第一篇：船舶耐波性理論在航海中應(yīng)用的探討

船舶耐波性理論在航海中應(yīng)用的探討

沈四林

摘要：對(duì)半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，船舶耐波性理論的發(fā)展以及在造船中的應(yīng)用作了概括地回顧，并對(duì)該理論應(yīng)用于航海技術(shù)作了探討，這將對(duì)航海技術(shù)的發(fā)展提供有價(jià)值的參考．

關(guān)鍵詞:船舶；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；耐波性理論

分類號(hào):U661.323；U661.338

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7736(1999)04-0026-05

A discussion on the application of ship 's

seakeeping theory to navigation

SHEN Hua(Navigation College,Dalian Maritime Univ., Dalian 116026,China)

Abstract：In this paper, the author makes a brief summary of the development of ship's seakeeping theory and its applications to ship design and building in the past half century, and discusses the possible applications of the theory to ship navigation.The author hopes that it will be of value to promote the development of navigation technique.Key words: ship;state of motion;seakeeping theory

船舶的航海性能包括：浮性，穩(wěn)性，抗沉性，強(qiáng)度，快速性，操縱性以及抵抗甲板上浪，抵抗拍底和抵抗螺旋槳出水等，甚至還包括船上的設(shè)備，儀器和人的適應(yīng)性．從廣義上來(lái)講，船舶耐波性可以理解為保證船舶能在海上安全航行，并保持完成各項(xiàng)基本營(yíng)運(yùn)任務(wù)的各種航海性能的綜合．船舶耐波性理論為預(yù)報(bào)船舶在海上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)提供了一種途徑和方法． 半個(gè)世紀(jì)來(lái)船舶耐波性理論發(fā)展的回顧

1952年,丹尼斯和皮爾遜［1］將無(wú)線電噪音的理論應(yīng)用于海浪，概率統(tǒng)計(jì)方法和譜分析成為研究不規(guī)則海浪的基本工具和手段，并開(kāi)始把船舶運(yùn)動(dòng)看作為對(duì)海浪的一種響應(yīng)．在這之前，各國(guó)學(xué)者主要是研究船舶在靜水及規(guī)則波（波形為余弦曲線）中的運(yùn)動(dòng)．把不規(guī)則海浪和規(guī)則波聯(lián)系起來(lái)的是皮爾遜海浪模型，波面升高

式中，ω，ε分別為規(guī)則波的頻率和隨機(jī)相位（0～2π）;A（ω）為波浪振幅譜;g為重力加速度.這個(gè)模型表明不規(guī)則海浪可以用無(wú)限個(gè)帶有隨機(jī)相位不同頻率的規(guī)則波的疊加表示，同時(shí)，它還表明海浪的瞬時(shí)波面升高服從正態(tài)分布，進(jìn)而可以證明海浪的幅值和波高服從雷利分布．應(yīng)用概率論方法，可以計(jì)算出滿足所需安全保證率要求的最大設(shè)計(jì)波高, 這將是估計(jì)船舶在波浪上受力和運(yùn)動(dòng)的主要的依據(jù)．

海浪譜表示波浪內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，不同頻率成分規(guī)則波所具有的能量，根據(jù)線性系統(tǒng)響應(yīng)的原理，它同船舶運(yùn)動(dòng)譜之間有如下的關(guān)系

式中，Sζ（ω）為海浪譜；H1（iω）稱為系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)頻率響應(yīng)函數(shù)，它表示船舶輸入和輸出的特性．顯然，獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)頻率響應(yīng)函數(shù)就可以解決船舶在不規(guī)則海浪上的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題．1955年，科文.克勞科斯基應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)提出“切片理論”計(jì)算船舶的升沉和縱搖運(yùn)動(dòng)．以后，經(jīng)渡邊惠弘，格里茲瑪，田才福造等人的不斷改進(jìn).到70年代，新的“切片理論”成為預(yù)報(bào)船舶在波浪上搖蕩性能的主要工具．因此，船舶的頻率響應(yīng)函數(shù)不但可以從模型試驗(yàn)得到，也可以用理論計(jì)算方法得到．根據(jù)船舶運(yùn)動(dòng)譜，可以預(yù)報(bào)船舶運(yùn)動(dòng)的各種特征參數(shù)．這就是譜分析方法應(yīng)用于船舶運(yùn)動(dòng)研究的思路．

波浪彎距是確定船舶在波浪上總縱彎矩的關(guān)鍵問(wèn)題．過(guò)去的強(qiáng)度規(guī)范是以標(biāo)準(zhǔn)波為基礎(chǔ)，計(jì)算波浪（坦谷波形為標(biāo)準(zhǔn)波形）對(duì)船體的作用力．實(shí)際上,船舶在隨機(jī)的海浪中航行時(shí)，波浪彎矩也是隨機(jī)的，因此更為準(zhǔn)確的辦法是采用概率論的方法，確定波浪彎矩沿船長(zhǎng)分布的規(guī)律和最大可能發(fā)生的波浪彎矩?cái)?shù)值．1967年莫爾［2］發(fā)表了船模波浪彎矩的試驗(yàn)結(jié)果，1972年又發(fā)表了波浪彎矩有義幅值的計(jì)算公式．以后，劉易斯、奧奇等人根據(jù)波浪彎矩長(zhǎng)期分布的譜密度，估計(jì)出船舶使用壽命期中可能發(fā)生的最大波浪彎矩值，作為可以接受的船體縱向強(qiáng)度破壞的概率設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［3］．目前，這個(gè)方法已被各國(guó)船級(jí)社采納，成為指導(dǎo)船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)．

在惡劣天氣中，由于出現(xiàn)了甲板上浪，拍底和螺旋槳出水等問(wèn)題，為了保證船舶的安全，將人為地降低航速或改變航向．船舶在惡劣天氣發(fā)生甲板上浪，拍底和螺旋槳出水事件的統(tǒng)計(jì)特性可應(yīng)用耐波性理論方法進(jìn)行預(yù)報(bào)．船舶在航行中發(fā)生上述現(xiàn)象取決于波浪與船舶的相對(duì)速度，并存在最小臨界速度．在對(duì)船舶臨界航速估算這方面，先后有奧奇、邁克爾、劉易斯、艾特森、北澤和細(xì)田等提出一些估算公式［4］．這些公式基本上都是以大風(fēng)浪中發(fā)生甲板上浪，拍底和螺旋槳出水的概率超出一定界限為依據(jù)．例如，北澤和細(xì)田對(duì)集裝箱船提出：甲板上浪概率的界限為0.01;拍底概率的界限為0.02;螺旋槳出水空轉(zhuǎn)概率的界限為0.1．

由于海洋石油開(kāi)發(fā)向深海發(fā)展，系泊船和浮動(dòng)海洋結(jié)構(gòu)的漂移成為關(guān)注的問(wèn)題.實(shí)際上這是一個(gè)波浪與物體間相互作用的非線性問(wèn)題，自70年代以來(lái)這個(gè)問(wèn)題成為船舶耐波性理論研［5］究的一個(gè)新熱點(diǎn)．

自60年代起，各國(guó)都先后建立起船舶耐波性水池，現(xiàn)在一些在理論上還不清楚的問(wèn)題，如船在隨浪和尾斜浪中的翻船，主要還需通過(guò)模型試驗(yàn)進(jìn)行研究．

綜合來(lái)看，船舶耐波性理論的發(fā)展，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:船舶流體動(dòng)力學(xué)理論的發(fā)展和概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論的廣泛地應(yīng)用．現(xiàn)在，已經(jīng)可以應(yīng)用理論計(jì)算的方法來(lái)預(yù)報(bào)船舶在實(shí)際航行中的運(yùn)動(dòng)性能，按船主提出的船舶耐波性要求設(shè)計(jì)船舶在技術(shù)上已經(jīng)可行． 耐波性理論在航海中應(yīng)用的探討

船舶耐波性理論在航海中的應(yīng)用將是多方面的，下面就耐波性理論在航海中應(yīng)用進(jìn)行一些探討．

（1）航線的優(yōu)化設(shè)計(jì)

可以根據(jù)海洋中長(zhǎng)期氣候資料、海流及海浪資料，結(jié)合船舶航海性能和裝載情況為船舶設(shè)計(jì)出一條航線，該航線具有最短的航行時(shí)間，最少的燃料消耗，最低的船損和貨損等最優(yōu)的性能指標(biāo)．這條航線與地球表面兩點(diǎn)間最短距離的大圓航線并不相同，原因在于,為了節(jié)能應(yīng)考慮到充分利用海流和海洋風(fēng)以提高船舶的航速，同時(shí)應(yīng)避免船舶過(guò)大的搖擺，甲板上浪，拍底和螺旋槳出水而帶來(lái)的危險(xiǎn)．航線優(yōu)化設(shè)計(jì)可以采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，其具體的數(shù)學(xué)形式包括,地球坐標(biāo)系中的船舶運(yùn)動(dòng)方程，船舶在波中的航速計(jì)算式和最優(yōu)值函數(shù)三部分．

地球坐標(biāo)系中的船舶運(yùn)動(dòng)方程為［6］

式中，（，θ）表示船舶地理位置（緯度，經(jīng)度）；（UE，UN）表示海流速度的東和北方向的分量；α為船舶航向角；Δt為時(shí)間間隔;V為航速;R為地球平均半徑．

船舶在波中的航速計(jì)算為

V＝V0（p）－VW(h,δ，p）

（4）

式中，V0（p)為船在功率p(B.H.P.)時(shí)的靜水航速;h為有義波高;δ為相對(duì)波向角；VW為計(jì)及功率、波高、相對(duì)波向角后對(duì)船舶在波中航速的修正項(xiàng)，曾經(jīng)提出過(guò)許多計(jì)算公式，可從有關(guān)資料中找到．

取最短航行時(shí)間為最優(yōu)值函數(shù)，其遞推的形式為

在計(jì)算時(shí)可以選取船舶航線起點(diǎn)和終點(diǎn)，用大圓線連接，并在兩側(cè)等間距地布置若干條大圓線，建立計(jì)算的網(wǎng)格，在船舶從一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)到下一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的時(shí)間間隔內(nèi)可設(shè)定船舶航速不變．顯然，確定船舶在波中的航速是問(wèn)題的關(guān)鍵之一，從船舶耐波性的角度，已經(jīng)作了大量的研究．研究結(jié)果表明,當(dāng)波浪有義波高在某界限以下時(shí)，航速將隨波浪中阻力和風(fēng)阻力的增大而減少，稱為船舶在波中的失速；當(dāng)有義波高在某界限以上時(shí)，航速主要受甲板上浪，拍底的限制，并隨有義波高的增大而減小，此時(shí)應(yīng)確定船舶的最大允許航速．現(xiàn)在可以用耐波性理論估算或模型試驗(yàn)的方法得到影響航速的有義波高的界限，以及失速的大小和最大允許航速．顯然，由于海浪譜及其譜分析方法在應(yīng)用中的局限性，實(shí)際航線應(yīng)根據(jù)近期的天氣和海浪預(yù)報(bào)進(jìn)行適當(dāng)修正．

（2）智能船舶駕駛

計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)船舶自動(dòng)化駕駛的重要環(huán)節(jié)，其中有關(guān)船舶航行安全評(píng)估系統(tǒng)可以吸收船舶耐波性研究的豐富成果結(jié)合模糊邏輯判斷得出．在這個(gè)方面筆者曾經(jīng)作了一些有意義的探討［7］，現(xiàn)說(shuō)明建立評(píng)估模型的方法．

