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航空航天設計論文范文1

面對這突如其來的巨大榮譽，鄭詠梅卻異常平靜。她說，這一論文的發表及其飽受重視，證明了中科院化學所及北京航空航天大學化學與環境學院院長江雷院士帶領的科研梯隊開展的向自然學習的仿生科學研究進入世界領先行列，這將為北京航空航天大學新學科的發展奠定堅實的基礎。

這個突破性的研究揭示了篩器蜘蛛（Uloborus Walckenaerius）的捕捉絲的方向集水效應，提出了“多協同效應”機制，為新型仿生集水材料研究提供思想理論基礎。

在微納米各向異性梯度結構方向性憎水效應研究方面，她揭示了Morpho蝴蝶翅膀的特殊浸潤性，發現了蝴蝶翅膀上單方向可調控的斥水特性的機理。傳統上認為同一種結構的超疏水表面，只能具備單一浸潤狀態，而鄭詠梅通過探究蝴蝶翅膀的浸潤特性，發現了由于獨特的取向結構，兩種高/低粘滯的超疏水狀態能夠共存且在同一表面上。這個發現在材料、微流控、生物工程，器件等領域均具有一定的指導和科學意義。

航空航天設計論文范文2

關鍵詞 產學研結合 高校 電氣專業

中圖分類號：G647.38 文獻標識碼：A

On Industry-School- Research Combination Mode of

College Electrical Engineering Professional

LI Jie

（College of Automation Engineering， Nanjing University of

Aeronautics and Astronautics， Nanjing， Jiangsu 210016）

Abstract This article studies on college Industry-School-Research mode and applied talents training， take College of Automation Engineering， Nanjing University of Aeronautics and Astronautics as an example， analyzes the importance of using research cooperation in personnel training in the school system， so as to explore the combination meet the social needs of ways.

Key words industry-school-research combination; college; electrical professional

產學研即產業、學校、科研機構等相互配合，發揮各自優勢，形成強大的研究、開發、生產一體化的先進系統并在運行過程中體現出綜合優勢。產學研合作是指企業、科研院所和高等學校之間的合作，通常指以企業為技術需求方，與以科研院所或高等學校為技術供給方之間的合作，其實質是促進技術創新所需各種生產要素的有效組合。隨著技術發展和創新形態演變，政府在創新平臺搭建中的作用，用戶在創新進程中的特殊地位進一步凸顯，知識社會環境下的創新2.0形態正推動科技創新從“產學研”向“政產學研用”，再向“政用產學研”協同發展的轉變。①高校既是創新人才的集聚地，也是科技創新成果的發源地。如何以高水平的創新成果和高素質的創新人才服務經濟社會的發展？最重要的是堅持科學發展，促進產學研合作。高校的產學研合作可以有兩種，一種是國家經濟層面，為科技創新服務，促進科研成果，促進經濟社會發展;另一種是為教育服務，通過產學研與學術的培養、教師的科研相結合，將學生培養成才。

1 南京航空航天大學電氣工程專業產學研結合現狀

南京航空航天大學電氣工程專業為國家級特色本科專業、國防特色重點專業、江蘇省品牌特色專業、江蘇省“十二五”重點專業以電氣工程領域為對象，注重計算機科學、控制理論和信息科學在電氣工程各領域中的應用，具有廣闊的發展前景，相關研究領域在國內具有重要影響力。該專業設有電力電子與電力傳動、電機與電器、電力系統及其自動化三個方向。培養具有電氣工程領域較寬廣的專業基礎知識和工程技術基礎，具有較好的電氣分析、電氣設計、電氣系統設計、電氣系統運行、科學研究、技術開發和管理工作能力的適應國民經濟建設特別是航空航天、國防工業和新能源產業發展的高素質的電氣領域的高級工程技術人才。

