航天技术发展范文

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中图分类号：DF25 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0371-01

1 前言

空间技术是世界上最尖端技术的科学和技术，也是一个国家科技水平和综合国力的重要体现。世界太空强国和工人提供免费获得高度关注和发展空间，提高技术，如空间控制，实现在天地之间，各种先进技术研究项目，新概念的空间太空强国的发展规划，并已取得重要进展。参与航天飞机，本文主要指火箭进入太空，空间，和这种飞机参与控制理论和技术研究领域的热点和困难飞机控制，先进的、基本的、全面的、已经成为支持的重点领域之一，中国航天工业的未来发展。发展成为一个独立的导航、制导与控制技术领域的历史可以追溯到“阿波罗”载人航天计划的时代。近几十年来，还被美国作为高超音速飞行器的五个核心技术之一。

2 航天飞行器控制领域前沿问题与挑战

2.1 可靠进入空间的控制前沿问题与挑战

经过40多年的不懈努力，我国的运载火箭得到了长足的发展，独立自主地研制了14种不同型号的“”系列运载火箭，具备发射近地轨道、太阳同步轨道、地球同步转移轨道等多种轨道有效载荷的运载能力，入轨精度达到国际先进水平.虽然我国运载火箭已取得举世瞩目的成就，已在世界商用航天发射市场占有一席之地，并且通过了高密度发射的考核，控制技术得到了充分验证，但是与国外先进的航天运载技术相比，还存在一些不足：

1）运载火箭应对故障的能力不足：由非灾难性故障而导致发射任务难以顺利完成或失败，而这些故障往往可以通过理论方法来克服，需要具备能够采用诊断和预测的方法进行系统故障的监控、检测、隔离，能够评估系统故障的影响并为任务调整提供决策支持的能力，对设备的维护和更换提供指导性建议.

2）火箭发射成本和经济性有待进一步提升：我国运载火箭与国外相比，入轨精度处于同一个量级甚至更高，但现役运载火箭的价格优势正在逐步丧失，同时也暴露出运载能力不足、发射准备周期长、任务适应性差的缺点，难以满足高效率、多样化的航天发射和空间运输需求.

3）对任务的适应能力存在不足：火箭对发射零时的要求较高，现有方法不具备对发射时间敏感任务的适应性.控制系统是运载火箭的神经中枢，提高控制系统的可靠性，对于提高整个运载系统的可靠性至关重要.因此，可以通过制导与控制理论方法的革新来提高运载火箭的可靠性、经济性.同时，系统的高可靠性要求也对控制系统的设计提出了更高的挑战.

2.2 空天飞行器的控制前沿问题与挑战

空天飞行器集航空、航天技术于一身，兼有航空器和航天器的特点与功能，既可以像普通飞机一样在稠密大气层内飞行，又可以在近空间稀薄大气层内作高超声速巡航飞行，还可以穿过大气层进入轨道运行.归纳起来空天飞行器具有五个方面的特点：

1）任务维数多：主要包括在轨运行、再入返回两类任务，在轨飞行任务包括初态建立、轨道机动、轨道维持、高精度对地观测、在轨稳定运行等任务模式，是迄今最为复杂的一类飞行器.

2）飞行状态跨度大：飞行空域跨越几百公里地球轨道至地球表面，速度跨越水平着陆低速到第一宇宙速度，在轨飞行时间达到200天以上，再入返回时间约3000s左右，经历的环境温度从零下几十度到1000度以上.

3）飞行环境恶劣：跨越纯空间、稀薄流区和稠密大气层，经历空间辐照、高低温、气动热等复杂环境.

4）动力学特性复杂：包括轨道动力学和再入动力学，为适应不同飞行环境，配备了RCS（Reactioncontrol system）和多操纵舛舵，如体襟翼、升降舵、V形垂尾、阻力板等，姿控系统结构复杂，且多气动舵结构导致姿控系统存在多维强耦合特性.

5）升力式返回模式：出于任务需要和时间限制，空天飞行器再入模式与飞船完全不同，它采用升力式再入模式，从轨道快速返回，利用高升力体外形在临近空间长时间非惯性、大范围横向机动飞行.

