前不久,国外一家公司宣布,计划在一款五代机上投入到正常的使用中一种自主式装配计量和无损检测系统,用以精确测量战机构件的尺寸,并将检验测试的数据与设计模型作比较,供设计人员参考。该企业介绍,如果这款系统得到推广应用,将大幅度的提高新战机的研发生产效率。
在航空装备制造领域,计量技术是战机研发的重要基础。无论是数字设计、精密制造还是维修保障,都需要计量技术的支持,它就像一把“万能标尺”,丈量着战机各系统技术指标,确保战机飞行安全。可以说,航空计量技术水平的高低,直接决定着航空装备制造质量。
自战机诞生以来,世界航空强国就将航空计量作为重点领域进行科研攻关,助力战机不断追求极限性能。那么,航空计量技术如何伴随战机迭代发展?航空计量又有哪些技术难点?本期,我们邀请空军某装备修理厂计量检验测试中心高级工程师王莉为您解读。
2018年10月29日,一架从印尼首都雅加达飞往邦加槟港的波音737客机在太平洋上空失联坠海。印尼国家运输安全委员会调查事故后发现,机务人员在修理迎角传感器时违规操作,导致迎角测量数据产生误差,最终酿成大祸。此事件一出,各家新闻媒体纷纷跟进解读,其中“航空计量”这个名词被屡屡提及,受到很多航空专家的高度关注。
追溯历史,早在100多年前,莱特公司在第一条飞机生产线上,制订了整条产业链量值一致、测量过程受控、测量结果准确可靠的安全生产规定,该规定成为航空计量的“雏形”。
两次世界大战后,螺旋桨战机被喷气式战机取代,复杂精密的飞机系统助推了航空计量的快速发展。
然而,既要追求战机的高性能,又要精确测量战机性能数据并不是一件容易事。现代战机是一个复杂的热力机械系统,在战机研发生产的全部过程中,航空计量要集中解决3道难题:
一是耐高温。涡扇发动机工作时,涡前温度可达到1500℃,温度传感器必须经得起高温炙烤,还要确保测量结果准确可靠。早期,航空设计师会通过水冷和气冷两种方式为传感器降温,但收效甚微。
20世纪80年代,国外一家公司选用耐高温的铱铑材料为传感器打造“金钟罩”,使其在非水冷条件下经得起1700℃的高温烘烤;英、法等国军工企业还发明了光纤测温、波谱测量等技术,对航空发动机进行“隔空诊脉”,从而获得真实可靠数据。
二是抗振动。众所周知,振动是战机承力部件的“头号杀手”。在战机研发阶段,除了肉眼不难发现的裂纹,不少构件故障极具隐蔽性,通过强拆手段查找设计缺陷效率低下,且数据结果并不准确。
此路不通,必须另辟蹊径。一些设计师巧妙地研究材料内部结构异常而引起的热、声、光等反应变化,成功研发出内部缺陷检验测试设备。国外某公司使用高度敏感的红外摄像机来检测飞行器复合材料,通过计量热量差异,识别蒙皮下的断层区域。这种检测设备如同一副“”,让问题隐患“无处遁形”。
三是数据多。战机进入生产环节,精确处理海量数据能力决定着精密制造水平。以航空发动机叶片制造为例,叶片测量参数多,自动化生产的全部过程中数据采集速度达到每秒上万个,数据处理能力关系到战机的生产质量和效率。
为提高对整体叶盘叶片的检测效率,英国雷尼绍公司开发了一种高速扫描系统,每秒可以采集上千个3D数据点。与传统的机内测量技术相比,高速扫描系统不但可以缩短测量时间,还能够对叶片前边缘进行精准测量,叶片成品率持续攀升。
事实上,战机的关键零部件生产总装是一个串联过程,任何一个环节出现一些明显的异常问题都会导致产品质量不合格。近年来,数字化测量被大范围的应用于工装制造、零件检验、战机组件扫描分析和逆向建模等航空制造领域,为战机打造“钢筋铁骨”。
一款新型战机的研发技术再先进、设计图纸再完美、试验再成功,能不能持续发挥出战斗力,还要看战机的维修保障技术能力。
以印度空军为例:过去40年坠毁战机高达上千架。其中一个重要原因是印度空军后勤保障能力不够,很多机型设备缺乏配套的计量检验测试仪器,战机常常“带病”飞行,导致故障率居高不下。
