時間：2023-08-15 17:19:33
導語：在航空航天存在的問題的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
進入火星大氣層的“好奇”號飛行器，時速達到2.1萬千米。展開巨大減速傘后，飛行器墜落時速降到320千米。接著再利用制動火箭，以每小時3.2千米的速度下降。最后以纜繩從飛行器上垂降放下龐大的探測車。當探測車順利著陸后，飛行器隨即飛離。從進入大氣層到著陸，整個降落過程被工程團隊稱為“驚魂7分鐘”。
在空中垂降探測車的想法聽起來很瘋狂，不過這是“輕放”如此龐大的探測車的最佳方式。“2001火星奧德賽”號衛星和火星勘測軌道飛行器構成的美國航空航天局太空通訊網會監控整個登陸過程。這樣的登陸任務很難不令人緊張，而緊張可能需要借由花生來消除。美國航空航天局的任務指揮中心有一項傳統，會在登陸前打開一包花生，然后傳遍指揮中心。這一“幸運豆”的傳統可以追溯到1964年的“徘徊者7”號月球近距離拍攝任務。火星任務的總監阿瑟，阿曼達表示：“我們有很多花生，通常任務總監會假定花生不會被消耗完。”
航行8個月半，2.5億千米的旅程，這位“大男孩”平安到達目的地后，得向地球上焦急的美國航空航天局任務指揮中心報平安。不過，這通長途電話卻不簡單。
地球和火星的距離為2.5億千米，即使以接近光速的無線電波，在兩星球間傳遞信息也需要13分鐘。這意味著“好奇”號發生狀況13分鐘后，位于地球的指揮中心才會接到消息，再花13分鐘才能將指令送達火星上的“好奇”號。對于在地球上收聽實時廣播的我們來說，非常難想象這有多困擾。因此，“好奇”號具備一定的自動反應能力，能實時應付在火星上遇到的狀況。
另一個大問題是，火星和地球都會自轉，要是“好奇”號在火星上的位置背對地球，便無法順利將電波信號直線傳送到地球。對此，兩部先前由美國航空航天局發射，環繞在火星軌道上“2001火星奧德賽”號衛星和火星勘測軌道飛行器就派上用場了。
[關鍵詞]高技術產業園區；產業聚集；龍頭企業帶動模式
[中圖分類號]F127
[文獻標識碼]A
[文章編號]1006-5024(2008)06-0122-04
隨著西部大開發的不斷深入，西部省份如何充分利用本地雄厚的國防科技資源，實現當地經濟的發展與騰飛，是一個亟待解決的問題。西安作為中國航空航天產業的重要基地，在中國乃至全球都擁有特殊的地位和聲譽。2002年麥肯錫的戰略咨詢結果和專家論證表明，航空航天產業是西安市應該發展的支柱產業。也有資料指出，航空產業的投入產出在10年之后就是1：80，就業拉動是1：40。一個機型將有500多個企業單位與之配套，二級配套的廠商更達到3000-5000家，形成一條金字塔式的產業鏈。西安發展航空航天高技術產業在全國具有獨一無二的比較優勢。
一、高技術產業園區的闡述
高技術產業區域(Hi-Tech Jndustry District)主要是指高技術產業開發區，以及連綿形成的高技術產業開發帶(以下簡稱為高技術區域)，是高技術企業生存和發展的載體，是一種新型的科學與工業相結合的社會組織形式，包括高技術中心(Technopole)、科技工業園(Hi-Tech Industry Park)和科學城(Seience City)。
產業聚集是高技術區域的成功特征。理論研究與發展的實踐表明，一個國家或地區競爭優勢的獲得來源于產業在其內部聚集過程中的優勢獲得。波特(Potter，1998)以為，在經濟全球化進程中，產業聚集可以從三方面影響企業和區域的競爭：一是提高企業的生產率；二是指明創新方向和提高創新速度；三是促進新企業的建立，從而擴大和加強聚集本身。
實際上，新時期的產業聚集更強調在柔性聚集過程中知識、技術等要素的重新組合與創新，強調本地工程師、技術工人等要素的集中以及本地熟練勞動力市場的形成。各種知識型的資源優勢越來越成為各國區域發展的主要動力。在高技術區域發展中，產業聚集更多的是依重于創新，聚集的方向是選擇具有大量高技術人才和良好創新環境的區域。因此，可以說高技術產業的聚集是以高級知識、技術要素為主形成的，目的是為了獲取具有持續競爭力的動態競爭優勢。這也是高技術區域發展的重要基礎。
高技術產業區域的聚集功能是指高技術區域憑借其具有的區位優勢，將各種社會資源聚集在一起協同發揮作用的效應。從其內在實現價值看，聚集是高技術區域的重要區位特征，高技術區域的聚集功能是表現在人才、資金要素的資源聚集和創新的聚集，并最終體現在高技術產業經濟效益的聚集；從其外在表現分析，高技術區域的聚集功能會造成對外部和其他區域人才、資金、技術的抽吸效應，從而使其取得聚集經濟效益的快速發展，形成技術、經濟優勢的高勢能區位，反過來又對外部和其他區域產生波及影響和帶動作用。
二、高技術區域產業聚集的創立、成長與發展
產業聚集可以反映出一個高技術區域的競爭優勢和條件，但是它并非一開始就以完整的面貌出現，必然要經歷一個產生和發展的過程。從硅谷的發展可以辨識出，高技術產業聚集可以產生聚集效應，但最初的產生肯定是一些非聚集的因素在起作用。這些因素是一些區域的結構性因素，也是觸發性因素(如斯坦福大學、政府投資含軍事投資、企業衍生等)，它們與其他的區位優勢(如自然稟賦等)結合，就會產生指向性區位因素，形成最初的企業進入動力。而這些企業又會吸引其他企業進入，區域的功能性因素起聚集的主要作用，形成動態的聚集因素(如風險投資、企業家精神和協作文化等)，促進產業聚集的自我發展。這個演化過程可以從下圖表現出來。
高技術區域也可以看作是為產業聚集創立的一種區位優勢。技術創新理論認為，在近乎完全競爭的市場中存在小企業技術創新的門檻，如果此類門檻過高的話，經濟發展有時會因為小的歷史事件而被鎖定在某低級技術水平上。如果技術的創新和擴散是多數采用者都隨著它“走”而引發的，那么優化選擇的機制和環境就能提供有效的通道。為了幫助高技術小企業克服創新門檻的阻礙，并防止經濟發展水平在某個低水平上鎖定，高技術區域便應運而生，并以提供區位優勢因素來幫助小企業進行技術創新，而不完全是出自自發的。高技術產業群的形成無疑需要企業有較低的進入門檻。創業企業能自由進入聚集產業，其進入會帶來新技術、新思維、新的競爭方式，有利于促進競爭與創新，為產業聚集帶來活力。
高技術產業區域的發展模式對園區發展至關重要。Walt,Whitman.Rostow在《經濟成長的階段》(1960)一書中認為正確規劃某一時期的主導產業、確定其發展模式是制定區域產業政策的核心內容，也是壯大區域經濟實力，提高區域競爭力的迫切需求。林金忠(2001)認為，聚集經濟本質上是空間意義上的外部規模經濟。他把規模經濟分為兩類：單個企業的內部規模經濟；眾多企業在局部空間上的集中而產生的聚集經濟。他提出了三種聚集經濟的類型：多層次聚集(企業間橫向聯系而形成的聚集)：企業縱向關聯而形成的聚集(產業鏈)；由于區位優勢而形成的同一產業或不同產業的眾多中小企業的聚集。在科技園區的建設中，涵蓋了三類的聚集活動。三種的聚集活動在園區中處于不同的層次，和園區的發展階段緊密相連，如何協調三者之間的關系，如何促成不同階段的企業的聚集活動，這取決于園區發展模式的選擇。
本研究認為高技術的產業聚集最適合選用的模式為“龍頭+網絡”的形式。“龍頭+網絡”形式也被稱為混合式聚集，是由多核式與網狀式混合而成的產業聚集。聚集內部既存在幾個核心企業及相關的小企業，又存在著大量沒有合作關系的中小企業，例如美國的硅谷和印度的班加羅爾軟件工業園。
高科技產業聚集以高科技龍頭企業為核心，以大量的中小民營科技企業為配套，以科研院所為支撐，實行政府退出，行業協會運作的機制。高科技產業聚集生產高科技產品，經營風險大，產品的技術層次高，附加值往往也很大，要求企業擁有核心技術和自主知識產權，具有很強的技術創新能力。這類產業聚集在科技資源高度密集，傳統工業基礎雄厚，民營經濟發達的地區容易形成規模，如東莞的計算機硬件產業聚集，西安的航空航天產業聚集，長江三角洲的先進制造業聚集和北京的信息產業聚集等。
三、龍頭企業帶動模式
(一)龍頭企業帶動模式的基本內涵
通過龍頭企業的發展，帶動一大批配套、協作企業，圍繞龍頭企業形成產業聚集。其主要特點包括：(1)多核式與網狀式聚集并存；(2)核心企業不僅帶動了配套企業的發展，也為散存的中小企業提供了機會；(3)核心企業與配套企業依靠品牌為核心競爭力，散存的中小企業主要以低成本為競爭優勢；(4)技術創新是聚集中小企業生存和發展的關鍵。
(二)行業內龍頭企業帶動因素
