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篇1

引言

航空航天代表了科技和工業發展的最前沿，是促進國家科技發展、滿足經濟建設、增強國防安全和加快社會進步的重要力量。加強航空航天類高校教育，培養一批具有高素質、創新能力的航空航天類專業人才是服務我國戰略發展的必然需求。航空航天類本科人才是高層次航空航天類人才的基礎，培養適應國際競爭的航空航天類本科人才，是我國航空航天科技發展的關鍵。當前，以美、俄為代表的航空航天大國都建設了自己特色的航空航天專業院系，開展了多年的教學實踐，具有豐富的經驗。論文旨在通過材料的梳理，了解國外航空航天專業人才培養模式，對國際一流大學航空航天類專業設置、課程安排、學生培養特點等方面進行研究，從中總結經驗，為國內航空航天類專業教學教改提供參考。

一、國外著名航空航天院系

（一）美國著名航空航天院系

美國是世界上航空航天類研究最發達、人才培養最成功的國家，其人才培養主要依賴其國內的大學。比較有代表性的有麻省理工學院和斯坦福大學。

麻省理工學院航空航天類教學與科研由航空航天系負責，下設三個部門，分別是信息部、航空系統部、飛行器技術部。信息部分主要研究航天系統有關的信息獲取、處理、傳輸技術，如衛星通信、高空偵察、空中通信、集成防御系統等，負責教授導航、制導、控制、通信、網絡、實時軟硬件系統等課程。航空系統部門主要研究航空航天高復雜性系統的設計、制造、操作方法，教授最優化方法、故障診斷、系統容錯等課程，建有人機實驗室、空間系統實驗室、國際空運中心、操控臺研究中心、復雜系統研究實驗室等。飛行器技術部門負責計算方法、流體力學、推進技術、材料科學、結構技術等的研究和教學，建有宇航計算設計實驗室、空氣渦輪實驗室、宇航微小結構協會、空間推進實驗室、先進材料和結構技術實驗室等。

斯坦福大學航空航天系隸屬于工學院，承擔航空專業的教學科研任務。該系的研究領域包括空氣彈性變形及流體仿真、飛行器設計與控制、應用航空動力學、空氣聲學計算、流體動力學計算、動態系統計算、機器人控制、復雜材料與結構、湍流模擬、推進、高超聲速流體、導航、控制系統辨識與優化、衛星工程、湍流與燃燒等。

（二）俄羅斯著名航空航天院系

俄羅斯也是航空航天強國，開設航空航天專業的主要學院有莫斯科國立航空學院、西伯利亞國立航空航天大學。莫斯科國立航空學院建于1930年，擁有12個學院，56個系，128個實驗室，3個設計局，幾個計算機中心，一個實驗工廠，一套運動航空訓練設施，一個莫斯科附近的飛機場，兩個科研機構（應用力學和電氣力學，低溫研究）。該學院通常以數字編號代替學院名稱，從一院到十二院分別為航空工程院、發動機院、控制系統院、信息與電力院、無線電電子學院、經濟與管理院、航空航天院、機器人與智能系統院、應用數學和物理院、應用力學院、人文科學院、預科院。西伯利亞國立航空航天大學擁有空間研究及高技術學院和航天技術學院，設置了飛機制造系、航空發動機與能源裝備系、飛行器管理系統系、航空導彈技術系、飛行器無線電技術系統系。

（三）歐洲著名航空航天院系

英國帝國理工學院在其工學院設置了航空系，主要負責飛機設計制造方面的研究與人才培養，包括航空動力學與航空結構學兩個研究方向。航空動力學方向包含流體基礎、航空飛行器設計、控制、生物醫學、環境與工業關系等方面的研究。航空結構學方向包括計算力學、沖擊與損傷、復合材料等方面的研究。

法國國家高等航天航空學院已經有90多年的歷史，它位于歐洲航天業發展的中心地帶，致力于培養頂尖的技術工程師，在研制協和式客機的工程師當中，有許多就是從法國高等航天航空學院畢業的。學院下設5個系和一個研究中心，分別是空氣動力學、能源、推進系、結構與材料力學系、光電子與信號系、語言文化藝術系、航空宇航中心。

二、國外著名航空航天院系專業設置與課程體系

（一）學位與專業設置

國外著名航空航天院系多數是本科四年，研究生二年，英國有本科3年，研究生1年。俄羅斯不同，如莫斯科國立航空學院預科1年、本科4年、碩士2年、博士3年。在學位設置上，各個院校有所不同，歸納起來，主要有工學學士、航空航天工程學士、航空工學學士、航空航天工學學士、航空工程理科碩士、航空航天工程學士、航空與宇航工程學士、航空學理科碩士、航空與航天學理科碩士、機械與航天工程理科碩士。

（二）國外著名航空航天院系課程體系

麻省理工學院（MIT）航空與航天專業是美國同領域中最有名的專業，其人才培養理念和課程設置世界聞名。MIT航空與航天系設有兩個本科專業方向：航空與航天科學工程專業和航空與航天信息科學工程專業，兩個方向的課程設置都建立在航空航天基礎（核心）課程上，下面分別以A和B代指這兩個專業。課程主要包括全校統一要求課程和系課程構成。全校統一要求課程包括基礎科學課程（6門）、人文、藝術、社會科學課程（8門）、科學與技術限選課程（2門）、實驗課程（1門）;系課程包括系核心必修課程、專業課程、試驗與進展課程，其中系核心必修課程包括一體化工程I、II、III、IV，計算機和工程問題求解引論，自動控制原理、動力學、隨機系統分析、微分方程;專業課程中專業A包括空氣動力學、結構力學、推進系統引論、航天工程中的計算方法，專業B包括航天系統的評估與控制、數字系統實驗室介紹、實時系統與軟件、交互系統工程、人為因素工程、自主決策原理;試驗與進展課程包括飛行器工程、空間系統工程、試驗項目I、試驗項目II、飛行器進展、空間系統進展I、空間系統進展II。

