第一篇：全球?qū)拵ㄐ畔到y(tǒng)在航海上的應用

全球?qū)拵ㄐ畔到y(tǒng)在航海上的應用 0 引言

Inmarsat系統(tǒng)的出現(xiàn)給航運市場經(jīng)營方式帶來了巨大的變化，現(xiàn)在的航運市場變得更加重視信息傳輸?shù)乃俾?、實時性及連續(xù)通信的持久性。海上通信和信息傳輸必須借助衛(wèi)星通信系統(tǒng)才能實現(xiàn)。利用海事衛(wèi)星通信將推動航運經(jīng)濟全球化的發(fā)展。過去海上的傳統(tǒng)業(yè)務都是單通道的，電話、傳真、數(shù)據(jù)三者同時只能通一路，這與我國快速發(fā)展的海運產(chǎn)業(yè)是不相稱的。已經(jīng)開通的海上寬帶業(yè)務則響應了當前通信技術寬帶化和個性化發(fā)展的潮流。用戶用一部終端就可以在船上實現(xiàn)多種信息通信需求，如打電話、收發(fā)短信、語音信箱、文件傳輸、傳真、召開視頻會議等。讓船舶的工作模式與岸基辦公實現(xiàn)同步。海事衛(wèi)星通信業(yè)務的演進發(fā)展

目前。在船舶通信中，國際移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)揮著越來越重要的作用。Inmarsat系統(tǒng)目前分為B、C、D、F、M 和Mini—M 等系統(tǒng)。其業(yè)務范圍如表2所示。但是，也有許多不足的地方，例如，通信費用偏高、帶寬窄、數(shù)據(jù)傳輸率偏低、終端設備昂貴、操作界面不夠友好等。雖然已有一些岸站為船站通信添加了Internet服務，但是這只是降低了陸線費。而空間費用并沒有變化：鏈路建立仍然占用較大的通信時間比例。所以，需要新型的衛(wèi)星通信系統(tǒng)以滿足移動通信的需要。海上全球?qū)拵ㄐ?FB)

海上全球?qū)拵ㄐ?FB)海上全球?qū)拵ㄐ?Fleet Broadband)．是一款劃時代的衛(wèi)星通信產(chǎn)品．工作在Inmarsat的第四代衛(wèi)星網(wǎng)絡下。FB首次實現(xiàn)了海上通信技術的寬帶化和個性化，將船舶通信帶入了IP數(shù)據(jù)業(yè)務的新時代。上寬帶業(yè)務在船舶上的應用海上寬帶業(yè)務為海上交通提供了便捷、高效、安全、覆蓋全球的高質(zhì)量衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信手段。對改善和加強海上安全指揮通信能力、加強海上應急搶險救助能力、提高海上運輸管理和效率、提高海上其他行業(yè)和社會公眾信息通信能力具有重大意義。

2．1 FB服務覆蓋范圍

Inmarsat在I一4的支持下．推出了Fleet Broadband業(yè)務。用戶使用該業(yè)務在海上通過一臺筆記本電腦大小的終端就可實現(xiàn)全球區(qū)域?qū)拵ЬW(wǎng)絡互聯(lián)?；?G標準的技術．FB提供了話音和IP同時在線的功能，一部終端就可以在船舶上滿足多種信息通信需求。如打電話、收發(fā)短信、語音信箱、文件傳輸、傳真、召開視頻會議。如果不準備使用IP業(yè)務，F(xiàn)B仍然支持

傳統(tǒng)ISDN數(shù)據(jù)業(yè)務。

2．2 系統(tǒng)組成整個船上系統(tǒng)由主機、天線和IP手柄組成。主機供電范圍為10．5～32V DC；14～5．5A。啟動瞬間最高電流可達20A，5 ms；主機通過與天線連接的同軸電纜給天線供電。天線內(nèi)部包括帶有射頻單元的天線、天線控制單元和GPS接收器等部分，通過一根同軸電纜與主機交互。天線端射頻電纜接頭為N型母頭。IP手柄除了具有打電話、發(fā)短信等功能外，還具有一部分主機監(jiān)控功能；IP手柄與主機的以太網(wǎng)相連，通過以太網(wǎng)供電。Inmarsat FB設備根據(jù)性能的不同，目前有FB150、FB250、FB50o三種設備。

2．3 業(yè)務種類

·標準IP：在共享信道上。根據(jù)網(wǎng)絡需求自動調(diào)整網(wǎng)絡容量，最高可達432kbps的標準IP數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，適用于郵件傳輸、網(wǎng)頁瀏覽；

·獨占IP：有質(zhì)量保證的最高達256kbps的獨占IP業(yè)務(可選速率包括32、64、128或256 kbps)，用戶可以隨時按照自己的需求做出選擇，適用于視頻、音頻、VOIP、大數(shù)據(jù)量的傳輸：

·話音：提供4kbps和3．1kAudio兩種話音信道：

·ISDN：提供64kbps的電路交換的數(shù)據(jù)信道；

·SMS：提供160字符的短信服務：

·支持話音與數(shù)據(jù)業(yè)務同時使用。

2．4 突破性設計體現(xiàn)的新的價值

·最高達432kbps的標準IP數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務；

·有質(zhì)量保證的最高達256kbps的獨占IP業(yè)務：

·支持現(xiàn)有海事衛(wèi)星的語音和ISDN數(shù)據(jù)業(yè)務：

·支持語音和多個數(shù)據(jù)同時在線：

·可通過F77、F33部分單元升級實現(xiàn)寬帶業(yè)務：

·直接與陸地手機實現(xiàn)短信收發(fā)：

·業(yè)務全球覆蓋：合理的通信資費和設備價格。

使船舶管理業(yè)務無縫接入辦公室網(wǎng)絡 通信性能更好、更快、更加安全有效；操作更簡單，費用更經(jīng)濟；節(jié)約船舶運行成本(燃油與維修等)；提高了市場競爭力。

2．5 完善的應用

·電子郵件及大容量的文件快速傳輸；

·快速網(wǎng)頁瀏覽；

·每日天氣預報和電子海圖更新。以選擇最佳航線：

·同遠程視頻系統(tǒng)對接，提供強大的遠程視頻遙測、管理和技術支持；

·同船舶遠程監(jiān)控系統(tǒng)對接?？梢酝ㄟ^岸基進行遠程技術支持；

·同船舶管理系統(tǒng)對接為船舶管理軟件提供多種形式的接口：

·船員通信(包括船員上網(wǎng)，GSM，VOIP)。

24h船舶在線，實現(xiàn)真正的及時溝通，并節(jié)約通信成本；多種通信功能可同時進行，上網(wǎng)不影響電話／傳真的收發(fā)；獨享帶寬的IP。突發(fā)情況下船一岸可實現(xiàn)高清晰度的實時電視電話。海上寬帶業(yè)務在船舶上的應用

海上寬帶業(yè)務為海上交通提供了便捷、高效、安全、覆蓋全球的高質(zhì)量衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信手段。對改善和加強海上安全指揮通信能力、加強海上應急搶險救助能力、提高海上運輸管理和效率、提高海上其他行業(yè)和社會公眾信息通信能力具有重大意義。

從通信質(zhì)量上看。以前海上沒有真正意義上的IP業(yè)務．海上寬帶業(yè)務提供標準的基于IP的寬帶服務，同時可支持有質(zhì)量保證的流媒體IP服務?？蓾M足清晰的視頻傳輸要求。同船舶遠程監(jiān)控系統(tǒng)、船舶管理系統(tǒng)的對接進一步滿足了海運通信發(fā)展的需要。海上寬帶業(yè)務在船舶上的應用可以分為六大類。

