航空发动机论文范文
前言：我们精心挑选了数篇优质航空发动机论文文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。
第1篇
航空发动机强度计算作为专业必修课，从航空发动机中抽象出叶片、盘等结构，建立模型，开展结构的应力计算和强度分析，较为艰涩、枯燥，采用传统的板书教学模式，教师对于说明复杂的零部件结构和受载形式往往力不从心，此外，传统的教学方法还受到课堂板书时间、教学语言、课堂纪律等不利因素影响，从而影响学生听课的积极性，教学的进度和教学的质量。与板书教学相比，教师使用多媒体课件时，学生往往会表现出较大的兴趣。据有关调查统计，同样的内容，视听结合记忆效果比只凭看提高40%，多媒体教学正是实现视听结合的有效手段。因此，在发动机强度计算的教学过程中，采取多媒体辅助教学可以达到提高教学效率、吸引学生专注度、加深学生理解力等积极的作用。多媒体教学是指通过计算机把多媒体的符号、文字、公式、图像、声音、动画等各个要素按教学要求进行有机组合，并采用投影屏幕的形式显示出来，结合教师的讲解和引导达到合理教学过程的目的。多媒体教案与传统书面教案相比，更加美观、生动。对于发动机强度计算这类具有内容抽象而又复杂的课程，具有明显的教学效果。多媒体教学与传统教学方式相比具有以下优点。
1.多媒体教学具有生动、形象、具体可感的特点，可以解决板书不易表达的内容，抽象问题直观化，创建生动的表象。
2.多媒体教学集声音、影响、图片、文字、动画于一体，能够充分调动学生的感官系统，极大提高学生的课堂学习兴趣和专注度，激发学生学习的主动性，活跃课堂气氛。
3.多媒体教学具有知识容量大、信息量多等特点，提高单位时间授课信息量，有利于学生拓宽知识视野。
4.多媒体教学事先组织好的教学内容，有利于节约教师板书时间，使得教师更加灵活地控制教学节奏、设计教学过程、提高教学效率，同时降低教师上课的强度，避免重复板书这种机械的体力劳动。
二、多媒体教学的注意事项
随着微机和多媒体技术的发展和普及，多媒体教学正逐步取代传统的教学方式，有数据统计显示高等教育80%以上的老师已经视多媒体为必不可少的教学工具。然而，多媒体教学只是一种教学手段，如何合理地使用多媒体技术提高教学质量一直是众多教师所关注的重点。
（一）多媒体教学具有众多优势，但是使用不当，会存在以下问题
1.教师过多依赖多媒体教件，照本宣科，忽略课前备课，对讲课内容不熟悉。多媒体课件中已经事先设计好讲课的文字、图片和公式等内容，容易导致教师轻视课前备课，导致在课堂上对所讲授内容不熟悉。
2.采用他人多媒体课件，生搬硬套，缺少教师作为教学主体对课程的思考。现在多数课程都采用了多媒体课件，教师也可能通过很多途径获得相关课程的多媒体课件，直接使用他人课件就可能导致教师缺乏对所授课程的积极思考和讲课方式的精心设计。
3.多媒体教件成为教师讲解演示的工具，缺少师生之间的互动，会导致学生过于被动地接受知识，甚至缺乏学习的兴趣。
4.多媒体教件华而不实，分散学生注意力。多媒体教件可以穿插声音、影像、图片，建立一个丰富多彩的立体课堂。但是，多媒体教件也同时可能存在过度使用声、光、影，从而冲淡教学的主要内容，同时分散同学的注意力。
5.多媒体教件的优点之一是知识容量大、信息量多，然而使用不当也会使得这一优点变成缺点。单页信息量大，重点不突出，也可能导致授课速度过快的缺点。
（二）教师在多媒体教学的过程中，有必要注意以下几点，才能更好地发挥多媒体教学的优势
1.使用多媒体课件，应在课前对多媒体课件和教材充分熟悉，对内容了然于胸，并合理板书，引起学生积极性，发挥教师在教学过程中的主导作用。
2.多媒体课件中，注意课程内容的贯穿和表达。多媒体课件的内容安排要站在学生的角度来思考，每幅画面的出现要符合学生的学习思维习惯。如：逐条显示画面的信息，做好前后承接，图形配以一定的关键文字进行说明，公式的推导要像写板书一样逐条出现。
3.教师和学生同为主体，互动教学。避免教师在上面不停地讲，学生在下面沉默地听。在多媒体课件设计过程中，要实现分步提示，要适时地抛出问题，引导学生跟着教师的思路走，引导和指导学生主动学习，对学生的疑难问题及时反馈、及时解决。
4.画面简洁，只显示相关信息。要重视心理学中的有意注意和无意注意规律，减少在课件中与教学内容无关系的图像、音乐、动画等，否则会使学生把更多的无意注意放在画面和音乐上，无法专心于真正需要他们关注的教学内容，教学效果大打折扣。因此，不要在多媒体课件上使用不必要的图像或动画装饰。
5.课件上的信息要简单、准确、明了，突出重点，避免把整段文字搬上屏幕，导致学生来不及看，引起厌烦情绪。讲课注意节奏，快慢结合，对于内容简单的要加快节奏，重点、难点要慢讲，从而加深学生对所学知识的理解与消化。由此可见，虽然多媒体教学有着传统教学不可比拟的优点，合理运用多媒体手段可以提高教学效果，但是多媒体教学并非是改善教学效果的唯一途径和手段，不能因为其优点而完全抛弃板书等传统教学手段。更为理智的做法是针对不同的教学内容，采取与之相应的教学手段，综合利用各种教学方式，取长补短，相辅相成，从而达到提高教学效果的最终目的。
三、《航空发动机强度计算》课程中多媒体教学与传统教学相结合
第2篇
关键词：航空发动机；整机振动；高压涡轮转子叶片超温；冷却失效
中图分类号：V231 文献标识码：A
当代航空发动机的高压涡轮部件承接在主燃烧室后，是将高温高压气体内能转化为机械能最重要的部件之一。虽然目前绝大多数的高压涡轮转子叶片均采用高性能的单晶合金材料制造，但高温高压高转速的恶劣工作条件下，仍存在多种影响因素导致高压涡轮转子叶片局部超温，进而发生叶片基体脱落等恶性状况。
以最终确定为高压涡轮转子叶片局部超温原因导致的某航空发动机振动事件进行典型分析，探究造成局部超温的影响因素，充实完善振动问题数据库，为后续航空发动机振动问题的判断提供分析思维导向。
1.振动发动机分解检查情况概述
1.1 故障现象
某航空发动机试验过程中，出现振动值急剧上升，大幅超出规定值的现象。立即停止试验，用孔探仪检查发现，该航空发动机的高压涡轮转子叶片多处烧蚀。
1.2 发动机分解检查情况
故障发生后，对发动机按大组件进行了分解检查。外部管路、附件及尾喷口分解未见异常；分解加力扩散器时，发现少量金属颗粒；分解涡轮后机匣时，发现少量金属粉末状颗粒，且多为粉末状碎屑；分解低压涡轮转子组合件时，发现低压一级导向器密封片变形，低压一级涡轮叶片表面存在不同程度打伤；分解高压涡轮转子组合件时，发现16片叶片存在严重损伤掉块情况，其余叶片存在不同程度的变形，叶片叶尖磨损严重；分解主燃烧室联合单元体时，发现高压涡轮导向器叶片组上1件堵块缺失，高压涡轮导向器叶片表面存在多处不同程度的打伤，高压涡轮外环块磨损严重，外环块封严片严重变形；分解二支点支承组件时，发现二支点密封装置石墨断裂一处；分解低压单元体、高压机匣、高压压气机转子及中介机匣组件时，未见明显异常。
1.3 检定结果
因主要受损零件集中在涡轮部分，高压涡轮转子叶片受损严重，故将全台高压涡轮转子叶片（72片）委托中国航空工业集团公司失效分析中心进行分析工作。对高压涡轮转子叶片断口分析结果表明，为高压涡轮转子叶片超温导致的超温疲劳断裂。
2.高压涡轮转子叶片超温影响因素分析
叶片出现超温一般有以下几个来源：油体雾化不良、燃油品质不良、起动喷嘴油压过低等造成的燃烧不均匀，富油燃烧，火焰后移等导致的环境超温；冷却通道（气膜孔、型芯堵塞、叶片结构损坏）破坏造成温度场分布不均匀导致的局部超温等。从该航空发动机叶片试车情况以及其他部件的损伤情况，对此台高压涡轮转子叶片出现局部区域性超温的原因展开分析。
2.1 环境超温
从高压涡轮转子叶片损伤周向分布情况看，损伤掉块且超温的叶片集中在1/4的区域内。距离较远的叶片有过热，但无超温现象，可以说明高压涡轮转子叶片环境温度无明显异常，即部分叶片的超温疲劳断裂是由局部超温导致的。
2.2 局部超温
梳理经验树，导致高压涡轮转子叶片局部超温的原因有：高压涡轮转子冷却流路不畅；高压涡轮转子叶片顶端盖板脱落或翘曲；叶片内冷却通道堵塞；高压涡轮转子叶片损伤导致冷却失效。针对某航空发动机进行逐条分析。
2.2.1 高压涡轮转子冷却流路不畅
该冷却流路的空气从高压压气机出口引入转子盘腔内部，经高压压气机封严盘上的一道篦齿流入高压鼓筒轴外腔，然后又经一道篦齿与经预旋喷嘴后的主燃烧室内环腔的气流汇合后分为两股。一股经篦齿盘上的外篦齿后，从导向叶片和转子叶片根部的间隙流入主流道；另一股经篦齿盘上的孔后流入高压涡轮工作叶片，对高压涡轮工作叶片冷却后，分别从叶片前缘、盖板上和其他部位的气膜孔及尾缘的劈缝流入主流道。根据主燃烧室故检结果，预旋喷嘴处未发现异常，冷却流路未发现堵塞，故某航空发动机的高压涡轮转子叶片局部超温的原因不为高压涡轮转子冷却流路不畅。
2.2.2 高压涡轮转子叶片顶端盖板脱落或翘曲
高压涡轮转子叶片盖板缺失可造成叶片内冷却空气从顶端流出，叶片气模孔无冷却气流出，叶片气膜冷却失效，会造成叶片烧蚀掉块。检查叶片盖板，掉块较大的高压涡轮转子叶片的叶片盖板在前缘位置完全损伤，其他宏观未裂叶片的叶片盖板无明显掉块，仅存在^为严重的刮磨，及叶背叶尖棱边变形缺失。该航空发动机曾发生过高压涡轮转子叶片盖板脱落、翘曲故障，与此次事故的现象不符，且高压涡轮转子叶片已经采取多种措施，避免盖板翘曲故障发生。因此认为某航空发动机的高压涡轮转子叶片局部超温的原因为高压涡轮转子叶片顶端盖板脱落或翘曲的概率较低。
2.2.3 叶片内冷却通道堵塞
外来物堵塞高压涡轮转子叶片冷却通道，有可能导致叶片冷却的逆流裕度不足而发生超温。因此做如下工作，分解检查故障叶片榫头底部进气窗口，未发现堵塞物；解剖叶片未发现堵塞现象；复查叶片水流量均合格。据此排除某航空发动机的高压涡轮转子叶片局部超温的原因为叶片内冷却通道堵塞。
2.2.4 高压涡轮转子叶片损伤导致冷却失效
检查结果表明，一个高压涡轮导向器堵块缺失。该堵块尺寸为14.8mm×4.3mm×2.2mm，材料为K40M。装配于高压涡轮导向叶片上缘板后端，用真空钎焊方法固定，主要作用是封堵叶片缘板铸造时的工艺退渣口。
将全台共计72片高压涡轮转子叶片做能谱分析，结果表明第14块高压涡轮转子叶片表面存在K40M，且所有高压涡轮转子叶片表面未见其他异常外来成分。这表明缺失的高压涡轮导向器堵块脱落，并且撞击了高压涡轮转子叶片。分析认为如果高压涡轮转子叶片受到外物打伤产生裂纹或裂口，裂纹或裂口损伤随着高压涡轮转子工作出现扩展，使高压涡轮转子叶片内部冷却空气从损伤处流出，叶片气模冷却失效造成叶片超温烧蚀，在中国航空工业集团公司失效分析中心分析报告中，有3片叶片疲劳起源特征为外物打伤。
因此，高压涡轮转子叶片受到外物打伤引起叶片冷却失效有很大可能是某航空发动机高压涡轮转子叶片局部超温的主要原因。
3.某航空发动机故障检查结论并改进工艺
在初步判定为高压涡轮导向器堵块脱落打伤高压涡轮转子叶片引起叶片冷却失效后，有大量的故障检查事实满足以上推论，如：高压涡轮导向器工艺堵块掉落；高压涡轮转子叶片损伤严重；高压涡轮导向器及其他高压涡轮后的流道件均有不同程度损伤；高压涡轮之前的流道件故检未发现异常；掉块叶片主要集中在周向约1/4区域内；故障起始发生在高压涡轮导向器和高压涡轮之间；从断口分析结果来看，高压涡轮转子叶片出现疲劳断裂是由于叶片超温造成材质疲劳性能下降，在源区应力集中（气膜孔和烧蚀缺陷）和振动应力作用下出现疲劳开裂和扩展，最终导致掉块；从试车情况分析，应是高压涡轮转子叶片发生故障后引起的振动；从以往高导叶片堵块脱落故障分析，由于高导堵块焊接工艺存在问题，堵块存在脱落的可能性，且堵块脱落对高压涡轮转子叶片等零件会造成伤害；从故障原因分析，高导叶片堵块脱落打伤高压涡轮转子叶片可以造成高压涡轮转子叶片冷却失效导致局部超温，进而发生撕裂掉块等。
依据分析推得故障模式：发动机工作时，一个高压涡轮导向器堵块发生脱落，掉落在高压涡轮导向器与高压涡轮转子叶片之间的流道内。堵块随着气流撞击到高速旋转的高压涡轮转子某些叶片前缘，对这些叶片产生伤害，形成裂纹或裂口。裂纹或裂口损伤在热应力、离心应力及振动应力等的共同作用下，逐步扩展，导致高压涡轮转子叶片冷却失效，致使叶片超温造成材质疲劳性能下降，进而发生撕裂掉块的情况。撕裂掉块的叶片残骸四散，对相邻高压涡轮转子叶片继续产生伤害。叶片的撕裂掉块影响了附近其他叶片的冷却效果，致使其他叶片也发生了超温的情况。多个叶片的损伤使得高压涡轮转子平衡被破坏，高压涡轮转子发生振动，发动机振动值激增，振动引起高压涡轮转子异位，高压涡轮转子叶片与高压涡轮机匣外环以及空气导管与低涡轴等发生异常碰磨。
至此，某航空发动机试验过程中振动故障的原因判定为高压涡轮导向器堵块脱落。针对此问题，将高压涡轮导向器堵块的工艺方法由真空钎焊改为氩弧焊，某航空发动机后续试验过程中杜绝了此类问题的发生。
结语
航空发动机的发展很大程度上是由于一次又一次解决了振动问题。振动影响因素众多，如何准确抓住发动机振动的罪魁祸首，本次试验过程振动的排除方法可供相关技术人员借鉴：
（1）全面系统检查故障航空发动机，得到翔实的故障检查结论；
（2）抓住故障检查结论重要部分进行最高能力分析；
（3）查阅振动问题数据库寻找故障发生可能原因，利用排除法分析；
（4）大胆假设最可能原因，寻找事实证明，推理故障模式；
（5）判定故障原因，进行技术改进，充航空发动机振动问题数据库。
在航空发动机振动问题的解决上，充实完善航空发动机振动问题数据库、建立符合航空发动机体系的分析问题方法，才是解决振动问题，提升航空发动机试验技术的正确途径。
参考文献
[1]柯招清.高温燃气涡轮叶片的内部冷却和脉动气膜冷却的数值研究[D].合肥，中国科学技术大学，2016.
