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通用航空航天技术范文1
航空航天业属于高端设备制造业，关系到一个国家的国防安全，是一个国家综合技术实力、经济实力的体现。在发达国家，航空航天产业已成为经济可持续发展的强大推动力。从提高经济增长质量看，向航空工业每投入1万美元，10年后就可以产生50～80万美元的收益。航空航天产业关联度强，产业链非常长，其技术扩散可以广泛延伸至各种制造业，能有效带动相关产业重大关键技术的群体突破，实现跨越式发展。
“十一五”成绩惊人
“十一五”期间中国航空航天产业发展迅猛，产业规模快速扩张，外贸和转包生产取得长足进步，国际地位和影响力不断提升。
自主研发成果显著
武器装备研制成果丰硕，实现了跨越发展和升级换代。自主研制的新型歼击机、歼击轰炸机、轰炸机、特种飞机、强击机、运输机、侦察机、教练机、直升机、空中加受油机、无人驾驶飞机以及多型号、成系列的航空发动机、机载设备等军用航空装备均批量生产。
民用飞机发展取得重大突破，多种产品进入国内外市场。“新舟”60、运八、运十二、直十一、直九等航空产品批量走出国门。具有自主知识产权的新支线飞机ARJ21-700系列飞机累计中外订单已达340架；“新舟”60Z机累计订单总数已达162架，迎来了批量出口多个国家和地区的新局面。民用直升机产业快速发展，直八、直九、直十一、HC120等机型已形成系列化发展格局。
具备发射各种轨道空间飞行器的能力，在可靠性、安全性、成功率和入轨精度等方面都达到了国际一流水平。近地轨道运载能力达到25吨，地球同步转移轨道运载能力将达到14吨。研制的卫星，实现了系列化、平台化发展。卫星技术水平、应用水平、可靠性有了长足进步。初步形成了返回式遥感、通信广播、气象、地球资源、导航、科学探测与技术试验、海洋等7个系列。
攻克了飞船总体技术，制导、导航控制技术等关键技术等国际宇航界公认的技术难题，20余项技术达到国际先进水平。2005年神舟六号升空，标志着我国跨入真正意义上有人参与的空间试验阶段。2008年9月神舟七号取得了圆满成功，实现了我国空间技术发展具有里程碑意义的重大跨越。
第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”于2007年1月24日发射。标志着我国已经进入世界具有深空探测能力的国家行列。2010年10月1日嫦娥二号卫星升空，主要任务是获得更清晰、更详细的月球表面影像数据和月球极区表面数据，因此卫星上搭载的CCD照相机的分辨率将更高，其他探测设备也将有所改进。
走出去参与国际合作
近年来，我国航空工业积极推进国际化开拓，全面扩大对外开放，广泛开展国际经济技术合作，全面融入世界航空工业，对外贸易大幅度跃升，先后向十多个国家出口上千架飞机和发动机。目前，从“枭龙”、K8、ARJ21、L15到ERJ145，从EC120、S-92到6吨级直升机项目，在飞机、直升机制造领域国际合作走向多样化，国际合作的层次又上一个新的台阶。
国际合作方面，全方位推进与国外航空工业界的合作关系，有效地促进了与空客、波音等伙伴之间的合作，为实现优势互补、互利共赢的合作创造了条件；与国外知名航空制造企业以联合研发、合作生产、合资建厂等形式共同参与C919项目等。一些新项目合同陆续签订与执行，如与庞巴迪签署C系列飞机风险供应商合同，与空客签署关于建立复合材料制造中心的合资合同。
国际市场开拓方面，我国自行研制的ARJ21-700新支线飞机在第八届珠海航展进行首次飞行，美国最大飞机租赁公司通用电气金融航空服务有限公司订购7"25架ARJ21-700。ARJ21-700是中国按照国际惯例自主研制的第一个先进支线飞机产品，它的出现将打破波音、空客、庞巴迪、安博威等外国飞机厂商在中国民用航空市场近乎垄断的格局。“新舟”60、运十二飞机以其优良的性能赢得用户，实现批量出口。截至目前，已有17架“新舟”60飞机在海外七国运营。其别值得一提的是玻利维亚两架机的交付以及在海拔4000米的拉巴斯机场的试飞成功，标志着国产的民航客机在南美市场迈出了坚实的第一步。
在航天工业方面，2007年我国首次以火箭、卫星及发射支持的整体方式，为尼日利亚成功发射通信卫星一号并在轨交付，中国航天实现了卫星整星出口零的突破。第二颗整星出口卫星――委内瑞拉通信卫星已于2010年10月30日发射，第三颗卫星――巴基斯坦通信卫星项目已正式签约，成为世界上为数不多的提供完整配套的发射服务、卫星、地面设备等航天产品及服务的供应商，火箭已成为享誉世界的高科技品牌。
“十二五”，辉煌再铸
中国将航空航天产业作为国家战略性新兴产业和优先发展的高技术产业，“十二五”期间将进一步加大政府支持力度，促进其快速发展。
航空展望
在未来几年里，快速提升民机适航能力，推进民机产业快速发展。要深入开展适航技术研究，完善适航性管理体系，同时在未来5到10年间，重点推进61～99座涡扇飞机以及涡轴系列发动机的适航取证工作，重点支持技术含量高、市场潜力大、技术基础相对较好的机载设备单独适航取证和维修适航取证，为民机市场提供成熟的货架产品；强化适航验证能力建设，逐步具备国内大型客机、通用航空型号、大型民用直升机、航空机载设备等型号研制的适航符合性演示验证能力；重视专业人才培养，提升职业素质，达到每年20名试飞员的培养能力，以满足未来民机试飞的需求；突破关键试飞驾驶技术和评审技术，使我国的试飞员技术达到国际先进水平。
低空空域开放
低空域开放将会列入单独列入新兴产业“十二五”规划，未来五年有望实现全国性的开放。通用航空相关的航空配套的设施和服务(生产、销售、培训、维修等)进展缓慢亦成为制约发展的因素。估计在未来一到两年内实现开放试点，预计2010～2020年间我国通用航空飞机需求市场容量将达到1500亿人民币。在“十二五”期间，预计通用航空产业处于市场铺垫和积累期：低空域开放首先需要机场、空管和航油等配套逐步完善；通用航空运营业务也将直接开展；由于细分市场较为成熟，外资品牌将占据大半江山，国内与外资品牌合作的维修企业将直接获益。
走出去
