航天工程论文范文

导语：如何才能写好一篇航天工程论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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英文名称：Journal of North China Institute of Aerospace Engineering

主管单位：河北省教育厅

主办单位：北华航天工业学院

出版周期：双月刊

出版地址：河北省廊坊市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1009-2145

国内刊号：13-1276/G4

邮发代号：

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1989

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一般一个版面2500字以内。论文字数不同，需要的版面数量不同。不同期刊收费都是不一样的。没有一个统一的标准。有很多因素决定每个人花的钱都不一样。比如正刊和增刊的价格天壤之别。

《弹箭技术》兵工弹箭情报刊物。以刊登国外弹箭专业技术论文为主，报道国外弹箭技术发展动态，沟通国内外专业发展信息，为弹箭专业的科研、生产、教学、使用等部门提供情报，并开展学术交流。《弹箭技术》获中文核心期刊(1992)。院士论坛、装备管理与装备指挥、军事航天理论与应用、航天工程与装备试验、电子信息装备与信息工程、基础理论与方法、成果与专著

都是按照所占的版面和字数收费的。一般一级核心刊物正常价格都便宜，但对论文质量要求较高，越是正规的刊物价格反而越低，二级核心刊物3500字左右有的就将近1000元，而增刊只需300元，版面费这个没有常规，各地有各地的政策、价格，但总之，要投正刊，一般都需要1000元左右，还得根据您论文的字数和质量，质量勉强的，价格就高。省级刊物价格也不低，都在800-900元左右，算起来还是核心期刊划算。

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Technology, Department of Electrical and

Computer Engineering, USA

Missile Guidance and

Control Systems

2004, 675 pp.

Hardcover EUR 259.00

ISBN 0-387-00726-1

G. M.塞奥里斯 著

虽然导弹制导和控制系统的出现源自军事目的，但是这项技术已经应用于很多领域，比如机器人、工业过程控制和全球定位系统（GPS, Global Positioning System）。本书详细的阐述了这项技术的最新幕后，战略和战术导弹及其对给定目标的制导、控制和采取的策略。

本书论述了关于制导飞行的数学，涵盖了如下几个论题：导弹的空气动力学、导弹的数学模型、武器发射、全球卫星定位系统（GPS）、地形轮廓匹配（TERCOM, Terrain Contour Matching）、巡航导弹的力学化方程、以及弹道导弹制导。

全书共分7章：第1章回顾了过去和现在的制导导弹系统，以及现代武器的演化；第2章讨论了导弹通用运动方程，其中包括通用坐标系、刚体运动方程、D'Alembert定理、以及拉格朗日旋转坐标系；第3章阐述了空气动力学和系数，空气动力学的力和动量的处理，以及导弹寻找目标和制导自动化等问题；第4章处理了各种战略制导的各个重要技术问题，包括自动制导、命令制导、比例导航和扩充比例导航；第5章讨论武器发射系统和技术；第6章主要阐述战术导弹，包括经典双体问题和Lambert理论、隐式和显式制导、大气重入、以及弹道导弹的拦截；第7章关注巡航导弹理论和设计，主要讨论了巡航导弹导航的概念、地形匹配制导的概念、以及全球定位系统。每一章末尾都标明进一步阅读和学习的论文和书籍。除此之外，本书的几个附录也为读者提供了很必要的信息：附录A.几个基本参数；附录B.技术词汇表；附录C.同义词索引表；附录D.标准大气；附录E.导弹的分类及定义；附录F.过去和现在的导弹系统。

本书的读者必须熟悉微积分、常微分方程和一些现代控制论的知识，书中提供了很多实际的例子，使得概念更加易于理解。本书适合航空航天工程学生，以及从事航天制导技术和控制技术研究的工程师阅读。

丁丹，硕士生

(中国科学院计算技术研究所)

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我国2006年的航天白皮书中所列近期主要任务之一是：载人航天实现航天员出舱活动，进行航天器交会对接试验；开展具有一定应用规模的短期有人照料、长期在轨自主飞行的空间实验室的研制，开展载人航天工程的后续工作。

必须逾越的一步

“神舟七号”的上天，已经实现了我国首次航天员出舱活动，突破了舱外航天服，以及出舱活动相关的一系列关键技术。2011年预计将发射的“天宫一号”，及随之相继上天的神舟八、九、十号飞船，就是实现这一主要任务的重要组成部分。其中的核心就是突破航天器在轨的交会、对接技术。它是构筑太空实验室、规模更大的太空站，以至进一步实现载人登月、登火星等一系列未来工程所必须逾越的一步。

构筑具有一定规模的太空设施，如欧美等16国正在轨道上联合组建的“国际空间站”，其总重量超过400吨，至今尚没有能一次将它送上太空的大推力火箭；它的总面积差不多一个半足球场大，试想，一发运载火箭的头部要包容如此大小的载荷，将如何加以组装、运输、竖到发射塔架旁发射上天?合理、可行的办法是将其一部分一部分地发射上去，在运行轨道上组装成整体。这就要通过交会、对接来操作实施。所以它是进一步推进航天事业必须克服的技术关键。

难点简述

交会对接，就是使两个分别发射的飞行器在运行轨道上会合，最终联结成为一个飞行器。一般是先将目标飞行器发射入轨，精确测定运行轨道，当其飞经待发飞行器发射场上空时，择机发射，使后者与前者运行在相同的轨道上，即相同的高度、速度和轨道倾角，而且两者相距控制在几千米至十几千米的范围内。然后，依靠飞行器本身的机动能力使两者逐渐接近、联结成一体。由此可见，这比拦截、击中飞行器的过程更为复杂，要求也更高。

近地轨道飞行器的运行速度，差不多是子弹刚出枪口时速度的8倍，要使如此高速的两个物体在几百千米的高空会合、同步飞行，必要的前提是运载火箭的控制精度和飞行器轨道精确测量技术已经过关。而交会、同步飞行则是最终实现对接的前提条件。要使两个高速飞行器的对接口能安全、准确地联结在一起，还需要解决稳定而精确的姿态控制技术、可靠可控的机动技术，以及精确定位、瞄准的对接装备。对接过程中，定位、控制不当，致使擦碰或联结后留有扭曲力矩等，都会产生严重后果。

历史回顾

据报道，前苏联于1962年8月12日首次试验了“东方3号”和“东方4号”飞船的太空交会，1963年6月16日再次用“东方5号”和“东方6号”进行交会。两船相距达5千米，都没有实现对接。美国最早在1965年12月15日用“双子座6A”飞船，与“双子座7号”飞船实现会合，并靠机动飞行，使两者相距缩小至30厘米，也未实现对接，因为当时飞船未备对接功能。

1966年3月16日，美国用“双子座8号”飞船，与无人的“阿吉纳8号”目标飞行器实现了首次太空交会并对接。前苏联则在1967年10月30日用“宇宙186号”和“宇宙188号”飞行器实现了自动对接。1978年1月，前苏联用“联盟26号”和“联盟27号”与“礼炮6号”太空站构成了3体相连的太空飞行平台。

初期，对接过程中曾用雷达来测量定位，现在是用激光加上视频等来捕获定位。人和自动设备结合则更有效，这是“1＋1大于2”。当代成熟的技术，可使两船接近的速度控制在每秒钟约5厘米左右；捕获定位的精度可达2－3毫米。若像国际空间站、航天飞机那样装有计算机和人为可控的机械臂，则也可用其实现抓获对接。