第3篇
Abstract： This paper， through virtual reality technology， constructed a aero-engine virtual teaching experiment system which can achieve the functions of engine simulation assembly， engine structure display， engine working mechanism demo， engine simulation test. Through the three-dimensional interaction and visual simulation means of this system， the students can get the vision， hearing， touch and other sensory experiences， with a very strong interaction and immersion. Engine virtual teaching experiment system effectively overcome the high cost， operational difficulties and other issues of traditional teaching experiment， so it has great significance to the promotion of China's aviation technical personnel training.
关键词： 航空发动机；虚拟教学；三维仿真；人机交互
Key words： aero-engine；virtual learning；three-dimensional simulation；human-computer interaction
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）11-0181-02
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作者简介：刘振侠（1963-），男，陕西西安人，教授，研究方向为航空发动机推进理论与工程。
0 引言
航空发动机是当代工业技术发展的结晶，是工业技术“皇冠上的明珠”，对国民经济、国防建设起着战略性的作用。随着军事需求、民用航空的发展，航空发动机技术日新月异，新的设计构造不断涌现。但是长期以来，由于人才短缺、基础薄弱等原因，我国航空发动机技术始终与国外先进国家存在着较大的差距。因此，培养高素质、创新型的航空发动机人才对促进我国航空发动机技术发展至关重要。
实践教学是航空发动机教学工作中的重要一环，对促进学生了解发动机内部复杂结构、理解相关理论知识起着重要作用。传统的实践教学内容主要包括参观发动机样机、进行发动机试车实验等。但是，由于航空发动机内部结构非常复杂，难以观测到内部细致结构；进行一次航空发动机试车实验不仅花费高昂，而且对操作者要求极高，只能由专业技术人员操作，学生的参与度很低；另外，航空发动机技术日新月异，教学实验设备难以及时更新，使学生所学知识与实际应用严重脱节。
为了提高学生教学质量，解决航空发动机教学设备陈旧、实验费用高昂等问题，本文将虚拟现实技术与发动机专业教学相结合，建设了了航空发动机虚拟教学实验系统。
1 系统组成与功能
实验系统旨在建立数字化的三维虚拟航空发动机实验室，可以实现发动机结构的虚拟装配，发动机试车台实验仿真，发动机内部工作原理及内部流场展示等多个教学实验内容。学生能够通过这个虚拟空间观看发动机教学实验，并通过视、听、触等感知行为去体验，学生能够主动操作实验，实验系统具有很强的交互性与沉浸感。
如图1所示，为航空发动机虚拟教学实验系统的软硬件组成。硬件包括人机交互所用的传感设备（如数据手套、六自由度鼠标、触觉与力度反馈器等）、显示设备（如头盔、投影屏）、虚拟环境产生器（包括高性能图形工作站、立体声音响）；支撑软件包括对象模型生成软件、虚拟视景软件以及程序编辑平台等。
通过软硬件结合，航空发动机虚拟教学实验系统能实现由发动机虚拟装配、模化实验、流场显示等三个模块的多种功能。
1.1 发动机虚拟装配模块。学生能够在全场景、沉浸式的虚拟环境下任意角度观测到航空发动机各大部件及其内部结构，通过配戴数据手套实时交互地对发动机三维模型进行虚拟装配，加强学生对发动机总体结构和部件间的连接关系的认识；
1.2 航空发动机模化教学视景仿真模块。此平台可模拟发动机在工作过程中内部的运行情况，利用视景仿真技术模拟涡轮转子转动，气流在发动机内外函道的流动以及燃烧室和尾喷管的火焰现象，并能通过对油门杆的交互操作实现对这些动态现象的控制，可以使学生从视觉上对航空发动机内部工作状态有形象直观的认识；
1.3 发动机试车实验仿真模块。能够模拟能使发动机试车的操作过程，可以使学生了解发动机试车的具体步骤，培养学生对试车实验的实际操作能力；通过曲线历程图和实时数据反映发动机特性参数的变化，加深对发动机工作原理和气动特性的理解；提供发动机试车的立体音效和控制台视景仿真，加强了系统的沉浸感；
1.4 流场显示仿真模块。能够模拟发动机内流场质点的流动轨迹，可以使观测者直观了解如叶栅绕流等实验现象及其机理，加深对相关专业课的认识和理解，达到较好的教学效果。
2 系统设计方案
为了应用相应的软硬件设备，完成航空发动机虚拟教学实验系统应满足的需求与功能，采取了以下设计流程来完成系统的搭建，如图2所示。
2.1 第一层为硬件层，主要由虚拟现实人机交互系统、大屏幕立体显示系统和小型桌面虚拟现实系统组成。其中小型桌面虚拟现实系统包括高端PC工作站、VR专业三维立体图形发生器、红外立体眼镜及播放器组成和CRT彩色显示器组成。而人机交互系统包括由六自由度三维空间立体鼠标、数据手套等组成。其中六自由度立体鼠标可实现x、Y、z三个方向上的移动和旋转功能；而数据手套可以真实地模拟人手的装配动作和触觉感应。大屏幕立体显示系统由投影仪、立体转换器、硬幕、偏振片和偏振立体眼镜组成。
2.2 第二层为硬件接口层，主要用于获取六自由度三维空间鼠标、数据手套等的虚拟装配环境结构数据，设定立体眼睛双目视觉间隔参数等。
2.3 第三层为3D模型层，首先可利用Creator、CAD等建模工具，采用体素法、轮廓扫描法和实体扫描等方法建立几何模型，对物体的形状、位置、大小等几何信息，以及发动机各部件间连接关系等拓扑信息进行描述，获得物体重心、表面积、体积、密度、质量、转动惯量等几何、物理参数。
2.4 第四层为支持工具层，在本例中为VEGA虚拟环境开发系统，运行于vC++6.O工作平台，它提供了大量的处理窗口、环境以及实现虚拟动作的函数。
2.5 第五层为驱动层，包括数据手套、六自由度三维空间鼠标、位置跟踪器、立体显示设备等的驱动程序。
2.6 第六层为应用层，可采用vc++6.O开发出面向用户的友好的虚拟装配环境。最终用户并不需要了解繁琐的函数调用和硬件接口，只需通过空间立体鼠标、力反馈数据手套等输入装配控制指令，并通过立体眼镜、头盔显示器等设备观看到实时的装配效果。
3 系统应用与前景
航空发动机虚拟教学实验系统将虚拟现实技术与航空发动机专业教学与实验相结合，克服了传统教学方法设备更新困难、试验费用高昂等问题，突破了传统教学方式的局限性，有效地推动了教学方式的改革与创新。通过航空发动机虚拟教学实验系统在教学实践中的应用，系统有效提高了专业学生的培养质量，节约了实验教学成本，将我国航空动力专业的教学工作推上了一个新的台阶。同时，虚拟教学实验系统的思想在土木建筑、军事教育、医学教学等领域具有广泛的应用前景。随着计算机与多媒体技术、仿真技术、虚拟现实技术的迅速发展，虚拟实验教学必将突破传统教学方式得到广泛应用。
参考文献：
[1]谢晶妮，张茂军.虚拟现实发展趋势展望.计算机工程，2002，28（7）：19.
[2]周前详，姜世忠，姜国华.虚拟现实技术的研究现状与展望.计算机仿真，2003，20（7）.
[3]赵士滨，吴秋峰.虚拟现实技术进入高校实验教学的研究.教育发展研究，2000，（8）：77-80.
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[5]Bryson S. Implementing virtual reality. ACM SIGGRAPH.1993，43：1-49.
[6]杨宝民，朱一宁.分布式虚拟现实技术及其应用.科学出版社，2000：55-59.
[7]鲁鹏寿.虚拟现实软件系统的研究，电子科技大学硕士学位论文，2002：8-12.
[8]陈庆华.城市景观虚拟现实应用研究.吉林大学硕士论文，2004：7-40.
[9]卢仁甫.基于vega平台的虚拟现实技术的研究.华中师范大学硕士学位论文，2006.
第4篇
关键词：航空发动机 轴承 故障
中图分类号：TH133 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00
在飞机发动机中，最关键的零部件之一是主轴轴承，根据统计，主轴轴承故障占飞机机械故障的60%以上，因此，主轴轴承故障定期检查和及时排除对飞机的性能和飞行安全有着直接影响，对提高飞机运行的可靠性、降低维修费用也起到重要作用。
发动机轴承故障检查仪通过检测和分析航空发动机手动转子试车时的轴间和其他滚动轴承的振动值，结合监听耳机声音的来判断轴承是否存在故障以及进行故障定位。
1 项目方案
发动机轴承故障检查仪采用模块化设计，系统电路设计分为5个模块，即信号输入模块、信号调理模块、数据处理模块、显示驱动模块和电源模块。在分别规定其相互间的接口信号及要求后，对5个模块进行设计，并按接口要求完成整个产品的整合与测试。其模块结构如图1所示。
2 硬件设计
2.1 信号输入模块与信号调理模块
信号输入模块实现振动信号的采集、放大与放大比例选择，与信号调理模块接口，并对信号按照用户的选择进行调理。
信号放大器根据用户选择的“1：1”或“1：10”开关设定合适的放大倍数；滤波器的截止频率可以通过编程来设定，这样可以实现用户对工作频段的选择；系统采用AD公司的AD736 有效值转换器将振动加速度信号转换成有效值信号；AD转换器 采用AD公司的7822，用于将模拟信号转换成数字信号传输给处理模块。
2.2 数据处理模块
数据处理模块根据频率选择按钮选择的频段对滤波器的截止频率进行设定，同时发送控制信号给AD转换器，接收AD转换器的数据，进行振动加速度有效值的百分比转换后，发送控制信号给LED驱动电路。
2.3 显示驱动模块
该模块根据数据处理模块计算的结果点亮相对应的发光二极管，用来表示振动加速度的有效值大小，同时驱动用来指示用户所选择频段的发光二极管。该模块还将调理和匹配后的振动信号输出到耳机，供判断故障使用。
由于需要驱动的发光二极管较多，设计对单片机的IO口进行了扩展，扩展后驱动模块可以满足驱动发光二极管的需要。
2.4 电源模块
电源模块主要功能是在面板电源按钮被按下后后，由按钮控制芯片输出使能信号，控制DC-DC转换器开始工作，提供给电路+5V和-5V的稳定电压。当面板电源按钮再次按下后，按钮控制芯片切断DC-DC转换器的工作。
3 软件设计
软件为单片机程序，采用C语言进行设计，软件的框图如图2所示。
4 测试情况
发动机轴承故障检查仪测量数据见表1。
由表中数据可以看出，实测结果均与理论数值相符，该设备达到了设计要求。
5 结语
发动机轴承故障检查仪操作简单、使用方便、性能稳定，为发动机维护提供了可靠的保证，目前已应用到了某型飞机发动机的轴承故障检测中。该设备还可扩展应用于燃汽轮机和其它机械手动转子试车时的轴间和其它滚动轴承的振动检测。
第5篇
关键词：复杂系统工程；高端人才培养；跨组织协同；跨学科协同；跨文化协同
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）29-0166-04
背景
航空发动机是典型技术密集和高附加值国家战略产品，是当今世界上最复杂的机械系统之一。航空发动机涉及“气、固、热、声、控，系统、总体”，具有“多学科交叉、多专业综合”复杂系统工程特点。对航空发动机人才的创新能力、创新意识和解决复杂系统问题的能力提出了新的挑战。我国航空发动机正处于从“测仿研制”向“自主发展”转变的关键阶段。这不仅需要研发体系由测仿主导逆向研发体系向自主主导正向研发体系转变，更需要由三代机的“稳态、顺序”研发体系向四代机为特征的“非稳态、一体化”研发体系转变。这些转变，对人才队伍的知识结构和能力水平提出了极高的要求。面对国家战略需求与高水平人才供给之间的矛盾，分析了行业人才结构特征及其所具备的知识层次、能力层次和文化层次特征。以保障行业技术持续发展和技术创新为目标，实施校企协同、跨学科协同、跨文化协同培养航空发动机高端人才。
一、国际标杆企业航空发动机人才成长规律
航空发动机国际著名三大标杆企业（GE、PW、RR）研发队伍的人才结构一般分为通用型人才、专业型人才、系统型人才。通用型人才具有通识教育底蕴，泛指刚刚进入企业的技术员工；专业型人才是从通用型人才成长起来，以某一专业方向为专长，将来会成为某一专业方向的首席专家或专家；系统型人才也是从通用型人才成长起来，经过专业型人才阶段，以至少三个专业方向为主干特征的多学科交叉型专家，将来会成为某一型号总师、系统总师和高级项目经理，见图1。从动态规律看，三类人才在不断转化之中，通用型人才80%转化为专业型人才和系统型人才，专业型人才和系统型人才中的20%会成长为相应的专家、首席专家、型号总师、系统总师和高级项目经理。
