時間：2023-03-22 17:35:45
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇航空航天技術(shù)論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵詞：物理；航空航天；問題；探討
中國航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展也給我們的高考命題提供了很好的素材。2008年發(fā)射"神舟七號"，航天員出艙在太空行走；2011年8月，"嫦娥二號"成功進入了繞"拉格朗日點"的軌道，我國成為世界上第三個造訪該點的國家；"神州八號"飛船與"天宮一號"目標(biāo)飛行器成功實施了首次交會對接等，都給了我們非常生動的情境。下面我就從航天技術(shù)的發(fā)展歷程、載人航天工程七大系統(tǒng)等方面來研究航空航天中的物理問題，具體如下：
一、航空航天技術(shù)的發(fā)展
人類很早就有了航天的思想，我國古代流傳的"嫦娥奔月"、"吳剛砍桂"等傳說故事，就是對人類航天理想的生動描繪之一。當(dāng)然，人類真正實現(xiàn)這種理想是到19世紀末才開始起步的.從那時起，相繼涌現(xiàn)出俄國的齊奧爾科夫斯基，美國的戈達德和德國的奧伯特等富于探索精神的航天先驅(qū)者。俄國的奧爾科夫斯基最早從理論上證明用多級火箭可克服地球的引力而進入太空，建立了表征多級火箭理想速度的著名的齊奧爾科夫斯基公式。而且他肯定了液體發(fā)動機是航天飛行器最適宜的動力裝置。美國的戈達德是液體火箭的創(chuàng)始人。他曾指出，要克服地球引力，火箭必須具有每秒79公里的速度。他在1921年開始研制液體火箭發(fā)動機，1926年3月16日，他研制的液體火箭飛行成功。德國的奧伯特也是最早的火箭和航天的理論家和實踐者。1923年奧伯特論述了火箭飛行的數(shù)學(xué)理論，并對火箭結(jié)構(gòu)和星際飛行提出了許多新觀念。到了1942年10月3日，德國太空協(xié)會的青年專家布勞恩領(lǐng)導(dǎo)的航天研究小組，經(jīng)過艱苦的探索，在總結(jié)歷次失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，終于發(fā)明了再生冷卻式燃燒室和燃氣舵等新技術(shù)。采用這些新技術(shù)，終于獲得彈道導(dǎo)彈（V-2）的發(fā)射成功[1]。從而在工程上實現(xiàn)了航天先驅(qū)者的技術(shù)思想，取得向地球引力挑戰(zhàn)的勝利，并對后來大型火箭的發(fā)展起到了繼往開來的重大作用。堪稱是人類航天發(fā)展史上的一個里程碑。
第二次世界大戰(zhàn)后，前蘇聯(lián)和美、法、日、加拿大、澳大利亞等國家，都先后發(fā)射了探空火箭，創(chuàng)造出發(fā)射393公里高度的紀錄，獲得了許多高層空間的寶貴資料，為發(fā)展航天奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。經(jīng)過10多年的艱苦探索之后，于1957年10月4日，前蘇聯(lián)把世界上第一顆人造地球衛(wèi)星送入大氣層外的運行軌道，開創(chuàng)了人類航天史的新紀元。以后，美、英、法、日和中國、印度等國均成功地發(fā)射了人造衛(wèi)星。自60年代中期開始，衛(wèi)星的發(fā)展便從探索試驗轉(zhuǎn)入實用階段。如今，人類發(fā)射的偵察、預(yù)警、通信導(dǎo)航、天文氣象、海洋監(jiān)視、測地探礦等應(yīng)用衛(wèi)星巳超過2500顆，它們在經(jīng)濟、軍事和科研中發(fā)揮了非常大的作用。
隨著航天技術(shù)的發(fā)展，人類不斷刷新航天紀錄.創(chuàng)造出一個個驚人的奇跡。諸如：1961年4月12日開辟了載人航天的成功之路；從1959年開始又開創(chuàng)了對月球的探測和人類登月考察的新篇章；自70年代起，人類對太陽系中的行星先后進行了探測，前蘇聯(lián)和美國并相繼在空間建立了航天站；80年代初又發(fā)明了能重復(fù)使用的航天飛機等等。這些令人鼓舞的成就，對航天技術(shù)及其它科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展都具有深遠的歷史意義。
二、物理在航空航天中的應(yīng)用
（一）火箭推進原理
所有航天器的發(fā)射都依靠火箭技術(shù)，而火箭的飛行是遵循著質(zhì)點系動量定理和動量守恒的。豎立在發(fā)射架上的火箭本身帶有燃料和氧化劑，火箭在發(fā)射前總動量為零，當(dāng)點火燃燒后，高溫高壓的氣體不斷從火箭尾部的噴管往后噴出，從而使火箭獲得向上的巨大推力，克服自身的重力，向太空沖去。下面我們看一下火箭所受的推力大小和火箭的運動速度。
（二）火箭的速度
火箭是依靠連續(xù)不斷的噴出大量質(zhì)量m極小的燃料氣體才得到連續(xù)平穩(wěn)的加速上行。為了進一步說明火箭在這一過程中獲得的速度，先不考慮地球的重力作用，將質(zhì)量為M的火箭中的燃料燃燒后噴出的燃料氣體看成質(zhì)量為m（遠小于M）、相對火箭速度為u的細小彈丸，由于火箭不受任何外力，因此火箭系統(tǒng)總動量守恒，當(dāng)彈丸以速度u向后噴出，火箭就獲得與彈丸等量而方向向前的動量，由于燃料不斷燃燒，火箭體的質(zhì)量就不斷減小，因而火箭是一個變質(zhì)量體系，我們用動量守恒來計算火箭最后得到的速度。
（三）多級火箭
從以上的分析可知，要想航天器上天，至少要獲得7.9km/s 的速度，而要到達其他行星或是其他星系，則需要更大的速度。要想火箭得到大的速度，就必須增大燃料氣體的噴射速度u和增大質(zhì)量比M/Me。我們先看燃料氣體的噴射速度，它受到諸多因素的影響，一種液態(tài)的常規(guī)燃料是偏二甲肼（ H-N-N-CH3）加四氧化二氮（N2O4），燃料后氣體的速度u接近2km/s，另一種非常規(guī)的燃料（如液氫加液氧）做推進劑，其噴射速度可達4km/s。同時由于火箭上所裝載的儀器設(shè)備等的影響質(zhì)量比M/Me 也有所限制，大約在10到20之間[2]。在這樣的條件下，我們可以對一級火箭所能達到的末速度做一估計，其速度必須達到10.8（km/s）這并不是火箭真正能達到的速度，必須考慮地球引力和空氣阻力的影響等，所以最終的單級火箭的速度只可能達到7km/s左右，小于第一宇宙速度7.9km/s，無法將航天器送上天。
實際的火箭通常為多級火箭，是用多個單級火箭經(jīng)串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)（即捆綁式）組合而成的一個飛行整體。
三、載人航天工程七大系統(tǒng)
（一）航天員系統(tǒng)
載人航天首先要有航天員及其上天飛行的保障設(shè)施。這是一個航天員為中心的醫(yī)學(xué)和工程相結(jié)合的復(fù)雜系統(tǒng)。它涉及航天生命科學(xué)和航天醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，包括航天員的選拔訓(xùn)練、航天員的醫(yī)學(xué)監(jiān)督保障、 航天員的一樣食品、航天員飛行訓(xùn)練模擬等分系統(tǒng)。
（二）載人飛船系統(tǒng)
飛船是載人航天的核心部分，它為航天員和有效載荷提供必要的生活和工作條件，保證航天員進行有效空間實驗和出艙活動，并安全返還地面。
（三）運載火箭系統(tǒng)
運載火箭是把載人飛船安全可靠送入預(yù)定軌道的運載工具。包括箭體結(jié)構(gòu)、動力裝置等10個分系統(tǒng)，特別是增加了載人所需的故障監(jiān)測分系統(tǒng)和逃逸救生分系統(tǒng)。
（四）飛船應(yīng)用系統(tǒng)
載人航天工程最終是為了應(yīng)用，創(chuàng)造效益，因此飛船應(yīng)用系統(tǒng)是備受關(guān)注的部分。它利用載人飛船的空間試驗支持能力，開展對地觀測、環(huán)境監(jiān)測、生命科學(xué)、材料科學(xué)、流體科學(xué)等試驗，安裝有多項任務(wù)上百種有效載荷應(yīng)用設(shè)備。
（五）測控通訊系統(tǒng)
當(dāng)運載火箭發(fā)射和載人飛船上天飛行以及返回時，需要靠測控系統(tǒng)通信系統(tǒng)保持天地之間的經(jīng)常聯(lián)系，完成飛船遙測參數(shù)和電視圖像的接受處理，對飛船運行和軌道艙留軌工作的測控管理，這個測控通信系統(tǒng)由北京航天指揮控制中心、陸上地面測控站和海上遠望號遠洋航天測量船隊組成、執(zhí)行飛船軌道測量、遙控、遙測、火箭安全控制，航天員逃逸控制等任務(wù)[3]。
（六）發(fā)射場系統(tǒng)
神舟號飛船的發(fā)射場選在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，發(fā)射場系統(tǒng)由技術(shù)區(qū)、發(fā)射區(qū)、試驗指揮區(qū)、首區(qū)測量和航天員區(qū)組成，形成火箭、飛船、航天員從測試到發(fā)射以及上升段、返回段測量的一套完整體系。
（七）著陸場系統(tǒng)
載人航天這路著陸場系統(tǒng)包括主、副著陸場，陸上應(yīng)急援救、海上應(yīng)急援救、通信測量、航天員醫(yī)保等部分。
四、結(jié)束語
中學(xué)物理考察的內(nèi)容一直與當(dāng)前航空航天緊密聯(lián)系在一起，充分體現(xiàn)了其注重能力與科學(xué)素養(yǎng)、理論與實際相結(jié)合的特點和要求。物理學(xué)的研究，與其它學(xué)科之間有者顯著的不同，其無論是概念的建立還是規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、概括，都需要思維的加工，與一般的思維過程相比較，在共性之中，物理學(xué)科的思維又有其個性。所以需要我們靜下心來，準確把握各個知識點之間的聯(lián)系與區(qū)別，舉一反三，最終做到融會貫通、靈活多變。
論文關(guān)鍵詞：原創(chuàng)性，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，影響因素
1 原創(chuàng)性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及其界定與測量
原創(chuàng)性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)是指采用新技術(shù)而形成的相同或相近高新技術(shù)企業(yè)群體，或者是圍繞高新技術(shù)而生成的新興的企業(yè)群體，其中所采用的新技術(shù)是一種根本性創(chuàng)新。國內(nèi)外文獻研究創(chuàng)新較早,但將原始創(chuàng)新與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來分析原創(chuàng)性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的文獻很少，缺乏系統(tǒng)的研究。
我國的高新技術(shù)范圍共11項，涉及電子與信息技術(shù)、生物工程和新醫(yī)藥技術(shù)、新材料及應(yīng)用技術(shù)、先進制造技術(shù)、航空航天技術(shù)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、新能源與高效節(jié)能技術(shù)、環(huán)境保護新技術(shù)、海洋工程技術(shù)、核應(yīng)用技術(shù)及其他在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造中應(yīng)用的新工藝、新技術(shù)。在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中要確定哪些是屬于原創(chuàng)性的，有一定難度。筆者根據(jù)國家的有關(guān)規(guī)定和相關(guān)學(xué)者的研究主要認為有四大主要衡量指標(biāo)：核心自主知識產(chǎn)權(quán)、科技成果轉(zhuǎn)化能力、研究開發(fā)的組織管理水平和成長性指標(biāo)管理論文，并且占有的權(quán)重應(yīng)分別是0.3、0.3、0.2和0.2.