作為南京航空航天大學這樣一所重點大學，重點是培養研究型人才，進行知識創新活動，最終目標是為社會服務，高校通過產學研合作，不僅能夠解決學校教育與社會脫節問題，縮小學校和社會對人才培養與需求之間的差距，增強學生在社會的競爭力，而且也能夠促進科技發展。近年來，南京航空航天大學開展了較多廣泛且有效的產學研合作與實踐，尤其在電類領域的合作，效果較為顯著。通過合作，實現了將技術攻關、成果轉化、平臺共建、人才培養、干部交流等全方位的合作，實現了互利共贏，助推了經濟發展。以南京航空航天大學與無錫市開展風電領域政產學研合作為例，自合作以來，無錫市委書記楊衛澤率領無錫市黨政代表團先后兩次訪問學校，并就政產學研合作事宜與學校的領導深入交流。而且，學校黨委書記崔銳捷、校長朱荻等校領導也多次帶領學校相關部門負責同志及部分專家走訪無錫市惠山區，實地考察區域經濟發展，探索合作模式，推動政產學研合作。②

2 電氣專業產學研結合的思考及具體做法

電氣專業是電氣信息領域的一門學科，由于和人們的日常生活以及工業生產密切相關，成為高新技術產業的重要組成部分，觸角伸向各行各業，小到一個開關的設計，大到宇航飛機的研究，都有它的身影。這個專業的學生能夠從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗技術、研制開發、經濟管理以及電子與計算機技術應用等領域的工作，是“寬口徑”、“復合型”高級工程技術人才。該領域對高水平人才的需求很大，正是由于社會大量的需求，不言而喻，電氣專業培養學生的素質與質量，對該個專業領域，乃至我國國民經濟領域的發展影響也是極其重要的。那么，培養出來的學生是否被社會所接納，被企事業單位所需求，需要我們高校在培養學生時要制定合理的培養目標、培養模式，因此，產學研的結合，為高校的學生培養、學科發展提供了良好的契機。

2.1 產和研的結合

企業有較好的生產能力，但科技含量低，科學研究創新不夠，如果要想在激烈的市場競爭中脫穎而出，甚至立于不敗之地，需要把高校的知識資源和科技研究成果可以很好地轉化，技術上進行創新。而作為高校，是服務發展的主體，是科學知識的生產者和提供者，對科學知識的傳播、整合和流通起著重要的推動作用。高校在搞科研的目的也是為生產服務、為社會服務。產學研結合就是充分利用學校與企業、科研單位等多種不同教學環境和教學資源以及在人才培養方面的各自優勢，建立良好的互動，把以課堂傳授知識為主的學校教育模式與直接獲取工程經驗、實踐能力為主的生產、科研實踐有機結合，才能適時調整學生的培養模式，使學生獲得良好的實習機會和實習場所，讓高校培養出來的學生更容易走上社會，被企業所需求。電氣工程專業就是一個實踐性很強的專業，能夠解決電氣工程技術分析與控制等實際生產問題。

但是，在產學研合作中，高校在科研管理機制上存在一些問題，主要表現在：（1）科技成果轉移渠道不暢。很多企業拿著大量資金尋找科技創新成果，而高校的科研成果又轉移不出去，導致了高校、企業、科研院所等各方科技資源分散，浪費精力、物力和人力。（2）科研人員考核制度不利于成果轉化。當前，高校普遍采用職稱和職務等級發放科研津貼的，而職稱職務的獲得，主要是看權威性期刊的數量、申請的項目獲得的獎勵，專利情況等，對于科技成果能否實現產業化問題很少重視，致使高校老師很多科技項目申請后，過多地偏重于技術與理論，與社會需求脫節，大部分科研成果很多是只申請了專利，或者發表了論文的水平上，實際應用產出的效果不高。另一方面，當前部分教授評職稱前，發論文，申報項目，有較多的研究成果，但職稱評定后，科研動力不足，研究成果停滯不前，更多的是享受這個教授待遇，從而導致研究資源流失。（3）科技成果推廣機制不完善，重視不夠。高校由于學科建設發展需求、整體實力提升等眾多因素影響，學校科技部和老師的關注點在于國家或省部級重大項目的申報上面，比如國家自然科學基金、國家級973、863等重大項目課題、各項科研成果獎勵申報，而對真正獲得的科技成果，如何將其轉化投入不夠，重視不足。

因此，在高度重視產學研合作的同時，更應該要結合學科、科研特色和優勢，充分發揮科研管理制度對科技創新的激勵、支持和引導作用，要進一步搭建平臺，發揮政府的作用，與政府、企業、科研院所及高校，產業四力強強聯合，不斷推動產學研協同創新的形成和發展，為科學技術的研究和創新做出貢獻。

