導(dǎo)言：作為寫作愛(ài)好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇航空航天存在的問(wèn)題，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

中圖分類號(hào)：V211 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）12-0252-02

1 力學(xué)在航空航天領(lǐng)域的支柱地位

作為與材料科學(xué)、能源科學(xué)并肩的航空航天領(lǐng)域三大基礎(chǔ)學(xué)科之一，力學(xué)在航空航天領(lǐng)域擁有無(wú)可辯駁的支柱地位。航空航天技術(shù)的發(fā)展與力學(xué)學(xué)科的發(fā)展有著舉足輕重的關(guān)系。同樣，力學(xué)學(xué)科的發(fā)展也推動(dòng)了航空航天技術(shù)的發(fā)展。從航空航天的歷史開端，力學(xué)便扮演著開天辟地的角色：萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)前的時(shí)代，人類的航空器長(zhǎng)期停留在熱氣球與飛艇的水平，人們普遍認(rèn)為任何總密度比空氣重的航空器是無(wú)法上天的；而隨著流體力學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多總密度大于空氣的航空器被發(fā)明出來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，而萊特兄弟的飛機(jī)即為第一個(gè)成功的嘗試，萊特兄弟的L洞也成為一個(gè)經(jīng)典（圖1）。從此，航空器的發(fā)展步入了快車道，各種結(jié)構(gòu)的飛機(jī)翱翔于藍(lán)天，從不到一噸的輕型飛機(jī)到上百噸的運(yùn)輸機(jī)，直至今天我們對(duì)機(jī)已經(jīng)習(xí)以為常。

時(shí)至今日，航空航天的總體設(shè)計(jì)已由龐大的力學(xué)各分支支撐起來(lái)，從最基本的方面分類，可包括：飛行器整體氣動(dòng)外形歸屬于空氣動(dòng)力學(xué)；整體支承結(jié)構(gòu)歸屬于結(jié)構(gòu)力學(xué)以及材料力學(xué)；復(fù)合材料歸屬于復(fù)合材料力學(xué)；材料疲勞性能歸屬于疲勞分析；結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性歸屬于振動(dòng)力學(xué)；缺陷結(jié)構(gòu)分析歸屬于損傷力學(xué)以及斷裂力學(xué)。而對(duì)于具體的問(wèn)題細(xì)分，則還有如：針對(duì)超高速飛行器的高超空氣動(dòng)力學(xué)；針對(duì)紊流等大氣不穩(wěn)定情況的非定常空氣動(dòng)力學(xué)；針對(duì)流固耦合問(wèn)題的氣動(dòng)彈性力學(xué)；以及針對(duì)非金屬材料的粘彈性力學(xué)等。此外，還有眾多與力學(xué)相關(guān)的技術(shù)被發(fā)展起來(lái)，如有限元技術(shù)（FEM）等。

展望未來(lái)，力學(xué)發(fā)展的源動(dòng)力在于航空航天綜合多學(xué)科的交叉與技術(shù)。被譽(yù)為“工業(yè)之花”的航空航天工業(yè)，其研發(fā)生產(chǎn)涵蓋了目前已知的所有工科門類，如此多的學(xué)科交叉下，力學(xué)的發(fā)展勢(shì)必會(huì)與其他學(xué)科進(jìn)行技術(shù)交流，這會(huì)帶來(lái)問(wèn)題的進(jìn)一步復(fù)雜化，同時(shí)也豐富了力學(xué)的研究?jī)?nèi)容。

2 航空航天領(lǐng)域力學(xué)發(fā)展新挑戰(zhàn)

航空航天的發(fā)展，給力學(xué)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，給力學(xué)計(jì)算帶來(lái)困難；繁瑣的理論公式，需根據(jù)工程需要進(jìn)行必須的簡(jiǎn)化；新材料的應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域最為敏感，在為飛行器降低結(jié)構(gòu)重量的同時(shí)，也帶來(lái)諸多的不利因素如耐熱性能差、環(huán)境敏感度高等；而在某些關(guān)鍵部件的多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題也將成為重要的研究方向。

2.1 程序化

航空航天器和大型空間柔性結(jié)構(gòu)的分析規(guī)模往往高達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)結(jié)點(diǎn)、近十萬(wàn)個(gè)自由度的計(jì)算量級(jí)，這些問(wèn)題包括但不限于：飛行器的高速碰撞間題，如飛機(jī)的鳥撞， 墜撞，包容發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片與機(jī)匣設(shè)計(jì)，裝甲的設(shè)計(jì)與分析，載人飛船在著陸或?yàn)R落時(shí)的撞擊等。為了解決這種計(jì)算量龐大的問(wèn)題，上世紀(jì)50年代初，力學(xué)便發(fā)展出一門嶄新的分支學(xué)科――計(jì)算力學(xué)。伴隨著電子計(jì)算機(jī)以及有限元技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算力學(xué)取得輝煌的成績(jī)，這也說(shuō)明了其本身發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

力學(xué)分析技術(shù)的發(fā)展，特別是對(duì)于各種非線性問(wèn)題（幾何非線性、材料非線性、接觸問(wèn)題等）分析能力，是長(zhǎng)期存在的。然而在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，受到計(jì)算機(jī)能力的制約，以及模型建立本身的局限性，力學(xué)分析求解停留在解析方法和小規(guī)模數(shù)值算法中。這對(duì)于工程人員的設(shè)計(jì)工作是一個(gè)極大的限制，對(duì)于航空航天領(lǐng)域而言則尤甚如此。計(jì)算力學(xué)的發(fā)展，帶來(lái)的效益是巨大的。首先其可以用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬一些常規(guī)的驗(yàn)證性試驗(yàn)和小部分研究型試驗(yàn)，這可以節(jié)省很大一筆試驗(yàn)費(fèi)用。其次，其可以求解某些逆問(wèn)題，逆問(wèn)題的理論解往往無(wú)法通過(guò)非數(shù)值的手段得到。最后，從工程管理角度考慮，數(shù)值模擬方法大大節(jié)省了產(chǎn)品研發(fā)的周期，由此單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了更多的經(jīng)濟(jì)收益。有限無(wú)技術(shù)分析機(jī)翼見(jiàn)圖2。

上述計(jì)算力學(xué)給工程設(shè)計(jì)方面帶來(lái)的種種好處，都基于一個(gè)很重要的前提。那就是力學(xué)問(wèn)題程序化。如何將力學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)計(jì)算機(jī)可以求解的程序，一直是計(jì)算力學(xué)研究的重點(diǎn)，比如有限元技術(shù)就是其中一個(gè)典型代表。目前，有限元技術(shù)已經(jīng)涵蓋了大部分力學(xué)問(wèn)題，包括：靜力學(xué)求解，動(dòng)力學(xué)求解，各種非線性問(wèn)題，以及多物理場(chǎng)耦合等。但值得注意的是，除了靜力學(xué)以及相對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題外，其余問(wèn)題所用的算法目前精度仍然有限，相較于工程運(yùn)用而言仍存在諸多壁壘。對(duì)于這些問(wèn)題算法的更新，是力學(xué)問(wèn)題程序化必須面對(duì)的挑戰(zhàn)，仍需研究人員不斷探索。

2.2 工程化

力學(xué)工程化依然是基于計(jì)算力學(xué)而討論的。所不同的是，程序化是針對(duì)一項(xiàng)力學(xué)問(wèn)題能不能解決，工程化關(guān)注的問(wèn)題是如何使得力學(xué)問(wèn)題的解決過(guò)程更符合工程需求。

21世紀(jì)的航空航天，已經(jīng)越來(lái)越趨向于商業(yè)化，美國(guó)已有數(shù)家私有航天企業(yè)成立，我國(guó)的航天科技集團(tuán)也在進(jìn)行著一些商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射。而商業(yè)化的工程問(wèn)題，所追求的目標(biāo)永遠(yuǎn)是效益。因此，力學(xué)工程化發(fā)展也應(yīng)基于這一要求。航空航天工程的研發(fā)工作，一直給人周期長(zhǎng)的印象，動(dòng)輒10年以上的研究周期，對(duì)于目前商業(yè)化的運(yùn)營(yíng)是不適用的。如何快速的給出解決方案，是今后力學(xué)工程化的重要考量。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的數(shù)值計(jì)算可以通過(guò)可視化、圖表化等快捷的交互式設(shè)計(jì)方法呈現(xiàn)出結(jié)果，這可以直觀地給予工程師設(shè)計(jì)反饋，從而達(dá)到加快設(shè)計(jì)進(jìn)程的目的。同時(shí)，直觀的結(jié)果反饋，也能避免數(shù)據(jù)分析過(guò)程出現(xiàn)人為失誤，起到規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的作用。

2.3 非均質(zhì)化

新材料往往首先出現(xiàn)在航空航天領(lǐng)域，其中典型代表便是先進(jìn)復(fù)合材料。先進(jìn)復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐腐蝕、耐疲勞、阻尼減震性好、破損安全性好以及性能可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。由于上述優(yōu)點(diǎn)，先進(jìn)復(fù)合材料繼鋁、鋼、鈦之后，迅速發(fā)展成四大結(jié)構(gòu)材料之一，其用量成為航空航天結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性標(biāo)志之一。

復(fù)合材料的運(yùn)用給力學(xué)提出了新要求，相比于傳統(tǒng)各向同性的金屬材料，其各向異性的力學(xué)特性使得非均質(zhì)力學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，代表便是復(fù)合材料力學(xué)的誕生。非均質(zhì)化力學(xué)需要將材料的承力主方向設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)中的主承力方向，而非主承力方向則需要保證一定強(qiáng)度，不至于破壞，這是其主要的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。相比各向同性材料，其理論模型更為復(fù)雜，相應(yīng)的數(shù)值求解方法也沒(méi)有那么完善。同時(shí)，實(shí)際中復(fù)合材料的性能分散性和環(huán)境依賴性相當(dāng)復(fù)雜， 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)值的確定還很保守，導(dǎo)致最終設(shè)計(jì)結(jié)果并沒(méi)有理論中那么完美，很大程度上制約了工程領(lǐng)域大規(guī)模使用復(fù)合材料。對(duì)于國(guó)內(nèi)而言，復(fù)合材料研究工作相比國(guó)外則更為落后，無(wú)論是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)還是試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累都有不小差距。

建立完備的非均質(zhì)化力學(xué)模型，積累足夠的原始參數(shù)，大膽嘗試提高復(fù)合材料的設(shè)計(jì)水平以及用量是今后力學(xué)非均質(zhì)化的主要任務(wù)，需要研究人員付出更多的努力。

2.4 多物理場(chǎng)耦合

2.4.1 電磁與力學(xué)耦合

新時(shí)代下的航空航天材料，已不僅僅局限于提供簡(jiǎn)單的支承作用，功能化是航空航天器新材料發(fā)展的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，其最終目的是為了未來(lái)航空航天器發(fā)展智能化目標(biāo)。

目前，越來(lái)越多的具有電-力耦合功能的新型材料正成為航空航天器結(jié)構(gòu)材料的選擇。因?yàn)樵趯?duì)飛行器的自我檢測(cè)技術(shù)方面，具有電-力耦合功能的材料的受力狀態(tài)與電磁性能存在特定的函數(shù)關(guān)系，由此系統(tǒng)能通過(guò)檢測(cè)電磁性能達(dá)到檢測(cè)受力狀態(tài)的效果，這大大方便了對(duì)飛行器的健康監(jiān)測(cè)，也有效保證了飛行器的安全。這其中耦合函數(shù)的準(zhǔn)確性便成為關(guān)鍵，電-力耦合的發(fā)展能促進(jìn)這些技術(shù)的健全，具有十分積極意義。

2.4.2 溫度與力學(xué)耦合

溫度場(chǎng)與力場(chǎng)的耦合主要體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)上，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部涵道的設(shè)計(jì)最優(yōu)化一直是熱力學(xué)著力解決的問(wèn)題。

目前大部分飛機(jī)均采用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，包括：渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)以及渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。上世紀(jì)40年代末，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)，飛機(jī)飛行速度第一次能超過(guò)音速，帶來(lái)了一場(chǎng)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)革命。由此，包括進(jìn)氣道以及發(fā)動(dòng)機(jī)涵道的設(shè)計(jì)成為發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，早期的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，由于涵道上的設(shè)計(jì)缺陷，導(dǎo)致燃料燃燒產(chǎn)生熱能轉(zhuǎn)化為推進(jìn)力的轉(zhuǎn)化比很低，同時(shí)伴隨著燃燒不充分，因此發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量很高且推力較小。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前無(wú)論軍用還是民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，大部分均采用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)優(yōu)化得到的涵道形狀最大化了單位燃油所提供的推力。圖3為民用客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)涵道。

我國(guó)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)水平距離世界領(lǐng)先水平仍有較大距離，特別是在大涵道比的商用發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)上。發(fā)展熱力學(xué)，對(duì)熱-力耦合問(wèn)題進(jìn)行更深入的研究，是發(fā)展我國(guó)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)的奠基石。

2.4.3 流固耦合

流固耦合是飛行器研制最基本的問(wèn)題之一。幾十年的發(fā)展歷程中，基于流固耦合研究的飛機(jī)外形設(shè)計(jì)取得了諸多進(jìn)展，包括整體機(jī)身外形的優(yōu)化，翼梢小翼的出現(xiàn)等。隨著飛機(jī)飛行速度的不斷提高，特別是軍用飛機(jī)機(jī)動(dòng)性的要求，出現(xiàn)了許許多多新的流固耦合問(wèn)題。比如針對(duì)飛機(jī)在大攻角飛行時(shí)（一般出現(xiàn)在軍機(jī)上），傳統(tǒng)小攻角氣動(dòng)表示法、穩(wěn)定理論等均不再適用。因此，解決大攻角非定常問(wèn)題，需要從飛行器運(yùn)動(dòng)以及流動(dòng)方程同時(shí)出發(fā)，建立多自由度分析和數(shù)值模擬模型。這是典型的流固耦合問(wèn)題。

同時(shí)，以往舊的流固耦合理論，在先進(jìn)復(fù)合材料大量運(yùn)用的今天，顯然已經(jīng)不再使用。對(duì)舊有理論進(jìn)行必要的修正，也將成為流固耦合問(wèn)題亟需完成的工作。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，國(guó)家大力發(fā)展航空航天事業(yè)，作為高精尖產(chǎn)業(yè)，其所運(yùn)用的理論與技術(shù)絕不能落后。力學(xué)作為一門古老而又應(yīng)用廣泛的學(xué)科，其對(duì)航空航天事業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。為符合未來(lái)航空航天領(lǐng)域發(fā)展，航空航天領(lǐng)域的力學(xué)應(yīng)著力向著程序化、工程化、非均質(zhì)化、以及多物理場(chǎng)耦合化綜合發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]杜善義.先進(jìn)復(fù)合材料與航空航天[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2007（2）：1-11.

