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形狀記憶合金驅動薄壁圓管扭轉變形分析及試驗研究論文（精選6篇）
無論是在學習還是在工作中，大家或多或少都會接觸過論文吧，論文可以推廣經驗，交流認識。那么你知道一篇好的論文該怎么寫嗎？下面是小編精心整理的形狀記憶合金驅動薄壁圓管扭轉變形分析及試驗研究論文（精選6篇），歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
形狀記憶合金驅動薄壁圓管扭轉變形分析及試驗研究論文 篇1
摘要：本文主要對形狀記憶合金（SMA）的主要性能進行分析，并且探討它在土木工程中的使用狀況，分析現在形狀記憶合金在土木工程范圍中存在的主要問題和將來的發展趨勢。
關鍵詞：形狀記憶合金；土木工程；使用價值
最近幾年，怎樣有效的提升土木工程構造的安全性、持久性是現在人們普遍關注的問題之一。通過各國學者的不斷努力和研究，針對該情況也提出了相關的解決措施，來進一步的加強結構中的安全性和穩固性。其中，因為智能材料所融合而成的智能材料結構系統在土木工程的使用過程中，不但具有強大的吸引力，還具有鮮明的革命性。現在，土木工程范圍中使用最為普遍的就是只能材料有形狀記憶合金、壓電材料、光柵光纖和磁流變體等。在豐富多樣的智能材料中，形狀記憶合金，英文名為Shape Memory Alloy，簡稱SMA，該材料對形狀具有一定的記憶性，該材料自身具有感知性、判斷性和自我適應性等特征。SMA因為其恢復變形大、因為受限回復時可能產生大量的驅動力、電阻對應比較敏感、高阻尼性能、抗疲勞性能好，而且還可以完成多樣化的變形模式，容易和混凝土、鋼等材料融合起來，并且受到了人們的廣泛關注，國內外很多學者對SMA在土木工程中的使用進行了相關的理論探索和實驗研究。
1SMA的主要價值
1.1形狀記憶效用（SMA）。相撞記憶效用主要表現在一些具有熱彈性或是引發馬氏體相變的材料存在于馬氏體狀態中，并且通過一定程度的變形，經過加熱并超越了馬氏體相，等到溫度消失之后，材料的形狀可以恢復到之前的模樣和體積。因為材料記憶效用各不相同，主要劃分為單程、雙程和全方位SMA，單程SMA是指材料只能進行一次動作，也就是加熱之后保持高溫時的狀態，并且一直維持；雙程SMA主要是指材料反復加熱和遇冷之后，能夠反復在高、低溫之間進行變化；全方位SMA主要是指材料在保持雙程記憶的時候，如果冷卻到特別低的溫度，就會呈現出和高溫完全不一樣的形狀。
1.2超彈性(PE)。超彈性就是指當SMA溫度超越奧式體變相完成溫度Af之后，加載應力達到了彈性極限，也就出現了非彈性應變，持續加載將會出現馬氏體相變，但是馬氏體也會因為應力的喪失而消失，雖然不加熱也會出現馬氏體逆相變，并且恢復到原來的材料狀體，也就是奧式體相，應力效用中的整體變形也會因為逆相變的出現而完全消失。
2形狀記憶合金在土木工程范圍中的使用狀況
2.1對結構振動的把控。SMA在結構振動方面的把控，能夠有效的減輕該構造在地震載荷中所出現的位移狀況，所以結構振動把控是SMA在土木工程范圍中的主要研究目標。現在，SMA主要是進行結構方面的把控，其研究內容主要集中在SMA在提升作動器使用頻率方面的效用；在被控制方面主要研究使用SMA材料構建阻尼元件和振動隔離器。只有構建完整的作動元件和智能阻尼元件，才能有效的把控結構的振動狀況。怎樣合理的使用SMA的特征來把控結構振動，尤其是把控建筑構造在震動效用中對SMA材料特征和效能的轉變，研究新穎的大應變、強大的`驅動力、提升響應效率、使用穩定性的SMA材料，這些都是國外熱切關注的研究課題。
2.2對結構裂紋和損傷進行有效的監控。在現在的工程結構中最為主要的問題就是裂紋和損傷的積極探索和有效的把控，也是現在急需要處理的問題之一。在一些大型構造中，其中的關鍵受力部件對裂紋和損傷的影響十分巨大，如果出現重要的事故問題，使用傳統的技術和模式不能有效的挖掘構建中的裂紋和應力部位，這時就可以運用SMA對應變敏感、電阻率和加熱后能夠產生大回復力的特征，再融合微處理器，把傳感驅動有效的結合起來，使得自動化探索裂紋或損傷以及主動把控裂紋拓展的控制體系得以構建。把SMA制作成絲或是薄膜粘連在容易出現裂紋或應力比較聚集的范圍，如果構件出現裂紋或是損害，處在裂紋部位的SMA就會因為裂紋部位的伸展而出現位移，產生局部的變形狀況，影響材料電阻值的轉變。
隨著裂紋不斷的拓展和外部載荷的不斷增加，其中張開位移的地方也在增加，其中構建裂紋部位的SMA處的變形也會加劇，而且電阻值也會提升，其中電阻值的轉變和規律狀況，都可以通過微處理器來檢測出裂紋的狀況和位置。如果構件的裂紋或損傷上升到需要把控的范圍，SMA的轉變信號可以經過微機體系進行分析研究，從而發出自動化的控制信號，把SMA進行通電加熱，其中的溫度超過SMA相轉變點時，它內部就會出現回復效果，SMA產生動作，進行回縮。因為裂紋外部受到外載效用的影響，阻礙了其恢復的進程，所以SMA就會出現大范圍的回復力，該回復力因為裂尖展開位移的延展，也開始增大。該回復力使得裂尖受力的情況發生了轉變，驅動裂紋融合起來，相應的裂紋張開位移也開始縮小，需要對裂紋進行有效的把控。在實際操作的過程中，要精簡構造，也可以運用SMA自身的特征和偽彈性的特點來完成裂紋的有效把控。
3形狀記憶合金在土木工程中應用的不足
雖然形狀記憶合金自身的性能比較獨特，但是在結構減震控制的過程中，對它的使用也表現出了它的獨特性和發展趨勢，但是整體上來講，針對架構減震中的形狀記憶合金特性的研究還不夠詳細，發展形狀記憶合金驅動器的過程中還存在很多的不足。
3.1SMA是驅動器，在進行合金的時候需要能量的耗損，并且對SMA進行加熱或是制冷的時候，所產生的驅動力都有時間的限制，所以在控制頻率上也受到了制約。如果直接利用通電的方式進行刺激，以材料自身的電阻進行加熱，因為合金的電阻不大，刺激它需要使用大電流、較粗的導線，所以對一些智能材料實用性不強。所以在減震的SMA中，該減震合金的衰減率比較小，并且衰減率和溫度與振幅密切相關，而且該功能不強、代價較大等因素都是制約SMA在減震中使用頻率的重要因素。所以對SMA的性能進行深入探索，提升SMA驅動器的響應速度，尤其是針對結構減震有關的性能進行探索具有十分重要的作用。
3.2SMA功能材料的挖掘，轉變了過去的傳統金屬觀念，胡克定律已經不適用于該材料。所以，為了使用該材料制造主、被動控制器，需要對SMA的整體力學特性進行深入探索，構建適用于工程過程中的簡化本構模式才是處理實際問題的重要方式。
3.3使用SMA的超彈性功能和高阻尼特征來構建阻尼器從而有效的減輕構造的地震反應，并且實驗也證明了SMA在減震和抗震方面的作用，所以需要深入探究和研究新穎的形狀記憶合金主、被動控制器，而且運用SMA控制器的制作準則。還有，針對裝有SMA控制器構造的減震控制效能進行探索，SMA控制器在結構工程中的實用性和實際工程設計探索的方法研究，SMA控制器的準確性、持久性等內容都要進行深入探索。
4結束語