船舶傾覆的危險(xiǎn)主要發(fā)生在尾斜浪或順浪情況.首先應(yīng)確定發(fā)生傾覆的危險(xiǎn)因素，選擇波向角，航速，波能集中比率和橫穩(wěn)性高作為引起船舶傾覆的四個(gè)危險(xiǎn)因素，然后根據(jù)具體情況將危險(xiǎn)分為四個(gè)等級(jí)．最重要的是確定各個(gè)危險(xiǎn)因素對(duì)各危險(xiǎn)程度的隸屬函數(shù).由于海浪的隨機(jī)性,船舶傾覆事件也必然是隨機(jī)事件，各個(gè)因素引起船傾覆的統(tǒng)計(jì)概率可以從船模傾覆系列試驗(yàn)中獲得．在多數(shù)情況下，可以認(rèn)為隸屬函數(shù)具有正態(tài)分布的特征，其數(shù)學(xué)形式為

式中,a,b為待定的系數(shù);Pi(ξ)為概率分布函數(shù)．由于每個(gè)危險(xiǎn)因素在評(píng)估中的影響程度不同，對(duì)每個(gè)因素應(yīng)配置不同的加權(quán)系數(shù)，稱為權(quán)重．評(píng)估模型采用加權(quán)平均型

式中，ai為權(quán)重;rij為評(píng)估矩陣（i表示第i個(gè)因素，j表示四個(gè)危險(xiǎn)等級(jí)），選擇適當(dāng)?shù)母怕手底鳛檫M(jìn)入各危險(xiǎn)等級(jí)的閾值;c為綜合評(píng)定參數(shù)，取0.70為臨界值．

對(duì)于多因素引起的船舶安全問(wèn)題，主要包括船舶結(jié)構(gòu)安全，裝（卸）載安全，大風(fēng)浪中航行安全等,原則上都可以采用上述方法建立安全評(píng)估模型．但是，由于建模的工作量非常龐大，目前看到的成果還很少．

（3）非標(biāo)準(zhǔn)重大件貨的系固

非標(biāo)準(zhǔn)重大件貨指海上油田井架，大型工業(yè)成套設(shè)備，機(jī)車車輛，高速船舶，大型變壓器等，這些貨物的共同特點(diǎn)是重量大，尺寸大，如果系固不當(dāng)就會(huì)造成貨物滑移、傾倒,釀成重大事故．決定系固方案和系固強(qiáng)度的技術(shù)關(guān)鍵是計(jì)算出作用于貨物上的運(yùn)動(dòng)慣性力的大小和方向．由于運(yùn)動(dòng)慣性力取決于船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)性能，因此,耐波性理論為解決這類問(wèn)題提供了相應(yīng)的理論基礎(chǔ)和各種經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式．從安全角度出發(fā)，人們僅對(duì)可能出現(xiàn)的極大值有興趣，如波高、橫搖和縱搖角度以及垂蕩幅度的極大值等，應(yīng)用耐波性理論可以獲得這些最大值的概率估計(jì)值，筆者曾對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行過(guò)討論［8］．

作用于貨物重心的合成運(yùn)動(dòng)慣性力為

式中,Fx,Fy分別為與甲板平行沿縱向和橫向的慣性力;Fz為與甲板垂直方向的慣性力．單位重量產(chǎn)生的各個(gè)分力的計(jì)算公式分別為

式中,m,θm分別為最大縱搖和橫搖角；Tφ，Tθ分別為最大縱搖和橫搖周期； lx，ly，lz分別為貨物重心至船重心的坐標(biāo)距離；Tz,zm分別為最大垂蕩周期和幅值，上述船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)可以根據(jù)耐波性理論求得．理論方法計(jì)算慣性力的好處，不但可以獲得力的大小和方向，而且可以估計(jì)發(fā)生的概率，從而為系固結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度可靠性分析作好準(zhǔn)備，這是其他計(jì)算方法所欠缺的．當(dāng)然，理論計(jì)算也存在計(jì)算步驟多等缺點(diǎn)，但在計(jì)算機(jī)性能日益強(qiáng)大的今天, 這些缺點(diǎn)不會(huì)影響理論計(jì)算方法的推廣和使用．

（4）船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)極短期預(yù)報(bào)［5］

由飛機(jī)在航空母艦的起降而提出的對(duì)船舶在未來(lái)極短期內(nèi)運(yùn)動(dòng)要素的預(yù)報(bào)，使得現(xiàn)代控制理論在船舶耐波性研究中的應(yīng)用引起廣泛的注意．船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)極短期預(yù)報(bào)要解決的問(wèn)題是，根據(jù)船舶運(yùn)動(dòng)的歷史紀(jì)錄能準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)船舶在以后幾秒及十幾秒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的幅值、速度和加速度．自適應(yīng)濾波技術(shù)的采用可以免除船舶運(yùn)動(dòng)的先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)知識(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)自身的參數(shù)．自適應(yīng)濾波器的數(shù)學(xué)模型為

式中，為k-i 時(shí)刻的估計(jì)值．對(duì)式（16）可以利用遞推最小二乘法，用新值代替舊值進(jìn)行辨識(shí)，它的遞推形式為

式中,P 為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣．

采用相位差分GPS技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)量，結(jié)合自適應(yīng)濾波器的應(yīng)用，船舶運(yùn)動(dòng)狀態(tài)極短期預(yù)報(bào)在精度和可靠度上將有根本性的提高．可以相信，這項(xiàng)技術(shù)將在船舶自動(dòng)化駕駛和船舶海上作業(yè)方面發(fā)揮重要作用． 結(jié) 論

上面的討論僅根據(jù)筆者的知識(shí)和理解，實(shí)際上還有一些地方?jīng)]有涉及到．在我們即將進(jìn)入21世紀(jì)之際，回顧半個(gè)世紀(jì)來(lái)船舶耐波性理論的發(fā)展和在造船業(yè)中的應(yīng)用所取得的成就，對(duì)于航海技術(shù)在其發(fā)展的過(guò)程中吸收和采用耐波性理論研究成果會(huì)有很好的參考價(jià)值．同時(shí)，我們也相信船舶耐波性理論在下一個(gè)五十年的發(fā)展中也將十分關(guān)注在航海領(lǐng)域中的應(yīng)用．

作者簡(jiǎn)介：沈 華(1948～)，男，副教授

作者單位：大連海事大學(xué) 航海學(xué)院，遼寧 大連 116026 參 考 文 獻(xiàn)

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［6］ 郭 禹.航海學(xué)［M］.大連: 大連海事大學(xué)出版社, 1999.399-416.［7］ 沈 華，鄒開(kāi)其，黃鼎良.尾斜浪中操船危險(xiǎn)性綜合評(píng)估［J］.大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，1997, 23(4):11-14.［8］ 沈華.重大件貨物單元慣性力計(jì)算［C］.大連海事大學(xué)校慶暨中國(guó)高等航海教育90周年論文集（航海技術(shù)分冊(cè)）,大連:大連海事大學(xué)出版社, 1999.37-41.收稿日期：1999-05-05

第二篇：重慶交通大學(xué)操縱性與耐波性總結(jié)

操縱性

1.船舶操縱性定義及研究?jī)?nèi)容

操縱性：船舶按照駕駛者的意圖保持或改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性能。即船舶能保持或改變航速、航向和位置的性能。

研究?jī)?nèi)容：航向穩(wěn)定性、回轉(zhuǎn)性、轉(zhuǎn)首性及跟從性、停船性能。

2.船舶附加質(zhì)量的含義及與物理質(zhì)量比例的大致范圍

附加質(zhì)量：附加慣性力與船的加速度成比例，其比例系數(shù)稱為附加質(zhì)量。（作不定常運(yùn)動(dòng)的船舶，除了船體本身受到與加速度成比例的慣性力外，同時(shí)船體作用于周圍的水，使之得到加速度，根據(jù)作用與反作用原理，水對(duì)船體存在反作用力，這個(gè)反作用力稱為附加慣性力。）附加質(zhì)量：mx≈（0.05~0.15）m my≈mz≈（0.9~1.2）m

附加慣性矩Jxx≈（0.05~0.15）Izz Jyy≈（1~2）Izz Jzz≈Iyy I是質(zhì)量慣性矩

3.漂角、航向角和水動(dòng)力中心的含義

漂角：船舶重心處的速度矢量V與x軸正方向的交角稱為漂角β。并規(guī)定速度矢量轉(zhuǎn)向x軸順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?/p>

航向角：船首指向的方向和船舶在水面上的真實(shí)軌跡之間的夾角。

4動(dòng)坐標(biāo)系統(tǒng)速度轉(zhuǎn)換到大地坐標(biāo)系統(tǒng)公式：X?X0cos??Y0sin?Y?Y0cos??X0sin?

5、線性水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)Yv,Nv,Yr,Nr的物理意義

水動(dòng)力的位置導(dǎo)數(shù)Yv是一個(gè)較大的負(fù)值。

水動(dòng)力力矩的位置導(dǎo)數(shù)Nv是一個(gè)不大的負(fù)值。指的是v引起的升力系數(shù)/力矩系數(shù)水動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù)Yr的絕對(duì)值不是很大，其符號(hào)由船型決定，可正可負(fù)。

水動(dòng)力矩的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)數(shù)Nr是一個(gè)很大的負(fù)值。指的是r引起的水動(dòng)力系數(shù)/水動(dòng)力矩系數(shù)

6、線/角加速度水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)的物理意義及數(shù)值大小判斷

水動(dòng)力的線加速度導(dǎo)數(shù)Y.是一個(gè)相當(dāng)大的負(fù)值。指的是附加質(zhì)量 V?

水動(dòng)力矩的線加速度導(dǎo)數(shù)N.是一個(gè)不大的數(shù)值，其符號(hào)取決于船型。指的是由V引起的V?

附加慣性力矩系數(shù)

水動(dòng)力的角加速度Y.是一個(gè)較小的值，其符號(hào)取決于船型 r

水動(dòng)力矩的角加速度導(dǎo)數(shù)N.是一個(gè)很大的負(fù)值。指的是回轉(zhuǎn)加速度引起的船舶附加rr?