(1)常規(guī)通信。電話、傳真、郵件、手機短信等接入互連網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)滿足船舶通信的同時。改善了船員的個人通信。

(2)電子海圖／天氣預報的及時更新。由于國際航行涉及的航道和港El復雜多變，海上氣候也是瞬息萬變．為了確保航行安全，船上必須及時獲得航道、港I：1和氣象的最新變化信息．對航行作出正確的控制和駕駛。海上寬帶業(yè)務可以把電子海圖和氣象海圖基本數(shù)據(jù)先安裝在船上然后通過海上寬帶的IP通道上網(wǎng)．在航程中隨時下載最新的變化信息，自動導人海圖系統(tǒng)，直觀查看分析。指導駕駛。避免由于信息滯后給航行安全帶來的隱患和危險。

(3)船舶管理系統(tǒng)的對接。現(xiàn)代航運企業(yè)越來越重視利用信息技術來提高船隊管理水平。期望引進或自主開發(fā)專業(yè)船舶管理系統(tǒng)，對船舶適航的各類證書、油品物料供給、機械導航設備、船舶修理等方面的復雜事務進行規(guī)范管理。船舶安裝海上寬帶系統(tǒng)后，可以通過其IP功能實現(xiàn)船岸系統(tǒng)對接．雙方可以自動同步交互最新信息，集中共享。因此，海上寬帶業(yè)務對航運企業(yè)的船舶管理工作的進步將發(fā)揮很大的推動作用。

(4)遠程視頻系統(tǒng)對接。通過海上寬帶的網(wǎng)絡功能，岸方除了可以通過管理系統(tǒng)隨時掌握船上各類設備的工作狀態(tài)外．還能隨時啟動視頻監(jiān)控系統(tǒng)．在船舶出現(xiàn)危險緊急狀況時。對海況、貨物、機艙、人員等現(xiàn)場情況進行全面的了解和及時指揮．把損失降到最低。

(5)船員通信系統(tǒng)。海上寬帶業(yè)務的多方式多通道通信功能，可方便地支持船舶局域網(wǎng)與岸基的對接，船員在不影響船舶工作通信的情況下．利用經(jīng)濟的IP技術，可隨時與親朋好友打電話、發(fā)短信、傳圖片、視頻聊天等，享受信息通信帶來的多彩生活。

(6)物流管理系統(tǒng)的對接。船東可建立物流管理，把散布在全球的移動船隊通過海上寬帶業(yè)務的網(wǎng)絡功能納入物流網(wǎng)絡，向貨主開放。貨主可從貨物交付船東那一刻起登陸物流企業(yè)的網(wǎng)絡跟蹤貨物的位置、在航狀況、到達時間、?？康母跡l碼頭以及時安排車輛接貨等。

海上寬帶業(yè)務為我國海上交通提供了便捷、高效、安全、覆蓋全球的高質(zhì)量的衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信手段。對改善和加強海上安全指揮通信能力、加強海上應急搶險救助能力、提高海上運輸管理和效率、提高海上其他行業(yè)和社會公眾信息通信能力具有重要意義。它對我國到2020年實現(xiàn)由航運大國到航運強國的轉(zhuǎn)變將起到巨大的推動作用。

可見，海上寬帶業(yè)務的開通，將把海上船舶的管理和通信服務能力提升到新的水平。4 結束語

海上寬帶業(yè)務為我國海上交通提供了便捷、高效、安全、覆蓋全球的高質(zhì)量的衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信手段。對改善和加強海上安全指揮通信能力、加強海上應急搶險救助能力、提高海上運輸管理和效率、提高海上其他行業(yè)和社會公眾信息通信能力具有重要意義。它對我國到2020年實現(xiàn)由航運大國到航運強國的轉(zhuǎn)變將起到巨大的推動作用。

第二篇：材料在航空中的應用

題目：

材料在航空中的應用

學 生： 南冬冬 學 號： 201103020121 院（系）：

資源與環(huán)境 專 業(yè)：

服裝設計與工程 指導教師： 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。也是人類進化的重要里程碑。材料科學主要研究材料的成分、分子或原子機構、微觀及宏觀組織以及加工制造工藝和性能之間的關系。它是一門邊緣新科學，主要一固態(tài)物理和固態(tài)化學、晶體學、熱力學等位基礎，結合冶金化工及各種高新科技術來探討材料內(nèi)在規(guī)律和應用。材料是人類用來制造機器、構件、器件和其他產(chǎn)品的物質(zhì)。按物理化學屬性分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料。實際應用中又常分為結構材料和功能材料。結構材料是以力學性質(zhì)為基礎，用以制造以受力為主的構件。結構材料也有物理性質(zhì)或化學性質(zhì)的要求，如光澤、熱導率、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、化學性質(zhì)或生物現(xiàn)象等對外界變化產(chǎn)生的不同反應而制成的一類材料。

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎。20世紀70年代，人們把信息、材料和能源作為社會文明的支柱。80年代，隨著高技術群的興起，又把新材料與信息技術、生物技術并列作為新技術革命的重要標志?，F(xiàn)代社會，材料已成為國民經(jīng)濟建設、國防建設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行的，所以對材料的要求很高。經(jīng)過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、非晶復合技術工藝、急速凝固法、樹脂膜浸漬法和等溫化學氣相浸滲法制造出了高強度合金材料、梯度功能材料以及抗損傷復合材料編制機等。與此同時，新材料在航空航天應用上也有重大進展，形狀記憶合金、量子隧道效應復合材料等高性能材料得到了廣泛應用；火箭尾噴管應用納米復合涂層、火箭發(fā)動機渦輪泵應用陶瓷基復合材料葉盤；采用復合材料排布機編制燃料箱；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

復合材料在航空中的應用

復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，克服單一材料的缺陷，擴大材料的應用范圍。由于復合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領域，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。

復合材料在美國和歐洲主要用于航空航天、汽車等行業(yè)。2000年美國汽車零件的復合材料用量達14.8萬噸，歐洲汽車復合材料用量到2003年估計可達10.5萬噸。而在日本，復合材料主要用于住宅建設，如衛(wèi)浴設備等，此類產(chǎn)品在2000年的用量達7.5萬噸，汽車等領域的用量僅為2.4萬噸。不過從全球范圍看，汽車工業(yè)是復合材料最大的用戶，今后發(fā)展?jié)摿θ允志薮?，目前還有許多新技術正在開發(fā)中。例如，為降低發(fā)動機噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板；為滿足發(fā)動機向高速、增壓、高負荷方向發(fā)展的要求，發(fā)動機活塞、連桿、軸瓦已開始應用金屬基復合材料。為滿足汽車輕量化要求，必將會有越來越多的新型復合材料將被應用到汽車制造業(yè)中。與此同時，隨著近年來人們對環(huán)保問題的日益重視，高分子復合材料取代木材方面的應用也得到了進一步推廣。例如，用植物纖維與廢塑料加工而成的復合材料，在北美已被大量用作托盤和包裝箱，用以替代木制產(chǎn)品；而可降解復合材料也成為國內(nèi)外開發(fā)研究的重點。