篇2

航空航天制造業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有十分重要地位，對(duì)國(guó)防產(chǎn)業(yè)也有舉足輕重的作用，并能推動(dòng)其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，研究其板塊變化也有著實(shí)際的經(jīng)濟(jì)意義和預(yù)測(cè)價(jià)值。但是，我國(guó)航空航天制造還存在技術(shù)限制、人才培養(yǎng)質(zhì)量不高等因素限制，上市規(guī)模還相對(duì)較小，加之我同證券股票市場(chǎng)尚不成熟和穩(wěn)定，因此有必要借鑒國(guó)外的運(yùn)營(yíng)理論和管理模式，總結(jié)出適合我國(guó)國(guó)情的道路。

一、航空航天板塊的發(fā)展前景

航天航空制造業(yè)是我國(guó)的軍事保障，是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的體現(xiàn)，其穩(wěn)定健康的發(fā)展有著極其重要的意義。政府也必會(huì)對(duì)其發(fā)展做出扶持政策，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管和調(diào)控，保持其板塊價(jià)格波動(dòng)幅度不會(huì)太大，從航空板塊的見(jiàn)漲，和各大相關(guān)股票價(jià)格良好發(fā)展趨勢(shì)，利潤(rùn)總額不斷增長(zhǎng)可以看出我國(guó)政策扶持起到了極其重大的作用。而同時(shí)航空航天上升到國(guó)家利益層次方面，不會(huì)產(chǎn)生壟斷寡頭市場(chǎng)，所以不管股市如何產(chǎn)生巨大波動(dòng)，該板塊也不會(huì)因股市影響產(chǎn)生較大不穩(wěn)定、無(wú)規(guī)律的變化。

二、政府扶持對(duì)航空航天板塊的影響

從國(guó)家政策層面，通航產(chǎn)業(yè)正面臨前所未有的歷史機(jī)遇。2013年12月10日，國(guó)務(wù)院《關(guān)于消息和下放一批行政審批項(xiàng)日的決定》，民航局取消了國(guó)內(nèi)通航企業(yè)承擔(dān)境外通航業(yè)務(wù)的審批。2013年11月18日，中國(guó)人民總參謀部和中國(guó)民用航空局聯(lián)合了《通用航空飛行任務(wù)審批與管理規(guī)定》，指出軍方將國(guó)防、領(lǐng)土不相關(guān)的通用航空飛行任務(wù)的審批權(quán)讓渡了出來(lái)，從而在一定程度上的優(yōu)化了對(duì)通航飛行的流程。

此外，工信部已經(jīng)完成高端裝備制造業(yè)五個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，包括《航空裝備制造業(yè)十二五規(guī)劃》。同時(shí)，《民用飛機(jī)行業(yè)發(fā)展條例》也以法律形式明確的表面了對(duì)航空制造業(yè)的支持政策。在政策的實(shí)施下，航空航天制造業(yè)出現(xiàn)一片良好的局勢(shì)。據(jù)行業(yè)報(bào)道：航天科技集團(tuán)前10個(gè)月收入增長(zhǎng)近20%，利潤(rùn)總額增長(zhǎng)11%，航天科技大股東航天科工三院前10月利潤(rùn)同比增長(zhǎng)29.2%。從板塊上來(lái)看，軍工板塊繼續(xù)明顯跑贏大盤。興業(yè)竣工板塊加權(quán)漲跌幅6.7%.平均漲跌幅90/e，上證指數(shù)漲跌幅1.1%。航天科工集團(tuán)和民參軍板塊明顯跑贏其他板塊，預(yù)示著投資者對(duì)其前景的看好。

三、政府扶持對(duì)航空航天板塊的啟示

1.健全股票市場(chǎng)

適合航天航空制造業(yè)發(fā)展的股市才是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)最快發(fā)展的道路，航空航天制造業(yè)屬于一個(gè)國(guó)家戰(zhàn)略性的發(fā)展工業(yè)，其必會(huì)在政策的引導(dǎo)下按預(yù)期的道路發(fā)展。由于我國(guó)股票價(jià)格傳導(dǎo)的渠道發(fā)揮效應(yīng)前提條件缺失制約了資本市場(chǎng)有效傳導(dǎo)政策的效應(yīng)，因此我國(guó)應(yīng)借鑒西方發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)，健全股票市場(chǎng)，采取有效措施。具體可以分為，（1）擴(kuò)大股票市場(chǎng)規(guī)模，調(diào)整優(yōu)化市場(chǎng)結(jié)構(gòu)。發(fā)達(dá)國(guó)家航空航天股票市值占GDP比重較高，而我國(guó)日前比例尚且較低，造成了航天航空制造業(yè)不能最優(yōu)質(zhì)適合我國(guó)國(guó)情發(fā)展。另外，也可逐漸取消國(guó)有股，法人股，公眾股不能互相流通的限制，鼓勵(lì)利社會(huì)公民持股，這些建議也可提高該制造業(yè)股票的高效流通性，同時(shí)，政策適當(dāng)?shù)蚩貙p少股價(jià)大幅波動(dòng)情況的產(chǎn)生。（2）提高該制造業(yè)龍頭公司質(zhì)量，健全股票發(fā)行于續(xù)。（3）規(guī)范信息披露制度，提高透明度。（4）減少軍業(yè)及其相關(guān)制造業(yè)的資源浪費(fèi)，保持最優(yōu)質(zhì)的資源利用率。

2.壯大航空航天產(chǎn)業(yè)

從航空航天產(chǎn)業(yè)的分布來(lái)看，北有沈陽(yáng)、哈爾濱、石家莊，南有南昌，東有上海，西有西安、成都。產(chǎn)業(yè)分度在全國(guó)都有完善的發(fā)展和制度。同國(guó)外的軍工巨頭相比，國(guó)內(nèi)的上市市場(chǎng)規(guī)模較小?？梢杂腥缦聨讉€(gè)方面發(fā)展：（1）加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，推動(dòng)制造業(yè)健康發(fā)展。只有擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，形成系列化發(fā)展和良好規(guī)模生產(chǎn)，才能使其健康發(fā)展。（2）建立配套的政策扶持，將政策進(jìn)一步優(yōu)化和系統(tǒng)化，為其發(fā)展?fàn)I造有力的政策環(huán)境。

總之，我國(guó)已經(jīng)率先在航空航天和國(guó)防領(lǐng)域有了技術(shù)突破和創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)升級(jí)。該產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景良好，在未來(lái)10年里，證券市場(chǎng)的成熟穩(wěn)定，為航空航天板塊提供了良好的投資環(huán)境，航空航天產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展時(shí)期。只要我國(guó)政策的繼續(xù)實(shí)施，不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和在失誤中吸取教訓(xùn)，不斷的對(duì)航空航天扶持產(chǎn)生正向效應(yīng)，我國(guó)的航空航天將會(huì)走在世界航空航天的最前列。

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2基于工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)下南航能動(dòng)專業(yè)課程體系優(yōu)化

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外本科院校工程教育專業(yè)認(rèn)證的分析與研究，利用對(duì)中國(guó)近幾年的專業(yè)認(rèn)證與評(píng)估成果的調(diào)查與研究，對(duì)其進(jìn)行梳理，依據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證中課程設(shè)置要求，依據(jù)南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院能動(dòng)專業(yè)建設(shè)相關(guān)內(nèi)容與特色，以培養(yǎng)具有航空航天特色的工程教育專業(yè)人才為目標(biāo)，對(duì)南京航空航天大學(xué)能動(dòng)專業(yè)課程體系進(jìn)行優(yōu)化。以培養(yǎng)要求為基準(zhǔn)，著手對(duì)課程體系進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)本科培養(yǎng)大綱進(jìn)行相應(yīng)的修訂，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)。確定能源與動(dòng)力專業(yè)學(xué)生在校期間應(yīng)修總學(xué)分?jǐn)?shù)不能少于180學(xué)分。

2.1數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程

能源與動(dòng)力專業(yè)數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程是指該專業(yè)學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)課程，主要包括高等數(shù)學(xué)（11學(xué)分）、大學(xué)物理（6.5學(xué)分）、大學(xué)英語(yǔ)模塊（10學(xué)分）、C++語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（3學(xué)分）等方面共六門課程，總共30.5個(gè)學(xué)分。因此能源與動(dòng)力專業(yè)數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程占總學(xué)分的比例約為17％，達(dá)到了工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中至少占總學(xué)分的15%的要求。

2.2工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程與專業(yè)類課程

工程基礎(chǔ)類課程和專業(yè)基礎(chǔ)類課程主要體現(xiàn)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)在該專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)，而專業(yè)類課程主要體現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力的培養(yǎng)。其中工程基礎(chǔ)類課程主要包括電子電工技術(shù)（5學(xué)分）、理論力學(xué)（3學(xué)分）、材料力學(xué)（3學(xué)分）、工程圖學(xué)（4.5學(xué)分）以及機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（3學(xué)分）等課程，總共為18.5個(gè)學(xué)分；專業(yè)基礎(chǔ)類課程主要包括工程流體力學(xué)（3學(xué)分）、工程熱力學(xué)（3學(xué)分）、傳熱學(xué)（3學(xué)分）和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（2學(xué)分）等課程，總共為11個(gè)學(xué)分。因此工程基礎(chǔ)類課程和專業(yè)基礎(chǔ)類課程必須要修滿至少29.5個(gè)學(xué)分。對(duì)于專業(yè)類課程，由于能源與動(dòng)力專業(yè)具體有兩個(gè)培養(yǎng)方向:方向一為熱能動(dòng)力方向，主要陪養(yǎng)就業(yè)方向?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)、地面燃?xì)廨啓C(jī)等相關(guān)單位；方向二為能源利用方向，主要培養(yǎng)的就業(yè)方向?yàn)殡姀S、新能源以及制冷等相關(guān)單位。因此其專業(yè)類課程既有相同的專業(yè)課程，也有自身特色的課程。其中燃燒原理（2.5學(xué)分）、燃?xì)廨啓C(jī)原理與構(gòu)造（3學(xué)分）、熱能綜合利用（2學(xué)分）、熱交換器原理與設(shè)計(jì)（2.5學(xué)分）以及熱工測(cè)量原理與方法（2學(xué)分）等，總共12個(gè)學(xué)分，這些課程為能源與動(dòng)力專業(yè)兩個(gè)培養(yǎng)方向都必須學(xué)習(xí)的專業(yè)類課程。另外每個(gè)培養(yǎng)方向又有其特定的專業(yè)類課程必須選修，其中熱能動(dòng)力方向?qū)I(yè)類課程包括葉輪機(jī)原理（2.5學(xué)分）、燃?xì)廨啓C(jī)控制原理及應(yīng)用（2學(xué)分）、燃燒技術(shù)與分析（2學(xué)分）、內(nèi)燃機(jī)原理與構(gòu)造（2學(xué)分）、工程傳質(zhì)與應(yīng)用（2學(xué)分）等共9門課程；能源利用方向?qū)I(yè)類課程包括泵與風(fēng)機(jī)（2學(xué)分）、供熱工程（2學(xué)分）、鍋爐原理（2學(xué)分）、制冷原理與技術(shù)（2學(xué)分）、可再生能源利用技術(shù)（2學(xué)分）以及熱力發(fā)電技術(shù)概論（2學(xué)分）等共10門課程。無(wú)論學(xué)生學(xué)習(xí)哪個(gè)方向，共同學(xué)習(xí)的專業(yè)類課程與特定選修的專業(yè)課程之和必須要修滿至少28個(gè)學(xué)分。因此,工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程與專業(yè)類課程必須要修滿的學(xué)分?jǐn)?shù)為：29.5＋28＝57.5學(xué)分，因此該類課程學(xué)分占總學(xué)分的比例約為32％，達(dá)到了工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中至少占總學(xué)分的30%的要求。

2.3工程實(shí)踐與畢業(yè)設(shè)計(jì)

能源與動(dòng)力專業(yè)設(shè)計(jì)完善的實(shí)踐教學(xué)體系，主要包括以下幾個(gè)方面：(1)軍事訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的吃苦耐力與過(guò)硬的身體素質(zhì)；(2)各種課程的課程設(shè)計(jì)，如:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)、電工與電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、C++語(yǔ)言課程設(shè)計(jì)等，主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)各門基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課的實(shí)際應(yīng)用能力；(3)工程訓(xùn)練，主要包括機(jī)械加工方面的車、磨、銑、刨、鑄造以及焊接等金工實(shí)習(xí)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力；(4)下廠實(shí)習(xí)，大三暑假期間，在指導(dǎo)老師帶領(lǐng)下去中航工業(yè)集團(tuán)下屬的企業(yè)或電廠進(jìn)行為期一個(gè)月的下廠實(shí)習(xí)，鍛煉學(xué)生把理論知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)際中的能力；(5)畢業(yè)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師開設(shè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目一般都來(lái)源于實(shí)際工程問(wèn)題，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，在大四下半年開展為期半年的本科畢業(yè)實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、協(xié)作精神以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。能源與動(dòng)力專業(yè)要求學(xué)生在實(shí)踐能力與畢業(yè)設(shè)計(jì)方面修讀的總學(xué)分不低于42.5，占總學(xué)分的23.6％，達(dá)到了工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中至少占總學(xué)分的20%的要求。