慣性力系數(shù)/慣性力矩系數(shù)

7、野本方程及物理意義

野本方程：Tr+r=Kδ..物理意義δ：船舶的慣性力矩、阻尼力矩和舵力矩的作用下，進(jìn)行的緩慢轉(zhuǎn)，首運(yùn)動(dòng)，可以

用下列式子近似表示：Ir+Nr=MδN為船舶回轉(zhuǎn)中的阻尼力矩系數(shù)，I為船舶回轉(zhuǎn)中的慣性力矩系數(shù)，M為舵產(chǎn)生的轉(zhuǎn)首力矩系數(shù)。T=I/N,K=M/N由此可知，T是慣性力矩系數(shù)與阻尼力矩系數(shù)之比，T值大，表示船舶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中收到的慣性力矩大，阻尼力矩小。而K是舵轉(zhuǎn)首力矩系數(shù)與阻尼力矩系數(shù)之比。K值大，表示舵產(chǎn)生的轉(zhuǎn)首力矩大，而阻尼力矩小。

8:穩(wěn)定性衡準(zhǔn)數(shù),位置力臂和阻尼力臂表達(dá)式

答:穩(wěn)定性衡準(zhǔn)數(shù) C?YvNr?Nv(Yr?mu1)C>0表示船舶具有直線穩(wěn)定性,C<0表示不具

NV有直線穩(wěn)定性.位置力臂lv?阻尼力臂lv?lr→直線穩(wěn)定性 YV

9.直線,方向,位置穩(wěn)定性的定義

直線穩(wěn)定性:船舶受瞬時(shí)擾動(dòng)后,最終能恢復(fù)到直線航行狀態(tài),但航向發(fā)生變化.方向穩(wěn)定性:船舶受擾后,新航線為與原航線平行的另一直線.位置穩(wěn)定性:船舶受擾后,最終仍按原航線的延長(zhǎng)線航行.10.船舶是否具有直線穩(wěn)定性的判斷方法（同8）

11.船舶回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)三個(gè)階段的定義

回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)階段:?轉(zhuǎn)舵階段:船舶從開(kāi)始執(zhí)行轉(zhuǎn)舵命令起,到實(shí)現(xiàn)命令舵角止的階段?過(guò)渡階段:從轉(zhuǎn)舵終止到船舶進(jìn)入定常回轉(zhuǎn)的中間階段?定常階段:在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中,過(guò)渡階段終了,船舶運(yùn)動(dòng)參數(shù)開(kāi)始穩(wěn)定,達(dá)到新的平衡階段,稱為定常階段

12.船舶回轉(zhuǎn)圈的特征參數(shù)及其定義（畫圖）

回轉(zhuǎn)圈的特征參數(shù):?定?；剞D(zhuǎn)直徑D:在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中,船舶進(jìn)入定常階段后的回轉(zhuǎn)圈的直徑?戰(zhàn)術(shù)直徑:船舶首向改變180゜時(shí),其重心距初始直線的橫向距離?縱距Ad:自轉(zhuǎn)舵開(kāi)始時(shí)的船舶重心沿初始直線航向至首向改變90゜時(shí)的船舶重心間的縱向距離④正橫距Tr:船舶轉(zhuǎn)首90゜時(shí),其重心至初始直線航線的橫向距離⑤反橫距K:船舶離開(kāi)初始直線航線的回轉(zhuǎn)中心的反側(cè)橫移的最大距離

13.回轉(zhuǎn)性指數(shù)(K)和應(yīng)舵指數(shù)(T)無(wú)因次化方法

K,T無(wú)因次:K'?lvK()T'?T(0)一般船舶K1.2~3.0。T值為0.8~6或1左右 lv0

14.回轉(zhuǎn)指數(shù)和應(yīng)舵指數(shù)對(duì)船舶操縱性的影響

回轉(zhuǎn)性指數(shù)K大,表示回轉(zhuǎn)性好,定常回轉(zhuǎn)直徑小;應(yīng)舵指數(shù)T小,表示船舶的穩(wěn)定性和跟從性好.15、一般船舶回轉(zhuǎn)性指數(shù)和應(yīng)舵指數(shù)的大致范圍

回轉(zhuǎn)性指數(shù)K’的大致范圍為1.2~3.0

應(yīng)舵指數(shù)T’的大致范圍0.8~6或1左右

16、什么是船舶的轉(zhuǎn)舵指數(shù)？其數(shù)值與船舶的轉(zhuǎn)首性的關(guān)系？

1k'

轉(zhuǎn)首指數(shù)p≈，P代表操舵后船舶移動(dòng)一個(gè)船長(zhǎng)時(shí)，用以判斷操舵效應(yīng)的每單位舵角2T'

引起的首向角改變值。P值越大，船的轉(zhuǎn)首性越好，船越容易改變航向，P＞0.3可以保證船舶擁有合理的轉(zhuǎn)首性。

17、菲爾所夫船舶定常回轉(zhuǎn)速降估算公式

VcR2

?2V0是回轉(zhuǎn)初速，回轉(zhuǎn)直徑越小，回轉(zhuǎn)時(shí)漂角就越大，則回轉(zhuǎn)速降就2V0R?1.9L

越大。

18、船舶回轉(zhuǎn)過(guò)程中橫傾變化的基本特征及近似計(jì)算公式

基本特征：先內(nèi)傾后外傾

Vd近似估算公式： ?R?1.10(ZG?)hL219、船舶操縱性試驗(yàn)種類和實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕剞D(zhuǎn)試驗(yàn)：測(cè)量船舶回轉(zhuǎn)圈，從而確定船舶回轉(zhuǎn)時(shí)的各要素

Z性操縱試驗(yàn)：測(cè)定回轉(zhuǎn)性指數(shù)K和跟從性指數(shù)T

螺線試驗(yàn)、逆螺線試驗(yàn)、回舵試驗(yàn)：評(píng)價(jià)船舶的直線穩(wěn)定性

20、《船舶操縱性暫行標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的操縱性衡準(zhǔn)

（1）回轉(zhuǎn)能力（2）初始回轉(zhuǎn)能力（3）偏航修正和航向保持能力（4）停船能力

21、舵設(shè)計(jì)時(shí)偏重回轉(zhuǎn)性還是穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)依據(jù) 2

可以采用系數(shù) ?s?L

CBB作為初步考慮的依據(jù)

?S ≥9時(shí)，舵設(shè)計(jì)應(yīng)偏重回轉(zhuǎn)性要求

?S≤7時(shí)，要側(cè)重穩(wěn)定性的要求。

22:舵設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

答：?舵的數(shù)目和形式的選擇。?舵的尺度和形狀的設(shè)計(jì)。?舵力及多桿扭矩計(jì)算和舵機(jī)功率估算。

23作用在舵上的無(wú)因次水動(dòng)力系數(shù)物理含義。（畫圖）

答：升力系數(shù)Cy，阻力系數(shù)Cx，法向力系數(shù)CN,切向力系數(shù)CT,水動(dòng)力合力系數(shù)C，水動(dòng)力矩系數(shù)CM。在機(jī)翼理論中，以升力系數(shù)、阻力系數(shù)和壓力中心系數(shù)Cp與攻角α的關(guān)系曲線來(lái)全面表達(dá)其水動(dòng)力性能。

24；敞水舵水動(dòng)力性能曲線的解讀。

在某一攻角范圍內(nèi)，升力系數(shù)Cy隨攻角α的增大而增加。當(dāng)α較小時(shí)，Cy與α呈線性關(guān)系：隨著α的增大，舵上水流在弦向葉背上某點(diǎn)開(kāi)始分離，Cy與α不再保持線性關(guān)系。隨著攻角的繼續(xù)增加，水流分離的范圍擴(kuò)大，系數(shù)Cy隨增加更慢。當(dāng)舵葉背上水流產(chǎn)生大面積分離時(shí)，Cy迅速下降，這種現(xiàn)象稱為失速，對(duì)應(yīng)的攻角為失速角，用?cr表示。

25：不同展弦比的升力特點(diǎn)。

展弦比大，小攻角升力系數(shù)大，失速角?。徽瓜冶刃。」ソ巧ο禂?shù)小，失速角大。

26.舵設(shè)計(jì)時(shí)通常采用的剖面形狀、展弦比和葉厚比。

舵設(shè)計(jì)展弦比為1.5~2,厚度比：典型槳是0.15~0.18，一般取0.12~0.18我國(guó)內(nèi)河船是0.18~0.24剖面形狀為NACA型和茹可夫斯基型。27：舵設(shè)計(jì)時(shí)需要船舶設(shè)計(jì)師做的主要工作？

?用于舵設(shè)計(jì)的Cy、Cp曲線?展弦比換算，把曲線展弦比換算成實(shí)際λ對(duì)應(yīng)的Cy、Cp曲線?船槳后舵水動(dòng)力計(jì)算④根據(jù)水動(dòng)力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行舵機(jī)扭矩計(jì)算。

28：改善船舶操縱性的有效措施

?提高直線穩(wěn)定性，增加中縱剖面尾部面積，中縱剖面面積形心后移，最好使形心處于重心之后。例如：增加呆木，增加尾傾，切去前鍾，前傾首柱?實(shí)踐表明中橫剖面面積和船尾形狀的微小變動(dòng)都對(duì)船舶操縱性有明顯的影響.耐波性

1.船舶搖蕩主要類型 橫搖、縱搖、垂蕩

風(fēng)浪要素：風(fēng)速，即在水面規(guī)定高度上風(fēng)的前進(jìn)速度；風(fēng)時(shí)，即穩(wěn)定狀態(tài)的風(fēng)在水面上吹過(guò)的持續(xù)時(shí)間；風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，即風(fēng)接近于不變的方向和速度在開(kāi)敞水面上吹過(guò)的距離風(fēng)浪種類：風(fēng)浪、涌浪、近岸浪

3.規(guī)則波：波面可以用簡(jiǎn)單函數(shù)表達(dá)的波浪.。余弦波：波形輪廓是余弦曲線的規(guī)則波。?w?2?A波高為波幅的兩倍，波幅?A波峰或波谷到靜水面間的垂向距離

圓頻率ω:軌圓運(yùn)動(dòng)的周期為波浪周期，軌圓運(yùn)動(dòng)的角速度為波浪圓頻率

4.深水條件下波長(zhǎng)、周期、波速之間的關(guān)系

2T???0.8 ??1.56T2C?1.25 g

5.史密斯效應(yīng)：在深水中，由波浪引起的壓力變化與軌圓半徑的變化具有相同的規(guī)律，即隨著水深的增加，壓力變化以指數(shù)規(guī)律衰減。

126.波浪能量與波幅之間的關(guān)系E??g?A 2

7.三一平均波幅又叫有義波幅，他是把側(cè)得的波幅按大小依次排列，取最大1/3的平均值。有義波幅接近海上目測(cè)的波幅，通常用于衡準(zhǔn)風(fēng)浪大小。

8.風(fēng)浪譜密度的使用以及使用條件（366）

已知風(fēng)浪譜密度和頻率響應(yīng)函數(shù)，求船舶運(yùn)動(dòng)等的譜密度。

已知風(fēng)浪譜密度和由測(cè)量分析中得到運(yùn)動(dòng)的譜密度，從而可以求得頻率響應(yīng)函數(shù)。

在某一海區(qū)用已知頻率響應(yīng)函數(shù)的船舶，測(cè)量其運(yùn)動(dòng)譜密度，從而可以得到該海區(qū)的風(fēng)浪譜密度。

12.船舶搖蕩運(yùn)動(dòng)的頻率響應(yīng)函數(shù)的理解

Yy?(?)?yA(?)?A式中分子代表輸出，是船舶搖蕩值（橫傾角、縱傾角、或升沉距離）；分母代表輸入，是波浪的波幅，波幅可由a0?2??A?中波傾角替換，則頻率響應(yīng)函數(shù)為

?A?A?2?A?2Y??(?)???K?，?代表遭遇頻率 ?Aa0gam0g

14.水質(zhì)點(diǎn)m的合力沿著波面的法線方向，此合力稱為表現(xiàn)重力。

?m?K??0，0?m0是有效波傾角的幅值，稱為有效波傾，它代表 對(duì)船舶整個(gè)水下體積

起作用的波傾；K?是有效波傾系數(shù)，K?應(yīng)小于1，它是船體形狀、船寬與波長(zhǎng)比、吃水和重心位置等的函數(shù)，也是波浪頻率

15.影響橫搖固有周期的因素及計(jì)算式 橫搖固有周期：????的函數(shù)。DhD:船的排水量h:船的初穩(wěn)性高 'IXX

2? 船的固有周期：T????

