航空航天發(fā)展方向精品(七篇)

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篇(1)

世界航天工業(yè)經(jīng)過五十多年的發(fā)展，目前規(guī)模已相當可觀。在不同程度上建立了航天工業(yè)的國家和地區(qū)已有20多個，但在能力與水平上，各國的相互差距仍然很大。目前，世界航天工業(yè)主要分布在一些發(fā)達國家和大國，以美國最為發(fā)達，俄羅斯、歐洲和日本的航天工業(yè)也相當發(fā)達，發(fā)展中國家中，中國、印度、巴西等國的航天工業(yè)都有一定的能力和水平。

一、美國的航天工業(yè)

美國的航天工業(yè)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展已形成了龐大的科研生產(chǎn)體系，從事航天工業(yè)的員工人數(shù)近百萬人，其中科研和工程技術(shù)人員約占到總數(shù)的近80%。美國從事與航天有關(guān)的研究與咨詢活動的研究機構(gòu)及學(xué)會等約有200多家。按照航天產(chǎn)品和導(dǎo)彈的總體、動力系統(tǒng)和電子設(shè)備三大部分的主要承包商統(tǒng)計，約有370多家公司；如果將有關(guān)設(shè)備、儀器儀表、地面設(shè)備、電子元器件及原材料企業(yè)也計算在內(nèi)，則為航天產(chǎn)品配套的公司有1000多家。美國大型航天和導(dǎo)彈公司大多從事航空航天業(yè)務(wù)，同時經(jīng)營多種業(yè)務(wù)，有雄厚的技術(shù)開發(fā)設(shè)計能力。

美國將空間開發(fā)與利用作為綜合國力新的增長點，確立了發(fā)展空間能力為基本國策，不斷加強國家對航天工業(yè)的協(xié)調(diào)，實施商業(yè)化空間政策，對民用和軍用航天計劃在技術(shù)開發(fā)、發(fā)射和服務(wù)支持方面進行最大限度的協(xié)作，并廣泛參與世界范圍的競爭。美國已形成了一套比較完善的航天與導(dǎo)彈工業(yè)管理體制?？偨y(tǒng)與國會為決策層，總統(tǒng)負責(zé)航天和導(dǎo)彈工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略決策和方針政策，國會進行航天和工業(yè)管理的立法，監(jiān)督政府有關(guān)部門的航天和導(dǎo)彈工業(yè)管理工作，并通過預(yù)算撥款和政策對航天和導(dǎo)彈工業(yè)進行宏觀調(diào)控。國防部與國家航空航天局（NASA）為計劃層，國防部是軍用航天和導(dǎo)彈的主管部門，NASA是美國民用航天活動的政府主要管理部門，并承擔部分軍用航空航天計劃，NASA還與其它政府部門負責(zé)商業(yè)航天規(guī)劃的實施。承包商（工業(yè)界）、科研部門、大學(xué)等為實施層。

美國在航天工業(yè)上的投資遠遠超出其它國家，2001年達到288億美元，約占世界所有國家航天預(yù)算總和的75%。

到目前為止，美國不僅形成了龐大的航天和導(dǎo)彈研發(fā)、生產(chǎn)和管理體系，而且不論是航天運載工具和航天器、還是各類導(dǎo)彈，均形成種類齊全、型號繁多的體系。美國具有世界上最強大的航天運載能力，擁有重型、大、中、小型等多種系列運載火箭，目前只有美國的航天飛機是世界上唯一投入使用的可重復(fù)使用的運載器，在研的及預(yù)研的可重復(fù)使用的運載器數(shù)量最多時達到十幾種；美國載人航天和空間探測技術(shù)發(fā)展成熟，目前領(lǐng)導(dǎo)和管理著龐大而復(fù)雜的國際空間站工程，數(shù)十個空間探測器探測了月球、行星和星際，各類在軌的衛(wèi)星門類齊全。自人類發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星以來，各國發(fā)射了5000余顆衛(wèi)星，其中美國占了將近一半。

