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航天控制技術范文第1篇

關鍵詞：3D打印技g；航空航天材料；智能化設計；作用

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0103-01

隨著科學技術的不斷發(fā)展，航空航天領域也呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展新態(tài)勢。航空航天材料的設計也在向多樣化、智能化及信息化方向發(fā)展。但是在材料的設計過程中仍然面臨著設計成本高、設計精確度要求高等問題，這就要求設計者們必須嚴密地設計出需要的航空材料，并且盡可能地減小誤差，這也給設計者帶來了很大的技術難題。3D打印技術為此類問題的解決提供了新的方案[1]。

1 3D打印技術的概念及發(fā)展特點

1.1 3D打印技術的概念

3D打印技術即一種快速打印樣品成型技術。其原理是將金屬粉末或塑料粉末等當做打印“墨”，根據(jù)數(shù)字模型要求，再通過逐層打印的方式打印出成品，這種技術在國外也被稱為“增材制造”。3D打印技術的發(fā)展得益于計算機技術的不斷創(chuàng)新與突破，其打破了傳統(tǒng)打印的意義。此外，隨著3D打印技術的不斷完善與成熟，其越來越多地應用于生活、社會活動以及高科技等各個方面，諸如航天航空領域，對于我國高科技的發(fā)展有著重要的意義。

1.2 3D打印技術的發(fā)展特點

3D打印技術發(fā)展歷程大致如下：1984年的基于數(shù)字資源的三維立體模型打印技術、1993年發(fā)明的3D印刷技術（3DP）、1996年具有真正意義上的的“3D打印機”問世、2005年第一臺彩色“3D打印機”――Spe問世、2010年可以打印整個身軀轎車的“3D打印機”出現(xiàn)、2011年能夠打印飛機的“3D打印機”出現(xiàn)。3D打印技術在不斷朝著復雜、多樣化以及高科技等領域的方向發(fā)展。因為其不需要傳統(tǒng)的機械加工或制造模具就能直接根據(jù)計算機圖形數(shù)據(jù)生成任何形狀的物體，極大地縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。這對航空航天材料的智能設計起著很大的作用[2]。

2 3D打印技術運用于航空航天材料設計上的優(yōu)勢

2.1 節(jié)省材料

一個飛機機身的模型需要許多零件和部分組成，而應用3D打印技術之后，不用剔除航空材料的邊角料，提高了材料的利用率。此外，3D打印技術取代了傳統(tǒng)的大規(guī)模、占用空間以及耗人力等的生產(chǎn)線，從而最大化地節(jié)省了材料，降低了成本。

2.2 制作材料精度高

材料的精確設計是確保航天航空領域安全發(fā)展以及快速發(fā)展的最基本要求。而傳統(tǒng)的材料設計技術無法保證人為的錯誤以及將誤差降到最低等，這就限制了航天航空的發(fā)展。因此，3D打印技術運用于航天航空領域時，給航空航天的智能化材料設計帶來的將是質的飛躍與創(chuàng)新。

2.3 無需傳統(tǒng)模具

3D打印技術在智能化材料設計過程中不用使用傳統(tǒng)的刀具、機床以及其他磨具，通過將產(chǎn)品的外形等通過計算機技術如AUTO CAD技術設計出來，然后直接打印生成實物產(chǎn)品。這在很大程度上簡化了傳統(tǒng)磨具下的制造工藝。

2.4 縮短材料制作周期

3D打印技術可以自動、快速、直接和精準地將計算機中的三維設計轉化為實物模型，甚至能夠直接制造零件和模具，繞過了傳統(tǒng)的制造工序，從而有效地縮短了材料設計的研發(fā)與制作周期。

3 3D打印技術對航空航天材料智能化設計的促進作用

3.1 促進了航空航天材料設計技術的革新

3D打印技術的運用加快了其材料智能化的設計進程，打破了傳統(tǒng)的設計思維和方法，使得航天領域設計技術的不斷發(fā)展及完善，更是將高科技與制造業(yè)設計的結合推向了一個新的高度，加快了智能設計技術的發(fā)展與革新。

3.2 促進了航空航天材料設計成本的降低

在航空領域，不管是創(chuàng)新設計還是機械制造，都需要嚴密規(guī)整的模型。在造一架飛機時，要經(jīng)過無數(shù)的模型模擬，而每一次模型的制造以及模擬都需要很大的財力支持。而應用3D打印技術，這種資金消耗將得到大幅度降低。3D打印技術依靠高精確度使得設計時模型能夠精準使用物料，這使得設計材料時所使用的資金的到合理的運用。

