成圖技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

一、數(shù)字航空攝影測量的最新進(jìn)展與應(yīng)用領(lǐng)域

從本世紀(jì)初數(shù)字航空相機(jī)問世開始，ADS40、DMC、UCD、SWDC等航空攝影儀相繼出現(xiàn)，近些年，GPS技術(shù)、慣導(dǎo)技術(shù)、數(shù)碼掃描、激光掃描、雷達(dá)等高精端技術(shù)跟航空攝影聯(lián)系緊密，產(chǎn)生了很多新的航空攝影技術(shù)，比如GPS輔助航空攝影技術(shù)、IMLJ（POS）/DGPS輔助航空攝影技術(shù)、運(yùn)用高解像率的CCD陣列將膠片替換，獲取地面的地物地貌光譜數(shù)字信息的數(shù)字航攝儀、SAR合成孔徑雷達(dá)成像系統(tǒng)、LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)等，都在很大程度上促進(jìn)了數(shù)字航空攝影測量的良性發(fā)展。

二、數(shù)字航攝儀DMC

數(shù)字航攝儀(DigitalMappingCamera)簡稱DMC，是用于高精度、高分辨率航空攝影測量的數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)（如圖1）?；谔娲z片相機(jī)的設(shè)計思想，DMC具有歷史意義的技術(shù)突破。DMC數(shù)字航空相機(jī)由8個內(nèi)部傳感器組成：4個全色傳感器與4個多波段傳感器。4個多波段傳感器一個捕獲紅色數(shù)據(jù)，一個捕獲藍(lán)色數(shù)據(jù)，一個捕獲綠色數(shù)據(jù)，一個捕獲近紅外數(shù)據(jù)。4個全色傳感器每個捕獲一個影像的某個特定區(qū)域，區(qū)域之間有少量重疊以便形成大的7680×13824鑲嵌的影像。所有傳感器的動態(tài)輻射分辨率均為12比特。

一次飛行中由4個全色傳感器獲取的數(shù)據(jù)產(chǎn)品：全色、真彩色與彩紅外。還有由4個多波段傳感器獲取的分辨率為2048×3072數(shù)據(jù)產(chǎn)品：真彩色、彩紅外、四波段和近紅外。通過獲取相機(jī)影像數(shù)據(jù)，可利用PPS軟件得到各類影像輸出。DMC兼顧小比例尺與高分辨率大比例尺航攝業(yè)務(wù)的具體需求，其地面分辨率為5cm。這一系統(tǒng)可光線不同的條件下，用多種曝光時間來曝光，保證影像的質(zhì)量。

（一）1：20000比例尺攝影的試驗

為了對DMC數(shù)字航攝儀1：20000比例尺攝影的成圖精度情況進(jìn)行研究，在某處選取一個Ⅱ地形測段進(jìn)行航攝，共30個像對?？刂泣c的布設(shè)采取雙五點法，基線數(shù)16條，運(yùn)用GPS對控制點進(jìn)行觀測。用VirtuoZo進(jìn)行內(nèi)業(yè)加密，全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)進(jìn)行量測，采用PATBNT光束法軟件來平差，加密精度統(tǒng)計如表1。

表1 1：20000比例尺攝影的加密精度統(tǒng)計

從統(tǒng)計的加密精度看，完全符合規(guī)范要求。運(yùn)用JX4數(shù)字?jǐn)z影測量工作站恢復(fù)立體模型來測圖，之后跟該區(qū)域GPSRTK實地量測的72個顯著地物點進(jìn)行精度統(tǒng)計，平面誤差是0.167m，高程誤差是0.15m。

（二）試驗主要成果

1、DMC航空攝影分辨率高，影像清晰，加密自動選點成功率較好，連接差小，碎玉提升加密精度十分有利，且測圖地物判讀精度高。

2、運(yùn)用DMC相機(jī)進(jìn)行航空攝影，可放寬其攝影比例尺到傳統(tǒng)攝影比例尺的115~ 2倍。

3、可在傳統(tǒng)布設(shè)方法基礎(chǔ)上將控制點的布設(shè)降一個地形等級。

4、通過現(xiàn)有設(shè)備，完全可完成DMC攝影的成圖作業(yè)。

二、IMU/DGPS輔助航空攝影測量技術(shù)

IMU/DGPS輔助航空攝影測量指的是運(yùn)用裝在飛機(jī)上的GPS接收機(jī)與設(shè)在地面上的一個或多個基站上的GPS接收機(jī)同步而連續(xù)地觀測GPS衛(wèi)星信號，通過GPS載波相位測量差分對技術(shù)獲取航攝儀的位置參數(shù)進(jìn)行定位，應(yīng)用和航攝儀聯(lián)系緊密的高精度慣性測量單元（IMU，InertialMeasurementUnit）對航攝儀的姿態(tài)參數(shù)直接測定，通過聯(lián)合IMU，DGPS數(shù)據(jù)后的處理技術(shù)獲取測圖所需的每張像片高精度外方位元素的航空攝影測量理論、技術(shù)與方法。

IMU/DGPS輔助航空攝影測量的主要方法有直接定向法與IMU/DGPS輔助空中三角測量方法。

（一）直接定向法

運(yùn)用高精度差分GPS與慣性測量單元（IMU），獲得航空攝影曝光時刻影像的空間方位，通過校正系統(tǒng)誤差，獲取每張像片的高精度外方位元素。該方法就是直接定向法。

（二）IMU/DGPS輔助空中三角測量方法

把基于IMU/DGPS技術(shù)直接獲取的每張像片的外方位元素，作為帶權(quán)觀測值參和攝影測量區(qū)域網(wǎng)平差，獲取精度更高的像片外方位元素成果。該方法稱為IMU/DGPS輔助空中三角測量方法。

四、LIDAR激光測高掃描系統(tǒng)

LiDAR（LightLaserDeteetionandRanging），是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱。用激光器作為輻射源的雷達(dá)。激光雷達(dá)是結(jié)合了激光技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)的產(chǎn)物。主要是發(fā)射機(jī)、天線、接收機(jī)、跟蹤架及信息處理等部分構(gòu)成的。發(fā)射機(jī)是各種形式的激光器；天線是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡；接收機(jī)通過各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導(dǎo)體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外與可見光多元探測器件等。激光雷達(dá)用脈沖或連續(xù)波2種工作方式，探測方法分直接探測和外差探測。

激光自身的測距能力就非常精確，其測距精度可達(dá)幾厘米，而LIDAR系統(tǒng)的精確度不僅僅取決于激光自身因素，還由激光、GPS及慣性測量單元（IMU）三者同步等內(nèi)在因素所決定。伴隨商用GPS和IMU的不斷發(fā)展，通過LIDAR從移動平臺上（如在飛機(jī)上）獲取高精度的數(shù)據(jù)已被廣泛應(yīng)用。

LIDAR系統(tǒng)包括一個單束窄帶激光器和一個接收系統(tǒng)。激光器產(chǎn)生并發(fā)射一束光脈沖，打在物體上并反射回來，從而被接收器接收。接收器準(zhǔn)確地對光脈沖從發(fā)射到被反射回的傳播時間進(jìn)行測量。由于光脈沖以光速傳播，因此接收器總會在下一個脈沖發(fā)出之前收到前一個被反射回的脈沖。因為光速為已知，傳播時間即可被轉(zhuǎn)換為對距離的測量。結(jié)合激光器的高度，激光掃描角度，從GPS得到的激光器的位置和從INS得到的激光發(fā)射方向，就可能夠?qū)γ恳粋€地面光斑的座標(biāo)X，Y，Z準(zhǔn)確進(jìn)行計算。激光束發(fā)射的頻率能夠從每秒幾個脈沖到每秒幾萬個脈沖。舉例來說，一個頻率為每秒一萬次脈沖的系統(tǒng)，接收器將會在一分鐘內(nèi)記錄六十萬個點。通常情況下，LIDAR系統(tǒng)的地面光斑間距為2-4m不等。

激光雷達(dá)是一種在從紅外到紫外光譜段工作的雷達(dá)系統(tǒng)，其原理與構(gòu)造和激光測距儀非常相似?？茖W(xué)家將利用激光脈沖進(jìn)行探測的稱為脈沖激光雷達(dá)，把利用連續(xù)波激光束進(jìn)行探測的稱作連續(xù)波激光雷達(dá)。激光雷達(dá)的作用是可以對目標(biāo)位置（距離和角度）、運(yùn)動狀態(tài)（速度、振動和姿態(tài)）和形狀進(jìn)行精確測量，對目標(biāo)進(jìn)行探測、識別、分辨和跟蹤。在多年的努力之后，科學(xué)家們已經(jīng)研發(fā)出火控激光雷達(dá)、偵測激光雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)激光雷達(dá)、靶場測量激光雷達(dá)、導(dǎo)航激光雷達(dá)等。

結(jié)語

我國航空攝影測量技術(shù)起步較晚，它用計算機(jī)代替“人眼”，在理論和實踐中使數(shù)字?jǐn)z影測量得到了快速發(fā)展，在三維可視化、GIS數(shù)據(jù)更新、數(shù)學(xué)近景攝影測量等方面它將會被應(yīng)用的更加廣泛。其發(fā)展使得膠片攝影被數(shù)字?jǐn)z影所取代成為必然趨勢，而新型數(shù)字航空攝影機(jī)的應(yīng)用必將為航空攝影測量技術(shù)帶來一次變革，并把我國航空攝影測量技術(shù)推向數(shù)字航空攝影時代。

航空新技術(shù)論文:探索民航空管新技術(shù)的應(yīng)用情況

【文章摘要】

隨著國家綜合國力的提升，我國航空領(lǐng)域取得重大成就，民航空管新技術(shù)在現(xiàn)代高新技術(shù)的帶領(lǐng)下，逐漸走向成熟；同時民航空管局也在嘗試著改變發(fā)展模式，提高運(yùn)行的安全性，以確保經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的統(tǒng)一。在此民航空管新技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮著不可代替的作用。

【關(guān)鍵詞】

空管新技術(shù)；必要性；發(fā)展；問題

1 空管新技術(shù)應(yīng)用的必要性

1.1 運(yùn)輸量逐漸提高為航空事業(yè)帶來了巨大壓力

改革開放以來，我國在航空運(yùn)輸領(lǐng)域有了很大突破，與往年相比，不管是安全性能還是技術(shù)層面都有了很大提高，同時我國也成為世界中航空總運(yùn)輸量排名第二的國家。根據(jù)最近幾年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、以及我國現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)水平來推測，到二零一五年，我國的機(jī)隊規(guī)模將超過兩千六百架，全國的機(jī)場總數(shù)將增加到大約二百五十個，而每年的飛行次數(shù)將達(dá)到1143萬，與二零一零年相比，將提高一倍。然而由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不平衡以及地理環(huán)境等因素的影響，我國的大部分機(jī)場位于華北、華東、中南以及西南這些地勢相對優(yōu)越的地區(qū)，隨著技術(shù)條件的提高，西部等地質(zhì)環(huán)境惡劣的這些地方，也將會感受到便捷航空帶來的好處。正是這些運(yùn)輸需求的增加，對我國航空事業(yè)帶來很大壓力，這對于航空事業(yè)來說不僅僅是一次新的挑戰(zhàn)，更是一次難得的機(jī)遇，因此空管技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上，促進(jìn)了航空事業(yè)的快速發(fā)展。

1.2 航空運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，有待進(jìn)一步改善

我國的大部分機(jī)場，在建設(shè)過程中以及航線制定中，會受到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響；一般情況下，機(jī)場建設(shè)地區(qū)是經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，或者具有非常顯著政治地位的城市或地區(qū)，或者作為中轉(zhuǎn)站而建設(shè)的，在機(jī)場運(yùn)行過程中，會產(chǎn)生一定的放射圈，其中具有非常復(fù)雜的電磁波、地形特點等，這會在很大程度上影響到航空運(yùn)輸?shù)陌踩?，再加上人民群眾對航空運(yùn)輸安全性要求的提高，就增加了航空建設(shè)的難度。尤其是在西部地區(qū)一些機(jī)場的運(yùn)行中，由于其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有限、人流量有限，再加上地區(qū)環(huán)境十分惡劣，就需要在航空運(yùn)行中，花費(fèi)大量的財力物力去進(jìn)行維護(hù)和檢修工作，不僅僅沒有實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，同時由于傳統(tǒng)空管技術(shù)的落后，使航空運(yùn)輸?shù)陌踩浴⒖煽啃源蟠蠼档?，因此空管新技術(shù)的應(yīng)用就勢在必得，也是確保航空運(yùn)輸實現(xiàn)精確性的重要手段。