3 航天飞行控制技术发展趋势

基于国际空间飞行器控制技术的研究进展，以及存在的问题的基础和关键技术，进一步发展我国一方面缩短交付系统的未来发展和世界先进航空航天汽车技术差距；另一方面提高中国的国际竞争力空间载波系统本身，促进市场化、产业化、国际化的发展，中国的空间。进入太空的发展趋势是升高的自，可靠性高、重复使用、低成本方向发展。空间对国家安全具有十分重要的战略意义，开发新的太空武器迫在眉睫，太空飞行控制可靠性高、精度高、适应性强、自主飞行的特点，快速的响应，断层重建任务飞行的能力，可以满足未来空间操作，天地之间复杂的任务要求。太空飞行控制技术在我国应该在以下解决方法：

3.1 加强进入空间、空中飞行控制基础理论研究

尽管美国工程方面取得了巨大的成功，但是NASA不仅仅是满意，仍颇具影响力的“先进制导控制技术”的研究计划，持续改进的传统方法，支持控制技术创新和技术改造。应该在中国的重大前沿需求，制定相应的“工艺先进的指导和控制项目”的主要研究计划，吸引国内单位和研发团队开展研究。例如，注意工艺创新布局引起的多学科交叉的非线性动态特性，创新、多样性、混合、异构控制功能的飞机控制新概念，理论和方法的研究关注在信息化环境中，原本独立的飞机控制，计算和通信、控制、决策和管理的集成趋势带来的新概念，理论和方法的研究。

3.2 重视多学科交叉研究

HTV-2两次失败强调跨学科的问题。首先在于气动力和控制问题：飞行HTV-2偏航角的偏航角大于预先设计，和耦合的滚动操作，飞机在滚动方向；二是气动加热和材料问题：严重的气动加热使身体材料剥落，气压变化。和新需求、新布局，新未来飞机控制功能使空气动力学、结构、电厂越来越近，飞行控制耦合电厂不仅提供动力，也有重要的控制功能，不同的控制功能之间的有利和不利影响，多轴控制力矩引起高度耦合，我们应加强多学科交叉设计方法的研究，并积极探索多学科联合，协同设计研究和开发模式，如开展全面的产品设计。

4 结束语

综上所述，航天飞行器控制技术在我国的发展中起着很重要的作用，所以对航天飞行器控制技术的现状和发展趋势进行研究很有现实意义。

参考文献

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航天工程育种的概念与优势

航天工程育种是利用空间宇宙粒子、微重力、弱地磁等综合因素的诱变作用进行农业生物遗传改良，亦称农业生物空间环境诱变育种，具体指利用返回式卫星、飞船等搭载农业生物，使其在空间环境中产生有益的遗传变异，返回地面后通过进一步选育来创造农业育种材料、培育新品种的农业生物高技术育种新方法。航天工程育种是空间科学与生命科学交叉研究的新领域。

航天环境是一种地球上无法比拟的特殊诱变源，航天工程育种具有三大优势：一是航天环境的诱变因素多，加之各种因素复合作用，对生物造成的损伤小，变异种类多、幅度大，可产生地面传统理化诱变得不到的变异；二是航天环境诱变产生的变异是DNA内部发生的重组和突变，属于生物体内源基因自身诱变改良，不存在基因安全性问题；三是育种周期缩短，航天环境诱发的变异大多在生物的第3～4代即可稳定，而常规育种则需要6～8代。发展航天工程育种技术及产业对于获得罕见突变基因种质资源，加快农作物优良品种培育，提高我国农业生产能力，保障农产品供给具有重要意义。

国外航天工程育种研究概况

20世纪60年代初，前苏联及美国的科学家开始利用卫星搭载植物种子上天，在返回地面的种子中发现其染色体畸变频率有较大幅度的增加。1996－1999年，俄罗斯等国在“和平号”空间站成功种植小麦、白菜和油菜等植物。到2009年底，美国国家航空航天局所属的作物生理学实验室已经从国际植物遗传资源库中筛选出适合空间站培植的超矮小麦、水稻、大豆、豌豆、番茄和青椒等作物品种或品系。目前，美、欧等国正在利用国际空间站进行太空植物试验研究，其最终目的是要让宇宙飞船成为“会飞的农场”。培育和筛选适宜在航天环境中生长的不同植物品种是国外航天生物工程研究的重要发展趋势，迄今为止，国外鲜见有关利用航天诱变进行农作物育种的研究报道。

我国航天工程育种进展

航天工程育种是我国科技工作者开创的一种新的农作物育种技术途径。自1987年我国首次利用返回式卫星搭载农作物种子开展航天诱变育种，特别是2006年组织实施国家航天育种工程、专门发射“实践八号”育种卫星以来，我国已经在航天工程育种技术队伍建设、农作物新品种培育、特异新种质和新材料创制、新品种培育的产业化以及航天工程育种机理研究等方面取得了重要进展。