（三）學時學分要求

1.學分組成。課程學分組成考慮教學環節，如MIT飛行動力學課程，總學分12分，構成包括課堂3分、實驗1分、預習和復習8分。另外還有無學分課程，課程必修但無學分，如普林斯頓沒有學分制、強調上課門數，斯坦福大學基礎課程要求5門航空航天基礎課程，專業課程4選3。英國大學一般不設立學分制，所有學生都按部就班完成規定課程的學習。

2.學分要求。美國大部分學校有明確的畢業學分數要求。如MIT航空航天工程系根據培養計劃設課程學分，又分成4類，分別是核心課（core）108、專業領域課（professio-

nal area）48、實驗和綜合應用（experiment and Capstone）30、非限制性選修課（unrestrictived elective）48，總學分大于234學分。但是在學分數量并不統一，差異很懸殊，如密歇根128學分、MIT大于234學分、賓州州立132學分。航空航天專業必修課比例很高，有的高達90%以上，如斯坦福、佐治亞理工、普渡。另外還有只要求課程而不要求學分的，如普林斯頓畢業要求共36門課。

3.學時要求。有些大學要求學時達到一定數量，如悉尼大學本科至少192學時，研究生核心課程和選修課程，至少144學時。斯坦福大學研究生基礎課程設置門數要求，其他按學時要求，數學（6個學時）、技術選修（12學時）、人文社科類選修（45學時）。

三、國外著名航空航天院系專業培養特色

歸納起來，國外著名航空航天院系在專業培養上具有如下特色。一是國外著名大學航空航天專業設置寬、窄各有特色。美英等專業設置以寬口徑、大類培養為主，基本不針對特定航空航天器劃分專業，學生專業方向只是體現在個別課程的選擇上。俄羅斯、烏克蘭等的專業劃分細而精，如莫斯科國立航空學院幾乎整個大學的院系專業就代表了航空航天器的各個不同部分，專業面向具體而明確。二是國外著名大學航空航天專業課程體系具有少而精且多樣化特色。美英等課程每學期課程數量相對較少，但課業工作量不少。學生畢業所需學時學分也不少。美英等航空航天專業的課程必修多、選修少，完全學分制的作用并不明顯，反映了航空航天專業的特殊性。課程學習課內外并重，還有較多實踐環節、交流討論、項目設計等。課程的環節豐富多樣（如劍橋）。教授授課。三是注重通識教育與專業教育的結合。在通識教育上，在課程設置中有重視科技寫作、科研道德規范、表達與交流、團隊協作、人文素質培養和工程師就業指導。在專業教育上，強化多樣化實踐環節、注重專題課程和生產實習。四是注重綜合素質和個性化培養。例如南安普敦大學設置有工程管理與相關法律的必修與選修課程，讓學生學習在工程實踐中如何領導團隊、進行項目管理與風險評估、做出決策以及熟悉與之相關的法律知識。還會從工業部門請來客座教師來協助授課，并安排有相應的實踐環節。針對個性化培養需求，在課程設置上具有較大的選擇基數。

四、總結

航空航天類本科人才是高層次航空航天類人才的基礎，是航空航天類研究生人才的后備軍。論文主要對國際一流大學航空航天類專業學位與專業設置、課程體系、學時學分要求點等方面進行了梳理，總結了人才培養特色，為國內航空航天類專業建設和教學教改提供參考。

參考文獻：

[1]田正雨，李樺.麻省理工學院航空航天類本科生課程體系分析[J].高等教育研究學報，2010（1）.

篇2

索道停車系統根據故障對索道安全影響程度級別，將停車分為正常停車、工作停車、緊急停車。制動液壓系統的功能主要有工作制動和緊急制動兩種。在工作停車和緊急停車時，工作制動閘和緊急制動閘作出相應動作，通過外力對索道進行制動。

下面就白云山索道制動液壓系統的工作原理、控制回路進行分析：

圖1 白云山索道制動液壓系統原理圖

一、主要液壓元件功能介紹：

（一）壓力過濾器（件2）：當液壓油中雜質含量達到一定程度，過濾器進出口兩端壓力差達到設定壓差，產生電信號報警。簡單說，壓力過濾器起到保持系統中液壓油清潔度的作用。

（二）球閥（件3）：實際上就是一種截止閥，用來控制液壓油路的開通或堵截。

（三）電磁換向閥（件5）：以電磁鐵為動力，借助液壓油、彈簧來改變液壓油流動方向的液壓元件。從原理圖中可以看到，白云山索道常用的是兩位三通電磁球閥。原理圖中的沖洗閥（件23/24）一般都是處于斷電狀態。只有當進行閘清洗測試和更換液壓油時才導通。

（四）節流閥（件6）：普通節流閥的出油口的通流截面積比進油口小，通過改變液阻來控制通過閥的液壓油流量。

（五）壓力表（件10）：顯示系統中壓力的元件，單位為bar。

（六）單向閥（件11）：普通單向閥是一種只允許液流沿一個方向通過，而反向液流截止的方向閥。

（七）溢流閥（件7）：溢流閥的主要作用是保護液壓系統或系統中的某些部件（如齒輪泵）不會過載。白云山索道采用的是直動式溢流閥。

（八）齒輪泵（件14/15/16）：是液壓系統中廣泛采用的一種液壓泵，它把驅動電機的機械能轉換成輸到系統中去的油液的壓力能，它一般做成定量泵。

（九）壓力繼電器（件20）：是利用液體的壓力來啟閉電氣觸點的液壓電氣轉換元件。在制動液壓系統中，壓力繼電器用于控制系統壓力，根據系統中的壓力變化來啟動或停止電機，以保證打開制動閘的壓力保持在所設置的范圍內。