1.3 是實現(xiàn)航空領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的必然要求

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)在航空領(lǐng)域面對的最大難題之一，就是資源供應(yīng)不足，將可持續(xù)發(fā)展作為航空行業(yè)的發(fā)展宗旨，能夠在很大程度上為未來的發(fā)展打下基礎(chǔ)，具有非常重要的實際意義。針對這個問題，民航空管系統(tǒng)就不得不采取多種方式來提高航天領(lǐng)域的飛行效率，但是其前提條件是要確保飛行安全以及容裕度。我們要在科學(xué)統(tǒng)籌規(guī)劃的基礎(chǔ)下，對空域資源進(jìn)行優(yōu)化配置，縮短飛行距離、提高飛行準(zhǔn)確率，盡可能的達(dá)到節(jié)能減排的效果，降低飛行成本，以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最大化。

民航空管新技術(shù)的應(yīng)用，需要在效率、服務(wù)、安全、容量等方面進(jìn)行重點提高，這就對新技術(shù)的推廣提出了更大挑戰(zhàn)，同時也表現(xiàn)了提高飛行系統(tǒng)綜合能力的迫切性，使新技術(shù)應(yīng)用得到更快速的發(fā)展。

2 空管新技術(shù)的發(fā)展和問題研究

2.1 我國民航空管新技術(shù)的發(fā)展

我國民航局是在一九九四年成立的，在成立之初就特別重視新技術(shù)的研發(fā)和使用，并還開設(shè)了相應(yīng)的技術(shù)研究部門，在相關(guān)法律法規(guī)的嚴(yán)格督促下，以及相關(guān)政策的支持下，將一系列先進(jìn)技術(shù)投入研究實驗中，如衛(wèi)星導(dǎo)航、自動監(jiān)視等；2000年，經(jīng)過一段時間的研究，在我國西部地區(qū)建立了世界上第一條投入使用的FANS航路，即L888航路，這一成果為我國航空事業(yè)的發(fā)展奠定了扎實的基礎(chǔ)，到如今，短短的十幾年的時間內(nèi)，在民航局的大力支持下，加強(qiáng)對新技術(shù)的研發(fā)力度，并成立了一系列科研基地，取得很大的科研成果。但是我們不能忽略在新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用中，所凸顯的問題，要重視我們在實踐中，積累的相關(guān)經(jīng)驗，并對航空領(lǐng)域的發(fā)展做進(jìn)一步的貢獻(xiàn)?，F(xiàn)如今

2.2 空管新技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)重點關(guān)注的問題

空管系統(tǒng)從構(gòu)成上來講，是一個相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，不管是哪一種的新技術(shù)，在實際應(yīng)用中，總會或多或少的對目前的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，為了最大程度上確保飛行安全，在新技術(shù)投入使用時，要進(jìn)行一定的測試工作，包括整體評估、工程驗證、數(shù)據(jù)分析以及安全性考察等等，在新技術(shù)的應(yīng)用中，我們需要對以下幾點問題進(jìn)行重點掌握。

首先是就是空管技術(shù)的軟件功能，在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展的影響下，空管設(shè)備的價值已經(jīng)由原來的硬件主體轉(zhuǎn)變成軟件主體，并且逐漸實現(xiàn)了自動化操作系統(tǒng)；對于軟件功能來講，其主要的特點就是在系統(tǒng)性、兼容性以及驗證性上，提出了更高的要求，需要在嚴(yán)格的管理中，提高運(yùn)行效率，這些特征在間接說明了對新技術(shù)及逆行那個測試的必要性。

其次就是在系統(tǒng)驗證方面，一項新技術(shù)從研發(fā)到最后的推廣，需要經(jīng)過一個非常復(fù)雜的驗證工作，任何一種技術(shù)都是需要一定的外界環(huán)境或者操作技能來配合完成的，而是在一遍遍的實驗中，不斷整理相關(guān)數(shù)據(jù)，而明確其是否能夠達(dá)到可靠、可用的效果，是否能夠與我國的飛行條件和外界環(huán)境相適應(yīng)，是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的運(yùn)行效果。所以在整個測試過程中，我們要對評估、驗證等工作進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并在新技術(shù)的測試中引進(jìn)現(xiàn)代化、科學(xué)化的管理模式，為新技術(shù)的推廣奠定基礎(chǔ)。

然后就是在新技術(shù)應(yīng)用中的過渡性，從多年工作經(jīng)驗中，我們可以看出，很多新技術(shù)的投入使用，都需要進(jìn)行非常長的一段時期的過渡，在此過程中，要充分考慮到技術(shù)應(yīng)用的可行性，對外界環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，對技術(shù)的成熟度進(jìn)行精確測定，在多種綜合因素的考慮下，制定出長期的發(fā)展規(guī)劃、以及各階段的發(fā)展目標(biāo)，以確保新技術(shù)的順利使用。

最后就是在空管新技術(shù)的掌握上，我們要進(jìn)行重點把握；縱觀整個世界中的民航技術(shù)發(fā)展情況來看，每個國家之間在技術(shù)上都有一定的合作互助，但是國家與國家之間為了進(jìn)一步保存實力，并不會將一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行共享，一些西方發(fā)達(dá)國家仍舊在技術(shù)上保持著絕對優(yōu)勢，對于我國來說，我們要在技術(shù)上加大投資力度，將技術(shù)研發(fā)作為我們航空事業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容之一，逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化，并要逐漸提高航空管理的有效性。

3 結(jié)語

經(jīng)過一段時間的發(fā)展，我國民航空管新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，取得良好成效，在其中我們對民航空管新技術(shù)發(fā)展的必要性以及發(fā)展概況和要重點關(guān)注的問題，進(jìn)行了簡要的概述，希望能夠為同行業(yè)的研究者提供一定的理論參考。

航空新技術(shù)論文:改變航空工業(yè)的制造新技術(shù)

引言

英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志2012年制作專題論述了當(dāng)今全球范圍內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域正在經(jīng)歷的第三次革命，認(rèn)為這次革命是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)和新材料、新能源相結(jié)合的工業(yè)革命，它以“制造業(yè)數(shù)字化”為核心，并將使全球技術(shù)要素和市場要素配置方式發(fā)生革命性變化。新材料、新工藝、新機(jī)器人、新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造服務(wù)，生產(chǎn)會更加經(jīng)濟(jì)、高效、靈活、精簡。3D打印技術(shù)作為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志”，被認(rèn)為是推動新一輪工業(yè)革命的重要契機(jī)，已經(jīng)引起全世界的廣泛關(guān)注。3D打印技術(shù)作為具有前沿性、先導(dǎo)性的新興技術(shù)，正在使傳統(tǒng)生產(chǎn)方式和生產(chǎn)工藝發(fā)生深刻變革。3D打印技術(shù)將以其革命性的“制造靈活性”和“大幅節(jié)省原材料”在制造業(yè)掀起一場革命，它最適合應(yīng)用于多品種、小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、原材料價值量高的結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域，因此有望在航空制造領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

3D打印技術(shù)（3D Printing）是快速成型技術(shù)（Rapid Prototyping Manufacturing）的一種，也叫做增材制造（ Additive Manufacturing）?；驹硎前岩粋€通過設(shè)計或者掃描等方式做好的3D模型按照某一坐標(biāo)軸切成無限多個剖面，然后一層一層打印出來并按原來的位置堆積到一起，形成一個實體的立體模型。3D打印技術(shù)使用的方法有很多種，表1給出了美國科技政策研究所對3D打印技術(shù)按過程、主要廠商、所用材料和典型市場進(jìn)行的分類。

國內(nèi)外3D打印技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

世界主要國家競相從戰(zhàn)略高度重視發(fā)展3D打印

3D打印技術(shù)的歷史由來已久。1986年，美國3D System公司推出了第一款工業(yè)化的“3D打印”設(shè)備，1990年開始銷售，短短幾年中，形成了巨大的市場。近年來，美國以企業(yè)和大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)等半政府半民間的組織為主導(dǎo)力量，明顯加大加快了對3D打印技術(shù)研發(fā)的組織力度。2009年，以美國相關(guān)大學(xué)為主的“增材制造路線（RAM）研討會”就未來5～10年的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了廣泛的討論，并發(fā)表了較有影響的路線圖研討報告。根據(jù)這一報告的建議，由愛迪生焊接研究所（EWI）牽頭于2010年成立“增材制造共同體AMC（Additive Manufacturing Consortium）”，試圖將相關(guān)的制造商與供應(yīng)商同大學(xué)與研究機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)成為一個互動良性促進(jìn)發(fā)展的生態(tài)組織，共同解決3D打印技術(shù)中還存在著的大量問題。AMC目前已有30余家企業(yè)、研究所、大學(xué)、軍方和政府等機(jī)構(gòu)成員，以金屬材料的增材制造技術(shù)為主，每季度活動一次。目前，AMC整合EWI及其成員的設(shè)備、技術(shù)和專業(yè)知識，初步構(gòu)成了一個分布式、網(wǎng)絡(luò)化的增材制造“國家實驗平臺中心NTBC（National Test Bed Center）”。AMC和NTBC的使命就是提高3D打印增材制造技術(shù)的成熟度，促進(jìn)相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)投資，在全美范圍內(nèi)將這一新興的制造方式早日轉(zhuǎn)化為主流的制造方式。自2011年起，AMC每年都向其會員增材制造的現(xiàn)狀報告。此外，近3年來美國政府、軍方及企業(yè)還多次組織3D打印技術(shù)的有獎挑戰(zhàn)大賽，希望以此加速相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用和普及。

盡管美國在3D打印的整體技術(shù)上領(lǐng)先全球，但在基礎(chǔ)研究設(shè)施、研發(fā)組織和政府支持上，歐盟明顯領(lǐng)先。首先，歐盟在政府研發(fā)方面的投入要大于美國（不計不公開的國防軍事投入），著名的大型合作項目包括英國的增材制造創(chuàng)新中心、歐盟第六框架項目大航空航天組件快速生產(chǎn)Rapolac（Rapid Production of Large Aerospace Components），全程專注航空航天的SMD（Shaped Metal Deposition）技術(shù)等。其次，歐洲工業(yè)界也主動組織形成3D打印產(chǎn)業(yè)群，開發(fā)增材制造的市場。一度形成原始創(chuàng)新技術(shù)源于美國，但其后的研發(fā)和應(yīng)用及商業(yè)化卻是由歐盟等國家完成的局面。此外其他一些國家也都競相從國家戰(zhàn)略高度重視發(fā)展增材制造業(yè)，澳大利亞近期制定了金屬堆積制造路線，南非正在扶持基于激光的大型堆積制造機(jī)器的開發(fā)，日本也在著力推動堆積制造技術(shù)的推廣應(yīng)用。

3D打印行業(yè)處于迅速兼并與整合過程中，專利成為競爭的重要武器

2011年3D打印產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模為17億美元。目前，快速成型技術(shù)的市場應(yīng)用份額如圖1所示，其中航空航天約占8%。目前，全球有兩家3D打印機(jī)制造巨頭，分別為3D System 和Stratasys，均在美國上市，2011年營業(yè)收入分別為2.3億美元和1.6億美元。3D Systems公司自2009以來已連續(xù)收購了25家公司，并于2011年11月收購了3D打印技術(shù)的最早發(fā)明者和最初專利擁有者Z Corporation公司之后，一舉奠定了在3D打印領(lǐng)域的龍頭地位。Stratasys公司繼2011年5月收購Solidscape公司之后，又于2012年4月與以色列著名3D打印系統(tǒng)提供商Objet宣布合并。當(dāng)前，國際3D打印行業(yè)正處于迅速兼并與整合過程中，行業(yè)巨頭正在加速崛起。

3D打印行業(yè)巨頭積極展開收購行動，在擴(kuò)大公司規(guī)模的同時也吸收了大量的相關(guān)專利，并以此專利優(yōu)勢，在專利上限制對手的發(fā)展。目前全球擁有3D打印專利前5名的公司見圖2、表2。

從2005年開始，3D Systems利用自己的專利優(yōu)勢成功狙擊了納博特斯克的7項專利申請。2012年底，3D Systems又控告Formlabs公司推出的初級3D打印機(jī)涉嫌侵犯其專利技術(shù)。