1．龍頭企業與產業聚集的關系。在任何一個產業聚集中，小企業都占多數。從產業聚集內部各類企業的數量來看，有完全以眾多小企業組成的“原子式”產業聚集和以少數大企業為中心(龍頭企業)、眾多小企業為而形成的“輪軸式”或“中衛式”產業聚集。在兩類產業聚集中，尤以中衛式產業聚集最為普遍。在該類聚集中，大企業處于整個企業聚集的支配地位，小企業聚集處于或下層，主要為“核心企業”進行特定的專業化加工。并且核心企業主要負責產品的最終組裝與生產技術難度高、附加值大、對規模效益反應敏感的配套產品，小企業多是分工生產技術要求低、批量小、專業性分工度高的各種零輔件與半成品等，參與聚集的小企業往往又有一次承包、二次承包甚至更多次承包之分，即把核心企業委托的生產業務根據專業分工要求分包給其他小企業，從而會形成多層次的分工協作體系。中衛式產業聚集的形成往往是少數大企業首先產生，然后眾多小企業逐漸聚集在其周圍。因而相對于眾多小企業而言，政府首先吸引大企業聚集更有目標性，也更容易成功。吳旺延(2[)04)認為，處理好大企業集團與中小企業的關系是西部地區發展中小企業聚集的基礎。龍頭企業是產業聚集得以發展壯大的關鍵，當地政府應當為龍頭企業保駕護航，要注意發現和培植聚集龍頭企業，注重龍頭企業和品牌建設。在計劃體制下，西部地區建立了一批軍工企業和重工業企業。這些企業是按照全能型模式創建的，集企業管理功能和社會管理功能為一體，是基建、供應、生產、銷售、生活服務自成體系的，大而全的企業組織結構。由于體制的原因，這些大企業迫切需要“瘦身”并和其他企業“牽手”，才能恢復活力。
2．龍頭企業對產業聚集發展的帶動作用。“火車跑得快，全靠車頭帶”，產業聚集龍頭骨干企業在加快產業聚集，推動產業聚集發展中起著非常重要的作用。
首先，龍頭企業促進產業聚集。一是龍頭企業都具有較大的規模和實力，在市場經濟條件下，資本、技術、人才等資源總是首先流向那些擁有較大規模和較強實力的大企業。這也就是說，大企業擁有更強的吸引力和凝聚力，能更好地發揮產業聚集主角的功能。二是龍頭企業都具有自主知識產權的知名品牌。品牌是市場經濟的通行證，是市場競爭力和影響力的集中體現。擁有知名品牌的龍頭企業對上下游產業鏈條具有強大的引領和整合能力。三是龍頭企業具有自己核心優勢。對于參與產業聚集的企業主體來說，核心優勢包括核心技術、專利產品、管理技能、市場網絡等諸多方面。一個企業只要在上述一個或多個方面具有獨特優勢，就會對上下游產業產生強大的拉動和聚集作用，從而與其他相關企業形成產業聚集。龍頭企業作為區域內領頭羊，一般都具有自己獨特的競爭優勢。
其次，龍頭企業促進產業鏈延伸。龍頭企業能適應國際分工和專業化生產的新形勢，不斷將一些配套件及特定的生產工藝分離出來，形成一批專業化配套企業，并積極支持中小企業進人自己的供應網絡，而專業配套企業的大量進入，又會帶領上游原材料供應和加工企業，下游銷售企業的不斷涌現，從而促進產業聚集內產業鏈的延伸。
再次，龍頭企業加速科技創新、帶動產業升級。為了保持行業內的領先地位，龍頭企業會更加注重技術的創新和引進。通過與高等院校、科研院所的合作開發新技術、新工藝，與國際大企業合作，引進國外成熟的先進科技，在新產品開發方面不遺余力。研究表明，擁有龍頭企業或知名品牌的產業聚集，科技經費投入規模較大，龍頭企業科技投入也較大。
最后，龍頭企業提高產業聚集內的組織化程度。龍頭企業按市場導向，進入某一產品或產業領域，組織專業生產，為了自身產品的保證和競爭力的培養，龍頭企業雖然會發展很多的配套企業，將一些生產環節分離出去，但還是會通過協作，把產前、產中、產后作為一個體系來運作，激活各環節的生產要素，產生“一石激起千層浪”的連鎖效應。
龍頭企業具有開拓市場、引導生產、深化加工、搞好配套服務的綜合功能。只要充分發揮龍頭企業的帶動作用，通過龍頭企業的品牌優勢、技術優勢和市場優勢，把分散的、小規模的生產經營組織起來，形成有競爭力的產業聚集，改進工藝、提高技術，帶動整個產業水平提高，就會最終形成在全國甚至全世界有影響的產業品牌。
(三)模式中龍頭企業所需條件
1、龍頭企業有足夠大的規模。龍頭企業生產經營的規模較大，經營效益較好，有能力帶動一批配套企業，并能持續為配套企業的生存發展提供市場空間。
2．龍頭企業的產業鏈可拆分。龍頭企業的產品產業鏈較長，并且每個生產環節可以拆分，使配套企業的獨立存在成為可能。
3．龍頭企業產品的外協性。龍頭企業所需的原材料、半成品或零部件可以由配套企業生產或加工，不涉及龍頭企業的核心技術。
4．龍頭企業和配套企業要形成合理的分工協作關系。龍頭企業與配套企業在產品研發、市場開拓、產品生產方面要有合理分工，建立良好的協作關系，不能成為競爭對手。
5．原料取得的便利性。為龍頭企業配套的企業所需的初級原料要很方便取得，能夠承受運輸費用。
(四)應注意的問題
1．龍頭企業要持續穩定發展。龍頭企業的發展是整個產業聚集存在的基礎，只有龍頭企業的持續穩定發展才能為整個產業聚集提供發展的條件和機遇。
2．龍頭企業的技術支持。龍頭企業應為配套企業提供相應的技術扶持，使配套企業能夠跟上龍頭企業技術創新和發展的步伐，保證配套企業的健康發展。
只要培育好龍頭企業，引導好配套企業，協調好龍頭企業與配套企業的分工協作關系，就一定能促進龍頭企業作為帶動型產業聚集的形成和發展。
四、西安航空航天產業園區模式
(一)西安航空航天產業園區可行性分析。地區間的產業競爭集中體現在產業聚集的競爭，要提升產業競爭力，就要增強產業聚集的競爭力，進而要求搞好產業聚集的空間載體即產業園區的建設。產業園區通過培育主導產業和建立相關支持產業配套，聚集和整合大量的資金、人才、信息等資源，組建信息交流和知識擴散的網絡，發揮其外部經濟效應，形成了創新的系統環境，使各個主體能實現有效的分工與合作，同時產業園區通過建立使地方政府、企業、服務機構之間實現互動合作的對話機制，協調聚集之間的地域、產業分工和合作，從而促進聚集的不斷成長并提升產業組織的競爭力。產業園區和產業聚集相互促進、相互制約，產業園區是形成、承載和促進產業聚集發展的空間載體，產業聚集是提升
產業園區和地區產業競爭力的核心內容。
產業價值鏈理論來源于哈佛大學商學院教授邁克爾?波特在其1985年出版的《競爭優勢》一書中提出的“價值鏈(Value Chain)”理論。在生產者驅動的價值鏈中，價值鏈中的關鍵制造者一般控制關鍵技術，扮演協調各個環節的角色。在這里，生產商負責協助它們的供應商和顧客的效率。生產者驅動的價值鏈是那些大型的、通常由跨國制造商發揮中心作用來協調的生產網絡(包括它們的前向和后向聯系)，這以資本和技術密集型產業――例如汽車、飛機、計算機、半導體和重型機械產業為典型。
所以，以核心企業為龍頭，形成產業鏈，進而形成網絡化集群是可行的。而且通過發展和完善產業園區建設，充分發揮產業聚集的空間聚集和產業鏈交織優勢，更是增強地區產業競爭力和經濟實力的有效途徑。西安航空航天產業發展模式是圍繞航天、航空等高新技術產業，形成產業鏈、產學研相結合的航空航天產業園區。其中，西安閆良航空產業園結合優勢產業培育龍頭核心企業、拉長軍民兩用科技園區的產業鏈條。即以西安飛機工業集團公司為中心，在支持龍頭核心企業的科研活動及其成果的產業化，注重培育相關配套的企業，拉成產業鏈。西安韋曲航天科技產業科技園區是以龍頭軍工企業為核心形成的園區，即圍繞大型軍工企業形成軍地兩用型產業園區，以航天科技產業為主導，其產業定位是以發展航天科技產業聚集及民為支柱產業，發揮航天高科技的優勢，促進航天科技企業的民用產業發展。
(二)西安航空航天產業園區現狀。西安的閻良、韋曲作為中國航空航天產業的重要基地，具備了發展高技術航空航天科技產業的基本條件。其中閻良擁有一批在全國有一定影響的大型企業集團，如西安飛機工業集團公司、西安飛機設計研究所、飛行試驗研究院，以及毗鄰的西安航空發動機公司，是全國唯一的集飛機設計、生產制造、試飛鑒定、教學培訓為一體、產業體系最完整的航空產業基地；韋曲以研發和制造液體火箭發動機的中國航天集團公司第六研究院基地為依托，兼具西安電子工程研究所等32家航天和高科技產業，充分發揮業已形成的航天科技資源對科技的帶動作用，促進區域經濟的快速發展。
根據西安市航天航空產業的實際情況及特點，作者對航天航空產業園區的發展模式進行分析研究，認為其產業聚集最適合選用的模式為“龍頭+網絡”的形式，即是由多核式與網狀式混合而成的一種混合式產業聚集。
美國國家航空航天局在2(111年年底給地球人打了一劑強心針，他們在太陽系外找到了一個地球的“兄弟”――行星“開普勒22b”，這是美國國家航空航天局證實的第一顆太陽系外的宜居星球，也是迄今為止發現的所有宜居星球中個頭最小、最像地球的行星。它儼然是宇宙中的第二個地球它溫度宜人，不會曬死人也不會冷死人，一年290天，與地球頗為相似，唯一的不足之處是有點遠，距地球有600光年。
其實，在“開普勒22b”被發現的兩個月前，中國科學院紫金山天文臺的科學家已經發現在太陽系外的高傾角行星系統中可能存在宜居類地行星，數量在2到3顆左右，圍繞同一顆恒星運動，這一發現支持了宜居行星的存在，也表明系外行星系統中發現宜居行星是極有可能的：
茫茫太空已經無法阻止地球人了嗎?要想到這些“地球的兄弟”上定居，你肯定需要一份太空宜居指南，對于這種“星際大搬家”行動，你肯定也有些想吐一些東西，就讓我們來八一八這些科學和八卦吧。誰在決定“備用地球”的產量?