衍生的需求

太空站构建时须用交会对接技术，建成后维持正常运行也离不开交会对接。如用无人飞船定期输送燃料、食物及保证航天员正常生活、工作的各类必需品；用载人飞船分批接送航天员等。载人登月，登火星、登陆小行星等活动，稳妥的方案是有人登陆的同时，还有人留守在绕轨飞行器内，以便于登陆舱起飞后与轨道舱交会对按，再一起返回地球。昂贵的应用卫星，常由于机动调轨、调姿的燃料耗尽或部件小故障而影响使用寿命，利用交会对接技术，可对其进行补给或修理，航天飞机甚至把哈勃太空望远镜“抓”回地面进行维修。静止轨道只能容纳360颗卫星同时工作，现在已经没有多余的星位分配给各国了，也可用交会对接技术对其补给而延长寿命，或把失效的卫星推向“坟墓”轨道而空出位子来。在未来的反卫星等太空对抗中，交会对接技术无疑更会大有用武之地。

我国的目标

业已宣布，我国将在2011年上半年先把约8吨重的、具有多个对接口的无人飞船“天宫一号”发射入轨，作为目标飞船，下半年发射“神舟八号”与它交会并对接。之后再相继发射“神舟”九号、十号载人飞船与它交会、对接。这意味着我国将在已有成果的基础上，用较短的时间，一鼓作气地突破交会、对接和连接成多体太空飞行平台等关键技术。

目标飞船本身就具备进行太空科学与应用试验条件，与多艘“神舟”飞船对接后，实际上已构成我国第一个初具规模的太空实验室。在“神舟”一号至七号飞船上，已经开展了对地观测、空间环境、空间天文、微重力流体物理、材料科学、生命科学等观测和实验。在各领域有效载荷研制，实验方法，数据存储、传送、处理和理论分析方面打下了基础。相比之下，由于空间实验室运行时间较长，飞船资源(指能以提供给有效载荷的重量、容积、电力、测控信道、数据存储预处理、星内环境保障等能力)及航天员主要精力都可更多地满足科学任务的需要，这将对科学目标的确定、为有效载荷的设计研制创造更为有利的条件，航天员的飞行任务中也可更多地包含有人照料的科学实验。此外，还可在上面开展更先进的自循环生保系统、环保系统等的试验。

我国新型大推力运载火箭研制的顺利推进，海南新发射场的投入使用和新一批男、女航天员的选拔培训，为我国从空间实验室向构建更大规模太空站的过渡提供了保汪。长时间运行和资源相对充足的太空站，可为众多的科学和应用领域，提供舱内和舱外，有人照料和无人照料，微重力和超重，对天和对地等各类实验平台，为太空学的发展开辟更为广阔的前景。当然为面对和适应新的目标任务，对新老航天员也提出了新的更高要求。例如，航天员不仅要熟练新型飞船的操作控制，适应长时间、多任务的太空飞行，还须对新的科学和技术实验有一定的了解，在太空按预定计划进行照料，或通过船地信道，根据地面要求进行实时操作控制。

太空科技不是孤立的，它的发展必将带动一系列科技以及经济的发展，同时也将增强开展双边和多边平等互利的国际合作的实力。

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STS是一门研究科学、技术与社会相互关系及其互动规律的多学科、多领域的综合性新兴学科。早在1938 年，美国学者默顿就在《17世纪英国的科学、技术与社会》一书中就第一次提出了“科学、技术与社会”这个概念，并提出了著名的默顿命题之一：经济、军事和技术问题是17世纪英格兰科学革命的重要原因。同样默顿指出：归根结底，十七世纪是现代科技及其各技术分支还只是处在开始的时期，虽然默顿命题针对的是十七世纪的英格兰，但默顿命题突出了科学技术对社会的重要影响并强调要对它们之间的互惠关系进行研究。近年来，全球的科学技术与社会研究更是获得了非常显著的进展，许多重要的专业期刊都不同程度地编发了科学技术与社会的文章，并对相关的一些学术活动做了重要的编述和整理，在这些学术论文和学术活动中对STS研究的重点和热点问题都有涉及和讨论。

随着科学技术的飞速发展，有关科学技术与社会的研究也进入了新阶段。国内外对科学技术与社会（STS）的研究现状有一个更清楚的了解，相关的学术论文也有很多，主要包括两个方面：

1 国际有关STS的现状研究

2010年4S学会（ Society for Social Studies of Science，科学的社会研究学会）年会在日本东京召开，这次会议内容表现出了更多的学术比较性，许多学者开始反思欧美的STS研究传统，主张建立多文化视角中的STS研究。开始关注各种各样的全球问题，其中探究全球问题解决中的科技与公共政策的论文数量为最多，表现出了区域化、复杂化、多元化、经验化和现实化等特征。

相关的学术论文还有马会端，陈凡的《科学技术与社会发展：国际STS研究的多元化走向――第24届国际科学技术与社会会议述评》等。《科学技术与社会发展：国际STS研究的多元化走向――第24届国际科学技术与社会会议述评》这篇文章主要表现了STS的多元化研究趋势，在既定的大会主题下，学者们分别对埃吕尔技术社会思想，技术与能源环境政策等问题进行了讨论。同时，也涉及STS教育、技术民主化、科学技术的社会建构、技术伦理、技术创新等诸多层面的问题。既从技术哲学的角度，又从科学技术与社会的角度，对当前人类社会发展面临的问题及未来的发展趋势，进行了广泛交流。

2 中国有关STS的现状研究

自从STS在中国诞生以来，国内的学者一直都从学派述评和思想评介两个方面进行研究，可以说，我国STS学者较为全面的了解了国际STS研究的主要研究方法和理论，初步构建起了STS研究的理论图景。目前，STS既要坚持“形而上”的理论研究，又要拓展实践研究领域，使其在现在的学术潮流中保持旺盛的生命力。如东北大学的陈昌曙教授、中国社会科学院的殷登祥教授、东北大学的陈凡教授等对“STS的基本理论问题”、“ STS与中国国情”和“技术的社会化”等问题的探讨并取得主要的成果。相关的学术论文有陈凡，陈佳的《论技术的社会化与STS的中国化》（2013年2月，自然辩证法研究）；金俊岐的《关注产业：STS研究的新视野》（2012年1月，河南师范大学学报）；田鹏颖的《科学技术与社会（STS）――人类把我现代世界的一种基本方式》（2012年6月，科学技术哲学研究）等。

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这位出生于浙江的中国小伙曾是杭州市中考状元，高二时写出的论文《寒武碰撞性大陆起源与生命进化的研究》让教授们几乎无人能第一时间读懂，后被保送北京大学元培学院，大学期间27篇。2011年，直接进入牛津大学攻读航天工程物理博士学位。2012年，被英国皇家天文学会吸收为会士。

比起头顶的热闹光环，张维加从事的研究稍显冷清。当别人问起他为何要选择这样一个冷门专业时，他的回答只有两个字：兴趣。提到专业，他继续说道：我有个好朋友，清华计算机专业，水平非常高，如果他继续从事计算机，很可能成为第二个比尔·盖茨。但由于父母的压力，去当了公务员，很可惜。不要以为当公务员、进银行才有前途，各行各业，你都会发现大师。

然而，理智的选择并没有带来一帆风顺的道路。由于基础科学方面的研究在短期内很难看到影响，当时国内甚至没有人看得起他，或者说没有人看得懂他。进入北大后，他建立了自己的课题组，探究他在初中时就迷惑的一个问题：一次实验时观测到整个地球有个奇怪的加速度。为了搞清楚缘由，他领导课题组花了4年的时间进行反复的实验验证。

研究毫无进展的时候，同学们开玩笑，“说不定最后发现是因为我们仪器坏了呢。”直到后来出现一个关键性的转折点：专攻理论物理的同学发现，其变化的经验公式和现代天文学中的哈勃拖曳效应相同，大家恍然大悟，兴奋不已。

这一研究成果被刊登在《科学通报》上，哈佛大学的Willie Soo教授评论说，这解决了“弱阳吊诡”给天文界带来的困扰，也就是解释了为什么远古太阳比现在虚弱很多，辐射更小，但远古地球却依然有海洋，而没有冷到结冰。后来，这位教授在邮件中称：“在21年有余的工作经历中，张维加是我见过的最具独创精神的年轻科学家。”