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

目前，碳纖維不僅廣泛應用軍事工業(yè)，而且在汽車構件、風力發(fā)電葉片、核電、油田鉆探、體育用品、碳纖維復合芯電纜以及建筑補強材料領域也存在巨大應用空間，而其在航空領域的光輝業(yè)績尤為引人注目。

碳纖維應宇航工業(yè)對耐燒蝕和輕質(zhì)高強材料的迫切需求發(fā)展起來，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)的第二代纖維增強塑料碳纖維的含碳量在90%以上，具有優(yōu)異的力學性能，與其它高性能纖維相比具有最高比強度和最高比模量。在2000℃以上高溫惰性環(huán)境中，碳纖維是唯一一種強度不下降的物質(zhì)。此外，它還兼具其它多種得天獨厚的優(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，并且容易復合，具有很大的設計自由度。這就使得碳纖維成為纖維增強材料中發(fā)展最迅速、應用范圍很廣、適于不同領域要求的纖維材料。研制大型飛機要突破許多關鍵技術，其中一項是“先進復合材料結構設計技術”，這項技術離不開碳纖維。世界碳纖維的需求在各用途領域都不斷增長，特別是急速增長的航空航天領域拉動了碳纖維全體的增長。碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成結構材料。自玻璃纖維與

有機樹脂復合得到的玻璃鋼問世以來，碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研制成功，而且性能不斷得到改進，使復合材料領域呈現(xiàn)出一派勃勃生機。碳纖維復合材料與鋁合金、鈦合金、合金鋼一起成為飛機機體的四大先進結構材料。

碳纖維復合材料在航空領域的具體應用 碳纖維復合材料因其獨特、卓越的性能，在航空領越特別是飛機制造業(yè)中應用廣泛。統(tǒng)計顯示，目前，碳纖維復合材料在小型商務飛機和直升飛機上的使用量已占70％~80％，在軍用飛機上占30％~40％，在大型客機上占15％~50％。

碳纖維樹脂基復合材料

碳纖維增強樹脂基復合材料（CFRP）具有質(zhì)量輕等一系列突出的性能，在對重量、剛度、疲勞特性等有嚴格要求的領域以及要求高溫、化學穩(wěn)定性高的場合，碳纖維復合材料都具有很大優(yōu)勢。

碳纖維增強樹脂基復合材料已成為生產(chǎn)武器裝備的重要材料。AV—8B 改型“鷂”式飛機是美國軍用飛機中使用復合材料最多的機種，其機翼、前機身都用了石墨環(huán)氧大型部件，全機所用碳纖維的重量約占飛機結構總重量的26％，使整機減重9％，有效載荷比AV—8A飛機增加了一倍。數(shù)據(jù)顯示采用復合材料結構的前機身段，可比金屬結構減輕質(zhì)量32.24%。用軍機戰(zhàn)術技術性能的重要指標——結構重量系數(shù)來衡量，國外第四代軍機的結構重量系數(shù)已達到27～28%。未來以F-22 為目標的背景機復合材料用量比例需求為35%左右，其中碳纖維復合材料將成為主體材料。國外一些輕型飛機和無人駕駛飛機，已實現(xiàn)了結構的復合材料化。

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

納米材料在航空中的應用

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成的材料，這大約相當于10~100個原子緊密排列在一起的尺度。

納米材料由于具有獨特的小尺寸效應而表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的物理和化學性質(zhì)。利用納米材料這些獨特的性質(zhì)?？蓪鹘y(tǒng)材料進行改性，進而開發(fā)出更高性能的材料．開辟出新的材料生產(chǎn)途徑．以滿足傳統(tǒng)材料所不能達到的要求．尤其是滿足航天航空領域?qū)Σ牧闲阅艿奶厥庖蟆眉{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構納米材料納米材料在航天器結構材料上的應用 1．金屬及金屬基復合材料晶粒細化是提高金屬材料強度最有效的方法之一。利用添加納米陶瓷來增強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．同時抑制晶粒長大．從而起到晶粒細化的作用。抑制材料使用過程中微裂紋的擴展．提高產(chǎn)品的強度。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、強度高、耐熱性好的新型合金材料。

(1)納米氮化鈦應用于合金鋼、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。在鋼水冷卻結晶過程中．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．達到細化合金晶粒的效果．使合金的綜合性能大大改善。

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

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

蝕的高溫結構材料 納米碳化鋯用于硬質(zhì)合金材料中．可提高材料的強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合涂層．可獲得超強耐磨性和潤滑性．其耐磨性比軸承鋼高100倍．摩擦系數(shù)為0．06～0．1．同時還具有高溫穩(wěn)定性和耐腐蝕性。在液體火箭發(fā)動機關鍵零部件中應用納米技術．可大大延長這些零部件的使用壽命 4．特種密封材料發(fā)動機出現(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劑多為納米級炭黑．若改用納米氮化硅使其拉伸強度提高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劑中．可顯著改善固體推進劑的燃燒性能。例如，在固體火箭推進劑中添加納米級鋁粉或鎳粉．推進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劑燃速比含有常規(guī)鋁粉的固體推進劑的燃速高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，而隨著高技術群的興起，又把新材料與信息技術、生物技術并列作為新技術革命的重要標志?，F(xiàn)代社會，材料已成為國民經(jīng)濟建設、國防建設和人民生活的重要組成部分。

第三篇：綜合應用系統(tǒng)與通信系統(tǒng)接口

綜合應用系統(tǒng)與通信系統(tǒng)接口

應充分利用通信平臺提供的CTI和其它形式的接口，在應急值守與指揮調(diào)度系統(tǒng)中，用戶在應用系統(tǒng)的前臺界面進行的操作，應用系統(tǒng)直接調(diào)用通信平臺提供的接口，使用通訊系統(tǒng)的通訊能力完成諸如電話呼入業(yè)務響應、電話呼出、電話會議以及短信、傳真、郵件等功能，為用戶提供一體化的“一點通”應用解決方案。相應的接口主要包括：

? 電話呼入（應答、轉(zhuǎn)接、會議）

? 電話呼出（單呼、會議）

? 短信（發(fā)送、接收）

? 傳真（發(fā)送、接收）

? 郵件（發(fā)送、接收）

第四篇：GSM全球移動通信系統(tǒng)概述-2解析

GSM全球移動通信系統(tǒng)的工作過程 4.1 移動臺的位臵登記 4.1.1 第一次登記

當移動臺開機后,在它所處的小區(qū),通過空中接口搜索BCCH(廣播控制信道,內(nèi)含有位臵區(qū)域識別碼(LAI信息(在GSM900規(guī)范中定義小區(qū)分配編碼占用16bit,這個信息在BCCH上規(guī)則的廣播,以便手機知道自己目前的位臵小區(qū)。BCCH是個小容量信道,每0.235 S傳一個23字長的消息。移動臺依靠收到的頻率校正本身的頻率,通過同步信息校正本身的信號,鎖定到一個正確頻率上,從該頻率的信道上接收尋呼信號和其它信息。

假如此MS在寄存器中找不到LAI,它就向該業(yè)務區(qū)的MSC/VLR發(fā)送位臵更新請求消息,通知網(wǎng)絡它是此位臵區(qū)的新用戶。此消息經(jīng)BSS到MSC,最后到VLR。VLR對消息中含有的國際移動用戶識別碼(IMSI或臨時移動臺識別碼(TMSI以及位臵信息進行分析。此時MSC/VLR就認為該MS被激活,在其數(shù)據(jù)字段中做“附著”標記,這個標記與IMSI有關。MSC/VLR向HLR發(fā)送位臵更新請求信息。HLR位臵更新操作完成后,向VLR 發(fā)送位臵更新接受消息。最后由MSC向MS發(fā)送位臵更新證實信息,這個過程就算完成,至此MS已在HLR和VLR中注冊登記。