为全面加快国际化开拓步伐，中国航空工业的骨干企业必须勇敢地走向世界，立志成长为跨国公司、全球公司，对国家战略形成有力支撑。要建立全球视野、利用全球资源、参与全球竞争和拓展全球市场。要立足国内已有资源，积极融入国际航空产业链，参与国际合作与竞争。在此基础上积极进行海外生产、销售布局，建设海外研发中心，初步完成全球生产布局和跨国投融资布局，最终实现利用全球资源，在全球范围内经营，服务全球市场，实现研发、生产、销售网络的全球化，完成全球融资平台搭建，发展成为真正的全球公司。
载人空间站
2020年前后将建成规模较大、长期有人参与的国家级太空实验室。按计划将于2011年发射天宫一号飞行器和神舟八号飞船，实施首次空间飞行器无人交会对接试验。2016年前，研制并发射空间实验室，突破和掌握航天员中期驻留等空间站关键技术，开展_定规模的空间应用；2020年前后，研制并发射核心舱和实验舱，在轨组装成载人空间站，开展较大规模的空间应用。载人空间站建成后，将全面实现我国载人航天“三步走”发展战略，进一步推动载人航天技术向更高水平发展。
通用航空航天技术范文2
关键词：CAE；制造业；发展
1 引言
近年来，随着计算机仿真技术的飞速发展，各种各样的仿真软件不断诞生，功能也日渐强大和完善。计算机仿真主要可以分为CAD类（如UG、CATIA、AutoCAD、Solidworks、Pro/E等）、CAE类（有限元软件如Nastran、Abaqus、Hyper-works、Ansys等；CFD软件如Fluent、Star-CD等；还有多体动力学仿真软件Adams等）、CAM类（如Mastercam等）等。其中CAE技术在现代制造业的发展中发挥着重要作用。
2 CAE的概念及其发展历程
CAE（Computer Aided Engineering）从字面上讲是计算机辅助工程，其概念很广，可以包括工程和制造业信息化的所有方面。
20世纪60-70年代，有限元技术主要针对结构分析进行发展，以解决航空航天技术中的结构强度、刚度以及模态实验和分析问题。世界上CAE的三大公司先后成立，致力于大型商用CAE软件的研究与开发。
1963年MSC公司成立，开发称之为SADSAM （Structural Analysis by Digital Simulation of Analog Methods）结构分析软件。1965年MSC参与美国国家航空及宇航局（NASA）发起的计算结构分析方法研究，其程序SADSAM更名为MSC/ Nastran。
1967年Structral Dynamics Research Corporation（SDRC）公司成立，并于1968年世界上第一个动力学测试及模态分析软件包，1971年推出商用有限元分析软件Supertab（后并入I-DEAS）。
1970年Swanson Analysis System，Inc.（SASI）公司成立，后来重组后改为称ANSYS公司，开发了ANSYS软件。
20世纪70-80年代是CAE技术的蓬勃发展时期，这期间许多CAE软件公司相继成立。如致力于发展用于高级工程分析通用有限元程序的MARC公司；致力于机械系统仿真软件开发的MDI公司；针对大结构、流固耦合、热及噪声分析的CSAR公司；致力于结构、流体及流固耦合分析的ADIND公司等等。
在这个时期，有限元分析技术在结构分析和场分析领域获得了很大的成功。从力学模型开始拓展到各类物理场（如温度场、电磁场、声波场等）的分析，从线性分析向非线性分析（如材料为非线性、几何大变形导致的非线性、接触行为引起的边界条件非线性等）发展，从单一场的分析向几个场的耦合分析发展。出现了许多著名的分析软件如Nastran、I-DEAS、ANSYS、ADIND、SAP系列、DYNA3D、ABAQUS等。软件的开发主要集中在计算精度、速度及硬件平台的匹配，使用者多数为专家且集中在航空、航天、军事等几个领域。从软件结构和技术来说，这些CAE软件基本上是用结构化软件设计方法，采用FORTRAN语言开发的结构化软件，其数据管理技术尚存在一定的缺陷，运行环境仅限于当时的大型计算机和高档工作站。
进入20世纪90年代以来，CAE开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，对软件的功能、性能，特别是用户界面和前后处理能力进行了大幅扩充，对软件的内部结构和部分模块，特别是数据管理和图形处理部分，进行了重大改造，使得CAE软件在功能、性能、可用性和可靠性以及对运行环境的适应性方面基本满足了用户的需要，它们可以在超级并行机、分布式微机群、大、中、小、微各类计算机和各种操作系统平台上运行。
3 CAE在制造业应用现状
目前，CAE软件在国内主要应用于汽车、电子、航空航天、土木工程、石油等行业，在汽车行业的应用尤为广泛。软件的类型主要包括通用前后处理软件、通用有限元求解软件和行业专用软件。汽车行业在国外是有限元软件的主要应用行业，其所涉及的专业领域相当广泛，并且应用历史长、应用成熟度高。
国内常见的前后处理软件包括Altair公司的HyperMesh、EDS公司的FEMAP和MSC公司的Patran，这些软件在美国的汽车厂商中都有着广泛的应用。这些前后处理软件都具有良好的接口，可与众多的有限元求解软件相结合，以便用户更快、更方便地解算问题。
近年来，分析软件正朝着多物理场的方向发展。例如，ANSYS公司收购CFX流体软件，并加强与EMSS公司的合作，不断加强其多物理场耦合的功能。同源于SAP的ADINA在流固耦合上则非常有特色。由于解算多物理场问题更多是从物理方程出发，因此另外还有一些软件在这方面有着良好的应用，比如MathWorks公司在数值计算软件MATLAB基础上发展起来的FEMLAB，又如国内飞箭公司针对微分方程的FEPG系统。
此外，专用有限元软件受其应用领域的限制，只能在各自的行业领域得到应用。例如，MAGMA公司的MAGMA系列铸造软件，可进行各种金属材料浇铸、流动性、固化、压力、应力、温度及热平衡的仿真分析。工程师可根据计算结果更改设计，调整帽口的位置和数量，进而提高铸造质量。法国ESI公司的ProCAST，软件功能与MAGMA大同小异。另外还有在锻造领域应用比较多的Deform系统，也得到了国内很多企业的认可。