（十）蓄能器（件21）：是利用力的平衡原理，使液壓油的體積發生變化，從而達到貯存和釋放液壓能的一種裝置。它的作用主要有：（1）、在一定的壓力下貯存液體；（2）、對系統的泄漏進行補償，穩定壓力；（3）、吸收液壓沖擊。

（十一）手動泵（件22）：是手動打開工作制動閘和緊急制動閘的裝置

二、制動液壓系統控制回路分析：

（一）、自動控制回路

電機帶動液壓泵，為系統提供壓力，壓力值可從壓力表10/3中讀出。蓄能器的作用是對系統進行保壓并且避免壓力沖擊。限壓為160bar的溢流閥（件18）用來保護齒輪泵，避免過載，限壓為180bar（件7）的溢流閥用來限制系統的最高壓力。

壓力繼電器控制油泵電機的開機和停機，當系統壓力降到壓力繼電器設定的下限值時，電機啟動加壓；當加壓到其設定的上限值時，停機保壓。

正常工作時，球閥3/1關閉，兩個手動泵旁的截止閥關閉，電磁換向閥5/1、5/2、5/3通電，三個閥的左工位進入工況，壓力油通過換向閥5/2，球閥3/2進入到緊急制動閘油缸，油缸客服蝶形彈簧壓力將緊急制動閘打開，緊急制動閘油缸的壓力可由壓力表10/1讀出；與此同時，壓力油通過換向閥5/3，工作制動機械閉鎖閥進入到工作制動閘油缸，油缸客服彈簧壓力將工作制動閘打開，此時，由于沖洗閥23/24沒有通電油缸通往油箱的油路被截止，油缸的工作壓力可從壓力表10/2中讀出。

當系統觸發停車回路時，索道停車電路動作，索道主電機減速，經過大約12秒的時間由電氣制動自動減速，當達到最低速度時，電磁換向閥5/3斷電，其右工位進入工況，工作制動閘油缸卸壓，回油通過電磁換向閥5/3直接回到油箱，工作制動閘關閉，索道完全停車。

當系統觸發工作停車回路時，索道主電機斷電，電磁換向閥5/3斷電，其右工位進入工況，工作制動閘油缸卸壓，回油通過電磁換向閥5/3直接回到油箱，工作制動閘關閉，索道停車。

當系統觸發緊急停車回路時，索道主電機斷電，電磁換向閥5/1、5/2斷電，其右工位進入工況，緊急制動閘油缸卸壓，回油通過電磁換向閥5/1、5/2返回到油箱，緊急制動閘關閉。同時，電磁換向閥5/3斷電，其右工位進入工況，工作制動閘油缸卸壓，回油通過電磁換向閥5/3直接回到油箱，工作制動閘關閉。在時間上，工作制動閘關閉后，緊急制動閘才關閉。

（二）、手動控制回路

在制動系統中，緊急制動閘和工作制動閘分別有各自的手動泵。當打開緊急閘時，關閉手動泵22/1旁的截止閥和球閥3/2，斷開緊急閘油缸與電磁換向閥5/2之間的油路，搖動手柄就可向緊急閘系統加壓，直到達到額定壓力將工作閘松開，此時的工作壓力可以在壓力表10/1中讀出。當要打開工作制動閘時，關閉手動泵22/2旁的截止閥，開啟工作制動機械閉鎖閥（手柄順時針轉90度），搖動手柄就可向工作閘系統加壓，直到達到額定壓力將工作閘打開。此時，沖洗閥23/24沒有通電，工作閘油缸通往油箱的油路被截止，工作閘工作壓力可以在壓力表10/2中讀出。要使緊急閘和工作閘關閉，只需松開各自手動泵旁的截止閥即可。

以上就是對白云山索道制動液壓系統元件功能、工作原理及控制回路的分析，只有熟悉各元件的功能，理解系統工作原理，掌握自動、手動控制回路的操作，才能正確發揮制動液壓系統的功能，保障索道安全運營！

參考文獻：

[1] 李永堂,俞新陸,栗克念.用組合建模理論研究液壓錘液壓系統動態特性[A]. 中國機械工程學會鍛壓學會第六屆學術年會論文集[C]. 1995

[2] 駱建彬,鐘約先,林亨.二通插裝閥在水壓機液壓控制系統中的應用[A]. 中國機械工程學會鍛壓學會第六屆學術年會論文集[C]. 1995

[3] 王梅玲.熱卷箱液壓系統的優化[A]. 2012年全國軋鋼生產技術會論文集（上）[C]. 2012

篇3

可展機構具有承載力大但收攏時所占空間小，收放靈活和運輸方便等優點。隨著全球工業化的快速發展，機械基本上取代了傳統的手工的發展，尤其在重工業領域，可展機構為人類生活生產提供了不可忽視的便利性[1]。但可展機構在機械原理、機械設計等傳統文獻中并沒有具體分類研究，而且開發空間巨大。所以針對該類機構的系統性研究亟待加強。

1 可展機構的特點

（1）結構緊湊、尺寸小巧，且設備收縮后體積小。這是可展機構最大的優點，也使得其作業所要求的占用空間小。在地下水位較高的地區工作時對機坑的處理會十分簡單。它能夠在任何已有設備上直接使用，而無需修改設備結構和機坑深度[2]。