本文主要對SMA的主要性能和土木工程的使用前景進行了分析。雖然形狀記憶合金的理論還需要不斷的加強，它在土木工程中的使用還處于探索階段，但是人們對SMA性能的研究正在不斷的深入，相信在未來的土木工程范圍中的使用價值還是十分巨大的。
參考文獻
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形狀記憶合金驅動薄壁圓管扭轉變形分析及試驗研究論文 篇2
信息系統是由計算機硬件、網絡和通訊設備、計算機軟件、信息資源、信息用戶和規章制度組成的以處理信息流為目的的人機一體化系統。設備健康管理(EquipmentHealth Management，EHM)，是通過感知并充分使用狀態監測信息，融合維修、使用和環境信息，結合規范的設備管理方法和業務流程，對維修活動進行科學規劃和合理優化，對影響設備健康狀態和剩余壽命的技術、管理和人為因素進行全過程控制的活動。當前，在技術推動和現代維修理念發展的雙重作用下，EHM的重要性大大增加。有效的設備健康管理不僅僅局限于狀態監測和維修的范圍，而是深入到設備的規范化、科學化和智能化管理之中。隨著自動化與信息化、技術與管理日益融合，航天發射場如何主動推進更完整的信息獲取、更全面的互聯互通、更深入的信息應用，關系到航天發射場分布與集中管控設備狀態、核心業務、技術以及開展決策的能力和水平。
1基于信息系統的航天發射場設備健康管理的需求
航天發射場設備健康管理的管控對象在管理中均以信息來表現。在設備健康管理中，我們通過信息系統來實現設備健康管理閉環的信息處理流程，實現設備信息在管理、檢測、控制方面自下而上與自上而下的互動。基于信息系統的航天發射場設備健康管理，需要智能化的管理手段、專業化的管理隊伍、配套化的管理機制和信息化的管理環境作為條件。
1.1智能化的管理手段
隨著信息技術、智能技術、維修技術等各種高新技術的發展及其在航天發射場中的廣泛應用，測試發射設備的結構變得越來越復雜，功能越來越多，自動化程度越來越高。與此同時，復雜設備系統的可靠性、維修性、故障預測與診斷及維修保障等問題也日見突出。對于技術含量高、系統集成性強、構造機理復雜、技術標準要求高的設備系統，傳統的耳聽、手摸、眼看等檢查測試、故障診斷方法已不能適應設備維修管理的需要，為了實施更加科學合理的維修保障，我們必須發展并運用智能化的管理手段。這些手段包括：利用在線監測系統或離線檢測系統獲得的設備運行狀態數據；利用人工智能算法定期或不定期地對設備狀態做出評估；利用PDA和剩余壽命預測模型分析設備的性能衰退趨勢；利用多媒體顯示設備健康評估和分級報警結果及時進行維修決策，等等。
1.2專業化的管理隊伍
基于信息系統的航天發射場設備健康管理對保障隊伍的素質要求，側重于“知識型”和“專業化”，這將成為航天發射場管理力和保障力新的增長點。實現基于信息系統的航天發射場設備健康管理，要有一支熟悉信息化條件下設備健康管理特點與規律，通曉設備維修保障，能嫻熟運用信息技術、監測技術、故障診斷技術和狀態評估技術等進行維修決策、控制與協調的設備管理人員隊伍；要有一支文化層次高、業務技能強、專業種類全，能熟練使用智能化設備和設施的`設備操作人員隊伍；要有一支設備保障理論功底深、實踐應用能力強、專業技術水平高，能運用現代技術尤其是信息技術解決一體化綜合保障重點、難點問題的設備維修人員隊伍。
1.3配套化的管理機制
管理機制本質上是管理系統的內在聯系、功能及其運行原理，是決定管理功效的核心問題。配套化的管理機制是航天發射場順利實施設備健康管理的基礎，沒有配套完善的機制，一體化綜合保障就難以高效運行。
管理機制主要表現為三大機制：一是嚴密順暢的運行機制，這是航天發射場設備健康管理基本職能的活動方式、系統功能和運行原理，要與航天測試發射指揮信息運行渠道相一致，要與設備保障物質流運行渠道相一致；二是合理高效的動力機制，這是確保航天發射場設備健康管理系統動力產生與運作的機制，要靠管理主體樹立全局觀念，要大力強化服務意識；三是責權一致的約束機制，必須運用政策、法規、標準等建立約束機制，必須明確相關系統及人員的責任，來限定或修正設備健康管理行為。
1.4信息化的管理環境
航天發射場對測試發射設備的操作使用、維護保養、故障修理等信息采用人工記錄和分散的信息系統管理的方式，可以在一定程度上滿足航天發射場的維修和管理需求，但也日益暴露出設備管理技術手段相對落后、維修管理信息化程度較低等問題，難以實現以信息為依據的設備健康管理。
信息化的管理環境，強調管理單元和要素的高度融合，強調管理體系效能的整體發揮，要求健康管理一體高效、保障力量高度融合、管理內容綜合兼容、維修行動實時精確。
信息化的管理環境是航天發射場信息化建設的有機組成部分，必須與航天發射場信息化建設相一致、相協調、同步發展，在航天發射場信息化建設的大框架內，盡可能優化結構、完善功能，盡力做到：一是網絡一體，即不同建制、不同單位、不同層次而又目標相同、功能相似、作用相關的各種維修保障力量和管理平臺，通過信息化網絡系統連在一起，形成縱橫交錯、穩定可靠的一體化保障網絡；二是輻射管理，即以信息系統為依托，以網絡為骨干，以各個管理站點為觸角，分區、成網配置維修力量，建立由點向面、業務銜接、功能互補、富有彈性的管理部署；三是可視可控，就是以設備健康管理需求為牽引，借助可視化的管理調度系統，適時把握各類不同設備的健康狀況，合理調度維修資源，以信息流引導物質流，確保在需要的時間和地點投入適當的維修力量，實現精確、高效的設備健康管理。
2基于信息系統的航天發射場設備健康管理總體架構
根據基于信息系統的航天發射場設備健康管理的需求分析，論文認為基于信息系統的航天發射場設備健康管理架構主要由資源管理架構、業務邏輯架構、應用表現架構和基礎設施架構等組成。
2.1資源管理架構
航天發射場設備健康管理主要包括兩大類資源：一類是有形資源，一類是無形資源。有形資源主要包括各級各類設備管理力量、設備維修力量和設備操作力量，以及檢測設備、維修設備、備件等，通常是指具有一定實物、實體形態的資源。無形資源是沒有發生損耗的隱性的各類因素，包括知識、經驗、標準、方法、技術等等。
在資源管理架構中，信息系統一方面將有形資源以數據的形式采集、存儲到數據庫中，另一方面將無形資源轉化、存儲到模型庫、方法庫、標準庫、知識庫中。因此，資源管理架構中主要包括各類結構化、半結構化和非結構化的數據信息，以及實現信息采集、存儲、傳輸、存取和管理的各種資源管理系統，主要有數據庫管理系統、目錄服務系統、內容管理系統等。從信息的流向看，“外部內向”信息資源是設備管理人員所了解和掌握的，對設備健康管理有用的各種外部環境信息，設備健康管理不僅關注設備及其部件的技術狀態，而且還關注環境因素、使用因素等對設備健康狀態的影響。“內部外向”信息資源是航天發射場設備健康管理的歷史、傳統、經驗做法、案例等等。
2.2業務邏輯架構
航天發射場設備健康管理涉及狀態監控、健康評估、維修決策支持、規劃及控制等許多業務，這些業務之間又存在一定的邏輯關系。在狀態監控、故障預測基礎上的設備健康管理是機內測試和狀態監測能力的拓展，是從設備級狀態監測與故障診斷到系統級綜合診斷與狀態管理的轉變。
