時(shí)間：2022-05-08 09:32:27
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一提起航空母艦，映入人眼簾的往往是其海上巨無霸的形象。作為現(xiàn)代海上作戰(zhàn)體積最大的移動(dòng)堡壘，航空母艦不僅是一個(gè)國家大國地位的象征，更擁有極為強(qiáng)大的戰(zhàn)斗力，是一國海上軍事威懾的重要戰(zhàn)略力量。美國是當(dāng)前擁有航空母艦數(shù)量最多的國家。載有大量戰(zhàn)機(jī)的核動(dòng)力航空母艦，無疑是美國強(qiáng)大軍事實(shí)力的招牌。在各國的武器庫中，還找不出一款比航空母艦戰(zhàn)斗群更具有驚人戰(zhàn)力的進(jìn)攻性武器。航空母艦?zāi)軌蛟谶h(yuǎn)離路基支援的戰(zhàn)場(chǎng)條件下，馳騁于占地球表面積70.8%的海洋之中，并可在數(shù)個(gè)月的時(shí)間內(nèi)對(duì)特定目標(biāo)展開持續(xù)攻擊。戰(zhàn)力如此卓越的航空母艦戰(zhàn)斗群顯然早已成為美國各戰(zhàn)區(qū)指揮官的“寵兒”。這也導(dǎo)致美國航空母艦在海外的戰(zhàn)備值班周期不斷延長。除了航空母艦戰(zhàn)斗群的攻擊實(shí)力外，航空母艦上所配備的各類高科技武器與裝備，也是支撐其得以馳騁深藍(lán)的重要利器。
從“尼米茲級(jí)”到“福特級(jí)”
美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間2017年4月9日，全球第一艘“福特級(jí)”航空母艦福特號(hào)進(jìn)行了海上測(cè)試。當(dāng)天，“福特號(hào)”航空母艦被拖船從位于弗吉尼亞州的紐波特紐斯造船廠內(nèi)拖出進(jìn)行出海測(cè)試。作為“福特級(jí)”的首艦，“福特號(hào)”航空母艦的設(shè)計(jì)、施工和制造前后耗時(shí)十余年，總造價(jià)高達(dá)130億美元?！案Ｌ靥?hào)”航空母艦原計(jì)劃于2015年正式在美國海軍服役。不過，核反應(yīng)推、發(fā)電機(jī)等部件的故障問題，導(dǎo)致“福特號(hào)”的出海測(cè)試時(shí)間一拖再拖。美國海軍稱，“福特號(hào)”航空母艦在出海測(cè)試期間，將進(jìn)行飛行甲板測(cè)試驗(yàn)證等事項(xiàng)。待“福特號(hào)”航空母艦正式服役后，美國的核動(dòng)力航空母艦將擁有11艘。作為新一代的航空母艦，美軍計(jì)劃最遲于2058年建造十艘同級(jí)航空母艦，以取代當(dāng)前承擔(dān)主力任務(wù)的“尼米茲級(jí)”航空母艦。
在“福特級(jí)”正式服役前，“尼米茲級(jí)”航空母艦?zāi)耸敲绹＼姮F(xiàn)役的主力航空母艦，且在數(shù)十年間中均為美軍乃至全球范圍內(nèi)最大的軍艦?！澳崦灼澕?jí)”航空母艦首艦“尼米茲號(hào)”自1975年正式服役后，美先后共建造了10艘同型航空母艦?！澳崦灼澕?jí)”航空母艦均采用核動(dòng)力推進(jìn)，屬于大甲板彈射型航空母艦。其設(shè)計(jì)長度為330米，寬度為40米，吃水11米，滿載排水量在10萬噸左右，可以搭載一支約70架戰(zhàn)機(jī)的艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)。根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)以及性質(zhì)的不同，航空母艦上搭載的作戰(zhàn)飛機(jī)類型也有所區(qū)別，通常包括了戰(zhàn)斗機(jī)、預(yù)警機(jī)、固定翼反潛機(jī)以及電子戰(zhàn)飛機(jī)等。每艘“尼米茲級(jí)”航空母艦都裝載有四臺(tái)蒸汽彈射器、四條攔阻索以及四座升降機(jī)，平均每20秒鐘時(shí)間即可彈射出一架艦載作戰(zhàn)飛機(jī)。
可以說，“尼米茲級(jí)”航空母艦戰(zhàn)斗群能夠控制的海域面積大、攻擊性能強(qiáng)，是當(dāng)前世界范圍內(nèi)作戰(zhàn)能力最為頂尖的海上機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)編隊(duì)。不過，航空母艦戰(zhàn)斗群并非僅僅只有一艘航空母艦所組成。航空母艦自身除配備少量用于自衛(wèi)的武器外，其主要的武器裝備即為所搭載的各類艦載作戰(zhàn)飛機(jī)。這些作為重要武器裝備的作戰(zhàn)飛機(jī)可以對(duì)敵方的艦船、潛艇、飛機(jī)以及陸地目標(biāo)等進(jìn)行攻擊，直接將敵方消滅于航空母艦數(shù)千米以外的區(qū)域，并對(duì)海上艦隊(duì)進(jìn)行保衛(wèi)。除航空母艦所搭載的戰(zhàn)機(jī)外，以其為核心的戰(zhàn)斗群通常會(huì)由巡洋艦、驅(qū)逐艦、潛艇和補(bǔ)給艦等混編而成。
盡管“尼米茲級(jí)”仍是現(xiàn)役航空母艦中無人能匹敵的佼佼者，但其設(shè)計(jì)與制造畢竟發(fā)端于20世紀(jì)60年代，艦上的各項(xiàng)技術(shù)已顯得較為老舊。譬如，“尼米茲級(jí)”所使用的彈射系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)等基本均采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，不僅極為復(fù)雜可靠性較低，且需要大量人員進(jìn)行操作和維護(hù)。在此背景下，新一代“福特級(jí)”航空母艦應(yīng)運(yùn)而生。
“福特級(jí)”航空母艦的新技術(shù)
“福特級(jí)”航空母艦從外表來看，與“尼米茲級(jí)”航空母艦并沒有較大的差異，兩者在飛行甲板上也極為接近。從數(shù)據(jù)上而言，“福特級(jí)”首艦“福特號(hào)”航空母艦長度為330米，寬度為41米，設(shè)計(jì)的滿載排水量為10萬噸，這些數(shù)據(jù)與“尼米茲級(jí)”亦相差無幾?！案Ｌ丶?jí)”在噸位和尺寸等方面較之“尼米茲級(jí)”并未有多少提升，但在艦船的電力容量、艦載機(jī)的數(shù)量、艦船故障率等諸多關(guān)鍵性指標(biāo)上，“福特級(jí)”航空母艦與“尼米茲級(jí)”相比有了質(zhì)的飛躍。譬如，“福特級(jí)”航空母艦搭載的艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)數(shù)量可達(dá)到75架，大大提升了作戰(zhàn)飛機(jī)的出動(dòng)率。通過采用全新的電磁彈射系統(tǒng)、電磁阻攔系統(tǒng)等所使用的各類前沿技術(shù)，“福特級(jí)”航空母艦真正成為了一艘適應(yīng)未來戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境下作戰(zhàn)的超級(jí)航空母艦。
電磁彈射技術(shù)的應(yīng)用
航空母艦誕生之初，艦載機(jī)均是依靠自身發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋槳產(chǎn)生拉力，進(jìn)而使轟炸機(jī)或戰(zhàn)斗機(jī)從航空母艦飛行甲板上起飛。彼時(shí)，這種起飛方式對(duì)于以輕金屬和木質(zhì)為主的螺旋槳飛機(jī)而言并非難事。不過，隨著噴氣式飛機(jī)的普及，其在短短一百多米的航空母艦甲板上的起飛，需要借助于外界的推力幫助，這也使得彈射系統(tǒng)隨之產(chǎn)生。
“尼米茲級(jí)”核動(dòng)力航空母艦所使用的是蒸汽彈射系統(tǒng)。其由核動(dòng)力裝置生成的熱能來產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)而推動(dòng)艦載機(jī)非短距離起飛。蒸汽彈射裝置從結(jié)構(gòu)而言較為復(fù)雜，包括了蒸汽系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、起飛系統(tǒng)、歸位系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等。
艦載飛機(jī)在從航空母艦甲板上起飛前，需要由位持器鋼圈把尾部扣在一處堅(jiān)固點(diǎn)上。當(dāng)蒸汽彈射系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)，蒸汽由航空母艦上的鍋爐輸出，經(jīng)增壓后輸入彈射裝置唯一露在飛行甲板之上的滑梭中。被位持器扣住的飛機(jī)在起飛時(shí)需要開足馬力，當(dāng)蒸汽彈射系統(tǒng)一啟動(dòng)，飛機(jī)引擎的動(dòng)力加之蒸汽的壓力，令鋼圈斷開，飛機(jī)立即向前沖去，在短短數(shù)十米的距離內(nèi)即可將時(shí)速提升至250公里每小時(shí)。當(dāng)艦載機(jī)被彈射起飛并脫離滑梭后，滑梭回到原位，并繼續(xù)推動(dòng)下一架艦載機(jī)起飛。
從數(shù)量上來說，“福特級(jí)”航空母艦與“尼米茲級(jí)”航空母艦一樣，都裝載有四部彈射器。但兩者在設(shè)計(jì)理念和技術(shù)層面上有著顯著的區(qū)別。由于艦載機(jī)在“尼米茲級(jí)” 航空母艦第四號(hào)彈射器時(shí)，其機(jī)翼已接近甲板邊緣，這也導(dǎo)致該級(jí)航空母艦的四號(hào)彈射器無法彈射滿載起飛的作戰(zhàn)飛機(jī)。為了提升艦載作戰(zhàn)飛機(jī)的出動(dòng)能力，“福特級(jí)”航空母艦對(duì)飛行甲板的構(gòu)造進(jìn)行了改進(jìn)，從而令其第四號(hào)彈射器能夠彈射滿載起飛的作戰(zhàn)飛機(jī)。
“尼米茲級(jí)”航空母上所用的蒸汽彈射系統(tǒng)，其體積和重量均較大，不僅需要消耗大量的海水，還需要大量的人力和資金進(jìn)行維護(hù)和更換，這顯然不利于長時(shí)間的海上持續(xù)作戰(zhàn)。此外，由于在彈射過程中需要消耗大量的蒸汽，“尼米茲級(jí)”航空母艦在連續(xù)彈射出幾架滿載起飛的作戰(zhàn)及飛機(jī)后，其航速就會(huì)受到較大的影響，從而限制了下一個(gè)攻擊波中能夠出動(dòng)的戰(zhàn)機(jī)的數(shù)量。蒸汽彈射系統(tǒng)的最大局限性，還在于其輸出功率有限?！澳崦灼澕?jí)”航空母艦采用的蒸汽彈射方式，決定其只能彈射載重30噸以下的艦載飛機(jī)，難以滿足艦載機(jī)未來發(fā)展的方向。加之蒸汽彈射系統(tǒng)存在功率無法調(diào)節(jié)的限制，只能有效彈射重量較輕的無人機(jī)。若要進(jìn)行強(qiáng)行彈射，很可能會(huì)造成飛機(jī)受力過大，從而影響其服役時(shí)限。
在此情形下，美軍在其最新型的“福特級(jí)”航空母艦采用了前沿的電磁彈射技術(shù)，以規(guī)避和完善當(dāng)前“尼米茲級(jí)” 航空母艦蒸汽彈射系統(tǒng)所存在的實(shí)際問題。所謂電磁彈射技術(shù)，即是采用電磁的能量來推動(dòng)被彈射的物體向外進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。電磁彈射技術(shù)的主要應(yīng)用是大載荷物體的短程加速，其起步與發(fā)展相對(duì)較晚，目前在航空母艦的艦載飛機(jī)起飛彈射上已得到高度重視和應(yīng)用。相較于蒸汽彈射系統(tǒng)，電磁彈射系統(tǒng)不需要使用蒸汽來驅(qū)動(dòng)活塞，而是使用電來驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，電磁彈射技術(shù)的容積小、效率高、質(zhì)量輕，對(duì)航空母艦上的輔助系統(tǒng)相對(duì)要求較低，且運(yùn)行和維護(hù)的費(fèi)用較為低廉。在功率損耗方面，電磁彈射系統(tǒng)要遠(yuǎn)小于蒸汽彈射系統(tǒng)。其可控性能也優(yōu)于蒸汽彈射系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽彈射系統(tǒng)的蒸汽閥門打開后，飛機(jī)起飛的彈射過程中基本無法控制。但電磁彈射的全過程均可以有效掌握，并可根據(jù)不同機(jī)型、飛機(jī)速度與負(fù)載變化等進(jìn)行調(diào)整。這也使得電磁彈射技術(shù)成為了未來航空母艦發(fā)展的核心技術(shù)之一。
電磁阻攔技術(shù)的應(yīng)用
除了將重型飛機(jī)送上天空外，如何能夠令艦載機(jī)順利降落在航空母艦甲板上也是一項(xiàng)困難重重的任務(wù)。艦載飛機(jī)在運(yùn)動(dòng)的航空母艦上降落，其風(fēng)險(xiǎn)之大、難度之高，被全世界公認(rèn)為“刀尖上的跳舞”！通常情況下，陸地機(jī)場(chǎng)的跑道會(huì)長達(dá)數(shù)千米，而航空母艦上的甲板長度不會(huì)大于300米，可供利用的降落距離僅有100米。然而，艦載機(jī)降落的速度卻高達(dá)300公里每小時(shí)。在如此高的速度、如此短的距離，再加之隨時(shí)處于顛簸中的航空母艦，如果沒有航空母艦阻攔系統(tǒng)，現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)在航空母艦上的安全著落顯然是一項(xiàng)難以實(shí)現(xiàn)的“天方夜譚”。航空母艦上安裝的阻攔系統(tǒng)，能夠有效幫助艦載機(jī)在極短的距離內(nèi)強(qiáng)制制動(dòng)。
“尼米茲級(jí)”航空母艦所使用的是液壓式阻攔系統(tǒng)。其由液壓緩沖系統(tǒng)、制動(dòng)器具以及冷卻系統(tǒng)共同組成。當(dāng)艦載機(jī)降落時(shí)，其機(jī)尾鉤掛上阻攔索后，阻攔索一邊利用滑輪阻尼器來減緩飛機(jī)的速度，另一方面則持續(xù)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣罐，從而令飛機(jī)趨于平穩(wěn)并有效制動(dòng)。不過，液壓式阻攔系統(tǒng)的阻攔能力較為有效，但缺乏靈活機(jī)動(dòng)性。面對(duì)不同的機(jī)型降落，航空母艦上的海軍航空兵需要依靠人工對(duì)配重物進(jìn)行更換，這也直接影響到了艦載機(jī)的出動(dòng)頻率。如果不對(duì)液壓式阻攔系統(tǒng)予以適當(dāng)?shù)呐渲?，在阻攔過程中產(chǎn)生的過大峰值拉力甚至可能造成飛機(jī)損壞。
為此，在全新的“福特級(jí)”航空母艦上，設(shè)計(jì)者采用了前沿的電磁阻攔技術(shù)。在這一技術(shù)中，阻攔機(jī)和電腦控制系統(tǒng)是最為核心的兩部分。阻攔機(jī)的構(gòu)成較為簡(jiǎn)單，包括了水力渦輪、感應(yīng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)軸以及機(jī)械制動(dòng)裝置等，在阻攔系統(tǒng)中起到吸能的作用。電子控制系統(tǒng)則包括了操作人員工作平臺(tái)、維護(hù)人員工作平臺(tái)以及動(dòng)態(tài)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以精準(zhǔn)地對(duì)飛機(jī)阻攔著艦的即時(shí)受力情況進(jìn)行分析和控制，并反饋給電動(dòng)機(jī)后施予阻攔索合適的拉力，從而令艦載機(jī)在阻攔著艦的過程中能夠獲得更為平穩(wěn)的力，進(jìn)而也可控制艦載機(jī)在飛行甲板上制動(dòng)的距離。作為電磁阻攔系統(tǒng)中的重要一環(huán)，阻攔索采用了新型輕質(zhì)合成纜索，這不僅可以減少結(jié)構(gòu)載荷，降低系統(tǒng)慣性，并可由此縮小滑輪減震裝置的尺寸。
電磁阻攔技術(shù)的工作方式主要可以分為兩個(gè)環(huán)節(jié)。第一個(gè)環(huán)節(jié)也就是初始接觸階段時(shí)，艦載機(jī)的機(jī)尾鉤一旦與阻攔索相接觸后，其就會(huì)牽動(dòng)阻攔索，進(jìn)而帶動(dòng)換輪索牽出，并令旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這一工作的關(guān)鍵，是為了令艦載機(jī)和阻攔索之間得以平穩(wěn)接觸。在實(shí)現(xiàn)了第一環(huán)節(jié)的既定目標(biāo)后，第二環(huán)節(jié)則是如何對(duì)于艦載機(jī)的動(dòng)能吸收。艦載機(jī)在降落時(shí)，其自身帶有極大的動(dòng)能。電磁阻攔系統(tǒng)中的水力渦輪、感應(yīng)電機(jī)和摩擦制動(dòng)器就是為了吸收艦載機(jī)的動(dòng)能。通常情況下，水力渦輪和感應(yīng)電機(jī)正常工作，即可吸收艦載機(jī)的動(dòng)能，并實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的安全著艦?？墒且坏┌l(fā)生水力渦輪或感應(yīng)電機(jī)不能正常工作，阻攔機(jī)的摩擦制動(dòng)器就作為備用的吸能裝置，以保障電磁阻攔系統(tǒng)的安全、可靠。較之液壓式阻攔系統(tǒng)，電磁阻攔系統(tǒng)更為簡(jiǎn)潔、可靠，且無需大量的人力、物力進(jìn)行維護(hù)，令其維護(hù)成本得以大幅度降低。
無論是電磁彈射技術(shù)，還是電磁阻攔技術(shù)，都是用于提升航空母艦戰(zhàn)斗力的關(guān)鍵技術(shù)和措施?？紤]到航空母艦在未來會(huì)搭載有各類無人飛機(jī)，前述新技術(shù)的應(yīng)用，也可為未來航空母艦的發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。
摘要：隨著當(dāng)前生產(chǎn)的發(fā)展需求，大比例尺航測(cè)成圖技術(shù)的應(yīng)用在國內(nèi)各城市測(cè)繪單位快速得到推廣應(yīng)用；同時(shí)一些與航空攝影測(cè)量和遙感相關(guān)的測(cè)繪高新技術(shù)也在不斷的投入。本文首先對(duì)攝影測(cè)量與遙感的發(fā)展的重要作用進(jìn)行闡述，進(jìn)而分析遙感及航空攝影測(cè)量中的新技術(shù)以及應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；航空攝影測(cè)量；新技術(shù)；應(yīng)用
一、攝影測(cè)量與遙感的發(fā)展的重要作用
從攝影測(cè)量與遙感的發(fā)展來看，在近三十年來，攝影測(cè)量與遙感技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了測(cè)繪、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、氣象、資源環(huán)境、城市建設(shè)、海洋、防災(zāi)減災(zāi)等各個(gè)行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。從上世紀(jì)七十年代后半程起，攝影測(cè)量已經(jīng)開始從模擬攝影中跨越出來，已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字?jǐn)z影階段，攝影測(cè)量正在經(jīng)過傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)向數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)體系的轉(zhuǎn)變。
（一）攝影測(cè)量與遙感有利于推動(dòng)測(cè)繪技術(shù)的進(jìn)步
從二十世紀(jì)七十年代后期開始，我國的攝影測(cè)量經(jīng)過了一個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。攝影測(cè)量逐漸從模擬攝影測(cè)量轉(zhuǎn)化到解析攝影測(cè)量，并最終進(jìn)入到了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的發(fā)展階段，也標(biāo)志著我國的傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)體系的解體，新的數(shù)字化的測(cè)繪技術(shù)體系的興起。
首先，從數(shù)字影像的類型來說，我國目前已經(jīng)建立了數(shù)字正射影像（DOM，Digital Orthophoto Map）、數(shù)字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）、數(shù)字線劃圖（DLG，Digital Line Graphic）、數(shù)字柵格圖（DRG，Digital Raster Graphic），同時(shí)還有其他相應(yīng)的地名數(shù)據(jù)庫與土地利用數(shù)據(jù)庫，多樣化的數(shù)據(jù)庫與模型為攝影測(cè)量在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中的應(yīng)用提供了可能性，推動(dòng)了測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展。
其次，國家利用攝影測(cè)量與遙感技術(shù)繪制了大量各種比例尺地形圖。除此之外，還建立了大量的全國級(jí)別的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。例如1：1000000、1：250000、1：50000比例尺級(jí)別的地理信息數(shù)據(jù)庫；除了國家級(jí)外，省一級(jí)的1：10000比例尺級(jí)別的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、市縣級(jí)1：500至1： 2000比例尺級(jí)別的地理信息數(shù)據(jù)庫等等。
另外，我國應(yīng)用陸地衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)、中巴衛(wèi)星數(shù)據(jù)等，于上世紀(jì)80年代中期、90年代中期和末期完成了全國土地利用調(diào)查，并建立了業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)，具有每年耕地?cái)?shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新和每五年土地利用數(shù)據(jù)全面更新的能力。現(xiàn)正在利用高分辨率遙感數(shù)據(jù)，開展第二次全國土地詳查工作。我國還利用彩色紅外遙感數(shù)據(jù)開展地質(zhì)找礦應(yīng)用研究，并成功地在新疆博羅霍樂北山地區(qū)發(fā)現(xiàn)礦藏。
（二）攝影測(cè)量與遙感有利于提升
空間數(shù)據(jù)的獲取能力經(jīng)過近50年的發(fā)展，我國在空間數(shù)據(jù)獲取能力方面有了巨大的提升。研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的遙感數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，以此為核心建立了國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像地面處理系統(tǒng)，并開展了定量遙感反演研究，為形成我國獨(dú)立自主的對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取、信息處理與分發(fā)服務(wù)體系奠定了基礎(chǔ)。