3.3 促進了航空航天材料設計的創(chuàng)意性發(fā)展

在航空航天領域，其運用3D打印技術可以促進材料設計的智能創(chuàng)新，可以促進飛機機身的多形狀化發(fā)展、零件的多顏色發(fā)展等。在使用3D打印技術之后，我們有理由期待一種更先進更具有創(chuàng)意性的航空航天產(chǎn)品。

3.4 促進航空航天材料設計的人性化發(fā)展

運用3D打印技術實現(xiàn)材料設計智能化之后，材料制作可以向著個性化、多樣化方向發(fā)展，例如：我們可以根據(jù)每家航空公司理念等的不同設計出富有個性化、突出其理念的產(chǎn)品，而不是趨同的制作，比如航天飛機上的座椅可以根據(jù)員工的操作習慣以及身體結構量身“3D”打造。這體現(xiàn)出材料制作的個性化，而這得益于3D打印技術的運用。

4 結語

綜上所述，筆者認為基于計算機技術的3D打印技術以其高精確度、高生產(chǎn)率等特點將快速融入航空航天領域材料的智能化設計。但是，目前該技術仍然存在著強度低、材料存在局限性等缺點，因而其應用范圍還不是太廣泛。不過我們相信，3D打印技術的進一步完善會深刻的影響我們生活。

參考文獻：

航天控制技術范文第2篇

英文名稱：Control Technology of Tactical Missile

主管單位：中國航天科工集團公司

主辦單位：北京自動化控制設備研究所

出版周期：雙月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：

國內刊號：

郵發(fā)代號：

發(fā)行范圍：國內外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時間：1978

期刊收錄：

核心期刊：

中文核心期刊(2004)

期刊榮譽：

聯(lián)系方式

航天控制技術范文第3篇

某整體鋼結構件由于材料殘余應力大、材料去除量大，導致加工過程中變形嚴重，加工效率很低。為提高加工效率，采用大切除量的工藝方案，但加工后變形量超過使用需求。通過研究基于開槽法的應力釋放技術，有效地控制了加工后零件的變形程度，提高了產(chǎn)品加工效率。

關鍵詞:

開槽法;殘余應力;應力釋放;變形控制

為提高結構件的強度和韌性、減少裝配工作量，零件越來越多地采用整體結構加工而成。但是整體結構件毛坯材料多為經(jīng)過鍛造、軋制、熱處理等工藝加工而成，材料殘余應力較大且分布不均。在加工過程中隨著材料的切除，殘余應力得到釋放，導致加工變形。整體結構件的加工變形問題是數(shù)控加工領域公認的難題。本文通過采用基于開槽法的應力釋放技術，對某整體鋼結構件的加工變形控制進行研究。

1產(chǎn)品狀態(tài)

某鋼結構件采用30CrMnSiNi2A鋼鍛件整體機械加工而成，加工中材料去除量高達89%。毛坯為整體鋼鍛件，由于鍛造過程經(jīng)過高溫鍛壓、熱處理等多道工序，原材料殘余應力較大，且分布十分不均。零件底面為直徑超過5000mm的弧面，厚16mm，弧長325mm，零件結構形式如圖1所示。底弧面為裝配接觸面，因此對機械加工后底弧面的形狀精度要求較高，允許變形量為±0．3mm。若底弧面發(fā)生加工變形，難以通過校形來校正，易導致產(chǎn)品報廢。

2加工方案

2．1銑削加工方案銑削加工方案中工件底弧面經(jīng)粗加工、多次半精加工后留0．5～1mm余量。待底弧面應力釋放、充分變形后，使用球頭銑刀精銑底弧面。銑削加工方案的工藝流程如圖2所示。采用銑削加工方案加工后，底弧面尺寸滿足使用需求。多次半精加工的間隙實際上是對底弧面殘余應力釋放，使其充分變形的過程。通過加工過程中的應力釋放，使精加工前工件殘余應力減小，精加工后底弧面變形量小。但是銑削加工方案需要安排多次半精加工，進行多次應力釋放，產(chǎn)品生產(chǎn)周期長。采用球頭銑刀銑削，刀具與工件為點接觸，走刀路徑為往復形式。為了保證加工表面粗糙度，不得不減小走刀步距。因此銑削加工中刀軌路徑非常長，加工效率非常低，刀具磨損嚴重。