4.1.2 分離與附著程序

當一個MS被激活時,對MS標有“附著”標記(IMSI標志;當MS關機時,有IMSI分離程序能使MS通知網(wǎng)絡該移動用戶為無效用戶,此后不再發(fā)送尋呼此MS的消息。因此分離與附著程序都與IMSI有關。

當MS關機時,MS向網(wǎng)絡發(fā)送的最后一條消息是處理分離請求消息,MSC/VLR收到“分離”消息后,就在該MS對應的IMSI上作“分離”標記。歸屬位臵寄存器(HLR并沒有得到這個分離消息,只有拜訪位臵寄存器(VLR已“分離”信息作了更新。當MS 再開機時,若它仍處于發(fā)送分離消息時的位臵區(qū),則只要完成附著程序即可;若不在原位臵區(qū),它仍要執(zhí)行位臵更新程序。

4.2 移動臺的漫游與位臵更新 4.2.1 漫游的解釋

對于處在開機但空閑狀態(tài)下的MS,它要不斷地移動,在某一個時刻它被鎖定于一個已定義的無線頻率上,即某個小區(qū)的BCCH載頻上。當MS向遠離此小區(qū)的方向上移動時,信號強度就會減弱,當它移動到兩個小區(qū)理論邊界附近的某一點時,MS就會因原來小區(qū)的信號太弱而決定轉(zhuǎn)到附近信號強的新的無線頻率上。為了正確選擇無線頻率,MS 要對周圍的鄰近小區(qū)的BCCH載頻的信號強度進行連續(xù)測量,當發(fā)現(xiàn)新的BTS發(fā)出的BCCH載頻信號強度優(yōu)于原小區(qū)時,MS就鎖定于這個新的載頻上,這就是移動臺的切換。MS所接收的BCCH載頻的改變并沒通知給網(wǎng)絡。

移動中的MS,由于接收信號質(zhì)量的原因,通過無線空中接口不時地改變與網(wǎng)絡的連接,這種能力就稱為漫游。

4.2.2 移動臺的位臵更新

位臵更新過程是由MS引發(fā)。在GSM系統(tǒng)中有三個地方需要知道位臵信息,即HLR、VLR和MS(或SIM卡。當這個信息發(fā)生變化時,需要保持三者的一致。MS開機后就會對周圍進行測試,并連接到接收性能最好的廣播信道上。如圖4-1所示,移動臺所處的區(qū)有三種情況: ①在同一位臵區(qū)內(nèi)的不同小區(qū)(特征:屬于同一BSC(如圖中A 其鎖定的BCCH載頻不同,但沒有位臵區(qū)的變化,無需位臵更新。②在同一業(yè)務區(qū)的不同位臵區(qū)(特征:屬于同一MSC(如圖中B, 當MS從LA1向LA2移動時,信號強度會減弱,當它移動到邊界附近某一點時,MS就會因原來小區(qū)信號太弱而決定轉(zhuǎn)到鄰近信號強的新的無線頻率上。為了正確選擇無線頻率,MS要對周圍的鄰近小區(qū)的BCCH載頻的信號強度進行連續(xù)測量,當發(fā)現(xiàn)新的BTS發(fā)出的BCCH載頻信號強度優(yōu)于原小區(qū)時,MS就鎖定于這個新的載頻上(小區(qū)選擇的規(guī)則主要來自無線傳播條件,以達到最佳傳輸質(zhì)量為目的。一個

正常業(yè)務狀態(tài)的MS,收聽由業(yè)務小區(qū)廣播的頻率表,從中獲得同一PLMN(公用陸地移動網(wǎng)中鄰近小區(qū)的標志信道(CCCH,MS逐一與這些標志信道同步,以解調(diào)出每個BCCH上的信息,從中可以確定PLMN和位臵區(qū)(LA標志以及各種無線參數(shù)。MS對允許接入的小區(qū)計算其無線環(huán)境并與當前環(huán)境比較,這些處理是與當前小區(qū)尋呼信道的接收并行的。當MS在同一LA內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個更好的小區(qū)時,就切換到這個小區(qū)并收聽新小區(qū)的尋呼信道,同時監(jiān)視新的標識信道表。位臵區(qū)的變化要通知網(wǎng)絡的MSC,MS要求接入網(wǎng)絡來進行MSC/VLR內(nèi)的位臵更新。此時,VLR中MS的位臵就由原來的LA1改為LA2。

③在不同業(yè)務區(qū)(特征:屬于不同MSC(如圖中C MS的業(yè)務區(qū)改變必須通知網(wǎng)絡,以便能找到漫游的移動臺,MS開機后就得報告網(wǎng)絡它目前所處位臵。當它鎖定在新的BCCH的載頻上,并在BCCH消息中得知此時它所處的位臵區(qū)及所屬業(yè)務區(qū)。首先MS向網(wǎng)絡發(fā)出位臵更新請求,此信息通過空中接口傳到LA1的BSC,再由它傳送到新的MSC。第二步是由新的MSC向HLR發(fā)送位臵更新請求信息。從HLR向新的MSC發(fā)回位臵更新請求接受,這個消息通過LA1所屬的BSC到新小區(qū)的BTS,再通過空中接口傳送給MS,這就是位臵更新證實。此時MS已在新的MSC 業(yè)務區(qū),它必須刪除舊的MSC中的位臵信息,否則它的位臵就有兩處,無法準確找到它。此時由HLR向舊的MSC發(fā)送位臵刪除信息,舊的MSC得到此信息后,在VLR刪除此移動用戶的位臵信息,并向HLR報告位臵刪除接受,至此,MS已屬新MSC/VLR中的一個用戶。

4.3 移動臺的切換過程 切換處理分成幾個級別: BTS內(nèi)的切換類型由BTS自主決定;BTS之間、BSC之內(nèi)的切換由BSC決定;BSC之間、MSC之內(nèi)的切換由MSC處理;

MSC之間的切換由GMSC決定。

BSC與MSC之間的接口協(xié)議稱為BSSMAP(BSS管理應用部分,用以支持各種連接處理和切換過程,其承載方式是A接口上的CSS.7信令協(xié)議。BTS與BSC之間的協(xié)議稱為RSM(無線分系統(tǒng)管理,用于支持分配傳輸路徑和測量報告處理,其承載方式是Abits接口上的LAPD信令協(xié)議。BTS與MS之間的協(xié)議稱為RIL3—RR(無線接口第三層RR協(xié)議,它只是整個第三層實體的一部分,用于支持無線連接處理和測試報告處理,其載體是Um接口上的LapDm信令協(xié)議。除此之外,還有鄰近MSC之間交換消息的協(xié)議,稱為MAP/E(移動應用部分—E ,它只是MAP的一部分,用于支持MSC之間的交換處理,其承載是MSC之間的CSS.7信令系統(tǒng)。

越區(qū)切換是指移動臺正處在呼叫建立狀態(tài)或忙狀態(tài)下的無線信道轉(zhuǎn)換過程。移動臺從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū),兩小區(qū)的無線頻率是不相同的,若想要維持通話,MS的頻率必須改變,即從一個小區(qū)的一個無線頻率下的一個時隙轉(zhuǎn)換到另一個小區(qū)的另一個無線頻率上,并占有它的一個時隙。