在板材成型行业里，有AUTOFORM系列软件，该软件单元架构基于膜单元形式，因此其运算速度在同行业内相对较快。MSC/DYTRAN，其特有的材料流动性分析可直观地预测出冲压件厚度及应力分布、开裂和皱褶的形成等。另外，来自ETA公司的DYNAFORM可以预测成形过程中板料的破裂、起皱、减薄、划痕和回弹，评估板料的成形性能，从而为板料成形工艺及模具设计提供帮助。由于这一类分析工作与模具设计有着非常大的关联，因此以上这些软件都注重与CAD软件的接口，基本都与流行的三维设计软件CATIA、Pro/ENGINEER和UG有着良好的接口，软件的使用操作也都比较方便。
另外，在汽车行业应用中，经常要对整车进行机械动力学仿真，在这一领域中，国内常见的软件有MSC/ADAMS。其被广泛用来进行汽车操纵稳定性、汽车行驶平顺性的动态仿真。另外在国内应用比较广泛的还有美国ETA公司的VPG（Virtual Proving Ground）虚拟试验场。
从总体上讲，CAE技术的发展趋势是变量化、智能化、三维化、集成化、网络化和标准化。
4 结束语
制造业是国民经济的支柱产业，在制造业中应用CAE技术最直接的效果是缩短研发时间和成本，使设计人员通过现有的知识对产品实现过程作出可靠的预测，大大促进了产品设计、过程设计、过程运行，甚至企业管理水平的提高。
通用航空航天技术范文3
[关键词]制造业；增长方式；发展战略；思路
一、转变制造业增长方式的紧迫性
目前， 我国制造业已有较好基础，并已成为世界制造大国，工业增加值居世界第四位，约为美国的1/4、 日本的1／2， 与德国接近。产量居世界第—的有80多种产品。然而，我国制造的多是高消耗、低附加值产品，大量产品处于技术链和价值链的低端。在代表制造业发展方向和技术水平的装备制造业，我国的落后状况尤其明显，大多数装备生产企业没有核心技术和自主知识产权。同时，我国制造业劳动生产率水平偏低，许多部门的劳动生产率仅及美国、 日本和德国的1／10，甚至低于马来西亚和印度尼西亚。这一差距，尤其明显地表现在资本密集型和知识密集型产业上。在此条件—卜，我国制造业不能继续在技术链低端延伸，不能依靠高消耗获得更多低附加值产品，必须用科学发展观指导制造业运行， 转变制造业增长方式。
二、转变制造业增长方式必须发展现代制造技术
产品技术链，没有一个固化的定式，但总是由低端向高端发展。近年，它正伴随着现代制造技术的进步不断向高端延伸。目前，制造业技术链高端几乎被现代技术垄断，处于技术链高端的产品几乎都是由现代技术制造出来的。所以，要转变我国制造业增长方式，必须抓紧发展现代制造技术，通过现代技术促使制造业及其产品向技术链高端延伸，以便降低技术链低端产品的比重，相应提高技术链高端产品的比重。
在知识经济时代到来之际，微电子技术、光电子技术、生物技术、高分子化学工程技术、新型材料技术、原子能利用技术、航空航天技术和海洋开发工程技术等高新技术迅猛发展。以计算机广泛应用为基础的自动化技术和信息技术，与高新技术及传统制造方法结合起来，便产生了现代制造技术。
现代制造技术，保留和继承了传统制造技术的产品创新要求，如增加现有产品的功能，扩大现行产品的效用：增多现有产品的品种、款式和规格：缩小原产品的体积，减轻原产品的重量：简化产品结构，使产品零部件标准化、系列化、通用化：提高现有产品的功效，使之节能省耗等。但是，现代制造技术，在制造范畴的内涵与外延、制造工艺、制造系统和制造模式等方面，与传统制造技术均有重人差别。
在现代制造技术视野中，制造不是单纯把原料加工为成品的生产过程，它包括产品从构思设计到最终退出市场的整个生命周期，涉及产品的构思、构思方案筛选、确定产品概念、效益分析、设计制造和鉴定样品、市场试销、正式投产，以及产品的售前和售后服务等环节。
在现代制造技术视野中，制造不是单纯使用机械加工方法的生产过程，它除了机械加工方法外，还运用光电子加工方法、电子束加工方法、离子束加I：方法、硅微加工方法、电化学加工方法等，往往形成光、机、电一体化的工艺流程和加工系统。
三、发展现代制造技术的重点方向
现代制造技术正在朝着自动化、智能化、柔性化、集成化、精密化、微型化、清洁化、艺术化、个性化、高效化方向发展。为了转变制造业增长方式，促使制造业向技术链高端延伸，我国宜着重发展以下现代制造技术。
(一)以纳米技术为基础的微型系统制造技术
“纳米”是英文nan。meter的译名，是一种度量单位，是十亿分之一米，约相当于45个原子串起来那么长。 纳米技术，表现为在纳米尺度(0．1nm到100nm之间)内研究物质的相互作用和运动规律，以及把它应用于实际的技术。其基本含义是在纳米尺寸范围认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创造新的物质。纳米技术以混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学等现代科学为理论基础，以计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术等现代技术为操作手段，是现代科学与现代技术相结合的产物。
纳米技术主要包括：纳米材料学(nanomaterials)、纳米动力学(nanodynamics)、纳内米电子学(nanoclectronics)、纳米生物学(nanobi010gy)和纳米药物学(nan。pharmics)。就制造技术角度来说，它主要含有纳米设计技术、纳米加工技术、纳米装配技术、纳米测量技术、纳米材料技术、纳米机械技术等。以纳米技术为基础，在纳米尺度上把机械技术与电子技术有机融合起来，便产生了微型系统制造技术。
自从硅微型压力传感器，作为第一个微型系统制造产品问世以来，相继研制成功微型齿轮、微型齿轮泵、微型气动涡轮及联接件、硅微型静电电机、微型加速度计等一系列这方面的产品。美国航空航天局运用微型系统制造技术，推出的一款微型卫星，其体积只相当于一枚25美分的硬币。
微型系统制造技术，对制造业的发展产生了巨大影响，已在航天航空、国防安全、医疗、生物等领域崭露头角，并在不断扩大应用范围。
(二)以电子束和离子束等加工为特色的超精密加工技术
超精密加工技术，一般表现为被加工对象的尺寸和形位精度达到零点几微米，表面粗糙度优于百分之几微米的加工技术。
这项技术包括超精密切削、超精密磨削、研磨和抛光、超精密微细加工等内容，主要用于超精密光学零件、超精密异形零件、超精密偶件和微机电产品等加工。