首先，從數(shù)據(jù)獲取能力方面來看，在國家973與863計(jì)劃的支持下，成功研制了一系列傳感器，發(fā)射了50多顆對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，包括氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星、返回式陸地衛(wèi)星、科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星等，組成了風(fēng)云、海洋、資源和環(huán)境減災(zāi)四大民用系列對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系，從地球同步軌道和太陽同步軌道上實(shí)現(xiàn)了對(duì)地球的多平臺(tái)、多傳感器觀測(cè)，可以獲取地球表面不同分辨率的光學(xué)和雷達(dá)圖像，并將對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用于氣候、大氣成分、水循環(huán)、植被變遷、海洋現(xiàn)象、自然災(zāi)害等地球空間環(huán)境變化的監(jiān)測(cè)。
其次，在數(shù)據(jù)儲(chǔ)備方面，已經(jīng)積累覆蓋全國陸地、海域以及周邊國家和地區(qū)1500萬平方公里的地球表面數(shù)據(jù)。
二、幾種測(cè)量新技術(shù)的應(yīng)用探討
（一）GPS在航空攝影中的應(yīng)用
（1）GPS用于航攝飛機(jī)導(dǎo)航
在航空攝影測(cè)量獲取航片的過程中，航空攝影飛行必須按航攝計(jì)劃中的要求，在一定的高度沿設(shè)計(jì)的航線飛行，以保證所得影像具有一定的攝影比例尺、航向重疊度及旁向重疊度。隨著GPS的廣泛應(yīng)用，已普遍使用GPS對(duì)航空攝影飛機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航。
（2）GPS輔助空中三角測(cè)量中的導(dǎo)航與定位
GPS輔助空中三角測(cè)量的目的是利用GPS精確測(cè)定的攝影曝光瞬間航攝儀物鏡中心的位置，將所測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用于攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)加密，以便盡可能減少對(duì)地面控制點(diǎn)的數(shù)量要求。用于確定攝影曝光瞬間航攝儀物鏡中心的位置時(shí)需采用高精度相位差分的GPS動(dòng)態(tài)定位方法，其實(shí)時(shí)差分定位可用于攝影導(dǎo)航，而確定航攝儀物鏡中心的位置則利用布設(shè)在地面的2～3臺(tái)GPS基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理獲得。目前已采用QPS/IMU。
（二）LIDAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)的應(yīng)用
LIDAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)利用GPS輔助空中三角測(cè)量技術(shù)，可以減少地面控制點(diǎn)，縮短作業(yè)周期，降低成本，可以真正應(yīng)用于困難地區(qū)、無圖區(qū)及邊境區(qū)的基礎(chǔ)測(cè)量。利用該種測(cè)量技術(shù)，在有地面控制點(diǎn)的四角帶，完全可以滿足1∶10000比例尺的地圖精度要求；在地面特征豐富、影像較好時(shí)，可以達(dá)到1∶50000比例尺的精度要求。這種測(cè)量技術(shù)對(duì)于實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略、完善國家基本地形圖有重要意義。
（三）機(jī)載側(cè)視雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用
機(jī)載側(cè)視雷達(dá)是利用裝于飛機(jī)機(jī)身兩側(cè)或下方的天線，隨著飛機(jī)向前飛行而掃描飛機(jī)下方兩側(cè)的帶狀地面，進(jìn)行高分辨率地形測(cè)繪的雷達(dá)。飛行器上的側(cè)視雷達(dá)包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理裝置等部分。側(cè)視雷達(dá)具有下列特點(diǎn)：
（1）具有全天候工作性能；
（2）分辨率高，所攝照片清晰；
（3）覆蓋面積大，提供信息快，把飛行中連續(xù)拍攝的照片拼接起來可構(gòu)成大面積的地形圖；
（4）不易受干擾
摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，航空攝影測(cè)量新技術(shù)被廣泛應(yīng)用于城市地形圖測(cè)繪中，并取得了重大的成果。本文針對(duì)我國航空攝影測(cè)量的發(fā)展歷程，分析我國航空攝影測(cè)量新技術(shù)的應(yīng)用及注意事項(xiàng)，從而推動(dòng)我國航空測(cè)繪的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：航空攝影測(cè)量；新技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展
航空攝影測(cè)量即是在飛機(jī)上利用航攝儀器對(duì)地面進(jìn)行連續(xù)拍攝，繪制地形圖的過程，其原理是利用航攝儀器的攝影光束相交而確定地面點(diǎn)的位置。隨著科學(xué)的進(jìn)步，以及社會(huì)建設(shè)中對(duì)土地利用的現(xiàn)狀，航空攝影測(cè)量技術(shù)在不斷得到創(chuàng)新和完善，并推動(dòng)了航測(cè)行業(yè)的發(fā)展。
一、我國航空測(cè)繪的發(fā)展現(xiàn)狀
我國對(duì)航空攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用可以追溯到20世紀(jì)80年代。當(dāng)時(shí)，我國各大城市開始應(yīng)用航空攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行對(duì)城市大比例尺地形圖的測(cè)繪，以便科學(xué)合理的使用土地。在城市化進(jìn)程以及生產(chǎn)的需要中，大比例尺城市測(cè)繪技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各城市測(cè)繪企業(yè)單位。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，數(shù)字化技術(shù)迅猛發(fā)展起來，在航空攝影測(cè)量技術(shù)上，涌現(xiàn)出數(shù)字航攝儀DMC、IMU/DGPS新技術(shù)、LIDAR 激光測(cè)高掃描系統(tǒng)、雷達(dá)等先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，為城市大比例尺地形圖的測(cè)繪創(chuàng)造了更多的技術(shù)條件，不斷推動(dòng)著航測(cè)行業(yè)的發(fā)展。然而，受諸多客觀因素的影響，我國航空攝影測(cè)量技術(shù)力量還相對(duì)薄弱，其測(cè)繪精確度仍有待落實(shí)，航測(cè)工作有待進(jìn)一步完善。
二、航空攝影測(cè)量主要新技術(shù)的應(yīng)用
1、對(duì)數(shù)字航攝儀DMC的應(yīng)用
數(shù)字化技術(shù)是現(xiàn)代信息社會(huì)不可或缺的技術(shù)手段呢，無論對(duì)人們生活和社會(huì)各項(xiàng)工作的開展都起到不可比擬的作用。而數(shù)字航攝儀DMC也是在數(shù)字化的基礎(chǔ)上創(chuàng)造的航測(cè)產(chǎn)品，它是一種用于高精度、高分辨率的航空攝影測(cè)量的數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)。這一航空相機(jī)摒棄了傳統(tǒng)膠片相機(jī)的設(shè)計(jì)思想，由四個(gè)全色傳感器及四個(gè)多波段傳感器組成。其四個(gè)全色傳感器用于捕捉每一個(gè)設(shè)想的特定區(qū)域，從而確定一個(gè)大的鑲嵌影像；四個(gè)多波段傳感器則主要用于捕捉紅、藍(lán)、綠色及進(jìn)紅外數(shù)據(jù)。因此，航攝儀DMC能滿足小比例尺和高分辨率大比例尺航攝的需求。與此同時(shí)，在低空進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，DMC能夠在無人控制的情況下實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)、快速的攝影測(cè)量，其測(cè)量精度高。
2、對(duì)IMU/DGPS新技術(shù)的應(yīng)用
IMU技術(shù)是慣性測(cè)量單元的簡(jiǎn)寫，主要是由陀螺、加速度、電路構(gòu)成，它能夠獨(dú)立提供高精度的導(dǎo)航參數(shù)，同時(shí)具有抗電子干擾、隱蔽性好等特點(diǎn)。但這一技術(shù)的不足之處在于不適合長時(shí)間單獨(dú)飛行，否則容易造成導(dǎo)航位置參數(shù)的誤差。而大家熟知的GPS全球定位系統(tǒng)功能強(qiáng)大，被廣泛應(yīng)用于航空攝影測(cè)量、工程測(cè)量等諸多領(lǐng)域。因此，將IMU與GPS集成起來構(gòu)成組合導(dǎo)航系統(tǒng)，能有效提高系統(tǒng)的導(dǎo)航精度與其測(cè)繪性能，就是目前的IMU/DGPS航空攝影測(cè)量系統(tǒng)。這一新技術(shù)的應(yīng)用能夠減少地面控制的工作，提高了測(cè)繪效率，并降低了在高山荒漠等區(qū)域測(cè)繪的危險(xiǎn)性，推動(dòng)了航測(cè)事業(yè)的發(fā)展。
3、對(duì)LIDAR 激光測(cè)高掃描系統(tǒng)的應(yīng)用
對(duì)LIDAR 激光測(cè)高掃描系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是針對(duì)困難地區(qū)、無圖區(qū)及邊界區(qū)而實(shí)施的新技術(shù)。該技術(shù)主要利用GPS輔助空中三角測(cè)量技術(shù)，從而減少地面控制點(diǎn)，完成對(duì)外空難度大的測(cè)繪區(qū)高精度及大比例尺的測(cè)繪工作，這一技術(shù)的應(yīng)用有利于縮短作業(yè)周期，減低生產(chǎn)成本而提高生產(chǎn)效率。這一技術(shù)對(duì)于實(shí)施我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略、完善國家地形圖有深遠(yuǎn)的意義。
4、SAR合成孔徑雷達(dá)成像系統(tǒng)
SAR合成孔徑雷達(dá)成像系統(tǒng)具有高分辨率的成像技術(shù)，不受客觀惡劣天氣條件的影響便能獲取空間數(shù)據(jù)，大大改善了對(duì)困難地區(qū)地形圖繪制的困境。這一成像系統(tǒng)的使用原理是將合成孔徑雷達(dá)安置于飛機(jī)上，利用孔徑雷達(dá)發(fā)射微波對(duì)地面目標(biāo)掃描，從而經(jīng)過對(duì)空間坐標(biāo)的計(jì)算，記錄回波特性得出地面目標(biāo)的空間特性，再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理成像。這一系統(tǒng)的運(yùn)行主要由天線系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)射與接收系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行而完成。
三、對(duì)航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的和主要注意事項(xiàng)
1、落實(shí)測(cè)繪區(qū)選點(diǎn)工作
航測(cè)人員在開展航空攝影測(cè)量工作過程中，運(yùn)用IMU/DGPS作業(yè)的前提必須對(duì)測(cè)繪區(qū)做好現(xiàn)場(chǎng)踏勘的選點(diǎn)工作，這一選點(diǎn)工作要按照前期設(shè)計(jì)圖紙要求并結(jié)合GPS定位測(cè)量范圍的選點(diǎn)要求進(jìn)行實(shí)地選點(diǎn)定位。選點(diǎn)的點(diǎn)位要位于交通方便、便于安置設(shè)備便于埋石操作的區(qū)域；點(diǎn)位還要在視野開闊的地方，避開建筑物及水域便于信號(hào)及電磁波的傳輸。同時(shí)，點(diǎn)位之間還要做好加密與聯(lián)測(cè)工作，以便測(cè)量工作的連續(xù)開展。
2、確定航攝儀、比例尺及航高
在航空攝影測(cè)量工作開展之前，首先要做好航攝儀、比例尺及航高的選擇與確定工作。在選擇航攝儀時(shí)要優(yōu)先考慮其性能質(zhì)量，進(jìn)而保證航攝資料的準(zhǔn)確性。在確定比例尺時(shí)，首先要按照國家對(duì)大比例尺地形圖航空攝影標(biāo)準(zhǔn)并根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦螌?shí)際與相應(yīng)的精度要求，以及配套儀器的利用，綜合確定航攝比例尺與航高數(shù)據(jù)。
3、策劃檢校場(chǎng)的布設(shè)方案
檢校場(chǎng)的布設(shè)方案主要針對(duì)IMU /DGPS 系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)商而言的，這些生產(chǎn)商在從事 IMU /DGPS 系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)過程中對(duì)于檢校場(chǎng)的布設(shè)方案的策劃，一般要考慮達(dá)到如下工作的因素：檢校場(chǎng)要根據(jù)比例尺大小設(shè)置相鄰的平行航線；檢校場(chǎng)要能保證航向重疊和旁向重疊都是60%；采用直接定向法，使航測(cè)高度與攝區(qū)高度一致；對(duì)于檢校場(chǎng)的位置可以選擇在離攝區(qū)較遠(yuǎn)的區(qū)域或攝取中任意兩條航線位置等。
四、結(jié)語
在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，我國航空攝影測(cè)量實(shí)現(xiàn)了歲數(shù)字測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用與完善，取得了相應(yīng)的進(jìn)展。但是，我們也應(yīng)看到在航空攝影測(cè)量新技術(shù)應(yīng)用方面較西方先進(jìn)國家還有很長的距離。我國的航測(cè)領(lǐng)域應(yīng)該在認(rèn)識(shí)航攝新技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，找尋并探索其對(duì)于該技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注意的問題，有針對(duì)性的做好航攝工作，提高航攝效率，保證影像質(zhì)量，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量事業(yè)的發(fā)展，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展需求。
摘 要:隨著科技進(jìn)步,航空攝影測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市測(cè)繪、復(fù)雜地形及國界等測(cè)繪區(qū)域。目前,航空攝影測(cè)量技術(shù)發(fā)展迅速,測(cè)繪技術(shù)向數(shù)字化轉(zhuǎn)變,出現(xiàn)了數(shù)字航攝儀DMC、IMU／DGPS新技術(shù)、LIDAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)等攝影測(cè)量新技術(shù)。本文首先簡(jiǎn)要論述了航空攝影測(cè)繪技術(shù)的意義與研究現(xiàn)狀,然后詳細(xì)分析了數(shù)字航攝儀DMC、IMU／DGPS新技術(shù)、LIDAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)等攝影測(cè)量新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。
關(guān)鍵詞:航空航攝儀；新技術(shù)；應(yīng)用與發(fā)展
引言
自20世紀(jì)80年代,航空攝影測(cè)量技術(shù)陸續(xù)應(yīng)用于我國各個(gè)大城市測(cè)繪城市大比例尺地形圖。隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要,各城市測(cè)繪單位,在航測(cè)機(jī)構(gòu)增添航空攝影測(cè)量業(yè)務(wù),大比例尺航測(cè)成圖技術(shù)在國內(nèi)各城市測(cè)繪單位得以快速的應(yīng)用推廣。目前,隨著數(shù)字航攝儀DMC、IMU／DGPS新技術(shù)、LI-DAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)等攝影測(cè)量新技術(shù)的應(yīng)用,航空攝影測(cè)量技術(shù)逐漸成為大比例尺地形圖的主要測(cè)繪方法。但是,航空攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于地籍測(cè)繪領(lǐng)域時(shí)間短,加之航測(cè)本身的技術(shù)缺陷以及測(cè)繪精度問題,有時(shí)仍然難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
一、航空攝影測(cè)量技術(shù)的分類
（一）按處理方法分
在航空攝影測(cè)量技術(shù)的分類中按處理方法可分為模擬攝影測(cè)量、解析攝影測(cè)量、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量。模擬攝影測(cè)量通過模擬測(cè)量的方式，使測(cè)量達(dá)到最真實(shí)的效果，同時(shí)減少了使用過程中的出錯(cuò)率，用模擬的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)際的掌控能力，使技術(shù)取得最好的實(shí)用效果。解析攝影測(cè)量是指通過對(duì)形狀、大小、和數(shù)據(jù)進(jìn)行解析達(dá)到對(duì)綜合數(shù)據(jù)的了解，使出現(xiàn)的問題和錯(cuò)誤得到改善，并增加對(duì)具體內(nèi)容的了解，讓數(shù)據(jù)達(dá)到還原效果，增加圖像的準(zhǔn)確率，并通過分析和應(yīng)用提供最真實(shí)的影像和數(shù)據(jù)，更好的為地形攝影和非地形攝影的發(fā)展服務(wù)。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量使測(cè)量的結(jié)果更接近于對(duì)數(shù)字的掌控，通過對(duì)數(shù)字?jǐn)z影的掌握加強(qiáng)測(cè)量的數(shù)字化能力，通過對(duì)數(shù)字及影像的綜合處理達(dá)到理論和實(shí)際的有效結(jié)合，使攝影測(cè)量達(dá)到數(shù)字化和科學(xué)化，使數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，更加接近測(cè)量的實(shí)際。
（二）按研究對(duì)象分
在航空攝影測(cè)量技術(shù)的分類中按研究對(duì)象可分為地形攝影測(cè)量技術(shù)和非地形攝影測(cè)量技術(shù)。地形測(cè)量是指對(duì)地形圖的測(cè)繪過程，通過對(duì)地表和地形在水平面的投影中顯現(xiàn)的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)按比例尺進(jìn)行縮放來實(shí)現(xiàn)攝影和測(cè)量的目地。地形的測(cè)量一般采用航空攝影測(cè)量技術(shù)，在飛機(jī)上就可以拍攝和掌握各種測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像的高標(biāo)準(zhǔn)。非地形測(cè)量不以地形測(cè)量為目的，而是通過對(duì)各種指標(biāo)的精確測(cè)量使理論知識(shí)更加豐富，它為生物領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、礦山工程領(lǐng)域、文物領(lǐng)域的發(fā)展提供更多的理論基礎(chǔ)，使各領(lǐng)域的技術(shù)得到發(fā)展，并通過攝影和測(cè)量使這些領(lǐng)域得到實(shí)際的發(fā)展，使非地形測(cè)量應(yīng)用到這些領(lǐng)域中，取得更長遠(yuǎn)和豐富的發(fā)展。
（三）按攝影的位置分
在航空攝影測(cè)量技術(shù)的分類中，按攝影位置進(jìn)行分類，包括航天攝影測(cè)量技術(shù)、航空攝影測(cè)量技術(shù)和地面攝影測(cè)量技術(shù)。其中航空攝影測(cè)量技術(shù)通過航天攝影來完成整體測(cè)量，要根據(jù)具體的測(cè)量對(duì)象進(jìn)行不同的研究。航天測(cè)量的測(cè)量距離相對(duì)更遠(yuǎn)，技術(shù)水平也更難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)攝影及測(cè)量人員的要求也更嚴(yán)格，并且環(huán)境造成的干擾對(duì)攝影的影響也更大。工作人員需要更精細(xì)的測(cè)量，并對(duì)地形進(jìn)行精準(zhǔn)的勘測(cè)，來保證攝影測(cè)量技術(shù)符合測(cè)量和勘測(cè)的規(guī)定。航空攝影測(cè)量技術(shù)是指在空中進(jìn)行攝影并根據(jù)比例尺對(duì)具體的距離進(jìn)行計(jì)算的過程，航空攝影測(cè)量一般是在飛機(jī)上。而地面攝影測(cè)量技術(shù)一般需要對(duì)攝影進(jìn)行處理，使形狀、大小等綜合數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)期的效果，通過采用地面測(cè)攝影測(cè)量技術(shù)使很多難以測(cè)量、難以勘測(cè)、難以計(jì)算的地形得到勘測(cè)，很多大壩和地形復(fù)雜鐵路的測(cè)量就采用地面攝影測(cè)量技術(shù)，它攻克了地形勘測(cè)帶來的危險(xiǎn)，為地域勘測(cè)服務(wù)。
二、航空攝影測(cè)量技術(shù)的任務(wù)
（一）非地形測(cè)量
在非地形測(cè)量中不以地形測(cè)量為目的，而是通過對(duì)各種指標(biāo)的測(cè)量促使理論知識(shí)更加豐富，達(dá)到為各種領(lǐng)域服務(wù)的目的。非地形測(cè)量的發(fā)展促進(jìn)了生物領(lǐng)域的發(fā)展，使生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可以通過對(duì)地形的利用，取得更多的生物醫(yī)學(xué)資源，帶動(dòng)更長領(lǐng)域發(fā)展。同時(shí)也有利于公安機(jī)關(guān)偵破案件，通過對(duì)非地形的勘測(cè)，了解罪犯的藏身之處，和犯罪窩藏點(diǎn)，使案件得到偵破。在文物和建筑領(lǐng)域也得到了發(fā)展，很多文物就存放在復(fù)雜的領(lǐng)域內(nèi)，通過測(cè)量可以找到它們的位置，開墾出更多的古文物。非地形測(cè)量也有利于軍事偵查，通過非地形測(cè)量檢查各軍事地點(diǎn)，保證軍事地域內(nèi)沒有軍火和其它領(lǐng)域的軍事人員。