美國的航天和導(dǎo)彈技術(shù)始終處于世界領(lǐng)先地位，這與其長期保持雄厚的航天工業(yè)基礎(chǔ)和持續(xù)的創(chuàng)新能力分不開。航天與導(dǎo)彈技術(shù)屬于綜合技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)，需要以各專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)。美國十分重視國防技術(shù)基礎(chǔ)的發(fā)展，國防部制訂的15項國防關(guān)鍵技術(shù)，其中12項都用于航天和導(dǎo)彈的研發(fā)。而這些關(guān)鍵技術(shù)的絕大多數(shù)在世界居領(lǐng)先地位。

二、俄羅斯航天工業(yè)

俄羅斯繼承了蘇聯(lián)大部分航天與導(dǎo)彈工業(yè)的科研設(shè)計機構(gòu)和工業(yè)企業(yè)，保留了規(guī)模巨大航天與導(dǎo)彈工業(yè)的基礎(chǔ)，以及雄厚的科研、生產(chǎn)、試驗和應(yīng)用能力。獨立后，俄聯(lián)邦政府給航天與導(dǎo)彈工業(yè)的財政撥款銳減，許多已列入航天與導(dǎo)彈計劃的研制和生產(chǎn)項目被取消或推遲，航天與導(dǎo)彈工業(yè)受到巨大的影響。但由于蘇聯(lián)航天與導(dǎo)彈工業(yè)的龐大規(guī)模和堅實的基礎(chǔ)，使俄羅斯至今仍然保持著一個實力僅次于美國、許多領(lǐng)域可以與美國并駕齊驅(qū)的航天與導(dǎo)彈工業(yè)強國的地位。

俄羅斯非常重視航天工業(yè)的發(fā)展，在經(jīng)費有限，航天與導(dǎo)彈發(fā)展規(guī)模縮小的情況下，突出保證國家航天與導(dǎo)彈重點項目的實施和發(fā)展，繼續(xù)保持重點航天與導(dǎo)彈技術(shù)在世界的領(lǐng)先地位。俄羅斯將核威攝力量做為國家安全的基石，保持和發(fā)展包括新型戰(zhàn)略導(dǎo)彈在內(nèi)的戰(zhàn)略核力量，確保獨立研制、生產(chǎn)先進戰(zhàn)略導(dǎo)彈系統(tǒng)的能力。鼓勵航天與戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈產(chǎn)品的出口，積極開展國際航天合作。

目前，俄羅斯航空航天局直接管理著從事航天與導(dǎo)彈系統(tǒng)及相關(guān)部件研制的研究設(shè)計機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)一百多家，另有航空航天局內(nèi)外的45家企業(yè)通過合作參與航天器與導(dǎo)彈的研制生產(chǎn)，還有一些俄羅斯與國外合資的航天企業(yè)。從事航天與導(dǎo)彈研制與生產(chǎn)的雇員近30萬。從獨立后的1992年至2000年底，俄羅斯共進行了316次航天發(fā)射，先后發(fā)射了454個各種軌道的航天器。近5年來，俄羅斯平均每年約進行20～30次航天發(fā)射，發(fā)射數(shù)量大約是蘇聯(lián)時期的1/3。俄羅斯的航天產(chǎn)品包括各種航天運載器、衛(wèi)星和深空探測器、載人飛船與空間站，建立了完整的航天飛行控制與測量系統(tǒng)，開展了全面的航天應(yīng)用與豐富空間科學(xué)研究活動，是美國之外全球航天產(chǎn)品最齊全、設(shè)施最配套的國家。俄羅斯已經(jīng)形成種類齊全、產(chǎn)品配套的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)?？傮w上說，在許多領(lǐng)域俄羅斯導(dǎo)彈武器系統(tǒng)在品種、技戰(zhàn)術(shù)水平上都可與美國匹敵。

三、歐洲航天工業(yè)