2．2線切割加工方案線切割加工方案中工件底弧面經(jīng)粗加工后留較大余量。底弧面精加工采用線切割方式切割。線切割加工方案的工藝流程如圖3所示。采用線切割加工方案，工件底弧面可留較大余量，取消了銑削加工方案中底弧面的半精加工工序，有效縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。線切割與工件為線接觸，精加工一次成形，加工效率得到有效提升，避免了刀具磨損產(chǎn)生的生產(chǎn)成本。但是經(jīng)線切割精加工后，底弧面產(chǎn)生較大變形，變形量達1mm，不滿足使用需求。變形后的底弧面難以校正，影響裝配精度，造成產(chǎn)品報廢。

3改進加工方案

3．1開槽法加工方案基于開槽法的加工方案是在線切割加工方案的基礎上進行的。首先工件底弧面經(jīng)粗加工后留較大余量，然后在底弧面余量處加工應力釋放槽。應力釋放槽寬20mm，深度方向留精加工余量，橫向均勻開3個槽，縱向中心位置開1個槽，所有槽貫通弧面余量。待底弧面的殘余應力經(jīng)槽應力釋放、充分變形后，采用線切割精加工底弧面。開槽法加工方案的工藝流程如圖4所示。采用開槽法加工后，底弧面尺寸滿足使用需求。通過加工應力釋放槽，使底弧面殘余應力得到釋放，降低了精加工時底弧面的殘余應力。精加工后變形量小，變形量控制在±0．2mm范圍內，滿足使用需求。另外結合線切割加工方案，加工效率得到有效提升。

3．2原因分析開槽法是切削加工前，在工件材料開槽釋放工件中殘余應力的方法，用于減小加工過程中殘余應力釋放引起的加工變形。在需要去除材料的部位加工應力釋放槽，使大部分的殘余應力得以釋放，使工件充分變形。并在下一步的加工過程中，把由于應力釋放引起的變形加工掉。研究證明，應力釋放槽深度產(chǎn)生的變形影響大于寬度產(chǎn)生的變形影響;橫向應力釋放槽應力釋放效果要優(yōu)于縱向應力釋放槽;應力釋放槽數(shù)目越多，殘余應力釋放效果越好。因此，在本研究中優(yōu)先選用橫向應力釋放槽。加工結果表明開槽法的應用有效地釋放了工件內部的殘余應力，工件加工變形得以控制。

4結語

隨著航空航天工業(yè)的高速發(fā)展，越來越多的零件采用整體結構加工而成。隨之產(chǎn)生的加工變形控制技術，是國內外學者研究的重點。開槽法可以有效地釋放工件內部殘余應力，減小整體結構件的加工變形。在毛坯殘余應力釋放過程中，其應用效果尤為顯著。由于具有處理時間短、易操作、加工成本低的優(yōu)點，在小批量生產(chǎn)中具有廣闊的應用前景，可廣泛用于各類整體結構件殘余應力釋放、加工變形控制技術中。

對基于開槽法的加工變形控制技術的研究仍處于起步階段，對應力釋放槽結構參數(shù)的選擇主要依據(jù)經(jīng)驗水平。目前主要采用的有限元分析對開槽法的研究，只能針對特定結構和眾多影響因素中的某個因素進行，仿真的精度相對較低，只能為加工變形控制提供指導性意見。基于開槽法的加工變形控制技術有待進一步理論研究，應力釋放槽的結構參數(shù)有待進一步優(yōu)化。

參考文獻

［1］白鷹，金偉英，顧丹．航天大尺寸薄壁圓盤的加工變形控制研究［J］．制造技術與機床，2014(8):122－124．

［2］劉秦龍，華軍，賈瑞艷．開槽應力釋放法優(yōu)化整體結構件切削加工研究［J］．機械設計與制造工程，2014，43(4):21－24．

［3］馬海營，何宇，李亮，等．基于開槽法的毛坯內應力釋放數(shù)值研究［J］．中國制造業(yè)信息化，2010，39(7):30－33．

［4］馬海營．基于開槽法的航空結構件加工變形控制技術研究［D］．南京:南京航空航天大學，2010．

航天控制技術范文第4篇

發(fā)射日期：1999年11月20日

著重考核了五大飛船技術，即飛船系統(tǒng)的艙段分離技術、調姿制動技術、升力控制技術、防熱技術、回收著陸技術的可靠性。采用最小的配置，飛船的軌道艙沒有進行留軌試驗。神舟一號取得成功，標志著中國在載人航天飛行技術上實現(xiàn)了重大突破。