（2）載荷能力大、穩定性好。相對于其他機構來講，大部分可展機構的承載能力偏大。由于其穩定的結構，可展機構在額定承載能力和伸展長度下，具有很好的穩定性。

（3）定位精準。大部分可展機構在運行過程能確保在行程的任意一點精確定位，并鎖定高度，不像液壓設備會因溫度的變化或泄漏產生位置變化。

（4）運行平穩、噪音較低。由于其連續成型原理，無垂直方向爬行，使得機構運轉平穩安靜，除驅動裝置的運行噪音，大部分可展器本身的工作噪音很低。

（5）效率高。大部分可展設備的總傳動效率較高，通常可達到 80%以上。

（6）構造簡單，使用方便。可展機構的結構精巧而簡潔，所以可展器本身的安裝工作簡易而快捷，一塊伸縮機構通常在很短的時間即可安裝使用。

（7）通用性高。可展機構對使用環境沒有太高要求，使其經常在太空、海洋等復雜環境下工作，并依然保持其穩定性。

2 可展機構的結構類型

2.1 剪叉式可展機構

剪叉式可展機構具有結構簡易、承載量大、操控性好的特點，因此在各種環境下的裝卸、現代物流、高空營救與作業中得到了廣泛的應用[3]。剪叉式可展機構是一種傳遞力的結構，并且對力起導向作用。如圖1，拐臂3、8分別與橫梁焊接橐桓穌體，剪叉機構最高和最低處的剪叉臂分別與上、下板鉸接，內剪叉臂10與滑輪7鉸接，滑輪7可以在滑道11上滑動，內、外剪叉臂之間通過銷軸5連接，可以繞其相對轉動。氣缸伸縮，柱塞拐臂8與氣缸相對轉動，從而使內、外剪叉臂繞銷軸旋轉，使滑輪在滑道中滑動，進而改變內、外剪叉臂夾角，從而實現機架的伸展與收縮，完成對機構上物體快速升降。是一種生活中常見而簡易的可展機構，應用范圍廣，對驅動機構要求不高。但因其停止位置不夠準確，精度較低的缺點，也使得其很難在高精度要求的環境下工作。

2.2 薄壁管式可展機構

薄壁管可展機構是一種原始的可展機構，它結構簡單，展開運動是依靠薄壁發生彈性變形，展開所需的時間短。19世紀60年代，加拿大就研發了STEM。它是利用弧形薄鋼尺本身能自卷曲的特性，完成機構的收攏和展開。在此基礎上BI-STEM是由單個STEM發展而來的[4][5]。它是將一個薄片被重疊放在另一個完全一樣薄片內部。改良后兩個薄片形成的機構比一個STEM的鋼片窄，提升了機構的機械性能，彎曲剛度和抗扭剛度。其收攏后超小的體積，簡單的構造，使得薄壁管伸展機構在未來充滿了開發空間。

2.3 鉸接桿式可展機構

鉸接桿式可展機構作為一種線性展開機構，展開后為格柱狀，在太空十分常見，通常由幾種長度不同、內帶驅動彈簧的桿件和鉸接頭組成，展開狀態下具有比其他可展機構更高的剛度，能夠完成大跨度的伸展。這種伸展的原始驅動力為扭簧的彈性勢能，在直流電機的驅動下，通過螺紋千斤頂驅動。鉸接桿式可展機構具有精度高、展開剛度高以及展開效率高等優點。其鉸接桿的縱梁較短，并非貫穿整個桁架，且縱梁和橫向支架均為剛性。關節上的驅動彈簧提供了展開時的驅動力[6][7]。

2.4 充氣可展開機構

充氣式可展機構常用于大型次結構體的展開，如太陽翼、天線反射器、氣閘艙等。1996年美國取得了膨脹展開天線空間展開試驗的成功，并將該技術應用于展開式結構、展開式天線（如圖4）和太陽電池陣等方面。近年來，各國專家針對空間充氣展開結構進行了充分研究，因為它質量小、熱穩定性高、收縮效率高、可靠性高、結構的復雜程度低，可應用的領域多。不同于其他可展機構活動機構過于復雜，所以有可能在不同環境不同領域下代替其他可展機構[8]，是未來可展機構的重要研究方向。

3 可展機構在不同領域的應用

3.1 航空航天

當今大型可展結構已成為航天科技的重要研究課題之一。無論是衛星上的可展天線、航天器上的氣閘艙，可展機構在航天航空領域的身影無處不在。航空航天領域已有的可展結構主要有直線可展機構和螺旋式可展機構兩種。其中更多的體現在衛星上的天線系統。衛星上的天線伸展機構是衛星反射器和衛星星體的連接部分。對衛星的天線反射器起到固定支撐的作用。在人造衛星開始環繞地球運轉后，天線伸展臂會帶動天線環形桁架一起展開，是確定天線環形桁架工作位置正確的重要因素，保障了衛星信號的正常接收與發射。天線伸展臂能否及時、準確的伸展到位直接影響了整個衛星發射任務的成功與否。同時，對于衛星整個物理結構來講，可展機構在展開狀態下，它的結構參數對整個天線系統的動力學特性具有很大影響[9]。所以，可展機構在航天領域的研究是非常有價值的。

3.2 日常生活

可展機構在生活中的應用主要體現在舞臺的升降。1988年，具有加拿大專利技術的板帶自組螺旋可展器于美國加利福尼亞州的退伍軍人紀念中心首次進行使用。它是將一盤水平螺旋板片拉開，如圖5。然后連續插入一種垂直螺旋片，就組合成一個由兩種螺旋片連續自鎖的垂直螺旋管柱。水平螺旋板片的上下表面設有特制凹槽，能夠保證垂直螺旋板片輕松地嚙合并精準的定位。這一組長螺旋組合結構在垂直方向能承受很大載荷，并將載荷連續增大和降低[10][11]。且運行平穩工作噪音小，所以能夠很好地完成舞臺升降的任務。除了舞臺升降機構，學校等公眾場合經常使用的電動伸縮門，其實也是一種典型的剪叉式可展機構，由很多的鉸接桿重復鉸接構成，通過改變桿與桿之間的夾角，完成整個伸縮門的開合。它超大的伸展行程成了它最大優點，簡單驅動方式和低廉的成本，也是它普及的重要原因。