航天工程新品种培育

通过组织实施国家航天育种工程，我国农作物航天工程育种研究取得了显著成绩，一大批产量和质量双高的新品种脱颖而出，特别是“十一五”以来，已利用航天工程育种技术先后在水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花、花生、芝麻、番茄、青椒、茄子、苜蓿等15种作物上培育出进入省级以上区域试验的优异新品系200多个，其优航2号水稻、鲁原502小麦、川单189玉米、克山1号大豆、中油5628油菜、中棉所50棉花、中花15号花生、航芝2号芝麻、皖红7号番茄、申粉998番茄、宇椒5号青椒、紫云2号辣椒、白茄2号茄子、农大601茄子、农箐8号苜蓿等85个农作物新品种或新组合分别通过国家或省级品种审（认）定，使我国利用航天工程技术育成的农作物品种总数达到110个。

科研人员充分利用航天工程育种诱变农作物种质创新的优势，获得了大量特异性十分突出的作物新种质、新材料。全国航天育种协作组从“实践八号”育种卫星搭载的植物材料后代中已筛选培育出400余份育种新资源，其中包括利用传统地面诱变育种技术不易获得的特异突变材料，例如：极早熟、抗病、强筋小麦新种质SP8581、SP801和SP135；优质、多蘖和高配合力的水稻新矮源材料CHA-1；表现优异的特色番茄自交系09-37-9，抗病毒病番茄96-22，早熟、高番茄红素番茄HY-2，耐贮运番茄沪番2561Sp6，高抗青枯病番茄HT-6，早熟甜椒自交系07DH132，抗病甜椒自交系09-388，炒椒型辣椒自交系05-14，抗病长白茄子E49-54等。这些优异新种质、新材料已为全国多家育种单位所引进，并广泛应用于农作物常规育种及杂种优势育种中，对促进我国农作物育种技术进步起到了重要作用。

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③探月工程高级顾问栾恩杰表示：“嫦娥三号”任务带动了科学技术的进步，最终受益的终是老百姓。栾恩杰举例说，月球白天和黑夜的温差大致为300摄氏度左右，假设高温是零上130摄氏度，低温为零下170摄氏度，那么“嫦娥三号”所用的材料就必须达到这种温差要求。如果材料经不住这个温差造成的冷缩热胀，“嫦娥三号”就会散架。所以，实施“嫦娥三号”项目带动了材料研究。再比如，此次探月活动是无人的，要完成整个过程，就需要比有人的还精确的控制过程，就需要非常好的器件，包括探测器件、敏感器件、控制器件等。这对电子器件技术发展的促进作用也是非常大的。

④值得一提的是，美国“阿波罗计划”举世公认的成果是，它为美国的科技进步发挥了巨大作用：研制过程中产生了3000多项新技术，其中有1000多项已经转为民用，涉及很多行业，比如商品的条形码技术、旅游鞋气垫技术、重症监护室技术、彩超等。

⑤中国月球探测工程首席科学家欧阳自远认为，对普通民众来说，航天工程在短时间内不会直接解决我们“吃什么、穿什么、用什么”的问题，但技术的发展为此提供了强大的后盾。欧阳自远表示，月球环境高洁净、微重力、无污染，没有磁场和大气，适合开展物理和生命科学实验。除天文观测外，这种环境可以生产一些地球上无法生产的东西，比如昂贵的生物制品、药品，以及很多特殊材料。

⑥航天科技集团空间技术研究院研究员庞之浩介绍，“嫦娥三号”探月主要承担的科学任务和百姓生活也是相关的。例如，首次在月球上应用的极紫外相机，将对地球等离子体层的整体变化进行监测，反映地球空间环境变化。比如，太阳耀斑爆发就会对地球空间环境产生影响。

⑦探月工程高级顾问孙家栋深有感触地说：“其实，如今，每个老百姓的生活都已经和航天密不可分了。出门看天气，要靠气象卫星;_______。航天事业最终目的就在于服务国民经济建设，为经济建设、科学技术发展服务。北斗二期工程已经发射了16颗卫星，到2020年还要发射30颗。国家这样大量投资，为什么？除了国家安全的需要，最重要的是要满足国家经济建设的需要。我们发射了这么多遥感卫星，取得了大量的数据，为的是什么？也是这么个道理。但是，如何将这些海量的数据更好地用到国民经济当中是非常大的一个问题。它需要再创造再开发。航天最终要造福老百姓！”