（二）地形測(cè)量
地形測(cè)量指加強(qiáng)對(duì)地形圖的了解，通過對(duì)地表和地形在水平面投影來掌握數(shù)據(jù)，按比例尺進(jìn)行準(zhǔn)確的縮放，以此達(dá)到測(cè)量的目的。在測(cè)量中第一點(diǎn)要掌握具體的數(shù)據(jù)和具體的圖像，按照比例尺來還原真實(shí)的指標(biāo)，要建立專題的圖片，對(duì)各種地圖要進(jìn)行了解，掌握各種硬件條件，要了解具體的攝影影像，對(duì)各種圖形要分類型掌握。第二點(diǎn)，要建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，通過對(duì)數(shù)據(jù)的掌握，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分類、篩選和匯總來了解各種數(shù)據(jù)的不同，了解測(cè)量的變化，使數(shù)據(jù)可以互相參考、互相借鑒，達(dá)到為測(cè)量服務(wù)的效果，達(dá)到測(cè)量的數(shù)字化。數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容要系統(tǒng)化，方便管理人員查閱和掌控。
三、航空攝影測(cè)量的要點(diǎn)和作業(yè)方式應(yīng)用
（一）質(zhì)量檢查準(zhǔn)確，成果提交合理
在航攝攝影測(cè)量的最后階段要對(duì)質(zhì)量進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)的檢查，對(duì)整體的過程進(jìn)行準(zhǔn)確核實(shí)和分析，達(dá)到整體質(zhì)量的準(zhǔn)確性，在最后的檢查中一定要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。針對(duì)作業(yè)方式要加強(qiáng)各步驟的聯(lián)系，區(qū)別各步驟的不同，對(duì)內(nèi)容進(jìn)行整體計(jì)算，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行重復(fù)的分析，使結(jié)果符合真實(shí)的效果。要對(duì)數(shù)字精度、數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性進(jìn)行檢查，檢查的單位是質(zhì)量檢查機(jī)構(gòu)，對(duì)檢查和驗(yàn)收工作要合乎規(guī)定，以合同為根據(jù)。在檢查合格后進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)收工作，當(dāng)檢查資料不合格時(shí)驗(yàn)收單位可以拒絕驗(yàn)收。當(dāng)核實(shí)無異議后要把成果提交給相關(guān)部門，提交過程中要把內(nèi)容標(biāo)記的詳細(xì)些，確保相關(guān)部門能夠根據(jù)數(shù)據(jù)開展以后的工作，作業(yè)方式也要列出相關(guān)數(shù)據(jù)和相關(guān)表格，使內(nèi)容清晰易懂。
（二）空中采集準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)處理合理
在航空攝影測(cè)量中要對(duì)控制采集的數(shù)據(jù)和圖像進(jìn)行準(zhǔn)確的處理，采集過程要正確，作業(yè)方式要符合標(biāo)準(zhǔn)，通過找準(zhǔn)正確的距離和采用正確的拍攝方式，使效果更真實(shí)、更具準(zhǔn)確性。拍攝人員也要掌握合理的拍攝方法，針對(duì)不同的高度，拍攝的方法也要有所不同。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的處理也要合理，要經(jīng)過科學(xué)的研究和科研人員的重復(fù)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同數(shù)據(jù)的合理分析和比較，使航空攝影測(cè)量任務(wù)完美的完成。要在飛機(jī)上安裝攝影儀，對(duì)地面垂直拍攝，獲取相片或影像，使數(shù)據(jù)采集向自動(dòng)化和數(shù)字化方向發(fā)展。數(shù)據(jù)處理過程中用繪制比例尺進(jìn)行空中測(cè)量，用模擬法和解析法測(cè)繪，使精度和質(zhì)量達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。要用正確的采集方式取得最優(yōu)異的內(nèi)容，并通過科學(xué)的數(shù)據(jù)處理，達(dá)到整體測(cè)量的準(zhǔn)確性。
（三）航攝準(zhǔn)確，航攝設(shè)計(jì)合理
在航空攝影測(cè)量中要對(duì)航攝進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，促使其它指標(biāo)合理發(fā)展，并且要加強(qiáng)對(duì)航攝的設(shè)計(jì)。作業(yè)方式要通過找準(zhǔn)目標(biāo)和進(jìn)行合理角度的拍攝實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化計(jì)算。拍攝過程一定要符合實(shí)際，通過合理的比例來還原數(shù)據(jù)和圖像 , 要加入大比例尺的數(shù)字圖，提高航攝的精度要素，提高航高、比例尺、焦距和影像質(zhì)量，通過上述要素加深設(shè)計(jì)的合理性。還原的方式一定要合理，數(shù)據(jù)和圖像設(shè)計(jì)也要有根據(jù)，要根據(jù)具體影像來開展數(shù)據(jù)和圖像設(shè)計(jì)，測(cè)量不要局限在繪畫圖上，需要信息性的影像圖件。要用科學(xué)的方式和科學(xué)的設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的目的，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的高標(biāo)準(zhǔn)，使作業(yè)方式合理的完成。
結(jié)束語
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)通信技術(shù)的發(fā)展,航測(cè)技術(shù)由模擬測(cè)繪向數(shù)字測(cè)繪轉(zhuǎn)變,由計(jì)算機(jī)代替“人眼”,邁向信息化測(cè)繪時(shí)代。航空攝影測(cè)量已成為當(dāng)前大比例尺地圖繪制技術(shù)中的熱門話題,各種航空攝影新技術(shù)一定會(huì)逐步完善。根據(jù)航攝地區(qū)的特點(diǎn)選擇合適的技術(shù)獲取影像,極大地提高航攝效率,縮短獲取影像周期,提高影像質(zhì)量。
摘要：伴隨著計(jì)算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)通信相關(guān)的技術(shù)的開發(fā)與研究，航空攝影測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)從模式測(cè)量朝著數(shù)字化測(cè)量轉(zhuǎn)化，從而做到了運(yùn)用高科技技術(shù)來代替人進(jìn)行測(cè)繪，令攝影測(cè)繪全面地走進(jìn)數(shù)字信息化的測(cè)繪階段。本文對(duì)航空攝影測(cè)量新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了分析探討。
關(guān)鍵詞：數(shù)字航攝儀；DMC IMU/D GPS；激光測(cè)高掃描系統(tǒng)
引言
航空攝影測(cè)量就是在航空器中安裝攝影儀器，進(jìn)而在空中對(duì)需要測(cè)量的地形進(jìn)行攝影。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地形變化的速度非常快，同時(shí)由于我國地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，依靠傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)很難對(duì)特殊地形進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，因此借助航空攝影技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜地形的測(cè)量，并且航空攝影測(cè)量可以縮短測(cè)量工作周期，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
一、航空攝影測(cè)量技術(shù)的任務(wù)
目前我國航空攝影測(cè)量技術(shù)的任務(wù)主要包括對(duì)地形面貌的測(cè)量和非地形測(cè)量?jī)煞N：
1、地形測(cè)量
地形測(cè)量是航空攝影測(cè)量的主要任務(wù)，它是通過對(duì)測(cè)量地形的攝影，加強(qiáng)對(duì)地形的了解，并且按照比例尺寸對(duì)攝影的對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的濃放，以此實(shí)現(xiàn)測(cè)量的目的。在地形測(cè)量中需要做好以下三點(diǎn)工作：一是要保證攝影圖形的具體數(shù)據(jù)和圖形，并且按照預(yù)定的尺寸比例對(duì)航空攝影的圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)還原，并且根據(jù)還原的數(shù)據(jù)圖像，建立相應(yīng)的圖片庫；二是要建立數(shù)據(jù)庫，航空攝影要根據(jù)對(duì)地形的數(shù)據(jù)分析建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，掌握數(shù)據(jù)的不同分類以及數(shù)據(jù)之間參數(shù)的變化情況，以此實(shí)現(xiàn)在航空攝影時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的數(shù)字化；三是積極掌握測(cè)量地形的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且根據(jù)掌握的數(shù)據(jù)情況完成對(duì)地形的整體測(cè)量，最后實(shí)現(xiàn)攝影圖像的真實(shí)還原?？傊诤娇諗z影測(cè)量的時(shí)候要進(jìn)行合理的分工，保證攝影的圖像數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確，使測(cè)量數(shù)據(jù)更加符合標(biāo)準(zhǔn)。
2、非地形測(cè)量
航空攝影測(cè)量技術(shù)不僅僅應(yīng)用在地形測(cè)量領(lǐng)域，其還應(yīng)用在許多其它領(lǐng)域。非地形測(cè)量不是以測(cè)量地形為目的，而是通過對(duì)地形的攝影觀察地形的變化，以此更加地形變化發(fā)現(xiàn)其中的問題，比如航空攝影技術(shù)應(yīng)用在軍事領(lǐng)域中，就可以通過航空攝影技術(shù)對(duì)某一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行軍事偵察，以此觀察該地形是否存在軍事設(shè)備以及該地區(qū)的變化情況；航空攝影技術(shù)應(yīng)用在工程領(lǐng)域，通過航空攝影技術(shù)可以對(duì)地形進(jìn)行勘測(cè)，分析該區(qū)域是否存在礦物質(zhì)等，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域的合理開發(fā)利用。航空攝影技術(shù)的非地形測(cè)量功能被越來越多的領(lǐng)域所應(yīng)用，其發(fā)揮的價(jià)值也越來越大。
二、航空攝影操作的關(guān)鍵和方式應(yīng)用
1、攝影精確，設(shè)計(jì)科學(xué)
在航空攝影測(cè)繪的過程當(dāng)中需要先對(duì)攝影實(shí)施準(zhǔn)確的計(jì)算，從而令別的相關(guān)要求都有一個(gè)很好的發(fā)展，同時(shí)需要注意的是要優(yōu)化航拍的設(shè)計(jì)。攝影辦法是要先確定好攝影的地點(diǎn)以及實(shí)施一個(gè)適合的角度攝影從而能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算。進(jìn)行攝影測(cè)繪必須要切合現(xiàn)實(shí)情況，利用適合的比例來對(duì)收集到的數(shù)據(jù)以及圖像進(jìn)行還原，此外還需要添加一個(gè)大比例尺的數(shù)字圖，增加攝影的準(zhǔn)確因子，增強(qiáng)攝影高度、比例尺、以及攝影的焦距以及圖像的清晰度，經(jīng)過以上的因素從而對(duì)攝影設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。另一方面，對(duì)圖像進(jìn)行還原的方案必須要是科學(xué)合適的，圖片以及數(shù)據(jù)的收集設(shè)計(jì)需要有根有據(jù)，需要依據(jù)實(shí)際的圖像從而進(jìn)行數(shù)據(jù)以及圖片的收集相關(guān)設(shè)計(jì)，測(cè)繪不能僅僅關(guān)注在繪制圖像上，應(yīng)當(dāng)具有數(shù)據(jù)性的圖像視頻。
2、收集精確，處理科學(xué)
在航空攝影測(cè)繪過程當(dāng)中需要對(duì)攝影器械攝影收集到的數(shù)據(jù)以及圖片實(shí)施精確的計(jì)算分析，收集的方式要合理，滿足相關(guān)的指標(biāo)要求，利用精確的定位以及攝影的方式是科學(xué)合理的，從而使攝影的結(jié)果更加的切合實(shí)際情況、更加的精確。另一方面實(shí)施攝影的相關(guān)作業(yè)人員也需要對(duì)于攝影的方法有個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，根據(jù)攝影的高度不同，所采用的攝影辦法都要根據(jù)實(shí)際做出調(diào)整。同樣需要關(guān)注的是相關(guān)數(shù)據(jù)的處理方式，處理方式需要通過反復(fù)的分析探究以及相關(guān)人員的反復(fù)推算，從而可以完成對(duì)于各種數(shù)據(jù)的科學(xué)統(tǒng)計(jì)分析，因此令航空攝影測(cè)繪工作能夠很好的被執(zhí)行。航空攝影首先要在使用的飛機(jī)外體組裝好測(cè)繪過程當(dāng)中所需要使用到的相關(guān)裝置，因此能夠?qū)Φ孛鎸?shí)施豎直攝影，從而得到有關(guān)的圖像視頻，指導(dǎo)數(shù)據(jù)的采集朝著自主化以及數(shù)字化方面進(jìn)行開發(fā)。
3、質(zhì)量檢測(cè)精確，結(jié)果提交科學(xué)有效
在實(shí)施航拍測(cè)繪的最終階段需要針對(duì)收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)施高要求的檢測(cè)，對(duì)于攝影的整個(gè)過程實(shí)施精確審核以及研究，從而達(dá)到整體的質(zhì)量準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)，此外在最終階段的檢測(cè)作業(yè)中必須要把控好質(zhì)量的這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)攝影的方式要增加每個(gè)操作單元智聯(lián)的相互聯(lián)系，能夠分辨出各個(gè)操作單元之間的異同點(diǎn)，對(duì)于攝影的具體項(xiàng)目實(shí)施整體的計(jì)算，同時(shí)對(duì)于計(jì)算得到的結(jié)果要進(jìn)行多次推導(dǎo)驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果是否符合實(shí)際情況，增加其真實(shí)性。此外對(duì)于數(shù)字的準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)的完整性以及精確性都要實(shí)施驗(yàn)證，而進(jìn)行驗(yàn)證的部門都是相關(guān)的質(zhì)量檢測(cè)部門，對(duì)于檢測(cè)和驗(yàn)證的過程都需要依照相關(guān)的要求，將合同中的規(guī)定作為依據(jù)。在檢測(cè)合格之后再實(shí)施相關(guān)的驗(yàn)證，如果出現(xiàn)檢測(cè)資料不達(dá)標(biāo)則驗(yàn)證部門能夠拒絕驗(yàn)證。
三、航空攝影測(cè)量新技術(shù)的應(yīng)用
1、數(shù)字航攝儀DMC
DMC航空攝影相機(jī)是利用四個(gè)多頻率的接收器分別接收紅、藍(lán)、綠三色光以及近紅外數(shù)據(jù)；而四個(gè)全色傳感器分別捕捉的影像，依靠少量的重疊區(qū)域生成一個(gè)大的7680?13824鑲嵌影像。此系統(tǒng)能夠在各種光線環(huán)境中，通過調(diào)整相機(jī)的曝光時(shí)間，保證圖片的質(zhì)量，該系統(tǒng)對(duì)于地面的分辨率能夠達(dá)到5cm。低空數(shù)字航空攝影測(cè)量以2000萬像素以上的小像幅數(shù)碼相機(jī)為傳感器，采用無人飛機(jī)進(jìn)行低空航攝，具有機(jī)動(dòng)、快速、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)。此種技術(shù)可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲得部門地區(qū)較為準(zhǔn)確的高分辨率的數(shù)字圖像，另外對(duì)于天氣以及機(jī)場(chǎng)的依靠性較小，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在應(yīng)急保證、防災(zāi)減災(zāi)、圖形測(cè)繪等方面。
2、IMU/DGPS輔助航空攝影測(cè)量技術(shù)
GPS，即是全球定位系統(tǒng)，運(yùn)用在航空攝影測(cè)繪后，利用空三素的辦法得到角元素，從而完成了部分直接得到投影光束。IMU/DGPS，即是慣性測(cè)量單元/差分GPS，運(yùn)用在航拍之后，能夠直接取得三個(gè)線元素以及三個(gè)角元素，極少需要甚至不需要地面控制點(diǎn)就能夠?qū)嵤┖娇諗z影測(cè)繪，從而大大的簡(jiǎn)化了攝影測(cè)繪工作。IMU/DGPS協(xié)助航空攝影的工作原理是利用了IMU、DGPS兩種新技術(shù)的綜合分析驗(yàn)算，從而得到了具有十分高的準(zhǔn)確度的航空攝影測(cè)繪相關(guān)的概念、技術(shù)以及方案。
這種攝影方法的工作方式是首先利用組裝在飛機(jī)外體上的GPS接收裝置或是地面站點(diǎn)的GPS接收裝置，進(jìn)行持續(xù)的并且同步的檢測(cè)太空中的GPS衛(wèi)星信號(hào)，接下來是利用GPS載波相位測(cè)繪差分定位技術(shù)的協(xié)助從而得到了航空攝影儀的有關(guān)定位數(shù)值。IMU/DGPS技術(shù)能夠直接的得到每一張攝影到的圖片外方位元素，把其當(dāng)作加權(quán)檢測(cè)值參加到攝影測(cè)繪區(qū)域網(wǎng)的平差，因此得到了準(zhǔn)確度更加高的圖片外方位元素結(jié)果，這種測(cè)繪的方法叫做IMU/DGPS協(xié)助航空三角測(cè)繪方法。高準(zhǔn)度的差分GPS與慣性測(cè)繪部分得到航拍的曝光時(shí)間的圖像定位期空間位置，之后再針對(duì)去實(shí)施變差的更正，因此得到個(gè)各張圖片的高準(zhǔn)度外方位元素的方法稱作直接定向法。
3、LIDAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)
LIDAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)通過GPS輔助空中三角測(cè)繪技術(shù)，能夠減小地表的控制點(diǎn)，減短測(cè)繪時(shí)間，降低成本，可以真正應(yīng)用于困難地區(qū)、無圖區(qū)及邊境區(qū)的基礎(chǔ)測(cè)量。
結(jié)束語
航空攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要的貢獻(xiàn)，帶動(dòng)了測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。航空攝影測(cè)量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，突破了地形復(fù)雜、攝影周期長等一些弊端，促進(jìn)了我國測(cè)量事業(yè)的發(fā)展。
“民以食為天”，中國人痛恨“地溝油”危害食品安全，卻每天制造出成千上萬噸的餐飲廢油。如今能源技術(shù)的進(jìn)步，給中國人帶來了福音――“地溝油”轉(zhuǎn)換成航空生物燃料。每多一千克“地溝油”轉(zhuǎn)化成航空油，也就意味著餐桌上少了一份用“地溝油”回收做出來的“口水菜”！
2014年8月14日，波音中國公司在北京召開航空生物燃料油研討會(huì)，并在會(huì)上宣布，波音與中國商飛合作的“廢氣油脂”（包括地溝油、食用油邊角料、餐飲廢油等）研究項(xiàng)目正式進(jìn)入到了籌建“中試車間”階段，最早于八月底開通一條日產(chǎn)500千克航空生物燃料的生產(chǎn)示范線。
2012年8月16日，波音公司正式與商飛合作成立了節(jié)能減排技術(shù)中心，中心的第一個(gè)項(xiàng)目就是研究如何將“地溝油”轉(zhuǎn)化成航空燃油。該項(xiàng)目在此前的一年當(dāng)中均處于試驗(yàn)階段，試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱舜蛲ā暗販嫌汀鞭D(zhuǎn)變成航空油的技術(shù)路線。然而餐飲廢油變航油，波音-商飛并非首例，國外有荷蘭航空的成功案例，國內(nèi)也有中石油1號(hào)生物航煤的技術(shù)先例，波音與商飛之所以耗費(fèi)一年多時(shí)間打通技術(shù)路線，是因?yàn)橹袊摹暗販嫌汀迸c其他生物油脂存在不同的特性。
荷蘭航空旗下SkyNRG與中石油1號(hào)生物航煤采用的多為石油化工技術(shù)路線，比較適用于結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，成份較純的餐飲廢油，如肯德基，麥當(dāng)勞炸雞剩下的油。而波音與商飛此次針對(duì)具有“中國特色”的”地溝油“采用油脂化工技術(shù)路線，其目的是為了適應(yīng)中國八大菜系，蒸煮炒爆涮等各式各樣烹飪手法所遺留下來廢油。如全國聞名的重慶火鍋，最地道的做法就是用一鍋被重復(fù)利用的老油涮食，試想火鍋廢油的成份會(huì)何其復(fù)雜！
解決這些“成份復(fù)雜”難題的最佳辦法就是“去除雜質(zhì)”。中國商飛-波音航空節(jié)能減排技術(shù)中心對(duì)此已研發(fā)出相適應(yīng)的解決技術(shù)路線：“我們將首先對(duì)其進(jìn)行去雜質(zhì)處理，得到成份較純的中間產(chǎn)品，之后再利用優(yōu)化過的催化劑工藝對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換?！?