3.3 機器人領域

如圖6所示是一種應用于清理炮彈發射后炮筒內的殘留的塵土、油垢和渣土等問題而發明的一種旋轉可展機器人機構[12]。它是基于空間可展機構運動特征分析，將一個旋轉的底盤和一個空間可展機構結合在一起，形成一個具有旋轉伸展功能的機構，代替士兵完成武器內部的保養任務。具體結構如圖6所示[13]。解決了炮筒內部的可能存在問題，節省戰場上的寶貴時間，體現可展機構在機器人領域應用的重要地位。

4 結束語

可展機構具有展_后面積大、收攏時占用空間小且便于收放和運輸等特點。在航天航空、日常生活，機器人等領域應用廣泛。因此這種機構的機械設計和運動分析研究得到國內研究機構的普遍重視。而對于不同可展機構的開發與應用，還需要更多針對性的研究與探索。

參考文獻

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[9]王剛，袁茹.大型空間天線伸展臂的結構優化設計[J].機械設計及理論，2006.

[10]劉永光，甘立剛.伸縮可控的桿狀空間伸展機構研究[J].機械工程師，2007.

篇4

20世紀中葉，世界上第一顆人造地球衛星在蘇聯發射升空，人類邁出了太空征程的第一步，此后美國“阿波羅號”、中國神舟五號等各國載人飛船、地球衛星以及深空探測器相繼發射升空。浩瀚宇宙里總有一幅壯錦吸引人類不停地去探索。受人類航天事業發展所鼓舞，從最初對航天懵懵懂懂的愛好，到成為深度探索通向太空道路的研究員，靠著探尋宇宙空間奧妙執著的熱愛和堅持，高揚的太空探索人生之路就這樣展開。

高揚，1997年7月畢業于北京航空航天大學自動控制系，獲學士學位；2000年7月獲中國科學院中國遙感衛星地面站（現為中國科學院對地觀測與數字地球科學中心）碩士學位。千禧之年，懷抱著對世界航天知識強烈的求知欲，年輕的高揚隨著國內涌起的留跨出了國門，在美國密蘇里大學機械與宇航工程系全額獎學金的資助下攻讀博士學位，并在畢業后留校1年從事博士后研究。在國外深造的五年（2000-2005）時間里，他有機會廣泛而深入地接觸國際前沿航天技術知識，為之后回國繼續從事相關領域研究奠定了基礎。

2005年，高揚踏上了回國征程，成為中國科學院光電研究院/中國科學院空間科學與應用總體部（掛靠光電研究院）副研究員。2006年起，他在中國科學院研究生院（現為中國科學院大學）兼職授課。2011年，高揚受聘為中國科學院空間應用工程與技術中心（原中國科學院空間科學與應用總體部）研究員，同年起被聘為宇航動力學國家重點實驗室兼職研究員、中國載人航天工程應用系統主任設計師。肩負著科研、工程與教學的多重任務，高揚開啟了他太空探索的另一段嶄新征程。

科研路：電推進飛船尋找“行走太空”最佳軌道

回國后，高揚踏上了獨立自主的科研路。他承擔了國家自然科學基金、中國科學院國防創新基金、中國科學院知識創新工程、國家“863”計劃、載人航天工程資助的若干科研項目，開展的研究工作包括深空軌道優化設計、電推進衛星平臺的導航、制導與控制、航天器精密定軌、衛星編隊軌道控制、空間新型推進方式以及基于光電載荷的軌道姿態確定等。他的系列研究成果發表在Journal of Guidance Control and Dynamics、Journal of Spacecraft and Rockets、Acta Astronautica、Acta Mechanica Sinica、力學學報等航天飛行動力學領域國內外核心期刊上，他也因此獲得2008年度首屆中國科學院盧嘉錫青年人才獎，入選中國科學院青年創新促進會，并在2009年首屆、2011年第三屆全國深空軌道設計競賽中獲得冠軍。

高揚的研究工作是從連續小推力空間最佳飛行軌道的探索開始的，該問題至今仍是極具挑戰的課題，而這又與電推進（或稱等離子推進）技術的發展與應用密切相關。電推進與目前傳統的化學推進不同，它利用電能將推進工質電離形成等離子體，并產生電磁場加速等離子體使其高速噴射從而獲得推力。電推進的效率高出化學推進一個量級，相比之下可以節省大量推進工質，成為各航天大國21世紀重點發展的航天技術。早在2001年，高揚在美國深造期間就曾系統地開展了連續小推力軌道優化和電推進任務設計的研究工作。2005年高揚回國時，我國在電推進技術應用方面的研究與美國還有較大差距，還沒有電推進航天器的發展計劃。作為剛畢業不久的博士，高揚一度難以獲得科研基金支持。但他始終認為，電推進代表了先進的可以長期連續推進的工作方式，隨著電推進技術本身的不斷發展以及空間電源技術的突破，尤其是大功率太陽能與核能電源甚至有望成為太陽系載人飛行推進技術的唯一選擇。正是這種觀點一直激勵著他堅持這方面研究。高揚說：“實際上，錢學森先生早在1963年出版《星際航行概論》一書中就預言電推進能夠承載更多有效載荷，并指出電推進產生的連續低推力軌道的計算比大推力軌道要復雜。”為了紀念錢學森先生誕辰一百周年，他受《力學學報》編輯部的邀請，攥寫了綜述論文《電火箭星際航行：技術進展、軌道設計與綜合優化》（發表在2011年第43卷第6期），旨在較為全面地介紹電推進技術應用于星際航行的基本內容與實現途徑以及應用于載人深空飛行的設想。