“備用地球”是否適合生命生存，還要看它的位置以及其他條件而定。天文學家將行星系統中適合生命存在的行星軌道稱為“宜居帶”，范圍主要取決于中央恒星的類型和輻射強度。
與中央恒星相隔一段合適的距離，此處的行星表面平均溫度能夠使液態水穩定存在，才可能擁有像地球一樣的生命環境條件。
“宜居帶的范圍和恒星本身的類型有關，同時還跟恒星的輻射強度有關。”紫金山天文臺研究員季江微說，在太陽系，宜居帶大致分布在金星軌道到火星軌道之間，地球剛好在其中。
美國夏威夷大學的學者在頂最新研究中甚至指出，銀河系中大約有10億個適合生命存在和演化的區域，且其中大部分可能分布在接近銀河系核心區的部位。
找尋“備用地球”說起來并不復雜，不管它在哪兒，都離不開茫茫宇宙定的宜居帶。難的是，它們是否靠譜是否適合我們去住，科學家說，想要確定這個，很難。星球“生命維持系統”才是硬道理
宜居帶上的行星，是否就是將來我們可以進行宇宙移民的星球呢?季江徽說，這還需要很多條件：恒星和行星的壽命必須長到足以產生生命，適宜的恒星光度，穩定的低離心力行星軌道和自轉傾斜度，以及成分合適的行星大氣等。
如果將來找到了處于宜居帶內的系外類地行星，如何判斷它們是否適合生命存在呢?首先，這顆“備用地球”要和恒星之間有合適的距離，能夠接受到恒星的光和熱，自轉軸要有一定的傾角形成一年四季；其次，要有穩定的軌道，一定的偏心率；還要有液態水，適合生命存在的大氣。“人類之所以可以在地球上繁衍不息，就是因為它既有磁場，又有大氣。它們就是地球的保護圈。”最后，恒星、行星的壽命還要足夠長，夠得上產生生命，這套都是“生命維持系統”。
當然，要想真的有生命生存，還要有很多條件，比如，不存在對人體有傷害作用的物質，諸如毒氣、放射物質等。
宇宙中存在著無數的星系，銀河系只是其中之一，而在銀河系將近2000億顆恒星中，太陽只是其中的一顆普通恒星。那么，是否在太陽系外也有適合居住的行星?
“太陽系中，宜居帶大概位于0.84～1.77個天文單位(天文單位，天文學中距離的基本單位，長度約等于地球跟太陽的平均距離)，即大致在金星軌道到火星軌道之間。同個原理，我們在太陽系外的高傾角行星系統中進行數據模擬，發現了2到3顆宜居行星，也是圍繞同一顆恒星運動。”經過半年研究，季江徽和他的科研團隊發現高傾角行星系統中可能存在宜居的類地行星，數量在2到3顆左右。科學家如何尋找“備用地球”
實際上，這些神秘的“備用地球”并不容易被觀察到。為了找到它們，現在幾乎是全球總動員。
據季江徽介紹，目前最常用的有兩種搜尋方法：視向速度法和掩星法。所謂視向速度法，其原理是，類地行星本身不發光，它是反射恒星的光，盡管發出的光很微弱，但由于行星大氣成分的不同，其光譜的周期會發生變化，通過對變化譜線的測定，我們就可以確定“備用地球”是否存在。
掩星法則不同，它的原理是因為“備用地球”會圍著恒星轉，從地球的角度看，在旋轉的一個周期內一定有把恒星“擋住”的時候，天文學家通過測量恒星暗下來的光度，就可以估算出這顆行星的大小和質量，而兩次“擋住”的間隔就是“備用地球”的軌道周期，同時光譜儀將測出行星的溫度、亮度和質量，進而考察是否有水、氧氣等。
目前最大的探測“備用地球”的項目就是開普勒探測計劃。2009年3月，美國國家航空航天局將用于尋找“備用地球”的空間望遠鏡“開普勒”送進了太空軌道，開始對大量的恒星進行探測，尋找與地球相似的星球。而歐洲2006年底發射的柯洛衛星，收集遙遠行星的信息，探測宇宙恒星震動，也是“備用地球”搜索的先行者。
未來，天上地上的“天眼”都越來越多地關注系外“備用地球”。“備用地球”其實有很多
前不久公布的“開普勒22b”被認為是地球的孿生兄弟，那我們是否有機會移民上去?季江徽笑著說，即使人類將來發明出接近光速的太空船，到達那里也要很長很長時間，“開普勒22b”距離我們有600光年遠呢。
“我們乘什么進行星際移民是個問題。”季江微說，不到萬不得已，沒有必要進行星際移民。“要進行星際移民，肯定是太陽變成了紅巨星，它要吞噬地球了。所以，大家才紛紛逃離地球。”
[關鍵詞]聚合物基復合材料 航空航天 創新型人才 教學實踐 考核方式
中圖分類號：G642.0； TB332 文獻標識碼：B
先進聚合物基復合材料由于質量輕、強度高，已成為航空航天等領域具有戰略性的關鍵材料之一，近年來其應用、科學與技術呈現出突飛猛進的發展態勢[1，2]。2006年1月國家提出了在2020年建成創新型國家，實現科技發展成為經濟社會發展有力支撐的建設目標，其中培養和造就創新型人才，特別是創新型工程科技人才是重中之重[3，4]。
以往的教學方式，注重基本概念、基本理論和基本技能的講授，考核也主要是閉卷答題，對學生關于知識結構的系統性和在實踐中自覺運用知識的積極能動性引導不足，不利于培養學生的獨立性、實踐性和創新性意識。針對這一問題，筆者所在的北京航空航天大學復合材料團隊結合50多年的教學科研經驗和體會，就如何適應創新型國家戰略發展需求，培養高素質的復合材料創新人才問題，開展了《聚合物基復合材料及其成型工藝》課程改革。其中課程考核是教學活動的重要環節，對引導和促進學生潛能、個性和創造性等的培養具有重要作用。
考核方式的改革
聚合物基復合材料是一門誕生于上世紀50年代的新興工程學科方向課程，相對于傳統材料，它的理論、方法及技術處于不斷更新與發展階段，同時該材料涉及的學科知識很廣，包括高分子物理、高分子化學、物理化學、有機化學、材料測試方法、材料力學等，具有多學科交叉融合、知識更新快、應用性強等特點。因此，在教學大綱的指導原則下，結合復合材料學科方向的以上特點，首先確定了《聚合物基復合材料及其成型工藝》課程考核方式改革的核心內容。選取先進聚合物基復合材料在航空航天應用中的四種典型案例，引導學生依據所選對象的結構、使用等設計要求[5]，綜合分析其原材料選擇、工藝制訂和性能分析各環節，強化學生對專業知識和技術的融會貫通理解能力，提升運用所學知識分析、解決實際問題的能力。
1.改革內容
在原有教學內容基本講授完畢后，對應于課堂講授的重要知識點，以復合材料在飛行器結構上的典型應用為實例，對其應用情況和結構特征進行綜合評述，然后讓學生自由選擇一個實例，通過課外自學、資料調研、小組討論等途徑，對原材料選擇、制備工藝設計、性能測試評價三個方面進行細致分析。在此基礎上，應結合工程實際考慮結構應用的可靠性、材料質量的穩定性、表征分析的有效性和完備性，以及成本效率等因素，對所選材料、工藝和性能指標等進行可行性論證和評價。
首先讓學生形成2～3人的小組，利用課余時間根據所選擇的實例進行文獻調研，每個人調研的內容應各有側重點，然后進行討論和匯總，撰寫可行性論證報告，該環節在一周內完成。然后教師對報告進行評閱，總結報告存在的問題。最后教師在課堂上對所涉及的應用案例進行點評和講解，對比較集中的問題進行分析，并挑選報告撰寫的比較優秀的小組在課堂上闡述撰寫的思路和過程。
撰寫形成的典型復合材料應用可行性論證報告是考核學生綜合運用知識能力的主要依據，其內容應包括：（1）復合材料結構使用要求及國內外應用情況；（2）復合材料原材料選擇；（3）復合材料制造工藝設計與制造方案評估；（4）復合材料關鍵性能測試及評價。報告內容的安排上要求具有條理性和邏輯性，給出選定材料和方案的分析判定依據，并要求具有可操作性。在報告格式上要求符合學術規范，適當引用參考文獻。
2.可行論證報告考核要求
依據先進聚合物基復合材料近年來的前沿發展和國家需求，結合筆者所在教學科研團隊已有基礎和優勢經驗，突出航空航天特色，在課程改革中選定：大型客機機翼上下壁板及中央翼盒上下壁板、超音速飛機機翼縱橫加筋壁板、大型客機機頭雷達罩及升降舵壁板、衛星主承力筒等作為研究對象。學生依據所選結構對象的應用要求，就原材料、工藝和性能展開可行性論證分析，形成報告。報告的具體考核要求如下：
（1）復合材料典型應用案例分析：闡述所選對象的結構形式、承載要求、功能特性、使用環境等；
（2）復合材料原材料選擇：主要對增強體、樹脂基體、夾芯材料等的主要類型、工藝及性能特點及其匹配關系進行對比分析，按照性能滿足應用要求的原則，同時考慮工藝和成本因素，初選出幾種材料體系；