2.4人文社會(huì)科學(xué)類通識(shí)教育課程

能源與動(dòng)力專業(yè)在人文社會(huì)科學(xué)類通適教育課程方面主要包括以下幾個(gè)模塊：(1)通適基礎(chǔ)教育平臺(tái)，主要包括形式政策教育、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、安全教育、大學(xué)生心理健康教育等課程，共19.5個(gè)學(xué)分；(2)國(guó)防軍事模塊，包括航空航天概論、軍事高技術(shù)概論等，至少修滿1.5個(gè)學(xué)分；(3)文化素質(zhì)模塊，主要包括文化歷史、藝術(shù)鑒賞、科技基礎(chǔ)、哲學(xué)社會(huì)等課程，至少要修滿6個(gè)學(xué)分；(4)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類模塊，主要包括大學(xué)生職業(yè)生涯發(fā)展與規(guī)劃、創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)以及經(jīng)濟(jì)管理等課程，共5.5個(gè)學(xué)分。人文社會(huì)科學(xué)類通識(shí)教育課程總共需修滿32.5個(gè)學(xué)分，占總學(xué)分的18％，達(dá)到了工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中至少占總學(xué)分的15%的要求，使學(xué)生在從事工程設(shè)計(jì)時(shí)能夠考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、倫理等各種制約因素。

2.5航空航天特色類課程的設(shè)置

為了突出南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力專業(yè)的航空航天特色，在開設(shè)的課程中，如國(guó)防軍事模塊、專業(yè)類課程以及工程實(shí)踐與畢業(yè)設(shè)計(jì)中，課程教學(xué)內(nèi)容包含濃郁的航空航天特色，由于指導(dǎo)老師所從事的科研項(xiàng)目都是來(lái)自于國(guó)防工業(yè)集團(tuán)，具有豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，因此在專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的講課過(guò)程中，所列舉的實(shí)例都是以航空航天為背景的工程問(wèn)題，特別是畢業(yè)設(shè)計(jì)和下廠實(shí)習(xí)，因此在能源與動(dòng)力專業(yè)課程優(yōu)化過(guò)程中，充分突出了南京航空航天大學(xué)的航空航天特色。

2.6注重科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)

學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)直觀重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，因此積極創(chuàng)造條件讓學(xué)生能夠在大學(xué)期間積極的參與科技創(chuàng)新活動(dòng)。主要包括：(1)鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各種科技類競(jìng)賽，如:流體力學(xué)大賽、節(jié)能減排大賽、開設(shè)卓越班等，并且科技競(jìng)賽獲得獎(jiǎng)勵(lì)的同學(xué)在保研方面給予政策上的傾斜；(2)安排學(xué)生參與教師的科學(xué)研究工作，讓學(xué)生在參與科研過(guò)程中更好的掌握好該專業(yè)的理論知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，拓展學(xué)生的科研視野。

2.7學(xué)習(xí)進(jìn)程

大學(xué)生本科期間的各門課程是相互銜接的，因此需要考慮課程之間的匹配與銜接，如圖1所示。學(xué)習(xí)進(jìn)程主要分成了三部分:一是基礎(chǔ)課程，包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、計(jì)算機(jī)等;二是學(xué)科基礎(chǔ)，包括結(jié)構(gòu)和流體力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)方面的課程;三是專業(yè)課程，主要包括了熱能動(dòng)力和能源綜合利用兩個(gè)方向的相關(guān)課程。整個(gè)課程體系分為三條線:第一是流體和熱學(xué)相關(guān)的課程，如流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒學(xué)等；第二是結(jié)構(gòu)力學(xué)方面，包括理論力學(xué)、材料力學(xué)等;第三是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言方面的課程。因此在安排各門課程的學(xué)期上需要考慮上述課程銜接問(wèn)題，從而最終制定出合理的能源與動(dòng)力工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃表。

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ICAO所提出的要求將指導(dǎo)國(guó)際民航組織所有成員國(guó)中的飛行執(zhí)照頒發(fā)當(dāng)局“對(duì)那些需要進(jìn)行醫(yī)學(xué)評(píng)估的飛行執(zhí)照持者進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮娇战】到逃瑥亩档屯{飛行安全的醫(yī)學(xué)風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>

在德國(guó)之翼空難中，機(jī)上的150人全部遇難。盡管法國(guó)航空事故調(diào)查處尚未完成調(diào)查，但初步報(bào)告顯示，該飛機(jī)的副駕駛將機(jī)長(zhǎng)鎖在駕駛艙外，擅自更改A320飛機(jī)的飛行路徑，使之撞向地面。新聞報(bào)道援引德國(guó)航空當(dāng)局的消息，稱該副駕駛在獲得飛行執(zhí)照前曾長(zhǎng)期治療抑郁癥，此外還有自殺傾向。在商業(yè)運(yùn)輸內(nèi)的航空事故和事件中，很少有直接界定為飛行員心理健康而導(dǎo)致的事故。在某些情況下，事故調(diào)查人員一直無(wú)法就飛行員的精神狀態(tài)與事故的發(fā)生有何聯(lián)系而達(dá)成一致。然而，近年來(lái)，航空醫(yī)學(xué)相關(guān)機(jī)構(gòu)修訂了指導(dǎo)方針，希望能提高辨別飛行員心理問(wèn)題方面的能力。 對(duì)心理健康的篩查仍待改進(jìn)

在德國(guó)之翼空難發(fā)生之前，國(guó)際民航組織的上述提議就已經(jīng)提交并開始接受審定。早在2012年，國(guó)際民航組織的“民用航空醫(yī)學(xué)手冊(cè)”就提出了要特別注意飛行員的心理健康問(wèn)題的提議。 “尤其是持有飛行執(zhí)照的年輕人”，該“指南”寫道，“飛行員存在的可能影響飛行安全的特定疾?。ㄖ饕蔷駟?wèn)題和行為問(wèn)題）與用來(lái)檢查飛行員的手段（傳統(tǒng)的身體檢查）明顯不匹配?！?/p>

航空航天醫(yī)學(xué)會(huì)有關(guān)心理健康的提議是在2012年3月27日的空難發(fā)生后提出的。在那次空難中，美國(guó)捷藍(lán)航空的機(jī)長(zhǎng)關(guān)閉了正在駕駛的空客A320客機(jī)的無(wú)線電裝置，并告知副駕駛他已更改原定的目的地，然后開始咒罵耶穌和。

航空航天醫(yī)學(xué)會(huì)（AsMA）表達(dá)了同樣的擔(dān)憂。德國(guó)之翼空難后該協(xié)會(huì)網(wǎng)站上了一些評(píng)論，在評(píng)論中，航空航天醫(yī)學(xué)會(huì)主席小菲利普?J.斯卡帕（Philip J. Scarpa Jr.）表示，“招聘過(guò)程中進(jìn)行初步篩選后，大多數(shù)航空公司不再對(duì)飛行員進(jìn)行任何定期心理健康評(píng)估。航空業(yè)在飛行員心理健康篩查方面仍有改進(jìn)空間?！?/p>

斯卡帕指出，要預(yù)測(cè)出突然出現(xiàn)的問(wèn)題雖然很難，但也“不要為常規(guī)測(cè)試進(jìn)行辯護(hù)”，抑郁、焦慮、躁狂和其他問(wèn)題的診斷相對(duì)比較容易，而且對(duì)這些問(wèn)題的篩查勢(shì)在必行。航空航天醫(yī)學(xué)會(huì)支持在例行航空醫(yī)學(xué)檢查中對(duì)飛行員進(jìn)行“盡量不作更改的、易于操作的有效的心理測(cè)試”。除了篩選以外，航空公司也應(yīng)該教育飛行員和他們的家庭如何辨認(rèn)和上報(bào)精神病的跡象。

斯卡帕表示，此外，航空公司還應(yīng)為飛行員提供可以報(bào)告一切問(wèn)題的“安全地帶”，這對(duì)于鼓勵(lì)飛行員主動(dòng)上報(bào)自身存在的問(wèn)題十分重要。比如飛行員工會(huì)等機(jī)構(gòu)，能夠增加飛行員報(bào)告心理健康問(wèn)題和機(jī)構(gòu)向飛行員提供心理援助的概率。

斯卡帕稱，這些提議號(hào)召對(duì)飛行員進(jìn)行測(cè)試。對(duì)航空體格檢查人員而言，在飛行員已有的定期航空體格檢查中操作這些測(cè)試非常簡(jiǎn)單。

航空航天醫(yī)學(xué)會(huì)稱“不建議將全面的精神病評(píng)估納入飛行員的常規(guī)航空醫(yī)學(xué)評(píng)估中”，而是“在總體上讓航空醫(yī)學(xué)檢查人員和航空界更加關(guān)注飛行員的心理健康問(wèn)題，尤其是關(guān)注那些可檢查出來(lái)的、更常見(jiàn)的心理健康問(wèn)題，以及生活中會(huì)影響飛行員和飛行性能的壓力源。我們鼓勵(lì)這么做，方法是提高教育力度，并在全球范圍內(nèi)提高對(duì)航空業(yè)心理健康的重要性的認(rèn)識(shí)。”

這些指南也建議這些測(cè)試可以以向飛行員提問(wèn)的方式進(jìn)行，提問(wèn)的方式有助于營(yíng)造一種不具威脅性的環(huán)境，并有助于醫(yī)生與飛行員建立融洽關(guān)系，從而可以了解飛行員的工作、家庭情況。 飛行員更傾向于“揚(yáng)長(zhǎng)避短”

羅恩?弗雷（Ron Frey）稱，航空航天醫(yī)學(xué)會(huì)提出了使用“快速有效”的方法來(lái)發(fā)現(xiàn)飛行員的心理健康問(wèn)題，然而該提議并沒(méi)有繼續(xù)深入。弗雷是一名組織心理學(xué)家，還是加拿大渥太華人為因素和事故調(diào)查所的資深合伙人。他稱國(guó)際民航組織和國(guó)家監(jiān)管機(jī)構(gòu)需要“一個(gè)更加現(xiàn)代化和完整的方法來(lái)評(píng)估飛行員的心理健康?！?/p>

“航空業(yè)存在的問(wèn)題錯(cuò)綜復(fù)雜，”弗雷稱。他在包括航空業(yè)在內(nèi)的幾個(gè)行業(yè)進(jìn)行工作心理評(píng)估工作。多年來(lái)，全面的心理測(cè)試在許多行業(yè)內(nèi)的實(shí)踐效果都很好，且應(yīng)該將心理健康測(cè)試納入到常規(guī)的航空醫(yī)學(xué)檢查內(nèi)，傳統(tǒng)上常規(guī)檢查主要用于檢查身體。他表示，如果操作和審查恰當(dāng)，這些測(cè)試就能夠辨別出飛行員的心理健康問(wèn)題，即便受測(cè)者試圖隱藏自身的問(wèn)題。

弗雷稱，飛行員選擇不上報(bào)自己的工作壓力、勞累、抑郁和焦慮的癥狀這種情況在航空業(yè)內(nèi)非常普遍。飛行員不上報(bào)抑郁和焦慮的癥狀以及潛在相關(guān)的問(wèn)題，使得評(píng)估這些精神健康問(wèn)題變得很難。據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)，在普通人群中，10%～15%的人有過(guò)精神抑郁的經(jīng)歷，這些抑郁癥患者的自殺風(fēng)險(xiǎn)比一般人高出20倍。

篇5

中圖分類號(hào) G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1005-4634（2012）05-0048-05

0 引言

《自動(dòng)控制原理》是航空航天類本科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。以筆者所在的北京理工大學(xué)為例，航空宇航科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科下屬的飛行器設(shè)計(jì)與工程、航天運(yùn)輸與控制、飛行器動(dòng)力工程、武器系統(tǒng)與發(fā)射工程、探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)等專業(yè)的本科生，均在大三第一學(xué)期必修《自動(dòng)控制原理》經(jīng)典控制理論部分，包括54個(gè)理論課時(shí)和10個(gè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，其任務(wù)是通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，《自動(dòng)控制原理》還是學(xué)習(xí)測(cè)試技術(shù)、飛行器制導(dǎo)與控制技術(shù)、飛行器總體設(shè)計(jì)、航天器測(cè)控原理等諸多專業(yè)課程的先修課，在航空航天類專業(yè)的本科生培養(yǎng)計(jì)劃中占據(jù)著非常重要的地位。

《自動(dòng)控制原理》的授課模式一般有兩種：一是將經(jīng)典控制理論部分和現(xiàn)代控制理論部分分開講述，先講授經(jīng)典控制后講授現(xiàn)代控制，目前國(guó)內(nèi)大部分高等院校均是采用的這種授課模式；二是將經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制融合講授，這種授課模式有助于培養(yǎng)學(xué)生從系統(tǒng)角度、全局高度來(lái)思考問(wèn)題的能力，更利于掌握控制理論的實(shí)質(zhì)。由于授課模式的沿襲性及單學(xué)期課時(shí)數(shù)的限制，北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)的《自動(dòng)控制原理》采用了前一種授課模式。授課教師采用A、B角的方式，教師隊(duì)伍中有授課近20年的教師，還有剛剛博士畢業(yè)踏上工作崗位的年輕教師，更難能可貴的是，所有授課教師均有出國(guó)留學(xué)或訪問(wèn)的經(jīng)歷，兼通中西教學(xué)模式之長(zhǎng)，融蓬勃朝氣與豐富經(jīng)驗(yàn)于一體。