電推進技術應用的核心問題之一是空間軌道優化設計。為了推動我國空間軌道設計的研究工作，高揚與中國力學學會以及國內同行一起為全國空間軌道設計競賽（2012年前為深空軌道設計競賽）付出了諸多努力。該競賽旨在尋找空間飛行全局最優方案，而且可以非常有效地檢驗各種優化方法的合理性與實用性。2009年第一屆全國空間軌道設計競賽由清華大學主辦并負責命題，之后每屆競賽由上屆競賽獲得冠軍的團隊命題。截至今年，在已舉辦的四次競賽中，高揚帶領的團隊獲得兩屆冠軍，因此他也成為了2010年第二屆、2012年第四屆全國空間軌道設計競賽命題的主要技術負責人。他說：“希望通過競賽不斷提升我國空間軌道設計能力，也希望我國這方面的研究工作在國際上可以逐漸摸索出自己的研究思路，并逐步獲得原始創新的研究成果。”

高揚說：“對于空間軌道（特別是連續小推力軌道）優化設計問題的研究讓我更為深刻地理解了多方面知識，比如最優控制理論、常微分方程數值解法、動力系統理論、非線性規劃、同倫延拓、動態規劃、微分幾何、組合優化等概念。這些知識的積累也讓我逐步具備了觸類旁通的能力，并將研究內容逐步拓展到電推進航天器導航、制導與控制、航天器軌道確定技術、洛侖茲力編隊飛行等。”然而，他也坦言：“從2005年回國一路走到現在并非一帆風順，遇到過很多挫折，也曾屢敗屢戰，但幸運的是一直沒有放棄，所以現在逐漸開始領悟到通往太空‘羅馬城’的條條大路”。

未來路：奔向太空羅馬城

對于下一步的計劃和安排，高揚表示首先要腳踏實地做好目前正在承擔的本職工作。與此同時，“我希望在空間軌道研究領域繼續工作，包括系統地建立空間脈沖或連續推力轉移軌道優化設計的通用方法體系，并應用于深空飛行軌道、人造地球衛星軌道、衛星相對運動控制等具體問題中去。同時，我希望有機會參與我國電推進深空探測的科研項目。”

篇5

前不久，美國國家科學基金會的《科學與工程指標2016》顯示，中國已成為僅次于美國的世界第二科技研發大國，在研發投入、科技論文產出、高技術制造增加值等重要指標方面已居世界第二位。

據有關部門統計，2015年我國研發經費投入總量為1.4萬億元，占GDP比重2.1%。在公布的《“十三五”國家科技創新規劃》，研究與試驗發展經費投入強度達到2.5%。科研力量和經費的不斷投入，加快了中國工業和制造體系的建立和完善，加快了中國制造邁向中國智造的步伐。

目前，中國是全世界唯一擁有聯合國產業分類中全部工業門類的國家，擁有39個工業大類，191個中類，525個小類，已經形成了一個舉世無雙、行業齊全的工業體系。這些日益完備的工業體系為中國智能制造和發展打下了堅實的基礎。

2015年以來，工信部連續兩年組織實施智能制造專項行動。在專項行動中，共確定109個示范項目，覆蓋63個行業，分布在27個省、自治區、直轄市。初步形成了石化行業智能工程、航空專業網絡制造和重大技術裝備遠程服務和存儲可服務可發展模式，還帶動一批關鍵裝備和軟件產品的突破。

當前，“智能制造”一詞已成許多企業家口中最熱的詞匯。不久前，一項對中國企業的情況調查顯示，85%的企業未來一年內有意引入工業機器人、數字化智能機床、數控系統、3D打印機等智能制造設備，22%的企業未來一年向智能制造設備的投入占總預算的20%以上。

還有，國內許多知名企業也積極聯合向中國智造邁進，如浪潮集團聯合中國航天科技集團、大連船舶重工集團等20多家機構，成立中國智能制造信息化推進聯盟，以航空航天、船舶、高端裝備制造等國家核心行業為中心，打造協同創新平臺與成果產業化應用推廣聯合體，圍繞智能制造產業鏈的新需求合力攻關，打造智能制造生態圈。

在山東，青島海信集團每年投入2億―3億元打造“智能工廠”，到今年年底將達到上千臺機器人的使用規模。在生產場地沒有增加和工人數量減少的情況下，電視機產量由2011年的800萬臺增長到去年的1110萬臺，增長了39%。

因此，人們相信中國智造業的產品智能、設備智能、生產過程智能，將是繼零售業、信息傳播產業等領域發生顛覆性改造以后的下一個，智能制造是中國工業經濟陣營里的新技能。

國外智造業戰略的提出和發展

當前，智能制造技術已成為世界制造業發展的客觀趨勢，世界上主要工業發達國家正在大力推廣和應用。如日本早在1989年提出智能制造系統，美國在1992年執行新技術政策，大力支持包括信息技術、新的制造工藝和智能制造技術在內的關鍵重大技術。歐盟于1994年啟動新的研發項目，選擇了39項核心技術，其中信息技術、分子生物學和先進制造技術均突出了智能制造技術的地位。

目前，智能制造裝備跨國企業主要集中在美國、德國及日本工業化發達國家。以智能控制系統為例，全球前50家企業排行榜中74%為美、德、日企業，入榜企業最多的是美國和德國，各有13家，其次是日本有11家企業，其后相對居多的國家是英國和瑞士，其中，排名前10位企業中有半數是美國企業。

近年來，美國為了重塑制造業的全球競爭優勢，啟動了制造業振興計劃，加快發展技術密集型先進制造業，實現再工業化。并研發智能制造系統集成等關鍵要素技術進行系統支持。

奧巴馬政府也重點提出了再工業化戰略，目的是優化本國投資環境，吸引本國制造業回歸和外國直接投資。從2010―2014年，美國制造業以年均3.46%的速度增長，高于同期GDP增長率，制造業就業人數從1200多萬上升到1300多萬，年均增長2.05%，制造業成為美國經濟復蘇的重要引擎。

2013年，美國GE公司宣布將在今后幾年投入15億美元開發工業互聯網，并同年《工業互聯網@工作》報告，直接與美國政府的戰略舉措相呼應。在GE公司的未來構想中，工業互聯網將通過智能機床、先進分析方法以及人的連接，深度融合數字世界與機器世界，深刻改變全球工業。