（3）復合材料制備工藝設計：依據材料工藝性表征評價方法，分析所選結構對象的可制造性，主要包括工藝方法對所選對象結構形式的制造質量控制難度和制造周期兩個方面，結合材料體系的物理化學行為分析，確定成型、固化方法、工藝流程，對比不同方法在制造質量穩定性、結構靈活性、實施成本、批量適用性等方面的特點，再詳細分析工藝參數、工裝設備、缺陷控制等因素，確定工藝優化方案；
（4）復合材料性能測試評價：結合復合材料結構服役特點和設計要求，針對所選材料體系組成和各向異性特征，確定復合材料的力學、功能、環境使用性能等的測試方法與評價指標；
（5）論證報告結論：綜合分析所選材料體系、工藝方案及性能指標的科學性、關聯性和工程可實施性，對于可能存在的難點或關鍵問題給予評述，并提出分析和解決的方法。
改革效果與體會
針對學生撰寫的報告，教師依據學生對所學知識的掌握、運用能力，以及分析、闡述問題的邏輯性和科學性進行評分，占總成績的30%，選出優秀報告作為范例，并總結學生在分析中存在的問題，在課堂上對所涉及的應用案例進行點評和講解，使學生深入理解所學知識之間的關聯性和貫通性，培養學生運用知識分析、解決問題的自覺性和主動性。
通過兩年的教學改革和實踐發現，這種考核方式有效激發了學生的自主學習興趣，不僅學生的團隊合作能力、發散思維、逆向思維能力、文獻調研能力、溝通表達能力、隨機應變能力等方面得到了培養和提高，而且學生養成了主動學習和互動學習的良好習慣。從可行性論證報告的成績看，兩年中優和良的總比例占到了70%～90%，說明了學生的認真態度和積極性。通過與學生的座談，了解到學生對考核方式的改革反映良好，認為該環節對課堂知識的理解和運用起到了很好的促進作用。這一考核方式改革導向，使學生對復合材料基本知識的理解變得生動和深刻，提高了在實踐中運用所學知識分析、解決問題的綜合能力，并且利于學生掌握知識點的內在關聯和約束作用，以及對知識體系的有機性理解與融會貫通，是一種創新型工程科技人才培育的考核新模式，為“兩領”人才成長及其素質提升提供了有益的探索。
另外，通過學生反饋和論證報告的總結評述，教師可掌握課堂教學效果，便于改進教學方法，更新教學內容，提高素質教育的教學質量。同時可以更客觀地評價學生的綜合能力，判斷學生的學習效果，使教和學兩者得到有機結合。顯著提高了學生將理論知識與工程實踐相結合、專業知識與專業技能相貫通的學習意識，培養和增強學生的自主學習、綜合分析，以及運用知識解決問題的創新能力。
根據已有的改革成果和體會，下一步準備結合復合材料技術和應用的最新發展趨勢，豐富典型實例中涉及的內容，不局限于復合材料在航空航天領域的應用，而擴大到能源、交通、建筑等方面，如大型復合材料風電葉片、復合材料車身、復合材料船體等，從而進一步擴展學生思路，豐富教學內容。
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在本次編號為STS-134的任務中，奮進號將搭載著六名宇航員為國際空間站輸送去價值20億美元的太空實驗設施。執行本次飛行任務的六名宇航員分別是：指揮官凱利(Mark Kelly)、宇航員約翰遜(Greg H. Johnson)、歐洲航天局宇航員維托利(Roberto Vittori)與美國宇航局航天專家查米托夫(Greg Chamitoff)、費斯特爾(Andrew Feustel)與費克(Mike Fincke)。在本次發射之后，阿特蘭蒂斯號航天飛機計劃于六月進行其最后一次飛行任務，之后美國的航天飛機將全部退役。
此次奮進號將為國際空間站運送名為阿爾法磁譜儀2的設備，阿爾法磁譜儀2將被安放至國際空間站，用于探索反物質，暗物質和宇宙射線等問題。反物質和暗物質是兩種神秘物質，從理論上講應當存在，但目前為止又找不到其存在的真憑實據，而阿爾法磁譜儀項目的主要目的就是找到它們。這一項目由美國麻省理工學院華裔諾貝爾獎獲得者丁肇中負責，包括中國科學家在內的全球600多名科研人員參與了這一項目。
據了解，奮進號航天飛機(STS Endeavour OV-105)是美國國家航空航天局(NASA)肯尼迪太空中心(KSC)旗下，第五架實際執行太空飛行任務的航天飛機，首次飛行是在1992年5月7日執行編號為STS-49號的任務，奮進號是美國航天飛機之中首架以公開征名競賽的方式由美國中小學生決定名稱的航天飛機，以18世紀英國探險家詹姆斯?庫克的考察船的名字命名。高36.6米，寬23.4米，重71噸，造價超過20億美元。
據英國新科學家雜志報道，美國宇航局“奮進號”航天飛機還攜帶了一個與眾不同的貨物進入太空――嬰兒魷魚。
這并不是宇航員想改變他們的食譜，而是魷魚能幫助科學家更好地理解“有益細菌”在微重力太空環境下的行為特征。美國蓋恩斯維爾市佛羅里達州大學的杰米-福斯特(Jamie Foster)負責進行這項實驗，他希望證實有益細菌在太空環境是否會“變壞”？
目前，科學家已知疾病細菌如果發送至太空，它們將生長得更快，并變得更加致命有毒。2006年，航天飛機攜帶沙門氏菌進入太空，當它們返回地球時，其毒性已增至3倍，很可能可直接殺死正常的老鼠。同時，大腸桿菌在太空環境中也會出現毒性增強的現象。
然而以上實驗均是聚焦于有害細菌，福斯特說：“這是首次關注有益細菌在太空環境中的變化。”
魷魚是一種頭足類動物，這是一支高智商物種，其中還包括：章魚和墨魚。此前科學家未曾將魷魚發送到太空環境中。
福斯特現已安排將短尾魷魚發送至太空，短尾魷魚是一種太平洋物種，身體內可攜帶叫做費氏弧菌的細菌，當幼體魷魚孵化之后，這些繞圈便寄居在它們體內的發光器官。同時，魷魚使用這些細菌產生光線，照亮身體下方海域，從而確保魷魚不會進入一個明顯的陰影區域。
這是一種典型的互利共生現象，魷魚和費氏弧菌能彼此合作共生受益。人類與細菌也具有類似的關系，有助于形成人體免疫系統和消化系統，但與人類息息相關的數千種細菌并非都是有益的。
關鍵詞：增材制造；航空航天領域；發展現狀
1 金屬增材制造的種類和原理
金屬增材制造（Additive Manufacturing，簡稱AM）技術區別于傳統的鑄、鍛、焊等熱加工“等材成形”技術及車、銑、磨等冷加工“減材成形”技術的一種全新的制造方法，是采用材料逐漸累加的方法制造實體零件的技術，相對于傳統的材料去除-切削加工技術，是一種自下而上的制造方法[2]。它是融合了計算機軟件、材料、機械、控制等多學科知識的系統性、綜合性的技術。增材制造按照不同的加工方法可分為激光增材制造、電子束增材制造、電弧增材制造等，有的加工方法仍可細化成兩種或多種不同的具體方式。下面將對各種不同增材制造方法的原理和特點進行闡述，并對各自的國內外研究現狀進行介紹。
2 激光增材制造
激光增材制造分為激光選區熔化技術和激光直接沉積技術，激光選區熔化成形技術原理：它是以激光作為熱源，一層一層熔化金屬粉末，直接制造出近形的金屬零件。
激光快速成形技術打破了傳統材料去除或變形加工成形方法的限制，利用“離散+堆積”的材成形思想，通過同步送粉（送絲）或激光熔覆數字化成形一步實現工件的精確成形；屬近凈成形制造技術。激光直接沉積技術是在快速原型技術和激光熔覆技術的基礎上發展起來的一種先進制造技術。該技術是基于離散/堆積原理，通過對零件的三維CAD模型進行分層處理，獲得各層截面的二維輪廓信息并生成加工路徑，在惰性氣體保護環境中，以高能量密度的激光作為熱源，按照預定的加工路徑，將同步送進的粉末或絲材逐層熔化堆積，從而實現金屬零件的直接制造與修復。
約翰霍普金斯大學、賓州大學和MTS 公司開發出一項大功率CO2激光 “鈦合金的柔性制造”技術，并成立AeroMet公司。該公司的目標就是實現具有高性能、大體積鈦合金零件的制造，尤其是大型整體加強筋結構鈦合金零件的快速成形。公司的主要研究方向為軍事領域的航空航天用鈦合金部件的激光增材制造。該公司制造的鈦合金零部件已實現裝機使用。已使用零件分別為F-22戰斗機的某接頭、F-18戰斗機的翼跟加強板的連接吊環和起落架連接桿。其中，F-22的接頭件能夠達到要求疲勞壽命的兩倍以上，翼根加強筋達到要求疲勞壽命的四倍以上，起落架連桿疲勞壽命超過原件的30%。