法國是西歐第一航天大國，也是美國和俄羅斯之后的世界第三航天大國。它擁有強大的運載火箭與航天器制造能力和類型較齊全、規(guī)模較龐大的導(dǎo)彈研制生產(chǎn)能力。法國航天和導(dǎo)彈工業(yè)的規(guī)模在西歐居第一位，從業(yè)人數(shù)和銷售額均高居西歐各國之首。法國能獨立或為主研制各種大型運載火箭，通信、偵察和對地觀測衛(wèi)星，較大型航天器以及各種類型的導(dǎo)彈，共研制過或正在研制約5個系列的運載火箭、約15種型號的衛(wèi)星、3種型號的航天器和約60種型號的導(dǎo)彈，具備總體設(shè)計、推進、制導(dǎo)、結(jié)構(gòu)、防熱等分系統(tǒng)設(shè)計與研制以及電池、火工品等零部件研制能力。法國研制生產(chǎn)的各種運載火箭、衛(wèi)星 、航天器和導(dǎo)彈具有較高的技術(shù)和應(yīng)用水平。其中，通信和遙感衛(wèi)星性能接近世界先進水平，并帶頭打破了美國對國際商業(yè)通信衛(wèi)星研制市場的壟斷，成為“阿拉伯衛(wèi)星”和“土耳其衛(wèi)星”的主承包商；反艦導(dǎo)彈、防空導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈的性能基本接近或達到美國同類武器系統(tǒng)的水平。法國航天大型企業(yè)的基礎(chǔ)雄厚、設(shè)備精良、技術(shù)先進，如在“阿里安”火箭總裝車間擁有現(xiàn)代化的機器人、加工中心、CAD／CAM、數(shù)學(xué)仿真、模擬仿真等設(shè)備，其設(shè)計、研制、管理手段均非常先進。

英國航天和導(dǎo)彈工業(yè)的規(guī)模，在西方國家中處于前列。英國有比較配套的航天工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，研發(fā)、生產(chǎn)能力與水平在西方國家中處于前列。英國航天工業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)注重選擇重點發(fā)展方向，主要是在對地觀測衛(wèi)星、小衛(wèi)星和衛(wèi)星軟件等領(lǐng)域的研發(fā)、生產(chǎn)中具有很強的實力；在通信衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)中處于世界先進水平；能獨立研發(fā)、生產(chǎn)衛(wèi)星整星和探空火箭，但不能獨立研發(fā)、生產(chǎn)運載火箭。英國雖然缺乏戰(zhàn)略導(dǎo)彈生產(chǎn)能力，但在戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈領(lǐng)域，除了不具備獨立研制生產(chǎn)巡航導(dǎo)彈的能力外，其它戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈不僅可以獨立研發(fā)和生產(chǎn)，而且其水平位居世界先進行列，至今已經(jīng)生產(chǎn)了30多種型號的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈。英國的航天與導(dǎo)彈產(chǎn)品在國際市場上具有一定的競爭力，其中每年戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的出口貿(mào)易額達10多億英鎊。

德國近年來在航天器系統(tǒng)設(shè)計、制造、管理和工程總承包方面積累了豐富的經(jīng)驗，掌握了許多領(lǐng)域的關(guān)鍵先進技術(shù)。在單、雙組元液體推進系統(tǒng)，硅太陽電池及復(fù)合材料電池板，衛(wèi)星姿控系統(tǒng)，行波管放大器，光學(xué)儀器，電火箭發(fā)動機技術(shù)等領(lǐng)域擁有世界一流技術(shù)。在大型運載火箭第二級液體芯級、液體捆綁助推器、上面級液體火箭發(fā)動機、姿控發(fā)動機和火箭結(jié)構(gòu)件的研制上具有豐富的經(jīng)驗。德國具有應(yīng)用衛(wèi)星和科學(xué)實驗衛(wèi)星整星研制的能力，并擁有很高衛(wèi)星制造水平，尤其在衛(wèi)星太陽電池系統(tǒng)、姿控系統(tǒng)、光學(xué)儀器、衛(wèi)星通信有效載荷、衛(wèi)星單組元和雙組元推力器及電推進系統(tǒng)領(lǐng)域擁有先進水平。德國近年來積極參與了歐洲阿里安4、阿里安5運載火箭的研制和生產(chǎn)，并自己研制了哥白尼德國郵政衛(wèi)星。德國不生產(chǎn)戰(zhàn)略導(dǎo)彈產(chǎn)品，研制的導(dǎo)彈產(chǎn)品主要有地空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈、反艦導(dǎo)彈、反坦克導(dǎo)彈等。