目前，中國商飛-波音航空節(jié)能減排技術(shù)中心已成功利用“地溝油”轉(zhuǎn)換出了一定量的航空油，轉(zhuǎn)換比例在40%左右，即100萬千克“地溝油”可轉(zhuǎn)化成40萬千克航空油。但不得不承認(rèn)，該轉(zhuǎn)換技術(shù)在成本上仍需進(jìn)一步優(yōu)化，因?yàn)橄鄬?duì)普通航油，“地溝油”轉(zhuǎn)換航油的成本是其2倍左右。
在大多數(shù)人眼中，那些臟亂差的“地溝油”應(yīng)該是一文不值，但事實(shí)并非如此。事實(shí)上，目前“地溝油”的收購并不容易，價(jià)格也遠(yuǎn)非我們想象的那么廉價(jià)。從食堂、餐館回收的泔水價(jià)格很低，但現(xiàn)在并沒有形成行業(yè)性的集中回收，而是被一些不法商販零散回收煉制成泔水毛油獲利，轉(zhuǎn)手又賣回餐館，擾亂食品安全環(huán)境。
對(duì)于民眾一直期盼的“地溝油”轉(zhuǎn)航油，其成熟商業(yè)化運(yùn)作仍需要企業(yè)技術(shù)研發(fā)，社會(huì)自覺回收，政府政策扶持等多方面的持續(xù)努力。但好消息是通過諸如波音中國，中國商飛與中石油這類有社會(huì)責(zé)任感的企業(yè)的不懈努力，該事業(yè)離商業(yè)投產(chǎn)又更進(jìn)了一步。
摘要：隨著測(cè)繪技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，航空攝影測(cè)量技術(shù)也有了前所未有的發(fā)展和進(jìn)步，其空間數(shù)據(jù)獲取已從單一的野外測(cè)量發(fā)展到內(nèi)外業(yè)綜合以內(nèi)業(yè)為主的采集方式。本文首先簡(jiǎn)要論述了航空攝影測(cè)繪技術(shù)的意義與研究現(xiàn)狀，然后詳細(xì)分析了數(shù)字航攝儀DMC、IMU／DGPS新技術(shù)、LIDAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)等攝影測(cè)量新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。
關(guān)鍵詞：航空攝影測(cè)量；新技術(shù)；DMC；LIDAR
引言
攝影測(cè)量指的是通過影像研究信息的獲取、處理、提取和成果表達(dá)的一門信息科學(xué)。它的主要任務(wù)是用于測(cè)繪各種比例尺的地形圖、建立數(shù)字地面模型，為各種地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。自20世紀(jì)80年代，航空攝影測(cè)量技術(shù)陸續(xù)應(yīng)用于我國各個(gè)大城市測(cè)繪城市大比例尺地形圖。伴隨生產(chǎn)的不斷發(fā)展，各航測(cè)機(jī)構(gòu)都開始增添航空攝影測(cè)量業(yè)務(wù)，在我國個(gè)城市測(cè)繪單位中，大比例尺航測(cè)成圖技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。
一、數(shù)字航空攝影測(cè)量的最新進(jìn)展與應(yīng)用領(lǐng)域
從本世紀(jì)初數(shù)字航空相機(jī)問世開始，ADS40、DMC、UCD、SWDC等航空攝影儀相繼出現(xiàn)，近些年，GPS技術(shù)、慣導(dǎo)技術(shù)、數(shù)碼掃描、激光掃描、雷達(dá)等高精端技術(shù)跟航空攝影聯(lián)系緊密，產(chǎn)生了很多新的航空攝影技術(shù)，比如GPS輔助航空攝影技術(shù)、IMLJ（POS）/DGPS輔助航空攝影技術(shù)、運(yùn)用高解像率的CCD陣列將膠片替換，獲取地面的地物地貌光譜數(shù)字信息的數(shù)字航攝儀、SAR合成孔徑雷達(dá)成像系統(tǒng)、LIDAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)等，都在很大程度上促進(jìn)了數(shù)字航空攝影測(cè)量的良性發(fā)展。
二、數(shù)字航攝儀DMC
數(shù)字航攝儀(DigitalMappingCamera)簡(jiǎn)稱DMC，是用于高精度、高分辨率航空攝影測(cè)量的數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)（如圖1）。基于替代膠片相機(jī)的設(shè)計(jì)思想，DMC具有歷史意義的技術(shù)突破。DMC數(shù)字航空相機(jī)由8個(gè)內(nèi)部傳感器組成：4個(gè)全色傳感器與4個(gè)多波段傳感器。4個(gè)多波段傳感器一個(gè)捕獲紅色數(shù)據(jù)，一個(gè)捕獲藍(lán)色數(shù)據(jù)，一個(gè)捕獲綠色數(shù)據(jù)，一個(gè)捕獲近紅外數(shù)據(jù)。4個(gè)全色傳感器每個(gè)捕獲一個(gè)影像的某個(gè)特定區(qū)域，區(qū)域之間有少量重疊以便形成大的7680×13824鑲嵌的影像。所有傳感器的動(dòng)態(tài)輻射分辨率均為12比特。
一次飛行中由4個(gè)全色傳感器獲取的數(shù)據(jù)產(chǎn)品：全色、真彩色與彩紅外。還有由4個(gè)多波段傳感器獲取的分辨率為2048×3072數(shù)據(jù)產(chǎn)品：真彩色、彩紅外、四波段和近紅外。通過獲取相機(jī)影像數(shù)據(jù)，可利用PPS軟件得到各類影像輸出。DMC兼顧小比例尺與高分辨率大比例尺航攝業(yè)務(wù)的具體需求，其地面分辨率為5cm。這一系統(tǒng)可光線不同的條件下，用多種曝光時(shí)間來曝光，保證影像的質(zhì)量。
（一）1：20000比例尺攝影的試驗(yàn)
為了對(duì)DMC數(shù)字航攝儀1：20000比例尺攝影的成圖精度情況進(jìn)行研究，在某處選取一個(gè)Ⅱ地形測(cè)段進(jìn)行航攝，共30個(gè)像對(duì)?？刂泣c(diǎn)的布設(shè)采取雙五點(diǎn)法，基線數(shù)16條，運(yùn)用GPS對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。用VirtuoZo進(jìn)行內(nèi)業(yè)加密，全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行量測(cè)，采用PATBNT光束法軟件來平差，加密精度統(tǒng)計(jì)如表1。
表1 1：20000比例尺攝影的加密精度統(tǒng)計(jì)
從統(tǒng)計(jì)的加密精度看，完全符合規(guī)范要求。運(yùn)用JX4數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站恢復(fù)立體模型來測(cè)圖，之后跟該區(qū)域GPSRTK實(shí)地量測(cè)的72個(gè)顯著地物點(diǎn)進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)，平面誤差是0.167m，高程誤差是0.15m。
（二）試驗(yàn)主要成果
1、DMC航空攝影分辨率高，影像清晰，加密自動(dòng)選點(diǎn)成功率較好，連接差小，碎玉提升加密精度十分有利，且測(cè)圖地物判讀精度高。
2、運(yùn)用DMC相機(jī)進(jìn)行航空攝影，可放寬其攝影比例尺到傳統(tǒng)攝影比例尺的115~ 2倍。
3、可在傳統(tǒng)布設(shè)方法基礎(chǔ)上將控制點(diǎn)的布設(shè)降一個(gè)地形等級(jí)。
4、通過現(xiàn)有設(shè)備，完全可完成DMC攝影的成圖作業(yè)。
二、IMU/DGPS輔助航空攝影測(cè)量技術(shù)
IMU/DGPS輔助航空攝影測(cè)量指的是運(yùn)用裝在飛機(jī)上的GPS接收機(jī)與設(shè)在地面上的一個(gè)或多個(gè)基站上的GPS接收機(jī)同步而連續(xù)地觀測(cè)GPS衛(wèi)星信號(hào)，通過GPS載波相位測(cè)量差分對(duì)技術(shù)獲取航攝儀的位置參數(shù)進(jìn)行定位，應(yīng)用和航攝儀聯(lián)系緊密的高精度慣性測(cè)量單元（IMU，InertialMeasurementUnit）對(duì)航攝儀的姿態(tài)參數(shù)直接測(cè)定，通過聯(lián)合IMU，DGPS數(shù)據(jù)后的處理技術(shù)獲取測(cè)圖所需的每張像片高精度外方位元素的航空攝影測(cè)量理論、技術(shù)與方法。
IMU/DGPS輔助航空攝影測(cè)量的主要方法有直接定向法與IMU/DGPS輔助空中三角測(cè)量方法。
（一）直接定向法
運(yùn)用高精度差分GPS與慣性測(cè)量單元（IMU），獲得航空攝影曝光時(shí)刻影像的空間方位，通過校正系統(tǒng)誤差，獲取每張像片的高精度外方位元素。該方法就是直接定向法。
（二）IMU/DGPS輔助空中三角測(cè)量方法
把基于IMU/DGPS技術(shù)直接獲取的每張像片的外方位元素，作為帶權(quán)觀測(cè)值參和攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差，獲取精度更高的像片外方位元素成果。該方法稱為IMU/DGPS輔助空中三角測(cè)量方法。
四、LIDAR激光測(cè)高掃描系統(tǒng)
LiDAR（LightLaserDeteetionandRanging），是激光探測(cè)及測(cè)距系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。用激光器作為輻射源的雷達(dá)。激光雷達(dá)是結(jié)合了激光技術(shù)和雷達(dá)技術(shù)的產(chǎn)物。主要是發(fā)射機(jī)、天線、接收機(jī)、跟蹤架及信息處理等部分構(gòu)成的。發(fā)射機(jī)是各種形式的激光器；天線是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡；接收機(jī)通過各種形式的光電探測(cè)器，如光電倍增管、半導(dǎo)體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外與可見光多元探測(cè)器件等。激光雷達(dá)用脈沖或連續(xù)波2種工作方式，探測(cè)方法分直接探測(cè)和外差探測(cè)。
激光自身的測(cè)距能力就非常精確，其測(cè)距精度可達(dá)幾厘米，而LIDAR系統(tǒng)的精確度不僅僅取決于激光自身因素，還由激光、GPS及慣性測(cè)量單元（IMU）三者同步等內(nèi)在因素所決定。伴隨商用GPS和IMU的不斷發(fā)展，通過LIDAR從移動(dòng)平臺(tái)上（如在飛機(jī)上）獲取高精度的數(shù)據(jù)已被廣泛應(yīng)用。
LIDAR系統(tǒng)包括一個(gè)單束窄帶激光器和一個(gè)接收系統(tǒng)。激光器產(chǎn)生并發(fā)射一束光脈沖，打在物體上并反射回來，從而被接收器接收。接收器準(zhǔn)確地對(duì)光脈沖從發(fā)射到被反射回的傳播時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。由于光脈沖以光速傳播，因此接收器總會(huì)在下一個(gè)脈沖發(fā)出之前收到前一個(gè)被反射回的脈沖。因?yàn)楣馑贋橐阎瑐鞑r(shí)間即可被轉(zhuǎn)換為對(duì)距離的測(cè)量。結(jié)合激光器的高度，激光掃描角度，從GPS得到的激光器的位置和從INS得到的激光發(fā)射方向，就可能夠?qū)γ恳粋€(gè)地面光斑的座標(biāo)X，Y，Z準(zhǔn)確進(jìn)行計(jì)算。激光束發(fā)射的頻率能夠從每秒幾個(gè)脈沖到每秒幾萬個(gè)脈沖。舉例來說，一個(gè)頻率為每秒一萬次脈沖的系統(tǒng)，接收器將會(huì)在一分鐘內(nèi)記錄六十萬個(gè)點(diǎn)。通常情況下，LIDAR系統(tǒng)的地面光斑間距為2-4m不等。
激光雷達(dá)是一種在從紅外到紫外光譜段工作的雷達(dá)系統(tǒng)，其原理與構(gòu)造和激光測(cè)距儀非常相似。科學(xué)家將利用激光脈沖進(jìn)行探測(cè)的稱為脈沖激光雷達(dá)，把利用連續(xù)波激光束進(jìn)行探測(cè)的稱作連續(xù)波激光雷達(dá)。激光雷達(dá)的作用是可以對(duì)目標(biāo)位置（距離和角度）、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、振動(dòng)和姿態(tài)）和形狀進(jìn)行精確測(cè)量，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、識(shí)別、分辨和跟蹤。在多年的努力之后，科學(xué)家們已經(jīng)研發(fā)出火控激光雷達(dá)、偵測(cè)激光雷達(dá)、導(dǎo)彈制導(dǎo)激光雷達(dá)、靶場(chǎng)測(cè)量激光雷達(dá)、導(dǎo)航激光雷達(dá)等。
結(jié)語
我國航空攝影測(cè)量技術(shù)起步較晚，它用計(jì)算機(jī)代替“人眼”，在理論和實(shí)踐中使數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量得到了快速發(fā)展，在三維可視化、GIS數(shù)據(jù)更新、數(shù)學(xué)近景攝影測(cè)量等方面它將會(huì)被應(yīng)用的更加廣泛。其發(fā)展使得膠片攝影被數(shù)字?jǐn)z影所取代成為必然趨勢(shì)，而新型數(shù)字航空攝影機(jī)的應(yīng)用必將為航空攝影測(cè)量技術(shù)帶來一次變革，并把我國航空攝影測(cè)量技術(shù)推向數(shù)字航空攝影時(shí)代。
【文章摘要】
隨著國家綜合國力的提升，我國航空領(lǐng)域取得重大成就，民航空管新技術(shù)在現(xiàn)代高新技術(shù)的帶領(lǐng)下，逐漸走向成熟；同時(shí)民航空管局也在嘗試著改變發(fā)展模式，提高運(yùn)行的安全性，以確保經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的統(tǒng)一。在此民航空管新技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮著不可代替的作用。
【關(guān)鍵詞】
空管新技術(shù)；必要性；發(fā)展；問題
1 空管新技術(shù)應(yīng)用的必要性
1.1 運(yùn)輸量逐漸提高為航空事業(yè)帶來了巨大壓力
改革開放以來，我國在航空運(yùn)輸領(lǐng)域有了很大突破，與往年相比，不管是安全性能還是技術(shù)層面都有了很大提高，同時(shí)我國也成為世界中航空總運(yùn)輸量排名第二的國家。根據(jù)最近幾年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、以及我國現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)水平來推測(cè)，到二零一五年，我國的機(jī)隊(duì)規(guī)模將超過兩千六百架，全國的機(jī)場(chǎng)總數(shù)將增加到大約二百五十個(gè)，而每年的飛行次數(shù)將達(dá)到1143萬，與二零一零年相比，將提高一倍。然而由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不平衡以及地理環(huán)境等因素的影響，我國的大部分機(jī)場(chǎng)位于華北、華東、中南以及西南這些地勢(shì)相對(duì)優(yōu)越的地區(qū)，隨著技術(shù)條件的提高，西部等地質(zhì)環(huán)境惡劣的這些地方，也將會(huì)感受到便捷航空帶來的好處。正是這些運(yùn)輸需求的增加，對(duì)我國航空事業(yè)帶來很大壓力，這對(duì)于航空事業(yè)來說不僅僅是一次新的挑戰(zhàn)，更是一次難得的機(jī)遇，因此空管技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上，促進(jìn)了航空事業(yè)的快速發(fā)展。
1.2 航空運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，有待進(jìn)一步改善
我國的大部分機(jī)場(chǎng)，在建設(shè)過程中以及航線制定中，會(huì)受到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響；一般情況下，機(jī)場(chǎng)建設(shè)地區(qū)是經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，或者具有非常顯著政治地位的城市或地區(qū)，或者作為中轉(zhuǎn)站而建設(shè)的，在機(jī)場(chǎng)運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的放射圈，其中具有非常復(fù)雜的電磁波、地形特點(diǎn)等，這會(huì)在很大程度上影響到航空運(yùn)輸?shù)陌踩裕偌由先嗣袢罕妼?duì)航空運(yùn)輸安全性要求的提高，就增加了航空建設(shè)的難度。尤其是在西部地區(qū)一些機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行中，由于其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有限、人流量有限，再加上地區(qū)環(huán)境十分惡劣，就需要在航空運(yùn)行中，花費(fèi)大量的財(cái)力物力去進(jìn)行維護(hù)和檢修工作，不僅僅沒有實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)由于傳統(tǒng)空管技術(shù)的落后，使航空運(yùn)輸?shù)陌踩?、可靠性大大降低，因此空管新技術(shù)的應(yīng)用就勢(shì)在必得，也是確保航空運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)精確性的重要手段。
1.3 是實(shí)現(xiàn)航空領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的必然要求
伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)在航空領(lǐng)域面對(duì)的最大難題之一，就是資源供應(yīng)不足，將可持續(xù)發(fā)展作為航空行業(yè)的發(fā)展宗旨，能夠在很大程度上為未來的發(fā)展打下基礎(chǔ)，具有非常重要的實(shí)際意義。針對(duì)這個(gè)問題，民航空管系統(tǒng)就不得不采取多種方式來提高航天領(lǐng)域的飛行效率，但是其前提條件是要確保飛行安全以及容裕度。我們要在科學(xué)統(tǒng)籌規(guī)劃的基礎(chǔ)下，對(duì)空域資源進(jìn)行優(yōu)化配置，縮短飛行距離、提高飛行準(zhǔn)確率，盡可能的達(dá)到節(jié)能減排的效果，降低飛行成本，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最大化。
民航空管新技術(shù)的應(yīng)用，需要在效率、服務(wù)、安全、容量等方面進(jìn)行重點(diǎn)提高，這就對(duì)新技術(shù)的推廣提出了更大挑戰(zhàn)，同時(shí)也表現(xiàn)了提高飛行系統(tǒng)綜合能力的迫切性，使新技術(shù)應(yīng)用得到更快速的發(fā)展。
2 空管新技術(shù)的發(fā)展和問題研究
2.1 我國民航空管新技術(shù)的發(fā)展
我國民航局是在一九九四年成立的，在成立之初就特別重視新技術(shù)的研發(fā)和使用，并還開設(shè)了相應(yīng)的技術(shù)研究部門，在相關(guān)法律法規(guī)的嚴(yán)格督促下，以及相關(guān)政策的支持下，將一系列先進(jìn)技術(shù)投入研究實(shí)驗(yàn)中，如衛(wèi)星導(dǎo)航、自動(dòng)監(jiān)視等；2000年，經(jīng)過一段時(shí)間的研究，在我國西部地區(qū)建立了世界上第一條投入使用的FANS航路，即L888航路，這一成果為我國航空事業(yè)的發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，到如今，短短的十幾年的時(shí)間內(nèi)，在民航局的大力支持下，加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研發(fā)力度，并成立了一系列科研基地，取得很大的科研成果。但是我們不能忽略在新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用中，所凸顯的問題，要重視我們?cè)趯?shí)踐中，積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)航空領(lǐng)域的發(fā)展做進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。現(xiàn)如今
2.2 空管新技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題
空管系統(tǒng)從構(gòu)成上來講，是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，不管是哪一種的新技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，總會(huì)或多或少的對(duì)目前的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，為了最大程度上確保飛行安全，在新技術(shù)投入使用時(shí)，要進(jìn)行一定的測(cè)試工作，包括整體評(píng)估、工程驗(yàn)證、數(shù)據(jù)分析以及安全性考察等等，在新技術(shù)的應(yīng)用中，我們需要對(duì)以下幾點(diǎn)問題進(jìn)行重點(diǎn)掌握。
首先是就是空管技術(shù)的軟件功能，在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展的影響下，空管設(shè)備的價(jià)值已經(jīng)由原來的硬件主體轉(zhuǎn)變成軟件主體，并且逐漸實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作系統(tǒng)；對(duì)于軟件功能來講，其主要的特點(diǎn)就是在系統(tǒng)性、兼容性以及驗(yàn)證性上，提出了更高的要求，需要在嚴(yán)格的管理中，提高運(yùn)行效率，這些特征在間接說明了對(duì)新技術(shù)及逆行那個(gè)測(cè)試的必要性。
其次就是在系統(tǒng)驗(yàn)證方面，一項(xiàng)新技術(shù)從研發(fā)到最后的推廣，需要經(jīng)過一個(gè)非常復(fù)雜的驗(yàn)證工作，任何一種技術(shù)都是需要一定的外界環(huán)境或者操作技能來配合完成的，而是在一遍遍的實(shí)驗(yàn)中，不斷整理相關(guān)數(shù)據(jù)，而明確其是否能夠達(dá)到可靠、可用的效果，是否能夠與我國的飛行條件和外界環(huán)境相適應(yīng)，是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的運(yùn)行效果。所以在整個(gè)測(cè)試過程中，我們要對(duì)評(píng)估、驗(yàn)證等工作進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并在新技術(shù)的測(cè)試中引進(jìn)現(xiàn)代化、科學(xué)化的管理模式，為新技術(shù)的推廣奠定基礎(chǔ)。
然后就是在新技術(shù)應(yīng)用中的過渡性，從多年工作經(jīng)驗(yàn)中，我們可以看出，很多新技術(shù)的投入使用，都需要進(jìn)行非常長的一段時(shí)期的過渡，在此過程中，要充分考慮到技術(shù)應(yīng)用的可行性，對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，對(duì)技術(shù)的成熟度進(jìn)行精確測(cè)定，在多種綜合因素的考慮下，制定出長期的發(fā)展規(guī)劃、以及各階段的發(fā)展目標(biāo)，以確保新技術(shù)的順利使用。