神舟二號

發(fā)射日期：2001年1月10日

在完善神舟一號在艙內溫控、系統(tǒng)配合等方面存在的不足基礎上，重點考核了環(huán)境控制與生命保障、應急救生兩個分系統(tǒng)的功能，進一步檢驗了飛船系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的協(xié)調性。軌道艙進行了長達半年之久的留軌試驗。神舟二號在太空飛行7天，繞地球108圈后返回地面。這是我國第一艘按載人飛行要求而采用全系統(tǒng)配置的正樣無人飛船。

神舟三號

發(fā)射日期：2002年3月25日

優(yōu)化性能，增加了載人有關設備，尤其是增加了在飛船發(fā)射出現(xiàn)故障時，用于保證航天員安全脫離危險的逃逸救生塔?熏 進一步優(yōu)化改進了許多分系統(tǒng)的性能，這些工作對確保航天員安全措施方面得到了較大完善。4月1日返回。這是中國發(fā)射成功的第一艘完全處于載人技術狀態(tài)的正樣無人飛船，表明中國已完全掌握載人航天天地往返技術。

神舟四號

發(fā)射日期：2002年12月30日

完善了應急救生系統(tǒng)功能，優(yōu)化艙內載人環(huán)境，增加了航天員手動控制系統(tǒng)，增強了整船偏航機動能力。2003年1月5日返回。這艘對載人技術考核最全面、與載人飛行技術狀態(tài)完全一致的飛船發(fā)射成功，標志著神舟飛船已經(jīng)完全具備載人航天條件。

神舟五號

發(fā)射日期：2003年10月15日

對座椅進行進一步改進與完善。神舟五號是自動化程度非常高的載人飛船，飛船上配備了多種安全飛行模式，在正常情況下飛船是完全自動飛行的，當出現(xiàn)故障時，可以自動、航天員手控或由地面通過遙控進行各種切換。10月16日返回。這一壯舉使中國成為世界上第三個用自行研制的宇宙飛船將航天員送入太空并安全返回的國家。

神舟六號

航天控制技術范文第5篇

關鍵詞 知識融合 通識教育課程 自修復控制

中圖分類號：G423 文獻標識碼：A

Interdisciplinary General Education Curriculum

Based on Deep Integration of Knowledge

CHEN Fuyang

(College of Automation Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing, Jiangsu 210016)

AbstractIn order to meet market demand, higher education is to cultivate versatile talents, for the type of multidisciplinary comprehensive university, with interdisciplinary characteristics of general education courses for undergraduate teaching programs in the curriculum has more important reference value. This paper takes self-healing control as an example, have a deep integration of knowledge of feature redundancy, fault diagnosis, fault-tolerant active / passive fault tolerant control technology and production management, traffic management, concerts and arts, promote the self-healing control in the control subjects and cross-disciplinary fields, first introduced "self-healing control and application " general education courses in colleges and universities.

Key wordsknowledge integration; general education course; self-healing control

當代社會歷史的客觀進程、科學技術問題、經(jīng)濟問題、社會發(fā)展問題和環(huán)境問題等所具有的高度綜合性質，不僅要求自然科學、技術科學和社會的各主要部門進行多方面的廣泛合作，綜合運用多學科、跨學科的知識和方法，而且要求把自然科學、技術和人文社會科學知識結合成為一個創(chuàng)造性的綜合體。目前人類面臨的問題的高度綜合性質和跨學科性質，決定了當代自然科學和技術必須與人文社會科學等結合，這是當今科學發(fā)展的新趨勢和新特點。

高等學校為了適應目前市場需求，正著力培養(yǎng)復合型人才，尤其南京航空航天大學是一所以工科為基礎的多科型綜合性大學，具有跨學科領域特性的通識教育課程對本科教學計劃中的課程設置更具重要參考意義。

我校以自然科學類控制學科近年來發(fā)展起來的新技術自修復控制為基礎，在控制學科及跨學科領域推廣自修復控制技術，推動自修復控制技術的發(fā)展，在國內高校首次開設了《自修復控制與應用》通識教育課程，進而在國內率先編輯出版《自修復控制與應用》專著或教材，提高學校在該領域的知名度，在自修復控制的應用與推廣方面處于領先地位。將通識教育課程《自修復控制與應用》面向全校本科生開課，使工科學生開拓視野，在各個領域中充分運用自修復控制技術解決實際問題，同時也可使其他學科領域的學生充分運用該通識教育課程知識解決各自研究領域中的疑難問題。

1 國內外研究現(xiàn)狀

通識教育課程建設與實踐是和通識教育研究的發(fā)展分不開的。通識教育研究發(fā)達的國家，在大學課程教育中通識教育課程的設置就相對較多，也比較合理。這些國家的大學課程中25%的課程屬于通識教育研究領域，而且這個比例越來越高，課程設置基本上遵循單一學科知識抓基礎理論，通識教育知識抓應用的格局，即單一學科課程知識要“精”，通識教育課程知識要“廣”。