本文主要是以《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(jiàn)》（教高[2012]4號(hào)）中“堅(jiān)持內(nèi)涵式發(fā)展”、“促進(jìn)高校辦出特色”、“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”、“提升國(guó)際交流與合作水平”等內(nèi)容為指導(dǎo)，結(jié)合北京理工大學(xué)的學(xué)校定位和辦學(xué)特色，以筆者在《自動(dòng)控制原理》經(jīng)典控制理論部分本科教學(xué)過(guò)程中的思考和認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，對(duì)北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)在《自動(dòng)控制原理》本科教學(xué)改革中的若干有效措施進(jìn)行總結(jié)和探討。

1 授課內(nèi)容及學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題

1.1《自動(dòng)控制原理》的授課內(nèi)容

筆者主要講授《自動(dòng)控制原理》中的經(jīng)典控制理論部分，授課內(nèi)容分為八章，分別是：自動(dòng)控制系統(tǒng)導(dǎo)論、自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析、根軌跡法、頻率法分析、控制系統(tǒng)校正、非線性系統(tǒng)和線性離散系統(tǒng)。其中，前六章和第八章是重點(diǎn)講授內(nèi)容，第七章是一般講授內(nèi)容。就總的講授內(nèi)容來(lái)說(shuō)，有理論性強(qiáng)、新概念多、系統(tǒng)性強(qiáng)、與工程尤其是航空航天工程聯(lián)系緊密的特點(diǎn)，如已列裝或在研的大部分導(dǎo)彈飛行器，其自動(dòng)駕駛儀的設(shè)計(jì)仍主要是在經(jīng)典控制理論的框架下完成的。學(xué)習(xí)過(guò)程是先了解控制系統(tǒng)的組成尤其是強(qiáng)調(diào)“反饋”的概念，再根據(jù)實(shí)際的控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)時(shí)域法、根軌跡法、頻率法等分析系統(tǒng)性能的優(yōu)劣對(duì)比，最后對(duì)系統(tǒng)整體性能進(jìn)行校正和設(shè)計(jì)，可以說(shuō)，整個(gè)過(guò)程是一個(gè)完整的體系，更是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。

1.2《自動(dòng)控制原理》學(xué)習(xí)過(guò)程中的幾點(diǎn)問(wèn)題

無(wú)論哪門課程，講授目的均是希望學(xué)習(xí)者能夠掌握相關(guān)知識(shí)的基本原理、分析方法并最終做到靈活運(yùn)用?？荚嚦煽?jī)是評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者是否達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)參考，但考試成績(jī)并不能表明一個(gè)學(xué)生是否真正達(dá)到了上述標(biāo)準(zhǔn)。為了準(zhǔn)確評(píng)估《自動(dòng)控制原理》的講授效果，真正了解該門課程學(xué)習(xí)中可能存在的問(wèn)題，不但要時(shí)刻注意本專業(yè)學(xué)生在修習(xí)過(guò)程中的反饋意見(jiàn)，而且要廣泛調(diào)研和閱讀其它學(xué)校和專業(yè)的教師在該門課程上的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者的親身體驗(yàn)和思考，認(rèn)為航空航天類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)《自動(dòng)控制原理》過(guò)程中可能面對(duì)的主要問(wèn)題包括：（1）部分學(xué)生由于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，對(duì)課程中涉及到的數(shù)學(xué)知識(shí)產(chǎn)生畏難情緒，進(jìn)而無(wú)法很好地掌握控制系統(tǒng)的分析方法；（2）不能將所學(xué)的控制理論知識(shí)與自己專業(yè)的實(shí)際案例充分地聯(lián)系起來(lái)，這主要是在學(xué)習(xí)過(guò)程中接觸專業(yè)案例少造成的；（3）閱讀英文文獻(xiàn)的能力不足，而且這種不足突出表現(xiàn)在缺乏對(duì)專業(yè)詞匯的正確理解上，這說(shuō)明《自動(dòng)控制原理》需要適度地推進(jìn)雙語(yǔ)教學(xué)改革；（4）無(wú)法將基本理論和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件MATLAB結(jié)合起來(lái)進(jìn)行更有效地控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即割裂了基本理論和計(jì)算機(jī)輔助軟件相輔相成、互相印證、互相促進(jìn)的關(guān)系；（5）從系統(tǒng)角度理解控制系統(tǒng)核心思想的能力不足，即無(wú)法做到融會(huì)貫通，更談不上靈活運(yùn)用，這需要授課過(guò)程中注意前后串聯(lián)，幫助學(xué)生建立起系統(tǒng)概念。針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合北京理工大學(xué)辦學(xué)定位和航空航天類專業(yè)《自動(dòng)控制原理》的授課特色，授課教師均提出了有針對(duì)性的改革措施。多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐證明，這些措施很好地解決了北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)本科生在《自動(dòng)控制原理》課程中的學(xué)習(xí)問(wèn)題，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)興趣和“自主學(xué)習(xí)”能力。

2 教學(xué)改革的若干舉措

2.1從數(shù)學(xué)基礎(chǔ)抓起

“工欲善其事，必先利其器?！薄蹲詣?dòng)控制原理》課程涉及大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，如拉氏變換及其逆變換、微分方程、差分方程、復(fù)變函數(shù)理論、Z變換等。毫不夸張地說(shuō)，扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底是學(xué)好該課程的基礎(chǔ)。如果學(xué)生缺乏必要的數(shù)學(xué)知識(shí)，教師又不能適時(shí)補(bǔ)上這個(gè)不足的話，很容易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的畏難情緒，不可避免地會(huì)影響教學(xué)效果。

北京理工大學(xué)授課教師的做法是在《自動(dòng)控制原理》開課伊始，就給學(xué)生列出所有需要用到的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)。一方面引導(dǎo)學(xué)生重新復(fù)習(xí)這些已經(jīng)學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)知識(shí)；另一方面，授課教師還會(huì)抽出專門的課時(shí)來(lái)對(duì)這些數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和重點(diǎn)講授。為了不斷加深學(xué)生對(duì)這些數(shù)學(xué)知識(shí)的理解，在用到相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具時(shí)，授課教師都會(huì)結(jié)合具體的實(shí)例進(jìn)行更詳細(xì)地講述。為了盡可能減少學(xué)生在學(xué)習(xí)中的畏難情緒，北京理工大學(xué)授課教師在考試中堅(jiān)持“注重概念，弱化計(jì)算”的理念，只要學(xué)生思路正確，僅僅是計(jì)算錯(cuò)誤的情況下，盡量少扣或不扣分。

2.2雙語(yǔ)教學(xué)，與國(guó)際接軌

開展雙語(yǔ)教學(xué)有助于我國(guó)高等教育與國(guó)際接軌，是當(dāng)前教育改革的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，同時(shí)也得到了教育部等相關(guān)部門的大力支持。在雙語(yǔ)教學(xué)的改革中，有一點(diǎn)需要明確的是，專業(yè)課雙語(yǔ)教學(xué)的目的并不是為了增加學(xué)生的詞匯量，也不是為了提高學(xué)生外語(yǔ)的寫作水平，更不是為了教學(xué)生外語(yǔ)語(yǔ)法，而是為了增強(qiáng)學(xué)生閱讀專業(yè)外文文獻(xiàn)的能力和對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解能力。近年來(lái)，英語(yǔ)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為全世界通用的語(yǔ)言，最新的科研成果更主要是以英文形式發(fā)表。所以，我國(guó)高等教育中大部分的雙語(yǔ)教學(xué)均是采用中文和英文的雙語(yǔ)授課模式。

由于《自動(dòng)控制原理》涉及到的諸多基本理論和分析方法大都是從國(guó)外引進(jìn)和翻譯過(guò)來(lái)的，加上國(guó)外學(xué)術(shù)界習(xí)慣用人名來(lái)命名定理的做法，給國(guó)內(nèi)學(xué)生記憶和理解這些理論和方法增加了額外的困難。如用于判定線性系統(tǒng)穩(wěn)定與否的勞斯判據(jù)就是以英國(guó)數(shù)學(xué)家Edward John Routh的名字命名的，類似這樣的例子還有很多，這對(duì)于習(xí)慣望文生義的國(guó)內(nèi)學(xué)生來(lái)說(shuō)，想僅僅從字面意思來(lái)理解勞斯判據(jù)本身幾乎是不可能的。有鑒于此，基于航空航天類專業(yè)《自動(dòng)控制原理》雙語(yǔ)教學(xué)改革的目的主要是為了增加學(xué)生對(duì)專業(yè)詞匯認(rèn)知這一基本的出發(fā)點(diǎn)，決定了航空航天類專業(yè)《自動(dòng)控制原理》雙語(yǔ)教學(xué)的授課方針應(yīng)以中文為主、英語(yǔ)為輔。具體做法是，每當(dāng)?shù)谝淮纬霈F(xiàn)新的名詞、原理和方法時(shí)，授課教師先用中文進(jìn)行詳細(xì)講解，然后告訴大家這些名詞、原理和方法在英文中的表示方法和來(lái)源，并在以后遇到這些名詞、原理和方法時(shí)，更多地采用英文表述。如傳遞函數(shù)（Transfer Function）、勞斯判據(jù)（Routh Criterion）、階躍響應(yīng)（Step Response）、脈沖響應(yīng)（Impulse Response）、根軌跡（RootLocus）等，都可以采用這種處理方式。此外，還需要注意引導(dǎo)學(xué)生適量閱讀英文參考書和專業(yè)文獻(xiàn)，由于Katsuhiko Ogata所著《Modern Control Engineer-ing》一書在世界范圍內(nèi)的廣泛被接受性，北京理工大學(xué)同樣推薦學(xué)生將這本書作為英文參考書。

2.3融科研于教學(xué)

隨著我國(guó)高等教育改革的不斷實(shí)施和深入，昔日的“填鴨式”教學(xué)已逐步被更能激發(fā)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”能力的“啟發(fā)式”、“案例式”教學(xué)所取代。在《自動(dòng)控制原理》的教學(xué)中，如果只是講授一般的數(shù)學(xué)公式和物理定理，而與實(shí)際工程割裂開來(lái)的話，很可能出現(xiàn)的后果就是學(xué)生學(xué)習(xí)后不知道用在什么地方，更不知道如何用，更糟糕的情況是學(xué)生在考試后就把所學(xué)的東西全忘掉了。為了避免這一狀況的發(fā)生，有必要將專業(yè)案例、授課教師的科研項(xiàng)目融入日常的教學(xué)工作中去，讓科研帶動(dòng)教學(xué)、教學(xué)促進(jìn)科研。

如在第一章講授自動(dòng)控制系統(tǒng)定義和基本組成的時(shí)候，通用的教材是舉一些工業(yè)上常見(jiàn)的例子，像室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)引入自動(dòng)控制的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和反饋的概念。這種講授方法是很好的，有利于學(xué)生建立對(duì)控制系統(tǒng)組成的直觀概念，并認(rèn)識(shí)到自動(dòng)控制的核心思想所在。對(duì)于航空航天類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，在講述通用案例的同時(shí)，還可以結(jié)合航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用案例，如引入圖1所示的導(dǎo)彈攻擊飛機(jī)的案例。在這個(gè)案例中，導(dǎo)彈根據(jù)自己探測(cè)到的目標(biāo)機(jī)動(dòng)特性，依據(jù)一定的制導(dǎo)律生成最佳攻擊曲線，當(dāng)彈上的測(cè)試設(shè)備探測(cè)到實(shí)際飛行路線和預(yù)定飛行路線出現(xiàn)偏差的時(shí)候，彈載計(jì)算機(jī)會(huì)依據(jù)一定的法則生成控制指令，氣動(dòng)舵機(jī)來(lái)執(zhí)行這一控制指令，從而達(dá)到控制導(dǎo)彈回到預(yù)定飛行路線的目的。按照這一描述可以畫出它的系統(tǒng)方塊圖，如圖2所示，和基本的負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)（如圖3所示）對(duì)應(yīng)起來(lái)，預(yù)定飛行路線對(duì)應(yīng)給定輸入、彈載計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)控制器、氣動(dòng)舵機(jī)對(duì)應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、導(dǎo)彈就是被控對(duì)象、實(shí)際飛行路線即是實(shí)際輸出、彈載測(cè)試設(shè)備即對(duì)應(yīng)測(cè)量輸出的傳感器。這樣講授下來(lái)，由于比較貼近專業(yè)方向，同學(xué)們就很容易理解控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并對(duì)輸入、輸出、被控對(duì)象、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器的作用及反饋的概念有了更為直觀和深刻的認(rèn)識(shí)。

在講述控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能的時(shí)候，大量引入航空航天的專業(yè)案例，尤其是一些因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)失誤或控制系統(tǒng)未能正常工作產(chǎn)生重大損失的失敗案例，對(duì)引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣頗有幫助。從教學(xué)的效果看，這些案例的引入，不僅加深了學(xué)生對(duì)《自動(dòng)控制原理》重要性的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了他們學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)，還培養(yǎng)了他們對(duì)所學(xué)專業(yè)的興趣。在此基礎(chǔ)上，可以注意吸收一些對(duì)自動(dòng)控制理論或應(yīng)用感興趣的學(xué)生提前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，并挑選與任課教師負(fù)責(zé)項(xiàng)目相關(guān)或者處于航空航天控制前沿的研究方向，如臨近空間飛行器的制導(dǎo)與控制技術(shù)，讓他們自由發(fā)揮，思考和創(chuàng)新，切實(shí)培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力。