三类人才的基本知识结构的基础来自于大学的学历培养，在知识层次、能力层次和文化层次上具备如下基本特征：在知识层次上，要求具有深厚的数理基础，扎实的专业基础，宽泛的多学科背景和国际化的领域认知；在能力层次上，要求具备四个层面、十二种能力。四个层面分别为战略、战术、表达和实践层面。在战略层面上应具有全局思维能力、极限思维能力和超前思维能力，在战术层面上应具有逻辑思维能力、形象思维能力和抽象思维能力，在表达层面上应具有文字表达能力、图形表达能力和语言表达能力，在实践层面上应具有领导实践能力、团队实践能力和自主实践能力等12种能力；在文化层次上，具有从事航空行业的自豪感，热爱航空行业的情怀，兼容并包的大气品格，心系国家的使命感。
三类人才的成长呈现全生命周期可持续发展的三螺旋型态势。三螺旋的核心基础是学历教育，奠定三类人才的知识和能力架构，三螺旋的两翼是企业实践和非学历教育的多点结合，协同发展。三种人才的成长是在企业最终完成的，又反哺大学的学历教育和非学历教育。大学所提供的长周期系统的学历教育和在企业工作过程中的非学历教育是对三类人才进入企业后的提升专业知识和解决实际问题能力的基础和不可或缺的重要补充，能促进三类人才的快速成长。可以说，学历教育是三类人才成长的摇篮，企业实践是三类人才成长的平台，非学历教育是伴随人才成长的助推器！
为此，围绕航空发动机重大科学与技术问题，校企协同，形成顶层设计，制定出培养航空发动机行业所需通用专业人才、专家型人才、系统总师型人才有效途径和实施方法。以我国现有航空发动机技术人员数量、知识结构特征为依据，以世界著名国际三大标杆企业人才结构和知识能力结构为参照，形成我国航空发动机人才培养需求路线图，以保障行业持续发展和技术创新为目标，制定出培养航空发动机行业所需通用型人才、专家型人才、系统型人才有效途径和实施方法。
二、航空发动机人才培养体系构建
我国航空发动机行业既有“测绘仿制”、“自主研制”等国家武器装备保障所急需的研究任务，也有面向未来武器装备需求的“自主创新”的探索性研究任务，各主机研究所和企业承担着大小几十个型号任务。尽管各航空发动机主机研究所和企业的设计人员已达到2600人的规模，但是与罗.罗公司的11300名相比，依然有显著人数上差距，因此，保证航空发动机人才数量特别是具有航空发动机专业背景的人才数量是实现我国航空发动机技术持续发展的基础。同时，“自主研制”和“自主创新”更需要专家型人才和系统型人才。
由于学历教育、企业实践、非学历教育三条螺旋线多点交联，而且三类型人才成长呈现全生命周期可持续发展的三螺旋型规律，以及三类人才必须具备的12种能力。无论是保证具有航空发动机专业背景的人才数量，还是专家型人才和系统型人才的培养，都必须有优秀的师资队伍、广泛的国际合作渠道和先进的实践实训基地作保证。为此，必须实施人才培养的五个转变：从强调专业教育向注重系统科学交叉学科的转变，从学术培养向注重实践实训基地创新能力培养的转变，从单一国内行业背景专业知识向综合的国际化多元知识结构培养的转变，从单一学科和环节向全生命周期设计、制造、使用、维护一体化培养体系转变，从单纯学历教育向学历教育和非学历教育高度耦合培养转变。从而形成多元化教育培养体系构架，见表1。
学历教育是核心基础，分为专业学术型、专业工程型和学科交叉型。专业学术型的目标是在航空发动机领域着力造就一批理论基础扎实、创新思维活跃、能够把握国际学术前沿的学术型人才，是未来专家型人才的摇篮；专业工程型的目标是培养具有工程经验和一定的理论功底、能够解决行业重大工程问题的专业型人才，是未来通用型人才的摇篮。学科交叉型的培养目标是具有多学科知识背景、能够以交叉学科角度引领航空发动机系统发展方向的综合型人才，是未来行业系统型人才的摇篮。
非学历教育是手段，主要包括入行培训、专家培训和系统培训等模块。入行培训的目标是针对进入行业的非发动机专业员工，定制专门的理论课程体系和实践体系，聘请高校教师授课，加强航空发动机基础知识和理论的学习，为迅速适应工作岗位打下坚实的基础，是加速成长为通用型人才的助推器。专家培训的目标是具有5年以上发动机相关研究、设计、试验、制造企业工作经验的专业副总师、技术专家等，具有未来可从事上述工作潜质的专业后备梯队。加强前沿理论和技术的学习，提高解决实际问题的能力是加速成长为专家型人才的助推器。系统培训的目标是培养一批在知识结构上与国际三大标杆企业高级技术管理阶层相当的领军人才，并提升其应该具有的项目及团队领导力，是加速成长为系统型人才的助推器。
企业实践是人才成长的主要平台，根据航空发动机行业和产品研制特点，以提升员工综合素质和岗位胜任能力为重点，按入职时间和成熟度划分培养阶段，按专业/岗位划分培养类别，形成不同阶段和各类人员的培训计划。有计划、有步骤地实施多个专业的系统训练和实践，针对不同人才在不同发展阶段的培训需求和成长特点，着力改善员工思维能力、开拓专业视野、提升职业素养、提高创新能力、技术攻关能力。5年内实现通用型人才到专业型人才或系统型人才的转变，10年到15年内打造出相关专业方向的首席专家和专家，并结合型号研制，利用15年到20年内时间，培养造就一定数量的型号总师和系统总师，实现航空发动机人才队伍素质能力的整体提升。在此过程中，不断参加学历和非学历教育的培训。人才成长为专家或总师后，又可以反哺学历教育和非学历教育，形成可持续发展的格局。
三、协同是航空发动机人才培养体系的核心
1.跨组织协同创新。学历教育与非学历教育相结合：企业实践是人才成长的主要平台，根据航空发动机行业和产品研制特点，以提升员工综合素质和岗位胜任能力为重点，按入职时间和成熟度划分培养阶段，按专业/岗位划分培养类别，形成不同阶段和各类人员的培训计划。有计划、有步骤地实施多个专业的系统训练和实践，针对不同人才在不同发展阶段的培训需求和成长特点，着力改善员工思维能力、开拓专业视野、提升职业素养、提高创新能力、技术攻关能力。在此过程中，不断参加学历和非学历教育的培训。成为专家或总师后，又可以反哺学历教育和非学历教育，形成可持续发展的格局。
学校教育与企业实践相结合：北京航空航天大学、和中航发动机控股有限公司紧密结合企业对工程类人才需求，双方共同签署共建“全国示范专业学位实践基地”。协议中明确提出共同建设校企联合实践实训基地，资源共享，承载企业培训和学校学生实习。一方面使企业尽早进入人才培养过程，向企业输送急需人才，另一方面使学生了解行业文化和强化实践技能，为学生毕业后迅速进入岗位奠定基础。通过暑期开展的学生到企业实习、实践活动，学生的理论知识与企业员工的实践向结合，不仅为企业解决了问题，而且学生的创新能力和实践能力得到明显提升。
2.跨学科协同创新。传统单一学科与交叉学科结合：以创新航空推进理论及技术为主线，从传统“单学科”课程体系到“交叉学科”课程体系。航空发动机与安全性理论结合形成交叉学科适航技术与管理，发动机与能源结合的以航空能源技术为研究方向的新兴学科新能源科学与工程，发动机与环境结合的以低噪声技术为研究方向的新兴学科流体声学与工程的形成。新兴交叉学科的诞生和发展又会相应促进传统学科的发展，从而形成良性互动学科生态。以交叉科学问题为导向，即需求牵引，技术推动，实行多学科交叉培养和导师团队联合指导。导师团队由校内（外）跨领域的资深博导组成，设责任导师1人、合作导师至少1人。联合导师团队系统负责制定个性化学科交叉型人才培养计划、提供国内外交流和学习机会，并为其完成交叉课题等提供切实有效的指导和质量把控。跨学院多学科导师组，培养学生跨学科能力，并建设多元化研究生教学、实习平台及科研环境。
专业教育与系统教育相结合：从单一学科和环节向全生命周期设计、制造、使用、维护一体化培养体系转变。为了研制先进航空发动机，需要集成从基础研究、先期技术研究到型号研制的全过程的系统研究成果。从复杂系统学科的角度看，航空发动机复杂系统的主要发展趋势表现为复杂系统的“多目标、多维度、多尺度、多区域、强非线性、强时域”的“气、固、热、声、控”耦合特征；在工程技术上，表现为设计、验证、材料、制造的“输入、工具、准则、数据库、流程、输出”的技术变革。为此，构建系统思维的航空发动机课程，组织具有实践经验的企业导师进行授课。
3.跨文化协同创新。国内培养与国际联合培养相结合：与国际知名研究机构和大学以国际化联合培养为手段，采取包括双硕士学位、双博士学位、国外培训、国外实习、学生交流、暑期实践等多种渠道，开拓学生国际化视野，增强其把握国际学术前沿能力，缩短国内外教育差距和科技差距。“双学位班”学生的双导师由校内导师和海外导师组成，并通过学位论文形式，吸引国际一流学者共同承担国际合作任务，联合培养中外双硕士，扩展研究生实习范围，为研究生增强国际文化和技术提供服务。
遵循“依托创新引智基地，建设具有中国特色世界一流航空动力学科”的目标和方向，初步形成了具有高水平科学研究、高层次实验研究平台、高素质人才队伍的管理新、重交叉、开放式的国际一流海外导师队伍。
四、初步成效
学历教育、企业实践、非学历教育三条螺旋线多点交联的全生命周期可持续人才发展体系。
1.通过协同汇聚相关学科群优势资源，以前沿科学“引领”、关键技术“支撑”、应用成果“转化”，形成航空发动机可持续发展学科群；依托协同创新研究，建设高水平研究基地，凝聚杰出创新队伍，培养大批在行业内有影响力的高水平创新人才和行业领军人才，从而实现“师资队伍与资源、科学研究水平、人才培养质量、学科声誉”跨越发展，全面提升学科国际影响力。从而形成2011先进航空发动机协同创新中心的“学科发展、科学研究、人才培养”三位一体的优势，形成“寓教于研、工程反哺”的系统格局。
2.优化学历教育人才定制培养体系。以学历教育研究生人才培养满足行业中期人才需求为远景，优化专业学术型、专业工程型和学科交叉型三种类型定制培养。以选、育、评综合改革为支撑点，以多元化招生制度改革，国际化导师、企业导师、跨学院导师队伍构建，创新实践体系建设，多元化评价体系完善为切入点，建立以质量为核心航空发动机创新人才培养体制和机制。
专业学术型主要有北航“吴大观直博班”、“中加联合博士培养”、“中英双硕士”。教学理念、教学方法、教学模式、课程体系、师资队伍等各方面以国际同类高校标准来衡量和考评，采用国际接轨的研究生课程培养体系及质量认证标准，国际化导师，研究课题面向国际学术前沿。目前，学生整体表现优秀，表现在学习能力，实践能力，创新能力突出。
专业工程型主要有“航空发动机高级才班”，校企联合“全方位、立体式”培养模式，选拔、培养、评价企业全面介入；从传统学校教师单方面指导，到校企联合的双导师或导师组指导；从学校“实验教学”到校企实践基地和校企联合研发项目为基础的“实践教学”；课程设置着重突出专业实践类课程和工程实践类课程。有效缓解了企业对航空发动机主机专业人才的急需，并为国家重大战略的实施发挥了应有的人才保障作用。
学科交叉型主要有“发动机交叉学科班”。以创新航空推进理论及技术为主线，从传统“单学科”课程体系到“交叉学科”课程体系；以航空发动机合作研究为基础的跨学院多学科导师组，培养学生跨学科能力；采用多元化研究生教学、实习平台及科研环境。参考国际通用的系统型人才评价指标，以解决多学科系统问题为主要评价指标，主要以交叉创新为导向。
3.非学历教育人才定期培养体系。按中航发动机人力资源规划、员工再教育规划等用人需求，校企结合共建中航发动机“非学历教育培养体系”，形成入行培训、专家培训、系统培训三类培训架构；并参照三大企业培训课程，形成适用于三类人才的培训课程体系；按照专业知识普及、解决实际工程问题与前沿技术创新、多学科交叉三类人才技术需求，完善三类人才的培养和培训。主要有通用型人才的“入行培训”“在职工程硕士班”，专家型人才的“专业培训”包括气动热力，结构与强度，适航与安全性，燃料与燃烧，材料与制造，系统型人才的“总师培训”。
4.产学研用一体航空发动机实践实训基地。瞄准三大标杆企业的实践实训基地及研发设施，形成教学、科研一体，学历教育与非学历教育结合，高校与企业产学研用一体的航空发动机实践实训基地，完善企业、学校资源共享机制。航空发动机实践实训基地融合校内实践、企业实践和国际实践基地。校内基地侧重基础实验和创新能力，企业实习基地侧重生产实践，注意与企业真实生产环境对接；国际实践基地在于增强国际化视野及国际交流能力，通过国际合作项目、国际学术交流、举办国际会议、国际学生交换等形成满足不同类型学生需要的多种类实践基地，最终实现具有国际化视野和培训能力、面向行业发展要求的国际化实践实训示范基地。
参考文献：
[1]沈金荣，雷凯，束龙仓.研究生工程实践教育平台的实践与机制研究[J].高等工程教育研究，2011，（6）：131-135.
[2]卢建飞，吴太山，吴书光，尹承梅.基于交叉学科的研究生创新人才培养研究[J].中国高等教育，2006，（1）：46-48.
[3]姜尔林，马桂敏.试论学位与研究生教育战略管理[J].中国高等教育，2006，（1）：48-50.
第6篇
Liu Lei
（Nanjing Jincheng College of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 211156，China）
摘要：航空发动机安全可靠的快速起动是保证其顺利进入正常工作的前提，发动机在地面和高空起动特点各不相同，在对起动过程的模拟研究中，对发动机地面与高空起动特点进行深入的分析是极为重要的先决条件。
Abstract: The quick, safe and reliable starting of aircraft engine is the premise to ensure the smooth entry into work. The characteristics of engine starting at ground and in high altitude are different. In the simulation study process of starting, the depth analysis of the characteristics at ground and high altitude is the extremely important prerequisite.