其中核心自主知識產(chǎn)權(quán)主要是指產(chǎn)業(yè)內(nèi)企業(yè)擁有的專利、軟件著作權(quán)、集成電路布圖設(shè)計專有權(quán)、植物新品種等核心自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)量（不含商標(biāo)）；科技成果轉(zhuǎn)化能力，主要是最近3年內(nèi)科技成果轉(zhuǎn)化的年平均數(shù)；研究開發(fā)的組織管理水平包括：（1）制定了研究開發(fā)項目立項報告;（2）建立了研發(fā)投入核算體系；（3）開展了產(chǎn)學(xué)研合作的研發(fā)活動；（4）設(shè)有研發(fā)機構(gòu)并具備相應(yīng)的設(shè)施和設(shè)備；（5）建立了研發(fā)人員的績效考核獎勵制度中國期刊全文數(shù)據(jù)庫。成長性指標(biāo)主要有總資產(chǎn)增長率和銷售增長率，具體計算方法如下：總資產(chǎn)增長率＝1/2（第二年總資產(chǎn)額÷第一年總資產(chǎn)額＋第三年總資產(chǎn)額÷第二年總資產(chǎn)額）－1；銷售增長率＝1/2（第二年銷售額÷第一年銷售額＋第三年銷售額÷第二年銷售額）－1。經(jīng)過上述篩選，本文選擇了醫(yī)藥、航空航天、通信設(shè)備制造、電子計算機及辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備及儀器儀表5個行業(yè)的樣本。
2 原創(chuàng)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長影響因素模型
對原創(chuàng)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長演化及其影響因素進行實證分析的第一步是建立模型。本文認為原創(chuàng)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長主要受創(chuàng)新資本投入和人力資本投入的影響，據(jù)此將主導(dǎo)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長的評價模型表示如下:
Y=LαKβ
其中Y表示產(chǎn)業(yè)成長，L表示創(chuàng)新的人力資本投入，K表示投入的創(chuàng)新資本，α和β表示人力投入和資本投入對產(chǎn)業(yè)成長的影響。
對上式兩邊先取對數(shù)后求導(dǎo)，得出:
(dy/dt)/Y=α(dL/dt)/L+β(dK/dt)/K
α——人力投入的影響系數(shù);
β——創(chuàng)新資本投入的影響系數(shù);
三、原創(chuàng)新高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長影響因素的實證分析
（一）數(shù)據(jù)來源與處理
1.數(shù)據(jù)來源及處理
實證分析的一項前提性基礎(chǔ)工作就是數(shù)據(jù)的分析與整理。根據(jù)中國現(xiàn)有統(tǒng)計資料的情況，在己經(jīng)公開出版的文獻資料中，幾乎沒有完整的適合我們要求的數(shù)據(jù)資料。因此，現(xiàn)有的統(tǒng)計資料的實際情況決定了模型所需要的數(shù)據(jù)只有通過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理的方式才能獲得。本文所取原始數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計年鑒》和科技部網(wǎng)站。
（二）原創(chuàng)性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的描述性統(tǒng)計數(shù)據(jù)
原創(chuàng)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新產(chǎn)品銷售收入保持持續(xù)增長趨勢，1995年一2009年高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新產(chǎn)品銷售收入均基本處于上升趨勢管理論文，新產(chǎn)品銷售收入的提升說明產(chǎn)業(yè)附加值、產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平不斷提高，產(chǎn)業(yè)不斷成長，見下表1。
表 1 原創(chuàng)新高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)新產(chǎn)品銷售收入（單位：億元）
年份
行業(yè)
1995
2000
2005
2006
2007
2008
2009
醫(yī)藥
61.53
170.26
469.36
569.92
712.69
948.91
1248.32
航空航天
59.01
81.33
337.35
305.04
379.13
472.98
272.17
通信設(shè)備制造
350.18
1630.81
3852.04
4173.48
6013.02
6759.08
8232.77
電子計算機及辦公設(shè)備
36.64
537.00
2070.09
2963.11
2814.74
4227.74
2253.12
醫(yī)療設(shè)備及儀器儀表
31.00
64.42
185.82
237.31
383.65
模擬實驗是一種重要的科學(xué)技術(shù)研究方法，已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域[1-3]。社會發(fā)展與人類進步，迫切要求研究者日益關(guān)注新模擬實驗方法的探討，以發(fā)現(xiàn)越來越復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)問題的未知特性，更好地揭示其內(nèi)在運行機制。同時，研究者在科技論文中如何有效展示其模擬實驗方法產(chǎn)生的效果，對提升論文價值，突出研究成果的創(chuàng)新性有重要意義。為此，在論述基本模擬類型的基礎(chǔ)上，以近年來航空航天領(lǐng)域的某些中文科技論文為主要案例，探討模擬實驗方法的最新進展特征，提出屬性依賴法與現(xiàn)場依賴法，為解決更復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)問題提供新思路。
一、模擬的類型
1.模擬的基本類型
模擬是以科學(xué)技術(shù)理論與實踐為基礎(chǔ)，在一定環(huán)境與條件下，將研究對象用其它手段進行模仿的一種實驗方法。該方法不直接涉及研究對象固有的現(xiàn)象與過程本身，而是設(shè)計一個和該現(xiàn)象與過程相似的模型，并通過該模型間接地呈現(xiàn)出該現(xiàn)象與過程。模擬實驗的目的主要是便于經(jīng)濟地檢驗、驗證、再現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)或揭示該現(xiàn)象與過程的特征、演變規(guī)律與內(nèi)在機制。
模擬的基本類型有物理模擬與計算機模擬。
物理模擬是制作和某現(xiàn)象與過程相似的物理模型，并對該模型研究，獲取該現(xiàn)象與過程的特征。
計算機模擬是利用計算機對某現(xiàn)象與過程進行求解、分析、判斷以及圖像顯示等，得出該現(xiàn)象與過程的特征。計算機模擬有模型模擬和統(tǒng)計模擬兩種基本方法。
2.模擬實驗方法的進展特征
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對許多航空航天系統(tǒng)有越來越嚴格的性能要求[4-7]。為探索性能的未知特性，實時評估與預(yù)測性能退化軌跡，科學(xué)技術(shù)研究已經(jīng)從靜態(tài)發(fā)展到動態(tài)、從線性發(fā)展到非線性、從確定性參數(shù)發(fā)展到不確定性參數(shù)、從不變性函數(shù)發(fā)展到多變性函數(shù)。面對這些新問題，現(xiàn)有研究所采用的模擬實驗方法取得了許多進展。
以近年來航空航天技術(shù)領(lǐng)域的某些中文科技論文為案例，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，模擬實驗方法的最新進展以依賴問題的屬性信息和現(xiàn)場信息為特征，旨在求解動態(tài)、非線性、不確定性與多變性等復(fù)雜問題，根據(jù)對問題信息的依賴特征，將現(xiàn)有的模擬實驗方法歸納為屬性依賴法與現(xiàn)場依賴法。
二、屬性依賴法
屬性依賴法是基于屬性、目標(biāo)屬性與層次屬性等3個信息要素的模擬實驗方法。
屬性是問題的抽象刻畫，表示問題的性質(zhì)與關(guān)系。性質(zhì)表示問題的固有特征，關(guān)系表示不同問題之間的性質(zhì)傳承與影響。
目標(biāo)屬性是期望得到的對問題屬性的某種解答或認知。
層次屬性是目標(biāo)屬性的分解，即將目標(biāo)屬性分解為若干個子屬性。若子屬性彼此獨立，則稱為同層次子屬性;否則稱為非同層次子屬性。層次按從低到高的順序分為多層，目標(biāo)屬性依賴于最高層子屬性，最高層子屬性依賴于次高層子屬性，依次類推，直到最低層子屬性。
根據(jù)目標(biāo)屬性的不同，屬性依賴法又細分為同步進化法與層次進化法。
1.同步進化法
同步進化法是將問題分解成低一層次的多個彼此獨立的子問題，用基本模擬方法逐個解決各子問題，最后融合出結(jié)果。這是一種化整為零、逐個擊破、同步進化的方法。具體做法是，若目標(biāo)屬性是由多個低一層次的獨立子屬性綜合構(gòu)成，則可以根據(jù)各獨立子屬性的特征，進行子屬性模擬，然后推斷各子屬性的模擬結(jié)果，使各子屬性由低層次同步進化至高層次，獲得目標(biāo)屬性特征。
例如，揭示航空發(fā)動機非線性動力學(xué)特征是相關(guān)領(lǐng)域的一個重要問題。為此，文獻[7]綜合現(xiàn)有方法的優(yōu)點，提出一種振動耦合動力學(xué)模型，計算出系統(tǒng)非線性響應(yīng)，并在兩個航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子模擬裝置上進行模態(tài)實驗，發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果與實驗結(jié)果有很好的吻合性。
在這個案例中，非線性響應(yīng)特征問題被分解為2個同層次的子問題，即理論建模計算與模態(tài)實驗，2個子問題解答的融合是將計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比分析。可以看出，解決這2個子問題的實驗?zāi)M方法分別是物理模擬和計算機模型模擬，經(jīng)過對2種模擬結(jié)果的對比檢驗，最終推斷出航空發(fā)動機非線性響應(yīng)的某些特征，為探索航空發(fā)動機非線性動力學(xué)特征提供了新思路。
2.層次進化法
層次進化法是將問題按屬性層次由低到高地分解成多個前后有聯(lián)系的子問題，用基本模擬方法逐步解決各子問題，最后直接得到結(jié)果。該方法的特點是化整為零、逐步擊破、依次進化。具體做法是，若目標(biāo)屬性可以分解為多個彼此低一層次的關(guān)聯(lián)子屬性，則可以根據(jù)各子屬性的特征，按照設(shè)計好的步驟，依次進行子屬性模擬，逐步使屬性由低層次向高層次進化，逼近目標(biāo)屬性特征。
例如，航空發(fā)動機的故障診斷技術(shù)對發(fā)動機性能的可靠性、維護性和保障性有重要影響。但是，現(xiàn)有研究主要關(guān)注故障診斷算法的有效性，尚未有效驗證故障檢測率、定位率與虛警率等指標(biāo)，從而無法定量評價故障診斷系統(tǒng)性能。這里的問題是如何定量評價故障診斷系統(tǒng)性能?