影響因素：排水量、初穩(wěn)性高、以及船舶對(duì)縱軸ox的總慣性矩Ixx包含實(shí)際慣性矩和附加慣性矩。

16.橫搖阻尼力矩系數(shù)、衰減系數(shù)、橫搖調(diào)諧因素、無(wú)因次衰減次數(shù)，放大因數(shù)

橫搖阻尼力矩系數(shù)：由橫搖自由運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)得到阻尼系數(shù)。

??N?1(s)稱為衰減系數(shù)，它表征阻尼和慣性對(duì)橫搖衰減影響的程度。'Ixx

????T??稱為橫搖調(diào)諧因數(shù)，它等于波浪的頻率與橫搖固有頻率之比。??T

???稱為無(wú)因次衰減次數(shù)，他表征了阻尼，慣性和復(fù)原力矩對(duì)橫搖的影響，是表征橫搖??

性能的又一重要參數(shù)。

?A/?m表示橫搖幅值與有效波傾之比，稱為放大因數(shù)，它表征了船舶在規(guī)則波中橫搖大小0的程度。

18.船舶的主要減搖裝置及效果

①舭龍骨②減搖鰭 它是減搖效果最好的主動(dòng)式減搖裝置，設(shè)計(jì)的好的減搖鰭在任何情況下都可以使橫搖幅值保持在3°之內(nèi)。③減搖水艙，分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，主動(dòng)式水艙的效果很好，設(shè)計(jì)的好的被動(dòng)式水艙可以使橫搖幅值減小一半左右。

減搖效果的比較：減搖鰭>主動(dòng)式水艙>被動(dòng)可控式水艙>被動(dòng)式水艙

19.用流體力學(xué)理論研究縱搖問(wèn)題時(shí)做的基本假定。

①假設(shè)船舶是一個(gè)剛體，忽略它的彈性變形。②不考慮水的粘性和可壓縮性③假定作用在船體上的是微幅規(guī)則波④假定船舶搖蕩的幅值是微小的。

20.縱搖、橫搖、垂蕩周期和無(wú)因此衰減系數(shù)的比較。

縱搖和垂蕩的固有周期是接近的，這里指的固有周期實(shí)際上是在靜水中的自由搖蕩周期，對(duì)于一般船型大約在2～5s之間，約為橫搖固有周期的1/2?？v搖無(wú)因次衰減系數(shù)?0在0.3～0.5之間，而橫搖只是在0.05～0.07之間。垂蕩與縱搖相類似，垂蕩的無(wú)因此衰減系數(shù)?z在0.3～0.4之間。

21.求頂浪航行時(shí)縱搖諧搖波長(zhǎng)的方法。

??VTe?0.78Te?VTe?0.78Te?2?22?VT22

e 將船舶縱搖固有周期或垂蕩固有周期代替

Te帶入上式求出的就是縱搖諧搖波長(zhǎng)。

22.最大能量波長(zhǎng)和最大有義波長(zhǎng)的定義和確定方法

（1）對(duì)應(yīng)譜密度曲線的峰點(diǎn)的單元波，在不規(guī)則波的組成中含有最大的能量，稱為最大能量的單元波，其波長(zhǎng)稱為最大能量波長(zhǎng)?最大能量?40?w/3?

（2）波長(zhǎng)超過(guò)一定范圍的波，它在整個(gè)單元波中占有很小的比例，不具備使船產(chǎn)生很大橫搖的能量，這個(gè)波長(zhǎng)界線稱為最大有義波長(zhǎng) ?最大有義,?最大有義 ≈60?w/3 ?

23.針對(duì)縱搖運(yùn)動(dòng)的主成分波和有義成分波的劃分方法

（1）主成分波：波長(zhǎng)等于船長(zhǎng)的單元波和最大能量單元波之間的單元波，稱為主成分波，他們對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)起著主要的作用。

（2）有義成分波：波長(zhǎng)等于3/4船長(zhǎng)的單元波和最大有義波之間的單元波，稱為有義成分波。在有義波區(qū)間之外的單元波，對(duì)船舶縱向運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生明顯影響。

24.縱搖運(yùn)動(dòng)臨界狀態(tài)的劃分方法

（1）亞臨界區(qū)域：以某一航速航行的船舶，當(dāng)諧搖波長(zhǎng)小于3/4船長(zhǎng)時(shí)，則定義該船處于亞臨界區(qū)域。

（2）臨界區(qū)域：當(dāng)船舶的諧搖波長(zhǎng)位于主成分波區(qū)間時(shí)，這時(shí)波浪給予船舶較多的能量，因而產(chǎn)生激烈的運(yùn)動(dòng)，稱為臨界區(qū)域。

（3）超臨界區(qū)域：當(dāng)諧搖波長(zhǎng)大于?最大有義 時(shí)，稱為超臨界區(qū)域。

介于亞臨界區(qū)域與臨界區(qū)域之間的稱為亞臨界過(guò)渡區(qū)域。

介于臨界區(qū)域與超臨界區(qū)域之間的稱為超臨界過(guò)渡區(qū)域。

25.船舶初穩(wěn)性高對(duì)船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的影響？

初穩(wěn)性高是船舶安全的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是橫搖的重要參數(shù)。

初穩(wěn)性高影響橫搖固有周期，減小初穩(wěn)性高h(yuǎn)時(shí)，橫搖固有周期T增加，橫搖緩和幅值減小。但要注意的是，為了船舶的安全，在任何情況下都必須保證h具有適當(dāng)?shù)臄?shù)值，如果h過(guò)小，不僅降低了船的抗風(fēng)能力，而且在順浪時(shí)，當(dāng)波峰位于船中時(shí)，有可能喪失穩(wěn)性而傾覆。同時(shí)也要估計(jì)到有自由液面的油水艙往往比設(shè)計(jì)的理想情況多，初穩(wěn)性高要留有一定的余地。

改變初穩(wěn)性高最有效的方法是改變重心位置。重心Zg提高，h下降，T?顯著增加。對(duì)于因重心過(guò)低而使T?過(guò)小的船，在設(shè)計(jì)中可以采取一些措施改善。

第三篇：外部性理論在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

外部性理論在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

摘要：外部性理論是環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論基礎(chǔ)。它一方面揭示了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中一些低效率資源配置的根源，另一方面又為如何解決環(huán)境外部不經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題提供了思路。環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策體系是國(guó)際社會(huì)迄今為止，解決環(huán)境問(wèn)題最有效、最能形成長(zhǎng)效機(jī)制的辦法。外部性內(nèi)部化是制定環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策的出發(fā)點(diǎn)所在。從環(huán)境的外部性理論入手,分析我國(guó)環(huán)境問(wèn)題的現(xiàn)狀,利用外部性理論,提出解決我國(guó)的環(huán)境污染問(wèn)題的對(duì)策。關(guān)鍵詞：外部性 環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策 環(huán)境保護(hù)

1、外部性含義

a）外部性是在沒(méi)有市場(chǎng)交換的情況下，一個(gè)生產(chǎn)單位的生產(chǎn)行為（或消費(fèi)者的消費(fèi)行為）影響了其他生產(chǎn)單位（或消費(fèi)者）的生產(chǎn)過(guò)程（或生活標(biāo)準(zhǔn)），如果

Fi=f（Xi，Xi，Xi，···，Xi，Xj，）i≠j 則可以說(shuō)生產(chǎn)者（或消費(fèi)者）j對(duì)生產(chǎn)者（或消費(fèi)者）i存在外部影響。其中Fi是生產(chǎn)者i的生產(chǎn)函數(shù)或消費(fèi)者i的效用函數(shù)；Xi是生產(chǎn)者（或消費(fèi)者）i的內(nèi)部影響因素；Xj是生產(chǎn)者（或消費(fèi)者）j對(duì)i施加的影響。

b）外部性是指當(dāng)某個(gè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)行為（或某人的消費(fèi)行為），經(jīng)過(guò)非價(jià)格手段，直接地、不可避免地影響了其他企業(yè)的生產(chǎn)（或其他人的效用），并且成為后者自己所不能加以控制的情況時(shí)，對(duì)前者來(lái)說(shuō)就存在外部性問(wèn)題。實(shí)際上，外部性是指一個(gè)經(jīng)濟(jì)主體的行為對(duì)另一個(gè)經(jīng)濟(jì)主體的福利所產(chǎn)生的影響并沒(méi)有通過(guò)市場(chǎng)價(jià)格反映出來(lái)。

外部性的產(chǎn)生，實(shí)質(zhì)上是社會(huì)邊際收益或社會(huì)邊際成本與私人邊際收益或私人邊際成本之間存在著差異。當(dāng)存在外部性時(shí)，人們?cè)谶M(jìn)行經(jīng)濟(jì)活動(dòng)時(shí)所依據(jù)的價(jià)格，既不能準(zhǔn)確地反映社會(huì)邊際收益也不能準(zhǔn)確地反映社會(huì)邊際成本，由于價(jià)格信號(hào)失真，據(jù)此做出的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)決策會(huì)使社會(huì)資源配置發(fā)生扭曲，不能實(shí)現(xiàn)帕累托最優(yōu)。因此，只要存在外部性，資源配置就不是有效的。

在環(huán)境資源日益稀缺的情況下，環(huán)境資源的無(wú)產(chǎn)權(quán)和零價(jià)格制度，致使其生產(chǎn)和消費(fèi)中存在私人邊際成本與社會(huì)邊際成本以及私人邊際收益與社會(huì)邊際收益的差異，導(dǎo)致了環(huán)境資源的競(jìng)爭(zhēng)性使用和環(huán)境質(zhì)量的不斷降低，產(chǎn)生了環(huán)境外部性問(wèn)題。當(dāng)存在環(huán)境外部性問(wèn)題時(shí)，廠商的利潤(rùn)最大化原則并不能導(dǎo)致環(huán)境資源配置的帕累托最優(yōu)狀態(tài)。

外部性對(duì)私人收益與社會(huì)收益、私人成本與社會(huì)成本相比較,可以分為外部經(jīng)濟(jì)性和n

m

23m

n外部不經(jīng)濟(jì)性。外部經(jīng)濟(jì)性是指一種經(jīng)濟(jì)行為給外部造成的積極影響,使他人減少成本,增加收益。外部不經(jīng)濟(jì)性是指在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中,由于決策者在自己承擔(dān)的成本之外,帶給他人或社會(huì)以額外的成本或負(fù)擔(dān),從而使社會(huì)成本大于私人成本的現(xiàn)象。

2、環(huán)境問(wèn)題中的外部性

環(huán)境問(wèn)題不僅僅關(guān)系到人類生存的條件，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有一定的影響。目前,環(huán)境污染問(wèn)題成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。環(huán)境的外部性分為外部經(jīng)濟(jì)性和外部不經(jīng)濟(jì)性，外部經(jīng)濟(jì)性主要是微觀主體通過(guò)自己的活動(dòng)給其他群體所處的環(huán)境帶來(lái)積極的影響。如上游居民種樹(shù)，保持水土，下游居民得到質(zhì)量和數(shù)量有保障的生產(chǎn)和生活用水。外部不經(jīng)濟(jì)性是指微觀主體通過(guò)自己的活動(dòng)給其他群體所處的環(huán)境帶來(lái)消極的影響。環(huán)境污染便是外部不經(jīng)濟(jì)性的典型實(shí)例，有學(xué)者稱其為資源的無(wú)效率配置，因?yàn)楫a(chǎn)生外部性的行為人其私人成本要小于社會(huì)成本。假設(shè)河流的上游有一個(gè)鋼廠，下游有一個(gè)漁場(chǎng)，鋼廠造成河流的污染使?jié)O場(chǎng)受損，鋼廠產(chǎn)量越高，漁場(chǎng)損失越大。而鋼廠作為肇事者，卻無(wú)需對(duì)漁場(chǎng)給予任何補(bǔ)償。由于鋼廠廠主在生產(chǎn)時(shí)只考慮其私人成本和個(gè)人利益最大化，無(wú)需考慮河流受到的影響，而使?jié)O場(chǎng)受到損害，盡管這種損害是無(wú)意的。外部性之所以存在的一個(gè)根本原因, 在于河流作為一種公共資源的特殊性。