業務邏輯架構是描述驅動航天發射場設備健康管理活動的主要業務架構，由實現設備健康管理各種業務的功能、流程、規則、策略等組成。在信息系統中對應應用業務的是一組信息處理代碼成。業務邏輯架構也包含描述業務對象以及它們之間的關系，包含這些業務對象在業務流程和業務功能中的使用。業務邏輯架構中的一個基本業務流程。
2.3應用表現架構
應用表現架構是在基礎設施架構的支持下，通過人機交互等方式，將業務邏輯架構和資源管理架構緊密結合在一起，并以圖形、多媒體等豐富的形式向用戶展現信息處理的結果。應用表現架構是航天發射場各項數據、信息流、信息對象以及數據交換界面的綜合描述，清楚地表述了在各種應用中的數據以及數據在各應用間的交互。應用表現架構應該能夠展現：確定的信息需求、信息的采集與處理、為管理人員提供信息及結果、各種圖形的顯現。
2.4基礎設施架構
基礎設施架構主要由支持航天發射場設備健康管理信息系統運行的硬件、系統軟件和網絡組成，把在操作層面的IT管理方面的基礎設施要素聯系起來。基礎設施架構處于支持作用底層，如自動感知技術(傳感器、RFID)、監測與控制技術(PLCDCSSCADAD狀態監測)、制造執行技術(MES)，直接服務于其它三個架構。基礎設施架構為應用表現架構提供高質量的信息對象、軟件應用系統(如管理信息系統、決策支持系統)，以及系統和數據的交互界面，還提供輔助決策系統(DSS)、工業控制系統(CCS)以及數據庫、模型庫、方法庫、知識庫和上級機關及外界交換信息的接口。
3基于信息系統的航天發射場設備健康管理層次架構
3.1層次架構劃分
根據航天發射場設備健康管理的總體架構，為了實現基于信息系統的設備健康管理，可以利用信息技術、網絡技術、狀態監測技術等，構建有機、集成的設備健康管理體系。該體系可以分層次實施，各個層次可以有機結合，統一規劃，分層實施。
3.2層次架構描述
基于信息系統的航天發射場設備健康管理強調以規劃設計層為指導，以業務系統層為主線，以研發工具層為手段，以導航交互層為表現。
3.2.1規劃設計層
航天發射場設備健康管理MIS的開發必須具有一定的科學管理工作的基礎。只有在合理的管理體制、完善的規章制度、穩定的工作秩序、科學的管理方法和準確的原始數據的基礎上，才能進行MIS的開發。因此，為適應航天發射場設備健康管理MIS的開發需求，航天發射場設備管理部門必須做好規劃、設計工作，做好建造、購置和安裝的準備，必須逐步完善以下工作：操作、運行、維護、報廢等工作的程序化，各部門都有相應的作業流程；設備健康管理業務標準化，各部門都有相應的作業規范；報表文件的統一化，固定的內容、周期、格式；數據資料的完善化和代碼化等。
3.2.2業務系統層
業務系統層包含了航天發射場設備健康管理的基本業務體系，主要有設備健康狀態評估、設備剩余壽命預測、故障檢測與診斷管理、設備操作與運行管理、設備狀態維修管理、日常維護保養管理、備件采購與庫存管理等。業務系統層還包含了航天發射場設備健康管理的各項標準，主要有健康狀態等級標準、檢測診斷技術標準、規范化管理標準、業務操作標準等。航天發射場設備健康管理可以通過MIS實現業務信息增值，用數學模型統計分析數據，實現輔助決策，反映IT對業務系統的支持性作用。
3.2.3研發工具層
研發工具層可以構建和使用各類開發平臺或開發工具(包括：數據建模工具、流程管理工具、功能開發工具、報表設計工具、網絡開發工具、系統集成工具等)。航天發射場設備健康管理技術人員通過研發工具層能夠輕松維護業務需求變化。研發工具層開發的輸入功能決定于系統所要達到的目的及系統的能力和信息環境的許可；存儲功能是系統存儲各種信息資料和數據的能力；處理功能主要是基于數據倉庫技術的聯機分析處理(OLAP)和數據挖掘(DM)；控制功能對構成系統的各種信息處理設備進行控制和管理，對整個信息加工、處理、傳輸、輸出等環節通過各種程序進行控制。
3.2.4導航交互層
導航交互層所包含的應用軟件系統、信息以及各系統和信息之間的交互界面直接為設備健康管理業務提供了支撐。導航交互層在對業務體系內容進行分析的基礎上，可以構建特色應用組件功能，包括設計業務導航艙、展示工作流程、組織設備樹結構、圖形化工作指引、支持PDA等移動設備使用等。導航交互層設計的中心思想是：以資源管理為中心，以權限控制為手段，以圖形界面為交互方式，以定制擴展應對變化。
4結束語
航天發射場實施以信息系統為支撐的設備健康管理，能夠借助信息系統加強設備健康管理工作管控，實時掌握設備健康狀態，全面跟蹤記錄設備維護維修過程；能夠為設備健康管理提供準確及時的信息分析；能夠利用信息系統實現備件庫存預警機制，實現采購——庫存——消耗聯動，降低備件庫存及其備件成本；能夠利用信息系統的數據處理能力為設備健康管理決策提供科學依據。航天發射場對關鍵設備進行狀態監測與健康管理，可以提高設備健康管理水平，對于優化設備維修活動、輔助維修決策具有重要意義。
形狀記憶合金驅動薄壁圓管扭轉變形分析及試驗研究論文 篇3
中國載人航天工程于1992年啟動，經過十余年的努力，在4次無人飛行試驗的基礎上于2003年10月15日成功地進行了首次載人飛行，標志著我國載人航天技術的重大突破，并為繼續實施中國載人航天后續發展計劃建立了重要的技術基礎。
載人航天工程是一項高度復雜的巨大的系統工程。工程總體下屬7個大系統，集合了不同領域、不同學科的科學研究和工程技術人員，綜合集成了全國各相關研究部門、高等院校、工業部門大量先進的科學技術研究成果，采用大量的新技術、新材料、新工藝和新型元器件，建成了我國完整的載人航天科學技術體系。這個體系的建立在相當意義上代表了我國當代科學技術的綜合能力。客觀地評價，就載人航天工程而言，在眾多的支撐學科中，航天醫學工程學科的研究做出了獨特而重要的貢獻。
航天醫學工程學科在載人航天工程中的地位與作用
與無人的航天活動(如各種衛星)相比，所謂載人航天，第一要有人，即航天員(包括載荷專家)的參加；第二，要為航天員創造安全可靠的生存環境，保障航天員在飛行全過程中安全、健康、高效地完成任務。航天醫學工程學科正是圍繞著這兩個方面展開相關的研究工作，并在工程的研制中發揮重要的作用。
建設綜合素質優秀的航天員隊伍航天員在載人航天活動中的崗位和作用是不可替代的，他們將在航天的特殊環境條件下完成特殊的任務，因此必須具備特殊的品格和能力，必須具備特別優秀的綜合素質。這包括政治思想、身體、心理、專業技能、文化修養等各個方面。從技術層面上看，圍繞著航天員隊伍的生成和建設，需要一系列研究工作和技術保障工作的支持，主要集中在3個方面：
一是航天員的選拔。包括預備航天員的選拔、訓練過程中動態的選優、乘員組梯隊的確定及參飛航天員乘組的選定等。
二是航天員的訓練。包括航天基礎理論訓練、載人航天專業與技能訓練、航天任務訓練，以及貫穿于訓練周期全過程的體能訓練、航天特殊環境因素(簡稱航天特因)條件下生理耐力訓練、心理素質訓練和政治理論教育、文學藝術修養等。
三是航天員的醫學監督和醫學保障(簡稱醫監醫保)。包括建立航天員健康檔案，實施選拔過程、訓練過程、日常工作生活中的醫監醫保和醫學鑒定，特別是飛行任務前、中、后的醫監醫保工作。