2.2 學和研的結合

隨著電子、計算機、通信和信息等技術在電力行業的廣泛應用和發展，給電氣專業的學生帶來了很好的發展機遇，這就需要高校培養出的電氣專業學生，需要具備一定的科研能力，能夠獨立承擔相應研究方向的科研課題。首先，讓學生參與到老師的科研當中。從我校電氣專業學生培養來看，學生實行“導師制”，對于優秀的學生，從大學開始就跟隨導師做相應的課程設計，等到了研究生階段，不僅能夠很早，而且將課題研究有延續性，能更好地做出科研成果，培養科研能力。第二，讓學生參與到各種科技創新比賽，老師進行指導，培養了學生的獨立科研能力和科技創新能力。

產學研合作教育是培養具有創新精神和實踐能力的高素質學生的重要途徑。近年來，我校電氣工程專業畢業設計課題，以及研究生課題，有80%的題目與產學研基地的實際和教師科研課題緊密結合，有部分學生直接參加教師承擔的課題。通過多種渠道，不僅可以使學生更深入接觸工程實際，增強實際工程意識，提高綜合實踐能力，在完成自己學業任務的同時，培養了科研創新能力和實踐能力，

2.3 產和學的結合

人才培養是高校教育的發展之路。經濟社會的發展對人才的需求是多種多樣的，精英教育、大眾化教育是高等教育的兩個方向。精英教育培養拔尖人才，大眾化高等教育培養各級各類專門人才，各具功能，不可替代。學校應根據不同的社會需求進行科學、準確的定位，確立自己的發展方向，形成有特色的人才培養模式、培養目標、培養方法和質量標準。③

電氣專業的學生培養，需要保持和加強原有專業特色和優勢，培養學生較強的工程實踐能力，提高學生的就業競爭力。在實際操作中，學校應因材施教，引入各類培養機制，如結合產學研的合作平臺，一是和企業聯系，為學生提供相應的實習基地;另一種則是根據企業的需求，企業的科研方向，制定我們培養學生的目標、模式及課程體系。如開設專門的“卓越工程師”班，單獨組織學生完成一門企業課程授課，一次企業參觀實習，一次“工程技術講座”。除此之外，每年暑假，我校的電氣專業與陜西航空電氣有限公司、陜西西航動力股份有限公司、河南許繼集團、南京機電液壓工程研究中心等多個校外產學研合作教育基地開展合作，這些企業每年為電氣專業學生提供實習條件，提供合作科研項目。

3 總結

電氣工程專業行業屬于高精尖端行業領域，尖端人才的培養十分重要，它的社會需求較廣，而培養這樣的優秀人才，就需要高校制定適合社會需求的人才培養模式，通過產學研合作的模式，讓學生、教師有良性發展，才能促進電氣學科的發展，而外部則需要社會與企業的需求，產學研的結合便是達到這一目標的良好途徑。

基金項目：南京航空航天大學基本科研業務費青年科技創新基金-高校科研管理中產學研協同創新機制研究（資助編號：NR2013029;項目負責人：李潔）成果之一

注釋

① 宋剛.錢學森開放復雜巨系統理論視角下的科技創新體系――以城市管理科技創新體系構建為例[J].科學管理研究，2009.27（6）：1-6.

航空航天設計論文范文3

關鍵詞：單片機，溫度傳感器，遠程監控與測量

 

1.研究的目的與意義

本研究以溫度采集及轉換，單片機處理和監控，無線傳輸為核心，可用于航空航天系統中，倉儲溫度監測及環境監測，礦井里的溫度采集等。免費論文。快速方便并且可以實現遠程采集，具有較高精確度，另外加有存儲單元，可以對溫度數據進行存儲對比，以備不時之需。在該系統中還添加報警系統，自動提醒不正常溫度，以免發生不必要的危險。由于采用ZigBee無線傳輸裝置，可以遠距離測溫，因此可用于危險區域，例如：高壓區，工廠，大型機器內部溫測等，還可采集低溫。另外還適用于家庭防火災，火災內部溫度探測和溫度監控，有助于滅火的開展和搶救人員和財產以及預測火勢的發展等。