⑧专家表示，航天育种可以培养出产量更高、质量更好、抗逆性更强的农作物品种，对于农业人口多、人均耕地少的我国来说，有着重要意义。悄悄隐藏在人们身边的航天科技还有很多。据《人民日报》报道，我国1100多种新型材料中有80%是在航天技术的牵引下完成的;航天员抗骨丢失、抗肌肉萎缩的技术成果，已部分应用于长期卧床病人的治疗;航天信息股份有限公司研制的增值税发票防伪税控系统，被誉为防止偷漏税的“杀手锏”“生命线”……这些你可能从没想过会跟航天搭上边的事，其实都是航天技术拉动和辐射的成果，也早已融入普通百姓的生活。

⑨中国航天科技集团五院载人飞船系统主任设计师邵立民表示，我国航天技术、设备以及组织管理模式牵引、推动、带动着多个领域的产业发展，从而对老百姓的生活产生着直接或间接的影响。他认为，从长远来看，这些影响将越发明显。邵立民表示，航天技术与我们联系紧密，虽然有些技术不是直接用在生活中，但其辐射效应大，影响深远。航天事业是一个综合运用多领域技术的系统，我国突破和掌握的关键技术以及设备、元器件等具有通用性，可以转移民用。

⑩中国航天科技集团公司董事长许达哲表示：“如今，每个老百姓的生活都和航天密不可分。出门看天气，要靠气象卫星;开车找方向，要用导航卫星;城市交通拥堵，航天技术还可以管理交通工具;等等。应用卫星已实现从实验型向业务服务型转变。目前，卫星在国家的国防安全、国民经济建设、环境灾害监测、广播通信保障、科学试验和社会生活等多个领域立下了汗马功劳。比如，在汶川地震、雅安地震等抢险救灾中，利用卫星通信、卫星遥感等技术，有效提升了抢险救灾能力，降低了灾害损失。再比如，利用卫星通信技术开发的卫星数字投递业务，建设‘农家书屋’，丰富了广大偏远山区群众的文化生活。”

?许达哲还指出：“我们还要加大航天技术转化的力度，将航天技术广泛应用国民经济主战场，服务城市管理、灾害应对、交通管理等，便利百姓生活。”

【思考练习】

1.试用一句话概括说明我国探月工程的意义。

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2.文章以一些人对发展“探月工程”的不同态度开篇有什么好处？

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3.文章第④段画线句子采用了哪些说明方法？有什么作用？

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4.选文第③段画线句中加点的“左右”一词能否删去？为什么？

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1前言

航天技术的发展不仅带动了我国经济的发展而且还提高人民生活质量，增强我国国防力量，当今经济全球化，信息交往、各地之间业务往来，通信、交通等等都离不开航天技术所带来的科技成果。金属材料是我国航天领域发展不可或缺的材料，它比其他分子材料硬度高，耐热性能好，与无机非金属材料相比，金属材料有具有很好的韧性，因此在我国航天领域应用非常广泛，为了更加了解用于航天技术的金属材料，本文选择了几种常见的金属进行讲述其在航天领域当中的应用以及相应的热处理工艺。

2铝合金

2．1铝合金在航天领域的应用

铝合金材料是航天领域用量最大的金属材料，随着科技的发展，各种复合材料都在不断的发展，其性能也是优越与一般金属材料，虽然如此，但在航天领域铝合金的使用依然占有很大比例，铝合金具有优越的耐磨性以及良好的抗撞击性能总体性能优越于一般金属材料，，并且价格便宜，一般在航天领域的承载结构中都使用铝合金比如一些承载壁板，舱体结构等。所以在航天领域具有很大的用处。

2．2铝合金的热处理工艺

在我国科学技术不断发展的前提下，航天技术对铝合金的要求越来越严格，如何提高铝合金的综合性能是非常重要的任务之一，在研究过程中一方面是设计新型合金，一方面是对其热处理的更新，利用先进技术通过对铝合金加热处理，使得在高温环境下变形，在经过挤压，使得铝合金内部微观结构更加紧密化，内部的结晶程度更高，从而使得铝合金在应用中综合性能更加优秀。

3钛合金

3．1钛合金在航天领域的应用

钛合金在航天领域中具有很多用处，他与一般金属相比，具有耐高温、耐磨性能强，抗疲劳性能等优点，一般在航天领域中，钛合金运用于机舱的主承力结构，压气机叶片等等，在钛合金的试用下，无论是高温环境，还是超低温环境都能保证长时间持久的工作。因此随着航天领域科技的不断发展，钛合金的使用量也是逐渐增多，是具有前景的一种金属材料。