的确如此，当我们沉浸在“神九”载人飞船的成功时，张维加却清醒地知道，我们的差距仍在。一次他做完关于中国探月的报告后，一位美国同事对他说，月球是我们美国人的，理由是美国人最早登上了月球，并把美国国旗留在了那里。对于这种挑衅式的宣言，张维加回答得谦虚而幽默：“不远的将来我们也会扔一面国旗上去的。”他明白，由于技术所限，我们的飞船还只能绕月飞行，离载人登月还有一段距离，国旗只能在绕月飞行的时候“扔”下去。

但尽管如此，他仍是对月球探索的未来充满了希望。“我们发现月球的南极有大量的水冰，也许在几十年内就可以在那里电解水，电解之后就有氧气了，再带些植物的种子去，就可以在月球的南极创造一个适合人类生存的基地了！”他兴奋地叩响桌子，“今天地球有多繁华，20年以后月球上就有多繁华。”

事实上，最近他在做一项浪漫而务实的课题：绘制“月球地图”。包括已经完成的月球地下温度的三维分布图和正在绘制的月球全球矿物大概分布图，这些都是为未来人类登月做准备的，“在地球上开车需要谷歌地图，在月球上开月球车我们就需要一份月球地图。”他笑着说。

很难有人相信这些成绩都是出自于一位年仅23岁的男生之手。在家乡，他是神童一样的人物，而作为教子有方的典范，他的母亲也屡屡被邀请到各个学校去交流“育儿经”。实际上，张维加只是一个普通人家的孩子，母亲是中学老师，父亲是电脑工程师。母亲说他没上过幼儿园，小学、初中也没有择过校，就在镇上的普通公办学校就读，学校里也有由尖子生组成的“实验班”，母亲说：“我们是普通人，读普通班就行了。”从小到大，张维加没有上过兴趣班、补习班，家里也从不催他做作业。但宽松并不意味着不闻不问。父亲从小就给孩子讲历史故事。张维加爱作诗，用毛笔在家里的墙上写诗，父母也任他写。父亲说：“孩子是自由的小鸟，你不给他空间怎么行？”高中开学不到一个月，张维加就找到校长，问有些课自己已经学过了能不能不上，在评估后学校让他的部分课程免试。此外，也没有动员他参加任何竞赛。

聊起在国内时的学习生活，张维加说，现在回想起来，很感谢家庭、学校给他提供的自由空间。他说，思想是需要一个空间的，“就像一株野草，如果植于野外，自然茁壮成长，如果置于盆内，或许就衰败了。有了兴趣，才有自控能力。”

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“神舟”邀游太空行――载人航天

探索太空是人类长久的梦想，这个梦想在美国、俄罗斯完成之后，也由中国人完成了。

1999年11月20日6时30分，“神舟一号”飞船在酒泉卫星发射基地顺利升空，经过21小时的飞行后顺利返回地面。这枚载人航天工程的“先锋官”，竟是由地面试验用的电性能测试飞船临时改装而成。将初样产品直接当成正样产品使用，在中国航天史上史无前例。

2001年1月10日凌晨，“神舟二号”飞船发射成功。飞船在轨飞行近7天后返回地面。“神舟二号”是第一艘正样无人飞船，技术状态与载人飞船基本一致。它的发射完全是按照载人飞船的环境和条件进行的，凡是与航天员生命保障有关的设备，基本上都采用了真实件。

2002年3月25日，“神舟三号”飞船发射升空，于4月1日返回地面。“神舟三号”飞船搭载了人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人，能够定量模拟航天员呼吸和血液循环等重要生理活动参数。

2002年12月，“神舟四号”在经受了零下29摄氏度低温的考验后，于30日0时30分成功发射，突破了我国低温发射的历史纪录。

2003年10月15日，我国第一艘载人飞船“神舟五号”成功发射。中国首位航天员杨利伟成为浩瀚太空的第一位中国访客。神舟五号21小时23分钟的太空行程，标志着中国已成为世界上继俄罗斯和美国之后第3个能够独立开展载人航天活动的国家。

2005年10月12日，我国第2艘载人飞船“神舟六号”成功发射，航天员费俊龙、聂海胜被顺利送上太空。17日凌晨，在经过115小时32分钟的太空飞行后，飞船返回舱顺利着陆。“神舟六号”进行了我国载人航天工程的首次多人多天飞行试验，完成了我国真正意义上有人参与的空间科学实验。

2008年9月25日，我国第3艘载人飞船“神舟七号”成功发射，3名航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏顺利升空。27日，翟志刚身着我国研制的“飞天”舱外航天服，在身着俄罗斯“海鹰”舱外航天服的刘伯明的辅助下，进行了19分35秒的出舱活动。中国成为世界上第3个掌握空间出舱活动技术的国家。

“嫦娥”欲飞广寒宫――深空探测

月亮曾被人类的神话渲染得无比神秘和美丽。美国科学家登月之后证明这只是一个荒芜的地方，当然也没有广寒宫。为了验证这一切，中国人也要探索月球。

首次载人航天成功后，探月工程成为中国在航天技术发展过程中的又一个里程碑。载人航天距地球飞行的轨道是200～300千米，应用卫星所达到的轨道高度是3万到4万千米，而月球探测所需要的距离近40万千米，这将促进中国航天技术水平的提升，也将深化中国对宇宙空间的认识。中国的探月计划分为“绕”、“落”、“回”三个阶段实施。2007年10月24日18时5分，我国在西昌卫星发射中心用三号甲运载火箭将“嫦娥一号”卫星成功送入太空。

“嫦娥一号”是我国自主研制的第一颗月球探测卫星，它的发射成功，标志着我国实施绕月探测工程迈出重要一步。11月5日，“嫦娥一号”成功“牵手”月球，成为中国第一颗月球卫星：11月7日，“嫦娥一号”以准确进入200千米使命轨道为标志，完成中国历史上最远的“太空”；11月26日，“嫦娥一号”传回的“第一幅月图”完美亮相，中国首次月球探测工程圆满成功……“嫦娥一号”月球探测工程的成功，开启了中国人走向深空探索宇宙奥秘的时代，标志着我国已经进入世界具有深空探测能力的国家行列。同时，探月工程也必将带动信息、材料、能源、微机电、遥感科学等其他新技术的提高，对于促进中国社会经济的发展具有重要意义。

众星拱月参北斗――人造卫星

天上的星星参北斗，人造卫星也不例外。而且中国的几十颗人造卫星更是在探索星空，为民服务。

1970年4月24日，中国第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功，中国成为世界上第5个发射卫星的国家。1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中国成为世界上第3个掌握卫星返回技术的国家。1981年9月20日，中国用一枚火箭发射3颗卫星获得成功，成为世界上第4个掌握一箭多星发射技术的国家。1984年4月8日，“东方红二号”地球静止轨道通信卫星发射并定点成功，中国成为世界上第5个能自行研制发射地球静止轨道通信卫星的国家。1988年9月7日和1990年9月3日，两颗“风云一号”太阳同步轨道气象卫星先后发射成功。1997年6月10日第1颗“风云二号”静止轨道气象卫星发射成功，我国成为世界上第3个同时拥有极轨道和静止轨道气象卫星的国家。1999年10月14日，中国第1颗“资源一号”卫星发射成功，我国成为世界上第4个拥有地球资源卫星的国家。2000年10月31日第1颗“北斗一号”导航卫星发射成功，至今已成功发射6颗导航卫星，建成了“北斗一号”区域导航系统，成为世界上第3个拥有自主卫星导航系统的国家。至今，我国自行研制和发射了80多颗人造地球卫星。我国研制的14种“”系列运载火箭基本上满足了发射不同轨道、不同用途卫星的要求。迄今，“”系列运载火箭117次腾空，将我国自行研制的80多个空间飞行器(包括7艘飞船和1个月球探测器)送入预定轨道，成功发射了29颗外国制造的卫星。我国独立研制成了返回式遥感卫星系列、“东方红”通信广播卫星系列、“风云”气象卫星系列、“实践”科学探测与技术试验卫星系列、“资源”地球资源卫星系列、“海洋”卫星系列和“北斗”导航定位卫星系列。各类卫星被广泛应用于社会、经济、科技、文化教育和国防建设等领域，在推动国防现代化建设和国民经济建设上发挥了至关重要的作用。