3、探索環(huán)境保護(hù)的途徑

外部性理論闡述了由于資源的無(wú)償共享性(即有競(jìng)爭(zhēng)性和無(wú)排他性), 導(dǎo)致了廠商們單純追求自身利益的最大化而無(wú)需對(duì)資源和環(huán)境負(fù)責(zé), 從而引發(fā)環(huán)境問(wèn)題的大量存在。為此, 必須引入一些特定因素對(duì)廠商行為形成約束, 才能盡可能減少上述破壞環(huán)境的行為發(fā)生。

政府的宏觀調(diào)控職能在此發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。環(huán)境規(guī)劃和管理近些年被國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明是一條行之有效的途徑, 它通過(guò)運(yùn)用法律、行政、經(jīng)濟(jì)、教育等綜合手段來(lái)實(shí)施環(huán)境管理。

一、法律限制。在一個(gè)法制社會(huì)，這是解決上述問(wèn)題的最常規(guī)方法。法律由國(guó)家制定和認(rèn)可，其穩(wěn)定性與強(qiáng)制性使受害者的權(quán)益受到最有力保護(hù)。美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)者斯蒂格里茲認(rèn)為，“ 運(yùn)用法律系統(tǒng)解決外部效應(yīng)有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，受害者有直接的利益，因此受害者比政府更愿意弄清有害事件是否發(fā)生?！?法律的公開(kāi)公正性通過(guò)整個(gè)審判過(guò)程可以得到足夠的體現(xiàn)，受害者不會(huì)受到集團(tuán)壓力的影響。但是從另一方面來(lái)講，法律措施也顯出一些弊端。一是訴訟成本問(wèn)題。訴訟環(huán)節(jié)的復(fù)雜和費(fèi)用的昂貴使一些私人受害者望而卻步。二是在存在多數(shù)受害者情況下，很難阻止“ 搭便車”(free riders)現(xiàn)象, 每個(gè)人都想讓他人去起訴，如果成功，自己便可坐享其成。

二、行政督導(dǎo)。政府的行政管理手段一直以來(lái)都具有靈活、簡(jiǎn)便和有效的特點(diǎn)。相對(duì)于法律手段而言，這種措施更適合在小范圍使用，結(jié)合地方特點(diǎn)，制定與使用更靈活而有針對(duì)性。當(dāng)由于外部性導(dǎo)致市場(chǎng)調(diào)節(jié)失靈時(shí)，政府將充當(dāng)“ 第二只手” 調(diào)節(jié)資源的最優(yōu)配置。例如, 廈門PX是個(gè)化工項(xiàng)目，投資逾百億，但距離人口密集區(qū)過(guò)近，有環(huán)境污染之險(xiǎn)。從2004年2月國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)立項(xiàng)，到2007年3月105名政協(xié)委員建議項(xiàng)目遷址，廈門PX事件開(kāi)始進(jìn)入公眾視野，6月1日市民集體抵制PX事件，及至廈門市政府宣布暫停工程，PX事件的進(jìn)展?fàn)縿?dòng)著公眾的眼球；從二次環(huán)評(píng)、公眾投票，到最后遷址，地方政府與公民百姓，從博弈到妥協(xié)，再到充分合作，留下了政府與民眾互動(dòng)的經(jīng)典案例。

三、稅收與補(bǔ)貼。經(jīng)濟(jì)手段的最大特點(diǎn)，在于它觸動(dòng)了廠商們最敏感的神經(jīng)——對(duì)利益的關(guān)心，從而直接干預(yù)自身的經(jīng)濟(jì)行為。當(dāng)然，針對(duì)環(huán)境污染和資源遭受掠奪情況來(lái)看，主要應(yīng)采取向污染者征稅原則，這就是著名的“污染者付費(fèi)原則”。在最佳排污量被確定的前提下，超過(guò)的部分即被稱為外部費(fèi)用，以此作為征收排污稅的標(biāo)準(zhǔn)。這就會(huì)出現(xiàn)：

邊際私人成本=邊際社會(huì)成本+邊際外部費(fèi)用-排污稅； 當(dāng)排污稅=邊際外部費(fèi)用時(shí)，邊際私人成本=邊際社會(huì)成本。

私人成本的增加將促使廠商或抬高價(jià)格，或限定產(chǎn)量，產(chǎn)量便會(huì)達(dá)到新的均衡。在通常情況下，廠商們會(huì)因交稅而不得不限制污染行為，但是，少量的稅卻不會(huì)影響大生產(chǎn)商的行為，對(duì)于有利可圖的產(chǎn)品，廠商們不會(huì)因交稅而限產(chǎn)；另外，最佳排污量的確定也會(huì)使一些廠商打“ 擦邊球”，也就是使污染量盡可能接近并小于這個(gè)數(shù)字?？傊?jīng)濟(jì)手段不會(huì)像行政與法律手段帶有指令性或強(qiáng)制性，對(duì)一些污染行為只能限制，不能禁止。

四、綠色教育。綠色教育包括生態(tài)意識(shí)、可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保意識(shí)三個(gè)方面，其中生態(tài)意識(shí)是后兩個(gè)的重要基礎(chǔ)。黨的十八大報(bào)告將中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)總體布局從 “四位一體”擴(kuò)展為“五位一體”，包括經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)、文化、生態(tài)。生態(tài)文明建設(shè)的提出，使得全社會(huì)、全人民范圍內(nèi)重視資源、保護(hù)環(huán)境的思想深入人心。這里政府有關(guān)機(jī)構(gòu)的宣傳和倡導(dǎo)至關(guān)重要?？梢酝ㄟ^(guò)新聞媒體將可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保意識(shí)滲入到每個(gè)公民思想之中，并通過(guò)高等院校的綠色教育培訓(xùn)出運(yùn)用環(huán)境科技制定公共政策的專業(yè)人才。污染企業(yè)要把清潔生產(chǎn)、污染預(yù)防、污染治理納入整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃，只排污、不治污的投機(jī)行為將會(huì)給予嚴(yán)厲打擊。毫無(wú)疑問(wèn)，治污所耗用的資金和技術(shù)將使產(chǎn)品成本有所提高，但隨著環(huán)境技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，將帶來(lái)勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高；同時(shí)，符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品也會(huì)深受消費(fèi)者的青睞，從而為企業(yè)帶來(lái)更多的利潤(rùn)。

五、自愿協(xié)商是不要政府干預(yù),讓市場(chǎng)自己來(lái)達(dá)到最優(yōu)的一種完全自由化的市場(chǎng)方法。該方法是以科斯為首的一些經(jīng)濟(jì)學(xué)家們的主張。他們認(rèn)為,只要有了設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)權(quán), 就可以靠有關(guān)當(dāng)事人的自愿協(xié)商或判斷解決外部性問(wèn)題。在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域, 排污權(quán)交易制度就是科斯理論的一個(gè)成功運(yùn)用。當(dāng)然,科斯理論也存在諸如在市場(chǎng)化程度不高的經(jīng)濟(jì)中,科斯理論不能發(fā)揮作用等局限性。

4、我國(guó)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)政策

環(huán)境污染及其外部不經(jīng)濟(jì)性的實(shí)質(zhì)是私人成本的社會(huì)化, 所以要從根本上解決水污染問(wèn)題, 也只有將這種外部成本內(nèi)部化, 即讓排污者產(chǎn)生污染的外部費(fèi)用進(jìn)入他們自己的生產(chǎn)或消費(fèi)決策,由其自己承擔(dān)或內(nèi)部消化 , 即環(huán)保界普遍接受的“污染者負(fù)擔(dān)”或“污染者付費(fèi)”原則。4.1征收環(huán)境稅

外部性的產(chǎn)生歸結(jié)于生產(chǎn)無(wú)效率,這是因?yàn)橥度肫返膬r(jià)格沒(méi)有正確地反映出社會(huì)成本。所以英國(guó)的經(jīng)濟(jì)學(xué)家庇古在20 世紀(jì)30 年代提出了向污染者征稅,以矯正其投入品定價(jià)過(guò)低問(wèn)題。對(duì)造成我國(guó)的環(huán)境污染的行為征收“庇古稅”,即把環(huán)境污染和生態(tài)破壞的社會(huì)成本,內(nèi)化到生產(chǎn)成本和市場(chǎng)價(jià)格中去,再通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制來(lái)分配環(huán)境資源的一種經(jīng)濟(jì)手段。征收的稅率取決于污染的邊際損失,并不因企業(yè)排污的邊際收益或邊際控制成本差異而有所區(qū)別；環(huán)境稅只是相對(duì)于排污量而征收,與企業(yè)的產(chǎn)量沒(méi)有直接的關(guān)系。4.2排污收費(fèi)

排污收費(fèi)制度是由政府首先給所有產(chǎn)生污染的企業(yè)確定一個(gè)污染標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)按照這一標(biāo)準(zhǔn)交納排污費(fèi)。在市場(chǎng)機(jī)制的作用下,企業(yè)會(huì)根據(jù)自己利潤(rùn)最大化的原則來(lái)決定自己的污染物排放量和產(chǎn)品產(chǎn)量。實(shí)行排污收費(fèi)有以下優(yōu)點(diǎn):第一,企業(yè)擁有一定的自主權(quán)。每個(gè)企業(yè)都可以根據(jù)自己的邊際控制成本在減排污治理與排污繳費(fèi)之間進(jìn)行選擇,有利于激勵(lì)企業(yè)實(shí)行減少污染。第二,可以降低政府的監(jiān)督、管理成本。從政府管理的角度講,政府不再干涉企業(yè)具體的生產(chǎn)決策,只是確定企業(yè)從事的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)是否會(huì)導(dǎo)致污染,污染的量是多少。這樣,降低了政府用于環(huán)境監(jiān)督管理的費(fèi)用。第三,排污收費(fèi)是國(guó)家的財(cái)政收入,可以用于清潔生產(chǎn)補(bǔ)貼和建設(shè)公共的污染治理設(shè)施。4.3排污權(quán)交易 實(shí)施排污權(quán)交易首先要建立合法的污染物排放權(quán)力(通常以排污許可證的形式表現(xiàn)),并允許這種權(quán)力像商品那樣被買入或賣出,以此來(lái)進(jìn)行污染物的排放控制。排污權(quán)交易的優(yōu)勢(shì)是明顯的:首先,成本最小。治理成本低的企業(yè)可以多減排,把多余的許可證拿到市場(chǎng)中出售。而治理成本高的企業(yè)少減排,不足的排污權(quán)到市場(chǎng)中去購(gòu)買,從最后的效果來(lái)看,污染的減排總是由治理成本低的企業(yè)來(lái)完成,所以從總體上降低了污染治理的成本。其次,綠色環(huán)保組織可以買入排污許可證而不賣出,以實(shí)現(xiàn)污染物排放總量的減少和環(huán)境水平的提高。最后,政府可以根據(jù)國(guó)家的環(huán)境目標(biāo)賣出或買入排污許可證,從而實(shí)現(xiàn)政府對(duì)環(huán)境總水平的調(diào)控。