关键词：航空发动机 起动特性 地面起动 高空起动
Key words: aircraft engine；starting characteristics；ground starting；high altitude starting
中图分类号：TK44文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）15-0034-02
0引言
根据不同需求，航空发动机起动过程可分为两种[1]：地面起动和空中起动。地面起动即发动机在地面从静止的停车状态加速到慢车状态的过程，空中起动即发动机空中停车再点火起动加速到慢车状态的过程。发动机可靠、快速的起动过程对保证军用飞机的作战效能至关重要，起动性能的好坏是衡量航空发动机综合性能的一项重要指标。
1发动机起动过程概述
1.1 地面起动航空发动机从零转速加速到慢车转速的过程称为起动过程。发动机在地面起动时必须依靠外界动力源，因为这个时候没有空气流过发动机，如果向燃烧室喷油点火只能将发动机烧损而转子不会转动起来。只有达到一定的转速后，燃烧室内的气流才能建立起稳定燃烧所需要的气流压力和温度，因此发动机地面起动必须依靠起动机带转。一般情况下，发动机的地面起动包含以下三个阶段[3]，如图1所示。
图1中，M■为起动机的扭矩，M■为涡轮扭矩，M■为压气机扭矩，η■为带动附件及克服摩擦的效率，M■/η■为起动过程的阻力矩。
第一阶段：在未向燃烧室供油时，起动机功率输出轴带动发动机高压转子旋转到接近点火转速n1。第二阶段：在燃烧室内点燃燃油，涡轮产生功率。当涡轮的扭矩恰好等于阻力矩时，发动机的转速n■■称为最小平衡转速。按理，当n>n■■后，M■>M■/η■，发动机可独自起动。但为了安全可靠地起动，通常在这一阶段起动机继续工作，辅助涡轮将发动机转速带至大约是（1~2）倍最小平衡转速（接近n2）。第三阶段：发动机转速达到n2时，涡轮产生的功率已经明显大于压气机所消耗的功率，在控制系统作用下起动机脱开与发动机高压轴的联接，发动机依靠涡轮的剩余扭矩将发动机独自从n2加速到慢车转速ni。
1.2 发动机高空起动过程航空发动机在空中工作时，由于种种原因可能造成空中停车，这时需要重新起动。典型的发动机空中起动包线图如图2所示[4]。空中起动与地面起动不同。按起动初始转速划分，高空起动分两种类型：起动机带转起动和风车点火起动。飞机在高空飞行时，受进口气流影响，发动机转子可维持一定的初始转速。当初始转速足够高时（大于某一转速n1），可直接点火起动；否则，飞机需要借助俯冲或起动机带转来提高核心机的转速，达到点火转速后方可点火起动。
2发动机地面起动特点分析
2.1 低温起动在平原地区，大气温度对发动机的起动有着很大的影响。在严寒季节，大气温度很低，燃料的粘度增大，挥发性不好，雾化和汽化的质量也变差，因而在燃烧室内产生火源和形成稳定火焰的条件都变差。一般来说，大气温度降低到-30℃时，起动点火装置尚能产生稳定的点火源，但是，燃料系统喷出的燃料所形成的混合气，被点火源点燃和形成稳定火焰所需要的时间，却随着大气温度的降低而增长。这会使涡轮参加工作的时间推迟，起动过程所需时间增长。
同时，由于大气温度降低，大气密度增大，发动机空气流量增大，压气机消耗功率随之增大；大气温度降低，会使滑油变稠，摩擦力矩也随之增大。在起动机功率不变的条件下，起动过程第一、二阶段的剩余功率将会减少，起动的可靠程度随着大气温度的降低而变差。有时甚至出现在起动过程的某个转速下，剩余功率等于零而造成“冷悬挂”现象。
2.2 高温起动在炎热季节，大气温度较高，一般来说发动机比较容易起动。但是，大气温度过高时，空气密度低，发动机空气质量流量小，起动过程中容易形成混合气富油，涡轮前温度高，可能引起压气机进入气动不稳定状态，结果出现涡轮前温度高而转速停止增加的“热悬挂”现象。
此外，某些发动机，在大气温度较高的条件下（如30℃以上）再次起动时，由于发动机停车不久，燃烧室内的壁温仍然较高，流经燃烧室的空气受热膨胀，密度较小，这时，起动的燃料就嫌过多，以至于混合气过于富油，不能被电嘴产生的火花点燃，不能形成点火源，发动机无法正常起动。因此，在大气温度较高的情况下，发动机停车后，应该对发动机进行充分的冷却，以利于发动机再次起动[4]。
2.3 高原起动发动机的起动过程，先由电动机起动燃气涡轮起动机，再由燃气涡轮起动机起动发动机。进驻高原机场，空气稀薄，进入燃气涡轮起动机和发动机的空气流量减小，燃气涡轮起动机和发动机的功率都将减小，起动过程中的剩余功率减小，导致发动机转子的加速度减小，特别是起动第一阶段，有可能起动机功率不足以带动发动机运转到点火转速以上，至少加速度会减小，延长起动时间。同时，由于高原地区发动机空气流量小，为了保证发动机起动可靠，需要调整起动供油量。如果起动供油量没有同空气流量成比例地减小，例如发动机空气流量减小很多，起动供油量减小得很少，就会在燃烧室内形成富油燃烧，使涡轮参与工作早，排气温度上升快、数值高[4]。
当供油量调整不当时，对燃烧室混合气的余气系数和涡轮前燃气温度的影响较大，易发生转速悬挂。如果起动过程中，压气机发生轻微失速，引起压气机需用功率增大，也极有可能发生转速悬挂。
3发动机高空起动特点分析
与地面起动相比，航空发动机的空中起动有一些不同的特点。具体如下：
3.1 发动机空中起动一般不需要起动机带转[5]发动机在空中停车后，其转子在迎面气流的作用下继续旋转。虽然压气机和涡轮都处于远离设计点的工作条件，具有非常低的效率，但仍然可以建立起稳定的工作状态，即“风车”状态。在喷管未临界时，发动机风车状态转速仅取决行马赫数，随着飞行马赫数的增加，风车转速增加，喷口达到临界后，发动机换算转速保持不变，而物理转速却随着发动机进口温度的增加而增加，风车转速一般为50%~70%，在转速低的情况下，由于进口来流滞止造成发动机进口压力增加很多，使涡轮中的压降增大，平衡转速n■■明显降低，因此空中起动一般不需要起动机带转。
3.2 发动机在高空熄火情况下再起动，并不一定处在完全风车状态[6]由文献[6]得知，发动机在高空遭遇空中停车后，发动机转子转速迅速降低，需要立即点火重新起动。如果错过最佳点火时机，当转子转速低于发动机空中起动下限转速（15%）时，由于燃烧室进口气流速度较低，不利于燃油雾化，将给燃烧室重新点火带来很大困难。此时，需要借助飞机俯冲或起动机带转来提高核心机转速，达到点火转速后方可点火起动。
3.3 空中点火条件差点火随着高度的增加变得愈加困难，随着高度的增加，发动机进口温度和压力降低，空气密度减小，涡轮剩余扭矩减小，而燃烧室进口气流速度增加，给点火造成了很大困难。另一方面，由于压气机出口压力相当低，使得起动点火条件恶化，燃烧室内稳定工作的余气系数α的变化范围大大缩小，甚至不能点燃燃烧室内的混合气，这使得高空起动时点燃的范围非常狭窄。由此可见，在飞行中发动机从自转可靠地起动只是在一定的（对每一台发动机而言）飞行高度即空中起动边界以下，并且是在比较狭小的飞行速度范围之内才有可能，飞行速度范围的下限是由发动机自转时不大的转速所限制，而其上限则被恶劣的主燃烧室点火条件以及复杂的起动供油规律等所限制。
因此，在飞行中发动机突然遭遇空中停车，或短时间被迫停车（例如为了消除压气机中气流的严重分离而被迫停车）等情况下，在发动机进入自转状态之前，即发动机转速还没有大幅度下降的情况下就点火，并向燃烧室供应必须的燃油量，将使航空发动机可靠起动的程度大为提高，但如果错过最佳点火时机，当转子转速低于发动机空中起动下限转速时，则需要借助飞机俯冲或起动机带转来提高核心机转速，达到点火转速后方可点火起动。
4结语
航空发动机地面与高空起动特点各不相同，在对每种起动特点分析透彻后，将对研究整个起动过程起到关键性的作用。
参考文献：
[1]廉筱纯，吴虎.航空发动机原理.西安：西北工业大学出版社，2005.6.
[2]王勤芳.燃气涡轮发动机原理.南京航空航天大学.2006.8.
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[4]何立明.飞机推进系统原理.北京：国防工业出版社，2006.5.
第7篇
Abstract： In this article， effective anti-interfere measures are found through practice and experiment on the multi-function test bed where multi -type models engine are tested， leading to breakthrough in solving signal interference. The successful application of
anti-inference technology has not only solved the problem of test bed construction but also formed a series of effective operable measures for the reference of peers.
关键词： 航空发动机；试车台；抗干扰；信号；技术
Key words： aero-engine；test bed；anti-inference；signal；technology
中图分类号：V263 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）27-0056-02
0 引言
某系列航空发动机配装的综合调节器对信号的处理一直存在一些干扰现象，严重制约科研生产过程，多年来一直没有得到有效解决。在研究探索航空发动机综合调节器调防干扰措施的基础上，借助多年的多机种试车台如何实现信号防干扰的经验，在某试车台新增功能改造中，成功应用了抗干扰技术，最终验证了这些措施的有效性和可行性。
1 信号干扰的类型
信号干扰主要分为电磁感应引起的磁耦合、静电感应引起的电耦合、不同金属接触点产生的附加电势、由于振动产生的干扰以及不同地电位引起的干扰。前四种属于串模干扰，后者属于共模干扰。大功率的变压器、交流电机、电源周围都存在有很强的交变磁场，导线处在这种变化的磁场中会产生感应电势，通过磁耦合在电路中形成干扰叫磁耦合干扰。这种干扰信号与有用信号串联，当信号源与测试设备相距较远时，干扰越强烈。将导线远离这些强用电设备，调整走线方向以及减小导线回路面积都能有效防止干扰。把两根信号线以较短的结距进行绞合，干扰信号就能降为原有的1/10～1/100。导线之间存在着电容效应，由于某导线电位发生变化，相邻的导线上的电位也发生变化。干扰源是通过电容性的耦合在回路中形成干扰，这种干扰叫电耦合干扰，如图1。
发动机到综调的线路就存在几路高频信号，互相之间就产生这种电耦合干扰，而且还很突出，是试车台设备干扰的主要形式。把信号线扭绞能使电场在两信号线上产生的电位差大为减小，采用静电屏蔽后，能使干扰减小到1/100～1/1000。附加电势干扰主要是由于不同金属产生的热电势以及金属腐蚀等原因产生的热电势，当它处于电回路时会成为干扰，这种干扰大多数以直流的形式出现，在接线端子板处容易产生热电势。目前试车台综调线路都要经过端子板转接，这种干扰也是存在的。目前，为了方便测量和施工，副屏柜内仍然需要设计端子板方式走线，但为了保证电缆只允许在副屏柜内断一次，两端要求屏蔽层在端子板处对接，要保证屏蔽层的覆盖面积尽量最大。导线在磁场中运动产生感应电动势，也同样会产生干扰。因此在振动的环境中把信号导线固定是很有必要的。试车台上振动较大，环境恶劣，选用合适的桥架走线及挂钩捆绑固定走线有效消除这类干扰。工程中不同接地点之间往往存在电位差，尤其在大功率的用电设备附近，当这些设备的绝缘性能较差时电位差更大。这种地电位差有时能达1～10伏以上，它同时出现在两个信号导线上，如图2所示。这种干扰叫不同电位引起的干扰。
由于共模干扰和信号相叠加，不直接对测量设备产生影响。但能通过测量系统形成对地的泄漏电流，漏电流通过电阻的耦合就能直接作用于测量设备，产生干扰。试车台上这种干扰较为突出，是我们研究的主要方向。
2 干扰的抑制方式
抑制干扰通常采用的方式有信号导线的扭绞、屏蔽、接地、平衡、滤波、隔离等方法。抑制串模干扰采用绞线、屏蔽、接地很有效，抑制共模干扰就是要保证单点接地，并要求接地点靠近系统地，而且接地可靠，有时候二次仪表“浮地”或者对设备进行两层屏蔽也可以抑制共模干扰。如果将屏蔽层在信号侧与仪表均接地，则地电位差会通过屏蔽层形成回路，由于地电阻通常比屏蔽层的电阻小的多，所以在屏蔽层就会形成电位梯度，并通过屏蔽层与信号导线间的分布电容耦合到信号电路中去，因此屏蔽层必须一点接地。
3 试车台抗干扰措施
3.1 根据信号特点选择优质合适的电缆 选用质量好、品质优的航空专用电缆是抗干扰的基本基础，针对试车台特殊环境和线路的特殊性，消除耦合干扰最有效的办法就是选用合适的屏蔽导线。比如：针对位移传感器特殊信号，其激励信号带有温度补偿功能，需要选用三芯绞合屏蔽的航空电缆，其反馈信号是交流输出，选用双芯屏蔽线最为合适；滑油压力、防喘等信号选用双芯屏蔽信号线；点火信号因为电流较大而且带有冲击干扰，需要使用截面积较大的屏蔽电缆；离子火焰传感器信号传输的是离子电流信号，需要特殊的低噪声电缆，而且要求两端接地。不需要使用屏蔽的地方不能使用屏蔽线，免得造成屏蔽间的信号干扰。另外，电缆的敷设也很关键，强信号导线应离开弱信号电路导线单独布置，在必需靠近的场合中应该尽可能的将两者垂直布置；干扰敏感的元件应避免靠近干扰源摆放，必须靠近时采取立体交叉的方式；电缆走桥架原则上是交直流分开敷设，控制电缆、测量电缆与动力电缆分开。
3.2 注意电缆屏蔽层的细节处理 选用电缆只是防干扰的第一步，关键是如何进行屏蔽线的处理，这也是我们摸索出来的宝贵经验所在。第一，整个信号传输过程中信号线的屏蔽层不能中断，信号线也要尽量减少接点，接点处必需将屏蔽对接，信号线尽可能的减少断点，原则上不超过2次，中断一次干扰增加近5～10倍。而且中途屏蔽层对接的地方，屏蔽层不易太长，原则上不大于200mm为好。第二，整个信号线的屏蔽层中途不能接地，中途接地会造成信号干扰增大，而且接地效果明显下降。屏蔽层原则上只在一端接地。目前，经过多次试验发现，在综调或者电调插头处将关键信号的屏蔽层接地最为有效。
3.3 对地线的特殊要求及接地方式 防干扰还有一项指标很重要，那就是一个试车台要有单独的地线接地极，接地电阻小于1Ω（通常是小于4Ω）。经过多年的研究试验，试车台需要做两个接地极，为了保证符合国家规范要求，两个接地极间设有电容，平常处于断开状态，一旦出现强雷雨天气，电容能够击穿使两个接地极变为一体。接地极一个用于动力接地及普通信号测量接地，包括计算机接地；一个用于发动机控制测量系统专用接地，来保证综调或者电调信号不扰。
4 结束语
通过防干扰技术在某试车台的应用，证明了该技术的成功及作用，为国内航空试车台乃至四代机试车台建设提供一个成功典范，具有深远的价值和不可估量的重大意义。
参考文献：
[1]区建昌.电子设备电磁兼容性设计理论与实践[M].电子工业出版社，2010.