我國3D打印的技術(shù)水平基本與國際同步，但在產(chǎn)業(yè)化方面嚴(yán)重落后

20世紀(jì)90年代初，我國開始推進(jìn)增材制造設(shè)備，即3D打印機(jī)的研發(fā)，在快速成型技術(shù)方面取得了長足進(jìn)展。我國的華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、北京隆源公司、中航重機(jī)激光和南京航空航天大學(xué)等單位，于上世紀(jì)90 年代初率先開發(fā)快速成型設(shè)備，以及進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研究、開發(fā)、推廣和應(yīng)用。其中，清華大學(xué)成功開發(fā)了無木模鑄造工藝 （Patternless Casting Manufacturing），即采用逐點噴灑粘結(jié)劑和催化劑的方法來實現(xiàn)鑄造沙粒間的粘結(jié)。華中科技大學(xué)研發(fā)出世界最大激光快速制造裝備，使得我國在快速制造領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。西安交通大學(xué)研制出了激光快速成型設(shè)備LPS、SPS 系列成型機(jī)，并成功推向國內(nèi)外市場。在國家科技部領(lǐng)導(dǎo)和組織下先后成立了近10家旨在推廣應(yīng)用快速成型技術(shù)的“快速原型制造技術(shù)生產(chǎn)力促進(jìn)中心”，863/CIMS 主題專家組還將快速成形技術(shù)納入目標(biāo)產(chǎn)品發(fā)展項目。可以說我國在典型的快速成形設(shè)備、軟件、材料等方面的研究和產(chǎn)業(yè)化方面獲得了重大進(jìn)展，我國快速成形技術(shù)的研究工作基本與國際同步。但在快速成形技術(shù)新設(shè)備研發(fā)和應(yīng)用方面我國則落后于國外。國外快速成形技術(shù)在航空領(lǐng)域有超過8%的應(yīng)用量，而我國在這方面的應(yīng)用量則非常低。據(jù)估計，3D打印設(shè)備在我國企業(yè)級裝機(jī)量在400臺左右，2010年以來年增速均為70%左右，市場規(guī)模超過1億元。

3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用情況

歐美已將3D打印技術(shù)視為提升航空航天領(lǐng)域水平的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在3類：1）外形驗證，整機(jī)和零部件外形評估和測試、驗證；2） 直接產(chǎn)品制造，例如無人機(jī)的機(jī)翼、云臺、油箱、保護(hù)罩等，美國一些大飛機(jī)中也有多個零部件采用3D打印直接制造；3） 精密熔模鑄造的原型制造，采用精密澆鑄工藝來制作部件前的原型等。

國外應(yīng)用情況

波音公司已經(jīng)利用3D打印技術(shù)制造了大約300種不同的飛機(jī)零部件，包括將冷空氣導(dǎo)入電子設(shè)備的形狀復(fù)雜導(dǎo)管。目前波音公司和霍尼韋爾正在研究利用3D打印技術(shù)打印出機(jī)翼等更大型的產(chǎn)品。

空客在A380客艙里使用3D打印的行李架，“臺風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)中也使用了3D打印的空調(diào)系統(tǒng)?？湛凸咀罱岢觥巴该黠w機(jī)概念”計劃，制定了一張“路線圖”，從打印飛機(jī)的小部件開始，一步一步發(fā)展，最終在2050年左右用3D打印機(jī)打印出整架飛機(jī)?！案拍铒w機(jī)”本身有許多令人眼花繚亂的復(fù)雜系統(tǒng)，比如仿生的彎曲機(jī)身，能讓乘客看到周圍藍(lán)天白云的透明機(jī)殼等，傳統(tǒng)制造手段難以使用，3D打印或許是一條捷徑。

GE航空2012年11月20日收購了一家名為Morris Technologies的3D打印企業(yè)，計劃利用后者3D打印技術(shù)打印LEAP發(fā)動機(jī)組件。GE把這次收購看作是對新制造技術(shù)的投資，認(rèn)為具備處理新興材料與復(fù)雜設(shè)計的工藝制造開發(fā)能力，對GE的未來至關(guān)重要。

美國空軍對3D打印也報以厚望，近日與3D Systems簽約，投資29.5億美元用于其開發(fā)打印F-35戰(zhàn)機(jī)部件和其他武器系統(tǒng)的3D打印系統(tǒng)。

國內(nèi)應(yīng)用情況

中航重機(jī)激光技術(shù)團(tuán)隊早在2000年前后，就已經(jīng)開始投入“3D激光焊接快速成型技術(shù)”研發(fā)。目前，中航重機(jī)激光產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于我國多款新型飛機(jī)上，并起到關(guān)鍵作用。除了軍用飛機(jī)，中航重機(jī)激光還在開拓世界最先進(jìn)四代航空發(fā)動機(jī)最核心技術(shù)之一——整體葉盤應(yīng)用市場，以及大型水面水下艦艇市場。

北航同我國主要飛機(jī)設(shè)計研究所等單位“產(chǎn)學(xué)研”緊密合作，瞄準(zhǔn)大型飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)等國家重大戰(zhàn)略需求，歷經(jīng)17年研究在國際上首次全面突破了鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加工大型復(fù)雜整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形工藝、成套裝備和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，并已在飛機(jī)大型構(gòu)件生產(chǎn)中研發(fā)出五代、10余型裝備系統(tǒng)，已經(jīng)受近十年的工程實際應(yīng)用考驗，使我國成為迄今世界上唯一掌握大型整體鈦合金關(guān)鍵構(gòu)件激光成形技術(shù)并成功實現(xiàn)裝機(jī)工程應(yīng)用的國家。2013年1月18日，王華明聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊?wèi){“3D激光快速成型技術(shù)”獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎。3D打印對生產(chǎn)方式的變革

相比較傳統(tǒng)制造業(yè)，3D打印在制造模式、流程、供應(yīng)鏈等方面發(fā)生巨大變化。1）定制成為新標(biāo)準(zhǔn)。制造模式上，過去是生產(chǎn)線規(guī)模化生產(chǎn)，今后則可能更多的是數(shù)字化、個性化、分散化的定制生產(chǎn)，不再需要庫存大量零部件，也不需要大量生產(chǎn)。2）縮短上市時間。3D打印無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期。3）更優(yōu)越的產(chǎn)品性能。3D打印的產(chǎn)品是自然無縫連接，結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)固性和連接強(qiáng)度要高于焊接等傳統(tǒng)方法。4）開放式的產(chǎn)品設(shè)計。3D打印產(chǎn)品設(shè)計者與消費(fèi)者之間可以通過互動改進(jìn)產(chǎn)品，這個互動是雙向的，消費(fèi)者也可以自己設(shè)計產(chǎn)品。5）改變離岸經(jīng)濟(jì)模式。3D打印對產(chǎn)品供應(yīng)鏈有重大影響，選擇生產(chǎn)地時，勞動力成本不再那么重要，而是考慮如何接近消費(fèi)者，傳統(tǒng)過程的供應(yīng)鏈就變得短了，使得傳統(tǒng)的離岸經(jīng)濟(jì)模式得以改變。

3D打印產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展前景

對于3D打印未來的發(fā)展前景，業(yè)界普遍看好。作為全國工業(yè)的主管部門，工信部準(zhǔn)備組織研究制訂3D打印技術(shù)路線圖、中長期發(fā)展戰(zhàn)略，推動完善3D打印技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制定，研究制定支持3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專項財稅政策。據(jù)報道科技部的3D打印相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃也正在研究制定中，近期即將公布。高德納（ Gartner ）公司2012年的新興技術(shù)炒作周期報告判斷：3D打印技術(shù)目前正在進(jìn)入概念炒作的高峰階段，在5～10年的時間內(nèi)將迎來發(fā)展高峰（見圖3）。

據(jù)Wohlers Associates報告分析，全球3D打印產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在1988～2010年間保持著26.2%的年均增速。2011年3D打印產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模為17億美元，到2016年產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將達(dá)到31億美元，2020年將達(dá)到52億美元，其中零部件制造將占80%。而對于快速成型應(yīng)用領(lǐng)域，則市場更為廣闊。2012年，全世界快速成型制造的產(chǎn)值估計為230億美元，2015年產(chǎn)值將會達(dá)到350億美元。

不過3D打印技術(shù)要進(jìn)一步擴(kuò)展其產(chǎn)業(yè)應(yīng)用空間，目前仍面臨著一些瓶頸和挑戰(zhàn)：一是成本方面，現(xiàn)有3D打印機(jī)造價仍普遍較為昂貴，給其進(jìn)一步普及應(yīng)用帶來了困難。二是打印材料方面，目前3D打印的成型材料多采用化學(xué)聚合物，選擇的局限性較大，成型品的物理特性較差，而且安全方面也存在一定隱患。三是精度、速度和效率方面，目前3D打印成品的精度還不盡如人意，打印效率還遠(yuǎn)不適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需求，而且受打印機(jī)工作原理的限制，打印精度與速度之間存在嚴(yán)重沖突。四是產(chǎn)業(yè)環(huán)境方面，3D打印技術(shù)的普及將使產(chǎn)品更容易被復(fù)制和擴(kuò)散，制造業(yè)面對的盜版風(fēng)險大增，現(xiàn)有知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)機(jī)制難以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的需求。

3D打印技術(shù)未來發(fā)展的主要趨勢

隨著智能制造的進(jìn)一步發(fā)展成熟，新的信息技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)等不斷被廣泛應(yīng)用到制造領(lǐng)域，3D打印技術(shù)也將被推向更高的層面。未來，3D打印技術(shù)的發(fā)展將體現(xiàn)出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢。

提升3D打印的速度、效率和精度，開拓并行打印、連續(xù)打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質(zhì)量、力學(xué)和物理性能，以實現(xiàn)直接面向產(chǎn)品的制造；開發(fā)更為多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質(zhì)材料及復(fù)合材料等，特別是金屬材料直接成型技術(shù)有可能成為今后研究與應(yīng)用的又一個熱點；3D打印機(jī)的體積小型化、桌面化，成本更低廉，操作更簡便，更加適應(yīng)分布化生產(chǎn)、設(shè)計與制造一體化的需求以及家庭日常應(yīng)用的需求；軟件集成化，實現(xiàn)CAD/CAPP/RP的一體化，使設(shè)計軟件和生產(chǎn)控制軟件能夠無縫對接，實現(xiàn)設(shè)計者直接聯(lián)網(wǎng)控制的遠(yuǎn)程在線制造。

航空制造業(yè)整合3D打印技術(shù)的建議

我國是制造業(yè)大國，3D打印技術(shù)對中國諸多企業(yè)將是顛覆性的變革。我國航空制造業(yè)必須未雨綢繆，積極為迎接此技術(shù)革命做好準(zhǔn)備。

（1）推進(jìn)“產(chǎn)學(xué)研用”結(jié)合，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)業(yè)化程度。

（2）改變產(chǎn)品，如研發(fā)現(xiàn)有產(chǎn)品的數(shù)字版及3D打印所需相應(yīng)的硬軟件。

（3）改變制造過程和方法，將現(xiàn)有制造系統(tǒng)智能化自動化，引入3D制造系統(tǒng)，形成復(fù)合體系。增材制造和減材制造相輔相成，復(fù)合制造體系在今后將成為主流。

（4）改變商業(yè)模式。這一次新工業(yè)革命要求完全不同的價值獲取與盈利模式，及相關(guān)的流程設(shè)計，資源配置和組織機(jī)構(gòu)的形式。

（5）提前專利布局，在發(fā)展初期就要將目光放長遠(yuǎn)，不能滿足于現(xiàn)有已經(jīng)被國外企業(yè)掌握的核心技術(shù)，而是要更多的走自己的專利之路，努力發(fā)展創(chuàng)新技術(shù)，搶占技術(shù)先機(jī)，積極進(jìn)行合理的專利布局，包括國際市場專利布局，同時擺脫對國外3D打印耗材的依賴，避免陷入不必要的專利泥潭，爭取在未來的市場競爭中占據(jù)有利地位。

（5）GE收購3D打印企業(yè)，某種程度上給航空企業(yè)提供了借鑒：通過一些資本化運(yùn)作手段，兼并收購一些具有核心技術(shù)的3D打印企業(yè)，以核心制造能力為重點，打造航空企業(yè)自身的價值元寶曲線，或許是在這次工業(yè)革命中實現(xiàn)快速趕超的有效途徑。

（作者單位系中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心）

航空新技術(shù)論文:航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)燃燒室新技術(shù)