电广束、离子束、激光束等加工技术，通常出现在超精密微细加上领域，用来制造为集成电路配套的微小型传感器、执行器等新兴微机电产品， 以及硅光刻技术和其他微细加工技术的生产设备、检测设备等。20世纪80年代以来，超精密加工技术，在超精密加工机床等设备、超精密加工刀具与加工工艺、超精密加工测量和控制，以及超精密加工所需要的恒温、隔热、洁净之类环境控制等方面，取得了一系列突破性进展。超精密加工技术投资大、风险高，但增值额和回报率也高得惊人。近来，发达国家把它作为提升国力的尖端技术竞相发展，前景非常好。
(三)以节约资源和保护环境为前提的省耗绿色制造技术
通用航空航天技术范文4
关键词：S698 IP核；SOC；高可靠平台计算机；FPGA；航天应用
引言
随着航天技术的不断发展，对控制的要求也越来越高，需要具备更高的反应速度和更强的数据处理能力。在航天领域，一旦控制发生错误，将会造成难以估计的损失。因此，如何提高控制的可靠性是长期以来的一个重要问题。本文介绍了SOC应用方式的一种实际开发方案，重点讨论了平台计算机的高可靠性的设计和实现方法。
高可靠平台计算机主要任务
本高可靠平台计算机主要完成以下主要任务：实时录取惯性测量仪表输出的转动角增量和视速度增量；接收机载导航系统给出的初始位置、速度以及姿态数据；实时接收定位卫星测量数据；实时完成制导、姿控方程的运算，按照控制律及制导律要求，对采集的信息进行变换、综合，形成控制/制导指令，控制舵机；集成1553B总线通信功能，进行总线通信与控制；4路D/A输出姿态控制指令；具有8级可屏蔽中断；通过1553B接口与地面计算机通信，进行信息交换；提供三个带光电隔离的RS422接口。
平台计算机采用FPGA+S698IP核的方案(简称SOC)，以欧比特公司的S698 IP核做为主CPU，另外再把1553B,总线控制器、VME总线控制器、3个带FIFO的UART整合在一起。体现了欧比特公司$698 IP核灵活、优越性能。并且支持多操作系统。采用SOC设计节省昂贵的流片费用、增加系统设计的灵活性、方便修改、大大缩短设计开发的周期。
高可靠平台计算机
高可靠平台计算机功能框图示于图1。
高可靠平台计算机采用FPGA+$698IP核的SOC形式实现，FPGA采用ALTERA公司Cyclone系列EPIC20。
高性能的S698 IP核作为内核，集成了大量的设备，并将这些所有的模块全部集成到一个FPGA器件当中，降低了整个板级系统的成本，缩小了板级系统的体积，器件等级选用工业级以上器件，大大提高了系统的可靠性。
S698 IP核的功能框图示于图2。
S698 IP核特点如下：内部使用了5级流水线，SPARC V8指令集；硬件乘法器和除法器；支持2条DSP指令(MAC&UMAC)；浮点运算：双精度(64位)；具有分开的指令和数据cache结构(哈佛结构)，可以根据需求灵活的配置cache的容量，大小范围是1～64kbyte片上总线规范使用了AMBA2.0规范，支持APB和AHB标准；外设可裁减，包括UART，定时器，中断控制器，存储器管理单元，I/O端口，看门狗等；采用AMBAAHB/APB,总线结构的用户设计新模块，可以很容易加入到S698 IP核中，完成用户的定制应用；集成调试支持单元(DSU)，支持硬件调试功能。
高可靠平台计算机系统板具有如下硬件资源：FPGA(集成S698、1553B、VME IP核)；1553B部分；VME部分；4MB FLASH；4MBSRAM；4路+10V～-10V，12位DA输出；3路光电隔离RS422，其中2路具有16字节FIFO，1路1K字节FIFO频标频率可配置；定时器；8级中断；FPGA提供JTAG、AS接口；1路UART；DSU(硬件调试单元)。
S698 IP核高可靠设计
为了适用于航空航天的高可靠性应用，S698 IP核采用多层次的容错策略；奇偶校验、TMR(三模冗余)寄存器、片上EDAC(检错和纠错)、流水线重启、强迫Cache不命中等。尽管现在几乎所有CPU都有一些常规的容错措施，如奇偶校验、流水线重启等，像IBMS/390 G5还采用了写阶段以前的全部流水线复制技术。IntelItanium采用的混合ECC和校验编码等技术；但远没有S698 IP核那样，采用如此全面的容错措施。
S698 IP核将时序(存储)单元的状态翻转作为数字容错的主要内容，根据时序逻辑的不同特点和性质，采用了不同的容错技术和手段。
Cache的容错。大的Cache对高性能CPU来说是至关重要的，而且位于处理器的关键(时间)通路上。为了减少复杂性和时间开销，错误检测的方法采用2位的奇偶校验位，1位用作奇校验，1位偶校验，因此可以检查所有的错误情况，在读Cache的同时进行校验。当校验出错误，强制Cache丢失，并从外部存储去获取数据。
处理器寄存器文件的错误保护。寄存器文件是处理器内部的寄存器堆，内部的寄存器对于指令的运行速度和用户程序设计的灵活程度都是很重要的。内部寄存器的使用频率很大，其状态的正确性也是很关键。S698 IP核采用1、2奇偶校验位和(32.7)BCH校验和进行容错。
触发器的错误保护。处理器的2500个触发器均采用三模冗余的方式进行容错，通过表决器来决出正确的输出。
硬件高可靠设计
3个RS422接口和1553B接口是系统对外接口，RS422采用光电隔离，工作时以光作为媒介来传递信息，无触点，寿命长，响应速度快，输入和输出在电气上是完全隔离的，采用了高等级隔离电源，给光耦单独供电，抗干扰能力强。
1553B是一种具有可确定性的、传输可靠的数据总线，为双冗余设计，广泛地应用于不同的军事平台(航空系统、地面车辆系统、舰艇系统)系统，已经发展成国际公认的数据总线标准。
底板数据总线为VME(VersaModuleEurocard)，VME总线是一种通用的计算机总线，它定义了一个在紧密耦合(closelvcoupled)硬件构架中可进行互连数据处理、数据存储和连接控制器件的系统。经过多年的改造升级，VME系统已经发展的非常完善，围绕其开发的产品遍及了工业控制、军用系统、航空航天、交通运输和医疗等领域。
整体的可靠性设计
SPARC微处理器最突出的特点就是它的可扩展性，这是业界出现的第一款有可扩展的微处理器，它的无穷扩展能力能够应付各种变化的数据处理要求。具有高结构化设计，容错及程序保护等设计。由于其独到的性能，在航天领域得到了青睐。由于采用SOC方式，内部集成度高，外部扩展工作少，此本身具有较强的抗干扰能力；同时通过外部硬件电路以及软件的抗干扰设计，平台计算机可以实现非常高的可靠性。