參考文獻(xiàn)

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第四篇：材料在航空中的應(yīng)用

題目：

材料在航空中的應(yīng)用

學(xué) 生： 南冬冬 學(xué) 號(hào)： 201103020121 院（系）：

資源與環(huán)境 專 業(yè)：

服裝設(shè)計(jì)與工程 指導(dǎo)教師： 王秀峰

2013年6月10日

材料是人們生活和生產(chǎn)必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。也是人類進(jìn)化的重要里程碑。材料科學(xué)主要研究材料的成分、分子或原子機(jī)構(gòu)、微觀及宏觀組織以及加工制造工藝和性能之間的關(guān)系。它是一門邊緣新科學(xué)，主要一固態(tài)物理和固態(tài)化學(xué)、晶體學(xué)、熱力學(xué)等位基礎(chǔ)，結(jié)合冶金化工及各種高新科技術(shù)來(lái)探討材料內(nèi)在規(guī)律和應(yīng)用。材料是人類用來(lái)制造機(jī)器、構(gòu)件、器件和其他產(chǎn)品的物質(zhì)。按物理化學(xué)屬性分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料。實(shí)際應(yīng)用中又常分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料是以力學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)，用以制造以受力為主的構(gòu)件。結(jié)構(gòu)材料也有物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)的要求，如光澤、熱導(dǎo)率、抗輻照能力、抗氧化、抗腐蝕能力等，根據(jù)材料用途不同，對(duì)性能的要求也不一樣。功能材料主要是利用物質(zhì)的物

理、化學(xué)性質(zhì)或生物現(xiàn)象等對(duì)外界變化產(chǎn)生的不同反應(yīng)而制成的一類材料。

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代，人們把信息、材料和能源作為社會(huì)文明的支柱。80年代，隨著高技術(shù)群的興起，又把新材料與信息技術(shù)、生物技術(shù)并列作為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志?，F(xiàn)代社會(huì)，材料已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和人民生活的重要組成部分。

航空航天大多是在極端條件下進(jìn)行的，所以對(duì)材料的要求很高。經(jīng)過(guò)幾十年的航空航天材料研究，研制出了納米顆粒炸藥、碳納米管高硬度材料、鋁氧納米管材料和新型密封材料、電子絕緣聚合物材料、新型“熱塑料”材料以及原子級(jí)硅記憶材料和鋁－硅合金等，并發(fā)現(xiàn)了納米孔隙網(wǎng)材料等。而且新材料工藝也取得了重大突破：采用溫軋法、粉末冶金法、非晶復(fù)合技術(shù)工藝、急速凝固法、樹(shù)脂膜浸漬法和等溫化學(xué)氣相浸滲法制造出了高強(qiáng)度合金材料、梯度功能材料以及抗損傷復(fù)合材料編制機(jī)等。與此同時(shí)，新材料在航空航天應(yīng)用上也有重大進(jìn)展，形狀記憶合金、量子隧道效應(yīng)復(fù)合材料等高性能材料得到了廣泛應(yīng)用；火箭尾噴管應(yīng)用納米復(fù)合涂層、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵應(yīng)用陶瓷基復(fù)合材料葉盤；采用復(fù)合材料排布機(jī)編制燃料箱；采用紅外材料制成手提式定向反射儀以及用氮化物基材料制造出電子器件等

復(fù)合材料在航空中的應(yīng)用

復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn)，克服單一材料的缺陷，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn)，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。

復(fù)合材料在美國(guó)和歐洲主要用于航空航天、汽車等行業(yè)。2000年美國(guó)汽車零件的復(fù)合材料用量達(dá)14.8萬(wàn)噸，歐洲汽車復(fù)合材料用量到2003年估計(jì)可達(dá)10.5萬(wàn)噸。而在日本，復(fù)合材料主要用于住宅建設(shè)，如衛(wèi)浴設(shè)備等，此類產(chǎn)品在2000年的用量達(dá)7.5萬(wàn)噸，汽車等領(lǐng)域的用量?jī)H為2.4萬(wàn)噸。不過(guò)從全球范圍看，汽車工業(yè)是復(fù)合材料最大的用戶，今后發(fā)展?jié)摿θ允志薮?，目前還有許多新技術(shù)正在開(kāi)發(fā)中。例如，為降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開(kāi)發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹(shù)脂的減振鋼板；為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)向高速、增壓、高負(fù)荷方向發(fā)展的要求，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、連桿、軸瓦已開(kāi)始應(yīng)用金屬基復(fù)合材料。為滿足汽車輕量化要求，必將會(huì)有越來(lái)越多的新型復(fù)合材料將被應(yīng)用到汽車制造業(yè)中。與此同時(shí)，隨著近年來(lái)人們對(duì)環(huán)保問(wèn)題的日益重視，高分子復(fù)合材料取代木材方面的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步推廣。例如，用植物纖維與廢塑料加工而成的復(fù)合材料，在北美已被大量用作托盤和包裝箱，用以替代木制產(chǎn)品；而可降解復(fù)合材料也成為國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)研究的重點(diǎn)。

碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。碳纖維由于具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電和導(dǎo)熱等性能，因而使其成為一種兼具碳材料強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征的化工新材料，是新一代增強(qiáng)纖維。

目前，碳纖維不僅廣泛應(yīng)用軍事工業(yè)，而且在汽車構(gòu)件、風(fēng)力發(fā)電葉片、核電、油田鉆探、體育用品、碳纖維復(fù)合芯電纜以及建筑補(bǔ)強(qiáng)材料領(lǐng)域也存在巨大應(yīng)用空間，而其在航空領(lǐng)域的光輝業(yè)績(jī)尤為引人注目。

碳纖維應(yīng)宇航工業(yè)對(duì)耐燒蝕和輕質(zhì)高強(qiáng)材料的迫切需求發(fā)展起來(lái)，它主要是由碳元素組成的一種特種纖維，是繼玻璃纖維之后出現(xiàn)的第二代纖維增強(qiáng)塑料碳纖維的含碳量在90%以上，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，與其它高性能纖維相比具有最高比強(qiáng)度和最高比模量。在2000℃以上高溫惰性環(huán)境中，碳纖維是唯一一種強(qiáng)度不下降的物質(zhì)。此外，它還兼具其它多種得天獨(dú)厚的優(yōu)良性能，更可貴的是，碳纖維與其它材料具有很高的相容性，兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，并且容易復(fù)合，具有很大的設(shè)計(jì)自由度。這就使得碳纖維成為纖維增強(qiáng)材料中發(fā)展最迅速、應(yīng)用范圍很廣、適于不同領(lǐng)域要求的纖維材料。研制大型飛機(jī)要突破許多關(guān)鍵技術(shù)，其中一項(xiàng)是“先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)”，這項(xiàng)技術(shù)離不開(kāi)碳纖維。世界碳纖維的需求在各用途領(lǐng)域都不斷增長(zhǎng)，特別是急速增長(zhǎng)的航空航天領(lǐng)域拉動(dòng)了碳纖維全體的增長(zhǎng)。碳纖維的主要用途是與樹(shù)脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合，制成結(jié)構(gòu)材料。自玻璃纖維與

有機(jī)樹(shù)脂復(fù)合得到的玻璃鋼問(wèn)世以來(lái)，碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料相繼研制成功，而且性能不斷得到改進(jìn)，使復(fù)合材料領(lǐng)域呈現(xiàn)出一派勃勃生機(jī)。碳纖維復(fù)合材料與鋁合金、鈦合金、合金鋼一起成為飛機(jī)機(jī)體的四大先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料。

碳纖維復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的具體應(yīng)用 碳纖維復(fù)合材料因其獨(dú)特、卓越的性能，在航空領(lǐng)越特別是飛機(jī)制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。統(tǒng)計(jì)顯示，目前，碳纖維復(fù)合材料在小型商務(wù)飛機(jī)和直升飛機(jī)上的使用量已占70％~80％，在軍用飛機(jī)上占30％~40％，在大型客機(jī)上占15％~50％。

碳纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料

碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料（CFRP）具有質(zhì)量輕等一系列突出的性能，在對(duì)重量、剛度、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域以及要求高溫、化學(xué)穩(wěn)定性高的場(chǎng)合，碳纖維復(fù)合材料都具有很大優(yōu)勢(shì)。

碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料已成為生產(chǎn)武器裝備的重要材料。AV—8B 改型“鷂”式飛機(jī)是美國(guó)軍用飛機(jī)中使用復(fù)合材料最多的機(jī)種，其機(jī)翼、前機(jī)身都用了石墨環(huán)氧大型部件，全機(jī)所用碳纖維的重量約占飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重量的26％，使整機(jī)減重9％，有效載荷比AV—8A飛機(jī)增加了一倍。數(shù)據(jù)顯示采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的前機(jī)身段，可比金屬結(jié)構(gòu)減輕質(zhì)量32.24%。用軍機(jī)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能的重要指標(biāo)——結(jié)構(gòu)重量系數(shù)來(lái)衡量，國(guó)外第四代軍機(jī)的結(jié)構(gòu)重量系數(shù)已達(dá)到27～28%。未來(lái)以F-22 為目標(biāo)的背景機(jī)復(fù)合材料用量比例需求為35%左右，其中碳纖維復(fù)合材料將成為主體材料。國(guó)外一些輕型飛機(jī)和無(wú)人駕駛飛機(jī)，已實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料化。

直升飛機(jī)上碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的用量更是與日俱增。武裝了駐港部隊(duì)并參加了2007 年上海合作組織在俄羅斯反恐軍演的直-9 型直升飛機(jī)，是我國(guó)先進(jìn)的直升飛機(jī)。該機(jī)復(fù)合材料用量已占到60％左右，主要是CFRP。此外，日本生產(chǎn)的OH-1 “忍者” 直升飛機(jī)，機(jī)身的40％是用CFRP，槳葉等也用CFRP 制造。在民用領(lǐng)域，世界最大的飛機(jī)A380 由于CFRP 的大量使用，創(chuàng)造了飛行史上的奇跡。這種飛機(jī)25%重量的部件由復(fù)合材料制造，其中22%為碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)。由于CFRP 的明顯減重以及在使用中不會(huì)因疲勞或腐蝕受損，從而大大減少了油耗和排放。燃油的經(jīng)濟(jì)性比其直接競(jìng)爭(zhēng)機(jī)型要低13%左右，并降低了運(yùn)營(yíng)成本，座英里成本比目前效率最高飛機(jī)的低15%~20%成為第一個(gè)每乘客每百公里耗油少于三升的遠(yuǎn)程客機(jī)。