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)燃燒室的功能是將燃料的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為熱能。在航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)上燃燒室分為主燃燒室和加力燃燒室，主燃燒室是發(fā)動機(jī)核心機(jī)的三大高壓部件之一，加力燃燒室主要用在戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)上以短時間增加發(fā)動機(jī)推力，使飛機(jī)加速，在除戰(zhàn)斗機(jī)以外的其他飛機(jī)發(fā)動機(jī)上一般不設(shè)加力燃燒室。主燃燒室將燃料燃燒后形成的高溫高壓燃?xì)怛?qū)動渦輪做功帶動壓縮部件，除去帶動壓縮部件所消耗的功之外，剩余的高溫高壓燃?xì)獾哪芰客ㄟ^噴管排氣產(chǎn)生推進(jìn)力推動飛機(jī)前進(jìn)，或通過動力渦輪帶動螺旋槳、槳扇、旋翼產(chǎn)生拉力及升力。發(fā)動機(jī)吸入的空氣中的氧氣在主燃燒室燃燒過程中并未全部消耗，因此在渦輪后可以設(shè)置加力燃燒室，再次噴入燃料燃燒加熱燃?xì)猓M(jìn)一步提高燃?xì)饽芰恳栽黾影l(fā)動機(jī)的推力，主燃燒室和加力燃燒室在發(fā)動機(jī)上的位置見圖1。

隨著航空發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動機(jī)的工作壓力和渦輪前溫度越來越高，燃燒室的工作條件和技術(shù)指標(biāo)要求越來越苛刻，突出的技術(shù)矛盾是在燃燒室負(fù)荷越來高的情況下，滿足高的燃燒性能和輕的重量要求，在傳統(tǒng)燃燒技術(shù)基礎(chǔ)上必須采用新的原理和技術(shù)方案以提高發(fā)動機(jī)總體性能指標(biāo)。

主燃燒室新技術(shù)

航空燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式可分為單管燃燒室、環(huán)管燃燒室、環(huán)形燃燒室，這基本與航空燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展歷程相對應(yīng)。早期的燃燒室多為單管燃燒室，后來發(fā)展為環(huán)管燃燒室，上世紀(jì)60年代，環(huán)形燃燒室出現(xiàn)并成為燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的必然選擇，隨著燃燒技術(shù)的發(fā)展，短環(huán)形燃燒室是目前普遍采用的方案（圖2）。在采用離心式壓氣機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)中為了縮短軸距并利用離心壓氣機(jī)徑向尺寸較大的特點，發(fā)展了環(huán)形回流燃燒室或環(huán)形折流燃燒室。

現(xiàn)代高性能發(fā)動機(jī)對主燃燒室提出了越來越高的要求，對于軍用發(fā)動機(jī)主燃燒室而言，要求其具有更高的溫升工作能力和更寬的工作范圍；而民用發(fā)動機(jī)對燃燒室污染排放指標(biāo)提出了極為苛刻的要求，以滿足發(fā)動機(jī)適航取證。因此主燃燒室主要朝兩個方向發(fā)展：高性能軍用發(fā)動機(jī)使用的高溫升燃燒室及民用發(fā)動機(jī)需要的低排放燃燒室；為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，提出了以下燃燒室新技術(shù)方案。

旋流器陣列多點噴射燃燒室（圖3）。此類燃燒室是將常規(guī)燃燒室頭部的旋流器和噴嘴的尺寸縮小，在傳統(tǒng)燃燒室單個頭部大小的空間內(nèi)布置多個噴射點，每個噴射點的燃料和空氣快速均勻的混合，每個噴射點有自己的回流區(qū)和燃燒區(qū)，燃燒時有多個火焰，由于每個噴射點的回流區(qū)長度短，燃燒駐留時間短，在降低污染物的生成方面有很大的潛力。同時該類型燃燒室由于有多個噴射點的存在，可以將噴射區(qū)域進(jìn)行分區(qū)燃燒，兼顧燃燒室在低工況下的穩(wěn)定工作及高工況下的高效燃燒，適合于工作范圍寬廣的高溫升燃燒室；還可以對噴射點進(jìn)行控制，具有溫度場主動調(diào)節(jié)能力，能夠滿足高性能軍用發(fā)動機(jī)高品質(zhì)燃燒室出口溫度場的需求。

駐渦燃燒室（圖4）。駐渦燃燒室是一種采用獨立凹腔進(jìn)行穩(wěn)焰的燃燒室，其原理是由超聲速燃燒的背風(fēng)臺階穩(wěn)定火焰原理演變而來，最早在美國的IHPTET計劃中提出。駐渦燃燒室由產(chǎn)生值班火焰的凹腔結(jié)構(gòu)和鈍體穩(wěn)焰主燃區(qū)組成，其主要特點是可以實現(xiàn)分區(qū)分級燃燒，發(fā)動機(jī)在點火、慢車等小工況狀態(tài)時，燃燒室只駐渦區(qū)工作，保證了燃燒室低工況穩(wěn)定性；而在起飛等大功率狀態(tài)下燃燒室駐渦區(qū)和主燃區(qū)同時工作，保證高工況下的高效燃燒性能；駐渦燃燒室其點火器位于駐渦區(qū)內(nèi)，不易被吹熄，點火性能相對其他燃燒室更加優(yōu)越。由于實現(xiàn)分級燃燒，能夠有效控制氮氧化物等污染排放物的生成。美國GE公司在駐渦燃燒室研究方面處于領(lǐng)先地位，通過多年的研究已經(jīng)發(fā)展了四代駐渦燃燒室，并開展了相關(guān)的試驗，GE公司在2007年完成了全環(huán)形駐渦燃燒室設(shè)計和試驗驗證，擬應(yīng)用在高推重比發(fā)動機(jī)上。

渦輪級間燃燒室及超緊湊燃燒室。渦輪內(nèi)燃燒最初的目的是采用渦輪內(nèi)燃燒取代主燃燒室建立定溫循環(huán)， 定溫循環(huán)的效率比常規(guī)燃燒室的定壓循環(huán)高30%～40%，但定溫循環(huán)超出了常規(guī)發(fā)動機(jī)的設(shè)計參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)，只能用于理論研究。在本世紀(jì)初，由Sirignano等人提出了在高低壓渦輪之間的補(bǔ)燃燃燒形式，在此方案的基礎(chǔ)上發(fā)展了渦輪級間燃燒室（Inter-stage Turbine Burner，ITB）及超緊湊燃燒室（Ultra-Compact Combustor，UCC）。

渦輪級間燃燒室（圖5）是在高低壓渦輪之間再布置一個小型燃燒室，由于有渦輪級間燃燒室的存在，可以拓展壓氣機(jī)總增壓比的設(shè)計范圍，適當(dāng)降低渦輪前溫度提高渦輪壽命，實現(xiàn)高飛行馬赫數(shù)下發(fā)動機(jī)推力更大耗油率更低的目標(biāo)。渦輪級間燃燒室由于受到結(jié)構(gòu)布局的影響，需要在較小的空間內(nèi)完成穩(wěn)焰、燃燒等過程，所以一般采用駐渦凹腔穩(wěn)焰燃燒的方案。

超緊湊燃燒室（圖6）是渦輪間燃燒室的進(jìn)一步提高和發(fā)展，其基本原理是將燃燒室與高、低壓渦輪導(dǎo)葉整合，實現(xiàn)在渦輪導(dǎo)葉內(nèi)燃燒，實現(xiàn)近似等溫燃燒循環(huán)，提高發(fā)動機(jī)的熱效率，此方案對發(fā)動機(jī)性能參數(shù)及結(jié)構(gòu)的改變較多。超緊湊燃燒室是目前幾種先進(jìn)燃燒技術(shù)如：凹腔穩(wěn)焰、多點噴射組織燃燒，周向燃燒、旋流燃燒、補(bǔ)氣射流、駐渦燃燒等技術(shù)的綜合應(yīng)用的集成。

美國空軍研究實驗室針對超緊湊燃燒室開展了四個階段的研究。階段一：以替代主燃燒室為目標(biāo)的研究；階段二、階段三：以替代渦輪級間燃燒室為目標(biāo)的研究工作；階段四：以實現(xiàn)渦輪內(nèi)燃燒替代加力燃燒室為目標(biāo)的研究工作，最終實施定溫循環(huán)燃燒。超緊湊燃燒技術(shù)目前已經(jīng)在渦輪間燃燒上進(jìn)行了試驗驗證（圖7），其貧油熄火油氣比只有目前系統(tǒng)的25%～50%，同時在應(yīng)用時可以和渦輪葉片整合一體，實現(xiàn)渦輪內(nèi)燃燒構(gòu)想，并且已經(jīng)開始實施，更設(shè)想用以取代主燃燒室，實施定溫循環(huán)，實現(xiàn)高效率動力輸出，并且作為下一代燃燒室技術(shù)，減小發(fā)動機(jī)重量和尺寸。

低排放燃燒技術(shù)。其中包括：貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒技術(shù)；富油燃燒技術(shù)。 貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒技術(shù)燃燒室的污染排放物包括：一氧化碳（CO）、未燃碳?xì)洌║HC）、氮氧化物（NOx）和冒煙等4種燃燒產(chǎn)物，目前除氮氧化物以外，其他排放物指標(biāo)已相當(dāng)?shù)?，低排放技術(shù)的重點是進(jìn)一步降低氮氧化物的排放，直接的措施是縮短燃料的燃燒時間，降低燃燒區(qū)的燃燒溫度。貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室是通過在燃燒區(qū)加入大量空氣，并使燃油和空氣預(yù)先混合并完成部分蒸發(fā)再進(jìn)行燃燒，相對于傳統(tǒng)的旋流擴(kuò)散燃燒，燃燒均勻，燃燒溫度低，因此燃燒產(chǎn)物中的污染排放特別是氮氧化物（NOx）顯著降低，貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒技術(shù)有很多種方案，目前取得成功的是GE公司研制的雙環(huán)預(yù)混旋流（TAPS）燃燒技術(shù)（圖8），燃燒室結(jié)合了分級分區(qū)燃燒和貧油預(yù)混燃燒的思想。由值班級（預(yù)燃級）和主燃級組成。值班級為擴(kuò)散火焰模式，保證發(fā)動機(jī)啟動點火可靠和較為寬廣的燃燒邊界；主燃級為貧油預(yù)混燃燒模式，主要工作于大工況，以減少NOx的生成。

目前，TAPS燃燒室已發(fā)展了三代，分別為TAPS1、TAPS2和TAPS3。TAPS1技術(shù)目標(biāo)是要比傳統(tǒng)富油頭部設(shè)計的燃燒室或CAEP2標(biāo)準(zhǔn)降低NOx排放50%，成功用于GEnx發(fā)動機(jī)上；TAPS2的目標(biāo)是在TAPS1的基礎(chǔ)上再降50%，主要是針對總增壓比大于40的發(fā)動機(jī)，比CAEP2標(biāo)準(zhǔn)NOx排放降低70%，首先用于我國大飛機(jī)C919的啟動發(fā)動機(jī)LEAP-X上；TAPS3目標(biāo)是比CAEP/6降低NOx排放75%，比CAEP/2降低85%。

富油燃燒技術(shù)。富油燃燒的基本特點是主燃區(qū)空氣量低于燃料完全燃燒所需空氣量，當(dāng)燃燒區(qū)為富油燃燒時，因燃燒不完全，燃?xì)鉁囟容^低，NOx生成量也較低，但是經(jīng)過富油燃燒后，有大部分燃油未燃燒完全，隨著燃?xì)庀蛳掠瘟鲃樱囟ㄒ诨瘜W(xué)恰當(dāng)比附近燃燒，此時，燃?xì)鉁囟群芨?，是NOx大量產(chǎn)生的區(qū)域，為了跳過該區(qū)域，通過在富油燃燒區(qū)末端加入大量空氣瞬時降低燃?xì)鉁囟?，此后未完全燃燒的可燃成分在貧油狀態(tài)繼續(xù)燃燒，從而整個燃燒過程的溫度降低。典型的富油燃燒技術(shù)是PW公司研制的富油燃燒-快速淬熄-貧油燃燒（RQL，圖9）技術(shù)。PW公司將RQL燃燒技術(shù)用在V2500發(fā)動機(jī)扇形試驗段上試驗，其結(jié)果比當(dāng)時的排放標(biāo)準(zhǔn)低50%。之后，PW公司進(jìn)行一系列的低排放燃燒室的研發(fā)，他的低排放燃燒室稱為TALON燃燒室，分別發(fā)展了TALONⅠ、TALONⅡ和TALONⅩ等一系列低排放燃燒室，已在PW4084、PW6000、PW8000等發(fā)動機(jī)上成功應(yīng)用。

加力燃燒室新技術(shù)