美國Sandia國家實驗室的Griffith研究組提出以激光熔覆沉積成形為基礎的激光凈成形（Laser Engineered Net Shaping）技術，并將此技術用于修復渦輪發動機的零部件。研究的材料種類包括不銹鋼、鈦合金、高溫合金等，成型件的強度和塑性均比鍛造件得到顯著地提高。研究小組還通過對控制軟件的研究和改進，將加工精度提升了一個等級。其水平方向加工精度達到0.05mm，垂直方向加工精度達到0.4mm，加工后零件的表面光潔度達到6.25μm。但是成型精度的提高會影響到成形效率。特別值得一提的是，研究組通過改變金屬粉末的成分，實現了材料成分在一個零件上的梯度變化，從而使得零件的不同部位具有了不同的力學性能，這就為零件的設計優化提供了一種新的方法。
國內的增材制造相關研究雖然起步較晚，但是一些相關的大學和研究機構已有異軍突起之勢，在某些方面甚至達到國內外領先的地步。西北工業大學的黃衛東教授的團隊在快速原型制造技術的基礎上提出了激光增材制造技術的研究思路，進行了相關的研究探索。并成功運用激光立體成形技術制造出了大型飛機的鈦合金翼梁緣條和飛機發動機的高溫合金空心葉片，綜合力學性能優于同等條件下的鍛件。北京航空航天大學的王華明教授采用激光增材技術制造出大尺寸金屬零件，并應用于新型飛機的研制過程中，不但提高了飛機的結構強度，而且大大縮短了飛機的研制周期，并于2012年獲得國家科學技術進步一等獎。
但是激光增材制造也存在一些問題[3]。比如：球化現象、裂紋敏感性、殘余應力等，而且設備較昂貴、能量利用率低、低熔點金屬材料的受熱變形、速度與精度之間的矛盾等問題也尤為突出。尤其對鋁合金而言，由于液態鋁的光反射率很高，激光照射在液體表面大部分反射掉，導致其能量損失嚴重；而且鋁合金熔點較低，激光的能量密度很高，對大型薄壁零件或者殼體增材時，翹曲變形較嚴重。
3 電子束增材制造
電子束增材制造分為熔絲沉積成形和電子束選區熔化成形，電子束熔絲沉積技術又稱為電子束自由成形制造技術（Electron Beam Freeform Fabrication，EBF）。在真空環境中，電子束轟擊金屬表面形成熔池，金屬絲材通過送絲裝置送入熔池并熔化，同時熔池按照預先規劃的路徑運動，熔池金屬逐層凝固堆疊，達到致密的冶金結合，從而制造出金屬毛坯件，最后進行表面精加工和熱處理。特點：沉積效率高、真空環境有利于零件的保護、內部質量好、可實現多功能加工。電子束選區熔化成形技術[4]（Electron beam selective melting， EBSM）的工藝原理。先在鋪粉平面上鋪展一層粉末并壓實；然后，電子束在計算機的控制下按照斷面輪廓的信息進行有選擇的熔化，層層堆積，直至整個零件全部熔化完成；最后，去除多余的粉末得到所需的三維零件。特點：成形精度高，成形件表面質量較好，光潔度較好，可用于近成型增材制造。
Calcam公司[5]采用電子束熔絲沉積增材制造技術，通過對工藝參數和控制系統的把控，制造出了綜合力學性能優于鍛件的TC4鈦合金葉輪部件，并成功應用于某型飛機上。
2001年瑞典的Arcam公司成立以來，以電子束增材制造技術在粉末近凈成形精度、效率、成本和力學性能等方面具有的優勢，針對它的研究很快成為了國外科學前沿的研究熱點。德國紐倫堡大學、英國華威大學、美國北卡羅萊納大學以及美國波音公司、Synergeering集團、德國FAruth公司、瑞典VOLVO公司等都陸續開展了相關的研究。美國Sciaky公司聯合Lockheed Martin、Boeing公司等也在同時期合作開展了研究，成形鈦合金時，最大成形速度可達18kg/h，力學性能滿足適航要求。意大利AVIO公司[8]采用其自行制造設備開發出航空發動機復雜TiAl基合金構件，并成功應用在新一代航空發動機上。
2006年北京航空制造工程研究所開始對電子束熔絲沉積成形技術進行深入研究。設計并制造了國內首臺電子束熔絲沉積成形設備，對TC4、TC18、TA15、等鈦合金以及A100超高強度鋼的力學性能進行了系統的研究。研制了大量鈦合金零件和試驗件。2012年，采用電子束熔絲成形制造的鈦合金零件在國內飛機結構上率先實現了裝機應用。
目前電子束增材制造仍面臨著一系列技術問題，吹粉、球化現象、變形及殘余應力控制、表面粗糙度等。而且，電子束增材設備十分昂貴，設備維護成本較高。因為電子束加工需要真空保護，所以其制造周期較長。對輕合金薄壁件的增材制造而言，同樣存在著變形嚴重的難題。
4 其他增材制造方法
4.1 電弧增材制造
電弧增材制造又叫做形狀金屬沉積（shaped metal deposition SMD）技術。它采用的是鎢級氣體保護焊技術和高密度絲材。工件在保護氣環境下被層層疊加制造，同時焊接機器人直接由電腦CAD模型控制。通常情況下，精度和表面質量都不如激光或電子束增材制造。但是，它可以制造大到1m3的工件并且沉積速率可以達到1kg/h。因此，高速的電弧增材制造大型高密度部件的能力在這方面使得它比其他方法具有巨大優勢。
英國謝菲爾德大學的貝恩等人用六軸聯動的機器人在兩軸的平臺上對銅絲材進行電弧增材制造，獲得了厚度為20mm的箱體坯件。組織性能接近同等條件下激光增材的性能。
天津大學的尹玉環等人使用TIG電弧作為熱源對5356鋁合金零件的增材成形進行了研究。研究結果表明：同一層成形時通過對道次間冷卻時間的控制可以獲得較好的增材成形效果，而對整個成形件而言不同層之間冷卻時間的合理控制對獲得良好的增材成形效果也起著至關重要的作用。還發現在后續焊接中采用不同的焊接速度雖然可以有效的控制熱輸入量，但是如果焊接速度的差異過大將導致增材成形過程的穩定性變差。
華中科技大學的王桂蘭[7]等研究了電磁場對電弧熔積快速成形溫度場及參與應力的影響，研究結果表明：添加磁場之后，成形件表面溫度場各溫度區域范圍增大，熔積層表面熱循環峰值溫度升高，冷卻速度降低，成形件表面的縱向和橫向殘余應力均減小。
電弧增材制造也存在一些不可回避的難題[8]：吹粉和球化現象嚴重造成成形穩定性差、成形材料種類的局限性、成型零件易發生開裂和變形綜合力學性能較差、組織差異大和需要較多的后期精加工等。
4.2 超聲增材制造
超聲增材制造Ultrasonic additive manufacturing（UAM）作為一種固態金屬成形加工方式，它是運用超聲波焊接方法，通過周期性的機械操作，將多層金屬帶加工成三維形狀，最后成形為精確的金屬部件。下面是滾軸式超聲焊接系統，它是由兩個超聲傳感器和一個焊接觸角組成，傳感器的振動傳遞到磁盤型的焊接觸角上，能夠在金屬帶與基板之間進行周期性的超聲固態焊接，進而觸角的連續滾動將金屬帶焊在基板上。這種技術能夠使鋁合金、銅、不銹鋼和鈦合金達到高密度的冶金結合。若將它與切削加工做比較，UAM可以做出深縫、空穴、格架和蜂巢式內部結構，以及其他的傳統的切削加工無法加工的復雜結構。
5 展望
增材制造技術經過二三十年的探索發展，目前正處于蒸蒸日上的時期，一方面期待在技術上有新的突破，提高增材制造在材料、精度和效率上的要求；另一方面是基于現有技術的新應用，拓寬增材制造的應用領域和范圍。相信在不久的將來，一定能看到增材制造技術在航空航天領域的更大范圍的應用。
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制造業
在3D打印發展之初，其應用僅局限在原型制作或工藝品打印。隨著3D打印技術的日趨成熟，在汽車、航空、醫療、教育、電子消費品等領域有了更為廣泛的應用。其中3D打印在航空和汽車領域的發展已經比較成熟，而生物醫療則成為了最近3D打印研究的熱門領域。
汽車行業
汽車制造商可以算作是增材制造技術的最早使用者之一，過去幾十年汽車制造商多將3D打印技術應用于小批量原型制造。最近幾年，各大汽車制造商開始加大3D打印技術使用步伐，向更高價值的應用轉變，3D打印在汽車行業的應用正在從用于最終檢查和設計驗證的相對簡單的概念模型，演進到用于測試車輛、發動機和平臺的功能性部件。目前，汽車行業是3D打印的原型零部件的主要生產者，每年汽車行業將生產超過10萬件原型零部件和添加制造的模具。
航空航天
3D打印技術特別是金屬直接快速成形工藝成為航空航天領域的應用熱點，其優勢體現在生產周期短、生產成本低、減重（輕量化）等方面。