最后就是在空管新技術(shù)的掌握上，我們要進(jìn)行重點(diǎn)把握；縱觀整個(gè)世界中的民航技術(shù)發(fā)展情況來看，每個(gè)國家之間在技術(shù)上都有一定的合作互助，但是國家與國家之間為了進(jìn)一步保存實(shí)力，并不會(huì)將一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行共享，一些西方發(fā)達(dá)國家仍舊在技術(shù)上保持著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于我國來說，我們要在技術(shù)上加大投資力度，將技術(shù)研發(fā)作為我們航空事業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容之一，逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，并要逐漸提高航空管理的有效性。
3 結(jié)語
經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展，我國民航空管新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，取得良好成效，在其中我們對(duì)民航空管新技術(shù)發(fā)展的必要性以及發(fā)展概況和要重點(diǎn)關(guān)注的問題，進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述，希望能夠?yàn)橥袠I(yè)的研究者提供一定的理論參考。
引言
英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志2012年制作專題論述了當(dāng)今全球范圍內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域正在經(jīng)歷的第三次革命，認(rèn)為這次革命是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)和新材料、新能源相結(jié)合的工業(yè)革命，它以“制造業(yè)數(shù)字化”為核心，并將使全球技術(shù)要素和市場(chǎng)要素配置方式發(fā)生革命性變化。新材料、新工藝、新機(jī)器人、新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造服務(wù)，生產(chǎn)會(huì)更加經(jīng)濟(jì)、高效、靈活、精簡(jiǎn)。3D打印技術(shù)作為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志”，被認(rèn)為是推動(dòng)新一輪工業(yè)革命的重要契機(jī)，已經(jīng)引起全世界的廣泛關(guān)注。3D打印技術(shù)作為具有前沿性、先導(dǎo)性的新興技術(shù)，正在使傳統(tǒng)生產(chǎn)方式和生產(chǎn)工藝發(fā)生深刻變革。3D打印技術(shù)將以其革命性的“制造靈活性”和“大幅節(jié)省原材料”在制造業(yè)掀起一場(chǎng)革命，它最適合應(yīng)用于多品種、小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、原材料價(jià)值量高的結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域，因此有望在航空制造領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
3D打印技術(shù)（3D Printing）是快速成型技術(shù)（Rapid Prototyping Manufacturing）的一種，也叫做增材制造（ Additive Manufacturing）。基本原理是把一個(gè)通過設(shè)計(jì)或者掃描等方式做好的3D模型按照某一坐標(biāo)軸切成無限多個(gè)剖面，然后一層一層打印出來并按原來的位置堆積到一起，形成一個(gè)實(shí)體的立體模型。3D打印技術(shù)使用的方法有很多種，表1給出了美國科技政策研究所對(duì)3D打印技術(shù)按過程、主要廠商、所用材料和典型市場(chǎng)進(jìn)行的分類。
國內(nèi)外3D打印技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況
世界主要國家競(jìng)相從戰(zhàn)略高度重視發(fā)展3D打印
3D打印技術(shù)的歷史由來已久。1986年，美國3D System公司推出了第一款工業(yè)化的“3D打印”設(shè)備，1990年開始銷售，短短幾年中，形成了巨大的市場(chǎng)。近年來，美國以企業(yè)和大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)等半政府半民間的組織為主導(dǎo)力量，明顯加大加快了對(duì)3D打印技術(shù)研發(fā)的組織力度。2009年，以美國相關(guān)大學(xué)為主的“增材制造路線（RAM）研討會(huì)”就未來5～10年的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了廣泛的討論，并發(fā)表了較有影響的路線圖研討報(bào)告。根據(jù)這一報(bào)告的建議，由愛迪生焊接研究所（EWI）牽頭于2010年成立“增材制造共同體AMC（Additive Manufacturing Consortium）”，試圖將相關(guān)的制造商與供應(yīng)商同大學(xué)與研究機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)成為一個(gè)互動(dòng)良性促進(jìn)發(fā)展的生態(tài)組織，共同解決3D打印技術(shù)中還存在著的大量問題。AMC目前已有30余家企業(yè)、研究所、大學(xué)、軍方和政府等機(jī)構(gòu)成員，以金屬材料的增材制造技術(shù)為主，每季度活動(dòng)一次。目前，AMC整合EWI及其成員的設(shè)備、技術(shù)和專業(yè)知識(shí)，初步構(gòu)成了一個(gè)分布式、網(wǎng)絡(luò)化的增材制造“國家實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中心NTBC（National Test Bed Center）”。AMC和NTBC的使命就是提高3D打印增材制造技術(shù)的成熟度，促進(jìn)相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)投資，在全美范圍內(nèi)將這一新興的制造方式早日轉(zhuǎn)化為主流的制造方式。自2011年起，AMC每年都向其會(huì)員增材制造的現(xiàn)狀報(bào)告。此外，近3年來美國政府、軍方及企業(yè)還多次組織3D打印技術(shù)的有獎(jiǎng)挑戰(zhàn)大賽，希望以此加速相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用和普及。
盡管美國在3D打印的整體技術(shù)上領(lǐng)先全球，但在基礎(chǔ)研究設(shè)施、研發(fā)組織和政府支持上，歐盟明顯領(lǐng)先。首先，歐盟在政府研發(fā)方面的投入要大于美國（不計(jì)不公開的國防軍事投入），著名的大型合作項(xiàng)目包括英國的增材制造創(chuàng)新中心、歐盟第六框架項(xiàng)目大航空航天組件快速生產(chǎn)Rapolac（Rapid Production of Large Aerospace Components），全程專注航空航天的SMD（Shaped Metal Deposition）技術(shù)等。其次，歐洲工業(yè)界也主動(dòng)組織形成3D打印產(chǎn)業(yè)群，開發(fā)增材制造的市場(chǎng)。一度形成原始創(chuàng)新技術(shù)源于美國，但其后的研發(fā)和應(yīng)用及商業(yè)化卻是由歐盟等國家完成的局面。此外其他一些國家也都競(jìng)相從國家戰(zhàn)略高度重視發(fā)展增材制造業(yè)，澳大利亞近期制定了金屬堆積制造路線，南非正在扶持基于激光的大型堆積制造機(jī)器的開發(fā)，日本也在著力推動(dòng)堆積制造技術(shù)的推廣應(yīng)用。
3D打印行業(yè)處于迅速兼并與整合過程中，專利成為競(jìng)爭(zhēng)的重要武器
2011年3D打印產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模為17億美元。目前，快速成型技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用份額如圖1所示，其中航空航天約占8%。目前，全球有兩家3D打印機(jī)制造巨頭，分別為3D System 和Stratasys，均在美國上市，2011年?duì)I業(yè)收入分別為2.3億美元和1.6億美元。3D Systems公司自2009以來已連續(xù)收購了25家公司，并于2011年11月收購了3D打印技術(shù)的最早發(fā)明者和最初專利擁有者Z Corporation公司之后，一舉奠定了在3D打印領(lǐng)域的龍頭地位。Stratasys公司繼2011年5月收購Solidscape公司之后，又于2012年4月與以色列著名3D打印系統(tǒng)提供商Objet宣布合并。當(dāng)前，國際3D打印行業(yè)正處于迅速兼并與整合過程中，行業(yè)巨頭正在加速崛起。
3D打印行業(yè)巨頭積極展開收購行動(dòng)，在擴(kuò)大公司規(guī)模的同時(shí)也吸收了大量的相關(guān)專利，并以此專利優(yōu)勢(shì)，在專利上限制對(duì)手的發(fā)展。目前全球擁有3D打印專利前5名的公司見圖2、表2。
從2005年開始，3D Systems利用自己的專利優(yōu)勢(shì)成功狙擊了納博特斯克的7項(xiàng)專利申請(qǐng)。2012年底，3D Systems又控告Formlabs公司推出的初級(jí)3D打印機(jī)涉嫌侵犯其專利技術(shù)。
我國3D打印的技術(shù)水平基本與國際同步，但在產(chǎn)業(yè)化方面嚴(yán)重落后
20世紀(jì)90年代初，我國開始推進(jìn)增材制造設(shè)備，即3D打印機(jī)的研發(fā)，在快速成型技術(shù)方面取得了長足進(jìn)展。我國的華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、北京隆源公司、中航重機(jī)激光和南京航空航天大學(xué)等單位，于上世紀(jì)90 年代初率先開發(fā)快速成型設(shè)備，以及進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研究、開發(fā)、推廣和應(yīng)用。其中，清華大學(xué)成功開發(fā)了無木模鑄造工藝 （Patternless Casting Manufacturing），即采用逐點(diǎn)噴灑粘結(jié)劑和催化劑的方法來實(shí)現(xiàn)鑄造沙粒間的粘結(jié)。華中科技大學(xué)研發(fā)出世界最大激光快速制造裝備，使得我國在快速制造領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。西安交通大學(xué)研制出了激光快速成型設(shè)備LPS、SPS 系列成型機(jī)，并成功推向國內(nèi)外市場(chǎng)。在國家科技部領(lǐng)導(dǎo)和組織下先后成立了近10家旨在推廣應(yīng)用快速成型技術(shù)的“快速原型制造技術(shù)生產(chǎn)力促進(jìn)中心”，863/CIMS 主題專家組還將快速成形技術(shù)納入目標(biāo)產(chǎn)品發(fā)展項(xiàng)目?？梢哉f我國在典型的快速成形設(shè)備、軟件、材料等方面的研究和產(chǎn)業(yè)化方面獲得了重大進(jìn)展，我國快速成形技術(shù)的研究工作基本與國際同步。但在快速成形技術(shù)新設(shè)備研發(fā)和應(yīng)用方面我國則落后于國外。國外快速成形技術(shù)在航空領(lǐng)域有超過8%的應(yīng)用量，而我國在這方面的應(yīng)用量則非常低。據(jù)估計(jì)，3D打印設(shè)備在我國企業(yè)級(jí)裝機(jī)量在400臺(tái)左右，2010年以來年增速均為70%左右，市場(chǎng)規(guī)模超過1億元。
3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用情況
歐美已將3D打印技術(shù)視為提升航空航天領(lǐng)域水平的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。3D打印技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在3類：1）外形驗(yàn)證，整機(jī)和零部件外形評(píng)估和測(cè)試、驗(yàn)證；2） 直接產(chǎn)品制造，例如無人機(jī)的機(jī)翼、云臺(tái)、油箱、保護(hù)罩等，美國一些大飛機(jī)中也有多個(gè)零部件采用3D打印直接制造；3） 精密熔模鑄造的原型制造，采用精密澆鑄工藝來制作部件前的原型等。
國外應(yīng)用情況
波音公司已經(jīng)利用3D打印技術(shù)制造了大約300種不同的飛機(jī)零部件，包括將冷空氣導(dǎo)入電子設(shè)備的形狀復(fù)雜導(dǎo)管。目前波音公司和霍尼韋爾正在研究利用3D打印技術(shù)打印出機(jī)翼等更大型的產(chǎn)品。
空客在A380客艙里使用3D打印的行李架，“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)中也使用了3D打印的空調(diào)系統(tǒng)?？湛凸咀罱岢觥巴该黠w機(jī)概念”計(jì)劃，制定了一張“路線圖”，從打印飛機(jī)的小部件開始，一步一步發(fā)展，最終在2050年左右用3D打印機(jī)打印出整架飛機(jī)?！案拍铒w機(jī)”本身有許多令人眼花繚亂的復(fù)雜系統(tǒng)，比如仿生的彎曲機(jī)身，能讓乘客看到周圍藍(lán)天白云的透明機(jī)殼等，傳統(tǒng)制造手段難以使用，3D打印或許是一條捷徑。
GE航空2012年11月20日收購了一家名為Morris Technologies的3D打印企業(yè)，計(jì)劃利用后者3D打印技術(shù)打印LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)組件。GE把這次收購看作是對(duì)新制造技術(shù)的投資，認(rèn)為具備處理新興材料與復(fù)雜設(shè)計(jì)的工藝制造開發(fā)能力，對(duì)GE的未來至關(guān)重要。
美國空軍對(duì)3D打印也報(bào)以厚望，近日與3D Systems簽約，投資29.5億美元用于其開發(fā)打印F-35戰(zhàn)機(jī)部件和其他武器系統(tǒng)的3D打印系統(tǒng)。
國內(nèi)應(yīng)用情況
中航重機(jī)激光技術(shù)團(tuán)隊(duì)早在2000年前后，就已經(jīng)開始投入“3D激光焊接快速成型技術(shù)”研發(fā)。目前，中航重機(jī)激光產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于我國多款新型飛機(jī)上，并起到關(guān)鍵作用。除了軍用飛機(jī)，中航重機(jī)激光還在開拓世界最先進(jìn)四代航空發(fā)動(dòng)機(jī)最核心技術(shù)之一——整體葉盤應(yīng)用市場(chǎng)，以及大型水面水下艦艇市場(chǎng)。
北航同我國主要飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所等單位“產(chǎn)學(xué)研”緊密合作，瞄準(zhǔn)大型飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等國家重大戰(zhàn)略需求，歷經(jīng)17年研究在國際上首次全面突破了鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等難加工大型復(fù)雜整體關(guān)鍵構(gòu)件激光成形工藝、成套裝備和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，并已在飛機(jī)大型構(gòu)件生產(chǎn)中研發(fā)出五代、10余型裝備系統(tǒng)，已經(jīng)受近十年的工程實(shí)際應(yīng)用考驗(yàn)，使我國成為迄今世界上唯一掌握大型整體鈦合金關(guān)鍵構(gòu)件激光成形技術(shù)并成功實(shí)現(xiàn)裝機(jī)工程應(yīng)用的國家。2013年1月18日，王華明聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi){“3D激光快速成型技術(shù)”獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。3D打印對(duì)生產(chǎn)方式的變革
相比較傳統(tǒng)制造業(yè)，3D打印在制造模式、流程、供應(yīng)鏈等方面發(fā)生巨大變化。1）定制成為新標(biāo)準(zhǔn)。制造模式上，過去是生產(chǎn)線規(guī)模化生產(chǎn)，今后則可能更多的是數(shù)字化、個(gè)性化、分散化的定制生產(chǎn)，不再需要庫存大量零部件，也不需要大量生產(chǎn)。2）縮短上市時(shí)間。3D打印無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期。3）更優(yōu)越的產(chǎn)品性能。3D打印的產(chǎn)品是自然無縫連接，結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)固性和連接強(qiáng)度要高于焊接等傳統(tǒng)方法。4）開放式的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。3D打印產(chǎn)品設(shè)計(jì)者與消費(fèi)者之間可以通過互動(dòng)改進(jìn)產(chǎn)品，這個(gè)互動(dòng)是雙向的，消費(fèi)者也可以自己設(shè)計(jì)產(chǎn)品。5）改變離岸經(jīng)濟(jì)模式。3D打印對(duì)產(chǎn)品供應(yīng)鏈有重大影響，選擇生產(chǎn)地時(shí)，勞動(dòng)力成本不再那么重要，而是考慮如何接近消費(fèi)者，傳統(tǒng)過程的供應(yīng)鏈就變得短了，使得傳統(tǒng)的離岸經(jīng)濟(jì)模式得以改變。
3D打印產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展前景
對(duì)于3D打印未來的發(fā)展前景，業(yè)界普遍看好。作為全國工業(yè)的主管部門，工信部準(zhǔn)備組織研究制訂3D打印技術(shù)路線圖、中長期發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)完善3D打印技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制定，研究制定支持3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專項(xiàng)財(cái)稅政策。據(jù)報(bào)道科技部的3D打印相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃也正在研究制定中，近期即將公布。高德納（ Gartner ）公司2012年的新興技術(shù)炒作周期報(bào)告判斷：3D打印技術(shù)目前正在進(jìn)入概念炒作的高峰階段，在5～10年的時(shí)間內(nèi)將迎來發(fā)展高峰（見圖3）。
據(jù)Wohlers Associates報(bào)告分析，全球3D打印產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在1988～2010年間保持著26.2%的年均增速。2011年3D打印產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模為17億美元，到2016年產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將達(dá)到31億美元，2020年將達(dá)到52億美元，其中零部件制造將占80%。而對(duì)于快速成型應(yīng)用領(lǐng)域，則市場(chǎng)更為廣闊。2012年，全世界快速成型制造的產(chǎn)值估計(jì)為230億美元，2015年產(chǎn)值將會(huì)達(dá)到350億美元。
不過3D打印技術(shù)要進(jìn)一步擴(kuò)展其產(chǎn)業(yè)應(yīng)用空間，目前仍面臨著一些瓶頸和挑戰(zhàn)：一是成本方面，現(xiàn)有3D打印機(jī)造價(jià)仍普遍較為昂貴，給其進(jìn)一步普及應(yīng)用帶來了困難。二是打印材料方面，目前3D打印的成型材料多采用化學(xué)聚合物，選擇的局限性較大，成型品的物理特性較差，而且安全方面也存在一定隱患。三是精度、速度和效率方面，目前3D打印成品的精度還不盡如人意，打印效率還遠(yuǎn)不適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需求，而且受打印機(jī)工作原理的限制，打印精度與速度之間存在嚴(yán)重沖突。四是產(chǎn)業(yè)環(huán)境方面，3D打印技術(shù)的普及將使產(chǎn)品更容易被復(fù)制和擴(kuò)散，制造業(yè)面對(duì)的盜版風(fēng)險(xiǎn)大增，現(xiàn)有知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)機(jī)制難以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的需求。
3D打印技術(shù)未來發(fā)展的主要趨勢(shì)
隨著智能制造的進(jìn)一步發(fā)展成熟，新的信息技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)等不斷被廣泛應(yīng)用到制造領(lǐng)域，3D打印技術(shù)也將被推向更高的層面。未來，3D打印技術(shù)的發(fā)展將體現(xiàn)出精密化、智能化、通用化以及便捷化等主要趨勢(shì)。
提升3D打印的速度、效率和精度，開拓并行打印、連續(xù)打印、大件打印、多材料打印的工藝方法，提高成品的表面質(zhì)量、力學(xué)和物理性能，以實(shí)現(xiàn)直接面向產(chǎn)品的制造；開發(fā)更為多樣的3D打印材料，如智能材料、功能梯度材料、納米材料、非均質(zhì)材料及復(fù)合材料等，特別是金屬材料直接成型技術(shù)有可能成為今后研究與應(yīng)用的又一個(gè)熱點(diǎn)；3D打印機(jī)的體積小型化、桌面化，成本更低廉，操作更簡(jiǎn)便，更加適應(yīng)分布化生產(chǎn)、設(shè)計(jì)與制造一體化的需求以及家庭日常應(yīng)用的需求；軟件集成化，實(shí)現(xiàn)CAD/CAPP/RP的一體化，使設(shè)計(jì)軟件和生產(chǎn)控制軟件能夠無縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者直接聯(lián)網(wǎng)控制的遠(yuǎn)程在線制造。
航空制造業(yè)整合3D打印技術(shù)的建議
我國是制造業(yè)大國，3D打印技術(shù)對(duì)中國諸多企業(yè)將是顛覆性的變革。我國航空制造業(yè)必須未雨綢繆，積極為迎接此技術(shù)革命做好準(zhǔn)備。
（1）推進(jìn)“產(chǎn)學(xué)研用”結(jié)合，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)業(yè)化程度。
（2）改變產(chǎn)品，如研發(fā)現(xiàn)有產(chǎn)品的數(shù)字版及3D打印所需相應(yīng)的硬軟件。
（3）改變制造過程和方法，將現(xiàn)有制造系統(tǒng)智能化自動(dòng)化，引入3D制造系統(tǒng)，形成復(fù)合體系。增材制造和減材制造相輔相成，復(fù)合制造體系在今后將成為主流。
（4）改變商業(yè)模式。這一次新工業(yè)革命要求完全不同的價(jià)值獲取與盈利模式，及相關(guān)的流程設(shè)計(jì)，資源配置和組織機(jī)構(gòu)的形式。
（5）提前專利布局，在發(fā)展初期就要將目光放長遠(yuǎn)，不能滿足于現(xiàn)有已經(jīng)被國外企業(yè)掌握的核心技術(shù)，而是要更多的走自己的專利之路，努力發(fā)展創(chuàng)新技術(shù)，搶占技術(shù)先機(jī)，積極進(jìn)行合理的專利布局，包括國際市場(chǎng)專利布局，同時(shí)擺脫對(duì)國外3D打印耗材的依賴，避免陷入不必要的專利泥潭，爭(zhēng)取在未來的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。