納米材料在航空中的應(yīng)用

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10~100個(gè)原子緊密排列在一起的尺度。

納米材料由于具有獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)而表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的物理和化學(xué)性質(zhì)。利用納米材料這些獨(dú)特的性質(zhì)?？蓪?duì)傳統(tǒng)材料進(jìn)行改性，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出更高性能的材料．開(kāi)辟出新的材料生產(chǎn)途徑．以滿足傳統(tǒng)材料所不能達(dá)到的要求．尤其是滿足航天航空領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅艿奶厥庖?。?yīng)用納米材料可減小航天器電子元器件的體積和質(zhì)量．并提高其可靠性。納米材料的發(fā)展方向主要有功能納米材料及結(jié)構(gòu)納米材料納米材料在航天器結(jié)構(gòu)材料上的應(yīng)用 1．金屬及金屬基復(fù)合材料晶粒細(xì)化是提高金屬材料強(qiáng)度最有效的方法之一。利用添加納米陶瓷來(lái)增強(qiáng)金屬合金基材料的方法，就是把納米陶瓷粉體均勻分散于合金中．以提高合金的成核速率．同時(shí)抑制晶粒長(zhǎng)大．從而起到晶粒細(xì)化的作用。抑制材料使用過(guò)程中微裂紋的擴(kuò)展．提高產(chǎn)品的強(qiáng)度。例如，將納米碳化硅、納米氮化硅、納米氮化鈦、納米硅粉添加到金屬基體(鋁、銅、銀、鋼、鐵等合金)中?？芍圃斐鲑|(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐熱性好的新型合金材料。

(1)納米氮化鈦應(yīng)用于合金鋼、鐵納米氮化鈦具有硬度和熱穩(wěn)定性高、粒度小，以及分散性好的特點(diǎn)。在鋼水冷卻結(jié)晶過(guò)程中．納米氮化鈦成為晶核相．可大大增加成核數(shù)量，減小晶粒尺寸．達(dá)到細(xì)化合金晶粒的效果．使合金的綜合性能大大改善。

(2)納米碳化硅應(yīng)用于銀基復(fù)合材料通過(guò)向基體中加入均勻、細(xì)J．J＼，具有良好穩(wěn)定性的顆粒．達(dá)到彌散強(qiáng)化合金的目的．是制備高強(qiáng)高導(dǎo)合金材料的重要途徑之一。納米碳化硅對(duì)于銀合金來(lái)說(shuō)是一種有效的增強(qiáng)相．當(dāng)納米碳化硅的質(zhì)量百分含量為l％時(shí)．強(qiáng)化效果佳．材料的抗拉強(qiáng)度可達(dá)39IMPa．相對(duì)電導(dǎo)率為60．2％，強(qiáng)度和耐磨性均有所提高。(3)納米碳化硅彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料高強(qiáng)高導(dǎo)銅基復(fù)合材料在集成電路的引線框架 各類點(diǎn)焊、滾焊機(jī)的電極、觸頭材料，電樞、電動(dòng)工具的換相器等電子設(shè)備中具有廣泛的用途。但銅合金的高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性一直是一對(duì)互相矛盾的特性．一般只能在犧牲電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率的前提下改善銅的力學(xué)性能，以獲得高強(qiáng)度。采用納米碳化硅穩(wěn)定彌散強(qiáng)化銅基材料是解決 這一矛盾的較好方法 通過(guò)向基體中加入均勻、細(xì)小，具有良好穩(wěn)定性的納米碳化硅顆粒以達(dá)到彌散強(qiáng)化銅合金的目的．已成為制備高強(qiáng)高導(dǎo)銅基復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)。

(4)納米碳化鋯應(yīng)用于硬質(zhì)合金納米碳化鋯是一種重要的高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度和耐腐

蝕的高溫結(jié)構(gòu)材料 納米碳化鋯用于硬質(zhì)合金材料中．可提高材料的強(qiáng)度和耐腐蝕性等性能。

納米材料用作涂層可提高工件的耐磨性、抗剝蝕性和抗氧化性。研究表明，用納米碳化硅、碳化鋯、碳化鈦、氮化鈦、碳化硼等粉體作為金屬表面的復(fù)合涂層．可獲得超強(qiáng)耐磨性和潤(rùn)滑性．其耐磨性比軸承鋼高100倍．摩擦系數(shù)為0．06～0．1．同時(shí)還具有高溫穩(wěn)定性和耐腐蝕性。在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件中應(yīng)用納米技術(shù)．可大大延長(zhǎng)這些零部件的使用壽命 4．特種密封材料發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障最多的是各種密封面的失效．密封面的表面質(zhì)量是決定密封性能好壞的主要因素．和用納米材料改性密封零件基體或在密封表面覆蓋一層納米粉末極大地改善其密 性能。目前。密封橡膠所用的增強(qiáng)劑多為納米級(jí)炭黑．若改用納米氮化硅使其拉伸強(qiáng)度提高1 4倍．并改善其耐磨性和密封性。

將納米金屬粉添加到固體火箭推進(jìn)劑中．可顯著改善固體推進(jìn)劑的燃燒性能。例如，在固體火箭推進(jìn)劑中添加納米級(jí)鋁粉或鎳粉．推進(jìn)劑燃燒效率可得到較大提高、燃速顯著增大。含有納米金屬鋁粉的固體推進(jìn)劑燃速比含有常規(guī)鋁粉的固體推進(jìn)劑的燃速高5 20倍。

總而言之, 材料的不斷發(fā)展可以極大的促進(jìn)航天事業(yè)的發(fā)展。航空材料也變得多種多樣，例如現(xiàn)在的智能材料。材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，而隨著高技術(shù)群的興起，又把新材料與信息技術(shù)、生物技術(shù)并列作為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志?，F(xiàn)代社會(huì)，材料已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和人民生活的重要組成部分。

第五篇：復(fù)合材料在航空中的應(yīng)用

《飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)技術(shù)講座

（三）》結(jié)課報(bào)告

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日期：2016年 10月09日

復(fù)合材料在航空中的應(yīng)用

前言

現(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開(kāi)復(fù)合材料，復(fù)合材料[1] 對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的作用。復(fù)合材料的研究深度和應(yīng)用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，全球復(fù)合材料市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，亞洲尤其中國(guó)市場(chǎng)增長(zhǎng)較快。2003～2008年間中國(guó)年均增速為15%，印度為9.5%，而歐洲和北美年均增幅僅為4%。

一．復(fù)合材料的簡(jiǎn)介

復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過(guò)物理或化學(xué)的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹(shù)脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。

復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草或麥秸增強(qiáng)粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維能與合成樹(shù)脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。

二．在航空中常用的復(fù)合材料

60年代，為滿足航空航天等尖端技術(shù)所用材料的需要，先后研制和生產(chǎn)了以高性能纖維（如碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維等）為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料，其比強(qiáng)度大于4×10厘米（cm），比模量大于4×10cm。為了與第一代玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料相區(qū)別，將這種復(fù)合材料稱為先進(jìn)復(fù)合材料。按基體材料不同，先進(jìn)復(fù)合材料分為樹(shù)脂基、金屬基和陶瓷基復(fù)合材料。其使用溫度分別達(dá)250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。先進(jìn)復(fù)合材料除作為結(jié)構(gòu)材料外，還可用作功能材料，如梯度復(fù)合材料(材料的化學(xué)和結(jié)晶學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、空隙等在空間連續(xù)梯變的功能復(fù)合材料)、機(jī)敏復(fù)合材料（具有感覺(jué)、處理和執(zhí)行功能，能適應(yīng)環(huán)境變化的功能復(fù)合材料）、仿生復(fù)合材料、隱身復(fù)合材料等。

目前航空航天領(lǐng)域應(yīng)用較廣的復(fù)合材料航空主要包括樹(shù)脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、碳基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。

1．樹(shù)脂基復(fù)合材料

樹(shù)脂基復(fù)合材料有玻璃／酚醛、高硅氧／酚醛、石英／酚醛、碳／酚醛、滌綸／酚醛材料和以不同樹(shù)脂為基體的低密度燒蝕材料。其中玻璃／酚醛、高硅氧／酚醛和石英／酚醛材料屬于碳化--熔化型燒蝕村料，適用于中等焓值和中等熱流密度的工作環(huán)境再入飛行器和中等推力的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)防熱材料；碳／酚醛材料屬于碳化--升華型燒蝕材料，適用于能發(fā)揮升華效應(yīng)的較高焓值和較高熱流密度的工作環(huán)境，可用于更遠(yuǎn)距離再入飛行器和高性能固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管等；滌綸／酚醛材料和低密度燒蝕材料適用于高焓、低熱流和較長(zhǎng)時(shí)間再入的航天飛行器如返回式衛(wèi)星和飛船等。樹(shù)脂基介電--防熱材料有高硅氧／聚四氟乙烯材料，它屬于升華--熔化型燒蝕材料，燒蝕過(guò)程中不生成碳，具有良好的透波性能，燒蝕性能與高硅氧／酚醛相匹配，用作航天器天線窗口材料。

先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料是以高性能纖維為增強(qiáng)體、高性能樹(shù)脂為基體的復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的鋼、鋁合金結(jié)構(gòu)材料相比,它的密度約為鋼的1/5,鋁合金的1/2,且比強(qiáng)度與比模量遠(yuǎn)高于后 二者。目前用途最廣的主要有碳纖維復(fù)合材料(CFRP)和芳綸纖維復(fù)合材料(AFRP)。CFRP 具有比強(qiáng)度高、耐高溫、減振性好、耐疲勞性能優(yōu)越等突出優(yōu)點(diǎn),是目前民用飛機(jī)上用量最大,也是航空航天等尖端科技領(lǐng)域發(fā)展較為成熟的先進(jìn)復(fù)合材料[2]。AFRP熱穩(wěn)定性好,耐介質(zhì)性能優(yōu)良,可作為復(fù)合裝甲材料,有較強(qiáng)的防護(hù)力。國(guó)外近年致力于將該種材料用于制作軍、民用飛機(jī)的“光譜屏蔽”材料,其關(guān)鍵性能指標(biāo)------抗沖擊性能相當(dāng)出色。

2.金屬基復(fù)合材料

金屬基復(fù)合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬為基體的復(fù)合材料。在航空和宇航方面主要用它來(lái)代替輕但有毒的鈹。這類材料具有優(yōu)良的橫向性能、低消耗和優(yōu)良的可加工性,已成為在許多應(yīng)用領(lǐng)域最具商業(yè)吸引力的材料,并且在國(guó)外已實(shí)現(xiàn)商品化。而在我國(guó)僅有少量批量生產(chǎn),以汽車及機(jī)械零件為主,年產(chǎn)量?jī)H5000噸左右,與國(guó)外差距較大[3]。

3.陶瓷基復(fù)合材料和碳/碳復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料和碳/碳復(fù)合材料屬于耐熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。目前美國(guó)和西歐各國(guó)側(cè)重于對(duì)陶瓷基復(fù)合材料在航空和軍事應(yīng)用上的研究。美國(guó)國(guó)防部一直把這項(xiàng)技術(shù)列入重點(diǎn)投資項(xiàng)目,僅1992年美國(guó)投入陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用研究的經(jīng)費(fèi)就高達(dá)3500萬(wàn)美元[4]；法國(guó)SEP公司用陶瓷基復(fù)合材料制成的SCD-SEP火箭試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)已通過(guò)點(diǎn)火試車,并使結(jié)構(gòu)減重50%[5]。國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始進(jìn)行該領(lǐng)域的研究,目前尚未有批量生產(chǎn)的報(bào)道。

我國(guó)獲得應(yīng)用的陶瓷基耐高溫防熱／透波阻及防熱，透波，承載多功能復(fù)合材料主要為二氧化硅基復(fù)合材料。二氧化硅基透波復(fù)合材料是以二氧化硅材料為基體，采用高硅氧纖維織物或石英纖維織物作為增強(qiáng)體，經(jīng)浸漬增密、熱處理、防潮處理等工藝技術(shù)途徑制備的復(fù)合材料，具有優(yōu)良的防熱、耐熱、透波、承載及抗沖擊等功能。