在現代社會中溫度在航空航天，工業自動化、家用電器、環境保護和安全生產等方面都是最基本的監測參數之一，但是在某些環境下溫度檢測比較危險。因而需要一個智能檢測和監測系統來代替危險的工作，本系統就可以很好的解決此問題，不僅可以實時的對溫度進行遠程檢測監控，還可以在十分惡劣的環境下工作，測量結果精度高，并且對所測數據可以直接通過USB接口傳給電腦存儲或者直接存入外設存儲單元，同時加報警裝置，在溫度不正常給予提醒，從而將損失減少到最低。為滿足對溫度記錄的要求（高精度、自動控制、經濟實用），系統實現了對現場環境溫度的不間斷測量與監控，讓您通過監控中心可以直觀看到溫度實時變化，做到足不出戶即可了解各被測點的溫度。在那些需要對溫度監控和測量的地方放置無線溫度采集器，然后由監控中心通過軟件對無線采集器進行控制，代替過去由人工來完成的溫度數據采集任務；同時監控中心對無線溫度采集器傳輸來的溫度數據進行存儲和查詢統計。本系統使用方便，操作簡捷，已經在許多領域中得到廣泛的使用

2.國內外本項目的研究狀況

溫度在工業自動化、家用電器、環境保護和安全生產等方面都是最基本的監測參數之一，因此其檢測裝置也得到的長足的進步和發展。免費論文。例如美日生產的管纜熱電阻溫度傳感器可測溫度高達1000℃，精度0.5級，清華大學的“光纖黑體腔溫度傳感器”可在400～1300℃間靈敏度可達0.1℃。隨著科技的進步和新材料的發現，新一代的溫度傳感器也在不斷出現和完善，如利用核磁共振的溫度檢測器，可測量出千分之一開爾文，而且輸出信號適于數字運算處理，在常溫下可作為理想的標準溫度。此外還有熱噪聲溫度傳感器、激光溫度傳感器等諸多發展。智能溫度傳感器(亦稱數字溫度傳感器)是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術(ATE)的結晶。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數據及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)，它在硬件的基礎上通過軟件來實現測試功能。目前，國際上已開發出多種智能溫度傳感器系列產品。如由美國DALLAS半導體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進制數據，其分辨力高達0.03125°C,測溫精度為±0.2°C。此外新型智能溫度傳感器的功能也在不斷增強。例如，DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實時日歷時鐘(RTC),使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲功能，利用芯片內部256字節的E2PROM存儲器，可存儲用戶的短信息。免費論文。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向發展，這就為研制和開發多路溫度測控系統創造了良好條件。

無線傳輸技術ZigBee是在工業自動化、家庭智能化和遙控監測領域對無線通訊和數據傳輸的需求日益增長的情況下應運而生的，它采用IEEE802.15.4協議，具有功耗低，成本低等特點，還可以方便的實現自動移動的AdHoc網絡。目前市場上的RF芯片供應商主要還是TI、EMBER、FREESCAIE及JENNIC，國產廠商在這個方面仍然是空白。鑒于ZigBee技術在功耗、組網技術等方面的出色能力，受到各國政府、軍方、科研機構和跨國公司的廣泛關注和高度重視，隨著其技術的發展，無線傳感器網絡將會逐漸的深入生活的每個方面。

3.無線網絡溫度采集可以實現如下功能

（一）數字信號通過單片機分析處理，通過ZigBee無線傳輸模塊，可實現無線傳輸功能。（二）接收模塊得到的數字信號通過單片機處理，可在LCD FC12864上可進行當前溫度顯示，可實現數字顯示功能。（三）外部存儲單元可對過去溫度進行存儲，以便隨時調用，可實現存儲功能。（四）由于有無線傳輸，可以實現遠程對溫度進行監控和測量 存儲，安全可靠，而且速度快精度高。（五）系統實現了對現場環境的不間斷溫度測量與監控，讓您通過監控中心可以直觀看到溫度實時變化，做到足不出戶即可了解各被測點的溫度。在那些需要對溫度監控和測量的地方放置無線溫度采集器，然后由監代替過去由人工來完成的溫度數據采集任務；同時監控中心對無線溫度采集器傳輸來的溫度數據進行存儲和查詢統計。（六）該系統可換部分裝置，然后實現其它功能，例如：將溫度傳感器換成濕度傳感器進行濕度采集等，具有很強的移植性。