第8篇
关键词：航空发动机；质量控制；控制优化
中图分类号：F014.1 文献标识码：A
1概述
质量对于现代社会经济发展有着重要的作用，是产品进入市场的“通行证”，是社会进步和生产力发展的一个标志。质量是一项综合的指标，受企业生产经营管理活动中多种因素影响，是企业各项工作的结合的反映。航空发动机被喻为飞机的“心脏”，其性能的好坏直接影响着飞机的飞行性能、可靠性及经济性。航空发动机研制周期长，技术难度大，耗费资金多，因此，航空产品的质量是非常重要的，一件航空发动机产品的好坏，直接与生产过程中的质量控制有关。本论文通过在对质量控制现状进行详细分析的基础上，探讨质量控制优化设计方案，促使质量处于受控状态，促进产品质量水平的再提高。
2现生产过程质量控制分析
2.1存在问题分析
（1）过程质量控制文件如生产过程、产品标识、统计技术应用、产品监视和测量以及不合格品等的控制文件编制不够全。
（2）对于生产过程控制没有详细的控制程序，如缺少作业更改以及准备的验证程序。
（3）关键工序的质量控制点控制程序不健全，“质量控制点”设置不全。
（4）设备管理没有从采购申请、检验、维护性保养等详细程序。
（5）对于监视和测量设备的定期确认制度已经形成文件，特别是国家规定的强制检验的计量器具，但是依然有一些特检设备还没有建立定检制度。
2.2影响质量因素分析
（1）工艺和设备对质量的影响
工艺是对质量产生影响的另一个重要因素，工艺方面对质量产生的影响主要是由于工艺制定的不合理，没有将设计文件完全转化为工艺文件，生产工序有问题等。例如，焊接材料的预热温度的高低、保温时间的长短，会影响到材料的烘干效果。焊接工艺参数制定的是否合理，会影响到零件的焊接质量。热处理温度的高低，会影响到材料表面的硬度等。在生产中，工艺人员往往采用以前的工艺或在此基础上稍加修改，而实际生产中，每种型号发动机情况都有差异，材料也有所不同，工艺人员如果不了解实际情况，制定出的工艺也就不一定适合生产，所以，在制定连产工艺时，一定要根据实际情况，制定相应的生产工艺。工艺参数是否合理，对质量有着重要影响。
（2）人员和环境对质量的影响
①质量意识薄弱。没有形成全员重视质量的氛围，首先，领导的质量意识不强，不能正确处理好质量与生产的关系，对现场管理不够重视，抓质量只停留在口头或文件上，常常因为追求产品产量和生产进度而忽视了对质量的要求。
②技能水平低。随着一些老工人的退休，操作者中有很多新招聘来的人员，他现场生产经验不足，而原来老员工的知识积累还没有形成知识资产留存下来，所以，员工更新越快，产品质量受影响的可能性就越大。
3质量优化控制方法探讨
3.1质量改进的方法
质量管理的核心内容和关键点是实现质量改进。质量管理的各种办法，包括建立、实施质量管理体系和进行认证，归根结底是要建立起一套持续改进的机制，使自己能不断地发现问题、解决问题，不断地增强满足顾客要求的能力，从而持续地获得顾客的信任，保证自身的全面、协调、可持续发展。
针对公司在生产准备过程、质量控制和生产过程质量控制存在的问题，从七个方面进行方案的改进设计。
（1）根据实际情况，设计改进生产过程中的质量控制流程；
（2）针对过程质量影响因素分析与控制不到位以及关键工序的质量控制点控制程序不健全的问题，对重要的控制参数和产品特性影响因素进行评估，为下一步文件化程序的制定提供了依据；
（3）针对过程质量控制文件编制不够全面的问题，以第三部分的分析为依据，增加和优化目前的文件化控制程序，使操作程序能够符合标准要求而且更有合理性和符合性；
（4）利用目前先进的质量控制技术，利用生产过程统计质量控制技术，从而提出生产过程的质量控制优化方案；
（5）针对领导及员工对质量问题重视不够的情况，深入推进全面质量管理。
（6）做到防检结合，以防为主，并从全过程各环节致力于质量的提高与受控，从而树立“下道工序就是用户”，“努力为下道工序服务”的思想，检查上工序，做好本工序，服务下工序。
3.2质量控制措施
在生产过程中，为确保产品质量，生产者要对产品生产的全过程进行全面质量监督、检查和控制。文件、报表的审核是对航空发动机质量进行全面监督、检查与控制的重要途径，是检验零件的质量是否符合质量管理要求的重要途径。现场检查监督的内容要根据规范要求进行自检，填写《质量检验记录卡》，然后，将自检合格的产品和《质量检验记录卡》一起转入下道工序，下道工序的生产者接到产品后，应根据规范要求，立即对产品进行检验，确认产品合格后，方可进行生产，否则，返回上道工序。
为此，设计改进生产过程质量控制措施如下：
（1）生产前的检查。主要检查生产前准备工作的质量，能否保证零部件的正常规范化生产。
（2）生产工序中的跟踪监督、检查、控制。主要检查、监督在生产工序中人员的技能情况。
（3）生产设备、材料、生产工艺、操作方法及生产现场环境等是否处于良好状态，是否符合保证产品质量的要求，及开工要求，若发现问题应及时纠正并加以控制。
（4）对于重要的和对质量有重大影响的工序，应采用特殊方法加以控制，确保使用材料及工艺的准确无误。
（5）产品交接时，各工序之间要进行自检和互检，无质量异议方可转入下道工序，并签署交接单。
（6）产品因质量问题或其它原因停工，在复工前，应由有关部门检查认可，下达复工指令，方可继续开工。
结语
本文通过对航空企业生产过程中质量管理现状进行了研究，对存在的质量问题、影响产品质量的因素进行总结与分析，在此基础上，提出了对影响质量因素的控制方法，对生产过程加以控制，并对质量控制的改进方法做了进一步的研究。
参考文献
[1]谢家驹.全面优质管理[M].上海财经大学出版社，2000.
第9篇
为了进一步了解他的科研与教学情况，本刊记者（简称：记）对曹教授（简称：曹）进行了一次专访。
科研：“我会再接再厉”
记：非常感谢曹教授能在百忙之中抽出时间接受我们采访，希望这不会影响到您其他的工作安排。
曹：不必客气，有什么问题你们可以随便提问。
记：曹教授，我们知道您现在担任哈工大航空学院的飞行器动力学与控制团队责任教授以及动力学与振动控制实验室主任，目前主要从事航天器空间飞行器然后航空发动机、大型发电机等复杂机构与结构的非线性耦合动力学与振动控制方面的研究工作。请问您是从什么时候开始研究的，目前主要取得了哪些成绩？
曹：2006年5月，我结束在英国兰开斯特大学的科研工作回国后，来到哈工大工作。此后，我就开始从事转子系统，包括大型气能发动机组、大型风力发电设备、航空发动机等旋转机械的振动与稳定性问题的一些研究，并在转子轴承的油膜力表征、带叶片盘的转子轴承系统的非线性振动、叶片机匣的碰摩力表征以及双转子系统的复合碰摩等方面都取得了一些成果。关于这方面的研究论文，主要发表在了英国《机械工程师会刊：工程摩擦学》、《摩擦学国际》、英国《声与振动》、美国机械工程师协会的《振动与声学》、《振动与控制》和《国际机械科学》、《振动与冲击》、《力学季刊》、《航空动力学报》等国内外知名学术刊物，同时还包括一些在国内外的学术会议上报告和交流的一些论文。
2008年，我参加了国家自然科学基金重大研究计划“近空间飞行器关键基础科学问题”，并且主持了高超声飞行器非线性耦合动力学与热弹性颤振控制相关的两个培育项目，因此在机翼以及臂板颤振和控制方面也取得一些成果，提出了包含非线性反馈在内的组合控制律，适用于不同飞行速度的递进式控制律，不同程度地提高了颤振的临界速度。这些相关的成果发表在《中国科学》、《非线性动力学》、《国际声与振动杂志》等学术刊物上。
另外，在航天器研究方面，我从2010年开始着手研究航天器的部件以及卫星和火箭之间的隔振问题，包括主动隔振，被动隔振，主被动一体化的减振、隔振问题，同时还主持了相关的减振/隔振的几个项目。从研究思路来说，我们主要是采取了电磁式的隔振器，包括这个现在用的很新的隔振平台技术方面的工作，并且设计了相应的隔振平台，从而获得了比较好的隔振效果。目前，这部分工作还正在开展当中。
实事求是地说，这些年来我们的研究工作虽然已经取得了一些成绩，但有很多工作还需要深入研究，还需要进一步努力，同时还要多跟国内外的同行进行交流。
记：说到学术交流，我们知道您参加过很多国内外专业学术讨论会，并作了很多重要的学术报告，给您印象最深刻哪次会议，会议起到哪些作用？
曹：是的，我确实受邀参加过很多国际会议，在这些国际会议中，我大多担任分会场主席，主持讨论。此外，我自己也组织过相关的国际会议。要说印象最深刻的学术会议，我觉得2012年在北京召开的第23届国际理论与应用力学大会（International Congress of Theoretical and Applied Mechanics，简称ICTAM）作为国际力学界最权威的学术联合体IUTAM组织的最重要的学术大会，自1924年在荷兰代尔夫特市首次举办后，每4年举办1次，迄今已经在世界范围内成功举办了22次。由于IUTAM的权威性，ICTAM大会在国际力学界有着强大的号召力，被誉为国际力学界的“奥林匹克盛会”。由胡海岩院士主持召开。据不完全统计，有来自世界各地的1300多名力学工作者参加了第22届ICTAM大会的学术交流，共收录论文1322篇论文，其中包括来自中国大陆的近200篇论文。因此，从这个角度而言，这个会议能够在我们国家召开，不仅是我国力学界的一次盛举，而且充分体现了近年来中国力学水平的提高，是我们国家力学研究跻身于世界前列的一个表现。
对于这个会议，我的印象非常深刻，这个会议在我们国家召开，应该说对于我国的力学研究，尤其是动力学与控制及其工程应用的研究与发展起到了非常积极的作用。
记：作为哈工大航天学院的教授、博士生导师，您对我国航天事业现状肯定有很深的了解。那么，您认为我国在航天航空领域还有哪些不足？
曹：我从事的是关于航天器结构振动与控制方面一些研究工作，所以还是着重从这个角度来谈一谈吧。应该说，我国近些年在这些领域的研究取得了很大的进步，但是还有很多相关的挑战性的问题，比如大型航天器柔性结构振动对姿态运动、轨道稳定性等的影响，又比如说柔性结构振动与姿轨运动的协调控制器的设计与实现、连接铰间隙带来的非光滑系统动力学与控制问题，都需要深入的研究。
从航空领域来说，涉及大飞机的大展弦比机翼的颤振及其抑制也需要开展仔细地研究。此外，航空发动机转子系统振动问题同样是亟待解决的关键问题之一。
教学：“关键还是要培养学生的独立科研能力和创新能力”
记：作为博士生导师，您最注重对学生哪些方面的培养，目前为止您培养过多少优秀的博士生，他们都在哪些领域为国家做着贡献？
曹：就博士生培养而言，我认为最重要的还是要培养学生的独立进行科研工作的能力，简而言之，就是要着重培养学生的科研创新能力。也就是说，要在科研过程中，培养学生发现问题和解决问题的能力。当然，除了这些，还需要培养学生具备一些与科学研究相关的工作能力。比如说，从问题的提出到申请相应的项目，然后对这个项目进行相应的计划和解决，最后写出相应的科研报告等等，各个方面都需要培养。与此同时，导师还应当关注学生的修为和交流能力，比如说沟通与学术交流方面的能力培养、国际视野的培养等。
基于这些理由，我们会鼓励学生参加相应的国际会议，并且也会派出学生进行联合培养，同时我们因为自己组织过一些国际国内的学术会议，所以我们的学生在这个过程当中，也参与了这样一个国际国内学术会议的组织安排等这样一些工作。应该说，在博士生的培养方面，我们做的工作应该是比较全面的。
我在国外工作的时间比较长，2006年才回国，因此直到2006年我才开始带自己的研究生。迄今为止，已有9人获得了博士学位，他们分别在相关的科研院所和高等院校工作，如涉及航空航天的研究院所、南京理工大学、哈尔滨工程大学等单位。
至于说为国家做出了哪些重要贡献，我想到现在还说不上。不过，从我了解到的情况来说，他们目前都已经在各自的工作岗位上发挥了一些积极的作用。
记：除了在哈工大从事教育工作，您还曾到香港、英国、澳大利亚等海内外进行访问或教学，在这一过程您感觉和国外的教育方面有哪些差别？
曹：这个问题，我可以简单地谈一点自己的看法。1996年和1999年，我在香港理工大学的土木与结构工程系做了一些合作研究，2000―2006年在英国兰开斯特大学物理系，也是做一些合作研究，后来去澳大利亚做了一个短期的访问。通过在这些个国家和地区的合作研究，我本人也确实接触到了一些新的东西，从而了解到国外教学与研究方式跟我们当然有一些区别。
我认为国外的教育跟我们最大的一个区别就是他们更注重启发式的教学，并且更关注学生动手能力的培养，尤其是在研究成果的展示方面，外国的学生具有相当的优势。因为他们从高中、大学、研究生到博士生都一直有相应的展示的机会，都要做相应的研究与交流，还要做相应的报告。所以国外学生在成果展示以及和外界的交流等方面，具有一定的优势。但从另外一个角度来看，我们中国学生的基础更好，更扎实，学的东西也更多一些。
因此，我们经常可以看到这样一种情况，就是中国的学生大概在刚毕业的一两年，如果要和国外的学生去竞争的话，那么在成果展示和交流能力方面可能会稍微差一些，但是一旦我们熟悉了国外学生的研究方法，应该说中国的学生还是很有优势的。
目标：“教学与科研工作应当并举，不可偏废”
记：最后一个问题，就是说在未来您会偏重于教学还是研究？在您的研究领域还会做哪些努力？
第10篇
关键词：数据拟合，插值
1 引言
在进行航空发动机关键部件寿命计算时，需处理材料持久强度实验数据，分析材料力学性能。经常由于实验条件限制或其他原因，不能获得详细数据，而这些数据恰恰是进行寿命计算所必需的。在这种情况下通过数据拟合方法对已获得数据进行分析，在误差允许范围内可得到材料的近似特性。
最小二乘法是工程上经常应用的数据拟合方法，根据实验数据特点现用其对一组某航空材料的持久强度数据进行拟合，分析结果，证明其可靠性。
2 实验数据及拟合分析
2.1 实验数据及分析
持久应力-寿命曲线如图1，近似为一直线族。给出实验数据如表1，表中带下划直线数据为外推数据。
图1 持久应力-寿命曲线
对比图1和表1，显然表中数据并非原始数据。表1中数据散点图如图2，其线形并非直线。对表1中数据在双对数坐标系上观察其散点图，发现其近似为一直线，如图3。由此假设持久应力-寿命公式：
（1)
上式两边取对数，并整理后得到
(2)
幂函数的S-T曲线假想公式在双对数坐标系上为一直线。
第11篇
论文摘要：为解决航发研制过程由串行到并行的转变而引起的间题，全面表达和维持航发研制过程中各多功能小组及小组成员间应满足的关系，本文分析了航发研制中的约束网络层次结构。建造了一个支持并行设计的约柬管理系统，并以整体叶盘为例，创建了叶盘约束网络，应用于整体叶盘的建棋系统，棋拟多功能小组协同工作，在设计阶段就反映下游活动的需求，保证设计一次成功。这项工作为在航发研制中应用并行工程提供了支持工具。
1并行工程环境下航发研制过程中的约柬管理
产品研制过程是研制者将环境中的物质、能量和信息不断转移物化到研制对象中的过程。其中存在许多固有的关系，包括研制者对研制对象的认识程度和环境对研制对象的限制，我们称之为约束。在传统的串行研制方法中，约束的满足是以设计改动量大、周期长、成本高为代价的，且真正满足的只是全部约束的一部分。而旨在提高产品的时间、质量、成本和服务等方面竞争力的并行工程方法大大扩展了满足约束的范围，使设计者尽早考虑产品全生命期的各种需求，避免大返工。井行工程采用团队工作方式:研制人员按多功能小组划分，每个小组包括设计、制造及销售等与产品全生命期有关的各部门人员。结果，设计时必须处理多功能小组间及小组成员间存在的大量约束关系。为充分体现并行工程的效益，使产品研制顺利进行，必须建立一种产品研制的约束管理系统来形式化地表示约束及其层次关系，及时判断约束各方的相互影响，减少违约次数，及时通报违约信息并在必要时提供有效的冲突仲裁方案。
井行工程环境下，航空发动机研制过程中的约束可划分为以下层次:
(1）多功能小组间的约束:航发研制有总体、风扇、压气机、燃烧室、涡轮等多个多功能小组，这些小组可能采用异构的软硬件环境异地工作，如何建立、维持小组间的约束，以保证小组间协调工作是并行工程要解决的首要间题。
(2)多功能小组内各部门间的约束:组建多功能小组是并行工程的核心内容.设计、工艺、材料、装配及用户等部门间存在大量的约束关系(图1），有效处理这些约束关系是体现并行工程效益的基本保证.