戰(zhàn)斗機(jī)在起飛、爬升、規(guī)避導(dǎo)彈或機(jī)型作戰(zhàn)機(jī)動飛行等狀態(tài)需要更大的推力以實現(xiàn)短時間加速飛行，發(fā)動機(jī)使用加力是短時間內(nèi)增加推力的最好辦法。加力燃燒室是實現(xiàn)發(fā)動機(jī)加力的部件，它能保持發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)速和渦輪前燃?xì)鉁囟炔蛔兊那闆r下，將燃油噴入氣流中讓剩余氧氣再次燃燒，產(chǎn)生額外推力。現(xiàn)在軍用渦扇發(fā)動機(jī)加力燃燒室（圖10），大都采用V型穩(wěn)定器來穩(wěn)定火焰，這種加力燃燒室通過氣流在鈍體后形成的尾跡旋渦和回流區(qū)產(chǎn)生一個油氣混合均勻的低速區(qū)，從而具備了火焰穩(wěn)定的必備條件。

現(xiàn)代高推重比航空發(fā)動機(jī)加力燃燒室工作條件越來越惡劣，性能要求更高，主要特征表現(xiàn)在內(nèi)涵進(jìn)口溫度更高、氧含量降低的情況下，進(jìn)一步提高加力溫度和燃燒效率，降低流體阻力，縮短長度，加力重量超輕。傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)加力燃燒室很難實現(xiàn)上述要求，未來加力燃燒室的發(fā)展必然將某些部件進(jìn)行一體化設(shè)計，變得更加緊湊，以減少長度和降低重量，提高發(fā)動機(jī)推重比。渦輪后框架一體化加力燃燒室、旋流加力燃燒室、外涵加力燃燒室是目前研究的重要方案。

渦輪后框架一體化加力燃燒室。

渦輪后框架一體化加力燃燒室的主要特征是取消傳統(tǒng)加力燃燒室的混合擴(kuò)壓器，將噴油桿和鈍體穩(wěn)定器整合到渦輪后支撐框架的支板上，形成超級緊湊的一體化結(jié)構(gòu)，加力燃油從支板內(nèi)的噴嘴孔噴入并進(jìn)入支板后形成的回流區(qū)內(nèi)穩(wěn)定燃燒，渦輪后框架一體化加力燃燒室與傳統(tǒng)加力燃燒室對比如圖11所示。這種加力燃燒室的設(shè)計關(guān)鍵在于：合理的安排燃油噴射，既保證加力燃油濃度分布與氧濃度分布主動匹配，又避免燃油的自燃與結(jié)焦，還能保證燃油在支板后的回流區(qū)內(nèi)形成穩(wěn)定燃燒點火源，同時保證加力燃燒室較低的流阻損失；一體化加力燃燒室方案能適用于更高的加力熱負(fù)荷，具有更簡單的結(jié)構(gòu)以及更高的噴桿和穩(wěn)定器工作可靠性，在高推重比發(fā)動機(jī)研制中得到了深入廣泛的研究。采用渦輪后框架一體化加力燃燒室的典型代表為美國PW公司研制的F119發(fā)動機(jī)，其推重比在10左右。

旋流加力燃燒室。旋流加力燃燒室是采用類似主燃燒室的旋流燃燒原理組織燃燒，以渦輪后承力框架作為旋流加力的葉片，燃油噴桿內(nèi)置在葉片內(nèi)，形成旋流器的流場結(jié)構(gòu)，取消了噴油桿和鈍體穩(wěn)定器。該方案可大幅度強(qiáng)化油氣混合，提高燃燒強(qiáng)度和燃燒穩(wěn)定性，縮短燃燒段長度，降低尾噴流火焰輻射強(qiáng)度，從而縮短加力燃燒室的長度、減輕重量，提高發(fā)動機(jī)隱身性能，但旋流加力燃燒室出口氣流存在較大的余旋，會引起發(fā)動機(jī)推力損失。

外涵加力燃燒室。

常規(guī)加力燃燒室是采用內(nèi)外涵燃?xì)夂涂諝饣旌虾笤冱c火燃燒，外涵加力燃燒室是直接在外涵道貧油組織燃燒。與傳統(tǒng)方案相比，外涵加力燃燒室結(jié)構(gòu)尺寸更緊湊，有利于發(fā)動機(jī)減重設(shè)計；外涵空氣含氧量高，有利于組織燃燒，但由于進(jìn)氣溫度和壓力較低，燃油蒸發(fā)困難，不利于油氣混合，影響點火性能和燃燒效率。外涵加力燃燒室工作與常規(guī)加力燃燒室組織燃燒方式基本相同，采用噴油桿噴油與空氣混合，鈍體穩(wěn)定器穩(wěn)定火焰，原理圖如圖12所示。

外涵加力技術(shù)主要應(yīng)用在兩個方面：垂直/短距起降（STOVL）發(fā)動機(jī)技術(shù)和變循環(huán)發(fā)動機(jī)（VCE）技術(shù)。

航空新技術(shù)論文:航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)渦輪新技術(shù)

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)渦輪部件的功能是將從燃燒室流出的高溫燃?xì)獾臒崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換成機(jī)械功，驅(qū)動風(fēng)扇、壓氣機(jī)和附件工作。在渦槳或渦軸發(fā)動機(jī)中，渦輪還用于驅(qū)動螺旋槳或直升機(jī)的旋翼。按燃?xì)饬鲃臃较?，渦輪可分為軸流式和徑流式。現(xiàn)代航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)渦輪幾乎都采用軸流式。在軸流式渦輪中，根據(jù)轉(zhuǎn)子驅(qū)動的對象又可分為高壓、中壓和低壓渦輪。

渦輪部件是發(fā)動機(jī)中單位重量最大、最復(fù)雜、成本最高的部件，所以，渦輪的設(shè)計目標(biāo)是保證其應(yīng)用所需的耐久性前提下，在高性能和經(jīng)濟(jì)可承受性之間維持一種平衡。為此，設(shè)計者們通過采用先進(jìn)的氣動、結(jié)構(gòu)、冷卻、強(qiáng)度設(shè)計，以及新材料和新工藝等多種技術(shù)措施來實現(xiàn)這一目標(biāo)。

渦輪CFD技術(shù)

（1）非定常仿真技術(shù)

非定常仿真技術(shù)是對一個時間周期內(nèi)離散瞬間的渦輪動靜域流場進(jìn)行求解，動靜域之間采用直接數(shù)據(jù)傳遞的方式，能夠真實詳細(xì)描述瞬態(tài)的渦輪內(nèi)流場變化。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的計算設(shè)備已能開展非定常仿真技術(shù)的大量研究工作。部分國外發(fā)動機(jī)公司不同程度的采用了此項先進(jìn)設(shè)計技術(shù)，如美國的IHPTET（綜合高性能燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)）計劃中將非定常仿真技術(shù)用于解決轉(zhuǎn)子和靜子之間相互作用的機(jī)械激振，并將此技術(shù)用于F119發(fā)動機(jī)設(shè)計。近年來國外開展了凹槽頂部間隙、軸向氣封間隙、熱斑、尾跡、氣膜冷卻等氣動和傳熱非定常方面的研究和應(yīng)用，極大地提高渦輪葉片設(shè)計水平。

（2）氣膜冷卻仿真技術(shù)

目前，工程設(shè)計中廣泛采用氣膜冷卻方式對渦輪葉片進(jìn)行冷卻。如何準(zhǔn)確模擬冷氣與主流的摻混流動是準(zhǔn)確評估冷卻渦輪性能的關(guān)鍵所在。通常采用兩種方式進(jìn)行氣膜冷卻數(shù)值模擬。第一種是冷氣噴射源項法，它在葉片表面和端壁給定質(zhì)量、動量和能量源分布來考慮氣膜冷卻流動；該方法的優(yōu)點是所需的工作量和計算時間較少、易于實現(xiàn)。第二種是真實氣膜孔仿真方法，生成氣膜孔甚至內(nèi)腔網(wǎng)格，并對每個氣膜孔甚至內(nèi)腔流動均進(jìn)行數(shù)值模擬；此方法劃分網(wǎng)格復(fù)雜、時間長、計算量大，但優(yōu)點是可以獲得非常詳細(xì)的流動信息，實現(xiàn)氣熱耦合計算，對溫度場的求解更加準(zhǔn)確。國外實現(xiàn)了基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的真實氣膜孔仿真，例如：霍尼韋爾公司的Paul Vitt等（如圖1）、美國加利福尼亞州空氣動力中心的Ron Ho Ni等（如圖2）、俄羅斯OJSC的Victoria Krivonosova等。

三維設(shè)計技術(shù)

（1）超高載荷葉片全三維設(shè)計

隨著對發(fā)動機(jī)性能、重量、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等的要求越來越高，渦輪葉片數(shù)量越來越少，渦輪葉片載荷也越來越高，渦輪處于跨聲流動甚至超聲流動狀態(tài)，需開展超高載荷葉片的全三維設(shè)計技術(shù)研發(fā)。其中，包括了葉片復(fù)合傾斜技術(shù)、葉片端彎技術(shù)、葉片端壁融合技術(shù)、寬弦葉片技術(shù)、支板與葉片融合設(shè)計技術(shù)、跨聲葉型設(shè)計技術(shù)、超聲葉型設(shè)計技術(shù)等。

（2）非軸對稱端壁技術(shù)

非軸對稱端壁技術(shù)將端壁造型從二維發(fā)展到三維，通過調(diào)整端壁的三維曲面形狀，能夠有效減小渦輪二次流損失，從而提高渦輪效率。羅羅公司是第一個開始研究和應(yīng)用非軸對稱端壁技術(shù)的發(fā)動機(jī)公司，并申請相關(guān)專利，采用非軸對稱端壁設(shè)計技術(shù)可提高渦輪效率1.0%左右。空客A380遄達(dá)900航空發(fā)動機(jī)的低壓渦輪部件（如圖3）和先進(jìn)中等推力E3E發(fā)動機(jī)核心機(jī)的高壓渦輪導(dǎo)葉及工作葉片端壁（如圖4）均采用了該技術(shù)。MTU公司構(gòu)建了一套非軸對稱端壁設(shè)計體系。PW公司是首個進(jìn)行非軸對稱端壁設(shè)計對冷卻效率影響研究的公司。

高效冷卻葉片設(shè)計

（1）鑄冷葉片技術(shù)

鑄冷葉片源于艾利遜公司的“Castcool”概念，它是一種可以一次鑄造出內(nèi)部復(fù)雜形狀的加工方法。利用Castcool可以將十分復(fù)雜的冷卻結(jié)構(gòu)一次鑄成在單晶部件（如渦輪葉片）之內(nèi)，同時，在IHPTET計劃中Allison公司研發(fā)了一種Lamilloy冷卻方案，此方案為多孔層板材料葉片。在IHPTET計劃第二階段，Castcool技術(shù)與Lamilloy冷卻方案結(jié)合，研制出了鑄冷高低壓葉片（如圖5，葉片前緣和尾緣采用氣膜冷卻，而葉片其余部分則采用雙層壁Lamilloy冷卻），并在CAESAR驗證機(jī)中進(jìn)行了強(qiáng)度和冷卻試驗驗證。

（2）超冷葉片技術(shù)

超冷葉片源于普惠公司的“super cooling”概念。超冷葉片有幾百個鑄造的或激光打的小孔，外形與常規(guī)冷卻葉片一樣，但其內(nèi)部是用CFD方法設(shè)計的。在IHPTET計劃第二階段，在CAESAR核心機(jī)中對超冷葉片技術(shù)進(jìn)行了試驗驗證（如圖6），并將此技術(shù)成功轉(zhuǎn)化至F119核心機(jī)中驗證。同時，惠普公司在F135發(fā)動機(jī)的高壓渦輪上采用超冷技術(shù)，冷卻效率提高20%。此技術(shù)已在F136、PW8000發(fā)動機(jī)高壓渦輪葉片得到了應(yīng)用。

先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）高低壓渦輪對轉(zhuǎn)技術(shù)

高低壓對轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)是高負(fù)荷單級高壓渦輪后接對轉(zhuǎn)無導(dǎo)葉低壓渦輪。IHPTET計劃中的GE公司COPE渦輪方案驗證了這一技術(shù)。F136發(fā)動機(jī)就采用了此結(jié)構(gòu)。F119發(fā)動機(jī)雖然也使用了高低壓渦輪反轉(zhuǎn)技術(shù)，但其高壓渦輪和低壓渦輪之間仍帶有導(dǎo)葉。無導(dǎo)葉對轉(zhuǎn)渦輪技術(shù)不僅可用在軍用渦扇發(fā)動機(jī)上，也可用于民用渦扇發(fā)動機(jī)。

（2）雙幅板渦輪盤

采用當(dāng)前的鎳基合金制造的常規(guī)（單輻板）高壓渦輪盤其AN2值已達(dá)到極限，面臨的局面是，提高AN2值必須有突破性技術(shù)的支持。因此，雙輻板盤（圖7）成為提高AN2的研究重點。雙輻板盤在結(jié)構(gòu)傳力路線和AN2方面比常規(guī)高壓渦輪盤有明顯的優(yōu)勢。普惠公司在先進(jìn)渦輪發(fā)動機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器XTC67/1上試驗了焊接的雙輻板高壓渦輪盤技術(shù)，驗證了渦輪盤重量減輕17%，同時轉(zhuǎn)速提高9%。