由于航空航天設備所需要的零部件往往都是一些需要單件定制的小部件，如果運用傳統工藝制作勢必會存在制作周期過長、成本過高的問題。3D打印工藝制造速度快，成型后的近形件僅需少量后續機加工，可以顯著縮短零部件的生產周期，滿足對航空航天產品的快速響應要求。3D打印加工過程的材料利用率很高，成形過程無需專用模具、工具和夾具，可以節省制造航空航天裝備零部件所需的昂貴原材料，顯著降低制造成本。
金屬零件直接成形時的快速凝固特征可提高零件的機械性能和耐腐蝕性，與傳統制造工藝相比，成形零件可在不損失塑性的情況下使強度得到較大提高。如由激光快速成型技術打造的一次成型鈦合金的承力能力比普通鍛造、焊接強上近30%。
同時，3D打印擁有良好的設計靈活性和加工柔性。3D打印工藝能夠實現單一零件中材料成分的實時連續變化，使零件的不同部位具有不同成分和性能，是制造異質材料（如功能梯度材料、復合材料等）的最佳工藝。航空航天裝備的零部件由于工作環境的特殊性通常對材料的性能和成分有著嚴格甚至苛刻的要求，大量試用各種高性能的難加工材料，而3D打印技術可以方便地采用高熔點、高硬度的高溫合金、鈦合金等難加工材料。
醫療行業
目前醫療行業3D打印技術的應用主要有以下幾方面：一是無需留在體內的醫療器械，包括醫療模型、診療器械、康復輔具、假肢、助聽器、手術導板等;二是個性化永久植入物，使用鈦合金、鈷鉻鉬合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料3D打印骨骼、軟骨、關節、牙齒等產品，通過手術植入人體;三是3D生物打印，即使用含細胞和生長因子的“生物墨水”，結合其他材料層層打印出產品，經體外和體內培育，形成有生理功能的組織結構。
體外醫學模型
3D打印模擬器官可以用來檢測藥物效果，一方面有利于縮短臨床藥物研發周期，另一方面可以避免潛在的人體試驗損害，極大地節省新藥的研發費用。構建3D 模型在手術設計、操作演練等方面具有廣闊的應用前景和極高的應用價值。器官或組織的3D 醫療模型，能夠將器官或組織內部構造的細節逼真地顯示出來，使得醫學知識變得更加直觀明了。這種技術已在整復外科、口腔科、眼科等領域中的顱骨修復、下頜骨修復正形等方面發揮了積極作用。
3D打印通過復雜建模可造福外科手術。醫生在手術前可以在患者體外再現體內實際模型，可以通過反復利用模型進行實驗分析，從而減少在真實手術中的效率和風險。例如，北京阜外醫院主要將這一技術應用在心血管介入手術方面，與比利時的3D 打印服務商Materialise 合作，在手術前提前模擬打印出心臟模型進行精準化訓練，從而大大提升手術的成功率。這種方法對于先天心臟缺陷的嬰兒好處明顯，因為嬰兒的器官相對弱小，手術就必須有更充分的準備，也必須非常精細。
定制化醫療器械/組織工程
3D打印技術在助聽器、假肢制造、康復輔具、骨科手術個性化導板、人工關節、人工外耳和個性化種植牙等方面已得到了廣泛應用。運用3D 打印技術設計和制作的助聽器可滿足個性化需求。利用3D 打印技術制造出的假肢也更加符合人體工學。應用金屬打印制作的多孔鈦結構，生物學表現特性更加合理，具有輕量化，更加符合人體工程學，從而克服了傳統制造工藝的限制。
傳統牙齒修復過程相對復雜，難以保證精度，返修率高、制作周期長。將3D打印技術運用到義齒修復中已經成為牙科領域廣泛應用的技術，降低了義齒修復成本，縮短了制作周期。此外，3D 打印在骨科的應用可實現低成本假肢打印。
人工器官和組織
3D 打印技術不僅能夠打印醫療模型、醫療器械，還可以根據患者需要打印出相應的器官。
3D生物打印使用含細胞和生長因子的“生物墨水”，結合其他醫療材料層層打印出產品，經體外和體內培育，形成有生長能力功能的組織結構。這項技術的推廣與使用有望解決全球面臨的移植組織或器官不足的難題。
美國圣迭戈Organovo將細胞用作“生物墨汁”，通過3D打印程序制成活性人體組織片，已成功打印出心肌組織、動脈血管等。愛丁堡赫瑞瓦特大學開發了一種基于瓣膜的雙噴嘴打印機，配有兩個“墨盒”，一個裝著浸在細胞培養基中的人體胚胎干細胞，另一個只有培養基。使用這一打印機可打印用于組織再生的首例人體胚胎干細胞以及其他活細胞的打印。所研發的3D 打印機通過控制實現精確打印速度和墨水流量。
藥劑
3D打印可制造靶向藥物運輸超微機器人。在人體內精準運輸藥物的機器人可以用來提升太近微創手術、靶向用藥、遠程感應和單細胞操控技術的效果和水平。
通過3D 打印技術實現的微型機器人被設計成“鞭毛”的類似物，這樣可以更好地被數字化操控，從而靈活地將藥物送達到人體各部。FDA 批準了美國Aprecia制藥公司首款采用3D打印技術制備的“左乙拉西坦速溶片”上市。這種藥采用Aprecia公司的ZipDose3D打印技術生產，內部呈現多空狀，內表面及高，可在短時間內被很少的水融化，用分層打印制備藥物制劑取代傳統的壓片技術，使得含水流體將多層粉狀藥劑結合在一起。
主要企業
3D 打印的核心專利大多被設備廠商掌握，因此在整個產業鏈中設備廠商占據主導地位。隨著專利陸續到期，設備廠商的地位必然會受到沖擊。近年來，3D 打印行業整合加劇，其中以3D Systems 和Stratasys 的整合路徑最具代表性。3DSystems 采取上下游并購路徑，并購對象包括服務商、軟件公司、材料和設備廠商。Stratasys 的整合路徑以橫向整合為主，如與Objet 的合并和收購MakerBot。通過一系列的整合，設備企業轉變為綜合方案提供商，加強了對產業鏈的整體掌控能力。
全球3D 打印兩大巨頭3D Systems 和Stratasys 生產了全球半數以上的打印機，并在近幾年通過兼并收購其他3D 打印企業不斷擴大規模。另外，一些企業（如EOS、Envisiontec 等）在各自擅長的領域也有突出表現。除了這些企業，市場上還有許多提供3D 打印服務的中小型企業。
3D Systems
3D Systems公司由3D 打印技術的發明者查爾斯?赫爾成立于1986年，位于美國南卡羅來納州羅克希爾，以立體光固化成型技術（SLA）起家。在此后的二十幾年中依靠基礎專利的優勢，通過并購形成了覆蓋打印材料、打印設備和打印服務領域的全產業模式。
近年來3D Systems已經逐漸擺脫了業績虧損的狀況，進入了盈利增長時期。自2009年以來，公司營業收入均保持20%以上的增速，2014 年，公司營業收入達到6.54 億美元，凈利潤達到0.18 億美元。目前在全球范圍內擁有近900 名員工。
在外延并購方面，3D Systems動作頻頻。在過去的四年中，3D Systems公司已經收購了超過45家公司，總金額達到5.2億美元。2014年，公司通過收購Cimatron、Simbionix、LayerWise、Laser Reproductins 等公司開始進軍仿真、航空航天以及醫療等領域。2015 年3D Systems 收購了無錫易維，加緊了其在中國3D 打印市場的布局。另外，通過收購Bits from Bytes（一家普及型打印設備提供商），3D Systems也成為消費者使用的個人系統的領先供應商，其產品廣泛應用于教育等領域。
3D Systems 是全球領先的3D 打印解決方案提供商。3D Systems 提供不同種類的產品。個人產品如Cube、BfB、RapMan 系列，入門級專業打印機V-Flash，專業打印機Projet 和Zprinter，以及基于SLA、SLS、SLM 技術的工業用打印機等。其技術優勢包括概念建模、快速原型設計及制造等。3D Systems 提供7 種3D 打印解決方案，包括光固化快速成形和激光燒結、聚合物成型以及用于個人打印機技術FDM等。公司在3D 打印領域擁有超過1100 項專利，材料包括塑料、蠟、尼龍、金屬等100 多種材料。
3D Systems產品和服務的一個重要發展是其“創作工具”。3D Systems 率先引入了基于網絡和基于軟件的工具來簡化3D 產品的創造。通過對Vidar 的收購，3D Systems 成為創建三維數字化醫學影像的領導者。同樣的，通過對My Robot Nation 的收購，公司迅速打入消費產品領域。
3D Systems經營兩個按需生產零件服務：ProParts 和Quickparts。在按需打印方面，3D Systems 提供Quickparts 和ProParts 服務。3D Proparts 是一家提供快速成型制造和服務的企業，其服務包括定制支持和項目管理等，于2009 年被3D Systems 收購。QuickParts于2011年2月被3D Systems收購，是一個小批量的生產商。