切換是由網(wǎng)絡決定的。通話中的移動臺從一個小區(qū)移動到另外一個小區(qū),這個小區(qū)可能是同一業(yè)務區(qū)的同一BSC管轄下的小區(qū);也可能是同一業(yè)務區(qū)不同BSC管轄下的另一小區(qū);還可能是不同業(yè)務區(qū)中的另一小區(qū)。根據(jù)這三種不同情況要進行不同的操作。4.3.1 BSC內(nèi)的切換

這是最簡單的切換過程。BSC根據(jù)MS和BTS的測量報告,經(jīng)分析處理后,確定此時MS所在區(qū),即MS報告中最強信號的小區(qū)。BSC與新小區(qū)的BTS建立鏈路,并在新小區(qū)中給MS分配一個TCH供MS切換后使用。MS切換后,BSC向MSC報告,MS由A點移動到B點的情況,此時MS仍屬BSC1管轄。MS在切換后繼續(xù)測量周圍小區(qū)的信號強度,并接收新小區(qū)的信息。

4.3.2同一業(yè)務區(qū)不同BSC之間的切換

移動臺從B點移動到C點就屬于這種切換,此時MS已跨越兩個BSC,即從BSC1到BSC2。

切換過程如下:首先是MS向原來的MSC1報告其測量結果。經(jīng)BSC1的分析處理,得知MS所到的小區(qū)屬BSC2管轄,做出切換判決,向MSC發(fā)切換請求。MSC與BSC2建立新路徑到BTS(新小區(qū),即MSC向BSC2發(fā)出切換請求。BSC2收到切換請求消息后,與新的BTS建立鏈路,為MS提供切換用的新TCH,即允許切換,BSC2向MSC發(fā)出切換請求證實。此時MSC向原來的BSC1發(fā)出執(zhí)行切換命令,經(jīng)BTS到MS。MS切換后,送出切換完成消息到BSC2,即MS與MSC2建立通路。BSC2向MSC報告切換完成,送出MS 接入新TCH信息到MSC。MSC向BSC1發(fā)出清除命令,釋放原來MS的信道。BSC1完成信道釋放后向MSC報告清除完成。

MS到達一個新的位臵區(qū)后,要繼續(xù)測量周圍小區(qū)的信號強度,同時接收BSC2的有關信息。位臵區(qū)發(fā)生變化時,它還要進行位臵更新。

4.3.3不同業(yè)務區(qū)之間的切換

MS從C點移動到D點就屬于這種切換,即從MSC A,動到MSC B,這是最復雜的切換情況,要進行多種信令的傳遞過程才能實現(xiàn)。當主呼MSC(MSC A發(fā)送執(zhí)行切換消息給另一個MSC(MSC B時,消息中包含MSC B分配無線信道的部分參數(shù),并應標明呼叫所切換到的基站(BS。當該基站完成無線信道分配,并且MSC B從其相關VLR取回切換號碼后,MSC B將返回MSC A無線信道應答消息。切換號碼用于將呼叫從MSC A接續(xù)到MSC B。

如果MSC B中沒有空閑業(yè)務信道可用,將告訴MSC A,并由MSC A結束切換進程。MS 現(xiàn)存的線路連接將不被消除。

收到無線信道響應消息后,MSC A用固定網(wǎng)絡的信令(IAM在MSC A和MSC B之間建立連接。MSC B發(fā)出地址完成消息(ACM并開始無線信道的切換。收到ACM后, MSC A開始切換過程,即向BSC2和MS發(fā)出切換命令。移動臺完成無線信道切換后,發(fā)送證實消息給MSC B,然后MSC B發(fā)送結束信號給MSC A。收到此消息后MSC A釋放原有無線信道。

為了不與MSC A和MSC B之間所用的PSTN/ISDN信令系統(tǒng)沖突,MSC B收到證實后產(chǎn)生回答信令(ANS。

MSC A將掌握總的呼叫控制直至固定用戶或MS掛機。然后,MSC A釋放至MSC B的連接,并發(fā)送結束信令消息來中止MAP進程。MSC-B將釋放RR子層的連接,并發(fā)送切換報告消息給其相關的VLR,用來釋放切換號碼。

4.4 移動臺呼出 步驟如下: ①原先工作在廣播控制信道(BCCH上,后MS向BS發(fā)出申請信道的請求,收到BS發(fā)來的立即分配消息后,MS轉(zhuǎn)到指定的專用信道(DCCH上

② MS申請業(yè)務信道(由BS發(fā)給MSC,MSC向VLR發(fā)送請求以獲得移動臺的參數(shù),網(wǎng)絡要求對MS進行鑒權,產(chǎn)生一128 bit的RAND傳給MS,MS處理后發(fā)送鑒權響應給網(wǎng)絡,VLR向MSC回送信息證實,由網(wǎng)絡方面判斷此用戶的合法性。

通過鑒權,網(wǎng)絡就保密方面考慮向MS發(fā)送臵密碼模式消息(加密模式管理是無線傳輸性之一,傳輸是否采用加密取決于MSC的選擇,加密模式用于無線路徑,管理主要涉及MS和BTS,MS提供加密參數(shù)(KC到BTS,以決定是否選用加密模式。將有關用戶數(shù)據(jù)加密的信息傳給移動臺,MS對此消息返回密碼模式完成消息給MSC,(如果需要, VLR將重新分配一個TMSI給MS。

對密碼模式作出響應后,MS發(fā)送建立消息給MSC,MSC為此次呼叫分配一路地面信道,并要求BS分配無線業(yè)務信道TCH。

③移動網(wǎng)絡的通信鏈路建立后,MSC向固定網(wǎng)絡發(fā)送消息IAM(初始地址,以便將呼叫接續(xù)到固定網(wǎng)絡。固定網(wǎng)絡首先通過FIN(連接證實消息將設備信息返回MSC。被叫接通后,送回鈴消息給MS。在被叫摘機后,固定網(wǎng)發(fā)給MSC回應信息(ANS。MSC發(fā)給MS 連接命令,MS發(fā)回響應并轉(zhuǎn)入通話,至此,完成了MS 主呼進程。

4.5 移動臺呼入

移動臺被叫時,主叫方發(fā)出的被叫電話號碼并不說明某條電話用戶線或某個地理位臵,而只是指向某個HLR中的用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)。在GSM系統(tǒng)中,移動用戶電話號碼的結構是基于ISDN的編號方式,因此稱為MSISDN,其編號方式是按照CCITT的E.164建議。移動用戶電話號碼中的前幾位數(shù)字可表明該用戶歸屬的移動通信網(wǎng),分析開頭幾位號碼還能確定存放該用戶數(shù)據(jù)的HLR,從這個HLR的用戶數(shù)據(jù)中就能讀出該用戶目前訪問的移動交換中心VMSC。因此通過查詢HLR,可以確定最終到達該移動用戶的路由。由此可見,整個呼叫建立過程可分為兩部分:查詢HLR以前和查詢以后。這使得呼叫路由分為兩部分:從主叫地到發(fā)出查詢的地點,再從查詢地到被叫處。

GSM用戶的電話號碼格式 CC NDC X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 國內(nèi)有效ISDN號碼 國際移動用戶ISDN號碼 其中:CC為國家碼