還有德國政府，根據本國工業形勢發展需要積極和弗勞恩霍夫研究所、各州政府合作，投資數控機床、制造和工程自動化行業應用制造研究，鞏固其制造業領先地位。

篇6

“十二五”期間，拱墅區教育信息化的現狀總的來說是發展快、勢頭好、亮點多。特別國家教育信息化試點項目的建設與實施，大大推動了我區教育信息化進程。不僅從硬件基礎建設、軟件開發應用、數字校園特色建設均突飛猛進，教育信息化已成為拱墅教育發展的重要助推器。

一、拱墅區教育信息化的推進策略

拱墅區教育信息化推進策略：區域推進、分步實施、全面融合，引領教育信息化發展；學校并舉、和而不同、多元發展，創新教育信息化特色，共同構建拱墅教育信息化新高地。

二、區域推進，引領教育信息化發展

1.規劃優先，力爭教育信息化發展高定位

2011年4月全區教育工作會議上，區委區政府出臺《關于加快推進區域教育現代化的實施意見》，《意見》將“教育信息化提升工程”確定為我區教育現代化工程之一。

同年，出臺《拱墅區校園建設及教育信息化“十二五”發展規劃》，并首次把“教育信息化發展規劃”作為我區教育改革與發展“十二五”規劃的子規劃，明確了今后5年每年投入不少于1000萬元及教育信息化的總體目標任務、推進步驟。

2012年6月，我區召開近幾年來首次專題性的“拱墅區教育信息化工作會議”，并頒發《關于進一步加強全區教育信息化建設的實施意見》。《意見》將每年信息化投入提升為每年不少于2000萬元，并要求學校將生均公用經費的10%用于維護和運作、培訓等，還對學校信息技術的地位、網管隊伍建設、論文評審工作等內容作了明確要求。

2.硬件到位，確保教育信息化建設同起點

（1）升級終端設備。“十二五”伊始，我區加快了教育終端升級。2011年開始，先后投入1400多萬為全區所有的班級配備了電子白板或多媒體觸摸一體機；完成教師第二輪手提電腦的更新配備，投入1200多萬為全區2500多名的一線教師更新了筆記本電腦。

（2）夯實基礎裝備。全區中小學計算機教室擁有率、學校校園網覆蓋率、教師筆記本配備率、班級多媒體配備率均達到100%，全區有效生機比達3.45∶1，名列杭州市前列，為實施教育信息化提供了有力的基礎保證。

（3）構建萬兆主干城域網

數字校園建設示范校建立萬兆骨干千兆到桌面的基礎鏈路；所有中小學以萬兆光纖接入校園，為網絡閱卷、視頻點播、視頻會議、教育資源等大流量應用提供安全、穩定、可靠的網絡鏈路。2011年，全區教育無線覆蓋項目（一期）全面實施，為一對一數字終端教學、物聯網、移動辦公等教學應用提供無線上網服務。

（4）構建區域數據服務中心

2012年完成機房虛擬化建設，實現所有物理服務器的虛擬化，虛擬服務器達88臺，成為杭州教育系統最先進的數據中心之一，為全區中小學的各項應用提供硬件保障。

3.平臺搭建，培育教育信息化發展軟環境

（1）專家引領，培育專業團隊

在行政層面，以區政府名義成立了區教育信息化工作領導小組，由虞文娟副區長擔任領導小組組長；由教育局張云雷局長掛帥成立了拱墅區教育信息化指導小組；為配合國家教育信息化試點項目，成立了以副局長掛帥的拱墅區教育信息化實施小組，統領全區的教育信息化試點和推廣工作。

在技術層面上，成立由省市技術中心、高校、兄弟（縣）區等專家組成的專家組，省教育技術中心施建國主任擔任組長，為全區教育信息化工作提供組織保障和智力支持。還成立了由教育局局長擔任會長的拱墅區教育學會現代教育技術專業委員會，個人會員70多名，團體會員12個，構成我區教育信息化發展的重要力量。為加強技術應用，成立了拱墅區現代教育技術研究小組，包含16名成員，構成一支具有較高技術水平的專業技術團隊。為加強拱墅區教育技術中心的技術力量，我區聘請了專業團隊中6位老師為教育技術兼職研究員，每周定點時間參與區教育技術中心的工作。

（2）分層培訓，提升技術應用能力

培訓是推進教育信息化重要手段，我區實施多層培訓機制，全面提升技術應用能力。一是提升信息化領導力的培訓。2012年3月，區教育局召開黨委中心理論組學習（擴大）會，邀請局班子成員、機關副科級以上干部及各中小學校級干部和學校現代教育技術負責人參加，邀請省市專家專題培訓現代教育技術，并實地參觀了源清中學的信息化建設，進一步深化了對教育信息化工作的理解和認識。二是面向校級領導干部的信息化培訓。我區通過教育信息化工作會議、干部大會等形式，對校級干部進行教育技術的提高培訓。2012年6月全區教育技術工作會議上，邀請浙江省教育技術中心主任施建國作專家報告。2013年8月暑期干部大會，邀請教育部教育信息化試點協調推進組組長韓俊為全區的校級領導干部作講座。三是教育信息化負責人及網管員的培訓，每年安排5-8次，邀請省市區教育技術專家開展信息化應用、技術、整合、融合的講座、案例剖析、經驗交流。四是啟動全體教師教育技術應用能力培訓，三年內全體教師通過網絡培訓、校本培訓、區域培訓參與教育技術能力的培訓。