Stratasys
Stratasys由Scott Crump于1989年在美國明尼蘇達州成立，并于1994年在納斯達克上市。Stratasys專注于熔融沉積成型（FDM）技術的研究及開發，并成功打造出Dimension、uPrint 和Fortus 三個品牌。其中，Dimension憑借高性價比，成為全球最暢銷的3D打印機系列之一。與3D Systems 相同，Stratasys的營業收入也在近年來保持快速增長，2014年公司營業收入達到7.5億美元。
Stratasys 在近4 年來的并購浪潮中同樣大動作頻出，如以14 億美元收購以色列3D 打印系統提供商Object 公司;以4 億美元收購桌面級3D 打印設備生產商MakerBot;1 億美元收購CAD 設計師社區Grabcad。隨著各類企業的并購，Stratasys的3D打印領域全產業鏈在不斷完善。
Stratasys主要經營3D打印設備和打印材料，這兩項合計占其收入的85%。公司的3D打印設備包括理念系列、設計系列和生產系列三個級別，同時公司還制造專門用于牙科的3D 打印機。在打印材料領域，現在能夠生產超過130種的打印材料，其中包括100種的光聚物和10多種的熱塑性塑料打印材料。
ExOne
Exone也是3D打印全產業鏈企業，成立于2012年，使用麻省理工學院提供的粉末噴墨三維打印（Inkjet3DP）。主要提供兩種打印機，分別使用沙子和金屬材料，可以完成較大尺寸產品的制作。該公司的3D 印刷機器能夠制造壓鑄模具和特種石英砂、陶瓷的鑄造產品。
Exone 公司共有兩個系列的產品，分別是S 系列和M 系列。S 系列的產品主要用于工業生產，生產澆鑄所用的鑄型，代表性的產品有S Max、S Print。M 系列的3D 打印機主要用于直接打印可以使用的零件或是終端產品，代表性產品為M Flex 和M Lab。前三者都是工業用打印機，M Lab 是科研人員專用的打印機，屬于專業用途。
Exone 主要的客戶集中在航天、汽車、重型設備、能源等行業。該公司還提供耗材和零件、服務、培訓和技術支持，通過位于美國、德國、日本的生產服務中心（PSCs）來對其客戶進行生產前合作與定制服務。
RepRap
RepRap 是一種三維打印機原型機，它具有一定程度的自我復制能力，能夠打印出大部分其自身的（塑料）組件。RepRap 是（replicating rapid prototyper）的縮寫。
這種原型機從軟件到硬件各種資料都是免費和開源的，都在自由軟件協議GNU 通用公共許可證GPL 之下。
至目前為止，RepRap 項目已經了四個版本的3D 立體打印機：2007 年3 月“達爾文”（Darwin），2009 年10 月“孟德爾”（Mendel），2010 年“Prusa Mendel”和“赫胥黎”（Huxley）。開發者采用了著名生物學家們的名字來命名，是因為“RepRap 就是復制和進化”。
由于機器具有自我復制能力，能廉價地傳播RepRap 給個人和社區，使他們能夠創建或下載來自互聯網的復雜的產品，而不需要昂貴的工業設施。
Arcam
瑞典Arcam公司成立于1997年，在斯德哥爾摩證券交易所上市，公司是唯一使用電子光束溶解法（EBM）技術的增量制造公司，2003年3月第一臺EBM S12機器上市，隨后推出基于EBM技術的改進機型。
Arcam為市場提供EBM 的完整生產鏈，包括打印機、系統服務和金屬粉末銷售。Arcam還與美國DiSanto 技術公司合作，致力于骨科植入物（Orthopedic Implants）市場。OI 產業可分為三部分：重構、外傷手術和脊柱手術。
目前，Arcam上市的打印機有Arcam A2X、Arcam Q10、Arcam Q20，Arcam A2X主要應用于航空航天領域，應用材料是鈦和鋁化鈦;Arcam Q10 則是針對于OI 市場，而Arcam Q20 則是在前者基礎上，加大制造空間以適應在航空航天上的應用，二者均具備有電子槍、e LayerQamTM 系統。
其他
【關鍵詞】終端區空域規劃；問題；交通容量；終端區域結構；發展現狀
為了緩解空中交通壓力，增強終端區空域的承載能力，需要對終端區空域規劃的若干問題進行系統的研究。在研究工作開展的過程中，相關的工作人員應該對終端區結構有著必要地了解，提高對空中交通擁擠問題的認識，使得相關的技術手段在實際的應用中能夠達到預期的效果。
1 終端區空域規劃存在問題研究的必要性
結合目前我國終端區域的管理現狀，可知某些終端區域在利用方面出現了許多不合理的現象，影響著空中交通的服務功能。在空中終端區的劃分過程中，根據性質和用途的不同，軍民空域的邊界劃分有著明顯的參考標準，對于終端區空域的完整性造成了一定的影響。一般情況下，終端區內包含的各種航空線都是固定的，不受客觀存在因素的影響。這就導致了部分空閑的靜態終端區空域資源無法得到徹底的利用，造成了空中交通擁堵現象的出現。為了改變這種不利的發展現狀，需要對終端區空域規劃存在的問題進行深入地研究，增強空域容量的同時完成相關的服務功能，降低突發安全事故發生的幾率。同時，為了有效地解決終端空域存在的各種問題，技術人員也需要對空中系統的實際運營狀態有著充分地了解，為相關技術方案的制定和實施提供可靠的參考依據。通過對終端空域規劃過程中存在問題的深入分析，也能為空中航路的有效管理提供一定的參考依據。
2 現階段我國終端區空域規劃中存在的問題
2.1 空域結構復雜，存在的影響因素多
現階段我國的飛機流量正在不斷地增加，在方便人們出行的同時也造成了空中擁堵現象的頻繁出現。相對國外的空域結構，我國的空域結構非常復雜，主要是由于相關管理政策的限制和網絡布局的設計方案決定的。這些復雜的空域結構，使得某些民航業務在開展的過程中可能受到一定的影響：在交通流量增加的同時，只能向相關的航路管理部門進行額外的申請。在增加成本開支的同時，也影響著自身的服務質量。除此之外，像航空管理政策、氣候條件變化、業務流量增加等，都會對終端區空域規劃的合理科學性造成重大的影響。這些方面的不同內容，客觀地反映了優化空域結構、增強相關管理措施應用的重要性。
2.2 民航交通路線少，交通管制工作壓力大
終端區空域主要應用在民航和軍方，二者受到不同政策的影響，對應的終端區結構也有所區別。我國的終端區空域大部分歸軍方管理，導致民航的交通路線相對較少。當交通流量重大時，依靠既有的交通線路已經無法滿足各項業務實際的需求，影響了民航企業的經濟效益、根據歐控組織提出的靈活使用空域要求，不同國家的空域結構在設計的過程中應該充分考慮用戶的實際需求，完善具體的設計方案，最大限度地滿足用戶的多元化需求。我國目前在終端空域規劃中面臨的突出問題是軍民空域不均衡，交通管制的實際工作壓力非常大。
2.3 終端區空域靜態管理方法效率低，空域資源不足
作為空域系統的重要組成部分，我國的民航和軍方在各自空域內進行著一系列的生產活動，實現了自身效益最大化的發展目標。結合目前我國領域使用的管理策略，可知其中靜態的管理方法在相關的工作管理中應用較多。這種管理方法最大的特點是：（1）根據用戶不同的需求，將指定的航路或者航線劃分給用戶；（2）已經劃分好的航路固定不變；（3）特殊情況下開設臨時隔離區域，可以滿足軍方或者民航的實際需求。這些方面的特點，客觀地反映了空域管理中靜態管理方法的特性。但是，這種方法在實際的使用中很容易造成空域資源不足、資源利用效率低的問題，導致空中交通擁堵現象出現的幾率逐漸加大。同時，隨著經濟社會建設步伐的加快，民航的業務量將會不斷地增強，航路的短缺與飛機流量過大之間的矛盾將會變得更加突出，客觀地反映了空域靜態管理方法的缺陷。在此形勢影響下，相關的改革措施的制定和實施勢在必行。
3 解決終端區空域規劃若干重要問題的有效措施
3.1 構建可靠的動態終端空域航路網絡