RS422
3个UART控制器在SOC中实现，通过RS422收发芯片将LVTTL电平转换为RS422电平，其中1路RS422带接收/发送中断。
UART1具有16 byte的FIFO,可产生中断，取数后，清中断，并同时清空FIFO。UART2具有1K byte的FIFO，数据发送时由独立管理器管理，不占用CPU时间。UART3具有16 byte的FIFO，可产生中断。
采用RS422总线接口，最大传输距离：1000m。为了提高抗干扰能力和较高的EMI防护性能，采用了光电隔离方式，提高了节点的稳定性和安全性。
频标和5ms中断
频标和5ms中断功能在SOC中实现。频标默认频率1ms，兼容TTL电平，50％占空比。在SOC中可通过配置不同的值输出不同频率的频标，其启动和关闭均可由软件操作相应寄存器来控制。
5ms定时器模块用于产生周期性的中断请求，默认周期为5ms，其启动和关闭均可由软件操作相应寄存器来控制。
1553B部分
1553B,总线与$698 IP核集成在一起。在SOC中实现。传输速度为每秒1M比特，字的长度为20个比特，数据有效长度为16个比特，信息量最大长度为32个字，传输方式为半双工方式，传输协议为命令/响应方式，故障容错有典型的双冗余方式，第二条总线处于热备份状态；可通过软件配置实现3个不同的终端，有总线控制器(BC)、远置终端(RT)和总线监听器(BM)；信息格式有BC到RT、RT到BC、RT到RT、广播方式和系统控制方式；能挂31个远置终端，传输媒介为屏蔽双绞线，总线耦合方式采用直接耦合方式。平台计算机实现了完整的1553B总线的通讯，其包括BC、RT、BM，其功能、通信以及操作方式同BU-6158X芯片基本一致。一片能实现1553B功能的专用芯片DDC61580价格不菲，而且全面依赖进口。全面依赖进口的产品用在特殊领域也不适合，而我们在一款性价比很高的FPGA里就实现了DDC61580同样的功能。
1553B总线控制器的主机接口有两种：APB和AHB。主机(即SPARC V8处理器)通过APB接口(包括输入总线APBI和输出总线APBO)访问寄存器，通过AHB接口(包括输入总线AHBI和输出总线AHBO)访问存储器。ManchesterCODEC的输出/输入为互补曼彻斯特码，码速率为1Mbps。信号RXA、RXAN、TXA、TXAN、TXAEN、RXB、RXBN、TXB、TXBN和TXBEN为1553B总线控制器同外置收发器芯片的接口信号。
本计算机平台可以通过对1553B控制器寄存器进行配置，可以分别实现BC、RT、BM的功能。可以灵活应用在不同的场合。
VME部分
VME总线是一种应用较为普遍的计算机接口总线，技术成熟。目前国内外很大一部分的星载计算机并行总线都采用VME总线结构。VME总线是一种高速、异步并行数据传输总线，可在非多路、32位数据和地址通路上支持八位、十六位和三十二位的传输，通讯协议是异步和全挂钩方式的。它包括的功能模块有：主模块、从模块、中断模块和中断管理模块，另外还有两个模块：总线定时模块和IACK链驱动模块辅助上述各个功能模块。
本平台计算机VME总线控制器在SOC中实现标准VME总线，VME总线信号从SOC出来后，经总线驱动电路，输出到背板连接器。总线芯片采用74ALVC164245，实现3.3V～5V电平转换。VME接口与底板连接器有96个引脚，排列成三排，每排32引脚。VME控制器挂接在处理器外部存储控制器总线上，映射的区域为I/O区，为其分配的地址区域为：0x24000000～Ox24FFFFFF，共16M空间。
D/A转换模块
D/A转换模块由三部分组成：D/A转换芯片、基准、运放。12位D/A转换精度，可输出4路+10V～-10V电压。
软件编程
S698 IP核可以支持ucLinux，RTEMS，Vxworks等多种操作系统；也可不使用操作系统，支持标准C编程。而且开发了Linux和Windows下图形化集成开发环境，支持流行的调试方法；开发环境支持离线仿真调试和目标板在线调试。
结语
这种高可靠平台计算机，不再采用体积大、笨重而又功耗巨大的处理器芯片(如DSP)，而是直接将S698 IP核放进FPGA。同时在硬件、软件以及制板布线等方面采用多种提高系统可靠性的设计措施。系统将大部分的处理功能硬件化，利用FPAG的丰富资源，将整个系统放入一片FPGA芯片内。其中的S698 IP核进行控制管理和一些必须的计算处理。这样的一款国产的高性能的处理器，具有自主的知识产权，应用在一些特殊的领域，对于国家安全来说尤为重要。$698IP核在性能上也绝不逊色于其他同类处理器，丰富的外设，为用户搭建了一个芯片级的高可靠计算机平台，使用起来极为方便。
通用航空航天技术范文5
【关键词】UG；二次开发；参数化；谐波齿轮
Application of UG Secondary Development Technology to Design of Harmonic Gear
YAO Ji-wei ZHANG Shi-long FENG Li DONG Ling
（Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）
【Abstract】By using the joint development of technology of UG/Open and VC++， the harmonic gear system is achieved by UIStlye interactive dialog. The main process and key technology of the second development of UG. Simple and easy to operate， the system can be used to improve the design efficiency of harmonic gear. The system will make contribution to the force analysis of different material and structure.