（3）可變面積渦輪導(dǎo)向器

GE發(fā)展了四代變循環(huán)發(fā)動機(jī)：在第二代變循環(huán)發(fā)動機(jī)（GE21）的研制中實現(xiàn)了可調(diào)面積低壓渦輪導(dǎo)向器技術(shù)突破；在第三代變循環(huán)發(fā)動機(jī)（F120）的研制中實現(xiàn)了可調(diào)面積高壓渦輪導(dǎo)向器技術(shù)突破，并實現(xiàn)了發(fā)動機(jī)空中試飛驗證；第四代變循環(huán)發(fā)動機(jī)是COPE方案，在GE與艾利遜公司（AADC）（羅羅公司參與）聯(lián)合研究的COPE方案中關(guān)鍵技術(shù)之一就是高效可調(diào)面積高壓渦輪導(dǎo)向器，采用了一種獨特的凸輪驅(qū)動結(jié)構(gòu)解決過去變面積導(dǎo)向器的冷卻漏氣引起的性能損失問題，能使部分推力狀態(tài)下SFC降低10%～25%。日本在高超聲速運(yùn)輸機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)研究計劃下研究的組合循環(huán)發(fā)動機(jī)，其低速推進(jìn)系統(tǒng)選用變循環(huán)渦扇發(fā)動機(jī)，低壓渦輪采用了可變面積導(dǎo)向器，用于控制發(fā)動機(jī)的涵道比和調(diào)整高/低壓渦輪的功率分配。

先進(jìn)耐高溫材料與工藝

（1）陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料在不帶冷卻的條件下耐溫能力高達(dá)1650K以上，密度卻是傳統(tǒng)葉片材料的三分之一，熱膨脹系數(shù)是傳統(tǒng)鎳基合金的四分之一。在大型軍用渦扇發(fā)動機(jī)中，目前已經(jīng)得到成功驗證的陶瓷基復(fù)合材料渦輪部件主要有：渦輪間過渡段機(jī)匣部件，使冷卻空氣減少了100%，重量減輕50%；低壓渦輪導(dǎo)葉，減重的同時減少了冷卻氣流；高壓渦輪空心導(dǎo)葉，與典型的鎳基合金導(dǎo)葉相比，重量減輕50%，冷卻空氣量減少20%。美國在IHPTET計劃下開發(fā)了無冷卻陶瓷基低壓渦輪和端壁（如圖8），并已用于F136發(fā)動機(jī)未來發(fā)展型。

（2）高溫金屬間化合物

金屬間化合物具有重量輕、耐高溫、提高部件效率等優(yōu)點，在渦輪部件中的應(yīng)用主要是低壓渦輪后面幾級的葉片。具體的研究對象主要有：鈦鋁、鈮鋁、二硅化鉬、二硅化鈮。渦輪葉片歷來用鑄造，為了減輕重量而采用金屬間化合物材料，使渦輪部件結(jié)構(gòu)和設(shè)計復(fù)雜化，從而改變了渦輪葉片的加工技術(shù)。

（3）熱障涂層

熱障涂層應(yīng)用對象是工作溫度超過1250℃的渦輪工作葉片表面。電子束物理氣相沉積熱障涂層具有良好的熱疲勞特性，可用于高壓渦輪葉片。微層壓（Micro-Laminate）熱障涂層可用于渦輪導(dǎo)向葉片和工作葉片。這些先進(jìn)熱障涂層的導(dǎo)熱率和重量都大大降低，能有效提高渦輪葉片的工作溫度，保證葉片壽命。目前，國外正在研制耐溫水平1500℃以上的熱障涂層。

葉尖間隙主動控制技術(shù)

渦輪葉尖間隙主動控制技術(shù)是一項通過控制渦輪葉尖間隙的變化來降低發(fā)動機(jī)耗油率、污染物的排放，提高可靠性和延長使用壽命的重要技術(shù)措施。高壓渦輪葉尖間隙減小0.254毫米可減小1%的耗油率，排氣溫度減低10℃。主動間隙控制的目標(biāo)就是讓渦輪葉尖間隙在發(fā)動機(jī)工作過程中，尤其是在巡航狀態(tài)下保持一個最小值，同時又能保證在整個發(fā)動機(jī)飛行包線內(nèi)葉尖和渦輪外環(huán)不會發(fā)生碰磨。在高壓渦輪采用主動間隙控制比壓氣機(jī)和低壓渦輪有更加突出的好處，減小高壓渦輪葉尖間隙所得的效益是低壓渦輪的4倍，高壓壓氣機(jī)的2倍，而在運(yùn)輸機(jī)上獲得的效益又是戰(zhàn)斗機(jī)的2倍。在大涵道比航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)上廣泛采用主動間隙控制技術(shù)。目前，熱控制方法的主動間隙控制得到了廣泛的應(yīng)用。如CFM56、PW4000、V2500、GE90等都采用的是主動熱控制方法。但由于主動熱控制方法存在響應(yīng)速度慢且無反饋信息，而無法精確控制間隙的原因，國外正在大力開展機(jī)械控制、壓力控制等研究和驗證，預(yù)計在不久的將來這些新的主動間隙控制方法會在大涵道比航空發(fā)動機(jī)和航改燃機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。

先進(jìn)刷式封嚴(yán)技術(shù)

刷式封嚴(yán)技術(shù)最初是上世紀(jì)70年代初英國羅羅公司提出的一種新型密封技術(shù)。這種新型密封結(jié)構(gòu)可大大降低航空發(fā)動機(jī)空氣系統(tǒng)的氣流量損失，增加推力，降低耗油率，顯著提高發(fā)動機(jī)性能。刷式封嚴(yán)是一種接觸式密封，與傳統(tǒng)的篦齒封嚴(yán)相比，重量輕、易于更換。GE公司的試驗表明刷式密封的泄漏量只有篦齒密封的5%～10%。德國MTU公司的研究也發(fā)現(xiàn)，用刷式封嚴(yán)代替壓氣機(jī)和渦輪處的篦齒封嚴(yán)，則發(fā)動機(jī)的泄漏量可減少80%，相應(yīng)的發(fā)動機(jī)耗油量能減小至少1%。1989年V2500-A1發(fā)動機(jī)成為以刷式密封取得執(zhí)照的第一臺生產(chǎn)型航空發(fā)動機(jī)。英國牛津大學(xué)于1990年提出了“壓力平衡型低滯后效應(yīng)的刷式封嚴(yán)”的專利設(shè)計，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)在GE90發(fā)動機(jī)的試驗中通過了驗證。在高密封壓力、高環(huán)境溫度和高表面速度的環(huán)境下，刷式封嚴(yán)存在刷絲掉毛現(xiàn)象，同時也存在密封的滯后效應(yīng)，MTU研制了一種新型的刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)以解決此問題。

航空新技術(shù)論文:航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)渦輪新技術(shù)

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)渦輪部件的功能是將從燃燒室流出的高溫燃?xì)獾臒崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換成機(jī)械功，驅(qū)動風(fēng)扇、壓氣機(jī)和附件工作。在渦槳或渦軸發(fā)動機(jī)中，渦輪還用于驅(qū)動螺旋槳或直升機(jī)的旋翼。按燃?xì)饬鲃臃较?，渦輪可分為軸流式和徑流式?，F(xiàn)代航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)渦輪幾乎都采用軸流式。在軸流式渦輪中，根據(jù)轉(zhuǎn)子驅(qū)動的對象又可分為高壓、中壓和低壓渦輪。

渦輪部件是發(fā)動機(jī)中單位重量最大、最復(fù)雜、成本最高的部件，所以，渦輪的設(shè)計目標(biāo)是保證其應(yīng)用所需的耐久性前提下，在高性能和經(jīng)濟(jì)可承受性之間維持一種平衡。為此，設(shè)計者們通過采用先進(jìn)的氣動、結(jié)構(gòu)、冷卻、強(qiáng)度設(shè)計，以及新材料和新工藝等多種技術(shù)措施來實現(xiàn)這一目標(biāo)。

渦輪CFD技術(shù)

（1）非定常仿真技術(shù)

非定常仿真技術(shù)是對一個時間周期內(nèi)離散瞬間的渦輪動靜域流場進(jìn)行求解，動靜域之間采用直接數(shù)據(jù)傳遞的方式，能夠真實詳細(xì)描述瞬態(tài)的渦輪內(nèi)流場變化。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的計算設(shè)備已能開展非定常仿真技術(shù)的大量研究工作。部分國外發(fā)動機(jī)公司不同程度的采用了此項先進(jìn)設(shè)計技術(shù)，如美國的IHPTET（綜合高性能燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)）計劃中將非定常仿真技術(shù)用于解決轉(zhuǎn)子和靜子之間相互作用的機(jī)械激振，并將此技術(shù)用于F119發(fā)動機(jī)設(shè)計。近年來國外開展了凹槽頂部間隙、軸向氣封間隙、熱斑、尾跡、氣膜冷卻等氣動和傳熱非定常方面的研究和應(yīng)用，極大地提高渦輪葉片設(shè)計水平。

（2）氣膜冷卻仿真技術(shù)

目前，工程設(shè)計中廣泛采用氣膜冷卻方式對渦輪葉片進(jìn)行冷卻。如何準(zhǔn)確模擬冷氣與主流的摻混流動是準(zhǔn)確評估冷卻渦輪性能的關(guān)鍵所在。通常采用兩種方式進(jìn)行氣膜冷卻數(shù)值模擬。第一種是冷氣噴射源項法，它在葉片表面和端壁給定質(zhì)量、動量和能量源分布來考慮氣膜冷卻流動；該方法的優(yōu)點是所需的工作量和計算時間較少、易于實現(xiàn)。第二種是真實氣膜孔仿真方法，生成氣膜孔甚至內(nèi)腔網(wǎng)格，并對每個氣膜孔甚至內(nèi)腔流動均進(jìn)行數(shù)值模擬；此方法劃分網(wǎng)格復(fù)雜、時間長、計算量大，但優(yōu)點是可以獲得非常詳細(xì)的流動信息，實現(xiàn)氣熱耦合計算，對溫度場的求解更加準(zhǔn)確。國外實現(xiàn)了基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的真實氣膜孔仿真，例如：霍尼韋爾公司的Paul Vitt等（如圖1）、美國加利福尼亞州空氣動力中心的Ron Ho Ni等（如圖2）、俄羅斯OJSC的Victoria Krivonosova等。

三維設(shè)計技術(shù)

（1）超高載荷葉片全三維設(shè)計

隨著對發(fā)動機(jī)性能、重量、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等的要求越來越高，渦輪葉片數(shù)量越來越少，渦輪葉片載荷也越來越高，渦輪處于跨聲流動甚至超聲流動狀態(tài)，需開展超高載荷葉片的全三維設(shè)計技術(shù)研發(fā)。其中，包括了葉片復(fù)合傾斜技術(shù)、葉片端彎技術(shù)、葉片端壁融合技術(shù)、寬弦葉片技術(shù)、支板與葉片融合設(shè)計技術(shù)、跨聲葉型設(shè)計技術(shù)、超聲葉型設(shè)計技術(shù)等。

（2）非軸對稱端壁技術(shù)

非軸對稱端壁技術(shù)將端壁造型從二維發(fā)展到三維，通過調(diào)整端壁的三維曲面形狀，能夠有效減小渦輪二次流損失，從而提高渦輪效率。羅羅公司是第一個開始研究和應(yīng)用非軸對稱端壁技術(shù)的發(fā)動機(jī)公司，并申請相關(guān)專利，采用非軸對稱端壁設(shè)計技術(shù)可提高渦輪效率1.0%左右。空客A380遄達(dá)900航空發(fā)動機(jī)的低壓渦輪部件（如圖3）和先進(jìn)中等推力E3E發(fā)動機(jī)核心機(jī)的高壓渦輪導(dǎo)葉及工作葉片端壁（如圖4）均采用了該技術(shù)。MTU公司構(gòu)建了一套非軸對稱端壁設(shè)計體系。P&W公司是首個進(jìn)行非軸對稱端壁設(shè)計對冷卻效率影響研究的公司。

高效冷卻葉片設(shè)計

（1）鑄冷葉片技術(shù)