為此，文獻[4]將問題分解為混合卡爾曼濾波器組故障診斷理論，發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)和故障診斷實驗等3個不同層次的子問題。這3個層次的進化關(guān)系為：(1)用計算機模型模擬方法構(gòu)建混合卡爾曼濾波器組，為發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)奠定理論模型基礎(chǔ);(2)基于理論模型，針對民用渦扇發(fā)動機常見的4種故障，用物理模型模擬方法搭建發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)，為故障診斷實驗奠定基礎(chǔ);(3)基于故障診斷系統(tǒng)，用統(tǒng)計模擬法評價出發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)性能的定量指標(biāo)值。
在該案例中，依次解決3個子問題的實驗?zāi)M方法分別是計算機模型模擬、物理模型模擬和統(tǒng)計模擬，最終目標(biāo)是實現(xiàn)故障診斷系統(tǒng)性能的定量評價，為工程實踐提供了重要依據(jù)。
三、現(xiàn)場依賴法
現(xiàn)場依賴法是基于時間序列和參數(shù)序列的模擬實驗方法，時間序列和參數(shù)序列統(tǒng)稱為序列。時間序列是將某現(xiàn)象的某一個指標(biāo)在不同時間上的各個數(shù)值按時間先后順序排列而形成的序列，序列中的信息與時間密切相關(guān)。參數(shù)序列是由某現(xiàn)象的某些特征值構(gòu)成的序列，序列中的信息與時間沒有關(guān)系。
現(xiàn)場依賴法是指依賴于問題真實現(xiàn)場信息的一種模擬實驗方法，其特點是，在模擬實驗中有現(xiàn)場的實時信息輸入、輸出與交流，可以及時矯正評估與預(yù)測結(jié)果。按照現(xiàn)場實時信息特征，現(xiàn)場依賴法可以細分為時間序列依賴法與參數(shù)序列依賴法。
1.時間序列依賴法
時間序列依賴法是根據(jù)現(xiàn)場實時信息的輸入時間序列來實施輸出序列運行軌跡評估與預(yù)測的一種模擬實驗方法。
不確定性的輸入時間序列干擾會導(dǎo)致輸出時間序列運行軌跡發(fā)生未知的非線性與多變性演化，通過將外界的真實或模擬真實的時序干擾輸入模擬實驗系統(tǒng)，獲取輸出時間序列的演化響應(yīng)機制，及時預(yù)測與矯正其運行軌跡，可以為真實航空航天系統(tǒng)的可靠運行奠定基礎(chǔ)。
例如，為揭示大氣阻力導(dǎo)致衛(wèi)星軌道衰減的機制，文獻[1]構(gòu)建了模擬實驗系統(tǒng)，將地球扁率與大氣阻力攝動影響作為輸入時間序列，通過模型模擬輸出軌道根數(shù)變化，獲取衛(wèi)星軌道高度衰減結(jié)果即輸出時間序列。其中，依賴的現(xiàn)場實時信息是經(jīng)模擬改進的用某衛(wèi)星高精度加速度儀測量得到的大氣密度數(shù)據(jù)。盡管熱層大氣密度數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出明顯的動態(tài)、非線性、不確定性與多變性時序特征，模擬軌道序列與衛(wèi)星實際軌道序列仍然保持一致，發(fā)現(xiàn)了衛(wèi)星運行軌跡演變的新特性，研究成果具有創(chuàng)新性。
2.參數(shù)序列依賴法
參數(shù)序列依賴法是根據(jù)現(xiàn)場實時信息的輸入?yún)?shù)序列來實施輸出序列運行軌跡評估與預(yù)測的一種模擬實驗方法。
常見參數(shù)有剛度、阻尼、固有頻率、壓力、流量與溫度等，多種參數(shù)的組合構(gòu)成參數(shù)序列。模擬實驗系統(tǒng)的參數(shù)序列取值應(yīng)該與真實系統(tǒng)的參數(shù)序列保持一致，才能可信賴地實施輸出序列運行軌跡評估與預(yù)測。
例如，文獻[8]的衛(wèi)星在軌微振動環(huán)境模擬實驗，用物理模擬方法構(gòu)建出低頻彈性支撐裝置，揭示出自由邊界條件對衛(wèi)星動力學(xué)特征的影響機制，為提高衛(wèi)星在軌微振動地面模擬實驗精度奠定了基礎(chǔ)。其中，依賴的現(xiàn)場實時信息是微振動擾振，輸入?yún)?shù)序列為激振力參數(shù)，輸出序列為模擬衛(wèi)星彈性體的模態(tài)相應(yīng)。
四、結(jié) 語
基于科學(xué)技術(shù)問題的屬性信息和現(xiàn)場信息特征，提出模擬實驗的屬性依賴法與現(xiàn)場依賴法，可以解決動態(tài)、非線性、不確定性與多變性問題，為模擬實驗方法的發(fā)展提供新思路。
模擬實驗方法歸類為科學(xué)技術(shù)研究方法論，合理運用屬性依賴法與現(xiàn)場依賴法可以有效地驗證或再現(xiàn)研究對象的表現(xiàn)，揭示其演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)某些未知特性。
在科技論文中，將屬性依賴法與現(xiàn)場依賴法產(chǎn)生的效果充分展示出來，能更好地突出研究成果的創(chuàng)新性。
一、校本研修的三重內(nèi)涵
一是校本研修是“基于學(xué)校和教師的發(fā)展”。校本研修是學(xué)校、教師在教育教學(xué)的實際工作中發(fā)現(xiàn)、思考和迫切需要解決的問題，也是教師在教育教學(xué)中遇到的最有意義的問題。當(dāng)多媒體技術(shù)全面挑戰(zhàn)傳統(tǒng)課堂的時候，學(xué)校積極應(yīng)對新形勢的發(fā)展，開展“信息技術(shù)與學(xué)科整合”的校本研修；學(xué)校以《教育法》《教師法》《教師職業(yè)道德規(guī)范》等為主要內(nèi)容，結(jié)合實際工作，要求教師對照自己的言行，開展“提高自身修養(yǎng)和責(zé)任意識”的校本研修；隨著“終身學(xué)習(xí)”的觀念深入人心，學(xué)校開展了“創(chuàng)建閱讀型校園”的校本研修，旨在以此帶動學(xué)生終身學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。同時，在新課程改革的大背景下，學(xué)校以教研組為單位，積極開展學(xué)科知識研修，以順應(yīng)課程改革的趨勢。
二是校本研修是通過學(xué)校自行策劃與實施的，即“通過學(xué)校和教師的發(fā)展”而有效推進的。學(xué)校大力支持校本研修活動，通過自行設(shè)計與策劃安排，做到成系列、分階段、有層次。例如，在“信息技術(shù)與學(xué)科整合”的研修活動中，信息技術(shù)教師利用課余時間對其他教師進行統(tǒng)一培訓(xùn)，已卓見成效；在“提高自身修養(yǎng)和責(zé)任意識”的研修活動中，以黨總支和團委為核心，通過集中學(xué)習(xí)、觀看視頻材料、小組研討等方式具體實施，并且積極通過心理課堂等渠道教育學(xué)生；學(xué)校政教處正與語文組、歷史組聯(lián)合開展國學(xué)教育活動，通過示范課、觀摩課等方式喚起師生心中對圣賢哲思的溫情與敬意。有諸如雙語教學(xué)等學(xué)科問題，也在各教研組開展得如火如荼；加大硬件建設(shè)力度，為閱讀型校園等活動提供保障。
三是校本研修的主要目的是“為了學(xué)校和教師的發(fā)展”。經(jīng)過“信息技術(shù)與學(xué)科整合”的校本研修，教師們已經(jīng)掌握了基本的軟件操作技術(shù)，并與學(xué)科教學(xué)有效整合，充分發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢，調(diào)動了學(xué)生的積極性、主動性，大大提高了課堂效率?！疤岣咦陨硇摒B(yǎng)和責(zé)任意識”及各學(xué)科的研修活動，提高了教師的政治理論水平，增強了其事業(yè)心和責(zé)任感，使學(xué)校形成了一種忠于、勤于、樂于教育事業(yè)的優(yōu)良師風(fēng)。近兩年來，學(xué)校涌現(xiàn)出了一大批優(yōu)秀教師代表，如國家、省、市、區(qū)骨干教師55人，各級優(yōu)秀班主任21人等。學(xué)科知識研修是一線教師教育教學(xué)能力提升的“加油站”，讓教師們自覺地走向了學(xué)科教學(xué)的最前沿，使學(xué)校開設(shè)的校本課程上了一個新的臺階。
二、校本研修的實踐探索
1.“航天勵志”特色，課題引領(lǐng)發(fā)展
神舟飛船總設(shè)計師戚發(fā)軔院士在學(xué)校60周年校慶上的講話燃起了師生心中的激情，開啟了校本研修新的思路。學(xué)校物理組開展了“探索宇宙空間，繼承航天夢想”的研修活動，并以校本課為載體讓航天知識走進了課堂。在此活動的影響、推動下，學(xué)校先后有百余名學(xué)生考入北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)以及其他名校的航空航天專業(yè)。2016年5月，戚發(fā)軔院士在學(xué)校建校70周年校慶之際第四次重返母校，為全校師生及老校友做了長達三個小時的題為“航天技術(shù)與中國航天”的主題報告，以“熱愛祖國、無私奉獻、自力更生、艱苦奮斗、大力協(xié)同、勇于登攀”的“兩彈一星”精神和“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻”的“載人航天”精神再次勉勵師生。
學(xué)校分別聘請資深航天科普作家、中國宇航學(xué)會《太空探索》雜志社原社長兼主編田如森教授，國家青少年航天科普教育專家、全國青少年科技教育終身成就獎獲得者金聲老師，蒞臨學(xué)校參觀指導(dǎo)，為全校師生作專場報告，展示人類航天成果與航天人的科技素養(yǎng)，開闊了學(xué)生的視野，點燃了學(xué)生們投身科技事業(yè)的熱情。田教授還向?qū)W校饋贈了珍貴的航天種子，讓航天育種項目走進了“金高生態(tài)園”，為學(xué)校的航天特色發(fā)展助力引航。學(xué)校抓住這樣的機遇，申報了省級課題“航天勵志在高中教育教學(xué)中的實踐研究”，以課題促研修，以研修謀發(fā)展。
2.以課堂改革促校本研修
課堂教學(xué)改革是一切改革的基礎(chǔ)，也是一切改革成敗的關(guān)鍵。在全國大力開展教育教學(xué)改革的浪潮中，“請進來”“走出去”等各種培訓(xùn)方式被各個學(xué)校廣泛應(yīng)用，但此時的校本研修便具有其他形式無可比擬的優(yōu)勢。
現(xiàn)在，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式受到學(xué)校和教育工作者的高度關(guān)注。所謂“翻轉(zhuǎn)課堂”，是指學(xué)生提前完成課堂知識的學(xué)習(xí)，而課堂變成了教師與學(xué)生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用等，從而達到更好的教育效果。學(xué)校教師們通過不斷地踐行翻轉(zhuǎn)課堂，取得了良好的教學(xué)效果。