美國以其優(yōu)越的地理及歷史環(huán)境，從兩次世界大戰(zhàn)到今，科學一直處于世界領先地位，其通識教育研究領域也是處于先進行列，代表著世界通識教育研究發(fā)展的趨勢。戰(zhàn)后的德國科技發(fā)展后來居上，其通識教育研究領域在世界范圍顯示出相當優(yōu)勢。戰(zhàn)后以科技立國的日本也顯示出經(jīng)濟大國在科研領域的巨大實力。英、法兩國分別代表著歐洲文化與科學的傳統(tǒng)與精華，在科研領域仍然保持穩(wěn)步前進的姿態(tài)。

我國通識教育研究的特點，第一：是在中外文化碰撞的背景下孕育成長起來的；第二：是在經(jīng)濟體制轉換的條件下起步和發(fā)展起來的；第三：是在科學技術現(xiàn)代化的進程中興旺發(fā)達起來的；第四：在我國的通識教育研究活動中，政府的作用占據(jù)主導地位；第五：我國通識教育的專題研究與交叉學科建設同步發(fā)展，通識教育研究與單一學科研究相輔相成。

由于種種原因，我國大部分大學的課程設置，通識教育課程比例較低，在教學計劃中有的甚至還達不到10%。而隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，市場越來越需要復合型人才，需要大學培養(yǎng)出來的學生具有多學科知識結構。目前，許多大學越來越重視通識教育課程的建設和實踐，正逐步將教學計劃中通識教育課程的比例加大。

我國許多大學的通識教育研究水平已經(jīng)接近和達到國際水平，但是通識教育課程設置離國際水平還相對較遠。南京航空航天大學教務處逐年重視通識教育課程在本科教學課程表中的設置，2009年已立項進行《自修復控制與應用》通識教育課程的建設與實踐教改項目研究。

2 主要研究成果

本文主要對自修復控制技術進行應用型研究，跟蹤國際上自修復控制技術的應用研究；將自修復控制技術的應用從自然科學領域移植到其他領域中。首先將自修復控制技術中功能冗余技術、故障診斷技術、主動容錯/被動容錯控制技術、自適應控制技術等應用到生產(chǎn)管理控制、道路交通管理控制、演唱藝術等實踐中；其次將本課題最新研究出的自修復控制應用成果有針對性地移植到非自然科學中去。將通識教育研究的成果進行整理總結編寫教材《自修復控制與應用》；設計制作《自修復控制與應用》通識教育課程網(wǎng)站；開設全校公共選修課程《自修復控制與應用》。

目前的生產(chǎn)管理、道路交通管理等社會科學領域均采用傳統(tǒng)的、簡單的反饋控制，本項目采用了適用范圍廣、控制效果好的自修復控制技術來豐富這些領域的控制技術研究，利用自然科學成果推動社會科學的發(fā)展，同時對諸如演唱藝術這些非自然科學領域開展控制問題研究。也拓展了自修復控制的應用范圍，加強了通識教育研究的知識深度融合。

《自修復控制與應用》通識教育課程的開設不僅使工科專業(yè)學生開拓視野，擴大自修復控制技術的應用范圍；而且還能使其他學科(諸如人文學科)的本科生加強對自然科學方法的認識與應用。在國內高校首次開設《自修復控制與應用》通識教育課程，進而在國內率先編輯出版《自修復控制與應用》專著或教材，提高學校在該領域的知名度，使學校在自修復控制技術的應用與推廣方面處于領先地位。

課程建設初期以自修復控制應用技術(功能冗余技術、故障診斷技術、自適應控制技術等)作為研究基礎，搭建《自修復控制與應用》通識教育課程的自修復控制技術框架。中期針對生產(chǎn)管理、道路交通管理、歌唱藝術等領域的控制問題建模，同時搭建通識教育課程的完整框架。中后期進行總結并撰寫《自修復控制與應用》專著或教材(學校自編講義或出版社出版)，同時配套設計制作課程課件(采用PPT軟件)。后期進行該通識教育課程的網(wǎng)站設計制作(采用ASP軟件)，并正式開設全校公共選修課程《自修復控制與應用》，可供航空宇航學院、動力工程學院、信息與科學技術院、機電學院、材料學院、民航學院、經(jīng)管學院等等近30個專業(yè)的本科生選修《自修復控制與應用》課程。