(3)多功能小组内单个部门(如设计部门)内部的约束:小组内设计人员各有分工，对同一设计对象或其中某一属性，不同分工人员的设计目标不同，约束内容也不同，随着设计细化，它们之间必然产生冲突。尽早全面考虑这些约束是减少大的设计返工的有效手段。
(4)单个人员对应的约束:
设计人员可将设计对象的属性间关系用约束网络表示犷以提高设计效率。设计约束中的结构约束和加工约束中的几何约束可分为自身约束和关系约束(图1前者是指特征及其属性之间关系的约束;后者是两个或两个以上相关特征之间的约束关系。
以上4个层次的约束和相关的研制对象及其属性构成一个约束网络，由于产品生命周期中的某一领域有其自身所关心的实体和属性，它们构成一个约束集合，各领域约束集合之间有重益的部分，即共同关心的实体和属性，所以确定这些变量时，涉及多个领域的约束.产生了领域间约束冲突和协调的间题。将约束网络按照一定规则划分为一系列的约束集合是实现约束网络层次结构的有效方法。约束集合是一组有逻辑联系的约束，可对应一个多功能小组、一个部门或单个研制人员等。这样，整个约束网络被划分成一系列相互之间有约束关系或继承关系的约束集合。
2叶盘约束网络
考虑部分设计约束和加工约束，本文建立了航空发动机整体叶盘的约束网络(图2)，用于叶盘三维参数化特征建模系统，保证整体叶盘结构设计的合理性和机械加工的可行性。整个约束网络共有19个约束集合、269个约束和121个变量。除根约束集合与叶盘零件约束集合外，其中17个约束集合分别与叶盘特征(如文献图3所示)对应，每个约束集合包括约束集合链表、约束链表和变量链表。目前只考虑了整体叶盘零件设计中的结构约束(如墓盘形状的确定，第一叶盘特征在墓盘特征上的位置约束等)和加工中的几何约束(刀具或加工条件等可制造性因素对结构设计的约束，如均布孔在安装边上的径向位置要适中，基盘辐板的厚度不能过薄等)，所以并未严格按图1所示。将设计约束同加工约束分开。若要建立单元体或部件级的约束网络。由于设计特征和工艺特征映射的复杂性，为减少约束的冗余，应将设计约束同加工约束分开表达。
3叶盘约柬管理系统
约束管理系统由5个部分构成(图3):(1)约束管理核心调用.这是整个系统的核心，所有对约束网络和规则库的操作必须通过它来进行。其功能包括约束集合、约束和变量的创建、修改、删除和检索，约束网络的加载、存盘、检查和别除，错误处理以及动态管理。它可动态检查变量的有效性，在运行过程中重新替换整个约束网络，且由用户决定在何时何地检查约束。(2)基于OSFIMO-TIF(工作站的图形界面标准)的约束管理器。这是系统功能在用户一级的集成，主要提供对规则库的离线管理功能.(3)语法分析器。在约束的创建和修改过程中进行语法检查。（4)解释执行器。系统运行中调用用户接口函数，对有关约束进行解释执行和判断。(5）用户变量接口函数。它为用户工作空间和约束网络建立起实际的变量映射关系。
用户在建立好映射关系后，即可对变量斌值，系统马上对整个约束网络进行检查.如有约束违反情况便立即报告，指出错误所在或提出修改建议。这类似于设计师和工艺师共同协商时的情形，他们不必对设计提出一个最优解，只是根据各自领域知识作出评价，改正设计错误或不满足工艺的地方。
第12篇
关键词：铆焊 机加 变形控制 互换性
1.概述：
该发动机预装架为非标框架类零件，需求量少，只要两个，但要求在同一个安装平台上具有互换性，这对加工变形的控制提出了很高的要求。该预装架的制作，涉及到材料、焊接、热处理、简易工装设计、机械加工等多个学科的知识，难度大。
2.主要技术条件分析
2.1 .尺寸要求
预装架安装座宽度方向中心尺寸490±0.1mm，安装座长度方向中心尺寸976±0.1mm，且两件预装架尺寸中心对角线偏差不超过0.15mm，前安装座的中心与发动机安装板的中心重合一致，相差不超过±0.1mm。
2.2.零件表面粗糙度
零件的加工面粗糙度要求较高，发动机输扭轴安装面及工艺基准板底面粗糙度Ra为0.8μm，因而在加工表面时，采用低进给量来保证其表面粗糙度要求。其余各面的表面粗糙度要求，一般的加工即可达到。
3.铆焊制作
3.1.材料准备
零件主要采用80×40×3.5mm和50×40×3.5mm两种规格的矩形钢管，材料为合金结构钢30CrMnSiA。按工艺拆解的零件图，铆工下料后，铣工定长，铣不同角度和弧度的焊接贴合面，保证焊接处的贴合良好，减小焊接应力及变形。
在铆焊平台上，焊接安装座中心定位轴，以轴中心为基准，组合各件（安装座组焊时底边留5mm加工余量），各零件中心直线度偏差
3.2. 焊前准备
合金结构钢30CrMnSiA含碳量0.28%～0.34%，属于中碳调质钢，具有很高的强度和硬度，但韧性相对较低，焊接性能一般，焊接容易产生裂纹及气孔。所以焊前需做以下准备工作：
3.2.1.四个安装座组焊时底边留5mm焊后加工余量；
3.2.2.焊缝及周边区域内先用丙酮擦除油污，再用砂布、钢丝球等将待焊部位清理干净，以防止产生气孔、夹渣等缺陷；
3.2.3.选择正确的焊接材料，控制焊缝的化学成分，限制有害杂质的含量；
3.2.4.为防止焊接时产生裂纹，焊材使用前必须进行干燥处理；
3.2.5.针对30CrMnSiA薄板进行焊接工艺试验，并根据焊接工艺评定制定合理的《焊接工艺指导书》。
3.3. 焊接工艺
为合理控制焊接热循环，改善焊接应力状态和消除氧化物、硫化物以及低熔点共晶体的有害作用，经过权衡对比各种焊接方法，决定本零件采用热量集中的焊接方法，即手工钨极氩弧焊。
3.3.1.焊接材料：直径为φ2mm的H08Mn2NiMoA焊丝。
3.3.2.焊接规范参数：焊接电流I=130A～140A，焊接速度V=120 mm/min～150mm/min，保护气体流量Ar=10 L/min ～15L/min。
3.3.3.钨极直径=φ3.2mm ，喷嘴直径=φ8 mm ～φ11mm。
3.3.4.焊接步骤：焊缝长度上每隔40mm长点焊固定，再进行连续焊。
3.3.5.焊后焊缝及热影响区采用石棉粉保温，缓冷。
3.3.6.修整焊缝，校正焊接变形。
3.4. 效果检查
预装架为重要零件，焊后对焊缝进行X射线探伤，无裂纹、夹渣等缺陷。外形尺寸进行了检查，变形量
3.5.人工时效
预装架铆焊制作后，内部残余较大的焊接应力。该预装架用于振动场合，需要各安装尺寸保持长期稳定，因此要消除内应力。安排去应力退火的工序，消除内部残余应力，减小零件的变形和焊缝的开裂。
4.机械加工
图纸施工阶段，因对铆焊变形量的大小不能确定，焊后加工面一般留有5mm左右的加工余量。而在机械加工工程中，一次去除这么多的余量，会产生较大的加工内应力，使用过程中应力释放，会导致变形超过允许值的情况发生。为此，要采用分步加工的方法：先粗加工，粗加工时产生较大的内应力通过去应力退火消除；然后精加工。因此时加工余量少，应力和变形就小，稳定性好，满足图纸尺寸及使用要求。
4.1.粗加工
针对一次加工余量多，加工难度较大的特点，安排粗加工工序。在T68卧式镗床上进行粗加工，各尺寸根据需要留有1～2mm的加工余量。
4.2.人工时效
按工艺要求，现场检查各尺寸合格后，为减小粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，预装架送至热处理车间进行去应力退火。
4.3.精加工
采用龙门磨床，平磨四处工艺基准板底面，即加工基准面。在型号为TH61125的数控卧式加工中心上精加工，以工艺基准面为支撑，利用弯板等工装夹紧，四个装夹点均匀分布，装夹力均匀，装夹牢固，加工四处安装定位孔及输扭轴安装面和安装孔。
4.4.外观处理
未加工表面扩平腻子，喷防锈底漆及天蓝色面漆各两遍。
5.结论
根据最终检验测量的尺寸，得出该两个预装架中心尺寸偏差
本论文以某发动机预装架制作为例，介绍了非标框架类零件加工变形的各项控制措施，从焊接前的准备，到焊接过程及其后的机械加工过程，以及工序的安排，这些方法对提高框架类零件的尺寸精度及使用稳定性有很大的帮助。
参考文献：
[1] 成大先. 机械设计手册. 5版. 北京： 化学工业出版社，2008.