NDC為PLMN識別碼(不一定與地區(qū)號一致 X1 X2 X3為HLR的號碼 X4 X5 X6 X7為用戶號碼 舉例:+86 139 中國電信 +86 130 中國聯(lián)通

①呼叫用戶撥出移動用戶號碼(MSISDN后,固定網(wǎng)絡將此呼叫接續(xù)到最近的相關移動交換中心(GSMC,GSMC向歸屬位臵寄存器(HLR發(fā)出查詢消息以獲得路由信息。固定網(wǎng)發(fā)出的初始地址(IAM0就是移動用戶號碼。HLR根據(jù)其保留的被叫用

戶數(shù)據(jù),確定MS目前所在的VLR,并向該VLR發(fā)查詢消息。VLR返回該MS的移動臺漫游號碼(MSRN,并由HLR返回給GMSC(第一部分查詢HLR以前。根據(jù)這些消息, GMSC將呼叫接續(xù)到拜詢MSC,即MS目前歸屬的MSC。MSC向VLR發(fā)送信息I/C,以獲得呼叫信息

② MSC向相關的基站BS發(fā)出尋呼請求信息,以建立至MS的呼叫連接。BSC確定被呼MS所歸屬位臵區(qū)的BTS后,向其發(fā)送呼叫分組信息,BTS再通過尋呼信道(PCH發(fā)出被叫MS的識別號和尋呼模式。

③當被呼MS接收到它的呼叫后,在MS中的RR子層啟動隨機接入進程(RAP,在隨機接入信道(RACH上發(fā)送信道請求信息給BS。此請求給BS的RR子層。RR子層分配專用控制信道(DCCH,并在公共控制信道(CCCH上發(fā)送立即指配消息給MS。MS轉(zhuǎn)換到相應的DCCH上,從而建立起主信令鏈路(MSL。然后,MS向BS和MSC返回尋呼響應信息。

④接到MS的尋呼響應后,MSC向VLR發(fā)送過程接入請求。然后,開始常規(guī)鑒權和密碼參數(shù)傳遞過程。如果成功,VLR向MSC發(fā)送完成呼叫消息,啟動MSC發(fā)送設臵消息給MS。被呼MS收到此消息后進入呼叫存在狀態(tài),同時向BS返回呼叫證實消息,以說明MS已具備受話的條件。

⑤收到呼叫證實消息后,MSC為此次呼叫分配地面信道,并命令基地臺分配無線業(yè)務信道TCH。此過程與MS主呼中的相應過程一樣。若TCH連接成功,MSC將收到的應答為指配完成信息。

⑥信道建立完成后,MSC將收到MS發(fā)來的回鈴消息。然后,MSC在FIN(連接證實中發(fā)送連接證實消息給呼叫端,并在發(fā)送給固定網(wǎng)的ACM(地址完成消息中指示被呼移動臺已接通。被呼用戶摘機后,MS發(fā)送連接消息給MSC。MSC返回被呼MS應答并發(fā)回應消息(ANS給主叫用戶。至此,完成了移動臺被呼的接續(xù)過程。

4.6 移動臺工作原理

移動臺設備是GSM系統(tǒng)中用戶所使用的入網(wǎng)設備。它分階段地為用戶提供GSM系統(tǒng)的所有業(yè)務功能。移動臺設備分為終端設備(TE和用戶身份卡(SIM卡兩部分。移動臺設備應包括一套無線收發(fā)信機、一個控制器及話音編譯碼器,另外還應提供用戶接入網(wǎng)絡必需的鍵盤、顯示器,除此以外還提供用戶接入網(wǎng)絡必需的鍵盤、顯示器,除此以外還提供ISDN終端接入功能,因此在移動臺中還提供終端接入所必須的碼速適配功能。通常一個移動臺的組成方框如圖4-2所示。

4.6.1 簡化描述 語音信號為模擬量，通過話筒送入手機，對它進行抽樣模數(shù)轉(zhuǎn)換及語音編碼，變成 13kbit/s 數(shù)據(jù)流，編碼輸入為每 20ms 一段，將 2080bit 經(jīng)編碼壓縮后變?yōu)?260 bit，語音 編碼后再進入信道編碼，編碼完成后在與控制器產(chǎn)生的信令信號經(jīng)編碼后的混合，形成傳 輸速率為 22.8kbit/s。編碼后的語音和信令再進入交織及加密單元。交織單元分兩步交織: 一為 3 組 8 個 57 bit 塊交織組合為 2 組 114 bit 塊，二為此 114 bit 塊再內(nèi)自行交織，然后 這些塊進入加密單元與加密數(shù)據(jù)的 114 bit 進行異或形成加密后的比特流。加入其它變成 156.25 bit 的 Burst。然后組合到 TDMA 幀和時隙中去，形成復幀、超幀及超高幀，最后 形成 270.833kbit/s 的 TDMA 幀數(shù)據(jù)流送到調(diào)制解調(diào)器發(fā)送。4.6.2 射頻單元的工作 射頻單元包括從調(diào)制器、發(fā)信到天線合路器及接收到解調(diào)輸出部分電路，其主要功能 是將基帶單元所形成的 TDMA 幀調(diào)制到射頻及其相反過程。射頻單元發(fā)射頻率為

890~915MHz，收信頻率為 935~960MHz，頻道間隔為 200kHz。合路器是將移動臺發(fā)信和收信組合到一根天線上。在 GSM 數(shù)字移動通信系統(tǒng)中，由 于收發(fā)不在一個時隙（發(fā)比收慢 3 個時隙），因此移動臺可以省去用于收發(fā)共用的雙工 器，只需要使用簡單的收發(fā)合路器（組合）功能，即可將發(fā)信和收信信號組合到一根天線 上而不會互相干擾。調(diào)制將從 TDMA 幀來的 270.833kbit/s 數(shù)據(jù)流信號按 GSMK 調(diào)制方法形成 I、Q 信 號，再送到發(fā)信上變頻器調(diào)制到 900MHz 頻段。解調(diào)和均衡將從收信單元接收的模擬 I、Q 信號進行數(shù)字化處理恢復出基帶信號。頻率合成器為發(fā)信和收信單元提供變頻所必須的本 振信號，它通常從時期電路獲得基準頻率源，然后采用鎖相技術實現(xiàn)頻率合成。4.6.3 基帶部分的工作 基帶部分電路包括信道編/譯碼、加密/解密、TDMA 幀形成/信道分離及基時鐘電路，它還包括話音/譯碼、碼速適配器等電路。