航天員選拔、訓練和醫監醫保工作具有很強的實施性，但它們又是以充分的研究工作成果為基礎的。選拔標準(重點是醫學選拔標準)、選拔方法的制定，訓練方案的制定和訓練資源的準備，醫監醫保和醫學鑒定標準、醫監醫保實施方案的制定，所有這些都是在前期大量研究工作的基礎上完成的。尤其是涉及航天特因對于人體的影響及其防護技術研究，更離不開航天醫學和空間生命科學深層次的更為基礎性的研究支持。此外，實施過程也會不斷產生一些需要同步研究的新問題。
載人航天器設計的醫學工效學要求及評價
航天員安全性保障是載人航天工程的首要問題，必須納入工程的頂層設計。在全系統各技術模塊可靠性工作基礎上，從飛行全任務剖面分析，針對航天員的安全性采取充分的安全性保障措施和必要的冗余措施，確保航天員的生命安全和操作安全。載人航天器是航天員執行任務的載體，應該體現“以人為本”的設計思想，充分考慮并滿足航天員健康、安全、高效的需求。因此，與人緊密相關的醫學要求和工效學要求是載人航天器(也包括工程其它與人安全有關的技術系統)的重要設計輸入。醫學要求，通常就是保障人體安全健康的基本要求，包括座艙大氣環境(壓力、氣體成分、溫度、濕度、微量有害物質控制等)、飛行過程動力學因素(振動、加速度、沖擊過載)、聲環境(穩態噪聲、脈動噪聲)、輻射環境等要求；工效學要求則更多與人機界面、工作條件、操作安全等相關，包括座艙人機界面的結構布局、人工控制的人機功能分配及界面部件的設計、儀表顯示與照明系統設計、報警系統設計等工效學要求。所有這些要求的提出，均是以大量的航天醫學和航天工效學研究為基礎的。提出設計要求的同時，還要研究并提出相應的醫學、工效學評價方法與規范。工程研制部門應將醫學、工效學要求作為重要的設計輸入納入設計，在試驗中予以驗證，并在最終形成產品后通過評價。
載人航天器環境控制/生命保障系統和乘員支持系統研制環境控制/生命保障系統(簡稱環控生保系統)是載人航天器最具載人航天特征的一個重要系統，直接關系到航天員生命安全，是突破載人航天的技術關鍵之一。環控生保系統將在載人航天器射前待命、上升段、軌道飛行、返回及著陸等待回收的各個階段，為航天員創造合適的艙內生存環境條件，并提供生命活動的支持。從大的方面劃分，環控生保系統包括`座艙環境控制'和`航天員生命保障'兩大部分功能。前者實現座艙大氣壓力控制、氣體成分控制(包括有害氣體去除)、大氣溫度和濕度控制以及座艙的防火、防噪聲和防輻射問題。后者則是為航天員提供各種生活支持設施，解決空間飛行條件下，特別是在軌運行的微重力條件下航天員進食、飲水和處理個人衛生所遇到的特殊困難，保證人的正常生活。乘員支持系統一定意義上是航天員生命保障系統功能的擴展，將為航天員飛行活動提供航天服(含通信頭戴、生理測試背心)、艙內工作服、艙載醫監設備、醫保設施和航天藥箱，航天員飛行文件、飛行工作用品、個人生活用品、航天食品、飲用水、個人救生用品等。其中，航天服是航天員重要的個人裝備，在技術體系上也是環控生保系統的重要功能模塊，與環控生保系統的航天服循環分系統協同，保障座艙壓力應急等工況下航天員的生命安全。
空間站一類大型載人航天器上設置了所謂的“居住系統”，就其屬性而言，居住系統仍屬于環控生保和乘員支持系統的功能范疇，只是規模的擴展和技術的延伸。
其他配套的研究工作
配套于上述直接進入載人航天器設計或直接參與航天飛行的技術項目或工作任務，航天醫學工程學科還開展了以下研究和研制工作：
1)用于航天醫學研究、航天特因條件下航天員生理功能選拔和航天特因耐力訓練的各特種裝備的研制；
2)用于飛船環控生保系統和乘員支持系統研究和試驗驗證的各種模擬試驗設備的研制；
3)用于航天員任務訓練的各種模擬訓練器研制；
4)用于航天醫學研究和實施航天員醫監醫保的各種生物醫學測量技術的研究和設備研制；
5)載人航天和航天醫學工程情報信息研究。
這樣，就形成了以載人航天工程中航天員和航天員安全與生活保障兩大特色任務為背景的，包括航天醫學工程總體研究、航天環境醫學研究、航天重力生理研究、航天分子生物學研究、航天工效學研究、航天員選拔訓練技術研究、航天實施醫學研究、航天環境控制與生命保障技術研究、航天服技術研究、航天醫用電子技術研究、航天食品研究、航天環境模擬試驗技術和設備研究、航天模擬訓練器技術研究、航天醫學工程情報信息研究以及通用保障技術研究在內的醫工結合、多學科綜合集成的航天醫學工程學科體系。也正是以這樣的任務定位和學科優勢，航天醫學工程學科為突破我國載人航天技術發揮了應有的作用。
中國載人航天工程的后續目標
載人航天工程不僅是跨學科的高度復雜的系統工程，也是一項時間跨度很大，需要多少代人努力奮斗的不斷滾動發展的事業。為此，我國載人航天計劃制定之初就做出了“三步走”的發展規劃：
第一步，以載人飛船起步，突破載人航天技術，形成初步的載人航天技術體系；
第二步，突破出艙活動和交會對接技術，建立空間實驗室，形成一定規模的空間科學實驗和空間應用能力，并為空間站建設積累經驗；
第三步，建造較大規模，長期有人照料的空間站。“三步走”發展規劃，既借鑒了國外載人航天發展的經驗，又充分考慮了中國的國情，技術路線上也完全符合循序漸進的原則。
在完成載人飛船飛行試驗，證明我國載人航天技術初步突破的基礎上著手第二階段任務，有3個目標是明確的：
1)突破航天員出艙活動技術，驗證航天員的艙外作業能力；
2)突破飛船與空間目標飛行器(或空間實驗室)的交會對接技術；
3)建立一定規模的空間實驗室。
至于未來的空間站建設，除了規模擴大，應用載荷能力大幅提升外，重點需要生成和完善的將是有人值守的空間站長期運行的支持、保障和管理技術。任務帶學科，學科的發展保障任務的完成，又為任務的延伸與發展提供了基礎和條件。我國的航天醫學工程學科是在上世紀六、七十年代國家相關航空任務和前期載人航天計劃及其關鍵技術預先研究任務帶動下形成的初步基礎，又在完成載人航天工程第一階段任務中得到了迅速發展。面對工程的后續任務和目標，航天醫學工程學科的研究方向應該是明確的。任務背景不變，仍然是航天員和航天員的安全與生活保障兩大部分，但研究的重點應當聚焦在后續任務的目標上。
航天醫學工程學科的研究方向和重點
航天員的選拔與訓練
從后續載人航天任務的需求出發，航天員除了掌握第一階段要求的所有訓練內容，具備執行“神舟”飛船飛行任務的能力外，還將具備以下能力：
1)作為天地往返工具的載人運輸飛船的操作控制；
2)飛船與空間目標飛行器交會對接的操作控制；
3)實施出艙活動，完成規定的艙外作業；
4)實施對于空間實驗室的工作訪問，完成在軌期間對于空間實驗室的操作、控制和必要的維護、補給工作；
5)完成對于空間實驗室需要有人照料的.載荷實驗的操作管理。
為此，面對第二階段任務，航天員的訓練應突出如下重點：
1)與交會對接、出艙活動、有效載荷實驗及應用相關的專業理論和技術技能的訓練；
2)載人運輸飛船和空間實驗室的操作控制，尤其是手動控制、故障診斷與排除、在軌維護補給等能力的訓練；
3)交會對接，尤其是近距離靠攏、繞飛、入塢、對接、對接后狀態檢查、訪問及組合飛行期間管理、分離準備、分離、脫離并進入返回程序等操作控制技術訓練；