【Key words】UG；Second development；Parameterization；Harmonic gear
0 引言
谐波齿轮传动是20世纪50年代后期随着航天技术的发展而出现的一种重要的机械传动方式，具有结构简单、体积小、重量轻、传动比大、传动精度高等独特优点[1]，已被成功地应用在航空航天、光学仪器以及通用机械（如低速重载的起重机绞盘、矿山隧道运输用井下转辙机）、雷达系统等领域中。谐波齿轮传动系统中，虽然只有3个主要构件――柔轮、刚轮和波发生器（见图1），但各构件的参数较多，且直接影响工作性能及使用寿命。对谐波齿轮传动系统进行参数化设计，可提高设计效率和设计质量，缩短产品设计周期。
图1 谐波齿轮传动
1 开发思路
针对设计要求，在UG用户界面中交互输入谐波齿轮传动系统的初始参数，通过Visual C++程序对这些参数进行读取、计算，得到谐波齿轮传动系统三大主要零部件（柔轮、刚轮和波发生器）的设计参数，并通过调用UG绘图函数实现主要零部件的三维建模。
2 零部件关键参数设计
利用UG进行二次开发最常用的有两种基本形式：第一种为在UG界面上进行参数化建模，再利用UG/open UIstyler、UG/API语言和VC++语言联合进行程序设计、编译、链接生成动态链接文件，执行相应的菜单命令，系统将调用相应的对话框完成特定功能，此种方法适用于大批大量、系列化生产，且结构相对简单的零部件；第二种为利用UG/open UIstyler创建功能对话框，零部件的所有参数通过UG/API语言和VC++语言联合进行程序设计来实现，最终在UG界面呈现，此种方法适合专有零件、单件生产或者结构相对较复杂的零部件上[2-5]。根据谐波齿轮传动系统的特点，本文选择第二种设计方法进行谐波齿轮传动系统的设计。
柔轮是谐波齿轮传动系统中的关重件，主要由圆柱壳体与齿圈组合而成，其结构及尺寸如图2所示，主要参数包括：1）基本数据：柔轮齿数、传动比、负载转矩、模数、变位系数、柔轮分度圆直径、柔轮齿顶圆直径、柔轮齿根圆直径、柔轮齿高、柔轮初始变形量等（选择压力角为20°C的渐开线齿廓）；2）结构数据：柔轮内径、齿圈宽度、筒壁厚度、筒长、筒壁外圆直径、凸缘厚度、齿圈前沿宽度等。
图2 柔轮结构及几何尺寸
3 UG二次开发
3.1 环境设置
1）安装Unigraphics软件（须确保安装ugopen和ugoenpp模块）；
2）建立D：＼UG OPEN++目录，并在其菜单下新建startup和application文件夹；
3）增加环境变量UGII_USER_DIR，其值设为D：＼UG OPEN++；
3.2 开发流程
作为UG最常用的二次开发工具之一，UG/Open是一系列函数的集合，也是UG与外部应用程序之间的接口，以开放性架构面向不同的软件平台，提供灵活的开发支持。本文采用UG API语言和VC++语言联合进行二次开发，开发流程如图3所示。
图3 UG二次开发流程图
3.3 关键技术
3.3.1 创建用户菜单
采用 UG/OPEN MenuScript创建用户菜单。运行脚本程序：
VERSION 120
EDIT_UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR //编辑主程序路径
TOP_MENU
CASCADE BUTTON CUSTOM
LABEL谐波传动设计 //生成谐波齿轮传动设计菜单
END_OF_TOP_MENU
MENU CUSTOM
BUTTON CUSTOM UISTYLER DLG
LABEL谐波齿轮选型 //生成谐波齿轮选型菜单
ACTIONS harmonic_selstyle.dlg // 打开谐波齿轮基本参数对话框
END_OF_MENU
即可生成如图4所示的菜单界面。
图4 菜单界面
3.3.2 创建自定义对话框
采用UG/OPEN UIStyler 创建自定义对话框，作为用户与UG/API程序的交互界面，实现交互式数据输入，并通过调用回调函数响应用户事件。对话框控件定义如图5所示，对话框基本属性定义如图6所示。
图5 对话框控件定义
图6 对话框基本属性定义
3.4 Visual C++程序开发关键技术
3.4.1 程序调用
主程序通过ufsta（）函数连接；通过函数UF_UI_add_styler_actions和函数UF_STYLER_create_dialog连接*.men主菜单以及对话框文件*.dlg子程序。ufsta（）函数体中，通过函数UF_MB_add_stlyer_actions来连接下级子程序，开头和结尾通过回调函数UF_initialize（）与UF_terminate（）实现被调函数进入或退出UG系统。当进行对话框间调用时，如选择全部回调，需删除源程序#ifdef DISPLAY_FROM_CALLBACK中的#endif语句。
从菜单调用xiebo_selstyle.dlg功能函数：
extern void ufsta （char *param， int *retcode， int rlen）
{
int error_code；
if （（UF initialize（））！=0）
return；
…
UF_terminate（）；
return；
}
3.4.2 柔轮几何建模计算函数
几何建模函数定义是二次开发的关键部分，柔轮建模函数如下：
extern int caculate（）
{
iii=ii；
T2=torch；
z1=（int）（2*iii）；
iii=z1/2；
ll=3*E*Yz*Ksd/iii；
dd=0.456*T2*1000/（（dlt/（Kd2*nd）-3*E*Yz*Ksd/iii）*Kbd*Ksd）；
d=pow（（0.456*T2*1000/（（dlt/（Kd2*nd）-3*E*Yz*Ksd/iii）*Kbd*Ksd）），1/3.）；
ddd=pow（（T2*1000/0.3），1/3.）；
if（d
{d=ceil（d）；
dgen=d；}
else if（d>gene[14][j]）
{d=ceil（d）；
dgen=d；
}
Else
…
while（x1>3||x1
ii2=z1/2；
h1=ha0*m；
dar=dfr+2*h1；
z2=z1+2；
if（（ii2-iii）/iii>0.04）
{}//判断传动比的变化是否在允许范围内
return 0；
}
3.5 三维结果输出
运行UG，点击主菜单上谐波传动设计 谐波齿轮选型 选定基本参数，弹出如图7所示基本参数对话框，在该对话框中输入基本参数，单击ok按钮后弹出如图8所示基本部件对话框，选择“建立柔轮”，即可得到如图9所的示柔轮三维造型。
同理可实现刚轮和波发生器的三维建模。
图9 柔轮三维图
（上接第45页）建立三维模型后，各部件的计算结果可通过调入结果输出函数来实现。
图10 柔轮信息窗口
4 结束语
运用UG/Open API 语言和VC+++语言联合对谐波齿轮系统设计进行二次开发，该系统在UG软件启动时可自动加载到UG的主菜单上，界面简洁，操作方便，使用该系统可以提高设计效率、设计质量和标准化水平，为不同材料、不同结构的谐波齿轮传动系统的受力分析打下了基础。
【参考文献】
[1]阳培，张立勇，王长路，等.谐波齿轮传动技术发展概述[J].机械传动，2005，29（3）：69-73.