生命天书揭秘密――破译基因图谱

人类既遥望星空，也需要探索自己生命的本质和奥秘。为此，中国参与了人类最重要的探索自身的科学研究，破译自身的生命密码，即人类基因组计划。

人类基因组计划是要揭开组成人体10万个基因的30亿个碱基对的秘密。该计划先后有美、英、日、德、法及中国等6个国家、16个实验室及1100名生物科学家、计算机专家和技术人员参加。1999年7月我国在国际人类基因组注册，承担了国际人类基因组大规模测序任务的1％，即3号染色体短臂上3000

万个碱基对的测序任务。

2002年中国科学家又承担了人类基因组单体型图计划10％的任务，即构建3号、21号染色体和8号染色体短臂的单体型图。同时，中国还提供一半的亚裔样品。这个计划主要是破解人类基因组序列中的单个碱基差异，了解其在人群中的分布与规律，为发现与疾病相关的基因及其多态位点提供重要依据。

2007年10月11日，由深圳华厦基因研究院、生物信息系统国家工程研究中心及中国科学院北京基因研究所共同绘制的第一个完整中国人基因组图谱(又称“炎黄一号”)宣布完成。这也是第一个亚洲人全基因序列图谱，是用新一代测序技术独立完成的100％中国人基因组图谱。从族群的差异来说，由于完成的中国人的基因组是汉族人的基因组，因而意味着能把这一成果覆盖到中国92％的汉族人口。至少让拥有相同遗传特点的同一族群的人在未来可享有药物治疗和保健的基础。

人类基因组研究至少在疾病治疗方面提供了坚实的基础。未来，对于单基因病，如亨廷顿舞蹈病、遗传性结肠癌和乳腺癌等，可采用“定位克隆”和“定位候选克隆”的思路进行诊断和治疗。对于心血管疾病、肿瘤、糖尿病、神经精神类疾病(如老年性痴呆、精神分裂症等)、自身免疫性疾病等多基因疾病则可通过多基因的调控来诊断治疗。

修补生命不是梦――干细胞和再生医学研究

生命不只是出生和成长，还有死亡和受伤。对于生命的损伤以及并未达到人类正常寿命的死亡，是可以通过生物医学技术来弥补的，干细胞和再生医学就是这样一种典型技术，中国人正在这个领域突飞猛进。

干细胞研究和再生医学是生物医学的前沿阵地之一，中国在这一领域有很多成果已经接近世界先进水平。目前国际干细胞研究形成了4大热点，即胚胎干细胞建系及定向诱导成组织细胞的分子机制；成体干细胞横向分化的条件：各种组织成体干细胞库的建立以及临床治疗试验等。

中国研究人员已经能体外克隆出人骨、血液、神经和皮肤等组织，并已经着手克隆血管、食道和膀胱等器官。例如，我国已研发了第一个具有自主知识产权并己获得国家药品监督管理局批准的规范的自体骨髓间充质干细胞(MSCs)产品，在修复心肌、再生血管、改善心功能上明显优于骨髓单个核细胞。同时，我国也建立了人类胚胎干细胞体外诱导分化为中脑多巴胺能神经元和脊髓运动神经元的方法，以及建立诱导人胚胎干细胞分化为肝细胞的方法，为治疗帕金森氏病、细胞移植和肝病替代治疗提供了基础。同时，我国研究人员从骨髓中分离出间充质干细胞进行肌腱体外培养，形成有正常功能的肌腱细胞。将这些肌腱细胞植入后腿膝盖部肌腱断裂的小白鼠，能帮助小白鼠恢复正常的活动能力。

我国研究人员还利用干细胞在一只身长不足5厘米，体重不过20克的裸鼠背上培育出了1厘米长管状的兔子尿道。我国研究人员还从大鼠的软骨中提取间充质干细胞，经体外培养扩增后，可以形成心肌细胞，植入发生心肌梗塞的大鼠心脏中，显著改善了心脏功能。

这些成果意味着，不久以后，可以利用干细胞克隆生成的器官和组织治疗癌症、心血管疾病、糖尿病、肝脏疾病、帕金森氏病、泌尿系统疾病、老年性痴呆等疾病。

水稻“天书”已破译――水稻基因测序

水稻是人类的重要食粮，世界上有一半的人靠水稻为生，人类在感谢它的同时，更愿意从分子深处了解它的奥秘，于是中国人参与了破译水稻基因组。

2005年8月出版的英国《自然》杂志刊登了一张水稻全基因组序列完成图，其覆盖率和精确度均远远高于此前发表的草图。这是目前己完成的最精确、最完整的测序工作之一，是继人类基因组计划之后，科学家完成的又一项重要测序工作。我国科学家(包括台湾地区的科学家)对国际水稻基因组计划的贡献率达20％，写下了绚烂的“中国卷”。国际水稻基因组测序计划始于1998年，由日本、美国、中国等10个国家和地区参加。此次绘制完成的水稻基因组全图不仅定位了水稻中的3.75万个基因，而且率先在动植物中完成了对着丝粒的测序。除已经完成测序的水稻1、4、10号染色体外，其余染色体的测序分别由日本(5条)、美国(2条)、中国台湾(1条)、法国(1条)完成，印度、韩国、巴西等参与了部分染色体测序工作。

2002年底，科学家们初步绘制完成了水稻基因组草图。中国科学院上海生命科学研究院国家基因研究中心参与了这项国际大型研究工作。在草图的绘制中，中国科学家圆满完成了水稻4号染色体的精细序列测定和分析工作。在接下来的全图绘制中，中方科学家承担并完成了水稻籼、粳两个亚种间全基因组序列的比较及水稻基因组着丝粒序列的分析工作。另外，中方科学家还填补了水稻4号染色体序列的4个物理空缺和近300个序列空缺，使得4号染色体仍然是测序最完整的染色体之一。水稻是迄今第一个被测序的农作物，共有12条染色体，其中蕴藏着高产优质、美味色香以及与抗病抗虫、抗逆等性状相关的遗传信息。解析水稻基因组序列，是改进水稻品质、提高水稻产量的前提和基础。

粮棉生产创奇迹――超级稻和转基因棉

曾有人怀疑：谁来养活中国人。这个问题由一位叫袁隆平的中国科学家作出了回答：靠中国人，首先是靠超级水稻。

中国是世界上首个成功培育出超级杂交水稻的国家，这一切都要归功于这位叫袁隆平的人。杂交稻研究是公认的世界难题，袁隆平的研究相继获得了“二九南1号”、“三系杂交稻”、“两系法杂交水稻”、“超级杂交稻”的成果。2008年10月，超级杂交稻在示范区跃上亩产900千克大关。从“三系法”到“两系法”再到“超级稻”，从亩产400千克到600千克再到900千克，我国农业创造了世界粮食生产的奇迹――以7％的耕地养活了占世界22％的人口。目前，中国的杂交水稻已走出国门，为解决全球特别是发展中国家的缺粮问题发挥作用。至今，已有东南亚、南亚、南美、非洲等40多个国家和地区研究或引种，种植面积达150万公顷，增产效益十分显著，被世界誉为“中国第五大发明”。