4)出艙活動，包括艙外活動航天服的使用及在線維護、“吸氧排氮”實施、氣閘艙設備操作、氣閘艙門啟閉及在線檢漏、艙外作業及工具使用、艙外活動中的通訊、微重力條件下人的體位活動規律的認識和把握等；
5)有效載荷實驗和應用項目的在軌操作。載人航天的任務周期和航天員選拔訓練周期都有一定的時間跨度，這是航天員隊伍建設必須考慮的因素。要在充分分析載人航天后續任務對于航天員要求的基礎上，對航天員隊伍未來若干年的發展趨勢做出評估，對航天員隊伍數量、專業、任務分工、年齡梯次、性別等綜合構成做出科學的規劃，并制定相應的選拔、訓練的長期工作目標，根據任務的發展，適時研究載荷專家和女性航天員的相關問題。
后續工程設計的醫學、工效學要求與評價
載人航天工程系統是一個典型的人機環境系統。系統中人—航天員，機—運載火箭、載人航天器、測控網、發射回收設施等，環境—航天器的外部環境和載人航天器內部的人工控制環境，構成了系統的三要素。針對后續任務，特別是中長期載人飛行的特點和需求，進行人、機、環境的整合設計，提出相關的總體性要求和工程設計的醫學、工效學要求，分析三者之間的界面關系及其物質、能量、信息的交換，合理分配界面功能和接口參數，尋求三者的最佳協配以達到系統總體性能的優化，保證系統中人的安全、健康和高效工作，醫學、工效學要求與評價在載人航天工程第一階段任務運行中發揮了重要作用。對于完善工程系統功能和品質，保障航天員生命安全、操作安全做出了貢獻。但這方面工作也存在某些不足，面對工程后續任務，醫學、工效學要求與評價工作一要強調進入頂層設計，二要有一定的超前性，使之從設計頂層和設計之初就成為必要的設計輸入條件，并在研制過程中進行滾動的評價與調整。醫學要求與評價，在一期工程的基礎上將主要考慮長期飛行載人航天器座艙環境和航天員出艙活動兩個方面。
重點是：
1)艙內有害氣體和微量有害物質控制要求；
2)艙內噪聲控制要求；
3)艙內大氣溫、濕度控制和航天員手控調節能力要求；
4)艙內輻射防護要求；
5)航天員睡眠區小環境控制要求；
6)艙外活動航天服設計的醫學要求(壓力制度、氣體成份、溫度、濕度、通風、光和空間輻射防護、靜電防護、醫學測量等)；
7)氣閘艙壓力制度和泄壓、復壓速率控制要求；
8)航天減壓病的預防與航天員出艙前吸氧排氮要求。
工效學要求與評價，在一期基礎上重點放在空間實驗室/空間站座艙人機界面設計和出艙活動、交會對接任務方面，包括：
1)艙載設備、載荷項目和艙內布局的人機界面工效學要求，尤其是可操作性、可維修性要求；
2)交會對接的手動控制要求；
3)對接機構布局、對接的艙門操作和訪問通道設計的工效學要求；
4)艙外活動航天服設計的工效學要求(穿脫性能、穿著舒適度、關節活動度、面窗視場、手控操作能力、通話性能等)；
5)氣閘艙專項設備操作界面、艙門設計，艙內外專用扶手設計、進出和艙外作業的定位安全性等；
6)艙外作業專用工具設計的工效學要求。
航天員醫監醫保與航天醫學研究
航天員的醫學監督、醫學保障和醫學鑒定屬航天實施醫學范疇，包括日常生活、訓練和任務醫監醫保三部分。在一期工程建立起來的醫監醫保工作制度的基礎上，后續任務的重點將是航天員飛行任務的醫監醫保：
1)長期飛行乘員組飛行作息制度的研究、驗證與實施；
2)長期飛行乘員組的醫監醫保制度的制定與實施；
3)長期飛行乘員組醫保用品，健身設備及在線醫監設備的配置與新設備研制；
4)航天員出艙活動前、中、后的醫學監督與保障。
面對中、長期載人飛行的航天醫學問題，特別是失重、空間輻射和封閉隔絕等環境因素的累積效應和復合效應對于人體生理、心理的影響及防護措施等涉及航天基礎醫學和航天環境醫學的研究，是后續載人航天任務醫學研究的重點。在地面實驗室條件下，從人的整體、器官、組織、細胞、分子到基因等宏觀微觀的不同層面，進行綜合-分解、分解-綜合的迭代研究。在此基礎上逐步創造條件過渡到空間飛行條件下的實驗研究。通過機理研究，制訂中長期飛行的環境醫學標準，完善飛行醫監醫保方案和防護措施，研制適應于長期飛行的艙載醫監儀器和醫保設備，為建立中長期飛行的綜合防護體系的建立奠定基礎。
航天器環境控制與生命保障技術研究
載人航天器環境控制與生命保障系統按其再生循環利用能力可分為3類。第一類為非再生系統，適用于短期飛行的航天器，航天員所需的氧氣、水以及實施控制所需的消耗性物質都由地面攜帶或運送，所有廢棄物也不再生利用；第二類為物理化學再生式系統，實現氧氣和水的再生利用，適用于中長期飛行的航天器；第三類為受控生態生保系統，引入生態平衡概念和經過優選的生物部件，參與水、氧氣和食物的循環再生利用，適用于永久性空間站或月球、火星基地計劃。“神舟”飛船環控生保系統屬第一類，其中相當一部分技術也可應用于未來的空間實驗室和空間站。面對中長期有人照料的空間站計劃，為減少地面補給，即減少等效發射重量，節省運行成本，必須發展物理化學再生式環控生保技術，重點解決氧氣和水的循環再生利用。
氧氣的再生
人體代謝呼出的CO2，經收集濃縮后進行還原反應生成水，水電解后產生氧氣和氫氣，氧氣重復供人體呼吸使用。這就構成了氧的再生循環回路。
水的再生處理更為復雜，包括冷凝水、衛生用水和生理廢水(尿)3部分。
冷凝水處理
人體呼吸排出的水蒸氣和體表出汗或蒸騰生成的水蒸氣進入座艙大氣，通過座艙溫濕度控制系統的降溫除濕組件使水蒸氣冷凝為水，并有效地實現了微重力條件下冷凝水的分離和收集。冷凝水是一種相對干凈的廢水，采用過濾和離子交換技術進行凈化處理，采取滅菌與保鮮措施并加入人體所需的微量元素，生成符合
衛生學標準的飲用水，重新供人飲用。衛生用水的處理處理個人衛生時產生的廢水含有較多的雜質，通常采用多級過濾裝置去除其中如皮屑、毛發一類固態雜質，在一定溫度條件下進行滅菌處理后進入去離子床去除水中的離子和洗滌劑類的化學物質，同時加碘殺滅細菌。處理后的水一般仍作為衛生用水重復使用。
生理廢水的處理
生理廢水主要是尿，人均日產尿量約1.5～1.6L。尿的處理最為復雜，通常采用膜技術和相變技術相結合的方法。收集到的尿液經預處理后加熱到一定溫度，然后在低壓環境下進行低壓滲透蒸發，滲透蒸發后生成的蒸汽經冷凝后成為尿液再生水。再生水經過相應的后處理，從技術上講可以滿足飲用水的衛生學標準，可重復飲用。但考慮到心理學上的因素，在氧和水再生循環回路的系統設計上對技術路線加以調整，將尿液再生水經適當后處理后用于電解制氧，而將上述的CO2反應生成的水(這是一種化學產水)經后處理后用于飲用。
物理化學再生式環控生保技術研究的重點：
1)關鍵功能部件的研制。包括固態胺CO2收集濃縮裝置、Sabatier加氫甲烷化反應的CO2還原反應裝置、固體聚合物電解池(SPE)式水電解制氧裝置、中空纖維膜與相變技術組合的尿處理裝置、多級過濾與去離子技術組合的冷凝水/衛生水凈化裝置、高效的靜態/動態水氣分離器等。針對長期飛行的特點，要特別注重產品的小型化、輕量化、高可靠性和在線可維修性設計。
2)系統集成技術研究。再生式環控生保系統是一個長期運行的多功能、多界面的復雜系統，系統的頂層設計和系統集成中應考慮如下因素：