此外，授課教師要非常注重“基于書本、超越書本”。比如香農(nóng)（Shannon）采樣定理認(rèn)為：對(duì)于一個(gè)連續(xù)信號(hào)來(lái)說(shuō)，當(dāng)采樣角頻率是該連續(xù)信號(hào)所含最高次諧波頻率兩倍以上的話，即能做到一個(gè)周期內(nèi)采樣兩次以上的話，那么經(jīng)采樣后所得到的脈沖序列，就包含了原連續(xù)信號(hào)的全部信息，可通過(guò)理想濾波器把原信號(hào)毫無(wú)失真地恢復(fù)出來(lái)。這一表述在數(shù)學(xué)理論上是沒(méi)有任何問(wèn)題的，但在實(shí)際工程項(xiàng)目中往往是行不通的，比如一個(gè)正弦曲線的測(cè)試，一個(gè)周期里只采樣兩三個(gè)點(diǎn)的情況下，幾乎沒(méi)有可能復(fù)現(xiàn)原信號(hào)。類似于這樣的問(wèn)題，授課教師需要在授課過(guò)程中向?qū)W生特別強(qiáng)調(diào)。

2.4計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

由于《自動(dòng)控制原理》在授課過(guò)程中涉及到的數(shù)學(xué)公式、圖形（結(jié)構(gòu)圖、框圖、根軌跡圖、伯德圖等）比較多，非常不方便在課堂上進(jìn)行直接板書，一旦板書不清楚會(huì)直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。而這些公式和圖形是非常適合以幻燈片（PPT）的形式來(lái)進(jìn)行表述的，學(xué)生也更樂(lè)意看到這種方式。北京理工大學(xué)授課教師同樣采用了以PPT為主的授課模式，配以適當(dāng)?shù)膭?dòng)畫，給學(xué)生一個(gè)更為直觀的展示。如在講授動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的時(shí)候，延遲時(shí)間、上升時(shí)間、峰值時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間等名詞的定義并不是那么容易理解，但通過(guò)動(dòng)畫的形式就可以很清楚、明了地向同學(xué)們展示這些概念的不同，學(xué)生反映良好。再比如在講授不同阻尼比情況下二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)特性的時(shí)候，只靠文字表述“隨著阻尼比的增大，系統(tǒng)的響應(yīng)越快，但超調(diào)量越大”的話，大部分學(xué)生是比較茫然的。如果換成通過(guò)PPT展示給同學(xué)們?nèi)鐖D4所示的響應(yīng)曲線時(shí)，就會(huì)一目了然，同時(shí)，還有助于同學(xué)們掌握零阻尼、欠阻尼、臨界阻尼、過(guò)阻尼等情況下單位階躍響應(yīng)特性的不同。

MATLAB是學(xué)習(xí)《自動(dòng)控制原理》的學(xué)生必須掌握的一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助分析工具。實(shí)際上，一個(gè)令人引以為傲的事實(shí)是，北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)本科生的MATLAB基礎(chǔ)知識(shí)都是在《自動(dòng)控制原理》的課堂上學(xué)到的。由于年輕學(xué)生對(duì)新鮮事物天生的好奇感，當(dāng)他們看到教材上一幅幅精美的圖片是通過(guò)MATLAB展示在自己面前的時(shí)候，不但會(huì)加深他們對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，更會(huì)激發(fā)他們學(xué)習(xí)這門課的熱情。比如講二階欠阻尼系統(tǒng)階躍響應(yīng)的時(shí)候，可以首先引導(dǎo)學(xué)生思考一個(gè)問(wèn)題：“既然阻尼比越小，系統(tǒng)響應(yīng)越快，超調(diào)量越大，那怎么來(lái)選擇合適的阻尼比呢？”然后再用教學(xué)計(jì)算機(jī)上裝載的MATLAB畫出圖5，這是阻尼比位于[0.10.9]之間，以上升時(shí)間為橫坐標(biāo)、超調(diào)量為縱坐標(biāo)的Pareto圖，同時(shí)在圖中標(biāo)示阻尼比分別為0.4、0.707和0.8所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。以這個(gè)直觀的示意圖做基礎(chǔ)，同學(xué)們就很容易理解為什么工程上一般要求阻尼比在[0.4 0.8]范圍內(nèi)了，再告訴同學(xué)們阻尼比為0.707時(shí)控制系統(tǒng)效果最佳，他們也就明白了因果來(lái)源。如果更進(jìn)一步畫出阻尼比分別為0.6、0.707和0.8時(shí)候的單位階躍響應(yīng)曲線來(lái)，如圖6所示，同學(xué)們就會(huì)有一個(gè)更加明確和直觀的印象。此外，授課教師還可以通過(guò)課下作業(yè)的形式，引導(dǎo)學(xué)生利用課堂所學(xué)知識(shí)編程實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的響應(yīng)曲線，使學(xué)生可以親身感受到響應(yīng)曲線隨不同參數(shù)變化的規(guī)律，不但可以加深學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)，還有助于學(xué)生掌握輔助軟件的用法。

用MATLAB輔助教學(xué)可能會(huì)帶來(lái)的一個(gè)副作用就是，同學(xué)們可能覺(jué)得只要掌握MATLAB就可以了，而忽略了自動(dòng)控制本身的基本原理和定性的分析方法。這是授課教師在教學(xué)過(guò)程中需要重點(diǎn)留意并刻意避免的問(wèn)題之一，北京理工大學(xué)授課教師在每次用MATLAB輔助教學(xué)時(shí)，都會(huì)強(qiáng)調(diào)基本原理的重要性，同時(shí)會(huì)刻意用所學(xué)的定性分析方法來(lái)評(píng)估MATLAB結(jié)果的正確與否，并一再?gòu)?qiáng)調(diào)，MATLAB只是一個(gè)輔助大家進(jìn)行控制系統(tǒng)分析的工具，不能取代大家所學(xué)的基本原理和分析方法本身，考試中也不會(huì)考這方面的內(nèi)容。

2.5注重前后串聯(lián)，建立系統(tǒng)概念

《自動(dòng)控制原理》本身的講授內(nèi)容多、跨度時(shí)間長(zhǎng)，而且學(xué)生同時(shí)還在修習(xí)其它課程，所以用在《自動(dòng)控制原理》這一門課上的時(shí)間是極其有限的。而且一般教材也更傾向于將每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容獨(dú)立出來(lái)，如僅僅在第二章講述控制系統(tǒng)模型的建立方法，在以后的學(xué)習(xí)中就直接拿現(xiàn)成的傳遞函數(shù)來(lái)用；再如第三章講述時(shí)域分析法之后，在后續(xù)章節(jié)的講述中幾乎不會(huì)再涉及。很可能造成的一個(gè)后果就是學(xué)習(xí)過(guò)程中常常不清楚各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的相互聯(lián)系，也無(wú)法真正的做到融會(huì)貫通，在遇到實(shí)際的工程問(wèn)題時(shí)就會(huì)顯得束手無(wú)策、不知如何下手。這需要授課教師幫助同學(xué)們理清線索，弄清楚各個(gè)章節(jié)之間的因果關(guān)系。

篇6

也許是對(duì)霍金提議的回應(yīng)，美國(guó)國(guó)家航空航天局于2011年12月5曰宣布，他們發(fā)現(xiàn)了一顆太陽(yáng)系外行星。這顆行星被命名為開普勒-22b，與地球環(huán)境相似，可能適宜人類生存。美國(guó)國(guó)家航空航天局的聲明是迄今以來(lái)對(duì)包括霍金在內(nèi)的一些人提出的移居地球以外星系的比較正面的回應(yīng)之一，此前，包括美國(guó)國(guó)家航空航天局和其他一些天文、航天航空專家也提出過(guò)人類有可能移居火星、月球等星球。

那么，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的開普勒-22b是一顆什么樣的行星，是否與地球完全相同或相似呢?美國(guó)國(guó)家航空航天局作了一些初步的介紹。

開普勒22b行星位于宜居-帶內(nèi)，宜居帶是指行星距離恒星遠(yuǎn)近合適的區(qū)域，在這一區(qū)域中，恒星傳遞給行星的熱量適中，行星表面既不太熱也不太冷，因此可能適合人和其他生物生存。另外，開普勒-22b屬于另一個(gè)恒星系，它在這個(gè)恒星系中的位置與地球在太陽(yáng)系中的位置相似，開普勒-22b圍繞恒星公轉(zhuǎn)的周期是290天，而地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期是365天。研究人員據(jù)此推測(cè)，開普勒-22b表面平均溫度大約是22攝氏度。

另外，開普勒-22b的直徑為地球的2.4倍，其體積介于海王星與地球之間。研究人員目前認(rèn)為，這顆星球表面可能被海洋覆蓋，而這種海洋可能與地球海洋相同，因此開普勒-22b“可能適宜生命生存”。

此外，美國(guó)國(guó)家航空航天局還指出，人類可以移居地球以外的宜居星球不止開普勒-22b一個(gè)，而有可能超過(guò)1000顆。開普勒太空望遠(yuǎn)鏡于。2009年發(fā)射至太空的。目的是搜尋與地球類似的行星。開普勒太空望遠(yuǎn)鏡上裝有9500萬(wàn)像素相機(jī)，其任務(wù)是在天鵝座和天琴座的大約10萬(wàn)個(gè)恒星系中搜尋類似地球的行星。目前，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡已發(fā)現(xiàn)1000多顆可能適宜生命生存的星球，其中10顆可能位于宜居帶內(nèi)，但仍需進(jìn)一步研究。目前只有開普勒-22b被證實(shí)是位于宜居帶串的行星。

移居其他星球的交通工具

人類移居其他星球確實(shí)存在可能，但是，要把這種可能‘變成現(xiàn)實(shí)需要解決很多問(wèn)題，其中一個(gè)重要和最直接的問(wèn)題是，用什么樣的運(yùn)輸工具把人類送上其他星球。

把人類移居到開普勒-22b或其他宜居星球有兩類運(yùn)輸工具，一是航天飛機(jī)或宇宙飛船，二是太空電梯。

人類現(xiàn)在已經(jīng)能使用航天飛機(jī)和宇宙飛船載人飛行，但是對(duì)這類航空航天器有非常高的技術(shù)和材料要求。例如，航天飛機(jī)和飛船升空和返回都要經(jīng)過(guò)大氣層，所以進(jìn)入大氣層的角度要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格計(jì)算。角度小了會(huì)脫離軌道，角度大了可能會(huì)產(chǎn)生劇烈摩擦而燒毀。另外，載人飛行的航天飛機(jī)和飛船還要防止太空中的輻射對(duì)人造成傷害。

以防止航天飛機(jī)和飛船外殼燒毀為例，現(xiàn)在的航天飛機(jī)外殼采用鈦合金制作，還要涂上多層絕熱材料，例如，改性酚醛樹脂。此外，航天飛機(jī)最哆R層還有一層隔熱瓦，是由特殊陶瓷制成的，并且可以隨時(shí)脫落。這使得航天飛機(jī)進(jìn)入大氣層時(shí)當(dāng)外層溫度升到一定程度就脫落掉，相當(dāng)于脫一層皮，以保護(hù)航天飛機(jī)和其中的

宇航員

然而，以目前的技術(shù)來(lái)看，航天飛機(jī)和飛船是否能飛行到達(dá)像開普勒-22b行星的距離不僅對(duì)這類航天器的外殼有更高要求，而且對(duì)其飛行和保護(hù)飛行器內(nèi)的生命也提出了更高的要求。因?yàn)?，開普勒-22b距離地球大約有600光年，人類要乘坐現(xiàn)有的航天飛機(jī)或宇宙飛船前往這顆星球需要2200萬(wàn)年。這也意味著，即使航天飛機(jī)或宇宙飛船的各項(xiàng)技術(shù)符合要求，人類也不可能到達(dá)這顆星球，因?yàn)榘船F(xiàn)有人類的壽命，飛船上的所有人在遠(yuǎn)未到達(dá)開普勒-22b之時(shí)就早已全部死亡。

太空電梯是另一些研究人員的設(shè)想，他們計(jì)劃建造的太空電梯可向天空延伸620.00英里，只不過(guò)這種太空電梯是一種電纜，像一個(gè)旋轉(zhuǎn)套索，通過(guò)向心力牽引來(lái)固定和向天空延伸。而且，隨著未來(lái)納米材料和技術(shù)發(fā)展到實(shí)用階段，可以建造出更輕薄、更堅(jiān)硬的管材，有望使太空電梯延伸得更高，而且成本更低。不過(guò)，這一切現(xiàn)在只是紙上談兵。即使太空電梯能達(dá)到實(shí)用的階段，人類是否能沿著這樣的電梯爬向其他星球也存在很多問(wèn)題，例如，如何防范太空的輻射、超高溫和超低溫，以及如何在缺少氧氣的太空呼吸。

其他星球的環(huán)境是否適宜人類?