中国人能自己解决吃的问题，同样也能自己解决穿的问题，这首先体现在转基因抗虫棉方面。所谓转基因抗虫棉，就是通过生物技术，把一种细菌的遗传物质(DNA)片段转移到棉花里，让棉花具有一定的抗虫性状。我国是世界产棉和消费大国。20世纪90年代前期，大面积的棉铃虫灾害使得我国一些棉区的棉花亩产降幅达80％。就在棉铃虫肆虐之际，一家跨国公司凭借其领先世界的生物技术，研制出了转基因抗虫棉，并一举占有我国95％的抗虫棉市场份

额。发展国产转基因抗虫棉势在必行。我国从1991年开始进行棉花抗虫基因的构建工作，1992年，中国农科院生物技术所采用基因工程技术，成功研制出单价抗虫基因，使中国成为世界上第二个拥有抗虫基因自主知识产权的国家。继而，他们又先后培育成功既抗棉铃虫又抗蚜虫的双抗棉花新品种。采用基因工程和传统杂交技术相结合的方法，我国科学家首次在国际上选育成功高产量、高纯度、高效率、大规模、低成本、能够直接应用的转双价抗虫基因的三系杂交抗虫棉sGKz8，整体技术水平居国际领先。如今，我国转基因抗虫棉品种在产量、抗性等方面已明显优于美国抗虫棉品种，不仅夺回了70％的市场份额，而且走向了国际市场。

获取资源新途径――动物克隆与转基因技术

人类为了向动植物获取更多的资源，发明了克隆和转基因技术。中国人在这个领域也走到了世界的前列。

克隆(Clone)源于希腊文Klon，原意为用树木的枝条增殖，现指人工诱导下的无性繁殖，即从一个细胞得到两个以上的细胞、细胞群或生物体，由一个亲本系列产生的DNA系列的技术，称之为克隆技术。将一个细胞分裂繁殖一大群细胞，叫一个克隆。1903年开始，克隆技术被引入园艺学，随后逐渐应用到植物学、动物学和医学方面，现已通过无性繁殖方式产生后代，如克隆青蛙、克隆鼠、克隆兔、克隆猴、克隆猪、克隆牛，乃至用体细胞克隆山羊、绵羊。这一尖端生物技术还能挽救濒危动植物，所以克隆技术成为20世纪重大的科技成果之一。

从20世纪80年代起，我国就开展了大量的动物胚胎细胞克隆研究工作。1984年3月9日，我国青年学者旭日干与日本学者合作，培育出世界上第一胎“试管山羊”，1989年，“试管绵羊”被成功培育。1989年8月15日，我国又成功培育出首胎“试管牛”。“试管绵羊”和“试管牛”的成功培育，使我国成为继美国、日本、法国之后在世界上拥有此项技术的为数不多的国家之一。山东莱阳农学院的克隆牛在国际上首次使用了玻璃化超快速冷冻保存技术；中国农业大学成功地克隆了我国第一头体细胞克隆猪；西北农林科技大学培育了世界首例成年体细胞克隆山羊。动物体细胞克隆大大加速高产牲畜、优质种畜的迅速扩繁。2002年，中国首批本土克隆牛诞生，使中国继日本、新西兰和美国之后，成为第四个克隆牛研究成功的国家，创造了克隆胚胎移植受胎率、妊娠出生率、繁殖成活率和群体规模四项世界第一，成为中国生物工程技术发展史上的一个里程碑。

在克隆的同时可以引进一些外源性基因称为转基因。我国在转基因动物研究方面也取得了可喜的成就，如转基因鱼等已处于国际领先地位，转基因奶牛的研究也可望在近期内有突破性进展。一种生长耗料低、肉质好、抗病力强的转基因猪，已由湖北省农科院畜牧所培育成功，其基因导入总效率为2.1％，比国外高出一倍多，超过国际先进水平。2003年10月13日，世界上第一头转人岩藻糖转移酶基因的体细胞克隆牛“岩娃”在其出生地山东省梁山县通过专家鉴定。“岩娃”同时创造了在同一头牛中转有3种(人岩藻糖转移酶基因、绿色荧光蛋白基因和新霉素抗性基因)不同外源性基因的世界先例。

生命进化有新说――澄江动物群研究

人类和生命来自哪里?中国科学家对此作出了某些回答，这就是寒武纪生命大爆发的研究成果。

寒武纪距今5.4亿～5.1亿年，在短短的500万～1000万年时间内，大量生物门类迅速涌现，现今30多个门类那时就涌现出20个。寒武纪生命大爆发一直让包括达尔文在内的科学家们困惑不解。在人们普遍认同达尔文进化论的今天，全面揭示并合理解释寒武纪生物大爆发的真实原因、探索众多动物门类起源的难题，是古生物学和进化生物学的重要前沿科学领域。自1984年我国学者在云南澄江发现“澄江动物群”以来，深入研究寒武纪生命大爆发成为可能，而我国科学家更凭借得天独厚的化石资源优势，取得了突出成就：采集标本10万余件，并对各门类化石进行了化石生物学、功能解剖学、演化生物学、古生态学、古地理学、埋藏学等多学科综合研究；发现并研究了包括脊椎、真节肢、螯肢和甲壳等动物的起源；发现并论证了已知最古老、最原始的脊椎动物昆明鱼和海口鱼，将脊椎动物早期历史往前推进了约5千万年；证实了现生动物门和亚门以及复杂生态体系起源于早寒武纪：提出“广义进化论”，对寒武纪生命大爆发的激发因素进行了综合分析……一系列的相关成果使得我国科学家在早期生命演化与“寒武纪大爆发”研究领域取得国际领先地位。其中“澄江动物群与寒武纪大爆发”研究项目荣获国家自然科学奖一等奖。

全球前10有“曙光”――超级计算机

除了吃穿住等人类的基本需求外，信息摄取和处理也成为人类进步和经济发展的巨大标志，中国人研发的超级计算机已进入世界前10名的行列。

2008年8月，由中国科学院计算技术研究所、曙光信息产业有限公司自主研发制造的百万亿次超级计算机“曙光5000”研制成功。“曙光5000”高性能计算机是国家863计划高性能计算机及其核心软件重大专项支持的研究项目，是面向网络的高性能计算机，同时也是面向信息服务的超级服务器，可以提供多目标的系统服务。“曙光5000”系统峰值运算速度达到每秒230万亿次浮点运算，Linpack(高性能计算领域最出名和使用最广泛的基准测试)运算速度超过每秒160万亿次浮点运算，是目前国内速度最快的商用高性能计算机系统，其运算速度全球排名前10。除了超强计算能力，它还拥有全自主、超高密度、超高性价比、超低功耗以及超广泛应用等特点。这标志着中国成为继美国之后第二个能制造和应用超百万亿次商用高性能计算机的国家，也表明我国生产、应用、维护高性能计算机的能力达到世界先进水平。从突破发达国家的技术限制与封锁，到跻身世界高性能计算机平台供应商，再到成功地转型商用……中国高性能计算机的发展已经走过了17年的历程。曙光通过他们的信念、通过他们的智慧，让这一切慢慢地成为了自己手中的现实和别人眼中的奇迹。

自主研发中国“芯”――龙芯高级芯片

高性能的计算机是信息技术的核心，而芯片又是计算机的核心。中国的龙芯正是这样一种高级芯片。

龙芯(英语：Loongson)是我国第一款自主开发的高性能通用CPU芯片，由中国科学院计算机技术研究所于2002年研制成功。龙芯的特殊性在于它是通用CPU，而不是一般的ASIC芯