學(xué)校派教師到廈門等地學(xué)習(xí)關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課等相關(guān)教學(xué)模式，并投資修建了標(biāo)準化錄播教室等。有的教師在欣賞了很多微課后，雖然自我感覺良好，但實際操作起來完全可以用“抓狂”來形容。所以，在接下來的“翻轉(zhuǎn)”路上可能會遇到很多困難，故應(yīng)做好保障工作，加大對教師相關(guān)方面的培訓(xùn)力度，進一步調(diào)動學(xué)校校本研修及發(fā)展的動力。
三、校本研修的主要依托
校本研修的順利開展必須以大批的骨干教師為依托，帶動全校教師共同研修。
在以研帶訓(xùn)的大形勢下，學(xué)校選擇了“校本科研骨干的培養(yǎng)和作用發(fā)揮”這一課題進行研究，旨在進一步提高學(xué)校教師的專業(yè)水平和科研水平。該課題的22名參研人員中，有區(qū)名師7人，首席教師4人，區(qū)級骨干教師8人，市級骨干教師5人，省級骨干教師3人，他們是學(xué)校校本科研工作的中流砥柱。另外，有6名年輕教師參與，他們是教育教學(xué)新秀力量，均在優(yōu)質(zhì)課、教育教學(xué)論文、課題等方面表現(xiàn)出不凡的實力，是校本科研工作的后備力量。
作為最早實現(xiàn)載人航天的國家，俄羅斯早在上世紀90年代就已經(jīng)開展了新一代載人飛船的研制工作。當(dāng)時，設(shè)計于上世紀60年代的“聯(lián)盟”飛船已經(jīng)使用了30余年，期間雖然經(jīng)過不斷地功能拓展，性能有所提升，但畢竟設(shè)計較早，升級空間所剩無幾，已經(jīng)不能很好地適應(yīng)載人航天領(lǐng)域的新要求。俄羅斯新一代飛船設(shè)計要求能夠替換“聯(lián)盟”飛船作為國際空間站的天地往返運輸載具以及緊急救生飛船。由于國際空間站當(dāng)時設(shè)計的常駐成員組人數(shù)為6人，因此新飛船的載員人數(shù)也從“聯(lián)盟”飛船的3人提升到了6人。為了降低成本，還要求飛船的返回艙段具有可重復(fù)使用的能力。俄能源火箭航天集團根據(jù)這些要求設(shè)計了“快帆”（Kliper）飛船。返回艙段采用升力體布局，擁有兩種構(gòu)型：一種是純升力體布局，再入時在大氣層內(nèi)可以進行有限的機動，最后利用降落傘減速著陸，這種構(gòu)型主要作為空間站的緊急救生飛船來使用，發(fā)射后長期?？吭诳臻g站上；另一種是升力體布局加上機翼，可在大氣層內(nèi)機動，返回載入之后像航天飛機一樣滑翔降落在跑道上，這一構(gòu)型主要用來實現(xiàn)天地往返運輸任務(wù)。由于整個項目技術(shù)復(fù)雜，研制難度大，再加上缺乏資金，項目最終在2006年宣布失敗，俄羅斯轉(zhuǎn)而開發(fā)PPTS載人飛船。
PPTS飛船也被稱作“羅斯”（Rus）號飛船，由能源火箭航天集團進行研制，也以替換“聯(lián)盟”飛船為研制目標(biāo)，既可以往返于地面與近地軌道，也可以支持月球以及載人深空探測，能夠適應(yīng)第二宇宙速度再入，載員數(shù)量4～6人。PPTS放棄了“聯(lián)盟”飛船使用了半個世紀的“軌道-返回-服務(wù)”經(jīng)典三艙布局，轉(zhuǎn)而選擇“返回艙-服務(wù)艙”兩艙布局。飛船也不再采用鐘形返回艙，而改用錐形，其直徑達4.4米，遠超“聯(lián)盟”系列飛船的2.7米，艙內(nèi)容積增加到17立方米，超過了“聯(lián)盟”飛船軌道艙與返回艙容積的總和。由于PPTS飛船的返回艙要求能夠重復(fù)使用，因此對于抗著陸沖擊的要求比“聯(lián)盟”飛船更為苛刻。為了減小著陸沖擊，最初在返回模式上選擇了動力下降模式，也就是不依靠降落傘，而是依靠返回艙的發(fā)動機減速。但這種方式需要返回艙攜帶動力減速所需的燃料，會壓縮返回艙返回時可攜帶的載荷質(zhì)量，最后設(shè)計人員決定將傳統(tǒng)的傘降模式和動力下降模式結(jié)合起來，先通過降落傘減速并穩(wěn)定姿態(tài)，在距地面一定高度時切斷降落傘，利用發(fā)動機控制返回艙速度，最終著陸。為了進一步吸收著陸沖擊，保證飛船在最后接地階段的安全，設(shè)計人員不惜增加再入階段的風(fēng)險，直接在防熱大底上安裝活動艙蓋，使4個安裝在防熱大底之后的折疊著陸緩沖支架可以伸出。
PPTS飛船的艙內(nèi)布置、裝飾也經(jīng)過精心的工業(yè)設(shè)計，布局簡潔清晰，配色干凈舒適，設(shè)備先進現(xiàn)代，不再是俄羅斯之前載人飛船、空間站特有的那種粗獷、雜亂的風(fēng)格，讓人耳目一新。據(jù)說如此設(shè)計可以讓航天員更加放松，不至于在枯燥的太空飛行中趕到疲憊。座艙內(nèi)甚至設(shè)置了一個衛(wèi)生間，堪稱有史以來最為豪華的載人飛船了。
作為俄羅斯的老對手、冷戰(zhàn)時期太空競賽的最終勝利者美國，其新一代載人飛船的研發(fā)可以說是磕磕絆絆。2003年哥倫比亞號航天飛機失事之后，航天飛機安全性與運營成本的問題日益凸顯，美國國內(nèi)要求航天飛機退役的聲音日益高漲。2004年，時任美國總統(tǒng)小布什提出了“新太空探索計劃”，計劃包括研制下一代航天器、重返月球乃至登陸火星。2006年，美國國家航空航天局（NASA）根據(jù)“新太空探索計劃”制訂了“重返月球”計劃，后來更名為“星座計劃”，主要描繪了本世紀美國探索月球的整體框架和目標(biāo)，其核心是在月球上建立永久基地，并以此為跳板，為登陸火星乃至探索更遙遠的太空做準備。作為這一計劃重要的一環(huán)，“獵戶座”載人飛船的研發(fā)被提上了日程。
按照“星座計劃”的要求，“獵戶座”載人飛船既可以執(zhí)行近地軌道的天地往返運輸任務(wù)，也可以執(zhí)行有關(guān)月球、火星、小行星的深空任務(wù)，具有極高的任務(wù)彈性，但這也導(dǎo)致研發(fā)難度的加大。為了降低研發(fā)風(fēng)險，“獵戶座”飛船的研制方洛克希德馬丁公司在飛船的總體布局上決定繼續(xù)沿用經(jīng)過“阿波羅”飛船驗證過的成熟構(gòu)型，即錐形指令艙（即俄羅斯和中國的載人飛船上的返回艙，命名方式不同）以及“指令-服務(wù)”兩艙布局，但指令艙直徑從“阿波羅”飛船的4米增加到了5米，近地軌道任務(wù)情況下最多可以搭乘6名航天員，正好是國際空間站一個遠征組的人數(shù)，而在月球、深空探測任務(wù)中最多可以搭乘4名航天員。返回方式也回歸傳統(tǒng)的降落傘減速著陸，在最初的方案里還一改美國載人飛船海上回收的慣例，利用氣囊減震陸上著陸回收，不過后期因為著陸緩沖氣囊超重，最終改回了海上回收。
美國將近40年沒有研發(fā)過載人飛船，因此“獵戶座”飛船的研制過程中遇到了很多問題，然而對項目影響最大的問題卻出現(xiàn)在研制工作之外。美國國會很多議員認為“星座計劃”所提出的重返月球的目標(biāo)不具有開拓性與劃時代的意義，純粹是花錢重復(fù)前人已經(jīng)做過的事情。對于“星座計劃”的不滿加上當(dāng)時全球金融危機對美國經(jīng)濟造成的嚴重打擊，使得美國國會批準給美國國家航空航天局的預(yù)算日趨減少。但“星座計劃”卻是一個實打?qū)嵉臒X大戶，隨著計劃的推進，資金需求越來越大。終于在2010年，奧巴馬政府決定終止該計劃，取而代之的是一個更加經(jīng)濟的新太空計劃。在這個新計劃中，來自“星座計劃”的“獵戶座”載人飛船經(jīng)過美國國家航空航天局的爭取得到了保留，但不再負責(zé)近地軌道天地往返運輸任務(wù)，而專注于針對火星、小行星的深空載人任務(wù)?！靶亲媱潯敝杏脕戆l(fā)射月球登陸器的“戰(zhàn)神”五號也搖身一變作為太空發(fā)射系統(tǒng)（SLS）繼續(xù)研發(fā)，日后將負責(zé)“獵戶座”飛船的發(fā)射。而近地軌道的任務(wù)則通過商業(yè)乘員運輸能力（CCtCap）計劃承包給近幾年興起的商業(yè)航天公司。
2013年11月，美國國家航空航天局了商業(yè)乘員運輸能力計劃征求建議書，希望在2014年9月前簽訂一份或多份CCtCap合同，在2017年底前恢復(fù)從美國本土將航天員送往國際空間站的能力。2014年9月份，美國國家航空航天局宣布波音公司的CST-100載人飛船與SpaceX公司的Dragon V2載人飛船贏得合同，兩家公司將在4年內(nèi)執(zhí)行共8次前往國際空間站的任務(wù)，每家公司至少執(zhí)行兩次任務(wù)，每次任務(wù)至少要搭乘4名航天員。CST-100飛船也采用錐形指令艙，其大小介于阿波羅飛船與獵戶座飛船之間，最多可以搭乘6名宇航員，飛船的動力與能源由指令艙后的圓柱形服務(wù)艙提供。Dragon V2飛船也擁有兩個艙體，只不過動力與能源系統(tǒng)和座艙集成在一起構(gòu)成可返回艙段，最多可乘坐7名航天員?？煞祷嘏摱魏蠓降膱A柱形艙段只是一個表面貼滿太陽能電池板以及幾片氣動翼的非加壓殼體，這一艙段內(nèi)可以裝載載荷，這也讓Dragon V2飛船成為目前新一代載人飛船中唯一能夠裝載非加壓載荷的飛船，在一定程度上還原了航天飛機的貨運功能。由于只是負責(zé)近地軌道運輸任務(wù)，所以兩型飛船不需要像PPTS與“獵戶座”那樣為適應(yīng)第二宇宙速度再入進行有針對性的設(shè)計，進而大大降低了技術(shù)難度和生產(chǎn)成本。兩型飛船都將采用降落傘減速著陸，不過Dragon V2飛船未來可能會試驗動力減速著陸。
縱觀美俄兩國的新一代載人飛船，進度最快的就是美國的“獵戶座”了。去年12月5日，“獵戶座”飛船完成了首次太空飛行測試任務(wù)，這次任務(wù)在返回階段模擬了未來“獵戶座”在完成深空任務(wù)后高速再入大氣層的過程，驗證了飛船的防熱系統(tǒng)在高速再入情況下的可靠性，第二次飛行試驗?zāi)壳岸ㄔ?018年，將是“獵戶座”首次由SLS火箭發(fā)射升空。如果一切順利，首次載人飛行將在2021年實現(xiàn)。CST-100與Dragon V2也在按照各自公司制定的計劃向前推進。而俄羅斯的PPTS飛船的未來還充滿了未知數(shù)。鑒于俄羅斯當(dāng)前的國內(nèi)經(jīng)濟形勢，最初制定的2015～2017年試驗、2018年載人首飛的計劃實現(xiàn)基本無望，具體要拖延多久，目前俄羅斯人自己都給不出答案。
美俄這幾型新一代載人飛船雖然存在著各種各樣的差異，但是卻有很多的共同的特點。從總體布局看，均選擇了大艙體直徑兩艙布局，簡化了總體架構(gòu)，提升了內(nèi)部容積。從載重量上看，各型飛船最大載員人數(shù)較上一代載人飛船擴展了一倍，均達到了6～7人，基本達到了航天飛機的載員水平（航天飛機單次任務(wù)載員人數(shù)最多為8人，一般情況下都是6～7人），如減少載員人數(shù)，也可以攜帶大量貨物，而且還具備了較強的下行貨物運輸能力（也就是從空間向地面運輸載荷）。從經(jīng)濟性上看，都強調(diào)了可重復(fù)使用這一特點，以節(jié)省運行成本。
我國載人航天技術(shù)起步較晚，研制周期相對較長，以至于“神舟”飛船剛成熟定型，美俄兩國的新一代載人飛船便已經(jīng)完成了方案設(shè)計，甚至開始了原型飛船的制造與實驗工作。按照我國載人航天規(guī)劃，下一步將要建設(shè)空間站，開展大量空間應(yīng)用試驗，這就需要具備更強人員往返運輸能力和載荷下行能力的天地往返運輸飛船，進一步擴展空間站的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍，增加空間站運營管理的靈活性和適應(yīng)性。而我國載人深空探測的一些方案也已經(jīng)開始研究，新飛船必將針對這些任務(wù)預(yù)留出升級空間。