a.根據系統的功能分配、總體布局要求和長期在軌運行的特點，突出系統模塊化設計和良好的可維修性設計；
b.為了適應人的代謝水平隨生活節律和工作負荷變化而出現的較大波動，系統應具有一定的自適應性。
c.為實現環境控制和生命保障的全部功能，系統技術構成上，除了氧和水的再生外，還必須集成座艙供氣調壓、通風凈化、溫濕度控制、測量控制、煙火檢測與滅火、廢物收集、供食供水保障等相關技術。考慮長期飛行的因素，要加強座艙微量有害物質的監測和去除能力。從環控生保技術的長遠發展看，還應該為未來受控生態生保技術的加入留有一定的接口。
d.確定飛行運行周期、乘組規模以及各種設計約束條件后，對系統的物質流、信息流和能量流進行充分的研究和分析計算，在此基礎上進行系統的配置設計、接口設計和界面參數的計算與分配。
3)系統的綜合集成演示驗證。以密閉的模擬試驗艙為平臺，建立以物理化學再生技術為核心的再生式環控生保技術地面綜合集成演示驗證系統，進行有模擬乘員組參加的長時間(不少于60d)的連續試驗，對系統功能、性能指標、人機功能分配、界面關系、醫學工效學要求、長期運行可靠性、安全性、在線可維修性等進行考核與評價，驗證系統物質流、信息流、能量流設計計算的正確性，為系統的工程化研制提供技術依據。
環控生保系統的保障對象是航天員，系統的綜合演示驗證又是以未來長期載人飛行任務為背景的人機聯試的大型試驗地面模擬試驗，因此在系統研制和地面試驗的全過程中必然融入航天醫學和航天工效學的研究內容。包括系統設計的輸入條件(尤其是與航天員健康、安全和高效工作相關的醫學、工效學設計要求)的確定，產品與系統品質的動態醫學、工效學評價，集成演示驗證試驗的醫學、工效學支持和受試人員的醫學保障等。同時也包括了與系統試驗，更與未來空間實驗室、空間站長期載人飛行任務相關的的乘員作息制度研究、醫監醫保制度研究、艙載醫監設備研制、長期密閉艙室微量污染物生物效應和檢測控制技術研究、長期密閉的狹小環境條件下乘員的工效學研究、心理學及心理支持方法研究等等。
出艙活動與交會對接的相關技術研究
載人航天器安全運行、航天員出艙活動和航天器交會對接，并列為載人航天近地軌道活動的三大技術，是建立空間實驗室/空間站的重要前提。出艙活動和交會對接技術都需要航天員的直接參與，因此，除了前面已經提到的與之相關的航天醫學和工效學的研究內容外，還有一些直接保障航天員生命安全和操作安全的關鍵技術及關鍵設備研究和研制。
出艙活動相關技術
航天員出艙活動一般包括3方面的任務：航天器在軌故障排除與維護保養，有效載荷的布放、回收和在軌照料，大型空間站和空間設施的在軌安裝、構建。完成這些任務都需要航天員穿著艙外航天服，離開母體航天器進入太空。因此，突破出艙活動技術的重點是艙外航天服的研制和進出航天器使用的氣閘艙的建立。
艙外航天服一定意義上是艙內航天服技術的延伸，但它被要求在脫離母體飛行器的情況下保障航天員的安全，同時又能完成必要的操作任務，所以功能上相當于一個具有環控生保功能的小型航天器，技術遠比艙內航天服復雜，安全可靠性要求極高。艙外活動航天服包括3個主要技術模塊：
1)航天服本體
艙外航天服必須按氣密和絕熱要求設計；構形符合人體工程學要求，內部留有適當空間，以便建立滿足航天員生存需要的小環境；以高強度輕型合金為材料的硬式結構件為主，主要活動肢體段采用具有良好氣密性的活動關節連接；外層包覆特種多功能復合材料，高強度、絕熱、防空間輻射和光輻射、防原子氧、防靜電，局部特殊設計的部位還可起到通信天線的作用；面窗應具有良好的防霧、防空間輻射和防光輻射的能力。
2)便攜式環控生保系統
創造航天服內部的生存環境，提供航天員呼吸用氧，去除二氧化碳和水汽，控制內部壓力、溫度、濕度，保持良好通風，排除廢熱。便攜式環控生保系統在方案原理和技術上可充分借鑒飛船座艙環控生保技術，但要著重解決小型化、輕量化和高可靠性問題。重點研制水升華原理的高效冷源，實現服裝內的降溫除濕。
3)測量通信系統
包括航天服內的環境參數測量、便攜式環控生保系統的重要性能參數測量與控制，以及反映航天員健康狀態的生理參數測量；以無線方式實現與航天器的數據通信及航天員的通話，并通過航天器實現與地面的通信。
氣閘艙主體技術屬于航天器總體，但以下技術必須由航天器座艙環控生保系統實現：
1)氣閘艙壓力和氣體成分控制以及出艙前后氣閘艙泄壓、復壓速率控制；
2)氣閘艙復壓的氣源配置；
3)防止減壓病發生的航天員吸氧排氮裝置；
4)艙外活動航天服出艙前的準備及回艙后的維護補給。
交會對接相關技術
航天器在軌交會對接是一項十分復雜的技術。其中，實施對接、組合飛行和實施分離過程中，以下技術與航天器座艙環控生保系統緊密相關，需要研究解決：
1)對接成功后對接面的氣密性檢查與泄漏的應急措施；
2)對接過渡段的壓力控制；
3)乘員互訪前，雙邊航天器艙內環境的平衡控制與信息交互；
4)組合飛行時，艙內環境的平衡控制及環控資源的使用控制；
5)實施分離前，雙邊航天器艙內環境參數的調整與信息交互。
訓練與試驗模擬技術研究及地面設備研制
面對載人航天后續任務，需要研究解決航天員空間實驗室/空間站全任務訓練、交會對接技術訓練、航天員失重模擬訓練、出艙活動技術訓練等訓練模擬技術。其中，出艙活動模擬訓練技術除了出艙程序、作業內容的模擬訓練和評價外，還應包括艙外活動工效學的研究與評價，重點是模擬失重條件下人的體位控制、專用工具的適人性和安全性評價。
結束語
航天醫學工程學科的形成和發展是與我國的載人航天計劃密不可分的。在完成我國載人航天工程第一階段任務中，航天醫學工程學科發揮了重要的作用，同時也得到了迅速發展。認真總結前期工作，瞄準載人航天后續計劃中與之相關的目標，結合學科的特點和優勢，分析任務，細化目標，突出重點，緊緊圍繞航天員和航天員安全與生活保障兩個方面有計劃分層次地部署后續研究工作。這樣做，無論對于載人航天后續任務的展開還是航天醫學工程學科的建設，都是十分重要的。
形狀記憶合金驅動薄壁圓管扭轉變形分析及試驗研究論文 篇4
一、引言
隨著21世紀科技水平的不斷進步，人的綜合素質越來越高，相應地對自身教育的要求和渴望也不斷提升，高等學校的毛入學率在20%以上，這說明我國的高等教育已經步入高等教育大眾化階段。另一方面，考慮到我國的教育資源總體是有限的，若將其平均分配勢必導致精英教育的缺失，直接影響到科技的自主創新能力和高層次專業技術人才的涌現。因此，合理優化配置有限的教育資源，將大眾教育與精英教育有機結合，符合國家的根本利益。
研究型大學高層次精英教育的方式多種多樣，但目標都是為了培養出拔尖人才，提高教育質量，起到優化教育資源配置的目的。首先，應該創造有利于精英人才培養的學習環境。其次，應加強教育管理水平。最后實施厚基礎寬專業的分層教學。
雖然國內外諸多研究者對于研究型大學高層次精英教育和大眾化教育進行了較為廣泛的研究，取得了一系列的研究成果，但是對于航天特色背景下控制工程專業而言，此類研究卻十分有限，因此本文基于上述的高校精英教育和大眾化教育的研究成果，結合航天特色背景下控制工程專業研究生培養的實際需求，力求從航天專業特色出發，探索出一條符合航天特色背景下控制工程專業學位碩士研究生培養的可行之路。