片。通用CPU是信息产业的基础部件，是武器装备的核心器件。通用CPU可广泛应用在国防安全、计算机、工业控制、信息家电、汽车电子、航空航天等领域。可以说，通用CPU对于信息产业，就像钢铁对于工业，具有基础的支撑作用。发展自主知识产权的微处理器，建立自主可控的信息产业是国家的需要、时代的需要，是产业发展的需要。自从2001年初正式开始龙芯处理器的设计以来，龙芯已经走过了8年的历史。龙芯的发展经历技术积累、产业突破、产业积累以及形成体系4个发展阶段。在这8年中。我国从无到有地掌握了高性能处理器的核心技术及其质量设计技术，目前最新设计的龙芯系列处理器已经达到了世界先进水平(最近流行的四核龙芯3号处理器采用65nm工艺，主频IGHz，晶体管数目达到4，25亿个)。8年来，龙芯系列芯片将我国高性能通用CPU与国际先进水平的距离缩短了15年。龙芯的每一个动作，都成为整个计算机产业关注的焦点。

不尽能源滚滚来――“人造太阳”研制

人类能不能制造一个装置像太阳那样为人类提供源源不断的能源?回答是可能的，中国科学家已经获得初步成功。

“人造太阳”是指基于可控热核聚变反应堆，使其像太阳那样产生巨大的能量，安全可靠而又一劳永逸地解决人类能源之需。这一计划的正式名称是国际热核聚变实验堆项目(ITER)，其意义不亚于国际空间站计划和人类基因组计划。中国与美、欧、俄、日、韩、印7方共同参与，并承担10％的任务，从而使该计划成为迄今为止我国参与的最昂贵也最具挑战性的大科学工程国际合作项目。我国自主设计、自主建设的人造太阳――EAST热核聚变装置也于2006年9月首次成功放电，成为世界上第一个建成并真正运行的“实验型先进超导托卡马克”装置。托卡马克是“磁线圈圆环室”的俄文缩写，这是一个由封闭磁场组成的“容器”，用来约束电离子的等离子体。为了达到核聚变所要求的条件，托卡马克已经变为一个高度复杂的装置，要有超大电流、超强磁场、超高温、超低温等极限环境，对工艺和材料也提出了极高的要求。EAST装置有真正意义的全超导和非圆截面特性，更有利于科学家探索等离子体稳态先进运行模式，其工程建设和物理研究将为ITER的建设提供--直接经验和基础。未来的稳态运行的热核聚变反应堆用于商业运行后，所产生的能量够人类用数亿年乃至数十亿年。

上天入水有帮手――机器人技术

让机器人为人类干活再也不是梦想而是现实，中国人现在也圆了这个梦。

我国现有机器人数目与全球相比仅占很小的比例，然而在某些领域已经取得了世界公认的成绩。例如，2006年5月9日，中国科学院自动化研究所在中国科技馆新馆奠基典礼上展出了两款仿人机器人，至今许多人还对能微笑、哭泣、愤怒、作思考状的“童童”和能按照要求立刻画出熊猫、小狗、老鼠以及当场为任何人画肖像的“贝奇”记忆犹新。除了仿人领域，机器人还能在探知神秘海底世界方面发挥举足轻重的作用。1986年863计划实施之前，我国研制的水下机器人都是有缆遥控水下机器人，工作深度仅为300米。1997年6月中国第一套6000米水下机器人试验成功，标志着在无缆水下机器人研制方面中国已经达到了国际先进水平。我国目前已自主研制出7000米水下机器人，期待能够在海底探测方面做出更大的贡献。在我国第24次南极科考中，有了两位特殊的队员――具有自主知识产权的“低空飞行机器人”和“冰雪面移动机器人”，其中低空飞行机器人在150米的高空成功进行了两次15分钟25千米的低空稳定飞行，冰雪面移动机器人成功地进行了机动能力、环境适应能力、防水能力的试验和模拟冰川移动测量等科考任务，它们在南极恶劣的自然和气候条件下能大显身手，这标志着中国极地科考机器人的研究及应用进入了一个新的阶段。

纳米描绘新世界――纳米技术研究

纳米是10亿分之一米，相当于4倍原子大小，比单个细菌的长度还要小。这种微观的尺度正在改变着世界。

篇8

“活到老，学习到老，前进到老”是钱学森对科学、对真理孜孜以求的精神境界。钱学森博学多识，从应用力学到工程控制论，从工程控制论又走到系统工程、系统科学、大成智慧学，直至现代科学技术体系及其中的各个学科，几乎都有自己的学术见解和论述。他一生的科学思想最为显著的特点是“系统思想”，而其“系统思想的形成和发展”的明显时间线索，在《钱学森文集》得到充分体现。他在耄耋之年，将以控制为中心的航天工程演绎为多学科、多专业的复杂巨系统，从现代科学技术推及哲学，不仅有学科的深度，更有跨学科的高度和广度。尽管现代科学技术发展很快，门类纷繁，但钱学森却用他的系统观点给我们理出了清晰的科学技术结构图。这张图镶嵌在《钱学森文集》的封面上（本是亲手绘制的，此处是重新排过的），既是对6卷内容的高度概括，又是理论精华的总结。

20世纪80年代，钱学森借用北大老哲学家熊十力的观点，把智慧分为“性智”、“量智”。他说：“人的智慧有两大部分：量智和性智。缺一不成智慧！此为‘大成智慧学’。”他认为，“量智”是侧重对事物从微观到宏观、从局部到整体、从量变到质变的发展过程去探索其本质和规律的学问；“性智”是侧重对事物从宏观到微观，从整体的、形象的感受上，从事物的“质”上入手去探索其本质和规律的学问。数学科学、自然科学、系统科学、军事科学等十大科学技术部门的知识是“性智”、“量智”的结合，主要表现为“量智”；而文艺创作、文艺理论、美学以及各种文艺实践活动，也是性智与量智的结合，但主要表现为“性智”。“有丰富的知识是必要的。但也要说清楚，不是有了知识就自然而然地有智慧了。这里有一个运用知识的问题。中国从前就笑话那些‘老学究’，说明有知识不会用，也不能达到智慧。”“大成智慧学教我们总揽全局，洞察关系，所以促使我们突破障碍，从而做到大跨度的触类旁通，完成创新。”钱学森如是说。

科学理论的价值不仅在于能解释一大堆凌乱无序、错综复杂的现象，更贵于它能预言现象。钱学森具有广阔的未来视野，他以前瞻者的视角站在现代科学技术之巅，从大至宏观、宇观，小至微观、渺观分析认识物质世界，阐述了现代科学技术的特点，构建出一个现代科学技术体系，奏响了巅峰上的交响乐。他的科学思想和理论不仅在过去几十年的社会发展中得到了证实，而且也将对我国当下和将来的发展依然有重要的指导作用。

音乐是一种能够表现人类内心最深处的本性的艺术。当我们把导弹、火箭、航空等与钱学森联系在一起的时候，经常忽略了与这位科学大师如影随形相伴的音乐、绘画、摄影、文学等艺术世界。钱学森特别喜欢贝多芬创作的乐曲，尤其喜欢贝多芬震撼人心的命运交响曲、英雄交响曲和第九交响曲。这些艺术作品里所包含的诗情画意和对人生的深刻的理解，带给钱学森勇气和力量，丰富了他对世界的认识，使他学会了艺术的广阔思维方法。在《钱学森文集》中钱学森不仅畅谈了导弹、火箭、航空等尖端科技，还带领我们进入了哲学、思维、文学、美学、音乐、园林、建筑等学科领域。有人说，理性和感性相结合，才是全部意义上的哲学。钱学森的科学思想具有浓厚的人文精神，人文思想中又体现出自然科学家严谨务实的态度，他以理性的智慧和感性的浪漫在科学世界和艺术世界中自由遨游，得出了科学思想家和人文科学家独到精辟的见解，同时取得了卓著的成就和真正的快乐。因此，他呼吁：“让科学与艺术联姻吧，那将会创造奇迹！”

