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“万能标尺”精测战机“五脏六腑”

  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)

  一项研究表明,自2001年以来,全球由森林火灾产生的二氧化碳排放量激增了60%。相关研究10月17日发表于《科学》。

  近日,中国科学院、国家航天局、中国载人航天工程办公室联合发布《国家空间科学中长期发展规划(2024—2050年)》(下称“规划”)。规划提出了中国有望取得突破的五大科学主题和17个优先发展趋势。其中,在“宜居行星”主题中,太阳系考古、地外生命探寻等优先发展趋势备受关注。

  免疫检查点阻断(ICB)是一种重要的癌症疗法,遗憾的是,该疗法应答率偏低——对少数产生应答的患者疗效显著,对大部分患者却难以奏效。因此,怎么样提高ICB治疗应答率成为癌症治疗的一个关键问题。

  近日,西北工业大学物理科学与技术学院教授臧渡洋团队成功制备出地球上最“长寿”气泡,在声悬浮条件下气泡保持时间可达23分36秒,且在被直径0.8毫米的热铜针穿透时,悬浮气泡仍能保持不破裂。

  近日,中国科学院新疆理化技术研究所(以下简称“新疆理化所”)发布了一项引人注目的研究成果:科研人员以地球玄武岩为原料模拟火星壤,并通过熔融拉丝技术,将其制备成连续模拟火星壤纤维。这在某种程度上预示着未来人类有望就地取材,建设火星基地。相关研究论文于日前发表于国际期刊《交叉科学》。

  10月23日是今年的霜降节气。有人会问,“霜降”的霜从哪里“降”?是像雨和雪一样从天上降下来吗?二十四节气中,霜降与白露、寒露等都反映了气温下降带来的变化,露和霜又有什么区别?

  中国科学院南海海洋研究所(以下简称南海海洋所)研究员詹海刚团队与澳大利亚联邦科学与工业研究组织研究员冯明等合作,首次从全球尺度上揭示了涡旋在驱动海洋次表层热浪/冷浪事件中的关键作用,并指出涡旋会放大全球变暖对次表层极端温度的影响,加剧强热浪/冷浪的发生。近日,相关研究成果发表于《自然》。

  银线秒,就可以把青海的绿色能源输送到1500多公里之外的河南;一秒的输电量足够一个家庭使用两年……这就是神奇的特高压输电工程。

  随着科幻氛围日渐浓厚,我国科幻创作队伍和读者队伍都在迅猛增长,科幻作家的创作热情高涨,中国必将成为科幻文学创作的热土。

  近日,中国科学院、国家航天局、中国载人航天工程办公室联合发布《国家空间科学中长期发展规划(2024—2050年)》,规划部署了我国在空间科学研究领域拟突破的五大科学主题和17个优先发展方向。

  记者21日从中国科学技术大学先进技术研究院了解到,由该院孵化的中科永安(安徽)科技有限公司实施的新一代智能化环保型压缩空气泡沫高效灭火技术工程化研发项目,近日通过安徽省重大科学技术成果工程化研发项目验收。该技术通过优化泡沫生成与喷射系统,可应用于各类复杂火灾场景中高效灭火,尤其对锂电池灭火具有非常明显效果。

  近日,香港城市大学(以下简称港城大)成功研发出新型器件结构,可大幅度的提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和效率,并简化生产工序、减少相关成本。研究显示,团队在改善二氧化锡层的氧空位缺陷后,器件的能源转化效率已超25%。

  记者21日从中国科学院国家天文台获悉,我国首个暗能量射电探测实验项目——天籁实验阵列,成功被平方公里阵(SKA)大射电天文台组织认证为SKA探路者项目,将为SKA提供新的科学探索机遇。

  科研工作不仅需要扎实的理论基础和实践能力,更需要坚定的理想信念和持之以恒的毅力。

  科学技术创新与产业创新,是发展新质生产力的一体之两翼、驱动之双轮。铸牢科技支撑力,要扎实推动科技创新和产业创新深度融合。

  我国建成了由7.6万余个地面自动气象观测站、409个海岛站、120个高空气象观测站、2架高空大型无人机、546部天气雷达、9颗在轨风云气象卫星等组成的综合气象观测系统。

  全球水经济委员会17日发布的一项新报告说明,人类“有史以来首次”打破了全球水循环的平衡。报告警告称,全球近30亿人口和一半以上粮食都位于干旱地区或水资源总量不稳定地区,若不采取行动,到2050年,水危机将使全球一半以上粮食生产面临风险。

  10月16日至19日,来自全国各地科研机构、高校和文博单位的近500名专家学者齐聚甘肃敦煌,在中国文物保护技术协会第十二次学术年会上,探讨文化遗产保护的新理念、新技术、新方法。

  走进阳高县华联设施农业科技示范中心,各种颜色的“太空彩椒”引人注目,形态各异的“太空南瓜”“太空蛇瓜”等令人大开眼界。

来源:开云体育官方网站    发布时间:2024-10-24 17:23:12