鑄冷葉片源于艾利遜公司的“Castcool”概念，它是一種可以一次鑄造出內(nèi)部復(fù)雜形狀的加工方法。利用Castcool可以將十分復(fù)雜的冷卻結(jié)構(gòu)一次鑄成在單晶部件（如渦輪葉片）之內(nèi)，同時，在IHPTET計劃中Allison公司研發(fā)了一種Lamilloy冷卻方案，此方案為多孔層板材料葉片。在IHPTET計劃第二階段，Castcool技術(shù)與Lamilloy冷卻方案結(jié)合，研制出了鑄冷高低壓葉片（如圖5，葉片前緣和尾緣采用氣膜冷卻，而葉片其余部分則采用雙層壁Lamilloy冷卻），并在CAESAR驗證機(jī)中進(jìn)行了強(qiáng)度和冷卻試驗驗證。

（2）超冷葉片技術(shù)

超冷葉片源于普惠公司的“super cooling”概念。超冷葉片有幾百個鑄造的或激光打的小孔，外形與常規(guī)冷卻葉片一樣，但其內(nèi)部是用CFD方法設(shè)計的。在IHPTET計劃第二階段，在CAESAR核心機(jī)中對超冷葉片技術(shù)進(jìn)行了試驗驗證（如圖6），并將此技術(shù)成功轉(zhuǎn)化至F119核心機(jī)中驗證。同時，惠普公司在F135發(fā)動機(jī)的高壓渦輪上采用超冷技術(shù)，冷卻效率提高20%。此技術(shù)已在F136、PW8000發(fā)動機(jī)高壓渦輪葉片得到了應(yīng)用。

先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）高低壓渦輪對轉(zhuǎn)技術(shù)

高低壓對轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)是高負(fù)荷單級高壓渦輪后接對轉(zhuǎn)無導(dǎo)葉低壓渦輪。IHPTET計劃中的GE公司COPE渦輪方案驗證了這一技術(shù)。F136發(fā)動機(jī)就采用了此結(jié)構(gòu)。F119發(fā)動機(jī)雖然也使用了高低壓渦輪反轉(zhuǎn)技術(shù)，但其高壓渦輪和低壓渦輪之間仍帶有導(dǎo)葉。無導(dǎo)葉對轉(zhuǎn)渦輪技術(shù)不僅可用在軍用渦扇發(fā)動機(jī)上，也可用于民用渦扇發(fā)動機(jī)。

（2）雙幅板渦輪盤

采用當(dāng)前的鎳基合金制造的常規(guī)（單輻板）高壓渦輪盤其AN2值已達(dá)到極限，面臨的局面是，提高AN2值必須有突破性技術(shù)的支持。因此，雙輻板盤（圖7）成為提高AN2的研究重點。雙輻板盤在結(jié)構(gòu)傳力路線和AN2方面比常規(guī)高壓渦輪盤有明顯的優(yōu)勢。普惠公司在先進(jìn)渦輪發(fā)動機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器XTC67/1上試驗了焊接的雙輻板高壓渦輪盤技術(shù)，驗證了渦輪盤重量減輕17%，同時轉(zhuǎn)速提高9%。

（3）可變面積渦輪導(dǎo)向器

GE發(fā)展了四代變循環(huán)發(fā)動機(jī)：在第二代變循環(huán)發(fā)動機(jī)（GE21）的研制中實現(xiàn)了可調(diào)面積低壓渦輪導(dǎo)向器技術(shù)突破；在第三代變循環(huán)發(fā)動機(jī)（F120）的研制中實現(xiàn)了可調(diào)面積高壓渦輪導(dǎo)向器技術(shù)突破，并實現(xiàn)了發(fā)動機(jī)空中試飛驗證；第四代變循環(huán)發(fā)動機(jī)是COPE方案，在GE與艾利遜公司（AADC）（RR參與）聯(lián)合研究的COPE方案中關(guān)鍵技術(shù)之一就是高效可調(diào)面積高壓渦輪導(dǎo)向器，采用了一種獨特的凸輪驅(qū)動結(jié)構(gòu)解決過去變面積導(dǎo)向器的冷卻漏氣引起的性能損失問題，能使部分推力狀態(tài)下SFC降低10%～25%。日本在高超聲速運(yùn)輸機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)研究計劃下研究的組合循環(huán)發(fā)動機(jī)，其低速推進(jìn)系統(tǒng)選用變循環(huán)渦扇發(fā)動機(jī)，低壓渦輪采用了可變面積導(dǎo)向器，用于控制發(fā)動機(jī)的涵道比和調(diào)整高/低壓渦輪的功率分配。

先進(jìn)耐高溫材料與工藝

（1）陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料在不帶冷卻的條件下耐溫能力高達(dá)1650K以上，密度卻是傳統(tǒng)葉片材料的三分之一，熱膨脹系數(shù)是傳統(tǒng)鎳基合金的四分之一。在大型軍用渦扇發(fā)動機(jī)中，目前已經(jīng)得到成功驗證的陶瓷基復(fù)合材料渦輪部件主要有：渦輪間過渡段機(jī)匣部件，使冷卻空氣減少了100%，重量減輕50%；低壓渦輪導(dǎo)葉，減重的同時減少了冷卻氣流；高壓渦輪空心導(dǎo)葉，與典型的鎳基合金導(dǎo)葉相比，重量減輕50%，冷卻空氣量減少20%。美國在IHPTET計劃下開發(fā)了無冷卻陶瓷基低壓渦輪和端壁（如圖8），并已用于F136發(fā)動機(jī)未來發(fā)展型。

（2）高溫金屬間化合物

金屬間化合物具有重量輕、耐高溫、提高部件效率等優(yōu)點，在渦輪部件中的應(yīng)用主要是低壓渦輪后面幾級的葉片。具體的研究對象主要有：鈦鋁、鈮鋁、二硅化鉬、二硅化鈮。渦輪葉片歷來用鑄造，為了減輕重量而采用金屬間化合物材料，使渦輪部件結(jié)構(gòu)和設(shè)計復(fù)雜化，從而改變了渦輪葉片的加工技術(shù)。

（3）熱障涂層

熱障涂層應(yīng)用對象是工作溫度超過1250℃的渦輪工作葉片表面。電子束物理氣相沉積熱障涂層具有良好的熱疲勞特性，可用于高壓渦輪葉片。微層壓（Micro-Laminate）熱障涂層可用于渦輪導(dǎo)向葉片和工作葉片。這些先進(jìn)熱障涂層的導(dǎo)熱率和重量都大大降低，能有效提高渦輪葉片的工作溫度，保證葉片壽命。目前，國外正在研制耐溫水平150度以上的熱障涂層。

葉尖間隙主動控制技術(shù)

渦輪葉尖間隙主動控制技術(shù)是一項通過控制渦輪葉尖間隙的變化來降低發(fā)動機(jī)耗油率、污染物的排放，提高可靠性和延長使用壽命的重要技術(shù)措施。高壓渦輪葉尖間隙減小0.254毫米可減小1%的耗油率，排氣溫度減低10°C。主動間隙控制的目標(biāo)就是讓渦輪葉尖間隙在發(fā)動機(jī)工作過程中，尤其是在巡航狀態(tài)下保持一個最小值，同時又能保證在整個發(fā)動機(jī)飛行包線內(nèi)葉尖和渦輪外環(huán)不會發(fā)生碰磨。在高壓渦輪采用主動間隙控制比壓氣機(jī)和低壓渦輪有更加突出的好處，減小高壓渦輪葉尖間隙所得的效益是低壓渦輪的4倍，高壓壓氣機(jī)的2倍，而在運(yùn)輸機(jī)上獲得的效益又是戰(zhàn)斗機(jī)的2倍。在大涵道比航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)上廣泛采用主動間隙控制技術(shù)。目前，熱控制方法的主動間隙控制得到了廣泛的應(yīng)用。如CFM56、PW4000、V2500、GE90等都采用的是主動熱控制方法。但由于主動熱控制方法存在響應(yīng)速度慢且無反饋信息，而無法精確控制間隙的原因，國外正在大力開展機(jī)械控制、壓力控制等研究和驗證，預(yù)計在不久的將來這些新的主動間隙控制方法會在大涵道比航空發(fā)動機(jī)和航改燃機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。

先進(jìn)刷式封嚴(yán)技術(shù)

刷式封嚴(yán)技術(shù)最初是上世紀(jì)70年代初英國羅羅公司提出的一種新型密封技術(shù)。這種新型密封結(jié)構(gòu)可大大降低航空發(fā)動機(jī)空氣系統(tǒng)的氣流量損失，增加推力，降低耗油率，顯著提高發(fā)動機(jī)性能。刷式封嚴(yán)是一種接觸式密封，與傳統(tǒng)的篦齒封嚴(yán)相比，重量輕、易于更換。GE公司的試驗表明刷式密封的泄漏量只有篦齒密封的5%～10%。德國MTU公司的研究也發(fā)現(xiàn)，用刷式封嚴(yán)代替壓氣機(jī)和渦輪處的篦齒封嚴(yán)，則發(fā)動機(jī)的泄漏量可減少80%，相應(yīng)的發(fā)動機(jī)耗油量能減小至少1%。1989年V2500-A1發(fā)動機(jī)成為以刷式密封取得執(zhí)照的第一臺生產(chǎn)型航空發(fā)動機(jī)。英國牛津大學(xué)于1990年提出了“壓力平衡型低滯后效應(yīng)的刷式封嚴(yán)”的專利設(shè)計，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)在GE90發(fā)動機(jī)的試驗中通過了驗證。在高密封壓力、高環(huán)境溫度和高表面速度的環(huán)境下，刷式封嚴(yán)存在刷絲掉毛現(xiàn)象，同時也存在密封的滯后效應(yīng)，MTU研制了一種新型的刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)以解決此問題。

航空新技術(shù)論文:淺談新技術(shù)下的航空維修人員培訓(xùn)

【摘要】隨著新技術(shù)的發(fā)展，制造水平的提高，復(fù)合材料的大量使用，以及自動化檢測技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的使用等對于航空維修人員有了更高的要求，而設(shè)備的更新、新裝備的操作難度、技術(shù)含量等問題，對航空維修人員提出了新的要求。

【關(guān)鍵詞】航空維修；人員培訓(xùn)

隨著INTERNET和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，自動化檢測技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)，復(fù)合材料等新技術(shù)的大量應(yīng)用，大大加快了飛機(jī)設(shè)計、制造和服務(wù)的速度。航空公司的飛機(jī)一旦發(fā)生故障和失效問題，不僅會增加企業(yè)維修成本，而且會嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，使企業(yè)蒙受巨大損失。但由于飛機(jī)故障的不可預(yù)知性，航空公司無法預(yù)先制定完美的維修和航班計劃。為了提高服務(wù)效率和質(zhì)量，提高航空產(chǎn)品的競爭力，在這種情形下維修方式已由傳統(tǒng)模式下民航飛機(jī)維修，發(fā)展為數(shù)字化的維修，這種數(shù)字化維修方式對航空維修人員提出了新的要求。

一、飛機(jī)維修新技術(shù)

1.維護(hù)手冊的數(shù)字化

2.維修信息系統(tǒng)與飛機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化對接

目前，新一代的飛機(jī)都已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)由空中向地面?zhèn)魉惋w機(jī)參數(shù)、故障和維護(hù)信息。這種技術(shù)就是目前為人們所熟知的遠(yuǎn)程傳遞技術(shù)，即應(yīng)用飛機(jī)的通訊尋址和報告系統(tǒng)（ACARS）實時下載飛機(jī)系統(tǒng)故障（CFD）和飛機(jī)性能參數(shù)（DFD）報文，把它們傳遞到地面信息站點上。然后這些飛機(jī)的信息先經(jīng)過分析、過濾和處理，形成與維修信息系統(tǒng)格式一致，可以相互交聯(lián)對話的數(shù)據(jù)，再由維修信息系統(tǒng)進(jìn)行分析、評價、處理用以形成維修決策，生成維修方案。同時自動生成維修調(diào)度報告送達(dá)各個相關(guān)部門，在飛機(jī)落地前就可做好維護(hù)準(zhǔn)備。這樣可以大幅度減少飛機(jī)維修停場時間，降低飛機(jī)航班延誤率，減少維修費(fèi)用開支，提高維修效率和飛機(jī)運(yùn)營周轉(zhuǎn)率。

3.智能化維護(hù)系統(tǒng)（IMS）

二、國內(nèi)外航空維修隊伍分析

1.我國航空維修人員存在以下問題

①維修人才綜合素質(zhì)需進(jìn)一步提高：飛機(jī)維修人員隊伍尚待成熟，缺乏技術(shù)帶頭人和技術(shù)骨干。

②飛機(jī)維修人員隊伍維修類別結(jié)構(gòu)失調(diào)：據(jù)統(tǒng)計2009年5年以下維修人員占人數(shù)的54%，小齡化現(xiàn)象造成維修經(jīng)驗嚴(yán)重不足，不能進(jìn)行深度維修等工作，深度維修人才嚴(yán)重不足。