第13篇
关键词：复杂工程问题；失效分析；课程教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）17-0180-03
一、引言
在经济全球化、“中国制造2025”、创新驱动发展战略等背景下，高等工程教育要求培养具有国际化视野且能处理复杂工程问题的人才。2016年6月2日，中国成为第18个《华盛顿协议》正式成员，是我国工程教育国际化的重要标志。《中国工程教育专业认证协会工程教育认证标准》（2015版）进一步突出了本科阶段工科教育对解决复杂工程问题的要求，在12项“毕业要求”中，突出能力的指向是解决复杂工程问题。
虽然《中国工程教育专业认证协会工程教育认证标准》（2015版）界定了复杂工程问题的若干重要特征，但是在本科工程教学实践中如何理解“复杂工程问题”中的复杂性？如何培养学生解决复杂工程问题的能力？本文以北京航空航天大学材料科学与工程专业的工程专业课程――《失效分析》为例，对失效分析领域复杂工程问题的复杂性进行了探究，从课程内容设置和教学方法等方面探讨了学生“解决复杂工程问题”能力的培养和提升。
二、失效分析中的复杂工程问题
失效分析是一门新兴的综合性学科，它有两个基本特点：一是综合性，涉及多个科学领域和技术门类，呈现多学科的交叉性和边缘性；二是工程性，与国民经济发展紧密相关，社会效益显著。
失效的发生常常引起灾难性后果，准确判断失效模式、分析失效原因和研究失效机理、提出减少或防止类似事故再次发生的措施是失效分析的全过程。失效分析工作的工程应用背景面向的就是复杂工程问题，以下我们分别从失效分析对象的系统性、失效分析多学科多领域的交叉性、失效分析内涵的丰富性以及失效分析的工程伦理性等四个方面对失效分析之复杂性进行解读。
1.失效分析对象的系统性――纵向复杂性。失效分析的纵向复杂性体现在失效分析对象的系统性上，包含失效分析对象的全寿命周期性和外延性。失效分析面向的对象是失效件或失效系统，主要任务是找到失效的原因，这是一个从结果到原因的逆向分析过程。简单机电产品或单个零部件的失效会涉及到失效分析对象全寿命周期的各个阶段：设计、选材、加工、装配、使用。重大机电装备或复杂系统的失效原因分析不仅涉及关键零部件或分系统的全寿命周期各个阶段，还要考虑零部件或分系统之间在装配和使用过程中的干涉和交互作用。失效分析对象的系统性还体现在外延性上。分析失效原因，不仅要考虑失效分析对象全寿命周期各个阶段的技术状态，还要考虑失效分析对象所处的环境、相关的法律法规和人员等。
2.失效分析多学科多领域的交叉性――横向复杂性。失效分析的横向复杂性体现在失效分析的多学科多领域的交叉性上。失效对象具有广泛性，涉及不同领域、不同材料、不同结构等；失效原因具有不确定性，可能是设计不合理、可能是选材不合适、可能是工艺不恰当、可能是装配不匹配，也可能是使用不合规等；失效模式具有多样性，包括变形、断裂、腐蚀、磨损等。以上因素决定了失效分析具有多学科多领域交叉的特征，涉及材料学、力学、摩擦W、机械制造工艺学等多个技术学科领域。失效分析工作不仅是自然科学领域的技术分析，还包括前期失效证据信息的收集甄别、后期的管理提升等工作。因而，失效分析还涉及逻辑学、管理学等社会学科和边缘学科。
3.失效分析内涵的丰富性――深度复杂性。失效分析的深度复杂性体现在失效分析内涵的丰富性上，失效分析分为失效诊断、失效预测和失效预防等三个阶段层次，失效诊断又可分为失效模式诊断、失效原因诊断和失效机理诊断等三个深度层次。失效原因诊断是失效分析的主要任务之一。失效这一确定性的结果往往是多个原因在不同时间不同空间联合作用造成的，从结果到原因的分析方法具有内在的发散性。“动力大于抗力”是机电装备失效的原则判据，动力是机电装备材料和结构承受的外部载荷，抗力是机电装备材料和结构的内在强度指标。正常情况下，机电装备的动力小于抗力，而失效的发生，往往与“助力”有关。“三力”分析方法是失效分析的主要分析思路之一，三力即动力、抗力和助力。失效动力具有多场时空耦合性，以航空发动机涡轮叶片为例，其服役环境为高温、高压、高速、强氧化、强瞬变，承受多轴非线性动态机械应力、非均匀热应力、高温化学氧化的长时间联合作用。失效抗力要求材料和结构具有优良的综合性能，考核材料的指标不仅是单一的性能（Property），更是材料科学与工程四要素中的第四要素――服役性能（Performance），即材料和结构在服役环境或近服役环境下的强度和寿命表现。失效助力往往是被忽视或当前水平认知不足导致的，助力一方面会提高局部动力，另一方面会降低局部的抗力，往往具有隐密性和随机性。
4.失效分析的工程伦理性――社会复杂性。工程应用的目的是促进经济社会发展，造福人类，同时也应该考虑工程可能带来的不良影响。随着经济社会的发展，现代工程呈现出大规模、高参数、极端环境运行的特征，失效后果更加严重。从失效和失效分析预测预防的逆向角度去思考工程伦理性（工程伦理是阐述、分析工程活动与外界之间关系的实践伦理），视角独具。以核能利用工程为例，核能利用工程是人类取得的重大工程进展之一，从失效分析预测预防等方面来评估核能利用工程与环境、社会可持续发展的关系是一个重要课题。虽然核能利用工程的失效概率很低，但其失效后果可能会是灾难性的，美国三里岛核事故、苏联切尔诺贝利核灾难和日本福岛第一核电站事故等带来的严重后果至今尚未完全消除。我们要有工程风险意识，从失效概率、失效后果、失效预防等方面对工程进行风险评估。必要的情况下，为了环境和社会的可持续发展要放弃重大工程。人为因素是重大工程失效的主要原因之一，而人的知识水平、人文素养、即时情绪等具有很大的不可控性。应该从失效预防的角度去考虑人与工程的关系，努力降低重大工程的人为参与风险。
对于从事失效分析工作的人员要求，除了要有扎实的专业基础知识和较广的知识面、“医生的思路，侦探的技巧”、善于学习，还要实事求是、有强烈的社会责任感、遵守工程职业道德和规范。
三、失效分析课程“处理复杂工程问题”的教学
如何通过失效分析课程的教学，让学生理解复杂工程问题，学会处理复杂工程问题，进而提高解决复杂工程问题的能力？我们从教学内容和教学方法方面进行了尝试。
1.教学内容设置。失效分析课程的教学目的是融知识传授、能力培养和素质教育于一体，培养学生运用已有的基础知识去分析解决工程失效问题，提高学生的创新思维和创新能力，在分析解决问题的过程中提升专业素养和综合素质。教学内容包括四个层次：第一层次是“讲”，即失效分析知识、思路、程序、方法、理念的传授，主要包括失效模式、失效机理、失效诊断、失效预测和失效预防等基本概念、基础理论和基本原理的介绍以及常用分析技术和方法的概要讲授；第二层次是“析”，即经典案例解析，包括四个具有重大影响的国外失效案例（分别是英国“泰坦尼克号”游轮沉没事故、英国“彗星号”喷气客气坠毁事故、美国“哥伦比亚号”航天飞机爆炸事故、德国高速列车脱轨事故）和从我们承担或参与完成的近百项重大失效分析案例中精选出的四个案例（东方化工厂“6.27”事故、航空发动机涡轮叶片断裂事故、卫星发动机尾喷管失效事故、催化裂化装置轴流主风机断裂事故）；第三层次是“论”，即课堂讨论，学生查阅失效案例文献后在课堂上讲述案例并进行讨论；第四层次是“践”，即失效分析工程实践，与特色实验课《无损检测与失效分析》相结合，每五个学生组成一个小团队，开展简单的失效分析实践工作，内容包括受力分析、材料性能检验、断口分析、原因讨论等环节，最终按标准撰写失效分析报告。
2.教学方法。在教学方法上，根据其教学特点和基本规律，我们主要采取了专业教育和素质教育相结合、理论学习与工程实践相结合、启发式和互动式相结合、简单案例和复杂案例相结合、文献调研与课堂演讲相结合等多种教学方法和方式，提高学生对失效分析的兴趣，培养学生解决复杂工程问题的能力、创新能力和综合分析能力，从而使其毕业后工作具有较强的竞争能力、研发能力和适应能力。（1）专业教育和素质教育相结合。失效因素复杂多样，一般涉及“人、机、料、法、环、测”，故分析过程中既要专业，又要公正，给出的结果要让人信服、经得起验证。在讲解失效案例时，一方面强调专业知识的重要性，另一方面还强调人的基本素质和工作态度的重要性。通过一些重大失效案例迂回曲折的分析过程介绍，让学生意识到应具有高尚的职业道德和人格，教导学生注意科研素养和综合素质的提高和完善。（2）启发式和互动式相结合。理工科的本科生具有思考缜密和逻辑性强的思维特点，但工程应用的经验较少，因此在讲解具体失效案例时，通常采用启发式的讲解方式，先展示失效零部件的图形和图像，讲清工艺流程、使用材料、工程背景和存在问题，然后提出问题让学生思考，引导他们从设计、材料、制造、安装、检验、操作、维护、环境等方面考虑，学生理解后会提出了自己的看法和观点，再通过老师的分析，有效实现了师生间的互动和讨论，课堂气氛活跃，学生积极性高，训练了学生的分析能力、逻辑能力和探索能力。（3）理论学习与工程实践相结合。学以致用，是失效分析课程的最终目的。失效分析概念、方法、思路、程序、技g等的理论介绍是构架学生失效分析知识体系的基础，必不可少。为了使学生深入理解失效分析知识，深刻体会失效分析的特点，还需要“实践出真知”。我们选取有代表性的失效分析案例，以小组的形式开展失效分析工程实践，并结合特色实验“无损检测和失效分析”，让学生做一个全过程的失效分析，形成带签字格式的失效分析报告并进行答辩，接收大家的质疑。如此，可培养学生分析问题的能力、团队协作能力和沟通能力。（4）简单案例和复杂案例相结合。失效涉及面广，分析步骤多，除讲解简单案例的失效外，如单个零件的疲劳断裂失效过程，让学生了解分析的一般步骤和方法；更要系统介绍复杂案例的失效分析过程，如航空发动机涡轮叶片的失效分析，让学生懂得失效是由许多偶然因素相互作用后发生的必然事件，让学生懂得分析要精准、全面，思考问题要全方位、多角度，从而潜移默化地训练了学生的综合分析能力。（5）文献调研与课堂演讲相结合。为了提高学生的专业自学能力和外语阅读能力，我们除了细致讲解一些重要的专有名词的英文术语以帮助理解英文原版书内容外，还专门从国际期刊上下载不同失效案例的英文论文，让其根据原文在课外借助图书馆、网络等工具查阅相关文献，各自独立撰写有新意的读书报告和小论文，课堂上以开研讨会的形式让每位学生一一上台演讲。学生们就指定的失效分析论文介绍主要的内容，陈述自己的观点和看法，老师进行现场即时点评，提出一些相关问题让其回答，从而有效训练了学生的基本能力和反应能力。同时，针对有些英文论文存在的一些问题提出意见，让学生懂得从事科研必须要有批判和质疑精神，这样才会促进科技进步，创新能力和科研能力才会获得提升。
四、结束语
当前我国正在从制造大国向制造强国转变，在此历史进程中，国家需要一代有高度责任感有国际视野能处理复杂工程问题的工程师，这对我们的高等工程教育提出了新的要求。为了适应时展的要求，我国的工程教育专业认证工作也正在如火如荼地进行。失效分析是“复杂工程问题”的天然载体，在失效分析课程教学改革实践中，我们始终以提高学生“解决复杂工程问题”的能力为目标，循序渐进地让学生认识、理解并开始接触复杂的工程失效问题，继而学习并实践如何处理复杂工程失效问题，最终初步学会解决复杂工程失效问题的思路和方法。
参考文献：
第14篇
这是一种尴尬，且并不少见——
基础研究领域，中国的SCI论文数已经排在世界第二位，却至今未能夺得一项自然科学领域的诺贝尔奖；工业技术领域，前有神九嫦娥上天、蛟龙深潜入海等国防科工领域的新闻频频爆出，后却有航空发动机、汽车关键零部件仍靠舶来品供给的警钟不停敲响……
这同样是一种昭示，在偌大的中国，一些关键的科技难点尚未有足够的人力、物力去攻克。解决问题尚且如此，提出一个新的问题则变得更难。其背后的真正问题在于，当中国的科学家们抱怨论文数量崇拜造成一堆学术垃圾，工程师们对关键性工艺技术的改进又无法被纳入学术成果时，我们长期沿用的英美模式的论文评价体系仍在继续。
要打翻身仗，让中国的技术追赶不再尴尬，出路到底在哪里？
宏大命题的背后，总有小的切入点。就好似在战场上，我军从正面攻击，敌人跑了，如果两者速度相差无几，照着原路追永远追不上，只有包抄才有希望，科技界同样如此。靠什么包抄？基础研究，因为你永远都不知道知识创新中有多少灵感、多少顿悟可能出现。
要高速发展，工业、制造业的成长至关重要。但当前信息化大潮来袭，把中国工业化打了个措手不及。
传统制造变成了数字化制造，包括计算机辅助设计、辅助工程分析、辅助工艺规划和辅助生产加工等；传统的产品生产，也成了产品智能化，从家电、汽车到飞机都在越来越多地运用自动控制和人工智能技术。
这些新事物的不断涌现依靠的多是科学上的积累，而这也正是中国高校、科研院所乃至军事研发部门不愿放弃，并一直努力“包抄”的领域——基础研究。
“为什么不公开反对论文崇拜，因为我们还需要它！”程基伟说，我们在知识创新、科学探索上的欠账是历史造成的，后来人需要做的就是不断地积累，不否认在积累的过程中会冒出一些垃圾，却也在所难免。
科学决定着人类的认知，也决定了技术的发展空间，而技术却决定着人类能否改变以及改变这个世界的程度。
科学与技术是相融相生的关系，如同中国科技命题的两部分。盛产论文还是升级技术，这并不是非黑即白的问题。
国家最高科学技术奖得主王选研制汉字激光照排系统的经历就是一个直观的例子。西方国家用了40年的时间，才从第一代照排机发展到第四代激光照排系统，而我国却从落后的铅字排版一步就跨进了最先进的技术领域，使我国印刷业的发展历程缩短了近半个世纪，并且使印刷行业的效率提高了几十倍。
这对中国来说，是一次成功的技术“追赶”，并由此引发了我国印刷出版业的产业革命。早在2006年，汉字激光照排系统就已占据了中国报业99%、海外中文报业80%的市场份额。
但另一方面，汉字信息处理及电子照排机的研制，实际上已超出工业化的范围。比如，用计算机自动生成精确的各种字体的汉字，并自动排版，要处理的信息量非常大，必须靠基础学科尤其是数学的方法才能解决。王选毕业于北京大学数学系，他研究出一套新的算法，才使得计算机能处理如此庞大的信息量。从这个意义上来说，汉字激光照排系统又是基础研究领域“包抄”的成果。
庆幸的是，在基础研究这条包抄创新路上，不管是科学家持续增强的自觉性，还是舆论上不断高涨的呼声，都让人欣喜。然而，对于技术追赶，这堂课补起来却没那么容易。
早在10年前，程基伟在英国伦敦大学材料系留学期间发现，一般认为不会腐蚀的玻璃钢，在一些特殊的环境下仍然会应力腐蚀开裂，这引起他的兴趣，为此，他以玻璃钢的应力腐蚀为题做了研究。
回国后，他想继续做下去，却在申请科研经费时被泼了一盆“冷水”。反对的意见是“玻璃钢是传统材料，研究没有太多新意。”直到今天，玻璃钢的应力腐蚀在国内仍鲜有人关注。
该现象一直延续至今，且在国家层面的科研项目里，其评价指向对此十分吝啬。
于是在资源投放方面，有学者呼吁，应增加国家设立的重大科技专项的覆盖面和数量，并增设一般科技专项系列，将长期未能实现国产化的民用技术和产品列入其中，并在社会上以公开招标的方式征求研发者。他们的理由很简单，当今中国之所以在军工、航天、农业科技不至于“落后”，恰是因为国家在这些领域还担当着需求者的角色。
第15篇
关键词：产业集群；提质扩容；协同；策略
基金项目：2014年湖南省哲学社科基金项目：“我省在推进新型城镇化进程中实现‘产城融合’的思路与对策研究”阶段性研究成果；2014年湖南省情咨询与决策研究课题（编号：2014ZZ040）；株洲市社科课题（编号：ZZSK14130）；湖南铁道校级课题（编号：K201410）阶段性研究成果
中图分类号：F293 文献标识码：A