人類移居其他星球的另一個(gè)重要條件是，其他星球必須像地球一樣適宜人類生存。而要明確其他星球適宜人類居住必須實(shí)地探測(cè)。美國(guó)國(guó)家航空航天局認(rèn)為開普勒-22b行星適宜人類或生命存在全都是一種猜測(cè)，并沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)地考察，因此開普勒-22b行星及其他類似地球的星球可能適宜人類居住只是一種理論上的推測(cè)。

那么，適宜人類居住的條件應(yīng)該有哪些呢?水、空氣、陽(yáng)光、適宜的溫度和糧食等都是必須的。但是，迄今為止，人類對(duì)可以觸及的星球的探索都表明，其他星球上這些物質(zhì)都不存在，有的星球上可能存在一些物質(zhì)，但也只是一種估計(jì)。例如，月球上是否有水也存在爭(zhēng)議。2009年11月13日美國(guó)國(guó)家航空航天局宣布，月球坑觀測(cè)和傳感衛(wèi)星獲得的撞月數(shù)據(jù)顯示，月球上存在水。但是，這一發(fā)現(xiàn)也受到質(zhì)疑。

同樣，2007年3月，歐洲航天局的火星快車號(hào)探測(cè)器發(fā)回的數(shù)據(jù)顯示，火星南極地區(qū)的冰蓋直徑約有1000公里，總面積比美國(guó)得克薩斯州還大。探測(cè)器的雷達(dá)設(shè)備測(cè)出，冰層厚達(dá)3.7公里，體積約有160萬(wàn)立方公里。雖然冰層含有顏色偏暗的塵埃雜質(zhì)，但冰層中固態(tài)水的含量估計(jì)超過(guò)90％。但是，即使月球和火星上有水，這樣的水是否適宜人類直接飲用，也有待更深入的調(diào)查和研究來(lái)確認(rèn)。

另一方面，迄今為止所有科學(xué)研究的發(fā)現(xiàn)證明，其他星球和外太空的環(huán)境對(duì)適應(yīng)了地球的人類其實(shí)是有巨大危險(xiǎn)的。其他星球和外太空的環(huán)境缺少氧氣，充滿電離輻射、高能粒子等。另外，人類即使能移居其他星球也還面臨著微重力的巨大挑戰(zhàn)。

輻射是人類移居其他星球所面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。在太空中的輻射主要有x射線、γ射線、字宙射線和高速太陽(yáng)粒子。前兩者已被大量的事實(shí)證明是致人患癌和其他疾病的重

要元兇，而后兩者還沒(méi)有研究結(jié)果證明它們對(duì)人的危害有多大，但危害是顯而易見(jiàn)的。宇宙射線是由低原子的氫到重原子的鈾的離子組成，是一些高能粒子。在地面上的粒子加速器上的實(shí)驗(yàn)表明，動(dòng)物吸收高劑量的粒子會(huì)造成神經(jīng)腦組織損傷和癌癥等疾病。

男一方面，在太空和其他星球上人類會(huì)因微重力環(huán)境下的失重而造成肌肉和骨骼的萎縮。

由于失重。還可以造成人的內(nèi)耳平衡器的失常。導(dǎo)致前庭一視覺(jué)反射的損害，長(zhǎng)時(shí)間都不能把眼光集中到目標(biāo)上，同時(shí)會(huì)讓人失去方向感。由于存在這些危險(xiǎn)，人類在移居其他星球之前必須把上述情況弄清?，F(xiàn)在，人類顯然不可能弄清開普勒-22b行星上的情況。但是可以通過(guò)弄清其他與地球相似的星球來(lái)了解這些情況。以火星為鑒

目前，人類正在了解火星上的環(huán)境是否適宜人類或生命生存。2004年1月9日，美國(guó)航空航天局宣布，勇氣號(hào)火星車首次測(cè)量了火星上的地表溫度，發(fā)現(xiàn)火星表面溫度為零下15攝氏度至零下5攝氏度，這意味著火星上的氣候比較“宜人”，與地球上的溫差變化有相似之處，可供人類居住。但是，溫度只是其，中一項(xiàng)條件，更重要的是其他條件，如是否有氧氣、水以及是否有輻射。

有鑒于此，2011年11月26日美國(guó)航空航天局又發(fā)射了另一個(gè)火星車――好奇號(hào)去火星，主要是探索火星過(guò)去或現(xiàn)在是否存在適宜生命生存的環(huán)境。但是，這一任務(wù)也極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)楹闷嫣?hào)火星車要行進(jìn)9億公里，預(yù)計(jì)于2012年8月6日在火星著陸，展開為期一個(gè)火星年(約687個(gè)地球日)的探測(cè)活動(dòng)。

通過(guò)好奇號(hào)上的設(shè)備，如火星樣品分析裝置和全景攝像機(jī)，人們可能獲得許多關(guān)于火星真實(shí)環(huán)境的清晰圖片，以此來(lái)推斷火星表面之下的水冰是否可以用來(lái)提取氧氣和液態(tài)水，或者可否直接從大氣里獲得氧氣；同時(shí)，也能從火星上所獲得的樣品得知火星塵土是否有毒，火星表面是否有沙塵風(fēng)暴，人在上面是否會(huì)受到影響，人類是否能夠在火星上獲得可資利用的資源等等。

男一方面，2007年，美國(guó)的另一個(gè)火星探測(cè)器――奧德賽在火星赤道附近發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇特的地下洞穴系統(tǒng)，其中至少包括7個(gè)巨大的洞穴，它們的晝夜氣溫變化不大，而且能阻擋飛沙走石、狂風(fēng)暴雨。研究人員運(yùn)用熱紅外成像技術(shù)對(duì)其中兩個(gè)洞穴進(jìn)行了進(jìn)一步勘測(cè)。發(fā)現(xiàn)其溫度在一天之內(nèi)相當(dāng)恒定。在白天，洞穴內(nèi)比地表上能曬到陽(yáng)光的區(qū)域要冷，但比在陰影下地區(qū)溫度高；在夜里，洞穴溫度則高于周圍地區(qū)。

如果人類登陸火星，這些洞穴將是建立基地的最佳選擇。因?yàn)?，人類如果想移居火星和其他星球，需要首先在這些星球上建立基地。這就像在地球上一樣，洞穴能為人類提供遮蔽，特別是抵擋沙塵暴和極端的天氣。如果在火星上有洞穴，即使在這個(gè)紅色星球上有各種輻射和危險(xiǎn)物質(zhì)，洞穴也能為移居者提供幫助，比如它們能抵擋流星雨、太陽(yáng)風(fēng)暴、紫外線和太空高能粒子對(duì)移居者和探索者的侵襲。

移居火星要等1000年

顯然，火星是人類目前所探索到的最理想的移居地，因?yàn)樗母鞣N環(huán)境與地球相似。火星是除金星之外離地球最近的行星，它離地球5570萬(wàn)～12000萬(wàn)公里?；鹦潜鹊厍蛐∫恍?，半徑為地球的53％，體積為地球的15％，質(zhì)量為地球的11％，表面重力為地球的38％?；鹦怯邢”〉拇髿?，95％是二氧化碳，還有3％的氮，大氣密度約為地球大氣的1％?；鹦敲?4.63小時(shí)自轉(zhuǎn)一圈，并在圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，周期為687天，因而與地球一樣，有四季分明的氣候。

美國(guó)火星協(xié)會(huì)制定了一個(gè)人類移居火星的計(jì)劃，在％000年后人類可能移居火星。

第一步是給火星加熱，因?yàn)榛鹦潜砻鏈囟葹榱阆?5攝氏度至零下5攝氏度。加熱的方法有多種，如讓一顆直徑2.5公里左右的小行星去撞擊火星，撞擊產(chǎn)生的巨大能量將使火星上的1萬(wàn)億噸冰融化成水，或者把一面直徑超過(guò)120公里的大鏡子安裝在火星表面21公里以上的軌道，讓太陽(yáng)光反射到火星。

第二步是形成雨雪等天氣現(xiàn)象。對(duì)火星加熱后，火星土壤中釋放出來(lái)的二氧化碳可以在20年內(nèi)讓火星溫度再升高5.6攝氏度，這時(shí)候一些冰開始融化成水，水也開始蒸發(fā)，并形成雨雪等天氣現(xiàn)象。

篇7

“這是一個(gè)完全可行的想法。”美國(guó)航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的工程師約翰·布羅菲說(shuō)。他參與組織了這次研討會(huì)。

事實(shí)上，此類想法多年來(lái)一直是美國(guó)航空航天局所實(shí)施的諸多地球防御計(jì)劃中的一部分。它們的主要研究對(duì)象就是那些可能會(huì)對(duì)地球構(gòu)成威脅的星體，不過(guò)目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)什么潛在的目標(biāo)。根據(jù)美國(guó)航空航天局的估計(jì)，在距離地球約4500萬(wàn)千米的范圍內(nèi)，一共存在著約19 500顆至少有100米寬、利用望遠(yuǎn)鏡足以觀測(cè)到的小行星。雖然對(duì)天體進(jìn)行重新布局這一做法多少有些過(guò)分，但是這一行動(dòng)也有其優(yōu)點(diǎn)。奧巴馬政府已計(jì)劃把宇航員送到近地小行星上，他們需要在一個(gè)微型航天器里待上3個(gè)-6個(gè)月，同時(shí)還要面臨深太空航程可能遇到的所有風(fēng)險(xiǎn)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，使用機(jī)器人不僅能夠近距離接觸小行星，而且只需1個(gè)月的時(shí)間就能抵達(dá)目的地。

可以把小行星停在地球和太陽(yáng)的引力平衡點(diǎn)（即所謂的“拉格朗日點(diǎn)”）上，成為人類探索外太空的一個(gè)固定基地。這一工程具有許多優(yōu)點(diǎn)，其中之一是：從地球向太空發(fā)射物體需要大量的電力、燃料和資金來(lái)使發(fā)射物擺脫地球的引力，而利用小行星上開采的資源，則能夠非常容易地在太陽(yáng)系中穿行。

“許多小行星能夠?yàn)槿祟愄剿魍馓仗峁┎簧賻椭?。比如行星上的金屬元素（例如鐵）可以用來(lái)建造空間基地；有些行星上含有大量的水，不僅能夠用于維持生命，而且可以將其分解成氫氣和氧氣，用于制作燃料；同時(shí)，宇宙飛船船體周圍的小行星風(fēng)化層能夠屏蔽來(lái)自深太空的射線輻射，從而保證飛船能夠更為安全地前往其他行星；小行星也可能成為人類在月球上建設(shè)營(yíng)地的補(bǔ)給站之一，為基地提供足夠多的資源，從而使人類對(duì)太陽(yáng)系進(jìn)行更加深入的探索?！毙行菂f(xié)會(huì)的創(chuàng)始人之一、加州理工學(xué)院研討會(huì)的另一個(gè)組織者、工程師路易斯·弗里德曼說(shuō)。此外，小行星上還有許多潛在的礦產(chǎn)資源，可以開采后帶回地球。即使是一個(gè)體積比較小的小行星，其含有的金屬都可能是人類歷史上所開采的全部金屬量的30倍左右，估計(jì)價(jià)值70萬(wàn)億美元。另外，天文學(xué)家也有機(jī)會(huì)對(duì)太陽(yáng)系的早期星體進(jìn)行近距離的觀察和研究，從而獲得一些重要的科學(xué)數(shù)據(jù)。

雖然這一計(jì)劃在技術(shù)上是可行的，但是要移動(dòng)小行星并不是一件容易的事，因?yàn)樾⌒行堑闹亓炕旧隙荚诎偃f(wàn)噸以上。大多數(shù)的小行星是不規(guī)則的巖石塊，它們沿著不規(guī)則的軸進(jìn)行無(wú)序的自轉(zhuǎn)，這要求工程師能夠?qū)@個(gè)具有巨大潛在危險(xiǎn)的“大家伙”進(jìn)行絕對(duì)的控制。行星協(xié)會(huì)的工程師馬爾科·坦塔蒂尼說(shuō)：“這和行星防御完全相反，如果做錯(cuò)了某件事情，那么可能會(huì)釀成另一起‘通古斯事件’。”他提到的“通古斯事件”是一起于1908年發(fā)生在俄羅斯地區(qū)的由流星或彗星引起的巨大爆炸事件。當(dāng)然，根據(jù)計(jì)劃，任何一顆被帶回地球的小行星都會(huì)足夠小，以避免發(fā)生類似悲劇。

盡管如此，對(duì)于那些喜歡克服各種潛在困難的工程師來(lái)說(shuō)，這些問(wèn)題都有可能被一一解決掉。工程師路易斯·弗里德曼說(shuō)，小行星移動(dòng)計(jì)劃將有助于展示人類在外太空中建設(shè)空間基地的能力。例如，該計(jì)劃將告訴工程師怎樣去捕獲一個(gè)不合作的目標(biāo)，而這對(duì)于未來(lái)的行星防御來(lái)說(shuō)是一種非常好的前期實(shí)踐。如果捕獲一顆比較大的小行星的任務(wù)過(guò)于艱巨，研究人員可以首先以那些體積較小的行星（例如直徑為2米～9米）為目標(biāo)，然后隨著工程師各項(xiàng)技術(shù)的提高，再處理大一些的小行星。

2010年，工程師約翰·布羅菲曾幫助美國(guó)航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行過(guò)一項(xiàng)有關(guān)的研究，探討了將一顆寬約2米、重約10噸的小行星帶到國(guó)際空間站的可行性。這項(xiàng)任務(wù)將能夠幫助宇航員和工程師，使他們學(xué)會(huì)如何在太空中處理小行星上的有關(guān)材料和礦石。噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究表明，機(jī)器人使用一些簡(jiǎn)單的工具（例如用凱夫拉纖維制成的大袋子）就能夠捕獲到小行星，并將其帶到空間站或放置在“拉格朗日點(diǎn)”處。當(dāng)然，這樣的小物體不會(huì)對(duì)大型目的地產(chǎn)生什么大的影響。美國(guó)航空航天局蘭利研究中心的工程師丹·馬扎內(nèi)克說(shuō)：“美國(guó)航空航天局并不想去那些比自己的宇宙飛船還要小的地方?！?/p>

不論捕獲體積大還是小的小行星，實(shí)施這些計(jì)劃都需要巨大的投資。據(jù)估計(jì)，即使捕獲一顆很小的小行星也需要至少10億美元；而對(duì)于那些大一些的小行星來(lái)說(shuō)，可能需要上百億美元。因此，怎樣去說(shuō)服納稅人通過(guò)這些方案，將是一件非常棘手的事情。考慮到任何一顆小行星上都會(huì)存在一些可以利用的資源，民營(yíng)企業(yè)可能會(huì)有興趣參與到該計(jì)劃中來(lái)。一個(gè)可能的方案是：首先完成計(jì)劃的第一部分——把小行星推到近地軌道上，然后通過(guò)商業(yè)競(jìng)價(jià)讓勝出的開發(fā)商登陸小行星進(jìn)行有關(guān)的開采。