意大利航天與導(dǎo)彈工業(yè)規(guī)模在西歐排名第四位。意大利的航天工業(yè)在歐洲具有較先進的技術(shù)水平，能夠獨立開發(fā)衛(wèi)星系統(tǒng)和輕型運載火箭。在大型運載火箭固體助推器、衛(wèi)星平臺、衛(wèi)星通信高頻技術(shù)、通信衛(wèi)星有效載荷、衛(wèi)星天線、遠地點發(fā)動機領(lǐng)域位于歐洲前列。意大利作為主承包商研制的典型衛(wèi)星型號有意大利衛(wèi)星-1、-2通信衛(wèi)星，阿蒂米斯先進中繼和技術(shù)衛(wèi)星，宇宙-昴星團衛(wèi)星，米塔科學(xué)小衛(wèi)星。與其他國家聯(lián)合研制的航天器有多種型號。意大利目前作為主承包商正在研制維加輕型運載火箭；參加了國際空間站項目，承擔了多功能增壓后勤艙（MPLM）等重大項目的研制。在導(dǎo)彈領(lǐng)域，主要通過與法國、德國、英國和美國等國家合作的方式研制生產(chǎn)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，產(chǎn)品包括反艦導(dǎo)彈、防空導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈、空地（艦）導(dǎo)彈和反坦克導(dǎo)彈。

篇(2)

從20世紀末，汽車行業(yè)的競爭已從單一的性能競爭轉(zhuǎn)向性能、環(huán)保、節(jié)能等多元綜合競爭。僅就汽車發(fā)動機而言，為應(yīng)對世界能源危機和減少對環(huán)境污染，其研究開發(fā)工作已側(cè)重于降低油耗、減少排放、輕質(zhì)及減少磨損等方面，在這些研究中優(yōu)化技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用。近年來，汽車發(fā)動機優(yōu)化工作是根據(jù)航空航天發(fā)動機所建立及應(yīng)用的優(yōu)化技術(shù)，并已經(jīng)取得了一定的進展。

1　對汽車發(fā)動機優(yōu)化技術(shù)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

目前各類發(fā)動機研發(fā)工作的共同重點包括降低油耗、減少排放、減輕質(zhì)量以及減少磨損等，為了達到這些目標，在發(fā)動機設(shè)計中應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)是一個重要的手段。當前發(fā)動機的優(yōu)化工作主要在發(fā)動機結(jié)構(gòu)、材料、燃料及燃燒、排放以及多學(xué)科優(yōu)化等幾個方面展開。