二、航天特色背景下控制工程研究生的培養策略問題
航天特色背景下控制工程專業屬于高技術行業范疇，專業的特殊性要求對學生的培養應更為精益求精。如何針對航天特色背景下控制工程專業，探索新的教育教學策略，使得所培養出來的學生，既能滿足航天領域的專業需求，也能適合于現代社會寬泛的就業環境，將是值得深入研究的問題。
一方面，航天特色背景下控制技術屬于國防的重要領域，相應地航天特色背景下控制工程專業人才培養應定位在精英教育，即所培養的人才應該擁有奉獻國防事業的聰明才智，具有高層次的素養，能夠滿足航天發展的高需要。另一方面，如今的大學教育越來越向大眾化的方向發展，包括寬廣的知識層面、寬進寬出的考核體系等。因此，如何針對航天特色背景下的控制工程專業，在精英教育和大眾化教育之間尋找一種平衡，讓所培養的部分學生能投身到國防事業，成為國家的棟梁之才，而另一部分學生亦能融入社會，成為大眾的一員，將是值得深入探究的問題。
三、航天特色背景下控制工程研究生的培養措施
為了提高航天控制專業教育教學質量，達到優化教育資源配置的目的，具體措施建議包括以下幾方面。
1.厚基礎、寬專業的分層教學策略。航天特色背景下控制工程專業課程可以采用厚基礎、寬專業的分層教學。通過積極主動的思考，完成對重要知識點的掌握，這樣的學習過程將會讓學生記憶深刻，且過目不忘，更為重要的是，通過深入探究問題的實質，能夠培養學生的創新性思維，鍛煉學生的認知能力，從而有助于學生今后從事創新性的航天科研工作。
2.教研一體化的培養方式。航天特色背景下控制工程專業課程可以將教學與科研、理論與實踐充分結合起來，在講述理論來源、推導證明過程的同時，著重強調理論的實際應用價值及對人類生活進步發展的意義所在。將枯燥乏味的理論與學生身邊的科研項目緊密聯系起來，以調動學生學習的興趣。此外，教師在授課過程中應該留出一定的時間與學生進行討論溝通，甚至還可以采用讓學生融合到科研項目的實際研究中，從而有助于教師了解學生對理論知識的掌握情況，也可以調動學生學習的積極性。
3.研究生培養中的引導與實踐策略。航天特色背景下控制工程專業課程除了理論部分，還有一部分內容需要通過實驗來加以詮釋，如何在已有的課程學習基礎上，教師通過適當引導，結合數學或半物理的仿真模擬達到深化教學內容、提升教學品質的目的。此外，航天控制專業的課程較為特殊，所針對的對象通常情況下無法獲取，因此在課堂上只能以視頻的形式來展現給學生，相應地在實驗過程中，航天器對象模塊也只能通過編程的方式來虛擬實現，但傳感器、執行機構以及控制器卻能真實存在，正是這種特殊的模擬形式使得航天特色背景下控制工程專業課程的引導與實驗環節富有挑戰性。
航天特色背景下控制工程專業課程的內容主要包括姿態動力學與控制、軌道動力學與控制等，這些內容涵蓋了航天器基本的運動機理，覆蓋了航天控制領域若干的研究方向，在課程學習中需要引導學生開拓思路，結合實驗的仿真策略，激發學生的求知欲望，探索航天的未知空間。此外，考慮到航天特色背景下控制工程專業課程的專業特色，在教學的過程中，應該從基礎的萬有引力定律入手，由淺入深，引導學生邁入到航天控制的知識體系。譬如航天控制的本質是什么?與航空器控制的差別是什么?等等問題，需要在課堂上與學生逐一探討，同時還需要把握航天控制的最新研究方向，包括探月、探火等深空探測的控制問題與傳統航天控制的差異，空天飛機的實現與全程自主控制，等等，通過結合這些最新的研究動態來激發學生的興趣，從細節中感染學生，讓他們記憶深刻。
航天特色背景下控制工程專業課程的最大特點是理論較為復雜，內容頗為煩瑣，看上去略感乏味，卻充滿了回味，如果僅從原理上去解釋問題，學生的理解可能仍有限，因此實踐環節必不可少，設計直觀、生動的仿真模擬實驗來鞏固課程內容，讓學生在實驗過程中感受到航天控制專業的價值所在，凸顯專業的重要性。航天控制系統包含被控對象、傳感器、控制器和執行機構，要想構成一個完整的實驗過程，每個部分都必不可少，然而側重點又不盡相同，作為課程本身，更多關注的應該是航天器的建模與控制方法，即要求學生在進行課程實驗的時候，采用教材中的`基本理論和控制策略實現航天器的仿真模擬過程，先通過數學編程的形式來開展實驗，結合教材的原理和方法，將航天控制系統的每一部分都以代碼的形式進行模塊化處理，并將這些模塊并聯起來完成一體化的模擬仿真，進而結合氣動臺、陀螺儀等設備開展半物理的仿真實驗，讓學生在實際動手的過程中掌握課本知識的要領，達到學以致用的目的。
4.加強研究生教育管理策略。航天特色背景下控制工程專業研究生的教育管理水平主要體現在對不同學生所使用的不同管理方法，避免在學生之間采用等同劃一的計劃和要求，允許學生個性化發展，并在此基礎上給予學生適當的指導，以發掘每個學生在不同領域的潛能，為其設計出合適的學習計劃，并定期對學生的學習情況和動態進行跟蹤和測試，通過這種人性化的教育管理模式將有助于航天人才的脫穎而出。
三、結語
航天特色背景下控制工程專業由于自身的特殊性，其初始定位是精英教育的范疇，而目前隨著高校的擴招，大學教育呈現大眾化的趨勢，為尋求航天控制專業精英化教育和大眾化教育之間的平衡關系[6]。航天特色背景下控制工程專業的人才培養通過分層教學、教研一體化的方式、社會實踐等手段來引導學生朝著積極的方面發展，確保拔尖人才進入到航天科研院所的同時，亦能使一般學生學有所成，在各行各業中都有所建樹。
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1航天企業的質量成本管理現狀
目前，航天企業在質量成本管理方面取得了巨大的進步和顯著的成績，但還存在一定不足。第一，質量管理體系某些環節信息流通不暢，質量成本基礎數據的記錄和匯總在某些方面還不夠細致、全面。第二，對生產階段的質量成本很重視，而對設計階段的質量成本不夠重視。產品從最初的創意到最終交付給顧客，要經歷研發、設計、生產、調試以及售后服務等多個階段。而生產階段成本的高低，受研發和設計的制約。第三，在制定設計標準和檢驗標準時對質量成本因素考慮不足。第四，關注質量不足成本，而忽視質量過剩成本。質量過剩成本即產品質量超出顧客需求而產生的過剩成本，這部分成本極大地增加了質量成本，但往往被忽視。
2質量成本管理的現實意義
質量成本管理是以尋求最佳質量成本為基本出發點，對質量成本進行的預測、計劃、統計、核算、分析、控制和考核等一系列的組織活動，其目的是在質量、成本和效益三者之間取得最佳效果。因此，開展質量成本管理具有重要的現實意義，具體來說，主要包括以下幾方面。
2.1有利于管理層掌握質量管理中存在的問題，進行質量決策
通過質量成本的計算與分析，管理層能看到各項費用所占的比例，具體了解產品質量管理中存在的問題及其對經濟效益的影響，進而對質量管理做出正確決策。
2.2有利于控制和降低成本
目前，顧客對產品精密度、可靠性的要求日益提高，為使產品滿足顧客需求而支出的質量成本也日益增多。因此，分析質量成本中4類成本的比例關系，尋求質量成本的最佳值，并對其進行控制能最大限度地降低質量成本，從而達到降低產品成本的目的。
2.3有利于創新質量管理，提高產品質量，提高經濟效益