4.結語

在當代社會科學技術的迅猛發展以及人類對自然的不斷深入探索下，一些人類無法立足的惡劣環境以及相關工業、煤礦業、石油業、存儲業等相關環境中的重要溫度數據的采集和控制成為科學研究的重要課題。本研究項目以適應相關條件下的溫度傳感器為依托，以單片機為整個系統的處理和監控為核心，當需要采集人類無法立足的惡劣環境中的重要溫度數據時，本系統可以通過媒介放置一體積小、精度高的溫度傳感器去采集；在生產和存儲環境中可以通過本系統來監測溫度，當超過合適的環境溫度時，發出警報，通知工作人員及時處理控制溫度以減少損失。本研究項目可以更好的服務于科研，提高生產效率，降低危險事故發生的幾率，具有很強的現實意義

參考文獻：

1.閆德立、劉展威.ZigBee技術優勢及其在現代企業生產中的應用[J].河北企業，2009.08.

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3．孫俊杰. ZigBee應用向商業化逼近[J]. 電子設計應用，2007.11.

4. 張培仁，張志堅，高修峰. 十六位單片微處理器原理及應用（第一版）[M].北京：清華大學出版社，2005.5，P18-P52，P60-P63，P130-P163，P226-P260，P280-P286.

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6.吳國鳳.C語言程序設計教程（第一版）[M].合肥：中國科技大學出版社，2003.2，P36-P60，P88-P115.

7.Horstmann.c著，晏海華等譯. C++核心思想：第三版[M]. 北京：電子工業出版社， 2004.8 .

8.宋育才. MCS-51系列單片微型計算機及其應用[M]. 南京：東南大學出版社 ，1997.3.

9.智能溫度傳感器的趨勢[DB/ol].

10..LCD12864中文資料手冊.

航空航天設計論文范文4

【關鍵詞】ARM9 點陣顯示屏 SD卡

LED顯示屏是近幾年全球迅速發展起來的新型信息顯示媒體，它利用發光二極管構成的點陣模塊或像素組成大面積顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環境適應能力強、價格性能比高、使用成本低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產品，在信息顯示領域得到了廣泛的應用 本論文以ARM9高性能單片機來設計電子點陣顯示屏的硬件系統。

一、電子點陣顯示屏的硬件系統框圖如圖1所示

圖1 電子點陣顯示屏硬件系統框圖

二、采用16個LED8*8顯示屏，構成16行*64列點陣顯示

點陣顯示屏由16個8×8點陣LED顯示模塊。16片8×8點陣LED顯示模塊利用總線形組成一個16×64的LED點陣，用于同時顯示4個16×16點陣漢字或8個16×8點陣的字母p字符或數字。單元顯示屏可以接收來自控制器（主控制電路板）或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數據信息和命令信息，并可將這些數據信息和命令信息不經任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中，因此顯示板可擴展至更多的顯示單元，用于顯示更多的顯示內容。

三、顯示驅動電路

采用74HC138三-八譯碼器和74HC164移位寄存器。將從ARM里出來的列信號通過8個164級聯而成的64位的信號輸出端連接到16*64的點陣LED的輸入端，作為點陣的行驅動信號。通過164移位這64位的信號，來控制顯示內容的變化。再從ARM輸出三個信號分別輸入到2個級聯的74HC138譯碼器，然后輸出16位行信號，經過16個1K的電阻，再輸入到16個PNP（8550）三極管的B極來進行對行信號的放大，其中所有的三極管的E極相連接+5V的電源，所有的C極接16個470歐姆的電阻，得到的信號作為點陣LED 的行輸入信號。通過對138的三個輸入信號進行控制，改變行信號。由138和164的信號，控制二極管的亮、滅來顯示出所要求的字符、漢字。

行驅動電路：每個LED管亮需要7mA的電流，那么64個同時亮就需要448mA的電流，所以我們要對列進行驅動，我們采用晶體管8550對列信號進行放大。驅動電路如圖2所示：

圖2 點陣顯示屏驅動電路

列驅動電路：此電路是由集成電路74HC164構成的，它具有一個8位串入并出的移位寄存器，可以實現在顯示本行各列數據的同時，傳送下一行的列數據。如圖3所示：

圖3 列驅動電路

四、總結

本論文完成了LED點陣電子顯示屏的主要電路的設計。在系統設計中使用SD卡的擴展，是存儲容量大大的增大，實現了海量存儲，并具有掉電保護功能。通過和PC機的通訊，使顯示的信息能實時的更新。也實現了顯示屏的多字體顯示。整個系統簡潔，可靠性高，性能穩定。

參考文獻：

[1]胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].北京：清華大學出版社，1995.