20世纪90年代,随着战机向着多用途方向发展,机载电子设备数量成倍增加,但战机的可靠性反而降低。电子操纵系统时常会出现误判等错情,因此更加依赖数据监测的准确可靠。
为此,航空计量作为战机的“数据医生”,采取了一系列措施来保证战机的可靠性——
为维修设备绘制“心电图”。要想维修一架战机,第一步是要有一套完好的维修设备,而航空计量是保证维修设备精准有效的关键。针对电子测试设备,工程师通常会输入模拟信号、计量设备的反馈信号,就可以绘制出受检设备的“心电图”,设备的健康情况一目了然。
用“听诊器”发现故障征候。任何故障发生前,都是有迹可循的,越早发现故障越有利于战机飞行安全。修东西的人除了观察战机的各项性能数据外,还会通过振动、温度等参数变化剖析故障问题,甚至将计量检测系统搭载到战机发动机试车平台上,像“听诊器”一样对战机“心脏”进行实时监测,反馈异常信号。
为返修战机“做体检”。修东西的人作为战机的“数据医生”,会按照“一机一状态”要求,对整机性能和状态开展评估。检验时,修东西的人将健康评估模型植入监测传感设备,通过监测润滑油成分、主轴轴承噪声等多项数据,为战机“验血”“把脉”,发现并及时排除战机故障问题。
计量界有这样一句话:“只有测量出来,才能制造出来。”每款武器装备的迭代升级,不能离开计量技术的发展进步。
去年,美国海军向国会提交的2022年预算草案没有关于电磁炮的开支。自2005年以来,这项开支年年都会出现在海军“未来研发项目”的清单中。美国海军官方表示,电磁炮项目将被冻结,所有研发内容将被记录并封存。这在某种程度上预示着,这个花费5亿多美元的项目被迫叫停。
其实,这样的结局并不意外。早在之前的试制过程中,电磁炮在180公里极限射程时,误差高达100米以上,根本没办法命中目标。高强度电磁脉冲的计量校准技术难度很大,美国海军不得不将这一个项目无限期搁置。
“工欲善其事,必先利其器。”计量技术是支撑武器装备研发和作战使用的重要基础,被喻为技术创新的“种子”。航空航天、精确制导、电磁对抗、通信导航等领域都需要计量技术的支持。
俄罗斯十分重视计量技术的积累和研发,在时间计量方面多次取得技术突破,衍生出的先进制导技术,擦亮了战略和战术导弹的“眼睛”。在打击叙利亚“ISIS”目标时,俄罗斯“口径”导弹穿越上千公里,打击精度在10米以内,展现出优异的精确打击能力。
近年来,量子技术在计量领域快速兴起,其单量子水平的极限探测、精准操纵和极限运用,是传统物理计量精度的上百倍。由此发展而来的量子惯性导航,具有高精度和高灵敏度优势,有效解决了GPS导航精度随时间推移而降低的问题。
2016年,英国皇家海军在测试潜艇时发现,量子导航系统精度在24小时内的定位误差仅有1米。不仅是水下,地下和建筑群里等导航卫星难以探测到的地方,量子惯性导航一样能发挥作用。利用量子重力仪或磁力仪对该区域的磁场进行精确测量,导航精度可以精确到厘米级。有人预言,量子计量的发展将对军事应用带来革命性影响。
此外,在联合作战方面,无人作战系统和空天一体化作战网络的建立,需要一些时间计量的高精度同步。世界上多个国家的研究机构都在开展高性能计量设备的小型化、工程化研究。原子钟、量子接收机等高精度计量设备日趋成熟,将成为卫星、战机、导弹、地面雷达等装备“最强大脑”的重要组成部件。
未来,计量技术会向着系统化、综合化、多参数化的方向发展,以适应武器装备的信息化、体系化需要。能预见,随着装备更新换代速度加快,新型计量设备将不断问世,测量范围越来越广,技术指标慢慢的升高,计量技术越来越先进。(祁宇豪 王若璞 王子昂)
田间试验结果显示,与当地常规土壤管理技术相比,黑土健康增粮关键技术能提高土壤有机质0.2~0.3个百分点,化肥减量10%~20%,使作物增产8%~15%。目前,该系列技术推广面积已达300万亩,辐射带动800万亩,为黑土地粮食产量再创新高奠定基础。