中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心高揚研究員用這樣一個關(guān)于古羅馬諺語的典故闡述了他自己的研究工作。他還展示了一幅人類未來的太空飛行圖景：人類居于木星系統(tǒng)，欲前往水星探險，他們駕駛等離子推進飛船，一路經(jīng)過地球、金星、小行星，最終到達水星。（見右圖）
人生路：拉開太空探索新征程
20世紀中葉，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星在蘇聯(lián)發(fā)射升空，人類邁出了太空征程的第一步，此后美國“阿波羅號”、中國神舟五號等各國載人飛船、地球衛(wèi)星以及深空探測器相繼發(fā)射升空。浩瀚宇宙里總有一幅壯錦吸引人類不停地去探索。受人類航天事業(yè)發(fā)展所鼓舞，從最初對航天懵懵懂懂的愛好，到成為深度探索通向太空道路的研究員，靠著探尋宇宙空間奧妙執(zhí)著的熱愛和堅持，高揚的太空探索人生之路就這樣展開。
高揚，1997年7月畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)自動控制系，獲學(xué)士學(xué)位；2000年7月獲中國科學(xué)院中國遙感衛(wèi)星地面站（現(xiàn)為中國科學(xué)院對地觀測與數(shù)字地球科學(xué)中心）碩士學(xué)位。千禧之年，懷抱著對世界航天知識強烈的求知欲，年輕的高揚隨著國內(nèi)涌起的留跨出了國門，在美國密蘇里大學(xué)機械與宇航工程系全額獎學(xué)金的資助下攻讀博士學(xué)位，并在畢業(yè)后留校1年從事博士后研究。在國外深造的五年（2000-2005）時間里，他有機會廣泛而深入地接觸國際前沿航天技術(shù)知識，為之后回國繼續(xù)從事相關(guān)領(lǐng)域研究奠定了基礎(chǔ)。
2005年，高揚踏上了回國征程，成為中國科學(xué)院光電研究院/中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用總體部（掛靠光電研究院）副研究員。2006年起，他在中國科學(xué)院研究生院（現(xiàn)為中國科學(xué)院大學(xué)）兼職授課。2011年，高揚受聘為中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心（原中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用總體部）研究員，同年起被聘為宇航動力學(xué)國家重點實驗室兼職研究員、中國載人航天工程應(yīng)用系統(tǒng)主任設(shè)計師。肩負著科研、工程與教學(xué)的多重任務(wù)，高揚開啟了他太空探索的另一段嶄新征程。
科研路：電推進飛船尋找“行走太空”最佳軌道
回國后，高揚踏上了獨立自主的科研路。他承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院國防創(chuàng)新基金、中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程、國家“863”計劃、載人航天工程資助的若干科研項目，開展的研究工作包括深空軌道優(yōu)化設(shè)計、電推進衛(wèi)星平臺的導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制、航天器精密定軌、衛(wèi)星編隊軌道控制、空間新型推進方式以及基于光電載荷的軌道姿態(tài)確定等。他的系列研究成果發(fā)表在Journal of Guidance Control and Dynamics、Journal of Spacecraft and Rockets、Acta Astronautica、Acta Mechanica Sinica、力學(xué)學(xué)報等航天飛行動力學(xué)領(lǐng)域國內(nèi)外核心期刊上，他也因此獲得2008年度首屆中國科學(xué)院盧嘉錫青年人才獎，入選中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會，并在2009年首屆、2011年第三屆全國深空軌道設(shè)計競賽中獲得冠軍。
高揚的研究工作是從連續(xù)小推力空間最佳飛行軌道的探索開始的，該問題至今仍是極具挑戰(zhàn)的課題，而這又與電推進（或稱等離子推進）技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用密切相關(guān)。電推進與目前傳統(tǒng)的化學(xué)推進不同，它利用電能將推進工質(zhì)電離形成等離子體，并產(chǎn)生電磁場加速等離子體使其高速噴射從而獲得推力。電推進的效率高出化學(xué)推進一個量級，相比之下可以節(jié)省大量推進工質(zhì)，成為各航天大國21世紀重點發(fā)展的航天技術(shù)。早在2001年，高揚在美國深造期間就曾系統(tǒng)地開展了連續(xù)小推力軌道優(yōu)化和電推進任務(wù)設(shè)計的研究工作。2005年高揚回國時，我國在電推進技術(shù)應(yīng)用方面的研究與美國還有較大差距，還沒有電推進航天器的發(fā)展計劃。作為剛畢業(yè)不久的博士，高揚一度難以獲得科研基金支持。但他始終認為，電推進代表了先進的可以長期連續(xù)推進的工作方式，隨著電推進技術(shù)本身的不斷發(fā)展以及空間電源技術(shù)的突破，尤其是大功率太陽能與核能電源甚至有望成為太陽系載人飛行推進技術(shù)的唯一選擇。正是這種觀點一直激勵著他堅持這方面研究。高揚說：“實際上，錢學(xué)森先生早在1963年出版《星際航行概論》一書中就預(yù)言電推進能夠承載更多有效載荷，并指出電推進產(chǎn)生的連續(xù)低推力軌道的計算比大推力軌道要復(fù)雜?！睘榱思o念錢學(xué)森先生誕辰一百周年，他受《力學(xué)學(xué)報》編輯部的邀請，攥寫了綜述論文《電火箭星際航行：技術(shù)進展、軌道設(shè)計與綜合優(yōu)化》（發(fā)表在2011年第43卷第6期），旨在較為全面地介紹電推進技術(shù)應(yīng)用于星際航行的基本內(nèi)容與實現(xiàn)途徑以及應(yīng)用于載人深空飛行的設(shè)想。
電推進技術(shù)應(yīng)用的核心問題之一是空間軌道優(yōu)化設(shè)計。為了推動我國空間軌道設(shè)計的研究工作，高揚與中國力學(xué)學(xué)會以及國內(nèi)同行一起為全國空間軌道設(shè)計競賽（2012年前為深空軌道設(shè)計競賽）付出了諸多努力。該競賽旨在尋找空間飛行全局最優(yōu)方案，而且可以非常有效地檢驗各種優(yōu)化方法的合理性與實用性。2009年第一屆全國空間軌道設(shè)計競賽由清華大學(xué)主辦并負責(zé)命題，之后每屆競賽由上屆競賽獲得冠軍的團隊命題。截至今年，在已舉辦的四次競賽中，高揚帶領(lǐng)的團隊獲得兩屆冠軍，因此他也成為了2010年第二屆、2012年第四屆全國空間軌道設(shè)計競賽命題的主要技術(shù)負責(zé)人。他說：“希望通過競賽不斷提升我國空間軌道設(shè)計能力，也希望我國這方面的研究工作在國際上可以逐漸摸索出自己的研究思路，并逐步獲得原始創(chuàng)新的研究成果?！?/p>
高揚說：“對于空間軌道（特別是連續(xù)小推力軌道）優(yōu)化設(shè)計問題的研究讓我更為深刻地理解了多方面知識，比如最優(yōu)控制理論、常微分方程數(shù)值解法、動力系統(tǒng)理論、非線性規(guī)劃、同倫延拓、動態(tài)規(guī)劃、微分幾何、組合優(yōu)化等概念。這些知識的積累也讓我逐步具備了觸類旁通的能力，并將研究內(nèi)容逐步拓展到電推進航天器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制、航天器軌道確定技術(shù)、洛侖茲力編隊飛行等?！比欢蔡寡裕骸皬?005年回國一路走到現(xiàn)在并非一帆風(fēng)順，遇到過很多挫折，也曾屢敗屢戰(zhàn)，但幸運的是一直沒有放棄，所以現(xiàn)在逐漸開始領(lǐng)悟到通往太空‘羅馬城’的條條大路”。
未來路：奔向太空羅馬城
對于下一步的計劃和安排，高揚表示首先要腳踏實地做好目前正在承擔(dān)的本職工作。與此同時，“我希望在空間軌道研究領(lǐng)域繼續(xù)工作，包括系統(tǒng)地建立空間脈沖或連續(xù)推力轉(zhuǎn)移軌道優(yōu)化設(shè)計的通用方法體系，并應(yīng)用于深空飛行軌道、人造地球衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星相對運動控制等具體問題中去。同時，我希望有機會參與我國電推進深空探測的科研項目?！?/p>
當(dāng)談到如何開展研究的話題時，高揚特別強調(diào)：“研究工作需要注重理論聯(lián)系實踐，要堅持發(fā)展自己的研究思路，不斷開拓與創(chuàng)新，參考國外文獻，但不盲從；另外，研究工作不能為了滿足各種定量指標(biāo)而開展，做科研應(yīng)追求淡泊以明志，寧靜以致遠！”
論文關(guān)鍵詞：集成電路，特點，問題，趨勢，建議
引言
集成電路是工業(yè)化國家的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一，是當(dāng)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心部件，它是工業(yè)現(xiàn)代化裝備水平和航空航天技術(shù)的重要制約因素，由于它的價格高低直接影響了電子工業(yè)產(chǎn)成品的價格，是電子工業(yè)是否具有競爭力關(guān)鍵因素之一。高端核心器件是國家安全和科學(xué)研究水平的基礎(chǔ)，日美歐等國均把集成電路業(yè)定義為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。據(jù)臺灣的“科學(xué)委員會”稱未來十年是芯片技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時期。韓國政府也表示擬投資600億韓元于2015年時打造韓國的集成電路產(chǎn)業(yè)。
集成電路主要應(yīng)用在計算機、通信、汽車電子、消費電子等與國民日常消費相關(guān)領(lǐng)域因此集成電路與全球GDP增長聯(lián)系緊密，全球集成電路消費在2009年受金融危機的影響下跌9%的情況下2010由于經(jīng)濟形勢樂觀后根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會預(yù)計今年集成電路銷售額將同比增長33%。
一、我國集成電路業(yè)發(fā)展情況和特點