來自送話器的話音信號經(jīng)過 8kHz 抽樣及 A/D 轉(zhuǎn)換，變成 13bit 均勻量化的 104kbit/s 數(shù)據(jù)流，再由話音編碼器進行 RPE－LTP 編碼。編碼輸入為每 20ms 一段，經(jīng)話音編碼壓 縮后為 260bit，其中 LPC－LTP 為 72bit，RPE 為 188bit。話音編碼后的信號速率為 13kbit/s。同時話音編碼器還提供話音活性檢測（VAD）功能，即當有話音時，其 SP 信號 為 1；當無話音傳輸時，將 SP 示為 0（即 SID 幀）。13kbit/s 話音信號進入信道編碼器進行編碼。對于話音信號的每 20ms 段，信道編碼 器首先對話音信號中最重要的 Ia 類 50bit 進行分組編碼（CRC 校驗），產(chǎn)生 2bit 校驗 位，再與 132bit 的 Ib 類比特組成 185bit，再加上 4 個尾比特“0”，組合為 189bit,這 189bit 再進入 1/2 速率卷積編碼器，該編碼限制長度為 5，最后產(chǎn)生出 378bit。這 378bit 再與話音信號中對無線信道最不敏感的 II 類 78bit 組成最終的 456bit 組。同樣，對于信令 信號，由控制器產(chǎn)生并送給信道編碼器，首先按 FIRE（法爾）碼進行分組編碼（稱為塊編 碼），然后再進入 1/2 卷積編碼，最后形成 456bit 組。因此信道編碼后信道傳輸速率為 22.8kbit/s 編碼后的話音和信令信息再進入交織及加密單元。在交織單元，這些 20ms 話音的 456bit 被分為 8 個 57bit 塊，這些 57bit 塊被存儲，并和前后面 8 個 20ms 話音的 57bit 塊分別再交織組合為 8 個 114bit 塊，并且在每個 114bit 塊中這些從兩個 20ms 來的 57bit 再一次每比特每比特交織形成的 114bit 塊。這些 114bit 塊進入加密單元與加密數(shù)據(jù)的 114bit 進行異或形成加密后的比特流。加密后的 114bit 流被加入訓練序列及頭、尾比特等 組成 156.25bit（包括 8.25 防護比特）的突發(fā)，這些突發(fā)被按信道類型組合到不同的 TDMA 幀和時隙中去，形成復幀、超幀及超高幀，最后形成 270.833kbit/s 的 TDMA 幀數(shù) 據(jù)流送到調(diào)制解調(diào)器發(fā)送。在接收通道，執(zhí)行與上述相反的過程。在這些成幀及信令控制 過程中，都是以時釧基準部分提供的統(tǒng)一幀號、時隙號、1/8bit 時鐘等為基礎的，以便各 部分同步執(zhí)行。4.6.4 控制器的工作 控制器實現(xiàn)對移動臺的控制，包括對無線信道頻率合成器的控制以選擇合成的頻道； 根據(jù)從信道解碼得到的信令信息，執(zhí)行相應的信令協(xié)議并送到信道編碼器再發(fā)射出去，以 便與網(wǎng)絡建立信令通信；對信道編譯碼、TDMA 幀形成等部分的控制。此外，它還控制鍵 盤的輸入、顯示器的顯示輸出以及與外部 SIM 卡的接口與通信。碼速適配器的控制也由控 制器等單元完成。

第五篇：復合材料在航空中的應用

《飛行器設計與工程專業(yè)技術講座

（三）》結課報告

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日期：2016年 10月09日

復合材料在航空中的應用

前言

現(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開復合材料，復合材料[1] 對現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，有著十分重要的作用。復合材料的研究深度和應用廣度及其生產(chǎn)發(fā)展的速度和規(guī)模，已成為衡量一個國家科學技術先進水平的重要標志之一。進入21世紀以來，全球復合材料市場快速增長，亞洲尤其中國市場增長較快。2003～2008年間中國年均增速為15%，印度為9.5%，而歐洲和北美年均增幅僅為4%。

一．復合材料的簡介

復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學的方法，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補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復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脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強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)細粒等。

復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粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復合而成。20世紀40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復合材料這一名稱。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。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合，構成各具特色的復合材料。

二．在航空中常用的復合材料

60年代，為滿足航空航天等尖端技術所用材料的需要，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）為增強材料的復合材料，其比強度大于4×10厘米（cm），比模量大于4×10cm。為了與第一代玻璃纖維增強樹脂復合材料相區(qū)別，將這種復合材料稱為先進復合材料。按基體材料不同，先進復合材料分為樹脂基、金屬基和陶瓷基復合材料。其使用溫度分別達250～350℃、350～1200℃和1200℃以上。先進復合材料除作為結構材料外，還可用作功能材料，如梯度復合材料(材料的化學和結晶學組成、結構、空隙等在空間連續(xù)梯變的功能復合材料)、機敏復合材料（具有感覺、處理和執(zhí)行功能，能適應環(huán)境變化的功能復合材料）、仿生復合材料、隱身復合材料等。

目前航空航天領域應用較廣的復合材料航空主要包括樹脂基復合材料、金屬基復合材料、碳基復合材料和陶瓷基復合材料。

1．樹脂基復合材料

樹脂基復合材料有玻璃／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)動機防熱材料；碳／酚醛材料屬于碳化--升華型燒蝕材料，適用于能發(fā)揮升華效應的較高焓值和較高熱流密度的工作環(huán)境，可用于更遠距離再入飛行器和高性能固體火箭發(fā)動機噴管等；滌綸／酚醛材料和低密度燒蝕材料適用于高焓、低熱流和較長時間再入的航天飛行器如返回式衛(wèi)星和飛船等。樹脂基介電--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。

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

2.金屬基復合材料

金屬基復合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬為基體的復合材料。在航空和宇航方面主要用它來代替輕但有毒的鈹。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,已成為在許多應用領域最具商業(yè)吸引力的材料,并且在國外已實現(xiàn)商品化。而在我國僅有少量批量生產(chǎn),以汽車及機械零件為主,年產(chǎn)量僅5000噸左右,與國外差距較大[3]。

3.陶瓷基復合材料和碳/碳復合材料

陶瓷基復合材料和碳/碳復合材料屬于耐熱結構復合材料。目前美國和西歐各國側(cè)重于對陶瓷基復合材料在航空和軍事應用上的研究。美國國防部一直把這項技術列入重點投資項目,僅1992年美國投入陶瓷基復合材料應用研究的經(jīng)費就高達3500萬美元[4]；法國SEP公司用陶瓷基復合材料制成的SCD-SEP火箭試驗發(fā)動機已通過點火試車,并使結構減重50%[5]。國內(nèi)從20世紀90年代初開始進行該領域的研究,目前尚未有批量生產(chǎn)的報道。

我國獲得應用的陶瓷基耐高溫防熱／透波阻及防熱，透波，承載多功能復合材料主要為二氧化硅基復合材料。二氧化硅基透波復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體，經(jīng)浸漬增密、熱處理、防潮處理等工藝技術途徑制備的復合材料，具有優(yōu)良的防熱、耐熱、透波、承載及抗沖擊等功能。