3．2钛合金的热处理工艺

钛合金的热处理工艺十分复杂，根据航天领域的不同需求，钛合金的热处理工艺也就不同，比如普通退火会使得钛合金内部的可塑性变高但与此同时也使得其强度变小，一般适用于一些飞行机器的零件，再比如双重退火，其工艺应用相比较而言稍微麻烦，处理之后的钛合金硬度会升高，但其可塑性相对降低，适用于需求较高的飞行零件。钛合金的热处理工艺还包括等温退火和固溶时效，根据航天领域不同需求以及应用的不同领域，来选择不同的热处理工艺。

4超高强度钢

4．1超高强度钢在航天领域的应用

超高强度钢具有很强的硬度及韧性，正因为其性能也使得该金属在航天领域的应用量保持持续上升，一般该金属适用于火箭发动机的壳体，飞行装备的推动器等所需高硬度的地方，正因如此对于在这种高压强度下的金属材料，其耐腐蚀性成为审核金属实用性的一项重大指标，如何提高超高强度钢的韧性是当前研究金属工艺的重要课题。

4．2超高强度钢的热处理工艺

一般超高强度钢都应保持其高强度的特性，针对该金属材料进行热处理时一般先进行淬火，在960度左右的高温下进行淬取，使其内部的含碳量降至最低，然后进行低温回火，提高材料的强度，随着科技的发展，在高强度钢的热处理工艺中也有先进的技术提高金属的性能，比如奥氏体加工、马氏加工，诱发相变等等。在经过热处理后的金属一般适用于机器的整体构架，高强度的零件等等。

5镁合金

5．1镁金属材料在航天领域的应用

镁金属材料在航天领域具有自身独特的性能良好的导热、导电性能以及对电磁的屏蔽性能使得镁金属在众多金属材料中脱颖而出，但镁金属却又一定的缺陷，那就是不耐腐蚀，也正是因为该缺点使得镁金属在应用当中，一些领域不能涉及当中，比如产品的储存、产品出制造都会带来影响，镁金属适用于工艺复杂的大型铸件，是我国金属材料航天领域非常重要的文件，比如通信卫星所使用的天线等等。

5．2镁金属材料的热处理工艺

镁金属材料的处理工艺非常复杂，根据所需性能的不同其热处理的加工工艺也就不同。一般镁金属的处理分为退火和固溶时效两大类。在实际应用中不同的淬火能力会使镁金属的性能得到不同程度的增减，从而应用到各个领域。

6结语

我国航天技术的飞速发展，使得我国经济水平并不断提高，人民生活水平得到翻天覆地的变化，军事力量也跻身进入世界前列，是我国国防实力的一大利器，由此可见航天技术的重要性，本文讲述了关于航天领域的几种金属，以及其性能，作用等等，随着科技的发展，航天技术的不断提高，我们应研发更加适合航天技术的金属材料，比如金属间化合物、高温合金等等，使得我国真正成为航天大国，实现中国的伟大复兴。

参考文献:

［1］姚瑶．智能机器人在航天领域中的应用［J］．中国战略新兴产业，2017(08):79～82．

［2］吴国华，陈玉狮，丁文江．镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望［J］．载人航天，2016(03):281～292．

［3］张成，杨海成，韩冬，王晓君，莫蓉，陆小蕊，龚军善．钛合金旋压技术在国内航天领域的应用及发展［J］．固体火箭技术，2013(01):127～132．

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当2008年北京奥运会取得圆满成功之际，我不经感叹：中华人民举办奥运的梦想实现了！这届奥运会的成功举办，代表的是中国正在崛起，也代表着中国在世界上的地位。

但，这一切是经历了八年的硝烟与战火换来的。1914年，日本趁第一次世界大战爆发之际，借机对德国在中国侵略的部队宣战，取代德国对中国的侵略地位。

1937年7月7日夜，日军借口一个士兵失踪，要进入北平西南宛平县城搜查。中国守军拒绝了这一无理的要求。日本士兵就等着这一句话。他们开枪开炮猛轰卢沟桥，向城内的中国守军进攻。中国守军奋起还击，拉开了中国人民抗日的序幕。谁知，这场仗竟打了八年之久。直至1945年，中国人民终于取得了胜利！

1949年10月1日，宣布“啦！”这标志着中国这头雄狮终于站起来了！

当1970年4月24日21时35分，我国第一颗人造卫星“东方红一号” 发射升空。这表示中国是继美国和前苏联之后的又一个拥有自主航天技术的国家。