（5）GE收購3D打印企業(yè)，某種程度上給航空企業(yè)提供了借鑒：通過一些資本化運(yùn)作手段，兼并收購一些具有核心技術(shù)的3D打印企業(yè)，以核心制造能力為重點(diǎn)，打造航空企業(yè)自身的價(jià)值元寶曲線，或許是在這次工業(yè)革命中實(shí)現(xiàn)快速趕超的有效途徑。
（作者單位系中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心）
航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的功能是將燃料的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為熱能。在航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)上燃燒室分為主燃燒室和加力燃燒室，主燃燒室是發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的三大高壓部件之一，加力燃燒室主要用在戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上以短時(shí)間增加發(fā)動(dòng)機(jī)推力，使飛機(jī)加速，在除戰(zhàn)斗機(jī)以外的其他飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上一般不設(shè)加力燃燒室。主燃燒室將燃料燃燒后形成的高溫高壓燃?xì)怛?qū)動(dòng)渦輪做功帶動(dòng)壓縮部件，除去帶動(dòng)壓縮部件所消耗的功之外，剩余的高溫高壓燃?xì)獾哪芰客ㄟ^噴管排氣產(chǎn)生推進(jìn)力推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)，或通過動(dòng)力渦輪帶動(dòng)螺旋槳、槳扇、旋翼產(chǎn)生拉力及升力。發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣中的氧氣在主燃燒室燃燒過程中并未全部消耗，因此在渦輪后可以設(shè)置加力燃燒室，再次噴入燃料燃燒加熱燃?xì)?，進(jìn)一步提高燃?xì)饽芰恳栽黾影l(fā)動(dòng)機(jī)的推力，主燃燒室和加力燃燒室在發(fā)動(dòng)機(jī)上的位置見圖1。
隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壓力和渦輪前溫度越來越高，燃燒室的工作條件和技術(shù)指標(biāo)要求越來越苛刻，突出的技術(shù)矛盾是在燃燒室負(fù)荷越來高的情況下，滿足高的燃燒性能和輕的重量要求，在傳統(tǒng)燃燒技術(shù)基礎(chǔ)上必須采用新的原理和技術(shù)方案以提高發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能指標(biāo)。
主燃燒室新技術(shù)
航空燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式可分為單管燃燒室、環(huán)管燃燒室、環(huán)形燃燒室，這基本與航空燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展歷程相對(duì)應(yīng)。早期的燃燒室多為單管燃燒室，后來發(fā)展為環(huán)管燃燒室，上世紀(jì)60年代，環(huán)形燃燒室出現(xiàn)并成為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的必然選擇，隨著燃燒技術(shù)的發(fā)展，短環(huán)形燃燒室是目前普遍采用的方案（圖2）。在采用離心式壓氣機(jī)的燃?xì)廨啓C(jī)中為了縮短軸距并利用離心壓氣機(jī)徑向尺寸較大的特點(diǎn)，發(fā)展了環(huán)形回流燃燒室或環(huán)形折流燃燒室。
現(xiàn)代高性能發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)主燃燒室提出了越來越高的要求，對(duì)于軍用發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室而言，要求其具有更高的溫升工作能力和更寬的工作范圍；而民用發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃燒室污染排放指標(biāo)提出了極為苛刻的要求，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)適航取證。因此主燃燒室主要朝兩個(gè)方向發(fā)展：高性能軍用發(fā)動(dòng)機(jī)使用的高溫升燃燒室及民用發(fā)動(dòng)機(jī)需要的低排放燃燒室；為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，提出了以下燃燒室新技術(shù)方案。
旋流器陣列多點(diǎn)噴射燃燒室（圖3）。此類燃燒室是將常規(guī)燃燒室頭部的旋流器和噴嘴的尺寸縮小，在傳統(tǒng)燃燒室單個(gè)頭部大小的空間內(nèi)布置多個(gè)噴射點(diǎn)，每個(gè)噴射點(diǎn)的燃料和空氣快速均勻的混合，每個(gè)噴射點(diǎn)有自己的回流區(qū)和燃燒區(qū)，燃燒時(shí)有多個(gè)火焰，由于每個(gè)噴射點(diǎn)的回流區(qū)長度短，燃燒駐留時(shí)間短，在降低污染物的生成方面有很大的潛力。同時(shí)該類型燃燒室由于有多個(gè)噴射點(diǎn)的存在，可以將噴射區(qū)域進(jìn)行分區(qū)燃燒，兼顧燃燒室在低工況下的穩(wěn)定工作及高工況下的高效燃燒，適合于工作范圍寬廣的高溫升燃燒室；還可以對(duì)噴射點(diǎn)進(jìn)行控制，具有溫度場(chǎng)主動(dòng)調(diào)節(jié)能力，能夠滿足高性能軍用發(fā)動(dòng)機(jī)高品質(zhì)燃燒室出口溫度場(chǎng)的需求。
駐渦燃燒室（圖4）。駐渦燃燒室是一種采用獨(dú)立凹腔進(jìn)行穩(wěn)焰的燃燒室，其原理是由超聲速燃燒的背風(fēng)臺(tái)階穩(wěn)定火焰原理演變而來，最早在美國的IHPTET計(jì)劃中提出。駐渦燃燒室由產(chǎn)生值班火焰的凹腔結(jié)構(gòu)和鈍體穩(wěn)焰主燃區(qū)組成，其主要特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)分區(qū)分級(jí)燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)在點(diǎn)火、慢車等小工況狀態(tài)時(shí)，燃燒室只駐渦區(qū)工作，保證了燃燒室低工況穩(wěn)定性；而在起飛等大功率狀態(tài)下燃燒室駐渦區(qū)和主燃區(qū)同時(shí)工作，保證高工況下的高效燃燒性能；駐渦燃燒室其點(diǎn)火器位于駐渦區(qū)內(nèi)，不易被吹熄，點(diǎn)火性能相對(duì)其他燃燒室更加優(yōu)越。由于實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒，能夠有效控制氮氧化物等污染排放物的生成。美國GE公司在駐渦燃燒室研究方面處于領(lǐng)先地位，通過多年的研究已經(jīng)發(fā)展了四代駐渦燃燒室，并開展了相關(guān)的試驗(yàn)，GE公司在2007年完成了全環(huán)形駐渦燃燒室設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證，擬應(yīng)用在高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)上。
渦輪級(jí)間燃燒室及超緊湊燃燒室。渦輪內(nèi)燃燒最初的目的是采用渦輪內(nèi)燃燒取代主燃燒室建立定溫循環(huán)， 定溫循環(huán)的效率比常規(guī)燃燒室的定壓循環(huán)高30%～40%，但定溫循環(huán)超出了常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)，只能用于理論研究。在本世紀(jì)初，由Sirignano等人提出了在高低壓渦輪之間的補(bǔ)燃燃燒形式，在此方案的基礎(chǔ)上發(fā)展了渦輪級(jí)間燃燒室（Inter-stage Turbine Burner，ITB）及超緊湊燃燒室（Ultra-Compact Combustor，UCC）。
渦輪級(jí)間燃燒室（圖5）是在高低壓渦輪之間再布置一個(gè)小型燃燒室，由于有渦輪級(jí)間燃燒室的存在，可以拓展壓氣機(jī)總增壓比的設(shè)計(jì)范圍，適當(dāng)降低渦輪前溫度提高渦輪壽命，實(shí)現(xiàn)高飛行馬赫數(shù)下發(fā)動(dòng)機(jī)推力更大耗油率更低的目標(biāo)。渦輪級(jí)間燃燒室由于受到結(jié)構(gòu)布局的影響，需要在較小的空間內(nèi)完成穩(wěn)焰、燃燒等過程，所以一般采用駐渦凹腔穩(wěn)焰燃燒的方案。
超緊湊燃燒室（圖6）是渦輪間燃燒室的進(jìn)一步提高和發(fā)展，其基本原理是將燃燒室與高、低壓渦輪導(dǎo)葉整合，實(shí)現(xiàn)在渦輪導(dǎo)葉內(nèi)燃燒，實(shí)現(xiàn)近似等溫燃燒循環(huán)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，此方案對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)及結(jié)構(gòu)的改變較多。超緊湊燃燒室是目前幾種先進(jìn)燃燒技術(shù)如：凹腔穩(wěn)焰、多點(diǎn)噴射組織燃燒，周向燃燒、旋流燃燒、補(bǔ)氣射流、駐渦燃燒等技術(shù)的綜合應(yīng)用的集成。
美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室針對(duì)超緊湊燃燒室開展了四個(gè)階段的研究。階段一：以替代主燃燒室為目標(biāo)的研究；階段二、階段三：以替代渦輪級(jí)間燃燒室為目標(biāo)的研究工作；階段四：以實(shí)現(xiàn)渦輪內(nèi)燃燒替代加力燃燒室為目標(biāo)的研究工作，最終實(shí)施定溫循環(huán)燃燒。超緊湊燃燒技術(shù)目前已經(jīng)在渦輪間燃燒上進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證（圖7），其貧油熄火油氣比只有目前系統(tǒng)的25%～50%，同時(shí)在應(yīng)用時(shí)可以和渦輪葉片整合一體，實(shí)現(xiàn)渦輪內(nèi)燃燒構(gòu)想，并且已經(jīng)開始實(shí)施，更設(shè)想用以取代主燃燒室，實(shí)施定溫循環(huán)，實(shí)現(xiàn)高效率動(dòng)力輸出，并且作為下一代燃燒室技術(shù)，減小發(fā)動(dòng)機(jī)重量和尺寸。
低排放燃燒技術(shù)。其中包括：貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒技術(shù)；富油燃燒技術(shù)。 貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒技術(shù)燃燒室的污染排放物包括：一氧化碳（CO）、未燃碳?xì)洌║HC）、氮氧化物（NOx）和冒煙等4種燃燒產(chǎn)物，目前除氮氧化物以外，其他排放物指標(biāo)已相當(dāng)?shù)?，低排放技術(shù)的重點(diǎn)是進(jìn)一步降低氮氧化物的排放，直接的措施是縮短燃料的燃燒時(shí)間，降低燃燒區(qū)的燃燒溫度。貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室是通過在燃燒區(qū)加入大量空氣，并使燃油和空氣預(yù)先混合并完成部分蒸發(fā)再進(jìn)行燃燒，相對(duì)于傳統(tǒng)的旋流擴(kuò)散燃燒，燃燒均勻，燃燒溫度低，因此燃燒產(chǎn)物中的污染排放特別是氮氧化物（NOx）顯著降低，貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒技術(shù)有很多種方案，目前取得成功的是GE公司研制的雙環(huán)預(yù)混旋流（TAPS）燃燒技術(shù)（圖8），燃燒室結(jié)合了分級(jí)分區(qū)燃燒和貧油預(yù)混燃燒的思想。由值班級(jí)（預(yù)燃級(jí)）和主燃級(jí)組成。值班級(jí)為擴(kuò)散火焰模式，保證發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)點(diǎn)火可靠和較為寬廣的燃燒邊界；主燃級(jí)為貧油預(yù)混燃燒模式，主要工作于大工況，以減少NOx的生成。
目前，TAPS燃燒室已發(fā)展了三代，分別為TAPS1、TAPS2和TAPS3。TAPS1技術(shù)目標(biāo)是要比傳統(tǒng)富油頭部設(shè)計(jì)的燃燒室或CAEP2標(biāo)準(zhǔn)降低NOx排放50%，成功用于GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)上；TAPS2的目標(biāo)是在TAPS1的基礎(chǔ)上再降50%，主要是針對(duì)總增壓比大于40的發(fā)動(dòng)機(jī)，比CAEP2標(biāo)準(zhǔn)NOx排放降低70%，首先用于我國大飛機(jī)C919的啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)LEAP-X上；TAPS3目標(biāo)是比CAEP/6降低NOx排放75%，比CAEP/2降低85%。
富油燃燒技術(shù)。富油燃燒的基本特點(diǎn)是主燃區(qū)空氣量低于燃料完全燃燒所需空氣量，當(dāng)燃燒區(qū)為富油燃燒時(shí)，因燃燒不完全，燃?xì)鉁囟容^低，NOx生成量也較低，但是經(jīng)過富油燃燒后，有大部分燃油未燃燒完全，隨著燃?xì)庀蛳掠瘟鲃?dòng)，必定要在化學(xué)恰當(dāng)比附近燃燒，此時(shí)，燃?xì)鉁囟群芨?，是NOx大量產(chǎn)生的區(qū)域，為了跳過該區(qū)域，通過在富油燃燒區(qū)末端加入大量空氣瞬時(shí)降低燃?xì)鉁囟?，此后未完全燃燒的可燃成分在貧油狀態(tài)繼續(xù)燃燒，從而整個(gè)燃燒過程的溫度降低。典型的富油燃燒技術(shù)是PW公司研制的富油燃燒-快速淬熄-貧油燃燒（RQL，圖9）技術(shù)。PW公司將RQL燃燒技術(shù)用在V2500發(fā)動(dòng)機(jī)扇形試驗(yàn)段上試驗(yàn)，其結(jié)果比當(dāng)時(shí)的排放標(biāo)準(zhǔn)低50%。之后，PW公司進(jìn)行一系列的低排放燃燒室的研發(fā)，他的低排放燃燒室稱為TALON燃燒室，分別發(fā)展了TALONⅠ、TALONⅡ和TALONⅩ等一系列低排放燃燒室，已在PW4084、PW6000、PW8000等發(fā)動(dòng)機(jī)上成功應(yīng)用。
加力燃燒室新技術(shù)
戰(zhàn)斗機(jī)在起飛、爬升、規(guī)避導(dǎo)彈或機(jī)型作戰(zhàn)機(jī)動(dòng)飛行等狀態(tài)需要更大的推力以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間加速飛行，發(fā)動(dòng)機(jī)使用加力是短時(shí)間內(nèi)增加推力的最好辦法。加力燃燒室是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)加力的部件，它能保持發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速和渦輪前燃?xì)鉁囟炔蛔兊那闆r下，將燃油噴入氣流中讓剩余氧氣再次燃燒，產(chǎn)生額外推力?，F(xiàn)在軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室（圖10），大都采用V型穩(wěn)定器來穩(wěn)定火焰，這種加力燃燒室通過氣流在鈍體后形成的尾跡旋渦和回流區(qū)產(chǎn)生一個(gè)油氣混合均勻的低速區(qū)，從而具備了火焰穩(wěn)定的必備條件。
現(xiàn)代高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室工作條件越來越惡劣，性能要求更高，主要特征表現(xiàn)在內(nèi)涵進(jìn)口溫度更高、氧含量降低的情況下，進(jìn)一步提高加力溫度和燃燒效率，降低流體阻力，縮短長度，加力重量超輕。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室很難實(shí)現(xiàn)上述要求，未來加力燃燒室的發(fā)展必然將某些部件進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，變得更加緊湊，以減少長度和降低重量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比。渦輪后框架一體化加力燃燒室、旋流加力燃燒室、外涵加力燃燒室是目前研究的重要方案。
渦輪后框架一體化加力燃燒室。
渦輪后框架一體化加力燃燒室的主要特征是取消傳統(tǒng)加力燃燒室的混合擴(kuò)壓器，將噴油桿和鈍體穩(wěn)定器整合到渦輪后支撐框架的支板上，形成超級(jí)緊湊的一體化結(jié)構(gòu)，加力燃油從支板內(nèi)的噴嘴孔噴入并進(jìn)入支板后形成的回流區(qū)內(nèi)穩(wěn)定燃燒，渦輪后框架一體化加力燃燒室與傳統(tǒng)加力燃燒室對(duì)比如圖11所示。這種加力燃燒室的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于：合理的安排燃油噴射，既保證加力燃油濃度分布與氧濃度分布主動(dòng)匹配，又避免燃油的自燃與結(jié)焦，還能保證燃油在支板后的回流區(qū)內(nèi)形成穩(wěn)定燃燒點(diǎn)火源，同時(shí)保證加力燃燒室較低的流阻損失；一體化加力燃燒室方案能適用于更高的加力熱負(fù)荷，具有更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以及更高的噴桿和穩(wěn)定器工作可靠性，在高推重比發(fā)動(dòng)機(jī)研制中得到了深入廣泛的研究。采用渦輪后框架一體化加力燃燒室的典型代表為美國PW公司研制的F119發(fā)動(dòng)機(jī)，其推重比在10左右。
旋流加力燃燒室。旋流加力燃燒室是采用類似主燃燒室的旋流燃燒原理組織燃燒，以渦輪后承力框架作為旋流加力的葉片，燃油噴桿內(nèi)置在葉片內(nèi)，形成旋流器的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，取消了噴油桿和鈍體穩(wěn)定器。該方案可大幅度強(qiáng)化油氣混合，提高燃燒強(qiáng)度和燃燒穩(wěn)定性，縮短燃燒段長度，降低尾噴流火焰輻射強(qiáng)度，從而縮短加力燃燒室的長度、減輕重量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)隱身性能，但旋流加力燃燒室出口氣流存在較大的余旋，會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)推力損失。
外涵加力燃燒室。
常規(guī)加力燃燒室是采用內(nèi)外涵燃?xì)夂涂諝饣旌虾笤冱c(diǎn)火燃燒，外涵加力燃燒室是直接在外涵道貧油組織燃燒。與傳統(tǒng)方案相比，外涵加力燃燒室結(jié)構(gòu)尺寸更緊湊，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)減重設(shè)計(jì)；外涵空氣含氧量高，有利于組織燃燒，但由于進(jìn)氣溫度和壓力較低，燃油蒸發(fā)困難，不利于油氣混合，影響點(diǎn)火性能和燃燒效率。外涵加力燃燒室工作與常規(guī)加力燃燒室組織燃燒方式基本相同，采用噴油桿噴油與空氣混合，鈍體穩(wěn)定器穩(wěn)定火焰，原理圖如圖12所示。
外涵加力技術(shù)主要應(yīng)用在兩個(gè)方面：垂直/短距起降（STOVL）發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（VCE）技術(shù)。
航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件的功能是將從燃燒室流出的高溫燃?xì)獾臒崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換成機(jī)械功，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、壓氣機(jī)和附件工作。在渦槳或渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)中，渦輪還用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳或直升機(jī)的旋翼。按燃?xì)饬鲃?dòng)方向，渦輪可分為軸流式和徑流式?，F(xiàn)代航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪幾乎都采用軸流式。在軸流式渦輪中，根據(jù)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的對(duì)象又可分為高壓、中壓和低壓渦輪。
渦輪部件是發(fā)動(dòng)機(jī)中單位重量最大、最復(fù)雜、成本最高的部件，所以，渦輪的設(shè)計(jì)目標(biāo)是保證其應(yīng)用所需的耐久性前提下，在高性能和經(jīng)濟(jì)可承受性之間維持一種平衡。為此，設(shè)計(jì)者們通過采用先進(jìn)的氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、冷卻、強(qiáng)度設(shè)計(jì)，以及新材料和新工藝等多種技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
渦輪CFD技術(shù)
（1）非定常仿真技術(shù)
非定常仿真技術(shù)是對(duì)一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)離散瞬間的渦輪動(dòng)靜域流場(chǎng)進(jìn)行求解，動(dòng)靜域之間采用直接數(shù)據(jù)傳遞的方式，能夠真實(shí)詳細(xì)描述瞬態(tài)的渦輪內(nèi)流場(chǎng)變化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的計(jì)算設(shè)備已能開展非定常仿真技術(shù)的大量研究工作。部分國外發(fā)動(dòng)機(jī)公司不同程度的采用了此項(xiàng)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，如美國的IHPTET（綜合高性能燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)）計(jì)劃中將非定常仿真技術(shù)用于解決轉(zhuǎn)子和靜子之間相互作用的機(jī)械激振，并將此技術(shù)用于F119發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。近年來國外開展了凹槽頂部間隙、軸向氣封間隙、熱斑、尾跡、氣膜冷卻等氣動(dòng)和傳熱非定常方面的研究和應(yīng)用，極大地提高渦輪葉片設(shè)計(jì)水平。
（2）氣膜冷卻仿真技術(shù)
目前，工程設(shè)計(jì)中廣泛采用氣膜冷卻方式對(duì)渦輪葉片進(jìn)行冷卻。如何準(zhǔn)確模擬冷氣與主流的摻混流動(dòng)是準(zhǔn)確評(píng)估冷卻渦輪性能的關(guān)鍵所在。通常采用兩種方式進(jìn)行氣膜冷卻數(shù)值模擬。第一種是冷氣噴射源項(xiàng)法，它在葉片表面和端壁給定質(zhì)量、動(dòng)量和能量源分布來考慮氣膜冷卻流動(dòng)；該方法的優(yōu)點(diǎn)是所需的工作量和計(jì)算時(shí)間較少、易于實(shí)現(xiàn)。第二種是真實(shí)氣膜孔仿真方法，生成氣膜孔甚至內(nèi)腔網(wǎng)格，并對(duì)每個(gè)氣膜孔甚至內(nèi)腔流動(dòng)均進(jìn)行數(shù)值模擬；此方法劃分網(wǎng)格復(fù)雜、時(shí)間長、計(jì)算量大，但優(yōu)點(diǎn)是可以獲得非常詳細(xì)的流動(dòng)信息，實(shí)現(xiàn)氣熱耦合計(jì)算，對(duì)溫度場(chǎng)的求解更加準(zhǔn)確。國外實(shí)現(xiàn)了基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的真實(shí)氣膜孔仿真，例如：霍尼韋爾公司的Paul Vitt等（如圖1）、美國加利福尼亞州空氣動(dòng)力中心的Ron Ho Ni等（如圖2）、俄羅斯OJSC的Victoria Krivonosova等。