航空航天設計論文范文5

作為最早實現載人航天的國家，俄羅斯早在上世紀90年代就已經開展了新一代載人飛船的研制工作。當時，設計于上世紀60年代的“聯盟”飛船已經使用了30余年，期間雖然經過不斷地功能拓展，性能有所提升，但畢竟設計較早，升級空間所剩無幾，已經不能很好地適應載人航天領域的新要求。俄羅斯新一代飛船設計要求能夠替換“聯盟”飛船作為國際空間站的天地往返運輸載具以及緊急救生飛船。由于國際空間站當時設計的常駐成員組人數為6人，因此新飛船的載員人數也從“聯盟”飛船的3人提升到了6人。為了降低成本，還要求飛船的返回艙段具有可重復使用的能力。俄能源火箭航天集團根據這些要求設計了“快帆”（Kliper）飛船。返回艙段采用升力體布局，擁有兩種構型：一種是純升力體布局，再入時在大氣層內可以進行有限的機動，最后利用降落傘減速著陸，這種構型主要作為空間站的緊急救生飛船來使用，發射后長期停靠在空間站上；另一種是升力體布局加上機翼，可在大氣層內機動，返回載入之后像航天飛機一樣滑翔降落在跑道上，這一構型主要用來實現天地往返運輸任務。由于整個項目技術復雜，研制難度大，再加上缺乏資金，項目最終在2006年宣布失敗，俄羅斯轉而開發PPTS載人飛船。

PPTS飛船也被稱作“羅斯”（Rus）號飛船，由能源火箭航天集團進行研制，也以替換“聯盟”飛船為研制目標，既可以往返于地面與近地軌道，也可以支持月球以及載人深空探測，能夠適應第二宇宙速度再入，載員數量4～6人。PPTS放棄了“聯盟”飛船使用了半個世紀的“軌道-返回-服務”經典三艙布局，轉而選擇“返回艙-服務艙”兩艙布局。飛船也不再采用鐘形返回艙，而改用錐形，其直徑達4.4米，遠超“聯盟”系列飛船的2.7米，艙內容積增加到17立方米，超過了“聯盟”飛船軌道艙與返回艙容積的總和。由于PPTS飛船的返回艙要求能夠重復使用，因此對于抗著陸沖擊的要求比“聯盟”飛船更為苛刻。為了減小著陸沖擊，最初在返回模式上選擇了動力下降模式，也就是不依靠降落傘，而是依靠返回艙的發動機減速。但這種方式需要返回艙攜帶動力減速所需的燃料，會壓縮返回艙返回時可攜帶的載荷質量，最后設計人員決定將傳統的傘降模式和動力下降模式結合起來，先通過降落傘減速并穩定姿態，在距地面一定高度時切斷降落傘，利用發動機控制返回艙速度，最終著陸。為了進一步吸收著陸沖擊，保證飛船在最后接地階段的安全，設計人員不惜增加再入階段的風險，直接在防熱大底上安裝活動艙蓋，使4個安裝在防熱大底之后的折疊著陸緩沖支架可以伸出。

PPTS飛船的艙內布置、裝飾也經過精心的工業設計，布局簡潔清晰，配色干凈舒適，設備先進現代，不再是俄羅斯之前載人飛船、空間站特有的那種粗獷、雜亂的風格，讓人耳目一新。據說如此設計可以讓航天員更加放松，不至于在枯燥的太空飛行中趕到疲憊。座艙內甚至設置了一個衛生間，堪稱有史以來最為豪華的載人飛船了。

作為俄羅斯的老對手、冷戰時期太空競賽的最終勝利者美國，其新一代載人飛船的研發可以說是磕磕絆絆。2003年哥倫比亞號航天飛機失事之后，航天飛機安全性與運營成本的問題日益凸顯，美國國內要求航天飛機退役的聲音日益高漲。2004年，時任美國總統小布什提出了“新太空探索計劃”，計劃包括研制下一代航天器、重返月球乃至登陸火星。2006年，美國國家航空航天局（NASA）根據“新太空探索計劃”制訂了“重返月球”計劃，后來更名為“星座計劃”，主要描繪了本世紀美國探索月球的整體框架和目標，其核心是在月球上建立永久基地，并以此為跳板，為登陸火星乃至探索更遙遠的太空做準備。作為這一計劃重要的一環，“獵戶座”載人飛船的研發被提上了日程。