[2]UG 二次开发技术在矿用减速器中的应用[J].矿山机械，2013（7）：128-131.
[3]赵波.UG CAD教程 [M].北京：清华大学出版社，2012.
[4]姚继蔚.谐波齿轮传动的参数化设计及其仿真技术研究[D].天津：河北工业大学，2006.
[5]魏雪丽.谐波齿轮传动系统的虚拟设计研究[D].天津：河北工业大学，2003.
通用航空航天技术范文6
Abstract： Military science and technology culture is the cultural factors to promote military science and technology development progress from overall， and has a profound influence on the development of military science and technology. As military science and technology achievements， it is inevitably affected and restricted by military science and technology culture， especially the humanities， creative and social factors of military science and technology culture has a large leading and promoting role in the development of the weapon and equipment.
关键词： 军事科技文化；武器装备；发展
Key words： military science and technology culture；weapons and equipment；development
中图分类号：E25 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0293-03
0 引言
军事科技文化是促进军事科技发展的文化因素，对于军事科技的发展产生着深远的影响。军事科技是战斗力的决定性因素之一，其发展历史几乎与战争的发展历史一样久远，而军事科技文化的产生则在近代以后才逐步出现，源于西方国家对军事文化认识程度的逐步提升，各国开始系统性、计划性的展开对军事科技文化方面的研究和探索。军事科技文化在军事领域的地位和作用随着军事科技的不断发展以及应用范围的不断扩大而日益凸显。前苏联基里扬中将认为，“军事技术进步是科学技术进步在军队的表现形式，它包含着武器装备不断发生变化的过程”。每一次重大的科技进步都直接推动了武器装备的发展甚至变革，继而对军队战斗力的提升产生重大而深刻的影响。回顾武器装备的变革历史，军事科技文化产生了重大的决定性影响，其人文性、创造性和社会性的因素对武器装备的发展起到了巨大的引领和推动作用，从冷兵器时代、热兵器时代、热核兵器时代到机械化战争时代和信息化战争时代，无不受到军事科技文化的影响和制约。
1 军事科技文化的人文性决定武器装备发展趋于人道化
在军事科技发展进程中，其传统价值被广泛认为是不断增强武器的杀伤威力，增大其作用距离以及加速信息的传递。随着人类文明进程的发展，不少有识之士出于对人类命运的关注，提出采用增强武器破坏力的方法以达到消灭战争的目的。19世纪，西方不少科学家相信通过武器的破坏作用将最终消除战争制度，工业化进程会彻底将战争变为历史。俄国化学家门捷列夫认为武器的完美化和对爆炸品的研究是达到全面和平最好、最可靠的手段。诺贝尔也在1892年写信给友人说：“让临头的危险笼罩在每个人的头上，那么你将会亲眼看到一个奇迹——如果武器是细菌性的，那么一切战争将立即停止。”[1]然而，这些美好的愿望却并未随着现代武器越来越大的杀伤力而变为现实。相反的，战争的残酷性却伴随武器杀伤力的升级而递增。从第一次世界大战到第二次世界大战，科技为战争的发展起到了重要的推波助澜的作用，大量的高精度杀伤武器得以运用；飞行器的出现使得原本集中于郊区的战场转移到市区的上空，大量的平民在战争中丧生；“小男孩”带来的灾难性后果，使人类深刻感受到大规模的不人道杀伤武器的恐怖，并像挥之不去的阴云笼罩在世人的心头。
军事学家和科学家开始重新思考未来武器装备的发展方向，现代军事科技的发展必须以人文精神来校正其发展方向，失去人文精神的指引，军事科技的发展将是盲目的。爱因斯坦写给美国化学家、和平主义者莱纳斯的信中，承认自己一生中所犯的一个重大错误，就是签署了一封给美国总统罗斯福的主张研究原子弹的信，尽管他从未参与过研究工作。在他逝世前几天，还签署了当代反核战争和平运动的重要文献《罗素—爱因斯坦宣言》。在经历了两次世界大战和“核冬天”后，人们对武器装备提出了人道化的要求，以国际公约和国际法的形式来限制大规模杀伤性武器的使用，并抵制会对人类带来灾难性后果的生化武器、基因武器等的研制。各国的军事学家逐渐认识到，具有战略威慑作用的常规武器，可减少对核武器依赖，提高战略威慑的灵活性与可信度，使战略武器的威慑与实战界限趋于模糊。军事科技的价值逐渐转变为借以有效的暴力使用达到有限的政治和经济目的，以最小的代价取得最大的效益。随着军事科技文化人文性的逐步增强，会进一步促进战争及武器的“人道化”，致使战争的地位衰落，直至消亡，而这与关于人类社会的发展总方向恰恰是一致的。
2 军事科技文化的创新性推动武器装备发展趋于革新化