雖然這一科研計(jì)劃已經(jīng)足以使人興奮，但這并不是專家的最終目的。單純地判斷那些小行星被帶回地球軌道后所產(chǎn)生的價(jià)值是不夠的，因?yàn)樾⌒行沁€有助于人類對(duì)太陽(yáng)系進(jìn)行更深入的探索。美國(guó)航空航天局戈達(dá)德太空中心的化學(xué)家約瑟夫·納斯說(shuō)，利用無(wú)人駕駛的機(jī)器人進(jìn)行的任何一項(xiàng)太空探索活動(dòng)都比較省錢。約翰·布羅菲說(shuō)：“最終，我們將實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)目標(biāo)：幫助人類前往太陽(yáng)系的其他地方?！?/p>

雖然專家還沒(méi)有就該計(jì)劃所有的細(xì)節(jié)達(dá)成一致意見(jiàn)，但他們會(huì)在以后的研討中對(duì)有關(guān)細(xì)節(jié)及規(guī)范進(jìn)行商定，并有可能獲得美國(guó)航空航天局的支持。最后，許多人一致認(rèn)為，把一顆小行星帶回地球軌道，將有助于創(chuàng)建一個(gè)能夠重復(fù)使用的載人航天飛行基地，同時(shí)為人類在未來(lái)探索深太空提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

最近，美國(guó)航空航天局的科學(xué)家宣布，正在籌劃捕捉一顆500噸的小行星并重新部署它，把它變成一個(gè)空間站，為宇航員前往火星提供一些幫助。

篇8

中圖分類號(hào)：G64 G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8500（2012）10-0090-01

一、工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀對(duì)CAID教學(xué)的影響

工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容即是計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)，因?yàn)楫?dāng)今幾乎所有設(shè)計(jì)圖紙都要經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)繪制并呈現(xiàn)給審視者。以目前的專業(yè)分類來(lái)講，工業(yè)設(shè)計(jì)本身是相對(duì)完整的一門學(xué)科，然而工業(yè)設(shè)計(jì)本身的跨學(xué)科特點(diǎn)又造成了其內(nèi)容不局限于某一個(gè)特定范疇。就拿最基本的工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科大類來(lái)講，工業(yè)設(shè)計(jì)在本科階段會(huì)有不同院校根據(jù)不同實(shí)際確定其屬于文科或者工科。比如筆者本科就是以理工科類考生入學(xué)并取得工學(xué)學(xué)位，而目前執(zhí)教的單位本科生是藝術(shù)類生源卻可以拿到工學(xué)學(xué)位；而有些院校則可獲得文學(xué)學(xué)位；現(xiàn)如今隨著藝術(shù)類成為一個(gè)獨(dú)立的大類，工業(yè)設(shè)計(jì)又可以拿藝術(shù)學(xué)學(xué)位。凡此種種，都是對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)跨學(xué)科特點(diǎn)的直接印證。

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)本身的學(xué)科特點(diǎn)必然造成的一個(gè)結(jié)果就是給許多人留下巨大的創(chuàng)造空間。從專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的專家角度看，這是一個(gè)有爭(zhēng)議的事情。因?yàn)椴煌膶W(xué)科建設(shè)方向?qū)?dǎo)致不同的教學(xué)內(nèi)容安排，以CAID為例，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)本身已經(jīng)被演化成（甚至直接被命名）產(chǎn)品設(shè)計(jì)、3C設(shè)計(jì)、交通工具設(shè)計(jì)、家具設(shè)計(jì)、汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)、汽車造型設(shè)計(jì)、珠寶設(shè)計(jì)等等方向。無(wú)限制的劃分方向必然導(dǎo)致混亂，而這些工業(yè)設(shè)計(jì)的子方向似乎又非常貼切，所以讓工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科負(fù)責(zé)人頭疼的事情隨之而來(lái)――有沒(méi)有一個(gè)萬(wàn)全之策，讓教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)有條理、有目標(biāo)。

CAID教學(xué)的軟件種類也因?yàn)樯鲜鰡?wèn)題而不斷的變化。大多數(shù)院校的本科生培養(yǎng)計(jì)劃中規(guī)定了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的學(xué)時(shí)數(shù)，通常專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)課時(shí)數(shù)大約在100左右（約5學(xué)分）。而教學(xué)軟件則通常需要涉及平面像素（Photoshop）、平面矢量（AI或Coreldraw）、三維Nurbs（Alias Studio 或 Rhino/犀牛）、三維柵格（3Dmax）、渲染（Showcase、V-ray、Keyshot）、工程（ProE、UG、CATIA、Solidworks）等等這幾大類，必備是平面軟件（像素和矢量），其他的都根據(jù)各自學(xué)科方向加以配置。但無(wú)論如何配置都需要有一個(gè)系統(tǒng)全套搭配的軟件群體系，最基本的配置是平面軟件兩個(gè)（像素和矢量）、三維軟件一個(gè)、渲染軟件一個(gè)，即最少學(xué)習(xí)四個(gè)軟件就可以完成設(shè)計(jì)的基本需要，而且似乎是隨意搭配出這樣一個(gè)軟件群體系就能滿足教學(xué)要求。

二、特定方向?qū)AID教學(xué)要求

但是沒(méi)有哪個(gè)院校甘心只培養(yǎng)一個(gè)最基本的入門型專業(yè)人才，每個(gè)院校都希望有自己的特點(diǎn)，因此而出現(xiàn)的問(wèn)題就開始有點(diǎn)復(fù)雜了。因?yàn)檫@涉及到教學(xué)管理體系，比如某一個(gè)大學(xué)是重點(diǎn)突出航空航天方向的，那它所轄學(xué)院的設(shè)計(jì)專業(yè)就會(huì)重點(diǎn)打造航空航天領(lǐng)域的設(shè)計(jì)專門人才。而此對(duì)應(yīng)到CAID教學(xué)就需要努力打造一個(gè)航空航天專業(yè)可能涉及到的重點(diǎn)應(yīng)用軟件群體系。工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)科的負(fù)責(zé)人要在此努力打造航空航天領(lǐng)域的專門人才，那么CAID教學(xué)就要在軟件群體系中放入工程軟件，特別是航空航天領(lǐng)域常用的軟件，調(diào)查之下發(fā)現(xiàn)CATIA是最佳選項(xiàng)。于是就可以出現(xiàn)一個(gè)最基本的配套，即平面兩個(gè)、三維一個(gè)（用工程類的CATIA）、渲染一個(gè)。

這樣的航空航天方向CAID教學(xué)的目標(biāo)到了一個(gè)階段，學(xué)時(shí)分配就又成了一個(gè)新問(wèn)題。因?yàn)橥ㄓ眯偷腃AID教學(xué)只要求學(xué)生掌握最基本的設(shè)計(jì)軟件，而且主要以設(shè)計(jì)表現(xiàn)為主，即把效果圖呈現(xiàn)給審閱者。這是現(xiàn)階段許多人對(duì)CAID教學(xué)的認(rèn)識(shí)，而這樣的認(rèn)識(shí)確實(shí)不利于CAID教學(xué)。要有航空航天方向的特點(diǎn)，那就一定要比其他院校的設(shè)計(jì)專業(yè)有特點(diǎn)，CAID教學(xué)也一定是要力求塑造此特點(diǎn)。那么CAID教學(xué)就一定是要突出三維（工程類的CATIA）這個(gè)軟件的應(yīng)用實(shí)踐能力，而這個(gè)三維（工程類的CATIA）軟件恰恰是最難的一個(gè)。正常的100個(gè)學(xué)時(shí)要完成所有四個(gè)軟件學(xué)習(xí)就顯得那么力不從心了，因?yàn)橐粋€(gè)CATIA的學(xué)習(xí)往往就要耗費(fèi)掉大部分的學(xué)時(shí)。這還會(huì)導(dǎo)致工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科負(fù)責(zé)人與本科培養(yǎng)計(jì)劃制定者、專業(yè)方向負(fù)責(zé)人甚至是院校掌舵人之間的不斷博弈，而這樣的博弈通常又難以持續(xù)，因?yàn)楸究粕囵B(yǎng)總學(xué)時(shí)不變的情況下，要追加CAID教學(xué)學(xué)時(shí)來(lái)增強(qiáng)某方面設(shè)計(jì)應(yīng)用能力只能是壓縮其它科目課時(shí)數(shù)，這在現(xiàn)行教學(xué)體系下是個(gè)非常麻煩的事情，通常無(wú)果。

三、軟件技能的培養(yǎng)需要啟發(fā)式教學(xué)

篇9

機(jī)器人航天員“Robonaut2”昵稱R2，它的外形十分像人，有頭、臂和軀干，是美國(guó)國(guó)家航空航天局和通用汽車公司聯(lián)合研制的仿真機(jī)器人，造價(jià)250萬(wàn)美元。它集合了各種先進(jìn)控制、傳感和視覺(jué)等技術(shù)于一身，并且其接口不需要做任何調(diào)整就可以與空間站上的各項(xiàng)設(shè)施連接。它可以使用所有航天員使用的工具，協(xié)助太空人處理一些枯燥或危險(xiǎn)的作業(yè)，節(jié)省太空人的時(shí)間和保證太空人的安全。目前R2只能在實(shí)驗(yàn)室中工作，未來(lái)提升功能后，將能在空間站內(nèi)四處移動(dòng)和進(jìn)行太空行走。

R2進(jìn)入空間站以后，其任務(wù)可分為3個(gè)階段：第一階段是在圣誕節(jié)前后，對(duì)R2進(jìn)行測(cè)試。那時(shí)，R2將被固定在一個(gè)固定支架上，工程人員測(cè)試它在太空失重環(huán)境下的工作情況。第二階段在2011年，美國(guó)航空航天局將R2的腿送往太空，使它成為一個(gè)完整的機(jī)器人，以便能在國(guó)際空間站內(nèi)協(xié)助航天員完成更多的任務(wù)。設(shè)計(jì)者也將檢測(cè)它在執(zhí)行不同任務(wù)時(shí)的功能，找出存在的問(wèn)題，以便更好地改進(jìn)。第三階段在2012年，地面工程人員將對(duì)R2實(shí)施電腦升級(jí)，使它有能力執(zhí)行太空行走任務(wù)，為今后更先進(jìn)的太空機(jī)器人承擔(dān)更繁重任務(wù)鋪路。一些參與設(shè)計(jì)R2的工程人員說(shuō)，仿真太空機(jī)器人可能在未來(lái)承擔(dān)國(guó)際空間站的清潔任務(wù)，在宇宙空間極冷、極熱的條件下為航天員拿各種工具，處理有毒氣體泄漏、起火等緊急狀況，甚至代替航天員到艙外執(zhí)行一些太空行走任務(wù)。另外，更加先進(jìn)的太空機(jī)器人有望前往小行星、火星或更遠(yuǎn)的星球執(zhí)行任務(wù)，為人類到達(dá)那里探路。

篇10

幸福航空公司發(fā)展戰(zhàn)略SWOT分析，是從幸福航空公司面臨的發(fā)展優(yōu)勢(shì)、發(fā)展劣勢(shì)、發(fā)展機(jī)遇和發(fā)展調(diào)整各個(gè)方面，全面解析幸福航空公司當(dāng)前發(fā)展戰(zhàn)略具體情況和存在問(wèn)題，并據(jù)此提出幸福航空公司發(fā)展戰(zhàn)略構(gòu)建思路，為幸福航空公司發(fā)展戰(zhàn)略重構(gòu)，提供前導(dǎo)性研究支持。

1.優(yōu)勢(shì)分析

第一，政策環(huán)境良好

中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處在快車道，2010年GDP總量已跨過(guò)40萬(wàn)億大關(guān)，躍居世界第二經(jīng)濟(jì)大國(guó)，從1999年總書記在西安提出西部大開發(fā)戰(zhàn)略以來(lái)，國(guó)家將西部發(fā)展作為今后一段時(shí)期的歷史任務(wù)和基本國(guó)策來(lái)抓，從中央層面實(shí)施了較大的扶持力度。2009年國(guó)務(wù)院將西安發(fā)展目標(biāo)定位為建設(shè)國(guó)際化大都市，批準(zhǔn)了西安閻良國(guó)家航空航天基地和西安國(guó)際港務(wù)區(qū)的建設(shè)申請(qǐng)，推出以建設(shè)大西安為引擎輻射整個(gè)關(guān)中――天水一線城市帶建設(shè)的關(guān)中――天水經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)規(guī)劃。同時(shí)，民航總局在2010年開始試點(diǎn)民用航空旅游業(yè)的發(fā)展，而西安-蒲城-閻良-秦嶺一線作為先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點(diǎn)基地，已然開始了卓有成效的建設(shè)工作。陜西省、西安市也將發(fā)展航空航天產(chǎn)業(yè)作為高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要發(fā)展方向。無(wú)論從國(guó)家宏觀層面，還是地方中觀層面，以及企業(yè)發(fā)展政策層面，當(dāng)前階段，是西安航空業(yè)企業(yè)發(fā)展的黃金機(jī)遇時(shí)期。