按照“星座計劃”的要求，“獵戶座”載人飛船既可以執行近地軌道的天地往返運輸任務，也可以執行有關月球、火星、小行星的深空任務，具有極高的任務彈性，但這也導致研發難度的加大。為了降低研發風險，“獵戶座”飛船的研制方洛克希德馬丁公司在飛船的總體布局上決定繼續沿用經過“阿波羅”飛船驗證過的成熟構型，即錐形指令艙（即俄羅斯和中國的載人飛船上的返回艙，命名方式不同）以及“指令-服務”兩艙布局，但指令艙直徑從“阿波羅”飛船的4米增加到了5米，近地軌道任務情況下最多可以搭乘6名航天員，正好是國際空間站一個遠征組的人數，而在月球、深空探測任務中最多可以搭乘4名航天員。返回方式也回歸傳統的降落傘減速著陸，在最初的方案里還一改美國載人飛船海上回收的慣例，利用氣囊減震陸上著陸回收，不過后期因為著陸緩沖氣囊超重，最終改回了海上回收。

美國將近40年沒有研發過載人飛船，因此“獵戶座”飛船的研制過程中遇到了很多問題，然而對項目影響最大的問題卻出現在研制工作之外。美國國會很多議員認為“星座計劃”所提出的重返月球的目標不具有開拓性與劃時代的意義，純粹是花錢重復前人已經做過的事情。對于“星座計劃”的不滿加上當時全球金融危機對美國經濟造成的嚴重打擊，使得美國國會批準給美國國家航空航天局的預算日趨減少。但“星座計劃”卻是一個實打實的燒錢大戶，隨著計劃的推進，資金需求越來越大。終于在2010年，奧巴馬政府決定終止該計劃，取而代之的是一個更加經濟的新太空計劃。在這個新計劃中，來自“星座計劃”的“獵戶座”載人飛船經過美國國家航空航天局的爭取得到了保留，但不再負責近地軌道天地往返運輸任務，而專注于針對火星、小行星的深空載人任務。“星座計劃”中用來發射月球登陸器的“戰神”五號也搖身一變作為太空發射系統（SLS）繼續研發，日后將負責“獵戶座”飛船的發射。而近地軌道的任務則通過商業乘員運輸能力（CCtCap）計劃承包給近幾年興起的商業航天公司。

2013年11月，美國國家航空航天局了商業乘員運輸能力計劃征求建議書，希望在2014年9月前簽訂一份或多份CCtCap合同，在2017年底前恢復從美國本土將航天員送往國際空間站的能力。2014年9月份，美國國家航空航天局宣布波音公司的CST-100載人飛船與SpaceX公司的Dragon V2載人飛船贏得合同，兩家公司將在4年內執行共8次前往國際空間站的任務，每家公司至少執行兩次任務，每次任務至少要搭乘4名航天員。CST-100飛船也采用錐形指令艙，其大小介于阿波羅飛船與獵戶座飛船之間，最多可以搭乘6名宇航員，飛船的動力與能源由指令艙后的圓柱形服務艙提供。Dragon V2飛船也擁有兩個艙體，只不過動力與能源系統和座艙集成在一起構成可返回艙段，最多可乘坐7名航天員。可返回艙段后方的圓柱形艙段只是一個表面貼滿太陽能電池板以及幾片氣動翼的非加壓殼體，這一艙段內可以裝載載荷，這也讓Dragon V2飛船成為目前新一代載人飛船中唯一能夠裝載非加壓載荷的飛船，在一定程度上還原了航天飛機的貨運功能。由于只是負責近地軌道運輸任務，所以兩型飛船不需要像PPTS與“獵戶座”那樣為適應第二宇宙速度再入進行有針對性的設計，進而大大降低了技術難度和生產成本。兩型飛船都將采用降落傘減速著陸，不過Dragon V2飛船未來可能會試驗動力減速著陸。

