“万能标尺”精测战机“五脏六腑”

时间: 2024-01-18 19:28:54 |   作者: 乐鱼体育官网是大巴黎赞助商

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  前不久,国外一家公司宣布,计划在一款五代机上投入到正常的使用中一种自主式装配计量和无损检测系统,用以精确测量战机构件的尺寸,并将检验测试的数据与设计模型作比较,供设计人员参考。该企业介绍,如果这款系统得到推广应用,将大幅度的提高新战机的研发生产效率。

  在航空装备制造领域,计量技术是战机研发的重要基础。无论是数字设计、精密制造还是维修保障,都需要计量技术的支持,它就像一把“万能标尺”,丈量着战机各系统技术指标,确保战机飞行安全。可以说,航空计量技术水平的高低,直接决定着航空装备制造质量。

  自战机诞生以来,世界航空强国就将航空计量作为重点领域进行科研攻关,助力战机不断追求极限性能。那么,航空计量技术如何伴随战机迭代发展?航空计量又有哪些技术难点?本期,我们邀请空军某装备修理厂计量检验测试中心高级工程师王莉为您解读。

  2018年10月29日,一架从印尼首都雅加达飞往邦加槟港的波音737客机在太平洋上空失联坠海。印尼国家运输安全委员会调查事故后发现,机务人员在修理迎角传感器时违规操作,导致迎角测量数据产生误差,最终酿成大祸。此事件一出,各家新闻媒体纷纷跟进解读,其中“航空计量”这个名词被屡屡提及,受到很多航空专家的高度关注。

  追溯历史,早在100多年前,莱特公司在第一条飞机生产线上,制订了整条产业链量值一致、测量过程受控、测量结果准确可靠的安全生产规定,该规定成为航空计量的“雏形”。

  两次世界大战后,螺旋桨战机被喷气式战机取代,复杂精密的飞机系统助推了航空计量的快速发展。

  然而,既要追求战机的高性能,又要精确测量战机性能数据并不是一件容易事。现代战机是一个复杂的热力机械系统,在战机研发生产的全部过程中,航空计量要集中解决3道难题:

  一是耐高温。涡扇发动机工作时,涡前温度可达到1500℃,温度传感器必须经得起高温炙烤,还要确保测量结果准确可靠。早期,航空设计师会通过水冷和气冷两种方式为传感器降温,但收效甚微。

  20世纪80年代,国外一家公司选用耐高温的铱铑材料为传感器打造“金钟罩”,使其在非水冷条件下经得起1700℃的高温烘烤;英、法等国军工企业还发明了光纤测温、波谱测量等技术,对航空发动机进行“隔空诊脉”,从而获得真实可靠数据。

  二是抗振动。众所周知,振动是战机承力部件的“头号杀手”。在战机研发阶段,除了肉眼不难发现的裂纹,不少构件故障极具隐蔽性,通过强拆手段查找设计缺陷效率低下,且数据结果并不准确。

  此路不通,必须另辟蹊径。一些设计师巧妙地研究材料内部结构异常而引起的热、声、光等反应变化,成功研发出内部缺陷检验测试设备。国外某公司使用高度敏感的红外摄像机来检测飞行器复合材料,通过计量热量差异,识别蒙皮下的断层区域。这种检测设备如同一副“”,让问题隐患“无处遁形”。

  三是数据多。战机进入生产环节,精确处理海量数据能力决定着精密制造水平。以航空发动机叶片制造为例,叶片测量参数多,自动化生产的全部过程中数据采集速度达到每秒上万个,数据处理能力关系到战机的生产质量和效率。

  为提高对整体叶盘叶片的检测效率,英国雷尼绍公司开发了一种高速扫描系统,每秒可以采集上千个3D数据点。与传统的机内测量技术相比,高速扫描系统不但可以缩短测量时间,还能够对叶片前边缘进行精准测量,叶片成品率持续攀升。

  事实上,战机的关键零部件生产总装是一个串联过程,任何一个环节出现一些明显的异常问题都会导致产品质量不合格。近年来,数字化测量被大范围的应用于工装制造、零件检验、战机组件扫描分析和逆向建模等航空制造领域,为战机打造“钢筋铁骨”。

  一款新型战机的研发技术再先进、设计图纸再完美、试验再成功,能不能持续发挥出战斗力,还要看战机的维修保障技术能力。

  以印度空军为例:过去40年坠毁战机高达上千架。其中一个重要原因是印度空军后勤保障能力不够,很多机型设备缺乏配套的计量检验测试仪器,战机常常“带病”飞行,导致故障率居高不下。