第一方面對發(fā)動機結(jié)構(gòu)及材料優(yōu)化技術(shù)：發(fā)動機結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是優(yōu)化關(guān)鍵零部件的形狀以改善發(fā)動機性能。新型復(fù)合材料如碳化硅、氮化硅、氧化鋯、石墨及合成石墨等不斷用于發(fā)動機結(jié)構(gòu)。通過建立發(fā)動機復(fù)合材料葉片各截面應(yīng)力應(yīng)變解析式和最大應(yīng)力準則，對葉片進行最大強度的優(yōu)化分析。第二方面是對發(fā)動機燃燒優(yōu)化技術(shù)：隨著世界能源問題和環(huán)境污染問題的日趨嚴重，汽車作為污染環(huán)境和消耗能源的大戶，備受人們的關(guān)注。發(fā)動機燃燒過程直接影響節(jié)能和環(huán)保，對發(fā)動機燃燒過程優(yōu)化的研究越來越受到重視。主要是從噴射系統(tǒng)、進氣管系、燃燒室形狀等幾方面對其進行優(yōu)化設(shè)計。在發(fā)動機燃燒噴射系統(tǒng)方面，借助于先進電子控制技術(shù)，能準確地調(diào)節(jié)燃油供給，優(yōu)化噴油定時和噴油次數(shù)，控制氣缸內(nèi)的混合狀態(tài)、燃燒室內(nèi)的燃油分布，降低排放污染。對新型脈動式電控燃油噴射系統(tǒng)的噴射定時問題，研究了發(fā)動機直接噴射技術(shù)的優(yōu)化問題。第三方面是發(fā)動機多學(xué)科優(yōu)化技術(shù)：發(fā)動機設(shè)計以結(jié)構(gòu)、熱力、燃燒、強度、振動、流體、傳熱等多個學(xué)科為基礎(chǔ)，可變因素多，隨機性大，是一個可變互耦系統(tǒng)的優(yōu)化問題。多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化通過充分利用各個學(xué)科之間的相互作用所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，獲得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解，主要體現(xiàn)在在以下幾個方面。第一是：多目標優(yōu)化，發(fā)動機的優(yōu)化涉及到多個目標，與單目標優(yōu)化問題不同的是這些目標函數(shù)往往耦合在一起，且每一個目標具有不同的物理意義和量綱。它們的關(guān)聯(lián)性和沖突性使得對其優(yōu)化變得十分困難。多目標優(yōu)化方法可以分為如下兩大類并且已在發(fā)動機的優(yōu)化設(shè)計中得到了應(yīng)用；第二是不確定性優(yōu)化：在發(fā)動機的生產(chǎn)及實際使用中，總是存在著材料特性、制造、裝配及載荷等方面的誤差或不確定性。雖然在多數(shù)情況中，誤差或不確定性很小，但這些誤差或不確定性結(jié)合在一起可能對發(fā)動機的性能和可靠性產(chǎn)生很大的影響。對于此類不確定性問題的優(yōu)化，傳統(tǒng)的優(yōu)化方法已無法解決，而必須求助于不確定性優(yōu)化方法。第三方面是多學(xué)科優(yōu)化的方法與策略多學(xué)科優(yōu)化的主要思想是在設(shè)計的整個過程中集成各個學(xué)科的知識，應(yīng)用有效的設(shè)計優(yōu)化策略及相應(yīng)的優(yōu)化方法，組織和管理設(shè)計過程。其目的是通過充分利用各個學(xué)科之間的相互作用所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，獲得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解。第四方面是優(yōu)化算法：在發(fā)動機設(shè)計中用到的優(yōu)化算法，既有常規(guī)優(yōu)化算法，也有遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能優(yōu)化方法。

2　發(fā)展方向

以節(jié)能和環(huán)保為主要目標的汽車發(fā)動機綜合優(yōu)化技術(shù)是以后的研究重點，主要在以下幾個方面：第一是汽車發(fā)動機優(yōu)化設(shè)計方法，在以節(jié)能、環(huán)保為主要目標的綜合最優(yōu)前提下，根據(jù)汽車發(fā)動機設(shè)計特點，通過系統(tǒng)分解工作，建立起汽車發(fā)動機的物理分析模型及優(yōu)化數(shù)學(xué)模型；在上述工作基礎(chǔ)上，比較、選擇高效的多學(xué)科多目標優(yōu)化方法；最終開發(fā)出汽車發(fā)動機多學(xué)科多目標優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)。汽車發(fā)動機設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括燃燒、傳熱、結(jié)構(gòu)、強度、振動、壽命、傳動、、電氣、工藝及材料等眾多學(xué)科，具有大量的不確定性參數(shù)，而且很多參數(shù)很難獲得其概率分布，所以未來開發(fā)區(qū)間數(shù)優(yōu)化方法用于發(fā)動機的優(yōu)化將是一個很有發(fā)展前景的方向。第二是汽車發(fā)動機優(yōu)化設(shè)計問題，汽車發(fā)動機的關(guān)鍵零部件如氣缸、活塞、曲軸、連桿及渦輪增壓器等的設(shè)計對發(fā)動機的性能有很大影響。這些零部件的優(yōu)化設(shè)計，可以提高發(fā)動機的性能、壽命和可靠性，從而降低成本、提高經(jīng)濟性。隨著發(fā)動機質(zhì)量越來越輕，而其功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，振動和噪聲問題越來越突出，對發(fā)動機的減振系統(tǒng)進行優(yōu)化也是一條提高車輛整體振動性能的有效途徑。發(fā)動機的燃燒和排放系統(tǒng)直接影響到發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性、噪聲、排放等重要指標，影響到汽車的節(jié)能與環(huán)保性能。