（3）軟件應用，構建區域信息化公共服務應用

拱墅區開展教育信息化三大基礎平臺建設：數據基礎平臺、統一身份認證平臺、拱墅區教育門戶網站，為拱墅區開展區域教育信息化應用提供數據基礎保障；2014年，我區基礎數據庫與浙江省師訓管理平臺數據庫進行對接，統一管理學校、教師、學生等基礎數據，實現統一數據交換、基礎數據服務、統一身份認證等功能。保證各校之間基礎數據的統一性、權威性，為全區開展大規模的網絡學習、在線交流、在線管理提供了數據支持。

為避免學校重復建設，提高部分應用的使用效率，提出“公共應用區里建，特色應用學校建”的建設模式，統一規劃各類應用，對于全區有普遍性、統一性的應用平臺由區級統一建設。推進教育公共應用服務，為教育教學提供便捷的服務和支撐。我區推出基于以自主知識管理為目標，構建區域公共資源庫，實現“區本”教育資源的應用和交流。推出基于管理與閱讀的電子圖書館和紙質圖書館管理平臺，面向全體師生實現共同閱讀、交流、展示；推出全區統一的無線網絡服務，使我區教師在區內任一學校通過自己的賬號享受上網服務。

4.項目試點，打開教育信息化發展快通道

2012年11月，我區成為全國首批教育信息化區域試點單位，承擔“拱墅區教師網絡工作室（學習空間）”平臺開發與建設，經過一年多來的開發與建設，2014年1月正式上線使用，目前有近百個工作室和3000多個教師空間，開展了上百次的網絡研修活動。“拱墅區教師網絡工作室（學習空間）”平臺在教師人人通網絡學習空間的基礎上，把教師工作室與人人通網絡學習空間相整合，形成具有拱墅特色的全區教師空間的研修模式。它以學習空間為核心，拓展到教師個體、學科、發展群、跨界團隊等各類工作室的形式，以網絡課程和資源中心為支撐，以激勵評價機制、交流協作機制為兩翼，構成了整個系統空間平臺。工作室分為個體工作室和團隊工作室。個體工作室是特級教師、名教師、草根教師的專業發展工作室。團隊工作室則是以學科教研、學校發展群、主題、特色品牌等命名的工作室。

形成研修過程可視化、交流方式多元化、資源架構遷移化、研修資源集約化、個體研修智能化、空間互動一體化的亮點特色。構建了教師網絡工作室（學習空間）研修的四種模式，基于個體學習的教師研修模式，基于團隊共進的教師研修模式、基于資源建設的教師研修模式、基于課程建設的教師研修模式，幫助教師開展研修活動，引領教師專業發展，從而提高課堂教學水平，提高廣大教師運用現代教育技術的能力和水平，推動教育教學模式創新。

5.課題引領，挖掘教育信息化的深內涵

使用科研手段，進一步提升教育信息化建設的內涵。2011年我區把信息化建設工作列為重點工程后，提出《高水平小學培育背景下區域推進數字校園建設的實踐與研究》的課題研究，此課題2012年在中央電教館立項，進一步理清思路，以課題為引領，將工作重心從基礎硬件建設向應用普及、隊伍建設轉移，努力打造全區教育信息化新亮點。

2012年，我區成為首批國家教育信息化試點單位，承擔“以特級教師工作室和學習空間推動教育教學模式創新”的試點項目建設，我們成立了課題組來開展此項試點工作。

與此同時，我區數字校園示范建設校紛紛行動起來，把數字校園建設與教育科研有效地結合起來，2013年我區學校有5項教育技術課題在中央電教館立項，有效地推進了學校信息化進程。課題引領正成為我區推進教育信息化工作的重要手段和方式。2014年6月，我區又向中央電教館申報了7項信息技術課題。

6.績效推動，引導教育信息化應用新方向

通過績效評估手段，有效的引領我區教育信息化建設和應用的方向。從2011年開始，我區每年調整和制定《拱墅區教育信息化績效評估標準》，內容包括“學校管理、資源建設、應用推廣、應用效益”四大塊，引領和指導全區教育信息化工作，將教育信息化績效評估結果納入全區的學校年度目標考核中。績效評估中應用推廣、應用績效占比60%。開展區域推進項目的教育技術能力比武，如為推進電子白板應用，我區開展電子白板應用技術考核（分現場考核和集中考核）、電子白板微課評比。

三、學校并舉，落實創新教育信息化

2011年我區制定了《拱墅區數字校園建設實施方案》，對全區數字校園建設進行了具體部署。2011年，啟動賣魚橋小學等3所數字校園試點工作。2012年新增8所數字校園示范建設校，2014年又新增5所數字校園示范建設校，到目前為止超過57%的公辦中小學成為數字校園示范建設校。

學校在區域推進數字校園建設的大環境下，積極參與區域應用的建設，開展數字校園建設，提高教師信息化素養和應用水平，同時在區域推進的高水平環境下，有更多的時間、教育資源、人力資源開展學校特色化應用研究。

1.學校成為區域信息化應用落地的執行者

學校在區域統一規劃部署網絡環境規劃下建設學校的基礎應用環境，積極推進區域公共服務的培訓、應用、落實。結合全區教育信息化硬件建設，構建學校的網絡信息化環境；結合區域公共應用服務推廣，開展提高教育教學管理水平和效率；結合國家教育信息化項目的實施，切實推進學校的教學應用研究、積累豐富區域教育資源，共同構建區域性信息化應用大環境。

2.學校成為校園信息化融合應用的創造者

數字校園不應“千校一面”，每個學校需要在自己的辦學特色、教學特色，形成自己的特色應用、特色品牌。應用區域平臺大大降低了學校建設通用平臺的精力和時間，更好的分析學校的特色應用需求，開發和應用本校的信息化特色應用。積極鼓勵學校在文化品牌建設的基礎上實施數字校園建設，提出數字校園建設既要與教育教學管理深度融合，又要有自己的亮點特色。經過學校的實踐與探索，在教育教學管理、文化品牌特色、課堂教學實踐等應用形成了一批特色鮮明的數字校園亮點。