  20世纪90年代,随着战机向着多用途方向发展,机载电子设备数量成倍增加,但战机的可靠性反而降低。电子操纵系统时常会出现误判等错情,因此更加依赖数据监测的准确可靠。

  为此,航空计量作为战机的“数据医生”,采取了一系列措施来保证战机的可靠性——

  为维修设备绘制“心电图”。要想维修一架战机,第一步是要有一套完好的维修设备,而航空计量是保证维修设备精准有效的关键。针对电子测试设备,工程师通常会输入模拟信号、计量设备的反馈信号,就可以绘制出受检设备的“心电图”,设备的健康情况一目了然。

  用“听诊器”发现故障征候。任何故障发生前,都是有迹可循的,越早发现故障越有利于战机飞行安全。修东西的人除了观察战机的各项性能数据外,还会通过振动、温度等参数变化剖析故障问题,甚至将计量检测系统搭载到战机发动机试车平台上,像“听诊器”一样对战机“心脏”进行实时监测,反馈异常信号。

  为返修战机“做体检”。修东西的人作为战机的“数据医生”,会按照“一机一状态”要求,对整机性能和状态开展评估。检验时,修东西的人将健康评估模型植入监测传感设备,通过监测润滑油成分、主轴轴承噪声等多项数据,为战机“验血”“把脉”,发现并及时排除战机故障问题。

  计量界有这样一句话:“只有测量出来,才能制造出来。”每款武器装备的迭代升级,不能离开计量技术的发展进步。

  去年,美国海军向国会提交的2022年预算草案没有关于电磁炮的开支。自2005年以来,这项开支年年都会出现在海军“未来研发项目”的清单中。美国海军官方表示,电磁炮项目将被冻结,所有研发内容将被记录并封存。这在某种程度上预示着,这个花费5亿多美元的项目被迫叫停。

  其实,这样的结局并不意外。早在之前的试制过程中,电磁炮在180公里极限射程时,误差高达100米以上,根本没办法命中目标。高强度电磁脉冲的计量校准技术难度很大,美国海军不得不将这一个项目无限期搁置。

  “工欲善其事,必先利其器。”计量技术是支撑武器装备研发和作战使用的重要基础,被喻为技术创新的“种子”。航空航天、精确制导、电磁对抗、通信导航等领域都需要计量技术的支持。

  俄罗斯十分重视计量技术的积累和研发,在时间计量方面多次取得技术突破,衍生出的先进制导技术,擦亮了战略和战术导弹的“眼睛”。在打击叙利亚“ISIS”目标时,俄罗斯“口径”导弹穿越上千公里,打击精度在10米以内,展现出优异的精确打击能力。

  近年来,量子技术在计量领域快速兴起,其单量子水平的极限探测、精准操纵和极限运用,是传统物理计量精度的上百倍。由此发展而来的量子惯性导航,具有高精度和高灵敏度优势,有效解决了GPS导航精度随时间推移而降低的问题。

  2016年,英国皇家海军在测试潜艇时发现,量子导航系统精度在24小时内的定位误差仅有1米。不仅是水下,地下和建筑群里等导航卫星难以探测到的地方,量子惯性导航一样能发挥作用。利用量子重力仪或磁力仪对该区域的磁场进行精确测量,导航精度可以精确到厘米级。有人预言,量子计量的发展将对军事应用带来革命性影响。

  此外,在联合作战方面,无人作战系统和空天一体化作战网络的建立,需要一些时间计量的高精度同步。世界上多个国家的研究机构都在开展高性能计量设备的小型化、工程化研究。原子钟、量子接收机等高精度计量设备日趋成熟,将成为卫星、战机、导弹、地面雷达等装备“最强大脑”的重要组成部件。

  未来,计量技术会向着系统化、综合化、多参数化的方向发展,以适应武器装备的信息化、体系化需要。能预见,随着装备更新换代速度加快,新型计量设备将不断问世,测量范围越来越广,技术指标慢慢的升高,计量技术越来越先进。(祁宇豪 王若璞 王子昂)

  产业兴,则乡村兴。产业振兴是乡村振兴的基础,也是农民增收的关键。随着乡村振兴战略的实施,乡村产业对农业农村现代化的基础支撑作用更加凸显。

  2023年,我国造船完工量、新接订单量和手持订单量以载重吨计分别占全球总量的50.2%、66.6%和55.0%,以修正总吨计分别占47.6%、60.2%和47.6%,三大指标国际市场占有率均保持世界第一。