美国著名原子物理学家韦斯科夫（V.Weisskopf）认为，尽管从科学上可以成功地了解大自然的一切领域，但是仅仅这一点还远远不足以历尽人类经验的每个方面。叔本华说：大思想家真是凤毛麟角，千万人里未必能择出一个大思想家来，他们是人类的灯塔；如果没有他们，人类就要流落在茫茫无际的大海里。钱学森的思想理论已超出自然科学技术范围，驰骋在自然科学和社会科学相结合的广阔领域。他的科学思想、创新思想、民主思想、人文思想，不仅在中国，而且在世界，不仅在当代，而且在未来，都将产生深刻的影响。

人，人类，人类文明之旅，按其本质都是历史的，隔断这种历史的继承性，我们就会倒退到洪荒原始时代。《钱学森文集》像一幅现代科学技术知识的“清明上河图”，以长卷的形式，以深入浅出的笔法，将科学技术、文艺理论和哲学思想等认识世界和改造世界的学问呈现给我们，启示我们更深刻地认识现实各种复杂的事物，包括认识我们自己、人和人的精神等本质和规律。同时，科学的观点、科学的精神和科学的道德还可以塑造我们的思想、情操，培养我们高尚的品德和美好的心灵，以至影响我们的行为，实现人与自然的和谐发展，让世界更美好、人类更幸福，如同贝多芬在《欢乐颂》中表达的理想：“人类同享幸福与欢乐，在这美丽的大地上”。

钱学森，用奔涌的智慧照亮一段历史，以卓越的灵魂感动一个民族。他出类拔萃的品格，让他挑得起历史的千斤重担，放得下个人的利害得失。贫弱的祖国、复兴的大志、国重于家的宽广胸怀赋予他恢弘的未来视野、冲天的豪情斗志，让他成为“大家中的大家”。《钱学森文集》以史学家的智慧，文学家的才情，数学家的缜密，逻辑修辞的严谨，描述深刻的自然科学、社会科学、系统科学、思维科学、军事科学、地理科学、建筑科学、人体科学、行为科学、文艺理论等，鸿论深入浅出却切中事机，学贯中西又文采斐然。它是迄今为止收录钱学森中文文稿最为系统、全面的个人文集，能够全面系统地反映钱学森一生丰富多彩的科学思想和令人崇敬的科学精神；是胸怀祖国的赤子的思想史、博学多才科学家的学术人生、着眼未来前瞻者的智慧结晶，更是研究者、学习者攀登高峰的进步阶梯。

这是一部启迪智慧、净化心灵的巨著；这是一笔不能用金钱衡量的财富，藏之于室，开卷有益。

作者简介：

邢海鹰，国防工业出版社总编辑。

邢海鹰同志始终倡导并积极推进以原创内容为主体的学术著作出版。担任责任编辑的图书曾获得中国出版政府奖图书奖提名奖1次，中国人民图书奖2次、图书奖提名奖2次，省部级图书奖5次，入选“三个一百”原创图书出版工程2次；发表了《用系统工程思想指导图书质量建设》等一系列学术论文。

孙慧波，国防工业出版社副总编辑。

篇9

[关键词]变形铝合金 熔铸工艺 工艺分析

中图分类号：TG27 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0022-01

引言

铝加工业的发展使铝材的应用更加广泛，尤其是在目前的航空航天工业、轨道交通业、乘用车辆制造业、军工材料及民用产品的开发行业中，铝材应用的市场被开拓发展成为了十分广阔的大市场，因此就对铝材的质量也提出了更高更严的要求。而铝材的熔铸是铝材生产的第一道工序，其目的主要是是为铝材轧制、锻造、挤压生产提供优质锭坯。锭坯的冶金质量的高低，是在后续的工序中再难以进行更改的。因此，控制好锭坯的生产与质量是发挥铝材的潜力的重要前提。要以先进的工艺技术和最低的成本获得高性能、高质量的铝合金铸锭使之满足后续工序及最终成品的需要是现代化铝材应用所追求的。

一、变形铝合金熔铸

铝熔铸是利用电解铝液、返回废料、中间合金为主要入炉原料，经熔化、保温、精炼、铸造成锭，铸锭经锯切、铣面处理成压延车间需要的合格扁锭，或者铸轧/连铸连轧成板带坯。其主要的工艺过程为熔炼、熔体处理、铸造。铝熔铸的这三个主要工序过程是紧密衔接、相互制约、密切配合才能完成熔铸过程。在此过程中，如何发挥设备寿命期内的能力，提高生产力，节能降耗，降低生产成本越来越受到铝加工行业的关注。

二、变形铝合金熔炼

熔炼过程为了使熔体内部成分、温度均匀，需要采用适当的搅拌技术，建议采用电磁搅拌。电磁搅拌的主要优点是：减少炉内各部位熔体的温度差；熔体成分均匀；由于提高了热的传输，能耗下降；炉渣下降。

铝熔体处理一般指对熔体进行合金化、净化与细化。合金化的目的是为了提高强度，此外，还应该考虑改善加工性、抗蚀性、耐磨性、硬度、液态金属的流动性、表面性能以及其他特殊性能等。净化处理或精炼是采取措施使铝熔体中不希望存在的气体与固体物质降到所允许的范围以内，以确保材料的性能符合标准或某些特殊要求。铝熔体的净化处理主要是将氢及氧化铝降到所要求的水平或更低一些。为了获得铸锭均匀细小的最佳晶粒组织，主要途径有控制凝固时的温度制度，细化处理。

三、变形铝合金铸造

铝合金铸造是将经检验合格的铝熔体浇注到带有水冷却设施的结晶器中，使熔体在重力场或外力场的作用下充型、冷却、凝固成铝锭坯的工艺过程。变形铝合金铸造主要有半连续铸造、铸轧、连铸连轧三种铸造工艺。半连续铸造属于静模铸造，铸轧和连铸连轧属于动模铸造。对于变形铝合金铸造来说，作者认为动模铸造是发展的方向，它可以实现液体金属一次加工成材，达到节能、降耗、提高生产效率的目的。动模铸造可分为四类：其一是辊间铸造，液体金属从供流嘴流到一对相向转动的轧辊之间冷凝成形并被压延成板材，典型的辊间铸造是连续铸轧技术；其二是轮间铸造，用带定型槽沟的环形轮和钢带组成结晶器，金属液进入结晶腔内，随铸轮同步运行，在铸轮与钢带分离处，熔体凝结成坯并以与铸轮周边相同的线速度拉出锭坯；其三是带间铸造，结晶器由两条相互平行的履带式类型的钢板模或钢带组成；其四是无接触铸造，气化层铸造以及电磁铸造属此类的铸造方式。对于变形铝合金板带的成型，选用铸轧和连铸连轧的优势明显。

（一）半连续铸造坯锭

目前应用最多的是直接水冷立式半连续铸造机，它可以生产各种铝合金牌号和规格的扁锭以及实心和空心圆铸锭。铸造过程中铝液重量基本压在引锭座上，对结晶器壁的侧压力较小、凝壳与结晶器壁之间的摩擦阻力较小，且比较均匀。牵引力稳定可保持铸造速度稳定，铸锭的冷却均匀且容易控制。其中尤以液压铸造机的应用最为普遍，特别是内导式铸造机的优点更为明显。

（二）铸轧

铝熔体从净化处理装置流出后，进入可以控制液面高度的前箱内。通过前箱底侧的横浇道流入由保温材料制成的供料嘴中，液体金属靠静压力由供料嘴直接进入一对相反方向旋转的铸轧辊中间。铸轧辊使液体金属快速结晶。随着铸轧辊的转动，铝熔体的热量不断通过凝固壳被铸轧辊带走，结晶前沿温度持续下降，结晶面不断向熔体内部推进，当上下两个结晶层增厚并相遇时，即完成铸造过程而进入轧制区，经轧制变形成为铸轧带坯。铝带坯连续铸轧技术代替了通常铸锭热轧工艺生产带坯所需的铸造、锯切、铣面、加热、热轧等全部工序。