有數(shù)據(jù)統(tǒng)計2009年中國集成電路市場規(guī)模為5676億元占全球市場44%，集成電路消費除2008、2009年受金融危機影響外逐年遞增，中國已成為世界上第一大集成電路消費國，但國內(nèi)集成電路產(chǎn)量僅1040億元，絕大部分為產(chǎn)業(yè)鏈低端的消費類芯片，技術(shù)落后發(fā)達國家2到3代左右，大量高端芯片和技術(shù)被美日韓以及歐洲國家壟斷。
我國集成電路產(chǎn)業(yè)占GDP的比例逐年加大從2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增長遠遠超過國際上任何一個其他國家，是全球集成電路業(yè)的推動者，屬于一個快速發(fā)展的行業(yè)。從2000年到2007年我國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入年均增長超過18%畢業(yè)論文提綱，增長率隨著經(jīng)濟形勢有波動，由于金融危機的影響2008年同比2007年下降了0.4%，2009年又同比下降11%，其中集成電路設(shè)計業(yè)增速放緩實現(xiàn)銷售收入269.92億元同比上升14.8%，由于受金融危機影響，芯片制造業(yè)實現(xiàn)銷售收入341.05億元同比下降13.2%、封裝測試業(yè)實現(xiàn)銷售收入498.16億元同比下降19.5%。我國集成電路總體上企業(yè)總體規(guī)模小，有人統(tǒng)計過，所有設(shè)計企業(yè)總產(chǎn)值不如美國高通公司的1/2、所有待工企業(yè)產(chǎn)值不如臺積電、所有封測企業(yè)產(chǎn)值不如日月光。
在芯片設(shè)計方面，我國主流芯片設(shè)計采用130nm和180nm技術(shù)，65nm技術(shù)在我國逐漸開展起來，雖然國際上一些廠商已經(jīng)開始應(yīng)用40nm技術(shù)設(shè)計產(chǎn)品了，但由于65nm技術(shù)成熟，優(yōu)良率高，將是未來幾年贏利的主流技術(shù).設(shè)計公司數(shù)量不斷增長但規(guī)模都較小，屬于初始發(fā)展時期。芯片制造方面，2010國外許多廠商開始制造32nm的CPU但大規(guī)模采用的是65nm技術(shù)，而中國國產(chǎn)芯片中的龍芯還在采用130nm技術(shù)，中芯國際的65nm技術(shù)才開始量產(chǎn)，國產(chǎn)的自主知識產(chǎn)權(quán)還沒達到250技術(shù)。在封裝測試技術(shù)方面，這是我國集成電路企業(yè)的主要業(yè)務(wù)，也是我國的主要出口品，有數(shù)據(jù)顯示我國集成電路產(chǎn)業(yè)的50%以上的產(chǎn)值都由封裝產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造，隨著技術(shù)的成熟，部分高端技術(shù)在國內(nèi)逐步開始開展，但有已經(jīng)開始下降的趨勢雜志網(wǎng)。在電子信息材料業(yè)方面，下一代晶圓標(biāo)準是450mm，有資料顯示將于2012年試制，現(xiàn)在國際主流晶圓尺寸是300mm，而我國正在由200mm到300mm過渡。在GaAs單晶、InP單晶、光電子材料、磁性材料，壓電晶體材料、電子陶瓷材料等領(lǐng)域無論是在研發(fā)還是在生產(chǎn)均較大落后于國外，總體來說我國新型元件材料基本靠進口。在半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)方面畢業(yè)論文提綱，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計我國95%的設(shè)備是外國設(shè)備，而且二手設(shè)備占較大比例，重要的半導(dǎo)體設(shè)備幾乎都是國外設(shè)備，從全球范圍來講美日一直壟斷其生產(chǎn)和研發(fā)，臺灣最近也有有了較大發(fā)展，而我國半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)發(fā)展較為緩慢。
我國規(guī)劃和建成了7個集成電路產(chǎn)業(yè)基地，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)初步顯現(xiàn)出來，其中長江三角洲、京津的上海、杭州、無錫和北京等地區(qū),是我國集成電路的主要積聚地，這些地區(qū)集中了我國近半數(shù)的集成電路企業(yè)和銷售額，其次是中南地區(qū)約占整個產(chǎn)業(yè)企業(yè)數(shù)和銷售額的三分之一，其中深圳基地的IC設(shè)計業(yè)居全國首位，制造企業(yè)也在近一部壯大，由于勞動力價格相對廉價，我國集成電路產(chǎn)業(yè)正向成都、西安的產(chǎn)業(yè)帶轉(zhuǎn)移。
二、我國集成電路業(yè)發(fā)展存在的問題剖析
首先，我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈還很薄弱，科研與生產(chǎn)還沒有很好的結(jié)合起來，應(yīng)用十分有限，雖然新聞上時常宣傳中科院以及大專院校有一些成果，但尚未經(jīng)過市場的運作和考驗。另外集成電路產(chǎn)品的缺乏應(yīng)用途徑這就使得研究成果的產(chǎn)業(yè)化難以推廣和積累成長。
其次，我國集成電路產(chǎn)業(yè)尚處于幼年期，企業(yè)規(guī)模小，集中度低，資金缺乏，人才缺乏，市場占有率低，不能實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)，相比國外同類企業(yè)在各項資源的占有上差距較大。由于集成電路行業(yè)的風(fēng)險大，換代快，這就造成了企業(yè)的融資困難，使得我國企業(yè)發(fā)展緩慢，有數(shù)據(jù)顯示我國集成電路產(chǎn)業(yè)有80%的投資都來自海外畢業(yè)論文提綱，企業(yè)的主要負責(zé)人大都是從臺灣引進的。
再次，我國集成電路產(chǎn)業(yè)相關(guān)配套工業(yè)落后，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱。集成電路產(chǎn)業(yè)的上游集成電路設(shè)備制造的高端設(shè)備只有美日等幾家公司有能力制造，這就大大制約了我國集成電路工藝的發(fā)展速度，使我國的發(fā)展受制于人。
還有，我國集成電路產(chǎn)成品處于產(chǎn)品價值鏈的中、低端，難以提出自己的標(biāo)準和架構(gòu)，研發(fā)能力不足，缺少核心技術(shù)，處于低附加值、廉價產(chǎn)品的向國外技術(shù)模仿學(xué)習(xí)階段。有數(shù)據(jù)顯示我國集成電路使用中有80%都是從國外進口或設(shè)計的，國產(chǎn)20%僅為一些低端芯片，而由于產(chǎn)品相對廉價這當(dāng)中的百分之七八十又用于出口。
三、我國集成電路發(fā)展趨勢
有數(shù)據(jù)顯示PC機市場是我國集成電路應(yīng)用最大的市場，汽車電子、通信類設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)多媒體終端將是我國集成電路未來增長最快應(yīng)用領(lǐng)域. Memory、CPU、ASIC和計算機外圍器件將是最主要的幾大產(chǎn)品。國際集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐步走向成熟階段，集成電路制造正在向我國大規(guī)模轉(zhuǎn)移，造成我國集成電路產(chǎn)量上升，如Intel在2004年和2005年在成都投資4.5億元后，2007年又投資25億美元在大連投資建廠預(yù)計2010年投產(chǎn)。
另外我國代工產(chǎn)業(yè)增速逐漸放緩，增速從當(dāng)初的20%降低到現(xiàn)在的6%-8%，低附加值產(chǎn)業(yè)逐漸減小。集成電路設(shè)計業(yè)占集成點設(shè)計業(yè)的比重不斷加大，2008、2009兩年在受到金融危機的影響下在其他專業(yè)大幅下降的情況下任然保持一個較高的增長率，而且最近幾年集成電路設(shè)計業(yè)都是增長最快的領(lǐng)域，說明我國的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善和合理，設(shè)計、制造、封裝測試三行業(yè)開始向“3：4：4”的國際通行比例不斷靠近。從發(fā)達國家的經(jīng)驗來看都是以集成電路設(shè)計公司比重不斷加大，制造公司向不發(fā)達地區(qū)轉(zhuǎn)移作為集成電路產(chǎn)業(yè)走向成熟的標(biāo)志。
我國集成電路產(chǎn)業(yè)逐漸向優(yōu)勢企業(yè)集中,產(chǎn)業(yè)鏈不斷聯(lián)合重組，集中資源和擴大規(guī)模，增強競爭優(yōu)勢和抗風(fēng)險能力，主要核心企業(yè)銷售額所占全行業(yè)比重從2004年得32%到2008年的49%，體現(xiàn)我國集成電路企業(yè)不斷向優(yōu)勢企業(yè)集中，行業(yè)越來越成熟，從美國集成電路廠商來看當(dāng)行業(yè)走向成熟時只有較大的核心企業(yè)和專注某一領(lǐng)域的企業(yè)能最后存活下來。
我國集成電路進口量增速逐年下降從2004年的52.6%下降為2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于進口量增速。預(yù)計2010年以后我國集成電路進口增速將小于出口增速，我國正在由集成電路消費大國向制造大國邁進。
四、關(guān)于我國集成電路發(fā)展的幾點建議
第一、不斷探索和完善有利于集成電路業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)模式和運作機制。中國高校和中科院研究所中有相對寬松的環(huán)境使得其適合醞釀研發(fā)畢業(yè)論文提綱，但中國的高端集成電路研究還局限在高校和中科院的實驗室里，沒有一個循序漸進的產(chǎn)業(yè)運作和可持續(xù)發(fā)展機制，這就使得國產(chǎn)高端芯片在社會上認可度很低，得不到應(yīng)用和升級。在產(chǎn)業(yè)化成果推廣的解決方面。可以借鑒美國的國家采購計劃，以政府出資在武器和航空航天領(lǐng)域進行國家采購以保證研發(fā)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用得以實現(xiàn)雜志網(wǎng)。只有依靠公共研發(fā)機構(gòu)的環(huán)境、人才和技術(shù)優(yōu)勢結(jié)合企業(yè)的市場運作優(yōu)勢，走基于公共研發(fā)機構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化道路才是問題的正確路徑。