三.應用現(xiàn)狀

1.飛機機身上的應用

先進復合材料用于加工主承力結構和次承力結構、其剛度和強度性能相當于或超過鋁合金的復合材料。目前被大量地應用在飛機機身結構制造上和小型無人機整體結構制造上。

飛機用復合材料經(jīng)過近40年的發(fā)展,已經(jīng)從最初的非承力構件發(fā)展到應用于次承力和主承力構件, 可獲得減輕質(zhì)量(20-30)% 的顯著效果。目前已進入成熟應用期,對提高飛機戰(zhàn)術技術水平的貢獻、可靠性、耐久性和維護性已無可置疑, 其設計、制造和使用經(jīng)驗已日趨豐富。迄今為止, 戰(zhàn)斗機使用的復合材料占所用材料總量的30%左右,新一代戰(zhàn)斗機將達到40%;直升機和小型飛機復合材料用量將達到(70-80)%左右, 甚至出現(xiàn)全復合材料飛機。[5]“科曼奇”直升機的機身有70% 是由復合材料制成的,但仍計劃通過減輕機身前下部質(zhì)量,以及將復合材料擴大到配件和軸承中,以使飛機再減輕15%的質(zhì)量。“阿帕奇”為了減輕質(zhì)量,將采用復合材料代替金屬機身。使用復合材料,未來的聯(lián)合運輸旋轉(zhuǎn)翼(JTR)飛機的成本將減少6% ,航程增加55% ,或者載荷增加36%，以典型的第四代戰(zhàn)斗機F/A-22為例復合材料占24.2% , 其中熱固性復合材料占23.8%,熱塑性復合材料占0.4%左右。熱固性復合材料的70% 左右為雙馬來酰亞胺樹脂(BMI,簡稱雙馬)基復合材料[6]，生產(chǎn)200多種復雜零件,其它主要為環(huán)氧樹脂基復合材料,此外還有氰酸酯和熱塑性樹脂基復合材料等。主要應用部位為機翼、中機身蒙皮和隔框、尾翼等。近10年來,國內(nèi)飛機上也較多的使用了復合材料。例如由國內(nèi)3家科研單位合作開發(fā)研制的某殲擊機復合材料垂尾壁板, 比原鋁合金結構輕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。雙馬來酰亞胺單向碳纖維預浸料及其復合材料已用于飛機前機身段、垂直尾翼安定面、機翼外翼、阻力板、整流壁板等構件。由北京航空材料研究院研制的PEEK/AS4C熱塑性樹脂單向碳纖維預浸料及其復合材料,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,適合制造飛機主承力構件,可在120℃下長期工作,已用于飛機起落架艙護板前蒙皮。在316℃這一極限溫度下的環(huán)境中,復合材料不僅性能優(yōu)于金屬,而且經(jīng)濟效益高。據(jù)波音公司估算,噴氣客機質(zhì)量每減輕 1kg,飛機在整個使用期限內(nèi)即可節(jié)省2200美元。

2.航空渦輪發(fā)動機上的應用

由于具有密度小、比強度高和耐高溫等固有特性,復合材料在航空渦輪發(fā)動機上應用的范圍越來越廣且比例越來越大,使航空渦輪發(fā)動機向“非金屬發(fā)動機”或“全復合材料發(fā)動機”方向發(fā)展。

(1)樹脂基復合材料

憑借比強度高,比模量高,耐疲勞與耐腐蝕性好,阻噪能力強的優(yōu)點,樹脂基復合材料在航空發(fā)動機冷端部件(風扇機匣、壓氣機葉片、進氣機匣等)和發(fā)動機短艙、反推力裝置等部件上得到廣泛應用。如JTAGG驗證機的進氣機匣采用碳纖維增強的PMR15樹脂基復合材料,比采用鋁合金質(zhì)量減輕26%；F136發(fā)動機采用與F110-132發(fā)動機相似的復合材料風扇機匣,使質(zhì)量減輕9kg。

(2)碳化硅纖維增強的鈦基復合材料[7]

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

(3)陶瓷基復合材料[8]

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

3.航空隱身材料上的應用

新型隱身材料對于飛機和導彈屏蔽或衰減雷達波或紅外特征，提高自身生存和突防能力，具有至關重要的作用。在雷達波隱身材料方面，除涂層外，復合材料作為結構隱身材料正日益引起人們的關注，主要為碳纖維增強熱固性樹脂基復合材料（如C/EP、C/PI或C/BMI）和熱塑性樹脂基復合材料（如C/PEEK，C/PPS），目前已經(jīng)得到了某些應用。

四.發(fā)展前景

復合材料是未來發(fā)展我國航空航天工程最有前途的材料,在未來的研制中渦輪發(fā)動機材料必須在抗拉強度、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。提高復合材料高耐熱性、強度和韌性是發(fā)展復合材料的關鍵,今后在耐高溫材料上應重點研制結構陶瓷、陶瓷復合材料, 和微疊層復合材料。同時要在研究低成本復合材料的制造技術上加大力度。

參考文獻

[1]中國復合材料網(wǎng)

[2] 科學研究動態(tài)監(jiān)測中心.戰(zhàn)略高技術研究動態(tài)監(jiān)測快報[R].成都: 中科院成都文獻情報中心, 2005 [3] 孫晉良.當前中國尖端材料發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢[R].上海: 中國復合材料學會, 2004.[4] OKOJIE R S, SAVRUN E, NGUYEN P, et al Relirbility Evaluation of Direct Chip Attached Silicon Carbide Pressure Transducers[A].3rd International Conference on Sensors[ C].Vienna, Austria: 2004.24-27.[5] 張佐光.功能復合材料[M].北京: 化學工業(yè)出版社, 2004.22-30.[6] 鄧云, 王欣, 李建國, 等.新型海冰調(diào)查設備--冰樣壓縮機[J].海洋技術, 2006, 25(1): 50-53 [7] 張世銀, 汪仁和.多功能凍土三軸試驗機的研制與應用[J].試驗技術與試驗機, 2007, 47(1): 67-70 [8] 高向群, T.H.Jacka.人造冰和冰芯冰蠕變和方位組構發(fā)展對比[J].冰川凍土, 1995, 17(4): 343-349

對所學專業(yè)的認識和發(fā)展的打算

飛行器設計與工程專業(yè)（代碼 082501）屬于工學大類，航空航天類。一般設有飛行器設計、飛行力學與控制、直升機設計、空氣動力學、飛行器結構強度等專業(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、深空探測器運載火箭、航天飛機等空間飛行器及導彈的設計。

飛行器設計與工程專業(yè)畢業(yè)生一般可從事飛行器結構工程、民用機械、交通運輸工程、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計與科研、教學工作，從事航天器、火箭、導彈等的設計、實驗、研究、運行維護等工作，還可從事航空和其他國民經(jīng)濟部門的技術和管理工作。主要從事飛行器(包括航天器與運載器)總體設計、結構設計與研究、結構強度分析與試驗，并從事通用機械設計及制造的工作。

隨著我國經(jīng)濟實力的強大，在國際上的地位逐漸提高，以及國際間綜合國力競爭的日趨激烈，國家會對本專業(yè)相關職、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、信息化時代的到來，對飛行器設計與工程專業(yè)的教育與科研也是一次極大的推動。借助這樣的國際環(huán)境和國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展，以及良好的政策氛圍和廣闊的消費市場，本專業(yè)在未來肯定會有一個質(zhì)與量的飛躍。

由于國家大力發(fā)展航空及相關事業(yè)，所以近年來飛行器設計與工程專業(yè)的畢業(yè)生在找工作時真可謂炙手可熱、供不應求，北京、上海、西安等地航天科技院所的骨干和其他高新技術的研制與開發(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，應時刻謹記自己肩上的歷史重任，把在學校所學到的過硬專業(yè)知識無私地奉獻給祖國的藍天事業(yè)，力爭將“好鋼用在刀刃上?！辈灰驗樨潏D了眼前一時的利益，被暫時物質(zhì)利益所誘惑，而放棄了自己多年的專業(yè)學習。我國的空間技術研究的歷史還不是很長，這方面的后備人才非常短缺。而培養(yǎng)出一個專門人才，國家會付出太大的代價，太多的時間。如此，出于對國家的利益，擇業(yè)時的選擇應該拿準。近年來，本專業(yè)的畢業(yè)生還有一個趨勢——出國深造。這種選擇未嘗不可。到國外學習了他人先進的技術，再回國為祖國的空間技術獻計獻策獻力，走一條“師夷長技以制夷”的捷徑，可以縮短自己在黑暗中摸索的時間。

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