（三）连铸连轧

连铸连轧工艺是一种工艺设备紧凑，在连续铸造机后面紧接着配置热连轧轧机组的紧凑生产线，是从液体到板带材一次性完成的连续生产线。显然，连铸连轧不同于连续铸轧，后者是在旋转的铸轧辊中，铝熔体同时完成凝固及轧制变形两个过程。但是两种方法的共同点均是将熔炼、铸造、轧制集中在一条生产线，从而实现从铝液到铝板带坯连续性生产，比常规的间断式生产流程少了多道工序。

在连铸连轧工艺中，铝熔体通过铸造前箱及铸嘴进入运动的双钢带水冷模腔。前箱安放在铸机的进口处，进入前箱铝液的流量大小由流槽上的浮漂式控制器来控制，控制信号大小由铸造速度传感器反馈。铸嘴上开有小孔，在小孔中通入低压惰性气体等，均匀地分布在钢带和铝液之间，起到铝液和钢带间的热传递，使进入钢带口的铝液凝固均匀，不会使钢带间产生急速的热胀冷缩，引起钢带变形，影响铝板带表面的平整度。在钢带的下部安装有钕-铁-硼强磁体支撑辊，产生的强磁力对钢带有极强的吸引力，使钢带限制在铸机规定的范围内运动，铸造出来的铸坯截面是矩形的。

结语

综上所述，在变形铝合金板带材生产的工艺选择上，连铸连轧具有相当明显的优势，对于铝熔铸的工艺配置应该是针对企业对产品定位方面的考虑，单就产能及基本投资而言，从产品产能的灵活性以及生产产品的多样性考虑，首选的应该是普通热轧工艺流程。但是对于刚刚起步或初涉猎铝加工的企业来说，选择成熟的铸轧工艺也不失为一种少投入、快见效、迅速回收成本、产能虽小不会被套牢的工艺。

参考文献

[1] 刁莉萍，梁岩.铝合金熔铸配料工序的工作原则和依据[J].轻合金加工技术，2006，03：11-14.

[2] 吴树文.提高铝合金熔铸质量的技术措施[J].青海科技，2008，03：83-85.

[3] 谢晓会，冀中年，李素娟.变形铝合金熔铸工艺综合分析[J].轻合金加工技术，2013，08：22-25+50.

篇10

[论文摘 要] 本文从三个方面论述了热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。 

 

引言 

在现代工业生产中，金属零件的制造是一个重要的环节，具有举足轻重的作用，因此提高金属零件的制造水平成为一项不可缺少的工作。而在金属零件的制造过程中，热处理工作又是提高其制造水平的重要措施。在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。而不合理的热处理条件，不仅不会提高材料的机械性能，反而会破坏材料原有的性能。因此，设计人员应根据金属材料成分，准确分析金属材料与热处理工艺的关系，制订合理的热处理的工艺，合理安排工艺流程，才能得到理想的效果，提高金属零件的制造水平。 

在现代工业生产中，广泛使用的金属有铁、铝、铜、铅、锌、镍、铬、锰等。但用得更多的是它们的合金。金属和合金的内部结构包含两个方面：其一是金属原子之间的结合方式；其二是原子在空间的排列方式。金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系，原子排列方式不同，金属的性能就出现差异。 

为了得到更好的金属性能，满足制造和使用要求，我们将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能，这就是金属材料热处理过程。 

不同的热处理条件会产生不同的材料性能改变效果，下面从3个方面来说明热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。 

一、提高金属材料的切削性能和加工精度 

在各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品金属材料的切削过程中，由于被加工材料、切削刀具和切削条件的不同，金属的变形程度也不同，从而产生不同程度的光洁度。各种材料的最佳切削性能都对应有一定的硬度范围和金相组织。为了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合适的组织状态，这就要用到预先热处理。 

通过预先热处理，可以消除或减少冶金及热加工过程产生的材料缺陷，并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态，从而保证材料的切削性能、加工精度和减少变形。 

举例1：齿坯材料在切削加工中，当齿坯硬度偏低时会产生粘刀现象，在前倾面上形成积屑瘤，使被加工零件的表面光洁度降低。而对齿坯材料进行正火＋不完全淬火处理，切屑容易碎裂，形成粘刀的倾向性减少。并随着齿坯硬度的提高，切屑从带状向挤裂状过渡，从而减少了粘刀现象，提高了切削性能。 

举例2：铝合金在加工过程中，通常都是先经强化处理（固溶处理＋时效；时效），这样可以得到晶粒细小、均匀的组织，比铸态或压力加工状态的切削性能好，不仅改善了切削性能，而且同时提高了机械加工精度。 

二、提高金属材料的断裂韧性 

金属材料的断裂韧性指含有裂纹的材料在外力作用下抵抗裂纹扩展的性能。提高金属断裂韧性的关键是要减少金属晶体中位错，使金属材料中的位错密度下降，从而提高金属强度，而减少金属晶体中位错的一种重要方法，就是细晶强化，其原理是通过细化晶粒使晶界所占比例增高而阻碍位错滑移从而提高材料强韧性。而金属组织的细晶强化的过程实际上就是金属热处理。 

在金属热处理过程中，当冷变形金属加热到足够高的温度以后，在一定的应力和变形温度的条件下，材料在变形过程中积累到足够高的局部位错密度级别，会在变形最剧烈的区域产生新的等轴晶粒来代替原来的变形晶粒，这个过程称为再结晶。再结晶晶核的形成与长大都需要原子的扩散，因此必须将变形金属加热到一定温度之上，足以激活原子，使其能进行迁移时，再结晶过程才能进行。 

那么，对于不同的金属材料，我们就可以通过控制不同的热处理的温度，来提高金属材料的断裂韧性。 

举例：在sy钢坯料上线切割适当的小圆柱，机加工后，选择在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在cleeble-1500型热模拟试验机上以5×10-1的变形速率保温30s压缩变形50％，然后在空气中冷至室温，再进行680℃×6hac(空冷)的退火处理，再将压缩后的试样沿轴向线切割剖开，研磨抛光后用化学物质显示晶粒形貌。实验现象为：在700℃时，扁平的晶粒开始逐渐向等轴晶粒的形状变化。800℃变形的晶粒中等轴晶粒已经有少量出现，但仍然以变形拉长的晶粒为主。在900℃变形开始，晶粒突然变得细小，几乎全部为等轴晶粒，晶粒度达到ybl2级。在900℃以上．晶粒开始长大。因此，对此种钢来说，900℃左右温度进行热处理，可以提高其断裂韧性。 

三、减少金属材料的应力腐蚀开裂 

金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分引起应力腐蚀开裂的应力是由残余拉应力引起的。残余应力是金属在焊接过程中产生的。金属在加热时，以及加热后冷却处理时，改变了材料内部的组织和性能，同时伴随产生了金属热应力和相变应力。金属材料在加热和冷却过程中，表层和心部的加热及冷却速度(或时间)不一致，由于温差导致材料体积膨胀和收缩不均而产生应力，即热应力。在热应力的作用下，由于冷却时金属表层温度低于心部，收缩表面大于心部而使心部受拉应力：另一方面材料在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随材料体积的膨胀，材料各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与拉应力相反。金属热处理的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残余应力，正是其存在造成了应力腐蚀开裂。 

举例：金属热处理中，通过控制淬火冷却速度，可以显著地控制淬火裂纹，为了达到淬火的目的，通常必须加速材料在高温段内的冷却速度，并使之超过材料的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论，这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值，故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。 

3、结论 

金属材料的热处理在机械零件制造中占有十分重要的地位，在金属材料加工的整个工艺流程中，如果将切削加工工艺与热处理工艺进行密切配合，将有效地提高金属零件的制造水平。 

参 考 文 献 

[1] 雷声，齿轮热处理变形的控制.机械工程师.2008年5期.