建立了有效的空中交通網絡，可以根據實際情況的變化，實時地控制航路網絡結構的動態變化。這種網絡相關作用的發揮需要構建可靠的參考模型，使得技術人員可以隨時了解航路開閉情況，解決動態區域的航路選擇問題。參考模型中的航路網絡，可能包含多個機場、航路點和航路，以及沿航路網絡飛行的航段集。在這種模型的指導下，技術人員可以做出總費用最小化的動態決策，確定什么時間用申請額外的航段的方式適應現有的空中交通需求。而這些總費用包括額外航段的開放和保持費用，以及航班所有飛行及延遲費用。利用這種動態終端空域航路網絡的作用，將會改變我國終端區空域的傳統管理模式，某些既定的航線也可能根據某些業務的需要隨時調整，完善了我國空域的服務功能。
3.2 優化終端區結構，明確管制人員的職責范圍
傳統的終端區結構在實際的應用中已經無法滿足時代的發展要求，客觀地決定了優化終端區結構的重要性。作為終端區結構優化的重要組成部分，空域扇區劃分對于我國航空管制工作效率的提高起著重要的保障作用。終端區扇區劃分的根本目的是為了有效地改變管制員工超負荷工作的現狀，明確這些管制工作人員的職責范圍，從而為不同飛機的正常飛行提供可靠地保障。優化終端區結構，不僅有利于緩解空中交通壓力，也為民航、軍用工作效率的提高產生了積極的影響。在終端空域扇區劃分的作用下，不同的管制人員工作積極性將會得到很大的提高，空中交通服務功能也將更加完善。當管制人員的職責范圍明確后，終端區空域的工作開展將會更有針對性。
3.2 完善空中交通微觀仿真系統的服務功能
終端區扇區劃分的過程中，不同終端空域飛機飛行的安全性是否可以得到可靠地保障，扇區管制員的工作負荷能否得到有效地緩解，需要完善空中交通微觀仿真系統的服務功能。這種系統實際應用中可以對飛機進離場進行系統的仿真測試，為不同時間段內飛機的順利出行提供必要地指導。同時，在這種系統的測試下，我國的民航也軍用部門的溝通協調效率將會逐漸地提高，空域資源可以得到最大限度的利用。同時，由于微觀仿真系統能夠對不同時間段內的飛機流量進行實時地監測，不但有利于簡化空域內管制的工作流程，也會將整個空域的負荷控制在合理的范圍內。
4 結束語
相對而言，終端空域的邊界有著一定的限制，傳統的地理劃分法無法增強管制工作的實際作用效果。因此，技術人員應該根據終端空域的結構特性，找出解決實際問題的針對性解決方法，為終端區域管制工作思路的拓寬提供可靠的保障。終端區空域規劃問題的有效解決，也會完善空中交通的服務功能。
【參考文獻】
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[3]黑妍茹.上海終端區空域結構調整方案研究[D].南京航空航天大學，2011（01）.
【關鍵詞】飛行技術 英語 戴耐德軟件 教學改革
飛行技術專業的人才培養目標要求遵守國際化標準要求，英語水平達到ICAO要求的等級是必要條件之一，同時高水準的英語交流能力也是航空安全的有力保障，因此飛行技術專業的英語教學工作顯得尤為重要。沈陽航空航天大學飛行技術專業采用“2+2”的人才培養模式，即國內兩年的理論學習與國外兩年的飛行訓練實踐相結合，在學生完成理論學習后英語水平也要通過國外航校的面試，為了增加面試通過率，保證學生的培養質量，學校在英語教學方面做了很多的努力和嘗試，現就各種改革方法加以探討，為飛行人才的英語養成提供參考。
一、英語要求的特殊性
一般高校工科專業英語教學的目的是學生通過一門語言去了解國際上與專業相關的更先進的技術和發展動向，但是飛行技術專業英語教學則著重于實際交流能力，確保未來工作過程中陸空對話的順利開展，因此在聽和說的方面要求更高，而在讀與寫的方面相對弱化。
此外，專業理論課與英語的練習也十分的緊密。由于在陸空對話中使用大量的專業詞匯而非日常用語，因此需要學生在首先學好專業課的基礎上才能對專業英語詞匯有更深入的理解，這也使得飛行技術的專業英語教學難度進一步加大。
二、英語教學中存在的問題
1.學生水平差異大
雖然在高考招生錄取過程中規定了英語小分的最低分數線，但是很多學生的聽說能力并不盡如人意，尤其是一些英語教學落后的生源地考生，由于英語學習起步晚，長期應對應試型教學模式，聽說能力落差更大。
2.優秀教師資源短缺
由行技術專業英語涉及大量的專業詞匯，要求教師除了有較高的英語水平外，還要對民航專業技術有深入的了解。而在實際教學中往往存在英語教師專業技能知識欠缺、專業教師英語水平有限的矛盾，優秀的教師成長期長，數量短缺。
3.教學模式陳舊
目前英語教學除聽力課會有專業的語音教室外，其他課程基本都在簡單的多媒體教室進行，授課方式也是以“老師講、學生聽”為主要模式，難以發揮學生學習的自主性，甚至有一些懶惰的學生在課堂上魚目混珠、身在而心不在。
三、改善英語教學、提高學生水平的方法
1.完善英語培養體系
為了構建合理的英語能力培養體系，更快速高效地達到提高學生英語水平的目標，自專業開辦以來，已經對培養計劃進行了多次修改。首先，因為飛行專業面臨大三上學期航校面試的壓力，因此前兩年學生英語成績進步較快，而全校統一開設的公共英語主要目的是保證學生的四六級考試通過率，所以取締了大學公共英語，增加了專門為飛行技術專業量身定制的基礎英語課程；其次針對學生英語水平良莠不齊的現狀，在大一新生剛入學后進行英語分級考試，根據考試結果分班授課，便于教師安排授課進度；此外還開設了以雅思考試內容為藍本的交際英語課程，增加了外教英語的授課學時，從大二開始開設出國英語，為學生出國前面試及出國后的無障礙交流做準備。通過學生的面試通過率、雅思通過率以及航空公司、航校對學生的評價來看，這些改變對學生英語能力提高具有很大的促進作用。
2.建設特色教材體系
針對飛行技術專業公開出版發行的英語教材數量并不多，而且教學內容陳舊，成為學生能力提高的阻障。為此結合學生情況及教學經驗，編寫了一套民航飛行員英語教材，該教材分為聽力、口語、閱讀、寫作、詞匯等幾部分，密切結合航空理論知識，難易程度也附和目前學生的水平。但目前該套教材沒有公開出版發行，只是作為學校內部教學資料使用，有一些內容也處于修改完善階段。
3.引進戴耐德教學軟件
戴耐德多媒體教學即所謂的“動態教育”，采用學生自主學習為主、教師引導協助為輔的新型教學模式，取代單一的教師講授的傳統教學法，通過聽、說、讀、寫一系列混元式練習，提高學生的英語綜合技能水平，具有交互性、個性化、語音識別、題目多元化、方便性等特征，已經得到越來越多的高校院所及高職類教育機構的引進和認可。學校投資數十萬建設了戴耐德英語聽說訓練室，并于2015年開始投入使用，目前已經使用了近一年的時間，成績提高初見成效。
4.增開假期英語強化訓練
為了督促學生更好地學習，有效的利用大學前兩年理論學習時間，每年的寒假及暑假，學校都會進行為期四周的英語強化訓練。強化訓練的師資隊伍一部分來自本校老師，一部分為高薪外聘社會上權威機構的英語培訓師，主要是來自英語母語國家的外籍教師。經過幾年的摸索已經總結了很多假期英語強化訓練的經驗，同時學生也從最初的不情不愿到欣然接受再到感覺受益匪淺，可以說假期培訓的人力、資金投入都已經有所回報。
5.大力開展師資培訓
優秀的老師是高質量教學的有力保障，因此要想提高學生的英語水平首先要豐富老師。目前參與飛行員英語授課的老師均來自英語專業，因此其英語能力水平較高但是民航專業技能知識匱乏，尤其民航類專業法規、術語繁多，造成有些教師授課時力不從心，飛行英語講解時有一些詞匯是靠著學生在專業課上所得來理解的，英語與專業技術之間的銜接不暢。針對此情況，學校要求教師參加ICAO英語考試，還選派一些英語教師到九天飛行學院參加地面理論學習，或參加本校的簽派“+1”培訓以豐富其航理知識。下一步還將選派一些教授專業課的青年教師進行英語培訓，豐富英語教師隊伍。
四、總結
提高飛行技術專業的英語教學質量任重而道遠，方式方法也需要在長期的摸索中不斷的積累和總結。上述方法對學生英語能力的提高確有幫助，但需要大量的經費投入、人力投入，因此對于其他更低成本方法有待于進一步探討，保障飛行人才質量。
參考文獻：
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[2]李明良，任曉軍.飛行基礎英語強化教學現狀調查與對策研究[J].中國民航飛行學院學報，2012（2）：60-62.
[3]戴莉新，吳麗萍.航空飛行英語中的EGP+ESP模式分析[J].沈陽航空航天大學學報，2013（S1）：58-61.