第二、集成電路的研發(fā)是個高投入高風(fēng)險的行業(yè)是技術(shù)和資本密集型產(chǎn)業(yè)，有數(shù)據(jù)顯示集成電路研發(fā)費用要占銷售額的15%，固定資產(chǎn)投資占銷售額的20%，銷售額如果達不到100億美元將無力承擔(dān)新一代產(chǎn)品的研發(fā)，在這種情況下由于民族集成電路產(chǎn)業(yè)在資金上積累有限，幾乎沒有抗風(fēng)險能力，技術(shù)上缺乏積累，經(jīng)不起和國際集成電路巨頭的競爭，再加上我國是一個勞動力密集型產(chǎn)業(yè)國，根據(jù)國際貿(mào)易規(guī)律，資本密集型的研發(fā)產(chǎn)業(yè)傾向于向發(fā)達國家集中，要想是我國在未來的高技術(shù)的集成電路研發(fā)有一席之地只有國家給予一定的積極的產(chǎn)業(yè)政策，使其形成規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢地位，才能使集成電路業(yè)進入良性發(fā)展的軌道.對整個產(chǎn)業(yè)鏈，特別是產(chǎn)業(yè)鏈的低端更要予以一定的政策支持。由政府出資風(fēng)險投資，通過風(fēng)險投資公司作為企業(yè)與政府的隔離，在成功投資后政府收回投資回報退出公司經(jīng)營，不失為一種良策。資料顯示美國半導(dǎo)體業(yè)融資的主要渠道就是靠風(fēng)險基金。臺灣地區(qū)之所以成為全球第四大半導(dǎo)體基地臺就與其6年建設(shè)計劃對集成電路產(chǎn)業(yè)的重點扶植有密切關(guān)系，最近灣當(dāng)局的“科學(xué)委員會”就在最近提出了擬扶植集成電路產(chǎn)業(yè)使其達到世界第二的目標(biāo)。
第三、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以走先官辦和引進外資再民營化道路，在產(chǎn)業(yè)初期由于資金技術(shù)壁壘大人才也較為匱乏民營資本難于介入，這樣只有利用政府力量和外資力量，但到一定時期后只有民營資本的介入才能使集成電路產(chǎn)業(yè)走向良性化發(fā)展的軌道。技術(shù)競爭有利于技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，集成電路業(yè)的技術(shù)快速更新的性質(zhì)使得民營企業(yè)的競爭性的優(yōu)勢得以體現(xiàn)，集成電路每個子領(lǐng)域技術(shù)的專用化特別高分工特別細，每個子領(lǐng)域有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，不適合求小而且全的模式。集成電路產(chǎn)業(yè)各個子模塊經(jīng)營將朝著分散化畢業(yè)論文提綱，專業(yè)化的方向發(fā)展，每個企業(yè)專注于各自領(lǐng)域，在以形成的設(shè)計、封裝、測試、新材料、設(shè)備制、造自動化平臺設(shè)計、IP設(shè)計等幾大領(lǐng)域內(nèi)分化出有各自擅長的專業(yè)領(lǐng)域深入發(fā)展并相互補充，這正好適應(yīng)民營經(jīng)濟的經(jīng)營使其能更加專注，以有限的資本規(guī)模經(jīng)營能力能夠達到自主研發(fā)高投入，適應(yīng)市場高度分工的要求，所以民間資本的投入會使市場更加有效率。
第四、技術(shù)引進吸收再創(chuàng)新將是我國集成電路技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的可以采用的重要方式。美國國家工程院院士馬佐平曾今說過：中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有著良好的基礎(chǔ)，如果要趕超世界先進水平，必須要找準方向、加強合作。只有站在別人的基礎(chǔ)上，吸取國外研發(fā)的經(jīng)驗教訓(xùn)，并充分合作才是我國集成電路業(yè)發(fā)展快速發(fā)展有限途徑，我國資金有限，技術(shù)底子薄，要想快速發(fā)展只有借鑒別人的技術(shù)在此基礎(chǔ)上朝正確方向發(fā)展，而不是從頭再來另立門戶。國際集成電路產(chǎn)業(yè)鏈分工與國家集成電路工業(yè)發(fā)展階段有很大關(guān)系，隨著產(chǎn)業(yè)的不斷成熟和不斷向我國轉(zhuǎn)移使得我國可以走先生產(chǎn)，在有一定的技術(shù)和資金積累后再研發(fā)的途徑。技術(shù)引進再創(chuàng)新的一條有效路徑就是吸引海外人才到我國集成電路企業(yè)，美國等發(fā)達國家的經(jīng)濟不景氣正好加速了人才向我國企業(yè)的流動，對我國是十分有利的。
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論文關(guān)鍵詞：集成電路，特點，問題，趨勢，建議
引言
集成電路是工業(yè)化國家的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一，是當(dāng)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心部件，它是工業(yè)現(xiàn)代化裝備水平和航空航天技術(shù)的重要制約因素，由于它的價格高低直接影響了電子工業(yè)產(chǎn)成品的價格，是電子工業(yè)是否具有競爭力關(guān)鍵因素之一。高端核心器件是國家安全和科學(xué)研究水平的基礎(chǔ)，日美歐等國均把集成電路業(yè)定義為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。據(jù)臺灣的“科學(xué)委員會”稱未來十年是芯片技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時期。韓國政府也表示擬投資600億韓元于2015年時打造韓國的集成電路產(chǎn)業(yè)。
集成電路主要應(yīng)用在計算機、通信、汽車電子、消費電子等與國民日常消費相關(guān)領(lǐng)域因此集成電路與全球GDP增長聯(lián)系緊密，全球集成電路消費在2009年受金融危機的影響下跌9%的情況下2010由于經(jīng)濟形勢樂觀后根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會預(yù)計今年集成電路銷售額將同比增長33%。
一、我國集成電路業(yè)發(fā)展情況和特點
有數(shù)據(jù)統(tǒng)計2009年中國集成電路市場規(guī)模為5676億元占全球市場44%，集成電路消費除2008、2009年受金融危機影響外逐年遞增，中國已成為世界上第一大集成電路消費國，但國內(nèi)集成電路產(chǎn)量僅1040億元，絕大部分為產(chǎn)業(yè)鏈低端的消費類芯片，技術(shù)落后發(fā)達國家2到3代左右，大量高端芯片和技術(shù)被美日韓以及歐洲國家壟斷。
我國集成電路產(chǎn)業(yè)占GDP的比例逐年加大從2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增長遠遠超過國際上任何一個其他國家，是全球集成電路業(yè)的推動者，屬于一個快速發(fā)展的行業(yè)。從2000年到2007年我國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入年均增長超過18%畢業(yè)論文提綱，增長率隨著經(jīng)濟形勢有波動，由于金融危機的影響2008年同比2007年下降了0.4%，2009年又同比下降11%，其中集成電路設(shè)計業(yè)增速放緩實現(xiàn)銷售收入269.92億元同比上升14.8%，由于受金融危機影響，芯片制造業(yè)實現(xiàn)銷售收入341.05億元同比下降13.2%、封裝測試業(yè)實現(xiàn)銷售收入498.16億元同比下降19.5%。我國集成電路總體上企業(yè)總體規(guī)模小，有人統(tǒng)計過，所有設(shè)計企業(yè)總產(chǎn)值不如美國高通公司的1/2、所有待工企業(yè)產(chǎn)值不如臺積電、所有封測企業(yè)產(chǎn)值不如日月光。
在芯片設(shè)計方面，我國主流芯片設(shè)計采用130nm和180nm技術(shù)，65nm技術(shù)在我國逐漸開展起來，雖然國際上一些廠商已經(jīng)開始應(yīng)用40nm技術(shù)設(shè)計產(chǎn)品了，但由于65nm技術(shù)成熟，優(yōu)良率高，將是未來幾年贏利的主流技術(shù).設(shè)計公司數(shù)量不斷增長但規(guī)模都較小，屬于初始發(fā)展時期。芯片制造方面，2010國外許多廠商開始制造32nm的CPU但大規(guī)模采用的是65nm技術(shù)，而中國國產(chǎn)芯片中的龍芯還在采用130nm技術(shù)，中芯國際的65nm技術(shù)才開始量產(chǎn)，國產(chǎn)的自主知識產(chǎn)權(quán)還沒達到250技術(shù)。在封裝測試技術(shù)方面，這是我國集成電路企業(yè)的主要業(yè)務(wù)，也是我國的主要出口品，有數(shù)據(jù)顯示我國集成電路產(chǎn)業(yè)的50%以上的產(chǎn)值都由封裝產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造，隨著技術(shù)的成熟，部分高端技術(shù)在國內(nèi)逐步開始開展，但有已經(jīng)開始下降的趨勢雜志網(wǎng)。在電子信息材料業(yè)方面，下一代晶圓標(biāo)準是450mm，有資料顯示將于2012年試制，現(xiàn)在國際主流晶圓尺寸是300mm，而我國正在由200mm到300mm過渡。在GaAs單晶、InP單晶、光電子材料、磁性材料，壓電晶體材料、電子陶瓷材料等領(lǐng)域無論是在研發(fā)還是在生產(chǎn)均較大落后于國外，總體來說我國新型元件材料基本靠進口。在半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)方面畢業(yè)論文提綱，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計我國95%的設(shè)備是外國設(shè)備，而且二手設(shè)備占較大比例，重要的半導(dǎo)體設(shè)備幾乎都是國外設(shè)備，從全球范圍來講美日一直壟斷其生產(chǎn)和研發(fā)，臺灣最近也有有了較大發(fā)展，而我國半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)發(fā)展較為緩慢。
我國規(guī)劃和建成了7個集成電路產(chǎn)業(yè)基地，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)初步顯現(xiàn)出來，其中長江三角洲、京津的上海、杭州、無錫和北京等地區(qū),是我國集成電路的主要積聚地，這些地區(qū)集中了我國近半數(shù)的集成電路企業(yè)和銷售額，其次是中南地區(qū)約占整個產(chǎn)業(yè)企業(yè)數(shù)和銷售額的三分之一，其中深圳基地的IC設(shè)計業(yè)居全國首位，制造企業(yè)也在近一部壯大，由于勞動力價格相對廉價，我國集成電路產(chǎn)業(yè)正向成都、西安的產(chǎn)業(yè)帶轉(zhuǎn)移。