科学技术最本质的精神便是创新。1997年诺贝尔物理学奖获得者朱棣文说：“要想在科学上取得成功，最重要的一点就是要学会用与别人不同的方式、别人忽略的方式来思考问题，也就是说一定要有创造性。”[2]从上个世纪六、七十年代开始，随着微电子技术、生物技术、航天技术、通信技术、新材料技术、新能源技术等一大批新技术的兴起，人类迎来了一场全新的科技革命的浪潮。其来势之猛、范围之广、影响之大、持续时间之长，是历次变革所无法比拟的。军事科技文化也在这场前所未有的大浪潮中得到了长足的发展和进步，创新的速度与规模也不断扩大，推动着武器装备迅猛发展，致使其更新换代速度明显加快，从研制、使用到升级，其周期越来越短。在工业时代，西方国家依靠技术创新能力获得了军事上的优势。现在，他们还在依靠技术创新能力，建造新型武器系统，企图继续保持军事优势。创新就是在执行任务过程中把新的“东西”和新的“途径”结合起来，即把武器装备的技术创新与编制和作战概念创新结合起来。武器装备的技术创新是未来部队发生根本性转变的重要推动力量。尤其是信息战武器系统、定向能武器系统（激光武器和高功率微波武器）、非致命武器系统，甚至生物战系统将改变未来军事行动的方式和特点，大幅度提高作战效能。
武器装备作为提升军队战斗力的重要因素，它的发展一直被各国军队所重视。世界各国无一例外地将最新科技成果优先应用于军事领域，使其日益呈现出革新化的特点，大量的高技术武器装备不断涌现，不仅大大提高了作战效率，同时也颠覆了传统的作战方式。如红外技术、遥感技术以及电子技术的应用，不仅改造了传统的侦察器材，而且为军队的侦察活动提供了新的方法和手段，使得部队对情报的获取能力和对战场主动权的争夺能力大大提高。制导和“人工智能”技术在导弹等武器上的应用，使全程复合精确制导成为现实，不仅可以有效地排除敌方的干扰，而且可以对打击目标的种类和范围实施灵活的选择，大大提高了命中精度，从而有效提高部队的攻击能力。集微电子、信息处理、监视与侦察等多种技术于一体的C4ISR系统，能够保证通信联络畅通无阻、情报处理准确及时、作战行动灵活有序，从而大大提高军队的指挥能力和战斗保障能力，随着系统进一步发展，把武器装备纳入本级或上级的C4ISR系统，成为C4ISR系统的控制对象，不仅可充分发挥武器系统的作战效能，而且能使整个作战系统的效能大大提升。光电技术在武器装备上的应用，不仅开拓了电子战的新领域，而且使“软杀伤”成为与“硬打击”有着同样重要作用的作战手段，可以有效地提高军队的电子进攻和防御能力。定向能武器作为人类对核能技术的最新的研究和发展方向，更被各国的军事家和科学家看作是未来武器发展的新趋势。激光武器将用于干扰红外制导导弹，保护大型飞机，以及作为攻击武器，使人眩晕，甚至用于防御弹道导弹和巡航导弹攻击。高功率微波武器即将用于压制防空系统、作为非致命武器攻击人群、破坏车辆和舰艇运行等领域。
3 军事科技文化的社会性促进武器装备发展趋于军地融合化
军事科技文化的社会性，表现在军事科技文化对社会的依赖与通融。军事科技文化从来不能脱离社会而独立发展，而制造武器装备所需的人力、物力与财力资源，必须由社会来提供。新军事革命的发展进一步增强了武器装备发展对社会的依赖性。新的武器装备由于技术含量高，价格也极其昂贵。一架B-2隐形战略轰炸机售价高达22.5亿美元，美国生产B-2隐形战略轰炸机投资高达444亿美元。如此价格高昂的武器的研制并装备部队，必须以强大的社会经济实力作为依托，必须将现有技术、资源做到最优化组合，合理利用，军民共享。据世界银行2010年统计，发达国家的民用技术有42%来自于军用，美国更是达到51%。军方研发出的技术通过向民用领域扩散，由此产生出很多新兴产业，既节省了军队研发费用、又刺激了经济增长，经济发展成果反过来又促进军事科技发展，为军事科技发展提供强大动力和足够资金。同志明确指出：“要建设军民结合、寓军于民的国防科技创新体系，加强军民科技资源的集成，实现从基础研究、应用研究开发、产品设计制造到技术和产品采购的有机结合，形成军民高技术的共享和相互转移的良好格局。”[3]我军尖端的军用科技不仅要服务于国防和部队，还要服务于人民群众。2009年10月29日，中国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”研制成功，这一科研成就就是中国国防科技大学的科研团队在军民融合的平台上，围绕军地共同需求创造出来的。如今，“天河一号”已经在石油勘探数据处理、生物医药研究、航空航天装备研制、金融工程数据分析等领域承担重要的科研计算任务。我国国防科技工业向民用领域已转移了数万项军民两用技术与产品，成为国民经济发展的强大技术引擎。据估算，仅“神舟”飞天一项，就衍生了上千亿元的相关产业链。而国民经济的迅速发展又促进了国防事业的发展，近些年我国国防开支的不断增长正是得益经济发展的成果，大批民用科技成果在军事领域也得到了广泛应用，军事融合走上了良性互动的轨迹。
现代社会，武器装备研发所用到的高技术几乎都是两用技术，具有通用性强的特点。激光技术、雷达技术、人工智能技术等既可支撑多类武器的研制与改造，又可转化为社会生产力，具有鲜明的军民两用性。融合军民两用标准，实现军民通用化是当前武器装备发展的重要战略，也是当前世界性潮流。在武器装备的预研、论证、立项、试验、定型的采办管理过程中，充分利用相关民用部门的先进技术，以进一步缩短武器装备系统的研制周期和加快民用标准在武器装备系统中的应用。随着现代科学技术尤其是信息化技术的进步和发展，世界范围内出现了一大批军民兼容的高技术产业群，包括微航天技术产业群、电子技术产业群、光电子技术产业群、遥感技术产业群、舰船技术产业群、核技术产业群以及常规武器技术产业群等。这些产业群不仅构成各国的产业支柱，同时也构成世界高科技产业的重要组成部分。
在武器装备发展受益于民用先进技术的同时，武器装备发展带动的民用科技进步，更可以用千倍或万倍以上的效果来计算。据相关资料显示，军事核工业的三种主要产品核能、放射性同位素、辐射技术分别对能源领域、医学和农业领域产生了巨大的甚至是革命性的影响，带动了计算机、高真空、深冷、传感、微电子、遥控、遥测、离子交换、萃取、粉末冶金、自动化、机器人、特种加工等技术的发展，极大地提高了电子工业、钢铁工业、机械工业、化学工业等产业的技术水平和结构升级。军用航天工业的发展，带动了自动控制技术、遥测、遥感、遥控、温控、计算机、密封、精密加工、特种工艺、新材料、测试等技术的发展，导致从根本上改变人类在地球引力下进行生产的状况，将产生许多新的产品和工艺，为人类生产开辟了新的广阔空间。
参考文献：
[1]刘戟锋.武器与战争[M].长沙：国防科技大学出版社，1992， 第195页.