归国途中,他致信美国布朗大学罗恩·丘尔教授,深情写道:“那个名为中国的国家是我的祖国。”理由如此郑重,以至在颠簸的远洋轮船上,正受病痛之苦的应崇福,字迹依旧工整,不忍有一丝潦草。
该研究首次构建了规模最大的泛癌种脉管系统全息细胞图谱,为深入理解肿瘤血管生成的复杂过程提供了全景视角,并为临床提升抗血管生成治疗疗效提供了科学方案。
生态保护红线是中国生态文明建设的重要制度创新和重大决策部署。白皮书指出,为筑牢海洋生态屏障,中国对海洋生态保护重点区域作出系统安排,优先将生物多样性维护、海岸防护等生态功能极重要区、海岸侵蚀等生态极脆弱区划入海洋生态保护红线
新能源云平台将新一代信息技术与新能源全价值链、全产业链、全生态圈业务深层次地融合,聚集全数据要素。目前,平台已接入新能源场站超600万座,服务各类企业1.6万余家。
“目前,以传统通用航空和新型无人机产业为基础的低空经济正在蒸蒸日上。为了推进低空经济健康发展,民航局统筹推进传统通用航空转型升级与新兴无人机产业创新发展,在继续强化顶层设计和规划引领的基础上,加强适航审定体系和能力建设,完善基础设施建设标准,推动低空服务保障体系建设,强化安全运行监管,规范市场管理。
看似平淡无奇的一句话却让罗锡文在心中暗自琢磨:“何时不用人插秧就好了。针对广西农业发展的“堵点”,罗锡文还建议,做好顶层设计,提高农机企业的技术创造新兴事物的能力,提高社会化组织的服务能力,增强相关领域的科研力量。
记者10日从中国汽车工业协会获悉,2024年1月至6月,我们国家新能源汽车产销量分别达492.9万辆和494.4万辆,同比分别增长30.1%和32%,市场占有率达35.2%。
10日发布的《黄岩岛海域生态环境状况调查评估报告》显示,黄岩岛海域环境质量优,珊瑚礁ECO健康。
日前,中国科学技术大学潘建伟、陈宇翱、姚星灿、邓友金等人成功构建了求解费米子哈伯德模型的超冷原子量子模拟器。
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7月9日,记者从上海交通大学获悉,该校自主研制的深海重载作业采矿车工程样机“开拓二号”,近日顺利完成深海试验航次。这是国内深海重载作业采矿车首次在4000米以深海底开展深海矿产资源试开采试验,验证了“开拓二号”技术性能已达国内领先、国际先进水平。
从国家药监局获悉,我国持续实施医疗器械标准提高行动计划,重点支持人工智能医疗器械、新型生物医用材料等高端、创新领域标准研制,着力填补创新领域标准空白。
“然而,如何针对应用场景的需求,实现大片段基因尺度DNA在基因组的高效精准整合,仍然是整个基因工程领域亟须突破的难题。该工具能够高效精准整合多种哺乳动物细胞中大片段基因,成功实现了以RNA为媒介的功能基因在多种哺乳动物基因组的精准写入。
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实现高水平科技自主自强,必须加强基础研究;而加强基础研究,增加经费投入是关键。在空间科学领域,“嫦娥六号”实现世界首次月背采样返回,“天问一号”成功着陆火星,中国空间站全面建成,国家太空实验室正式运行。
9日,应急管理部组织视频调度会,连线各省、自治区、直辖市应急管理厅(局)和新疆生产建设兵团应急管理局,分析研判近期强降雨及洪水发展形势,针对性部署当前防汛抢险救灾工作。
在实现中华民族伟大复兴的壮阔征程上,面对发展和保护这一世界性难题,如何走出一条可持续发展的新路子,既关乎民族永续发展,也关乎人类前途命运。
“拔尖计划”最早于2009年由教育部、中央组织部、财政部联合启动,旨在吸引最优秀的学生投身基础学科,助力学生成长为基础学科领域的领军人才。
一个优秀的科创人才,仅仅拥有科学知识与技能是远远不足的。培养科创人才的重点是锻造思维方法、思维品质和个性化的兴趣与人格。