二、我國集成電路業(yè)發(fā)展存在的問題剖析
首先，我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈還很薄弱，科研與生產(chǎn)還沒有很好的結(jié)合起來，應(yīng)用十分有限，雖然新聞上時常宣傳中科院以及大專院校有一些成果，但尚未經(jīng)過市場的運作和考驗。另外集成電路產(chǎn)品的缺乏應(yīng)用途徑這就使得研究成果的產(chǎn)業(yè)化難以推廣和積累成長。
其次，我國集成電路產(chǎn)業(yè)尚處于幼年期，企業(yè)規(guī)模小，集中度低，資金缺乏，人才缺乏，市場占有率低，不能實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)，相比國外同類企業(yè)在各項資源的占有上差距較大。由于集成電路行業(yè)的風(fēng)險大，換代快，這就造成了企業(yè)的融資困難，使得我國企業(yè)發(fā)展緩慢，有數(shù)據(jù)顯示我國集成電路產(chǎn)業(yè)有80%的投資都來自海外畢業(yè)論文提綱，企業(yè)的主要負責(zé)人大都是從臺灣引進的。
再次，我國集成電路產(chǎn)業(yè)相關(guān)配套工業(yè)落后，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱。集成電路產(chǎn)業(yè)的上游集成電路設(shè)備制造的高端設(shè)備只有美日等幾家公司有能力制造，這就大大制約了我國集成電路工藝的發(fā)展速度，使我國的發(fā)展受制于人。
還有，我國集成電路產(chǎn)成品處于產(chǎn)品價值鏈的中、低端，難以提出自己的標(biāo)準和架構(gòu)，研發(fā)能力不足，缺少核心技術(shù)，處于低附加值、廉價產(chǎn)品的向國外技術(shù)模仿學(xué)習(xí)階段。有數(shù)據(jù)顯示我國集成電路使用中有80%都是從國外進口或設(shè)計的，國產(chǎn)20%僅為一些低端芯片，而由于產(chǎn)品相對廉價這當(dāng)中的百分之七八十又用于出口。
三、我國集成電路發(fā)展趨勢
有數(shù)據(jù)顯示PC機市場是我國集成電路應(yīng)用最大的市場，汽車電子、通信類設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)多媒體終端將是我國集成電路未來增長最快應(yīng)用領(lǐng)域. Memory、CPU、ASIC和計算機外圍器件將是最主要的幾大產(chǎn)品。國際集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐步走向成熟階段，集成電路制造正在向我國大規(guī)模轉(zhuǎn)移，造成我國集成電路產(chǎn)量上升，如Intel在2004年和2005年在成都投資4.5億元后，2007年又投資25億美元在大連投資建廠預(yù)計2010年投產(chǎn)。
另外我國代工產(chǎn)業(yè)增速逐漸放緩，增速從當(dāng)初的20%降低到現(xiàn)在的6%-8%，低附加值產(chǎn)業(yè)逐漸減小。集成電路設(shè)計業(yè)占集成點設(shè)計業(yè)的比重不斷加大，2008、2009兩年在受到金融危機的影響下在其他專業(yè)大幅下降的情況下任然保持一個較高的增長率，而且最近幾年集成電路設(shè)計業(yè)都是增長最快的領(lǐng)域，說明我國的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善和合理，設(shè)計、制造、封裝測試三行業(yè)開始向“3：4：4”的國際通行比例不斷靠近。從發(fā)達國家的經(jīng)驗來看都是以集成電路設(shè)計公司比重不斷加大，制造公司向不發(fā)達地區(qū)轉(zhuǎn)移作為集成電路產(chǎn)業(yè)走向成熟的標(biāo)志。
我國集成電路產(chǎn)業(yè)逐漸向優(yōu)勢企業(yè)集中,產(chǎn)業(yè)鏈不斷聯(lián)合重組，集中資源和擴大規(guī)模，增強競爭優(yōu)勢和抗風(fēng)險能力，主要核心企業(yè)銷售額所占全行業(yè)比重從2004年得32%到2008年的49%，體現(xiàn)我國集成電路企業(yè)不斷向優(yōu)勢企業(yè)集中，行業(yè)越來越成熟，從美國集成電路廠商來看當(dāng)行業(yè)走向成熟時只有較大的核心企業(yè)和專注某一領(lǐng)域的企業(yè)能最后存活下來。
我國集成電路進口量增速逐年下降從2004年的52.6%下降為2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于進口量增速。預(yù)計2010年以后我國集成電路進口增速將小于出口增速，我國正在由集成電路消費大國向制造大國邁進。
四、關(guān)于我國集成電路發(fā)展的幾點建議
第一、不斷探索和完善有利于集成電路業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)模式和運作機制。中國高校和中科院研究所中有相對寬松的環(huán)境使得其適合醞釀研發(fā)畢業(yè)論文提綱，但中國的高端集成電路研究還局限在高校和中科院的實驗室里，沒有一個循序漸進的產(chǎn)業(yè)運作和可持續(xù)發(fā)展機制，這就使得國產(chǎn)高端芯片在社會上認可度很低，得不到應(yīng)用和升級。在產(chǎn)業(yè)化成果推廣的解決方面?？梢越梃b美國的國家采購計劃，以政府出資在武器和航空航天領(lǐng)域進行國家采購以保證研發(fā)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用得以實現(xiàn)雜志網(wǎng)。只有依靠公共研發(fā)機構(gòu)的環(huán)境、人才和技術(shù)優(yōu)勢結(jié)合企業(yè)的市場運作優(yōu)勢，走基于公共研發(fā)機構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化道路才是問題的正確路徑。
第二、集成電路的研發(fā)是個高投入高風(fēng)險的行業(yè)是技術(shù)和資本密集型產(chǎn)業(yè)，有數(shù)據(jù)顯示集成電路研發(fā)費用要占銷售額的15%，固定資產(chǎn)投資占銷售額的20%，銷售額如果達不到100億美元將無力承擔(dān)新一代產(chǎn)品的研發(fā)，在這種情況下由于民族集成電路產(chǎn)業(yè)在資金上積累有限，幾乎沒有抗風(fēng)險能力，技術(shù)上缺乏積累，經(jīng)不起和國際集成電路巨頭的競爭，再加上我國是一個勞動力密集型產(chǎn)業(yè)國，根據(jù)國際貿(mào)易規(guī)律，資本密集型的研發(fā)產(chǎn)業(yè)傾向于向發(fā)達國家集中，要想是我國在未來的高技術(shù)的集成電路研發(fā)有一席之地只有國家給予一定的積極的產(chǎn)業(yè)政策，使其形成規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢地位，才能使集成電路業(yè)進入良性發(fā)展的軌道.對整個產(chǎn)業(yè)鏈，特別是產(chǎn)業(yè)鏈的低端更要予以一定的政策支持。由政府出資風(fēng)險投資，通過風(fēng)險投資公司作為企業(yè)與政府的隔離，在成功投資后政府收回投資回報退出公司經(jīng)營，不失為一種良策。資料顯示美國半導(dǎo)體業(yè)融資的主要渠道就是靠風(fēng)險基金。臺灣地區(qū)之所以成為全球第四大半導(dǎo)體基地臺就與其6年建設(shè)計劃對集成電路產(chǎn)業(yè)的重點扶植有密切關(guān)系，最近灣當(dāng)局的“科學(xué)委員會”就在最近提出了擬扶植集成電路產(chǎn)業(yè)使其達到世界第二的目標(biāo)。
第三、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以走先官辦和引進外資再民營化道路，在產(chǎn)業(yè)初期由于資金技術(shù)壁壘大人才也較為匱乏民營資本難于介入，這樣只有利用政府力量和外資力量，但到一定時期后只有民營資本的介入才能使集成電路產(chǎn)業(yè)走向良性化發(fā)展的軌道。技術(shù)競爭有利于技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，集成電路業(yè)的技術(shù)快速更新的性質(zhì)使得民營企業(yè)的競爭性的優(yōu)勢得以體現(xiàn)，集成電路每個子領(lǐng)域技術(shù)的專用化特別高分工特別細，每個子領(lǐng)域有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度，不適合求小而且全的模式。集成電路產(chǎn)業(yè)各個子模塊經(jīng)營將朝著分散化畢業(yè)論文提綱，專業(yè)化的方向發(fā)展，每個企業(yè)專注于各自領(lǐng)域，在以形成的設(shè)計、封裝、測試、新材料、設(shè)備制、造自動化平臺設(shè)計、IP設(shè)計等幾大領(lǐng)域內(nèi)分化出有各自擅長的專業(yè)領(lǐng)域深入發(fā)展并相互補充，這正好適應(yīng)民營經(jīng)濟的經(jīng)營使其能更加專注，以有限的資本規(guī)模經(jīng)營能力能夠達到自主研發(fā)高投入，適應(yīng)市場高度分工的要求，所以民間資本的投入會使市場更加有效率。
第四、技術(shù)引進吸收再創(chuàng)新將是我國集成電路技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的可以采用的重要方式。美國國家工程院院士馬佐平曾今說過：中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有著良好的基礎(chǔ)，如果要趕超世界先進水平，必須要找準方向、加強合作。只有站在別人的基礎(chǔ)上，吸取國外研發(fā)的經(jīng)驗教訓(xùn)，并充分合作才是我國集成電路業(yè)發(fā)展快速發(fā)展有限途徑，我國資金有限，技術(shù)底子薄，要想快速發(fā)展只有借鑒別人的技術(shù)在此基礎(chǔ)上朝正確方向發(fā)展，而不是從頭再來另立門戶。國際集成電路產(chǎn)業(yè)鏈分工與國家集成電路工業(yè)發(fā)展階段有很大關(guān)系，隨著產(chǎn)業(yè)的不斷成熟和不斷向我國轉(zhuǎn)移使得我國可以走先生產(chǎn)，在有一定的技術(shù)和資金積累后再研發(fā)的途徑。技術(shù)引進再創(chuàng)新的一條有效路徑就是吸引海外人才到我國集成電路企業(yè)，美國等發(fā)達國家的經(jīng)濟不景氣正好加速了人才向我國企業(yè)的流動，對我國是十分有利的。
【參考文獻】
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