三.應(yīng)用現(xiàn)狀

1.飛機(jī)機(jī)身上的應(yīng)用

先進(jìn)復(fù)合材料用于加工主承力結(jié)構(gòu)和次承力結(jié)構(gòu)、其剛度和強(qiáng)度性能相當(dāng)于或超過(guò)鋁合金的復(fù)合材料。目前被大量地應(yīng)用在飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)制造上和小型無(wú)人機(jī)整體結(jié)構(gòu)制造上。

飛機(jī)用復(fù)合材料經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展,已經(jīng)從最初的非承力構(gòu)件發(fā)展到應(yīng)用于次承力和主承力構(gòu)件, 可獲得減輕質(zhì)量(20-30)% 的顯著效果。目前已進(jìn)入成熟應(yīng)用期,對(duì)提高飛機(jī)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)水平的貢獻(xiàn)、可靠性、耐久性和維護(hù)性已無(wú)可置疑, 其設(shè)計(jì)、制造和使用經(jīng)驗(yàn)已日趨豐富。迄今為止, 戰(zhàn)斗機(jī)使用的復(fù)合材料占所用材料總量的30%左右,新一代戰(zhàn)斗機(jī)將達(dá)到40%;直升機(jī)和小型飛機(jī)復(fù)合材料用量將達(dá)到(70-80)%左右, 甚至出現(xiàn)全復(fù)合材料飛機(jī)。[5]“科曼奇”直升機(jī)的機(jī)身有70% 是由復(fù)合材料制成的,但仍計(jì)劃通過(guò)減輕機(jī)身前下部質(zhì)量,以及將復(fù)合材料擴(kuò)大到配件和軸承中,以使飛機(jī)再減輕15%的質(zhì)量?！鞍⑴疗妗睘榱藴p輕質(zhì)量,將采用復(fù)合材料代替金屬機(jī)身。使用復(fù)合材料,未來(lái)的聯(lián)合運(yùn)輸旋轉(zhuǎn)翼(JTR)飛機(jī)的成本將減少6% ,航程增加55% ,或者載荷增加36%，以典型的第四代戰(zhàn)斗機(jī)F/A-22為例復(fù)合材料占24.2% , 其中熱固性復(fù)合材料占23.8%,熱塑性復(fù)合材料占0.4%左右。熱固性復(fù)合材料的70% 左右為雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂(BMI,簡(jiǎn)稱雙馬)基復(fù)合材料[6]，生產(chǎn)200多種復(fù)雜零件,其它主要為環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料,此外還有氰酸酯和熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料等。主要應(yīng)用部位為機(jī)翼、中機(jī)身蒙皮和隔框、尾翼等。近10年來(lái),國(guó)內(nèi)飛機(jī)上也較多的使用了復(fù)合材料。例如由國(guó)內(nèi)3家科研單位合作開(kāi)發(fā)研制的某殲擊機(jī)復(fù)合材料垂尾壁板, 比原鋁合金結(jié)構(gòu)輕21kg, 減質(zhì)量30%。北京航空制造工程研究所研制并生產(chǎn)的QY8911/HT3。雙馬來(lái)酰亞胺單向碳纖維預(yù)浸料及其復(fù)合材料已用于飛機(jī)前機(jī)身段、垂直尾翼安定面、機(jī)翼外翼、阻力板、整流壁板等構(gòu)件。由北京航空材料研究院研制的PEEK/AS4C熱塑性樹(shù)脂單向碳纖維預(yù)浸料及其復(fù)合材料,具有優(yōu)異的抗斷裂韌性、耐水性、抗老化性、阻燃性和抗疲勞性能,適合制造飛機(jī)主承力構(gòu)件,可在120℃下長(zhǎng)期工作,已用于飛機(jī)起落架艙護(hù)板前蒙皮。在316℃這一極限溫度下的環(huán)境中,復(fù)合材料不僅性能優(yōu)于金屬,而且經(jīng)濟(jì)效益高。據(jù)波音公司估算,噴氣客機(jī)質(zhì)量每減輕 1kg,飛機(jī)在整個(gè)使用期限內(nèi)即可節(jié)省2200美元。

2.航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

由于具有密度小、比強(qiáng)度高和耐高溫等固有特性,復(fù)合材料在航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣且比例越來(lái)越大,使航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)向“非金屬發(fā)動(dòng)機(jī)”或“全復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)”方向發(fā)展。

(1)樹(shù)脂基復(fù)合材料

憑借比強(qiáng)度高,比模量高,耐疲勞與耐腐蝕性好,阻噪能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),樹(shù)脂基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端部件(風(fēng)扇機(jī)匣、壓氣機(jī)葉片、進(jìn)氣機(jī)匣等)和發(fā)動(dòng)機(jī)短艙、反推力裝置等部件上得到廣泛應(yīng)用。如JTAGG驗(yàn)證機(jī)的進(jìn)氣機(jī)匣采用碳纖維增強(qiáng)的PMR15樹(shù)脂基復(fù)合材料,比采用鋁合金質(zhì)量減輕26%；F136發(fā)動(dòng)機(jī)采用與F110-132發(fā)動(dòng)機(jī)相似的復(fù)合材料風(fēng)扇機(jī)匣,使質(zhì)量減輕9kg。

(2)碳化硅纖維增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料[7]

憑借密度小(有的僅為鎳基合金的1/2),比剛度和比強(qiáng)度高,耐溫性好等優(yōu)點(diǎn),碳化硅纖維增強(qiáng)的鈦基復(fù)合材料在壓氣機(jī)葉片、整體葉環(huán)、盤、軸、機(jī)匣、傳動(dòng)桿等部件上已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

(3)陶瓷基復(fù)合材料[8]

目前主要的陶瓷基復(fù)合材料產(chǎn)品是以SiC或C纖維增強(qiáng)的SiC和SiN基復(fù)合材料。憑借密度較小(僅為高溫合金的1/3-1/4),力學(xué)性能較高,耐磨性及耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn),陶瓷基復(fù)合材料,尤其是纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料,已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)高溫靜止部件(如噴嘴、火焰穩(wěn)定器),并正在嘗試應(yīng)用于燃燒室火焰筒、渦輪轉(zhuǎn)子葉片、渦輪導(dǎo)流葉片等部件上。

3.航空隱身材料上的應(yīng)用

新型隱身材料對(duì)于飛機(jī)和導(dǎo)彈屏蔽或衰減雷達(dá)波或紅外特征，提高自身生存和突防能力，具有至關(guān)重要的作用。在雷達(dá)波隱身材料方面，除涂層外，復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)隱身材料正日益引起人們的關(guān)注，主要為碳纖維增強(qiáng)熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料（如C/EP、C/PI或C/BMI）和熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料（如C/PEEK，C/PPS），目前已經(jīng)得到了某些應(yīng)用。

四.發(fā)展前景

復(fù)合材料是未來(lái)發(fā)展我國(guó)航空航天工程最有前途的材料,在未來(lái)的研制中渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)材料必須在抗拉強(qiáng)度、蠕變阻力、低和高循環(huán)疲勞、耐高溫腐蝕和耐沖擊損傷等方面滿足要求。提高復(fù)合材料高耐熱性、強(qiáng)度和韌性是發(fā)展復(fù)合材料的關(guān)鍵,今后在耐高溫材料上應(yīng)重點(diǎn)研制結(jié)構(gòu)陶瓷、陶瓷復(fù)合材料, 和微疊層復(fù)合材料。同時(shí)要在研究低成本復(fù)合材料的制造技術(shù)上加大力度。

參考文獻(xiàn)

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對(duì)所學(xué)專業(yè)的認(rèn)識(shí)和發(fā)展的打算

飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)（代碼 082501）屬于工學(xué)大類，航空航天類。一般設(shè)有飛行器設(shè)計(jì)、飛行力學(xué)與控制、直升機(jī)設(shè)計(jì)、空氣動(dòng)力學(xué)、飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等專業(yè)方面，主要研究的是各種航天飛行器，包括人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間站、深空探測(cè)器運(yùn)載火箭、航天飛機(jī)等空間飛行器及導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)。

飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)畢業(yè)生一般可從事飛行器結(jié)構(gòu)工程、民用機(jī)械、交通運(yùn)輸工程、船舶與海洋工程、工業(yè)與民用建筑工程、軟件工程等方面的設(shè)計(jì)與科研、教學(xué)工作，從事航天器、火箭、導(dǎo)彈等的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、研究、運(yùn)行維護(hù)等工作，還可從事航空和其他國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門的技術(shù)和管理工作。主要從事飛行器(包括航天器與運(yùn)載器)總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析與試驗(yàn)，并從事通用機(jī)械設(shè)計(jì)及制造的工作。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的強(qiáng)大，在國(guó)際上的地位逐漸提高，以及國(guó)際間綜合國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，國(guó)家會(huì)對(duì)本專業(yè)相關(guān)職、行業(yè)的發(fā)展給以足夠的重視。而且，次新科技革命的興起、信息化時(shí)代的到來(lái)，對(duì)飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的教育與科研也是一次極大的推動(dòng)。借助這樣的國(guó)際環(huán)境和國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及良好的政策氛圍和廣闊的消費(fèi)市場(chǎng)，本專業(yè)在未來(lái)肯定會(huì)有一個(gè)質(zhì)與量的飛躍。

由于國(guó)家大力發(fā)展航空及相關(guān)事業(yè)，所以近年來(lái)飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的畢業(yè)生在找工作時(shí)真可謂炙手可熱、供不應(yīng)求，北京、上海、西安等地航天科技院所的骨干和其他高新技術(shù)的研制與開(kāi)發(fā)人員多半是從這一專業(yè)走出。但本專業(yè)的畢業(yè)生在擇業(yè)時(shí)，應(yīng)時(shí)刻謹(jǐn)記自己肩上的歷史重任，把在學(xué)校所學(xué)到的過(guò)硬專業(yè)知識(shí)無(wú)私地奉獻(xiàn)給祖國(guó)的藍(lán)天事業(yè)，力爭(zhēng)將“好鋼用在刀刃上。”不要因?yàn)樨潏D了眼前一時(shí)的利益，被暫時(shí)物質(zhì)利益所誘惑，而放棄了自己多年的專業(yè)學(xué)習(xí)。我國(guó)的空間技術(shù)研究的歷史還不是很長(zhǎng)，這方面的后備人才非常短缺。而培養(yǎng)出一個(gè)專門人才，國(guó)家會(huì)付出太大的代價(jià)，太多的時(shí)間。如此，出于對(duì)國(guó)家的利益，擇業(yè)時(shí)的選擇應(yīng)該拿準(zhǔn)。近年來(lái)，本專業(yè)的畢業(yè)生還有一個(gè)趨勢(shì)——出國(guó)深造。這種選擇未嘗不可。到國(guó)外學(xué)習(xí)了他人先進(jìn)的技術(shù)，再回國(guó)為祖國(guó)的空間技術(shù)獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策獻(xiàn)力，走一條“師夷長(zhǎng)技以制夷”的捷徑，可以縮短自己在黑暗中摸索的時(shí)間。

個(gè)人的計(jì)劃打算是，畢業(yè)后先不急于尋找工作，先去讀研深造，等自身有了較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)和較高的能力水準(zhǔn)后再投入到工作中去!從而可以發(fā)揮更大的價(jià)值！