三維設(shè)計(jì)技術(shù)
（1）超高載荷葉片全三維設(shè)計(jì)
隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能、重量、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等的要求越來越高，渦輪葉片數(shù)量越來越少，渦輪葉片載荷也越來越高，渦輪處于跨聲流動(dòng)甚至超聲流動(dòng)狀態(tài)，需開展超高載荷葉片的全三維設(shè)計(jì)技術(shù)研發(fā)。其中，包括了葉片復(fù)合傾斜技術(shù)、葉片端彎技術(shù)、葉片端壁融合技術(shù)、寬弦葉片技術(shù)、支板與葉片融合設(shè)計(jì)技術(shù)、跨聲葉型設(shè)計(jì)技術(shù)、超聲葉型設(shè)計(jì)技術(shù)等。
（2）非軸對(duì)稱端壁技術(shù)
非軸對(duì)稱端壁技術(shù)將端壁造型從二維發(fā)展到三維，通過調(diào)整端壁的三維曲面形狀，能夠有效減小渦輪二次流損失，從而提高渦輪效率。羅羅公司是第一個(gè)開始研究和應(yīng)用非軸對(duì)稱端壁技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)公司，并申請(qǐng)相關(guān)專利，采用非軸對(duì)稱端壁設(shè)計(jì)技術(shù)可提高渦輪效率1.0%左右?？湛虯380遄達(dá)900航空發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓渦輪部件（如圖3）和先進(jìn)中等推力E3E發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的高壓渦輪導(dǎo)葉及工作葉片端壁（如圖4）均采用了該技術(shù)。MTU公司構(gòu)建了一套非軸對(duì)稱端壁設(shè)計(jì)體系。PW公司是首個(gè)進(jìn)行非軸對(duì)稱端壁設(shè)計(jì)對(duì)冷卻效率影響研究的公司。
高效冷卻葉片設(shè)計(jì)
（1）鑄冷葉片技術(shù)
鑄冷葉片源于艾利遜公司的“Castcool”概念，它是一種可以一次鑄造出內(nèi)部復(fù)雜形狀的加工方法。利用Castcool可以將十分復(fù)雜的冷卻結(jié)構(gòu)一次鑄成在單晶部件（如渦輪葉片）之內(nèi)，同時(shí)，在IHPTET計(jì)劃中Allison公司研發(fā)了一種Lamilloy冷卻方案，此方案為多孔層板材料葉片。在IHPTET計(jì)劃第二階段，Castcool技術(shù)與Lamilloy冷卻方案結(jié)合，研制出了鑄冷高低壓葉片（如圖5，葉片前緣和尾緣采用氣膜冷卻，而葉片其余部分則采用雙層壁Lamilloy冷卻），并在CAESAR驗(yàn)證機(jī)中進(jìn)行了強(qiáng)度和冷卻試驗(yàn)驗(yàn)證。
（2）超冷葉片技術(shù)
超冷葉片源于普惠公司的“super cooling”概念。超冷葉片有幾百個(gè)鑄造的或激光打的小孔，外形與常規(guī)冷卻葉片一樣，但其內(nèi)部是用CFD方法設(shè)計(jì)的。在IHPTET計(jì)劃第二階段，在CAESAR核心機(jī)中對(duì)超冷葉片技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證（如圖6），并將此技術(shù)成功轉(zhuǎn)化至F119核心機(jī)中驗(yàn)證。同時(shí)，惠普公司在F135發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪上采用超冷技術(shù)，冷卻效率提高20%。此技術(shù)已在F136、PW8000發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪葉片得到了應(yīng)用。
先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）高低壓渦輪對(duì)轉(zhuǎn)技術(shù)
高低壓對(duì)轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)是高負(fù)荷單級(jí)高壓渦輪后接對(duì)轉(zhuǎn)無導(dǎo)葉低壓渦輪。IHPTET計(jì)劃中的GE公司COPE渦輪方案驗(yàn)證了這一技術(shù)。F136發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了此結(jié)構(gòu)。F119發(fā)動(dòng)機(jī)雖然也使用了高低壓渦輪反轉(zhuǎn)技術(shù)，但其高壓渦輪和低壓渦輪之間仍帶有導(dǎo)葉。無導(dǎo)葉對(duì)轉(zhuǎn)渦輪技術(shù)不僅可用在軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上，也可用于民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
（2）雙幅板渦輪盤
采用當(dāng)前的鎳基合金制造的常規(guī)（單輻板）高壓渦輪盤其AN2值已達(dá)到極限，面臨的局面是，提高AN2值必須有突破性技術(shù)的支持。因此，雙輻板盤（圖7）成為提高AN2的研究重點(diǎn)。雙輻板盤在結(jié)構(gòu)傳力路線和AN2方面比常規(guī)高壓渦輪盤有明顯的優(yōu)勢(shì)。普惠公司在先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器XTC67/1上試驗(yàn)了焊接的雙輻板高壓渦輪盤技術(shù)，驗(yàn)證了渦輪盤重量減輕17%，同時(shí)轉(zhuǎn)速提高9%。
（3）可變面積渦輪導(dǎo)向器
GE發(fā)展了四代變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)：在第二代變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（GE21）的研制中實(shí)現(xiàn)了可調(diào)面積低壓渦輪導(dǎo)向器技術(shù)突破；在第三代變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（F120）的研制中實(shí)現(xiàn)了可調(diào)面積高壓渦輪導(dǎo)向器技術(shù)突破，并實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)空中試飛驗(yàn)證；第四代變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是COPE方案，在GE與艾利遜公司（AADC）（羅羅公司參與）聯(lián)合研究的COPE方案中關(guān)鍵技術(shù)之一就是高效可調(diào)面積高壓渦輪導(dǎo)向器，采用了一種獨(dú)特的凸輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)解決過去變面積導(dǎo)向器的冷卻漏氣引起的性能損失問題，能使部分推力狀態(tài)下SFC降低10%～25%。日本在高超聲速運(yùn)輸機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)研究計(jì)劃下研究的組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其低速推進(jìn)系統(tǒng)選用變循環(huán)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，低壓渦輪采用了可變面積導(dǎo)向器，用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比和調(diào)整高/低壓渦輪的功率分配。
先進(jìn)耐高溫材料與工藝
（1）陶瓷基復(fù)合材料
陶瓷基復(fù)合材料在不帶冷卻的條件下耐溫能力高達(dá)1650K以上，密度卻是傳統(tǒng)葉片材料的三分之一，熱膨脹系數(shù)是傳統(tǒng)鎳基合金的四分之一。在大型軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，目前已經(jīng)得到成功驗(yàn)證的陶瓷基復(fù)合材料渦輪部件主要有：渦輪間過渡段機(jī)匣部件，使冷卻空氣減少了100%，重量減輕50%；低壓渦輪導(dǎo)葉，減重的同時(shí)減少了冷卻氣流；高壓渦輪空心導(dǎo)葉，與典型的鎳基合金導(dǎo)葉相比，重量減輕50%，冷卻空氣量減少20%。美國在IHPTET計(jì)劃下開發(fā)了無冷卻陶瓷基低壓渦輪和端壁（如圖8），并已用于F136發(fā)動(dòng)機(jī)未來發(fā)展型。
（2）高溫金屬間化合物
金屬間化合物具有重量輕、耐高溫、提高部件效率等優(yōu)點(diǎn)，在渦輪部件中的應(yīng)用主要是低壓渦輪后面幾級(jí)的葉片。具體的研究對(duì)象主要有：鈦鋁、鈮鋁、二硅化鉬、二硅化鈮。渦輪葉片歷來用鑄造，為了減輕重量而采用金屬間化合物材料，使渦輪部件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)復(fù)雜化，從而改變了渦輪葉片的加工技術(shù)。
（3）熱障涂層
熱障涂層應(yīng)用對(duì)象是工作溫度超過1250℃的渦輪工作葉片表面。電子束物理氣相沉積熱障涂層具有良好的熱疲勞特性，可用于高壓渦輪葉片。微層壓（Micro-Laminate）熱障涂層可用于渦輪導(dǎo)向葉片和工作葉片。這些先進(jìn)熱障涂層的導(dǎo)熱率和重量都大大降低，能有效提高渦輪葉片的工作溫度，保證葉片壽命。目前，國外正在研制耐溫水平1500℃以上的熱障涂層。
葉尖間隙主動(dòng)控制技術(shù)
渦輪葉尖間隙主動(dòng)控制技術(shù)是一項(xiàng)通過控制渦輪葉尖間隙的變化來降低發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率、污染物的排放，提高可靠性和延長使用壽命的重要技術(shù)措施。高壓渦輪葉尖間隙減小0.254毫米可減小1%的耗油率，排氣溫度減低10℃。主動(dòng)間隙控制的目標(biāo)就是讓渦輪葉尖間隙在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，尤其是在巡航狀態(tài)下保持一個(gè)最小值，同時(shí)又能保證在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)飛行包線內(nèi)葉尖和渦輪外環(huán)不會(huì)發(fā)生碰磨。在高壓渦輪采用主動(dòng)間隙控制比壓氣機(jī)和低壓渦輪有更加突出的好處，減小高壓渦輪葉尖間隙所得的效益是低壓渦輪的4倍，高壓壓氣機(jī)的2倍，而在運(yùn)輸機(jī)上獲得的效益又是戰(zhàn)斗機(jī)的2倍。在大涵道比航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛采用主動(dòng)間隙控制技術(shù)。目前，熱控制方法的主動(dòng)間隙控制得到了廣泛的應(yīng)用。如CFM56、PW4000、V2500、GE90等都采用的是主動(dòng)熱控制方法。但由于主動(dòng)熱控制方法存在響應(yīng)速度慢且無反饋信息，而無法精確控制間隙的原因，國外正在大力開展機(jī)械控制、壓力控制等研究和驗(yàn)證，預(yù)計(jì)在不久的將來這些新的主動(dòng)間隙控制方法會(huì)在大涵道比航空發(fā)動(dòng)機(jī)和航改燃機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。
先進(jìn)刷式封嚴(yán)技術(shù)
刷式封嚴(yán)技術(shù)最初是上世紀(jì)70年代初英國羅羅公司提出的一種新型密封技術(shù)。這種新型密封結(jié)構(gòu)可大大降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)空氣系統(tǒng)的氣流量損失，增加推力，降低耗油率，顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。刷式封嚴(yán)是一種接觸式密封，與傳統(tǒng)的篦齒封嚴(yán)相比，重量輕、易于更換。GE公司的試驗(yàn)表明刷式密封的泄漏量只有篦齒密封的5%～10%。德國MTU公司的研究也發(fā)現(xiàn)，用刷式封嚴(yán)代替壓氣機(jī)和渦輪處的篦齒封嚴(yán)，則發(fā)動(dòng)機(jī)的泄漏量可減少80%，相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量能減小至少1%。1989年V2500-A1發(fā)動(dòng)機(jī)成為以刷式密封取得執(zhí)照的第一臺(tái)生產(chǎn)型航空發(fā)動(dòng)機(jī)。英國牛津大學(xué)于1990年提出了“壓力平衡型低滯后效應(yīng)的刷式封嚴(yán)”的專利設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)在GE90發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)中通過了驗(yàn)證。在高密封壓力、高環(huán)境溫度和高表面速度的環(huán)境下，刷式封嚴(yán)存在刷絲掉毛現(xiàn)象，同時(shí)也存在密封的滯后效應(yīng)，MTU研制了一種新型的刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)以解決此問題。
航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪部件的功能是將從燃燒室流出的高溫燃?xì)獾臒崮芎蛪毫δ苻D(zhuǎn)換成機(jī)械功，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、壓氣機(jī)和附件工作。在渦槳或渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)中，渦輪還用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳或直升機(jī)的旋翼。按燃?xì)饬鲃?dòng)方向，渦輪可分為軸流式和徑流式?，F(xiàn)代航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪幾乎都采用軸流式。在軸流式渦輪中，根據(jù)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的對(duì)象又可分為高壓、中壓和低壓渦輪。
渦輪部件是發(fā)動(dòng)機(jī)中單位重量最大、最復(fù)雜、成本最高的部件，所以，渦輪的設(shè)計(jì)目標(biāo)是保證其應(yīng)用所需的耐久性前提下，在高性能和經(jīng)濟(jì)可承受性之間維持一種平衡。為此，設(shè)計(jì)者們通過采用先進(jìn)的氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、冷卻、強(qiáng)度設(shè)計(jì)，以及新材料和新工藝等多種技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
渦輪CFD技術(shù)
（1）非定常仿真技術(shù)
非定常仿真技術(shù)是對(duì)一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)離散瞬間的渦輪動(dòng)靜域流場(chǎng)進(jìn)行求解，動(dòng)靜域之間采用直接數(shù)據(jù)傳遞的方式，能夠真實(shí)詳細(xì)描述瞬態(tài)的渦輪內(nèi)流場(chǎng)變化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的計(jì)算設(shè)備已能開展非定常仿真技術(shù)的大量研究工作。部分國外發(fā)動(dòng)機(jī)公司不同程度的采用了此項(xiàng)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，如美國的IHPTET（綜合高性能燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)）計(jì)劃中將非定常仿真技術(shù)用于解決轉(zhuǎn)子和靜子之間相互作用的機(jī)械激振，并將此技術(shù)用于F119發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。近年來國外開展了凹槽頂部間隙、軸向氣封間隙、熱斑、尾跡、氣膜冷卻等氣動(dòng)和傳熱非定常方面的研究和應(yīng)用，極大地提高渦輪葉片設(shè)計(jì)水平。
（2）氣膜冷卻仿真技術(shù)
目前，工程設(shè)計(jì)中廣泛采用氣膜冷卻方式對(duì)渦輪葉片進(jìn)行冷卻。如何準(zhǔn)確模擬冷氣與主流的摻混流動(dòng)是準(zhǔn)確評(píng)估冷卻渦輪性能的關(guān)鍵所在。通常采用兩種方式進(jìn)行氣膜冷卻數(shù)值模擬。第一種是冷氣噴射源項(xiàng)法，它在葉片表面和端壁給定質(zhì)量、動(dòng)量和能量源分布來考慮氣膜冷卻流動(dòng)；該方法的優(yōu)點(diǎn)是所需的工作量和計(jì)算時(shí)間較少、易于實(shí)現(xiàn)。第二種是真實(shí)氣膜孔仿真方法，生成氣膜孔甚至內(nèi)腔網(wǎng)格，并對(duì)每個(gè)氣膜孔甚至內(nèi)腔流動(dòng)均進(jìn)行數(shù)值模擬；此方法劃分網(wǎng)格復(fù)雜、時(shí)間長、計(jì)算量大，但優(yōu)點(diǎn)是可以獲得非常詳細(xì)的流動(dòng)信息，實(shí)現(xiàn)氣熱耦合計(jì)算，對(duì)溫度場(chǎng)的求解更加準(zhǔn)確。國外實(shí)現(xiàn)了基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的真實(shí)氣膜孔仿真，例如：霍尼韋爾公司的Paul Vitt等（如圖1）、美國加利福尼亞州空氣動(dòng)力中心的Ron Ho Ni等（如圖2）、俄羅斯OJSC的Victoria Krivonosova等。
三維設(shè)計(jì)技術(shù)
（1）超高載荷葉片全三維設(shè)計(jì)
隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能、重量、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等的要求越來越高，渦輪葉片數(shù)量越來越少，渦輪葉片載荷也越來越高，渦輪處于跨聲流動(dòng)甚至超聲流動(dòng)狀態(tài)，需開展超高載荷葉片的全三維設(shè)計(jì)技術(shù)研發(fā)。其中，包括了葉片復(fù)合傾斜技術(shù)、葉片端彎技術(shù)、葉片端壁融合技術(shù)、寬弦葉片技術(shù)、支板與葉片融合設(shè)計(jì)技術(shù)、跨聲葉型設(shè)計(jì)技術(shù)、超聲葉型設(shè)計(jì)技術(shù)等。
（2）非軸對(duì)稱端壁技術(shù)
非軸對(duì)稱端壁技術(shù)將端壁造型從二維發(fā)展到三維，通過調(diào)整端壁的三維曲面形狀，能夠有效減小渦輪二次流損失，從而提高渦輪效率。羅羅公司是第一個(gè)開始研究和應(yīng)用非軸對(duì)稱端壁技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)公司，并申請(qǐng)相關(guān)專利，采用非軸對(duì)稱端壁設(shè)計(jì)技術(shù)可提高渦輪效率1.0%左右。空客A380遄達(dá)900航空發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓渦輪部件（如圖3）和先進(jìn)中等推力E3E發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的高壓渦輪導(dǎo)葉及工作葉片端壁（如圖4）均采用了該技術(shù)。MTU公司構(gòu)建了一套非軸對(duì)稱端壁設(shè)計(jì)體系。P&W公司是首個(gè)進(jìn)行非軸對(duì)稱端壁設(shè)計(jì)對(duì)冷卻效率影響研究的公司。
高效冷卻葉片設(shè)計(jì)
（1）鑄冷葉片技術(shù)
鑄冷葉片源于艾利遜公司的“Castcool”概念，它是一種可以一次鑄造出內(nèi)部復(fù)雜形狀的加工方法。利用Castcool可以將十分復(fù)雜的冷卻結(jié)構(gòu)一次鑄成在單晶部件（如渦輪葉片）之內(nèi)，同時(shí)，在IHPTET計(jì)劃中Allison公司研發(fā)了一種Lamilloy冷卻方案，此方案為多孔層板材料葉片。在IHPTET計(jì)劃第二階段，Castcool技術(shù)與Lamilloy冷卻方案結(jié)合，研制出了鑄冷高低壓葉片（如圖5，葉片前緣和尾緣采用氣膜冷卻，而葉片其余部分則采用雙層壁Lamilloy冷卻），并在CAESAR驗(yàn)證機(jī)中進(jìn)行了強(qiáng)度和冷卻試驗(yàn)驗(yàn)證。
（2）超冷葉片技術(shù)
超冷葉片源于普惠公司的“super cooling”概念。超冷葉片有幾百個(gè)鑄造的或激光打的小孔，外形與常規(guī)冷卻葉片一樣，但其內(nèi)部是用CFD方法設(shè)計(jì)的。在IHPTET計(jì)劃第二階段，在CAESAR核心機(jī)中對(duì)超冷葉片技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證（如圖6），并將此技術(shù)成功轉(zhuǎn)化至F119核心機(jī)中驗(yàn)證。同時(shí)，惠普公司在F135發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪上采用超冷技術(shù)，冷卻效率提高20%。此技術(shù)已在F136、PW8000發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪葉片得到了應(yīng)用。
先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）高低壓渦輪對(duì)轉(zhuǎn)技術(shù)
高低壓對(duì)轉(zhuǎn)渦輪結(jié)構(gòu)是高負(fù)荷單級(jí)高壓渦輪后接對(duì)轉(zhuǎn)無導(dǎo)葉低壓渦輪。IHPTET計(jì)劃中的GE公司COPE渦輪方案驗(yàn)證了這一技術(shù)。F136發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了此結(jié)構(gòu)。F119發(fā)動(dòng)機(jī)雖然也使用了高低壓渦輪反轉(zhuǎn)技術(shù)，但其高壓渦輪和低壓渦輪之間仍帶有導(dǎo)葉。無導(dǎo)葉對(duì)轉(zhuǎn)渦輪技術(shù)不僅可用在軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上，也可用于民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
（2）雙幅板渦輪盤
采用當(dāng)前的鎳基合金制造的常規(guī)（單輻板）高壓渦輪盤其AN2值已達(dá)到極限，面臨的局面是，提高AN2值必須有突破性技術(shù)的支持。因此，雙輻板盤（圖7）成為提高AN2的研究重點(diǎn)。雙輻板盤在結(jié)構(gòu)傳力路線和AN2方面比常規(guī)高壓渦輪盤有明顯的優(yōu)勢(shì)。普惠公司在先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器XTC67/1上試驗(yàn)了焊接的雙輻板高壓渦輪盤技術(shù)，驗(yàn)證了渦輪盤重量減輕17%，同時(shí)轉(zhuǎn)速提高9%。
（3）可變面積渦輪導(dǎo)向器