③維修人員隊伍管理存在的問題：飛機(jī)維修人才儲備不足，飛機(jī)維修人員的培訓(xùn)不夠，機(jī)務(wù)人員待遇低，人才流失嚴(yán)重。

2.國際航空維修人員存在以下問題

在西方國家，加入飛機(jī)維修隊伍的年輕人的數(shù)量比離開的要少。此外，一些高技能和有經(jīng)驗的人員離開航空到其他行業(yè)尋找高薪職位；在世界各地均存在飛機(jī)維修工程師、技術(shù)員和機(jī)械師短缺的問題；航空運(yùn)輸業(yè)是工作人員的工作時間不利于社交。飛機(jī)工程師可能會突然轉(zhuǎn)行到金融或者IT 行業(yè)。

三、新技術(shù)新形勢維修人員要求

由上可以看出，國內(nèi)外維修市場新技術(shù)都對我國航空維修人員的培訓(xùn)，在數(shù)量和質(zhì)量上都提出了較高的要求。這些發(fā)展和變化都在要求航空維修人員的培訓(xùn)將由人員密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)化，由常規(guī)經(jīng)驗維修向高技術(shù)科學(xué)維修轉(zhuǎn)化。尤其是空客A380大面積使用復(fù)合材料，對復(fù)合材料的維修人員有了較大的需求。

因此，新的工程與維修課程應(yīng)包括更多的結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料的培訓(xùn)。對計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等有了很高的要求。多數(shù)新的技術(shù)人員都將是IT實用專家，易于了解新的航電設(shè)備。機(jī)務(wù)維修領(lǐng)域的變革決定了機(jī)務(wù)人才培養(yǎng)的方向?qū)⑾蛑汗こ袒?、系統(tǒng)化、綜合化、 信息化、集成化、國際化方向發(fā)展。新技術(shù)新形勢對航空維修人員的培訓(xùn)提出以下要求：

1.多學(xué)科開展，由基本的結(jié)構(gòu)課程為主，發(fā)展集結(jié)構(gòu)、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、電子于一體的多學(xué)科教學(xué)。

2.增強(qiáng)與MRO間的交流，及時與先進(jìn)技術(shù)接軌，傾聽企業(yè)對維修人員的要求，與企業(yè)合作辦學(xué)，學(xué)習(xí)最新的維修方法。

3.加強(qiáng)國際國內(nèi)院校之間的交流合作，做到與世界同步，學(xué)習(xí)最新的世界維修方法。

4.開設(shè)專門的復(fù)合材料修理培訓(xùn)課，以適應(yīng)市場的需要。

5.引進(jìn)虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)，可以及時更新維修信息并縮短人員的培訓(xùn)時間，降低耗材成本。

6.加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，以滿足工作后的再學(xué)習(xí)；加強(qiáng)動手實際工程能力及自信心的培養(yǎng)。

7.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)獨立的工作作風(fēng)和較好的團(tuán)隊溝通協(xié)作能力。

航空新技術(shù)論文:中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》轉(zhuǎn)讓的航空技術(shù)探微

[摘要]中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》中規(guī)定蘇聯(lián)向中國轉(zhuǎn)讓米格－19殲擊機(jī)和圖－16轟炸機(jī)，就其技術(shù)水平來說，兩者都是蘇聯(lián)當(dāng)時最新裝備或最新型號之一。蘇聯(lián)向中國轉(zhuǎn)讓新技術(shù)最基本的原因是為鞏固其國內(nèi)與國際政治地位并尋求中國的支持。除此之外，蘇聯(lián)的導(dǎo)彈威懾觀使其認(rèn)為圖－16作為轟炸機(jī)已無實際意義，殲擊機(jī)也將被導(dǎo)彈所取代，因而同意進(jìn)行轉(zhuǎn)讓；在轉(zhuǎn)讓最新裝備的同時，蘇聯(lián)在科學(xué)研究上對中國嚴(yán)格保密，以便限制中國超越蘇聯(lián)；航空技術(shù)轉(zhuǎn)讓的主動權(quán)完全掌握在蘇聯(lián)手中，重要的技術(shù)資料、特殊材料、特殊部件設(shè)備都可以成為限制中國發(fā)展、控制技術(shù)轉(zhuǎn)讓進(jìn)程的手段。

[關(guān)鍵詞]航空技術(shù)轉(zhuǎn)讓　飛機(jī)　中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》

1957年10月15日，中蘇簽訂了《中華人民共和國政府和蘇維埃社會主義共和國聯(lián)盟政府關(guān)于生產(chǎn)新式武器和軍事技術(shù)裝備以及在中國建立綜合性原子工業(yè)的協(xié)定》，簡稱《10月15日協(xié)定》或中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》。目前，學(xué)術(shù)界對中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》的關(guān)注集中于原子彈或?qū)棽糠值募夹g(shù)轉(zhuǎn)讓，鮮有關(guān)于轉(zhuǎn)讓航空技術(shù)的內(nèi)容。本文將綜合各種史料，厘清中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》中航空技術(shù)轉(zhuǎn)讓的內(nèi)容、執(zhí)行過程中實際轉(zhuǎn)讓的飛機(jī)型號以及在當(dāng)時的技術(shù)水平，進(jìn)而分析蘇聯(lián)轉(zhuǎn)讓的原因。

一、轉(zhuǎn)讓飛機(jī)的具體型號與內(nèi)容

《當(dāng)代中國的航空工業(yè)》明確指出：“議定轉(zhuǎn)讓制造權(quán)的航空產(chǎn)品有米格－19殲擊機(jī)、圖－16轟炸機(jī)和四種戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈?！?

由于米格－19有多種改型，按規(guī)定轉(zhuǎn)讓給中國仿制的具體型號是什么呢?《沈陽市志-軍事工業(yè)》稱：徐昌裕、112廠設(shè)計室主任徐舜壽等人隨中國工業(yè)代表團(tuán)談判購買米格19埃斯(米格－19C)、米格19坡(米格－19л)和米格19坡埃母(米格－19лM)飛機(jī)，并選定米格19坡(米格－19л)，于10月15日簽訂購買全套技術(shù)資料和樣品的協(xié)議。由此可以確定轉(zhuǎn)讓仿制的殲擊機(jī)型號是米格－19л。

《當(dāng)代中國空軍》記載：20世紀(jì)50年代，中國空軍裝備的殲擊機(jī)有米格－19C、米格－19л。1959年4月，沈陽飛機(jī)制造廠仿制米格－19л成功，未正式生產(chǎn)。根據(jù)空軍需要，轉(zhuǎn)而仿制米格－19C，1963年12月仿制成功，命名為殲－6。不過，中國最后大規(guī)模仿制的是米格－19C而非協(xié)定中規(guī)定的米格－19л。這是因為1958年7月，中國空軍在進(jìn)駐福建前線通過與臺灣當(dāng)局空軍的實戰(zhàn)檢驗后，認(rèn)為米格－19л機(jī)動性差，提出需要大量靈活機(jī)動的前線殲擊機(jī)(即米格－19C)。但當(dāng)時中國并沒有就c型飛機(jī)向蘇聯(lián)訂貨。于是從1958年12月起，112廠在米格－19л的基礎(chǔ)上進(jìn)行改型設(shè)計，綜合米格－19C和米格－19л的特點，利用米格－19л的后半部，并對米格－19c的機(jī)頭稍作改進(jìn)以提高機(jī)動性，自行設(shè)計了一個新型號，命名為東風(fēng)－102。1959年2月投入試制，9月30日首次試飛。但后來由于東風(fēng)－102質(zhì)量不過關(guān)，于1960年停產(chǎn)整頓。從1961年起，重新選擇原樣仿制蘇聯(lián)米格－19c，1963年，飛機(jī)仿制成功，即后來有大量改型的殲－6。

事實上，轉(zhuǎn)讓圖一16的時間比中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》規(guī)定的時間有所提前。1958年9月16日，赫魯曉夫在雅爾塔接見中國駐蘇大使劉曉，主動提出蘇聯(lián)可派一批帶有導(dǎo)彈的圖一16轟炸機(jī)到中國，由蘇聯(lián)飛行員駕駛，以便為炮擊金門時提供打擊力量。10月12日，拒絕了此建議，但同時表示：中國決定提前制造圖－16。10月，就提前試制圖－16問題致電赫魯曉夫。隨即派張連奎、王西萍、陸綱等赴蘇進(jìn)行具體談判。張連奎、王西萍、陸綱等23人于11月赴蘇，主要落實各項技術(shù)資料和物資供應(yīng)安排，經(jīng)過談判，蘇方同意加班生產(chǎn)，備齊物資和資料，及時發(fā)貨。1959年4月，中蘇簽訂補(bǔ)充協(xié)議，蘇方承諾1960年上半年供應(yīng)中國20架份飛機(jī)本體、40臺份P－3M發(fā)動機(jī)、96項儀表等機(jī)載成品及相應(yīng)毛坯材料。

因此，根據(jù)中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》的規(guī)定，蘇聯(lián)向中國轉(zhuǎn)讓的飛機(jī)型號是米格一19殲擊機(jī)和圖一16轟炸機(jī)，包括提供樣機(jī)、零部件、圖紙資料以及指導(dǎo)仿制的蘇聯(lián)專家。

二、轉(zhuǎn)讓飛機(jī)機(jī)型的技術(shù)性能

蘇聯(lián)方面普遍認(rèn)為，對中國國防新技術(shù)的轉(zhuǎn)讓是毫無保留的，赫魯曉夫甚至聲稱：“我們給了他們坦克、大炮、火箭、飛機(jī)、海軍武器和陸軍武器。事實上，我們的整個國防工業(yè)都是向他們敞開的?！倍蟹劫Y料則通常指出，蘇聯(lián)轉(zhuǎn)讓的飛機(jī)大都是落后的型號。那么，蘇聯(lián)轉(zhuǎn)讓的航空技術(shù)水平究竟如何?

關(guān)于米格－19的技術(shù)性能

就當(dāng)時而言，一般認(rèn)為是很先進(jìn)的：“以爬升快，加速性和機(jī)動性好，能全天候超音速作戰(zhàn)、火力強(qiáng)和易于操縱等優(yōu)勢裝備于蘇聯(lián)空軍部隊……米格一19為一件成功的設(shè)計”；“米格－19的機(jī)動性能極其出色”；“米格－19是前蘇聯(lián)研制的一種輕型超音速殲擊機(jī)……主要用于空戰(zhàn)，爭奪制空權(quán)，也可實施對地攻擊”。

蘇聯(lián)于1951年開始研制米格－19，1953年首次試飛，1955年開始裝備部隊。這是世界上第一種進(jìn)入批量生產(chǎn)的超音速戰(zhàn)斗機(jī)。1956年，米格－19首次公開亮相，由于其在爬升率、加速性、機(jī)動性、操縱性等方面的良好性能，先后有多種改型：c型(晝間型)、CФ型(高空型)、п型(加裝雷達(dá)的全天候型)、YIM型(發(fā)射導(dǎo)彈的全天候型)，1961年停產(chǎn)。米格－19C沒有雷達(dá)，于1956年投產(chǎn)、服役，中國大量仿制并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多種改型。蘇聯(lián)向中國轉(zhuǎn)讓的米格－19п于1955年投產(chǎn)并裝備部隊，加裝了雷達(dá)；而米格－19пM則由米格－19п改來，從攜帶火炮改為可發(fā)射導(dǎo)彈，由于采用了米格－17пM上的RP－2U雷達(dá)和APU-4導(dǎo)彈發(fā)射軌等成熟技術(shù)，該型很快于1957年底生產(chǎn)。

由于米格－19п與米格－19пM都裝備了雷達(dá)，但這兩種雷達(dá)都存在不少問題，有時甚至因雷達(dá)故障使戰(zhàn)機(jī)無法升空，而且加裝雷達(dá)的米格－19п機(jī)動性較差。通過實戰(zhàn)檢驗后，中國最后選擇了不能發(fā)射導(dǎo)彈、沒有雷達(dá)的米格－19C，并在此基礎(chǔ)上做了大量改型。在實戰(zhàn)中，殲－6表現(xiàn)良好，曾擊落多架美制RF－101，并以負(fù)速度差擊落過RF－104，還創(chuàng)造過平流層擊落戰(zhàn)機(jī)(無人高空偵察機(jī)BQM－147G)的世界紀(jì)錄。