第二，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯

幸福航空公司以西安-咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)為中心，依托西安國(guó)際化大都市建設(shè)實(shí)現(xiàn)西部民用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展，具有得天獨(dú)厚的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。首先，西安本身就是我國(guó)傳統(tǒng)的航空航天產(chǎn)業(yè)科研教育基地，擁有豐富的航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的高端人力資源。其次，西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)、西安閻良飛機(jī)城和國(guó)家航天航空產(chǎn)業(yè)基地以及蒲城等地民用航空旅游業(yè)試點(diǎn)發(fā)展，為西安市航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，使得幸福航空公司等民用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有較為雄厚的產(chǎn)業(yè)發(fā)展根基。再次，西安作為西部大開發(fā)的橋頭堡城市，不僅具有對(duì)西部航空市場(chǎng)的強(qiáng)大輻射力，同時(shí)也是全國(guó)乃至世界航空市場(chǎng)中關(guān)鍵的戰(zhàn)略高地。幸福航空公司以西安市為中心基地，天然地享有堅(jiān)實(shí)的產(chǎn)業(yè)積淀和人才支持，同時(shí)又獲得了西部航空市場(chǎng)廣闊的戰(zhàn)略發(fā)展縱深，也為未來(lái)幸福航空公司發(fā)展壯大后走向全國(guó)和邁向國(guó)際提供了天然地地利條件。

第三，硬件技術(shù)先進(jìn)

幸福航空公司自成立以來(lái)，訂購(gòu)選用的主飛機(jī)型是當(dāng)今國(guó)產(chǎn)飛機(jī)中最先進(jìn)的新舟60機(jī)型，該機(jī)型融合了國(guó)外先進(jìn)機(jī)型設(shè)計(jì)理念，同時(shí)在我國(guó)航天工業(yè)數(shù)十年發(fā)展經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，針對(duì)我國(guó)具體航空航天天體環(huán)境設(shè)計(jì)而成，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)具有較高的安全性和優(yōu)良的航空性能。同時(shí)，駕馭這些主飛機(jī)型的飛行機(jī)師均來(lái)自東方航空等國(guó)內(nèi)著名航空公司資深航天飛行員，具有豐富的航空作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，而且，幸福航空公司還擁有一支專業(yè)化高水平的飛機(jī)維護(hù)技師隊(duì)伍，對(duì)所用飛機(jī)定期進(jìn)行專業(yè)保養(yǎng)和維修，確保了在硬件技術(shù)上具備對(duì)國(guó)內(nèi)同類型區(qū)域民用航空公司的相對(duì)優(yōu)勢(shì)。

2.劣勢(shì)分析

幸福航空公司目前發(fā)展戰(zhàn)略是基于幸福航空公司作為西部航空業(yè)后起之秀的角色定位和歷史發(fā)展情況而產(chǎn)生的。幸福航空公司當(dāng)前經(jīng)營(yíng)發(fā)展戰(zhàn)略劣勢(shì)可以從組織管理、產(chǎn)品服務(wù)、市場(chǎng)營(yíng)銷以及資源整合幾個(gè)方面來(lái)具體分析。

第一，組織層級(jí)較多，管理體系僵化

組織管理體系是幸福航空公司運(yùn)營(yíng)依托的主要管理、決策和執(zhí)行體系，影響著幸福航空公司發(fā)展的模式選擇。幸福航空公司目前組織管理體系采取的是國(guó)企傳統(tǒng)的垂直式管理方式。這種組織管理框架，按國(guó)企領(lǐng)導(dǎo)級(jí)別劃分職能部門和工作崗位，內(nèi)部管理等級(jí)制度嚴(yán)格，職能部門與公共服務(wù)部門交相混雜分工不清，而且其中中間層級(jí)設(shè)置較多，工作崗位權(quán)責(zé)匹配度不高，各層與各部門間協(xié)調(diào)成本較大，整體管理框架過(guò)于機(jī)械僵化，針對(duì)員工和各級(jí)管理者的激勵(lì)機(jī)制極不健全。

第二，業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)單調(diào)，服務(wù)缺少縱深

東方航空公司以在中國(guó)西部支線航空市場(chǎng)提供中短途航空交通服務(wù)為主要業(yè)務(wù)發(fā)展內(nèi)容，目前雖然已經(jīng)初步建立起了以西安為基地，覆蓋陜西、山西、河南、甘肅、寧夏、四川和新疆等多地多個(gè)城市的地方支線航空服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。但就具體提品服務(wù)的形式而言，多為常規(guī)性的線路，沒(méi)有充分凸顯出地方特色和資源優(yōu)勢(shì)，顯得服務(wù)比較平淡，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較單調(diào)，和大的全國(guó)性航空公司存在同質(zhì)性競(jìng)爭(zhēng)，而且在服務(wù)上，目前強(qiáng)調(diào)的是在航服務(wù)，而較多忽視了航前和航后的服務(wù)。

第三，市場(chǎng)營(yíng)銷手段傳統(tǒng)，智力支持嚴(yán)重不足

幸福航空公司在市場(chǎng)營(yíng)銷方面，基本沿用傳統(tǒng)營(yíng)銷手段，以專業(yè)銷售人員和機(jī)械營(yíng)銷方式為主，雖然不斷提升營(yíng)銷理念，提出滲透營(yíng)銷概念并初步將之運(yùn)用到公司的營(yíng)銷實(shí)踐中，但總體來(lái)看，尚沒(méi)有形成全方位立體式的營(yíng)銷渠道和手段體系。幸福航空公司2011年市場(chǎng)開發(fā)資金分布中，電視、廣播、專業(yè)期刊、報(bào)紙、電話等渠道推廣占比均在10%以上，而在網(wǎng)站建設(shè)、微博推廣、博客推廣和移動(dòng)傳媒推廣上比例均比較低，特別是微博推廣上甚至僅為3%，而當(dāng)前航空客戶群體中以網(wǎng)站和微博為信息接收渠道的比例已經(jīng)超過(guò)70%，這種市場(chǎng)推廣的渠道構(gòu)成顯然與當(dāng)前航空市場(chǎng)和客戶信息接收偏好是不相符合的。

第四，發(fā)展戰(zhàn)略格局較小，影響公司全面躍進(jìn)

就幸福航空公司總體發(fā)展情況而言，無(wú)論其組織管理、還是產(chǎn)品服務(wù)，抑或市場(chǎng)營(yíng)銷等等方面，之所以存在不足，其根本原因是幸福航空公司本身在發(fā)展定位和戰(zhàn)略格局制定上，囿于地方航空公司、特別是西部民用支線航空公司本身局限，無(wú)法從更為廣闊的商業(yè)運(yùn)營(yíng)視角和長(zhǎng)期市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)過(guò)程去看問(wèn)題，導(dǎo)致戰(zhàn)略制定總體格局較小，戰(zhàn)略基本視界較為短視。

3.機(jī)遇分析

第一，西安建設(shè)國(guó)際化大都市與國(guó)際港務(wù)區(qū)契機(jī)

西安建設(shè)國(guó)際化大都市是幸福航空公司發(fā)展?jié)撛诘臋C(jī)遇。建設(shè)國(guó)際化大都市，首先必須要發(fā)展的就是航空等基礎(chǔ)交通事業(yè)，西安已經(jīng)明確要建設(shè)中國(guó)西部國(guó)際航空港和國(guó)際航空航天基地，因此幸福航空公司發(fā)展航空交通業(yè)務(wù)正當(dāng)其時(shí)。此外，西安建設(shè) 灞國(guó)際港務(wù)區(qū)，將航空與物流兩者結(jié)合為一體，積極拓展航空業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)半徑，更是為幸福航空公司將單純航空服務(wù)拓展向航空物流綜合服務(wù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈擴(kuò)展提供了絕佳切入點(diǎn)。

第二，國(guó)家民用航空旅游業(yè)發(fā)展契機(jī)

國(guó)家民航總局于2011年推出民用航空旅游試點(diǎn)項(xiàng)目，西安-蒲城-秦嶺一帶已經(jīng)作為初步試點(diǎn)基地，進(jìn)行基于航空體驗(yàn)和超短線旅游線路的試點(diǎn)開放。這是一個(gè)相較一般航空交通等業(yè)務(wù)更具有產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景的新領(lǐng)域，它將航空業(yè)與旅游業(yè)緊密結(jié)合起來(lái)，通過(guò)航空旅游體驗(yàn)對(duì)具有較強(qiáng)消費(fèi)能力的潛在重要客戶群體產(chǎn)生強(qiáng)烈吸引力。

第三，航空市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展契機(jī)

航空市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)化是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代航空業(yè)發(fā)展最為顯著的特點(diǎn)。中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)用戶已經(jīng)超過(guò)8億，同時(shí)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)使用者已逾3億，而且中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)用戶，特別是移動(dòng)終端使用者中，大多數(shù)為年輕白領(lǐng)階層，具有對(duì)航空服務(wù)和航空體驗(yàn)較強(qiáng)的消費(fèi)需求和支付能力。因此，當(dāng)今時(shí)代，航空公司要發(fā)展，必須在市場(chǎng)推廣上加倍重視網(wǎng)絡(luò)信息宣傳和業(yè)務(wù)推廣工作。

4.威脅分析

第一，其他航空公司的競(jìng)爭(zhēng)威脅

幸福航空公司當(dāng)前最為主要的發(fā)展威脅來(lái)自同類型其他航空公司的同質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)。幸福航空公司目前主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手有成都航空公司、重慶航空公司和南方航空新疆公司等。這些公司與幸福航空公司均屬區(qū)域性航空公司，均致力于發(fā)展區(qū)域性城際支線航空運(yùn)輸業(yè)，均已在西部支線航空市場(chǎng)占據(jù)了一定市場(chǎng)份額，形成對(duì)幸福航空公司全方位的直接競(jìng)爭(zhēng)威脅。

第二，其他交通工具競(jìng)爭(zhēng)壓力

隨著交通技術(shù)不斷發(fā)展，新興交通工具在速度和安全性上表現(xiàn)愈來(lái)愈成熟完善，構(gòu)成了對(duì)航空運(yùn)輸業(yè)的巨大挑戰(zhàn)。特別是高鐵在時(shí)速上已愈來(lái)愈接近客運(yùn)飛機(jī)時(shí)速，其安全性能上幾乎與飛機(jī)不相上下。最為重要的是高鐵具有航空運(yùn)輸不可比擬的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行上幾乎完勝航空客運(yùn)。這就構(gòu)成了對(duì)航空運(yùn)輸?shù)闹苯犹魬?zhàn)。

5.結(jié)論分析

綜合以上SWOT戰(zhàn)略分析，可以得出幸福航空公司發(fā)展戰(zhàn)略設(shè)計(jì)的前導(dǎo)線索，具體以戰(zhàn)略矩陣形式分析如表1-1。

機(jī)會(huì)與威脅因素＼&優(yōu)勢(shì)（Strength）＼&劣勢(shì)（Weakness）＼&（1）政策環(huán)境良好

（2）區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯

（3）硬件技術(shù)先進(jìn)

＼&（1）組織層級(jí)較多，管理機(jī)制僵化

（2）業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)單調(diào)，服務(wù)缺乏縱深

（3）市場(chǎng)營(yíng)銷手段傳統(tǒng)，智力支持嚴(yán)重不足

（4）發(fā)展戰(zhàn)略格局較小，影響公司全面躍進(jìn)＼&機(jī)會(huì)（Opportunity）＼&SO戰(zhàn)略＼&WO戰(zhàn)略＼&（1）西部大開發(fā)，西安國(guó)際化大都市和國(guó)際港務(wù)區(qū)建設(shè)契機(jī)

（2）國(guó)家民用航空旅游支線試點(diǎn)契機(jī)

（3）航空市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)化契機(jī)＼&幸福航空公司如何利用其優(yōu)勢(shì)把握它的機(jī)會(huì)？

（1）抓住西部大開發(fā)等有利政策實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展

（2）抓住西安民用航空旅游支線試點(diǎn)和國(guó)際港務(wù)區(qū)建設(shè)契機(jī)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)革新和產(chǎn)業(yè)鏈拓展

（3）抓住航空市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)化契機(jī)利用硬件技術(shù)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)以小博大式市場(chǎng)擴(kuò)張＼&幸福航空公司如何克服劣勢(shì)把握機(jī)會(huì)？

（1）優(yōu)化組織架構(gòu)，提升管理效率

（2）豐富業(yè)務(wù)內(nèi)容，激勵(lì)業(yè)務(wù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)全程式立體服務(wù)

（3）利用信息技術(shù)創(chuàng)新?tīng)I(yíng)銷手段，積極完善公司人才培養(yǎng)、市場(chǎng)研究和產(chǎn)品創(chuàng)新機(jī)制

（4）提升戰(zhàn)略目標(biāo)，樹立公司發(fā)展遠(yuǎn)大抱負(fù)，以更宏大視野審視公司發(fā)展戰(zhàn)略＼&威脅（Threats）＼&ST戰(zhàn)略＼&WT戰(zhàn)略＼&（1）航空業(yè)同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)

（2）高鐵等其他交通方式競(jìng)爭(zhēng)

＼&幸福航空公司如何利用其優(yōu)勢(shì)應(yīng)對(duì)所面臨的威脅？

（1）健全公司管理機(jī)制，完善服務(wù)體系，提升服務(wù)質(zhì)量，實(shí)施差異化競(jìng)爭(zhēng)策略，積極開展同業(yè)差異化競(jìng)爭(zhēng)

（2）大力提升服務(wù)質(zhì)量，拓展業(yè)務(wù)半徑，以優(yōu)質(zhì)服務(wù)和特殊產(chǎn)品，贏得與其他交通方式競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)＼&幸福航空公司如何克服其劣勢(shì)以應(yīng)對(duì)所面臨的威脅？

（1）大力培養(yǎng)和引進(jìn)科技和市場(chǎng)推廣人才，建立有效的人才激勵(lì)機(jī)制。

（2）深入研究市場(chǎng)規(guī)律，堅(jiān)定實(shí)施差異化競(jìng)爭(zhēng)策略＼&]

參考文獻(xiàn)：

[1]莊選時(shí).我國(guó)中小民營(yíng)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].湖南工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.6