收录日期：2014年12月17日
工业化与城市化已经成为中国区域经济增长的两大车轮，但二者如何协同发展却有待深入研究。
一、产业集群与城市提质扩容协同发展的原理
产业集群是产业发展演化过程中的一种地缘现象，即某一领域内相互关联（互补、竞争）的企业与机构在一定的地域内集中连片，形成上中下游结构完整、支持产业体系健全、具有灵活机动等特性的有机体系。集群内企业之间建立了密切的合作关系，并通过专业化分工，促进每个企业效率的提高。
城市是城镇化的结果，城镇化则是资源、要素在产业间及城乡地域间重新配置与组合的过程，是要素积聚和时空秩序的整合过程。从客体角度看，是生产要素或者资源向优势地理区位运动、集中的过程；从主体角度看，则是经济行为者谋求对他们有利的地点来发展的过程。
产业集群与城市虽然分属于两个具有不同行为特征和网络结构的动态复杂系统，但从位移角度来看，二者都是一种生产要素在不同空间、地域间的转移，转移的目的是为了获得较高的生产要素的预期收益率，二者互为因果、互为动力，并通过正负反馈机制所形成的“因果累积效应”进行相互推动。
在目前全球经济滞涨的背景下，新型城镇化是最大的内需，而扩大内需，城镇扩容是重要方面，但提质更为关键：1、城市提质扩容有利于扩大有效的投资需求和消费需求，为产业集聚带来更大的空间，促进有质量的经济增长；2、城市提质扩容有利于改善民居环境，促进人才集聚，推动产业结构升级；3、城市提质扩容是增强环境承载能力的长远之策。资源环境是城镇化的“硬约束”，化解资源环境约束，提高城市综合承载能力，就必须围绕人的城镇化，坚持“以产带城、以城促产、产城一体”的发展道路。城市提质扩容以产业集群为支撑就能避免“空心化”，而产业集群的发展以城市提质扩容为依托就能防止“孤岛化”。
二、株洲市产业集群与城市提质扩容协同发展现状
近年来，市委市政府结合“两型社会”要求，确立了把株洲建设成为以现代工业文明为特征的生态宜居城市的奋斗目标，目前已成功跻身中国优秀旅游城市、国家卫生城市、国家交通管理模范城市行列，正在积极创建全国文明城市。同时，市委市政府提出了打造轨道交通、航空、汽车、服饰、陶瓷五个千亿产业群的产业规划，努力建设轨道交通科技城、通用航空城、新芦淞服饰城、河西汽车城、醴陵陶瓷城等城市规划，产业集群与城市提质扩容协同发展趋势已成。
（一）入围全国创新型产业集群，全力打造“一城两基地”。株洲已是国内最大的轨道交通制造产业基地和技术研发中心，并逐步形成了整机制造、核心部件、关键零部件协调发展的产业集群。到2013年末，株洲轨道交通装备制造产业拥有规模以上企业56家，共实现工业总产值580亿元，工业增加值占全市工业增加值17.8%。2014年石峰区轨道交通产业集群成功入围全国创新型产业集群试点，目前株洲正大力实施“先进轨道交通装备及关键零部件创新发展工程”，力争2015年实现工业总产值过1，000亿元，2017年实现工业总产值1，400亿元以上、占全市工业总量20%。
与此同时，市委市政府加快建设轨道交通产业群“一城两基地”：一城是指轨道交通科技城，到2017年，建成以整机制造为核心，拓展中小配套企业发展空间，形成“一带五园两小区”产业布局的千亿产业园；二基地是以南车长江车辆株洲分公司为龙头的轨道交通货运车辆制造基地、以铁建重工株洲分公司为龙头的轨道交通路基产品生产基地。到2017年新增城市道路约10公里，基本完成轨道交通城32平方公里的规划建设，新增企业孵化器和标准厂房面积达到50万平方米，不断吸引创新团队入驻，实现“智造”升级。
（二）构建完整航空产业链，规划建设通用航空城。株洲是国内唯一的中小航空发动机特色产业基地。近年来，按照“一体两翼两结合”的发展思路，积极引进了包括航空发动机制造、通用飞机整机制造、通用航空运营及航空配套产业、衍生产业、机械制造等相关企业入驻，全力构建“航空发动机制造+通用飞机整机制造+通用航空运营+配套产业+衍生产业”的完整航空产业链。目前，园区共有企业61家，其中规模以上企业50家、航空类企业18家，工业总产值近100亿元。已有山河科技“飞鹰”无人机、“飞虎”直升机、“欧若拉”轻型运动飞机落户，美国罗特威A600直升机组装试飞并已实现批量销售。到2017年末，预计实现航空产业产值达到400亿元，到2025年航空产业总产值将突破1，000亿元。
2011年初，株洲开始规划建设通用航空城，并以此为载体，加快建设通用机场、航空休闲谷、航空配套企业孵化园等产业配套项目，拉通千亿大道、航空大道、机场大道等园区主干路网，全力打造湖南航空产业示范园，努力把通用航空城建成“湖南通航运营中心、中南地区最具影响的通用航空城、世界一流的通用航空发动机研发和生产基地”。到2017年，实现通用航空城开发建设面积20平方公里，新增城市道路10公里，新增企业孵化器面积10万平方米。
（三）做强整车、健全配套产业，打造生产、服务并举的中南“汽车城”。截至2013年底，全市汽车相关制造业企业共有50多家，其中有北汽株洲分公司、南车时代电动公司2家整车生产企业，总产值110亿元。汽车及零部件经营商户400余家，营业收入40余亿元。未来，将积极引进和发展经济轿车、新能源大巴车、纯电动乘用车、重卡、专用特种汽车五大产品，建设汽车整车、零部件、现代服务业、文化展示四大体系，形成高新区整车制造和核心零部件生产基地、南洲新区汽车零部件基地、芦淞区南方宇航专用车生产基地三大生产基地，醴陵和攸县专业特色汽配园二大特色园区以及天元区汽车博览园物流文化展示区，突出发展新能源汽车并将株洲打造成中部汽车产业重点城市和国内最具影响力的新能源汽车生产、推广及示范运营基地。到2017年，汽车产业实现营业收入800亿元，年产整车规模达到60万辆。
立足产城一体建设理念，规划建设河西汽车城及南洲新区、醴陵、攸县三大汽配基地。汽车城规划用地4，500多亩，南洲新区规划用地3，000亩、新建标准厂房30万平方米，醴陵规划用地1，500亩、新建标准厂房30万平方米，攸县规划用地2，000亩、建设标准厂房20万平方米，并将株洲汽车博览园打造为集产业、商贸、居住、科技、文化等多种功能复合的产业新区，中南地区最具影响力的集多种业态为一体的汽车商贸平台以及全国闻名的汽车文化及旅游目的地。
（四）产业转移升级，打造新芦淞千亿服饰产业新城。服饰产业逐步形成了以芦淞服饰市场群为核心，以女裤加工、船湾职业装生产、茶陵和炎陵纺织材料生产基地为支撑的发展格局。芦淞服饰市场群已成为中南地区最大的服装市场群，拥有专业市场40个，年成交额超过400亿元。株洲女裤现有加工企业4，000余家，年生产能力3亿多条，占全国女裤产量的1/4。醴陵船湾镇荣获“中国职业服装名镇”称号，现有企业100多家，年生产能力150万件（套）。茶陵、炎陵纺织材料生产基地现有企业20多家，年生产能力30万锭。2013年，株洲服饰生产总值约为250亿元。未来，将以产业转型升级为主题，打造完整的研发设计、生产加工、仓储物流、展示销售、电子商务等于一体的服饰产业链，力争到2017年，技工贸总产出达到1，000亿元。
为此，将重点建设“一城、一中心、四园区、一基地”：“一城”即提质改造芦淞服饰城，加快建设“芦淞服饰名品城”。“一中心”即加快建设芦淞服饰国际博览交易中心。“四园区”即加快建设新芦淞国际服饰产业园、新芦淞商贸物流园、株洲服饰电商产业园和醴陵船湾职业服饰产业园。其中，新芦淞国际服饰产业园包括：以“佛山童装”为主体的少儿创意产业园，以芦淞、荷塘女裤为主要依托的女裤产业园，以引进国际知名品牌为主的国际服饰产业园，以设计师产品为依托的服饰品牌孵化园，以洗水加工厂抱团入园为主要方向的洗水创意工业园。“一基地”即建设茶陵、炎陵纺织材料生产基地。
（五）传统产业转型升级，千年瓷都焕新颜。醴陵陶瓷产业已有1，700余年历史，曾获巴拿马万国博览会金奖，并享有“国瓷”美誉。现有陶瓷企业526家，产品涵盖了日用瓷、电瓷、工业陶瓷、艺术瓷、建筑瓷等五大系列4，000多个品种，产量占湖南省总产量的94.7%，是全国电瓷和日用陶瓷（炻瓷）的主要产区和出口基地。2013年陶瓷企业完成工业总产值433亿元。未来，将按照研发设计―生产制造―检测认证―市场建设―品牌提升―文化旅游产业链循环提升模式，推动陶瓷产业由企业集聚向产业集群发展。到2017年，将株洲建成具有国际影响力、国内领先的 “现代化瓷都”，陶瓷产业完成产值1，000亿元。
与此同时，加快建设“一区二基地”：“一区”即醴陵经济开发区，规划面积10平方公里，重点建设高端陶瓷研发设计创意园、高技术陶瓷孵化园、陶瓷艺术城等特色园中园。到2017年末，醴陵经济开发区将开发陶瓷产业用地1，500亩，建成50万平方米标准厂房、20万平方米公租房。“二基地”即茶陵“中国建筑陶瓷产业转移示范基地”和攸县“网岭循环经济园建筑陶瓷基地”。2017年末，两基地开发陶瓷产业用地3，200亩。
三、株洲产业集群与城市提质扩容协同发展问题与建议
株洲产业集群的快速发展为城市提质扩容提供有效支撑，二者协同发展的态势日益凸显，但二者协同发展过程仍然存在一些问题。
（一）产业集群与提质扩容协同发展中的问题
1、“五大”产业群尚未形成完整的产业链，群内企业协作配套程度不高，对城市提质扩容的支撑作用不明显。①以轨道交通装备千亿产业园为核心的政府主导型轨道交通装备产业群已成功入围全国创新型产业集群试点，基本形成了整机制造、核心部件、关键零部件协调发展的产业集群。但也存在零部件本地配套能力不高、集群内企业物流成本偏高的问题，群内企业尚未形成紧密的产业联盟。以航空产业园为依托的政府主导型航空产业群已有入园企业61家，但株洲航空产业链并不完善，缺乏知名的大型整机制造企业，航空零部件的本地配套能力较弱，产业协作不够；②以引进北汽集团落户为契机构建的嵌入型汽车产业集群虽拥有汽车相关制造企业50多家，但具有一定规模的整车生产企业只有北汽株洲分公司和南车时代电动公司2家，整车制造规模不大，主体企业数不够，产业带动能力较弱，吸引下游的配套企业和相关服务企业积聚于本地的作用不明显，零部件本地配套率不高，产业链尚待完善；③以芦淞服饰市场为对接平台的服饰产业集群仍然是“大市场、小生产”模式，个体工商户居多，作坊式加工较多，上中下游之间的企业信息共享程度低，相互协作程度较低，缺少品牌支持，没有形成完整的产业链。以醴陵陶瓷为对接平台的陶瓷产业由于大多为中小型企业，龙头企业的核心地位没有凸显，产业群内集聚力度不够，尚未形成完整的产业链，企业之间专业化协作配套程度不高。
2、“五城”建设进展缓慢，公共服务平台残缺，对五大产业集群的支持力度不够。①市委市政府在五大千亿产业2014～2017规划中虽然明确了五大产业群的园区建设规划，但由于园区用地指标的审批难度加大，征地拆迁成本增加，政府城投融资短缺，园区建设所需的生产性项目用地、配套商住用地、特色园区建设以及干线路网、配套水电气等公共基础建设均有所滞后，在一定程度上严重制约了产业群的发展；②产业群所需的公共服务平台尚不完善。虽然已经入驻了阿里巴巴株洲产业带、智慧芦淞移动电商平台等，但由于受限于电商产业园的建设，电商平台的服务潜能还有待进一步挖掘。投融资平台、企业债券发行平台、银团联合贷款、银企合作等产业筹融资平台尚不完善，尤其是对中小企业的支持力度不够大。研发中心、培训中心等公共服务体系尚未健全，对产业的支撑力度不够；③城市提质扩容对产业专业技术人才的集聚力度不够，产业管理领军人物、技术领军人物匮乏，各类职业经理和专业技术人才紧缺，产业集群与株洲职教城相关职业教育联系不紧密。
（二）促进产业集群与提质扩容协同发展相关建议
一是要落实相关政策，全力打好“园区攻坚”战役。①把生态文明的理念和原则全面融入园区规划建设管理的各方面，大力推进两型技术产品、两型服务设施，加强综合规划与专项规划的衔接，合理规划城市的生产空间、生活空间、生态空间；②积极创造条件，落实国家、省、市相关政策。2013年国家将长株潭地区列为首批新能源汽车推广应用城市，将株洲轨道交通装备制造列为全国首批创新型产业集群试点，2014年湖南省明确提出“引导产业集聚发展，加快建设湖南（株洲）航空产业示范园”。借此东风，市委市政府颁布了《关于促进产业园区发展升级的若干意见》、《工业企业成长“十百千”工程》，各有关单位应加快落实相关政策，启动“绿色通道”，加速推进“一站式”服务，加大征地拆迁力度，尽快建成各类新型特色专业园区；③大力加强园区基础设施网络化建设，建设立体交通网，优化路网结构，减少出行和社会运行成本；④加强市政设施网建设，加快建设园区道路、能源、环保和消防安全等设施，高标准完善地下管线、停车设施、供排水及污水处理等市政基础设施。
二是做大做强“龙头企业”，扶持中小企业，引导龙头企业与中小企业组建产业联盟。①以五大千亿产业群为重点，大力支持群内骨干企业高端产品和核心技术攻关，提高研发创新能力，引导高端优势技术向龙头企业集聚、向高新园区集聚；②支持骨干企业“裂变”，加快企业孵化器建设，推动产业创新链上下游对接，增强“株洲智造”的竞争能力；③加快建设各产业集群的物流中心，降低群内企业的物流成本和信息共享成本，并以群内共享的物流平台和信息技术平台为链条引导龙头企业与中小企业组建产业联盟；④积极扶持中小企业尤其是产业链关键缺失和延伸的中小企业，在贷款贴息、厂房购买或租赁方面给予一定补贴，支持企业研发、采用新工艺新技术对传统设备进行改造升级并给予有关优惠政策，鼓励联盟企业“抱团”参加国内外展销会、协同开展品牌宣传并给予一定的财政补贴，共同开展大宗原材料采购，联合接单，共同参与市场竞争。
三是完善公共服务平台。①积极支持市国有资产投资控股集团有限公司、新芦淞产业发展集团等市级投融资平台发行企业债券，组建产业发展基金，吸纳社会资本参与；②定期举办多层面、多形式的银行与企业融资洽谈会，进一步推动银企合作，鼓励采用增加授信额度、银团联合贷款等方式支持产业发展；③鼓励和支持企业通过上市融资、企业债券、金融租赁等方式拓宽融资渠道，并对在中小板、创业板上市融资的企业给予奖励，对为中小企业融资作出较大贡献的融资担保平台给予一定的担保风险补偿；④加快建设株洲电商城，完善智能信息网，引导企业、商户上线，鼓励发展电子商务，并分阶段给予补贴；⑤充分发挥产业协会、技术创新战略联盟及其他服务平台的作用，深化产学研合作，为中小企业在新技术、新产品开发方面提供技术服务；⑥建设科技资源共享平台。重点建设科技文献共享平台、成果转化公共服务平台和标准化战略平台，为全市科技创新活动提供有效服务，鼓励和支持企业按照市场化运作参与服务平台建设。
四是引进和培养相结合，为产业集群发展提供智力支持。①认真落实《关于实施“株洲市万名人才计划”的意见》，建立健全相关产业人才引进和培养激励机制，引进产业管理领军人物、技术领军人物等高端技术人才，鼓励高等院校开展对口和定向培养、培训，支持科技服务机构每年举行不同类型、不同专业的培训班，培养一支研发、管理、应用、服务相配套的专业人才队伍；②引导全市骨干企业与省内外研究院所建立产学研技术联盟，建立专业人才数据库，搭建人才交流平台；③推进株洲市产业人才职业教育培训体系建设，整合企业和院校培训资源，发挥株洲职教城相关职业学院的教学资源优势，联合开展专业技工培训及职工继续教育，实现专业技术人员订单式培养。
总之，产业集群与城市提质扩容互为支撑，二者有效的协同发展，才能有效提升株洲城市承载力、吸引力、带动力、凝聚力和综合实力，建设好智慧株洲、实力株洲、绿色株洲、幸福株洲“四个株洲”，提高人民的宜居指数，实现“现代工业文明为特征的生态宜居城市”的目标。
主要参考文献：
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