GE發(fā)展了四代變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)：在第二代變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（GE21）的研制中實(shí)現(xiàn)了可調(diào)面積低壓渦輪導(dǎo)向器技術(shù)突破；在第三代變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（F120）的研制中實(shí)現(xiàn)了可調(diào)面積高壓渦輪導(dǎo)向器技術(shù)突破，并實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)空中試飛驗(yàn)證；第四代變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是COPE方案，在GE與艾利遜公司（AADC）（RR參與）聯(lián)合研究的COPE方案中關(guān)鍵技術(shù)之一就是高效可調(diào)面積高壓渦輪導(dǎo)向器，采用了一種獨(dú)特的凸輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)解決過去變面積導(dǎo)向器的冷卻漏氣引起的性能損失問題，能使部分推力狀態(tài)下SFC降低10%～25%。日本在高超聲速運(yùn)輸機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)研究計(jì)劃下研究的組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其低速推進(jìn)系統(tǒng)選用變循環(huán)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，低壓渦輪采用了可變面積導(dǎo)向器，用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比和調(diào)整高/低壓渦輪的功率分配。
先進(jìn)耐高溫材料與工藝
（1）陶瓷基復(fù)合材料
陶瓷基復(fù)合材料在不帶冷卻的條件下耐溫能力高達(dá)1650K以上，密度卻是傳統(tǒng)葉片材料的三分之一，熱膨脹系數(shù)是傳統(tǒng)鎳基合金的四分之一。在大型軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，目前已經(jīng)得到成功驗(yàn)證的陶瓷基復(fù)合材料渦輪部件主要有：渦輪間過渡段機(jī)匣部件，使冷卻空氣減少了100%，重量減輕50%；低壓渦輪導(dǎo)葉，減重的同時(shí)減少了冷卻氣流；高壓渦輪空心導(dǎo)葉，與典型的鎳基合金導(dǎo)葉相比，重量減輕50%，冷卻空氣量減少20%。美國在IHPTET計(jì)劃下開發(fā)了無冷卻陶瓷基低壓渦輪和端壁（如圖8），并已用于F136發(fā)動(dòng)機(jī)未來發(fā)展型。
（2）高溫金屬間化合物
金屬間化合物具有重量輕、耐高溫、提高部件效率等優(yōu)點(diǎn)，在渦輪部件中的應(yīng)用主要是低壓渦輪后面幾級(jí)的葉片。具體的研究對(duì)象主要有：鈦鋁、鈮鋁、二硅化鉬、二硅化鈮。渦輪葉片歷來用鑄造，為了減輕重量而采用金屬間化合物材料，使渦輪部件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)復(fù)雜化，從而改變了渦輪葉片的加工技術(shù)。
（3）熱障涂層
熱障涂層應(yīng)用對(duì)象是工作溫度超過1250℃的渦輪工作葉片表面。電子束物理氣相沉積熱障涂層具有良好的熱疲勞特性，可用于高壓渦輪葉片。微層壓（Micro-Laminate）熱障涂層可用于渦輪導(dǎo)向葉片和工作葉片。這些先進(jìn)熱障涂層的導(dǎo)熱率和重量都大大降低，能有效提高渦輪葉片的工作溫度，保證葉片壽命。目前，國外正在研制耐溫水平150度以上的熱障涂層。
葉尖間隙主動(dòng)控制技術(shù)
渦輪葉尖間隙主動(dòng)控制技術(shù)是一項(xiàng)通過控制渦輪葉尖間隙的變化來降低發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率、污染物的排放，提高可靠性和延長使用壽命的重要技術(shù)措施。高壓渦輪葉尖間隙減小0.254毫米可減小1%的耗油率，排氣溫度減低10°C。主動(dòng)間隙控制的目標(biāo)就是讓渦輪葉尖間隙在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，尤其是在巡航狀態(tài)下保持一個(gè)最小值，同時(shí)又能保證在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)飛行包線內(nèi)葉尖和渦輪外環(huán)不會(huì)發(fā)生碰磨。在高壓渦輪采用主動(dòng)間隙控制比壓氣機(jī)和低壓渦輪有更加突出的好處，減小高壓渦輪葉尖間隙所得的效益是低壓渦輪的4倍，高壓壓氣機(jī)的2倍，而在運(yùn)輸機(jī)上獲得的效益又是戰(zhàn)斗機(jī)的2倍。在大涵道比航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛采用主動(dòng)間隙控制技術(shù)。目前，熱控制方法的主動(dòng)間隙控制得到了廣泛的應(yīng)用。如CFM56、PW4000、V2500、GE90等都采用的是主動(dòng)熱控制方法。但由于主動(dòng)熱控制方法存在響應(yīng)速度慢且無反饋信息，而無法精確控制間隙的原因，國外正在大力開展機(jī)械控制、壓力控制等研究和驗(yàn)證，預(yù)計(jì)在不久的將來這些新的主動(dòng)間隙控制方法會(huì)在大涵道比航空發(fā)動(dòng)機(jī)和航改燃機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。
先進(jìn)刷式封嚴(yán)技術(shù)
刷式封嚴(yán)技術(shù)最初是上世紀(jì)70年代初英國羅羅公司提出的一種新型密封技術(shù)。這種新型密封結(jié)構(gòu)可大大降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)空氣系統(tǒng)的氣流量損失，增加推力，降低耗油率，顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。刷式封嚴(yán)是一種接觸式密封，與傳統(tǒng)的篦齒封嚴(yán)相比，重量輕、易于更換。GE公司的試驗(yàn)表明刷式密封的泄漏量只有篦齒密封的5%～10%。德國MTU公司的研究也發(fā)現(xiàn)，用刷式封嚴(yán)代替壓氣機(jī)和渦輪處的篦齒封嚴(yán)，則發(fā)動(dòng)機(jī)的泄漏量可減少80%，相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量能減小至少1%。1989年V2500-A1發(fā)動(dòng)機(jī)成為以刷式密封取得執(zhí)照的第一臺(tái)生產(chǎn)型航空發(fā)動(dòng)機(jī)。英國牛津大學(xué)于1990年提出了“壓力平衡型低滯后效應(yīng)的刷式封嚴(yán)”的專利設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)在GE90發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)中通過了驗(yàn)證。在高密封壓力、高環(huán)境溫度和高表面速度的環(huán)境下，刷式封嚴(yán)存在刷絲掉毛現(xiàn)象，同時(shí)也存在密封的滯后效應(yīng)，MTU研制了一種新型的刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)以解決此問題。
【摘要】隨著新技術(shù)的發(fā)展，制造水平的提高，復(fù)合材料的大量使用，以及自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用等對(duì)于航空維修人員有了更高的要求，而設(shè)備的更新、新裝備的操作難度、技術(shù)含量等問題，對(duì)航空維修人員提出了新的要求。
【關(guān)鍵詞】航空維修；人員培訓(xùn)
隨著INTERNET和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，復(fù)合材料等新技術(shù)的大量應(yīng)用，大大加快了飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造和服務(wù)的速度。航空公司的飛機(jī)一旦發(fā)生故障和失效問題，不僅會(huì)增加企業(yè)維修成本，而且會(huì)嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，使企業(yè)蒙受巨大損失。但由于飛機(jī)故障的不可預(yù)知性，航空公司無法預(yù)先制定完美的維修和航班計(jì)劃。為了提高服務(wù)效率和質(zhì)量，提高航空產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，在這種情形下維修方式已由傳統(tǒng)模式下民航飛機(jī)維修，發(fā)展為數(shù)字化的維修，這種數(shù)字化維修方式對(duì)航空維修人員提出了新的要求。
一、飛機(jī)維修新技術(shù)
1.維護(hù)手冊(cè)的數(shù)字化
2.維修信息系統(tǒng)與飛機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化對(duì)接
目前，新一代的飛機(jī)都已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)由空中向地面?zhèn)魉惋w機(jī)參數(shù)、故障和維護(hù)信息。這種技術(shù)就是目前為人們所熟知的遠(yuǎn)程傳遞技術(shù)，即應(yīng)用飛機(jī)的通訊尋址和報(bào)告系統(tǒng)（ACARS）實(shí)時(shí)下載飛機(jī)系統(tǒng)故障（CFD）和飛機(jī)性能參數(shù)（DFD）報(bào)文，把它們傳遞到地面信息站點(diǎn)上。然后這些飛機(jī)的信息先經(jīng)過分析、過濾和處理，形成與維修信息系統(tǒng)格式一致，可以相互交聯(lián)對(duì)話的數(shù)據(jù)，再由維修信息系統(tǒng)進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)、處理用以形成維修決策，生成維修方案。同時(shí)自動(dòng)生成維修調(diào)度報(bào)告送達(dá)各個(gè)相關(guān)部門，在飛機(jī)落地前就可做好維護(hù)準(zhǔn)備。這樣可以大幅度減少飛機(jī)維修停場(chǎng)時(shí)間，降低飛機(jī)航班延誤率，減少維修費(fèi)用開支，提高維修效率和飛機(jī)運(yùn)營周轉(zhuǎn)率。
3.智能化維護(hù)系統(tǒng)（IMS）
二、國內(nèi)外航空維修隊(duì)伍分析
1.我國航空維修人員存在以下問題
①維修人才綜合素質(zhì)需進(jìn)一步提高：飛機(jī)維修人員隊(duì)伍尚待成熟，缺乏技術(shù)帶頭人和技術(shù)骨干。
②飛機(jī)維修人員隊(duì)伍維修類別結(jié)構(gòu)失調(diào)：據(jù)統(tǒng)計(jì)2009年5年以下維修人員占人數(shù)的54%，小齡化現(xiàn)象造成維修經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重不足，不能進(jìn)行深度維修等工作，深度維修人才嚴(yán)重不足。
③維修人員隊(duì)伍管理存在的問題：飛機(jī)維修人才儲(chǔ)備不足，飛機(jī)維修人員的培訓(xùn)不夠，機(jī)務(wù)人員待遇低，人才流失嚴(yán)重。
2.國際航空維修人員存在以下問題
在西方國家，加入飛機(jī)維修隊(duì)伍的年輕人的數(shù)量比離開的要少。此外，一些高技能和有經(jīng)驗(yàn)的人員離開航空到其他行業(yè)尋找高薪職位；在世界各地均存在飛機(jī)維修工程師、技術(shù)員和機(jī)械師短缺的問題；航空運(yùn)輸業(yè)是工作人員的工作時(shí)間不利于社交。飛機(jī)工程師可能會(huì)突然轉(zhuǎn)行到金融或者IT 行業(yè)。
三、新技術(shù)新形勢(shì)維修人員要求
由上可以看出，國內(nèi)外維修市場(chǎng)新技術(shù)都對(duì)我國航空維修人員的培訓(xùn)，在數(shù)量和質(zhì)量上都提出了較高的要求。這些發(fā)展和變化都在要求航空維修人員的培訓(xùn)將由人員密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)化，由常規(guī)經(jīng)驗(yàn)維修向高技術(shù)科學(xué)維修轉(zhuǎn)化。尤其是空客A380大面積使用復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料的維修人員有了較大的需求。
因此，新的工程與維修課程應(yīng)包括更多的結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料的培訓(xùn)。對(duì)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等有了很高的要求。多數(shù)新的技術(shù)人員都將是IT實(shí)用專家，易于了解新的航電設(shè)備。機(jī)務(wù)維修領(lǐng)域的變革決定了機(jī)務(wù)人才培養(yǎng)的方向?qū)⑾蛑汗こ袒?、系統(tǒng)化、綜合化、 信息化、集成化、國際化方向發(fā)展。新技術(shù)新形勢(shì)對(duì)航空維修人員的培訓(xùn)提出以下要求：
1.多學(xué)科開展，由基本的結(jié)構(gòu)課程為主，發(fā)展集結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、電子于一體的多學(xué)科教學(xué)。
2.增強(qiáng)與MRO間的交流，及時(shí)與先進(jìn)技術(shù)接軌，傾聽企業(yè)對(duì)維修人員的要求，與企業(yè)合作辦學(xué)，學(xué)習(xí)最新的維修方法。
3.加強(qiáng)國際國內(nèi)院校之間的交流合作，做到與世界同步，學(xué)習(xí)最新的世界維修方法。
4.開設(shè)專門的復(fù)合材料修理培訓(xùn)課，以適應(yīng)市場(chǎng)的需要。
5.引進(jìn)虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)，可以及時(shí)更新維修信息并縮短人員的培訓(xùn)時(shí)間，降低耗材成本。
6.加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，以滿足工作后的再學(xué)習(xí)；加強(qiáng)動(dòng)手實(shí)際工程能力及自信心的培養(yǎng)。
7.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)獨(dú)立的工作作風(fēng)和較好的團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作能力。
[摘要]中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》中規(guī)定蘇聯(lián)向中國轉(zhuǎn)讓米格－19殲擊機(jī)和圖－16轟炸機(jī)，就其技術(shù)水平來說，兩者都是蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)最新裝備或最新型號(hào)之一。蘇聯(lián)向中國轉(zhuǎn)讓新技術(shù)最基本的原因是為鞏固其國內(nèi)與國際政治地位并尋求中國的支持。除此之外，蘇聯(lián)的導(dǎo)彈威懾觀使其認(rèn)為圖－16作為轟炸機(jī)已無實(shí)際意義，殲擊機(jī)也將被導(dǎo)彈所取代，因而同意進(jìn)行轉(zhuǎn)讓；在轉(zhuǎn)讓最新裝備的同時(shí)，蘇聯(lián)在科學(xué)研究上對(duì)中國嚴(yán)格保密，以便限制中國超越蘇聯(lián)；航空技術(shù)轉(zhuǎn)讓的主動(dòng)權(quán)完全掌握在蘇聯(lián)手中，重要的技術(shù)資料、特殊材料、特殊部件設(shè)備都可以成為限制中國發(fā)展、控制技術(shù)轉(zhuǎn)讓進(jìn)程的手段。
[關(guān)鍵詞]航空技術(shù)轉(zhuǎn)讓 飛機(jī) 中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》
1957年10月15日，中蘇簽訂了《中華人民共和國政府和蘇維埃社會(huì)主義共和國聯(lián)盟政府關(guān)于生產(chǎn)新式武器和軍事技術(shù)裝備以及在中國建立綜合性原子工業(yè)的協(xié)定》，簡(jiǎn)稱《10月15日協(xié)定》或中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》。目前，學(xué)術(shù)界對(duì)中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》的關(guān)注集中于原子彈或?qū)棽糠值募夹g(shù)轉(zhuǎn)讓，鮮有關(guān)于轉(zhuǎn)讓航空技術(shù)的內(nèi)容。本文將綜合各種史料，厘清中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》中航空技術(shù)轉(zhuǎn)讓的內(nèi)容、執(zhí)行過程中實(shí)際轉(zhuǎn)讓的飛機(jī)型號(hào)以及在當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，進(jìn)而分析蘇聯(lián)轉(zhuǎn)讓的原因。
一、轉(zhuǎn)讓飛機(jī)的具體型號(hào)與內(nèi)容
《當(dāng)代中國的航空工業(yè)》明確指出：“議定轉(zhuǎn)讓制造權(quán)的航空產(chǎn)品有米格－19殲擊機(jī)、圖－16轟炸機(jī)和四種戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈?！?
由于米格－19有多種改型，按規(guī)定轉(zhuǎn)讓給中國仿制的具體型號(hào)是什么呢?《沈陽市志-軍事工業(yè)》稱：徐昌裕、112廠設(shè)計(jì)室主任徐舜壽等人隨中國工業(yè)代表團(tuán)談判購買米格19埃斯(米格－19C)、米格19坡(米格－19л)和米格19坡埃母(米格－19лM)飛機(jī)，并選定米格19坡(米格－19л)，于10月15日簽訂購買全套技術(shù)資料和樣品的協(xié)議。由此可以確定轉(zhuǎn)讓仿制的殲擊機(jī)型號(hào)是米格－19л。
《當(dāng)代中國空軍》記載：20世紀(jì)50年代，中國空軍裝備的殲擊機(jī)有米格－19C、米格－19л。1959年4月，沈陽飛機(jī)制造廠仿制米格－19л成功，未正式生產(chǎn)。根據(jù)空軍需要，轉(zhuǎn)而仿制米格－19C，1963年12月仿制成功，命名為殲－6。不過，中國最后大規(guī)模仿制的是米格－19C而非協(xié)定中規(guī)定的米格－19л。這是因?yàn)?958年7月，中國空軍在進(jìn)駐福建前線通過與臺(tái)灣當(dāng)局空軍的實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)后，認(rèn)為米格－19л機(jī)動(dòng)性差，提出需要大量靈活機(jī)動(dòng)的前線殲擊機(jī)(即米格－19C)。但當(dāng)時(shí)中國并沒有就c型飛機(jī)向蘇聯(lián)訂貨。于是從1958年12月起，112廠在米格－19л的基礎(chǔ)上進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，綜合米格－19C和米格－19л的特點(diǎn)，利用米格－19л的后半部，并對(duì)米格－19c的機(jī)頭稍作改進(jìn)以提高機(jī)動(dòng)性，自行設(shè)計(jì)了一個(gè)新型號(hào)，命名為東風(fēng)－102。1959年2月投入試制，9月30日首次試飛。但后來由于東風(fēng)－102質(zhì)量不過關(guān)，于1960年停產(chǎn)整頓。從1961年起，重新選擇原樣仿制蘇聯(lián)米格－19c，1963年，飛機(jī)仿制成功，即后來有大量改型的殲－6。
事實(shí)上，轉(zhuǎn)讓圖一16的時(shí)間比中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》規(guī)定的時(shí)間有所提前。1958年9月16日，赫魯曉夫在雅爾塔接見中國駐蘇大使劉曉，主動(dòng)提出蘇聯(lián)可派一批帶有導(dǎo)彈的圖一16轟炸機(jī)到中國，由蘇聯(lián)飛行員駕駛，以便為炮擊金門時(shí)提供打擊力量。10月12日，拒絕了此建議，但同時(shí)表示：中國決定提前制造圖－16。10月，就提前試制圖－16問題致電赫魯曉夫。隨即派張連奎、王西萍、陸綱等赴蘇進(jìn)行具體談判。張連奎、王西萍、陸綱等23人于11月赴蘇，主要落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)資料和物資供應(yīng)安排，經(jīng)過談判，蘇方同意加班生產(chǎn)，備齊物資和資料，及時(shí)發(fā)貨。1959年4月，中蘇簽訂補(bǔ)充協(xié)議，蘇方承諾1960年上半年供應(yīng)中國20架份飛機(jī)本體、40臺(tái)份P－3M發(fā)動(dòng)機(jī)、96項(xiàng)儀表等機(jī)載成品及相應(yīng)毛坯材料。
因此，根據(jù)中蘇《國防新技術(shù)協(xié)定》的規(guī)定，蘇聯(lián)向中國轉(zhuǎn)讓的飛機(jī)型號(hào)是米格一19殲擊機(jī)和圖一16轟炸機(jī)，包括提供樣機(jī)、零部件、圖紙資料以及指導(dǎo)仿制的蘇聯(lián)專家。
二、轉(zhuǎn)讓飛機(jī)機(jī)型的技術(shù)性能
蘇聯(lián)方面普遍認(rèn)為，對(duì)中國國防新技術(shù)的轉(zhuǎn)讓是毫無保留的，赫魯曉夫甚至聲稱：“我們給了他們坦克、大炮、火箭、飛機(jī)、海軍武器和陸軍武器。事實(shí)上，我們的整個(gè)國防工業(yè)都是向他們敞開的?！倍蟹劫Y料則通常指出，蘇聯(lián)轉(zhuǎn)讓的飛機(jī)大都是落后的型號(hào)。那么，蘇聯(lián)轉(zhuǎn)讓的航空技術(shù)水平究竟如何?
關(guān)于米格－19的技術(shù)性能
就當(dāng)時(shí)而言，一般認(rèn)為是很先進(jìn)的：“以爬升快，加速性和機(jī)動(dòng)性好，能全天候超音速作戰(zhàn)、火力強(qiáng)和易于操縱等優(yōu)勢(shì)裝備于蘇聯(lián)空軍部隊(duì)……米格一19為一件成功的設(shè)計(jì)”；“米格－19的機(jī)動(dòng)性能極其出色”；“米格－19是前蘇聯(lián)研制的一種輕型超音速殲擊機(jī)……主要用于空戰(zhàn)，爭(zhēng)奪制空權(quán)，也可實(shí)施對(duì)地攻擊”。
蘇聯(lián)于1951年開始研制米格－19，1953年首次試飛，1955年開始裝備部隊(duì)。這是世界上第一種進(jìn)入批量生產(chǎn)的超音速戰(zhàn)斗機(jī)。1956年，米格－19首次公開亮相，由于其在爬升率、加速性、機(jī)動(dòng)性、操縱性等方面的良好性能，先后有多種改型：c型(晝間型)、CФ型(高空型)、п型(加裝雷達(dá)的全天候型)、YIM型(發(fā)射導(dǎo)彈的全天候型)，1961年停產(chǎn)。米格－19C沒有雷達(dá)，于1956年投產(chǎn)、服役，中國大量仿制并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多種改型。蘇聯(lián)向中國轉(zhuǎn)讓的米格－19п于1955年投產(chǎn)并裝備部隊(duì)，加裝了雷達(dá)；而米格－19пM則由米格－19п改來，從攜帶火炮改為可發(fā)射導(dǎo)彈，由于采用了米格－17пM上的RP－2U雷達(dá)和APU-4導(dǎo)彈發(fā)射軌等成熟技術(shù)，該型很快于1957年底生產(chǎn)。
由于米格－19п與米格－19пM都裝備了雷達(dá)，但這兩種雷達(dá)都存在不少問題，有時(shí)甚至因雷達(dá)故障使戰(zhàn)機(jī)無法升空，而且加裝雷達(dá)的米格－19п機(jī)動(dòng)性較差。通過實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)后，中國最后選擇了不能發(fā)射導(dǎo)彈、沒有雷達(dá)的米格－19C，并在此基礎(chǔ)上做了大量改型。在實(shí)戰(zhàn)中，殲－6表現(xiàn)良好，曾擊落多架美制RF－101，并以負(fù)速度差擊落過RF－104，還創(chuàng)造過平流層擊落戰(zhàn)機(jī)(無人高空偵察機(jī)BQM－147G)的世界紀(jì)錄。