對質量成本進行分析與計算可預防不合格產品的產生，有助于推進質量改進，進而提高產品質量，提高企業的經濟效益；還可使工作人員了解產品質量，使工程技術人員增強經濟觀念，有利于提高企業的管理水平，增強質量體系的有效性。
3質量成本管理及應用
3.1完善信息采集系統，優化信息管理
質量體系各相關部門應及時溝通，發揮質量成本信息在各類信息中的主渠道作用，擴大質量成本信息的`采集面，全面了解和掌握采購、生產、質量和管理等方面的控制程序及其生成數據，進一步完善質量成本信息的收集、整理和反饋利用等程序，建立質量成本的綜合信息數據庫，健全以質量管理部門為中心的質量信息反饋管理系統，理順質量信息的流通渠道，及時收集、分析、處理和傳遞有關質量信息，供領導決策時參考。
3.2強化關鍵環節的質量成本控制
既要重視產品形成全過程中的質量成本管理，也要強化關鍵環節的質量成本管理，以控制產品形成全過程，包括設計開發階段、生產階段和銷售服務階段。
3.3利用數據挖掘技術，實施質量成本的數字化管理
在質量成本管理過程中，不僅要進行定性分析，也要注重定量計算和分析。要進一步完善質量成本核算及分析體系，全面收集研發、設計、生產、調試、采購以及售后服務等方面的成本信息，建立質量成本信息綜合數據庫，利用數據挖掘技術進行統計、分析，建立質量成本控制模型，找出影響質量成本的主要因素，以指導質量成本管理。
3.4加強培訓和全員質量成本管理
首先，對有關管理人員開展質量成本管理教育，增強其質量成本意識。教育內容應包括質量成本與產品成本的關系、質量成本與產品質量的關系、質量成本在各項費用中所占的比例和對經濟效益的影響等方面。其次，對質量管理人員、有關技術人員和統計、財會人員進行分階段的教育培訓。基于質檢部門對產品質量進行把關、財會部門對質量成本進行核算的管理格局，致使許多人誤認為質量成本管理僅是質檢及財會部門的職責，而實際上質量成本的形成是所有部門共同協作的結果，片面理解質量成本由質量部門來推動是極其錯誤的。正如零缺陷管理大師克勞士比所說“質量遠遠不是質量管理部門的事情”，只有各部門通力合作，才能有效控制質量成本。
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前言
近些年來，我國航天技術應用航天企業的發展逐漸走向市場化的運用體系，而要如何在競爭激烈的市場下生存和發展，也成為當今航天企業非常重視的問題，特別是在市場經濟發展非常迅速的情況下，如何做好企業組織體制以及管理機制的創新工作也逐漸被重視起來，對此，本文主要對我國航天技術應用產業企業組織體制與管理機制創新進行研究分析。
一、我國航天技術應用產業企業組織體制的創新研究
1.應用神經網絡對企業組織體制的創新
所謂神經網絡，主要是通過大量的處理單元組成自適應、非線性以及自組織的系統，并試著去模擬人類的神經系統，實現對信息進行記憶、加工、處理的功能，將該系統應用于企業組織體系中，對其體系的創新有著極大的作用，而且，通過神經網絡系統的運用，更有利于航天技術應用的控制、管理和改進。當然，將神經網絡系統應用到企業組織體系實現對其體系的創新，必須要建立相應的模型，如，自組織網絡模型、多層次感知模型、連接型網絡模型等，并且，在社會經濟不斷發展的過程中，對其系統進行不斷的改進和完善，向著人工神經網絡系統的方向發展，對我國航天技術應用產業企業組織體制的創新與發展有著重大的作用。
2.加強對航天技術應用產業企業組織體制創新的控制
一般情況下，在對航天技術應用產業企業組織體制進行創新的過程中，由于涉及到的因素比較多，其中不乏有很多對航天企業組織體制的運行以及發展會產生影響，如果不能及時對這些因素進行控制的話，后果不堪設想，因此，需要加強對航天技術應用產業企業組織體系創新的控制。做好航天企業組織體制創新糾偏工作，主要由專業、技術人員等多個部門人員組成糾偏小組，一旦發現組織體制創新過程中出現偏差的話，要及時采取相應的糾正措施，確保航天技術企業組織體制創新的有效性。另外，要完善控制警戒線，合理編制創新糾偏指標的臨界點，對創新方案做好充分的評價和監督，以保證我國航天技術應用產業企業組織體制創新工作的順利進行。
二、我國航天技術應用產業企業管理機制的創新
1.戰略型管控模式的創新
所謂戰略型管控模式主要對企業的管理實施戰略管控模式，不僅要注重企業的資源配置，更要從企業整體戰略發展進行控制。利用戰略型管控模式作為航天技術應用產業企業管理機制創新的主要方向，在實施的過程中，將航天企業作為戰略發展的中心、考核的中心、融資的中心、公共平臺服務的中心等，凡事管理都要以中心發展為主，而對于其他的子公司來說，主要將其作為市場發展中心、利潤中心等，這樣就可以對航天企業實時核心以及外圍的戰略型管理，是當今大多數企業管理機制創新的首選。
2.績效管理形式的創新
對航天企業管理機制的創新，其主要目的就是促進企業的.快速發展，給企業帶來更多的可發展空間，全面提升企業發展的效益。傳統航天企業的管理機制，對員工以及部門都有著明確的工作要求，按照相關要求完成工作之后，并沒有對個人以及部門的績效進行考核管理，使得一些人員工作付出多卻得不到相應的回報，從而影響到員工工作的積極性。眾所周知，企業的發展是需要靠員工來維持的，從某個角度來講，員工是企業發展的主體，更是企業管理機制運行的主體，因此，可以利用績效管理形式的應用實現對航天企業管理機制的創新。通過建立績效指標、平衡積分卡等標準考核體系，來將企業整體發展目標用以明確進行引導，再通過科學的績效指標的落實，使得航天企業總部從繁雜的具體業務中解脫出來，并在戰略發展、資源整合優化方面發揮更大的作用，而在具體業務層面賦予子公司極大的自主權，從而形成一批具有個性和活力的業務運營單元。這樣不僅對航天技術應用產業企業管理機制進行了創新，更有效的提升了管理機制的運行效率，促進航天技術的快速發展。
3.預算管理手段的創新
企業的管理機制，不僅要對企業業務、人員的管理，更要加強對企業錢財的管理。在社會經濟快速發展之下，對航天技術應用產業企業管理機制的創新，應以預算管理作為實施管理機制創新的重要手段，通過對成本費用、投資、融資等項目展開全面的預算管理，更有利于結合企業的發展戰略對企業進行管控，而且，通過合理的預算指標管理，對航天企業做出重大發展決策起到一定的控制作用，再根據預算考核的數據，可以對企業戰略執行的結果進行全面的考核，發現不足，便于及時改進和完善。
三、總結
綜上所述，隨著社會經濟的不斷發展，我國航天技術的發展也極為迅速，而且，在以航天技術為產業基礎的企業組織體制以及管理機制也進行了一定的補充和完善。通過本文對我國航天技術應用產業企業組織體制與管理機制創新的研究分析，作者結合自身多年工作經驗，以及自身對航天企業組織體制和管理機制的了解，主要從基于神經網絡對企業組織體制的創新、加強對航天技術應用產業企業組織體制創新的控制、戰略型管控模式的創新、績效管理形式的創新等幾方面內容進行分析，希望通過本文的分析，進一步促進航天企業的發展。
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