  据悉,王双明院士团队长期致力于推动富油煤资源研究,坚持主张要“降煤、稳油、增气”。此后,该团队又建成了世界第一个富油煤地下原位热解采油示范工程,并成功地将富油煤中蕴藏的煤焦油开采出来,最大限度实现了富油煤资源的“取氢留碳”。

  英国剑桥大学和美国辉瑞公司合作开发了一个平台,将自动化实验和AI(AI)相结合,以预测化学物质如何相互反应,从而加速新药的设计过程。

  根据1月11日发表于《通讯-生物学》的一项研究,科学家在5名古人类身上发现了一些已知最早的性染色体综合征病例。通过对古代DNA进行测序,研究人员之前发现了两名染色体数量不标准的古代人,这中间还包括一名患有唐氏综合征的婴儿。

  据近期《细胞干细胞》杂志报道,荷兰胡布雷希特研究所研究小组制造了第一个人类结膜的类器官模型。从长远来看,新模型甚至有可能为眼部烧伤、眼癌甚至遗传病患者制造替代结膜。

  酵母是一种有机体,在黑暗中发酵,暴露在阳光下可能会阻碍甚至破坏这一过程。由于液泡功能与细胞衰老有关,团队还发起了合作项目,以研究视紫红质蛋白如何能减少酵母中的衰老效应。

  记者15日从安徽省量子计算工程研究中心获悉,截至1月15日上午10时,我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”已为全球用户成功完成33871个运算任务。

  近日,中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、王亚教授等人在量子精密测量领域取得重要进展,提出基于信号关联的新量子传感范式,实现对金刚石内点缺陷的高精度成像,并实时观测了点缺陷的电荷动力学。研究团队基于自主发展的氮—空位色心制备技术,可控制备出相距约200纳米的3个氮—空位色心作为量子传感系统,通过对随机电场探测展示了这种新的量子传感范式。

  一个国际研究团队近日在美国《当代生物学》杂志上发表论文说,他们确认的一块皮肤化石碎片是目前已发现的最古老的动物皮肤化石,比此前的发现至少早1.3亿年。

  华南理工大学材料科学与工程学院褚衍辉研究团队通过多尺度结构设计,成功制备了兼具超强力学强度和高隔热性的高熵多孔硼化物陶瓷材料。研究团队制备出的这种高熵多孔硼化物陶瓷材料,其优异性能源于“三宝”,即微观尺度上构筑的超细孔、纳米尺度上强晶间界面结合,以及原子尺度上严重晶格畸变。

  记者日前从北京市农林科学院获悉,国家农业信息化工程技术研究中心、北京市农林科学院信息技术研究中心联合中国科学院西安光学精密机械研究所,成功研发出首款国产化新型视频高光谱与点云“图-谱合一”传感器。

  《自然·化学工程》创刊号1月12日发表一项研究,报道了一个能对蛋白质进行工程改造的、由AI(AI)驱动的全自动机器人。最好的策略是,不在这些重复又费力的工作上和人工智能比高低,而是腾出精力在更富创造性、思想性的工作上,展现人类独特价值。

  从中国计量科学研究院获悉,日前,该院新增的5项基于北斗的远程时间频率校准与测量能力通过国际评审,相关结果在国际计量局关键比对数据库中发布,标志着基于北斗的远程时间频率校准与测量能力首次获得国际互认。

  近日,国家知识产权局公布2023年知识产权有关数据,引发全社会广泛关注。立足新时代新征程,作为国家创新发展战略性资源和国际竞争力核心要素,知识产权的作用更加凸显,其规模、结构、质量必然的联系到高水平科技自立自强目标的实现。

  已是深冬时节,晚上10时半,清冷的月光打在地上,南京农业大学校园一片静寂。树影摇曳间,一位老者沿着小径,打着手电筒缓步前行。他叫盖钧镒,今年88岁,是中国工程院院士、南京农业大学国家大豆改良中心主任,也是目前全国唯一一名研究大豆的院士,学生们都喜欢叫他“大豆院士”。

  大众汽车则展示了首批将AI大语言模型ChatGPT融合到现有IDA语音助手功能的车型。

  根据中国信息通信研究院发布的《中国算力发展指数白皮书(2023年)》,我国智能算力增长迅速,增速为72%,在我国算力中占比达59%,成为算力迅速增加的驱动力。

  人工智能大模型的出现,为通用AI的实现打开了新的想象空间,极大的提升了人工智能处理复杂任务的能力。

  至今,长光卫星已成功实现了“百星飞天”的阶段性目标,并逐步成为全世界重要的航天遥感信息源自。

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