縱觀美俄兩國的新一代載人飛船，進度最快的就是美國的“獵戶座”了。去年12月5日，“獵戶座”飛船完成了首次太空飛行測試任務，這次任務在返回階段模擬了未來“獵戶座”在完成深空任務后高速再入大氣層的過程，驗證了飛船的防熱系統在高速再入情況下的可靠性，第二次飛行試驗目前定在2018年，將是“獵戶座”首次由SLS火箭發射升空。如果一切順利，首次載人飛行將在2021年實現。CST-100與Dragon V2也在按照各自公司制定的計劃向前推進。而俄羅斯的PPTS飛船的未來還充滿了未知數。鑒于俄羅斯當前的國內經濟形勢，最初制定的2015～2017年試驗、2018年載人首飛的計劃實現基本無望，具體要拖延多久，目前俄羅斯人自己都給不出答案。

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

我國載人航天技術起步較晚，研制周期相對較長，以至于“神舟”飛船剛成熟定型，美俄兩國的新一代載人飛船便已經完成了方案設計，甚至開始了原型飛船的制造與實驗工作。按照我國載人航天規劃，下一步將要建設空間站，開展大量空間應用試驗，這就需要具備更強人員往返運輸能力和載荷下行能力的天地往返運輸飛船，進一步擴展空間站的應用領域和范圍，增加空間站運營管理的靈活性和適應性。而我國載人深空探測的一些方案也已經開始研究，新飛船必將針對這些任務預留出升級空間。

航空航天設計論文范文6

項目名稱：多機器人立體反恐救災系統關鍵技術研究

研究單位：北京航空航天大學

課題負責人：劉榮

項目背景

大廈、會議場館、體育館、劇場、機場和客機等封閉場所由于其內部環境復雜、可視空間有限、隱藏躲避方便等原因，是目前反恐救災中作業難度較大的地方。

針對這類封閉環境內的反恐救災作業要求，北京航空航天大學機器人研究所所長劉榮教授所在的項目組，提出了多機器人立體化反恐救災系統的概念，并于2008年由北京市自然科學基金資助立項開始研究。

劉榮介紹，目前的機器人，包括爬壁機器人、地面移動機器人、空中飛行機器人等研制的關鍵，是其指揮控制問題。

為此，項目對多機器人立體化反恐救災系統中的關鍵技術問題進行了深入研究，并研制了壁面爬行、地面移動、空中飛行小型機器人樣機，以及多機器人指揮中心。

據了解，爬壁機器人采用風機負壓吸附原理，帶中間關節的雙體可變形設計，可以實現地面到墻面以及不同墻面間的面面轉換，也能實現機器人跨越墻面窗框、縫隙等越障。該機器人能在多種材質的壁面上移動，并通過搭載的攝像頭透過玻璃窗實現偵察功能。

研究成果

項目組研制的地面移動機器人有兩種，一種是采用可變形履帶的地面偵察機器人，主履帶驅動機器人在地面行進和轉彎，前部的副履帶可整體轉動，通過其支撐可輔助機器人跨越較高的障礙。該機器人除了能在一般樓道快速移動外，還能實現上下樓梯及乘坐電梯，攜帶攝像頭還可完成攝像偵察任務。另一種是可拋擲式球形偵察機器人，它作為地面偵察機器人的補充，能通過拋擲快速到達某些難以進入的樓層、房間、封閉院落等。

空中飛行機器人采用了四旋翼十字布局的直升機方案，通過姿態穩定控制，實現了空中平穩飛行和懸停，依靠搭載在飛行器上的攝像頭能對周圍環境實施偵察。

多機器人指揮中心由無線視頻接收器、視頻監控服務器、顯示大屏幕和語音通訊裝置組成。各個機器人上攝像頭拍攝的畫面通過無線傳輸可以實時顯示在指揮中心屏幕上，供指揮人員研判和決策，并可以通過語音通訊設備指揮各個機器人操作人員執行相應的操作。

“在北京市自然科學基金的資助下，項目組共發表研究論文6篇，其中EI檢索4篇；獲得專利4項；培養了研究生5人。”劉榮介紹，項目成果已于2011年12月22日通過了北京市自然科學基金委員會辦公室組織的專家驗收。

“項目的有關成果將對首都經濟建設和社會發展具有促進作用。”專家在驗收時表示。

社會效益