導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇航空航天存在的問題，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

中圖分類號：V211 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）12-0252-02

1 力學(xué)在航空航天領(lǐng)域的支柱地位

作為與材料科學(xué)、能源科學(xué)并肩的航空航天領(lǐng)域三大基礎(chǔ)學(xué)科之一，力學(xué)在航空航天領(lǐng)域擁有無可辯駁的支柱地位。航空航天技術(shù)的發(fā)展與力學(xué)學(xué)科的發(fā)展有著舉足輕重的關(guān)系。同樣，力學(xué)學(xué)科的發(fā)展也推動了航空航天技術(shù)的發(fā)展。從航空航天的歷史開端，力學(xué)便扮演著開天辟地的角色：萊特兄弟發(fā)明飛機前的時代，人類的航空器長期停留在熱氣球與飛艇的水平，人們普遍認為任何總密度比空氣重的航空器是無法上天的；而隨著流體力學(xué)的發(fā)展，越來越多總密度大于空氣的航空器被發(fā)明出來進行試驗，而萊特兄弟的飛機即為第一個成功的嘗試，萊特兄弟的L洞也成為一個經(jīng)典（圖1）。從此，航空器的發(fā)展步入了快車道，各種結(jié)構(gòu)的飛機翱翔于藍天，從不到一噸的輕型飛機到上百噸的運輸機，直至今天我們對機已經(jīng)習(xí)以為常。

時至今日，航空航天的總體設(shè)計已由龐大的力學(xué)各分支支撐起來，從最基本的方面分類，可包括：飛行器整體氣動外形歸屬于空氣動力學(xué)；整體支承結(jié)構(gòu)歸屬于結(jié)構(gòu)力學(xué)以及材料力學(xué)；復(fù)合材料歸屬于復(fù)合材料力學(xué)；材料疲勞性能歸屬于疲勞分析；結(jié)構(gòu)動力特性歸屬于振動力學(xué)；缺陷結(jié)構(gòu)分析歸屬于損傷力學(xué)以及斷裂力學(xué)。而對于具體的問題細分，則還有如：針對超高速飛行器的高超空氣動力學(xué)；針對紊流等大氣不穩(wěn)定情況的非定常空氣動力學(xué)；針對流固耦合問題的氣動彈性力學(xué)；以及針對非金屬材料的粘彈性力學(xué)等。此外，還有眾多與力學(xué)相關(guān)的技術(shù)被發(fā)展起來，如有限元技術(shù)（FEM）等。

展望未來，力學(xué)發(fā)展的源動力在于航空航天綜合多學(xué)科的交叉與技術(shù)。被譽為“工業(yè)之花”的航空航天工業(yè)，其研發(fā)生產(chǎn)涵蓋了目前已知的所有工科門類，如此多的學(xué)科交叉下，力學(xué)的發(fā)展勢必會與其他學(xué)科進行技術(shù)交流，這會帶來問題的進一步復(fù)雜化，同時也豐富了力學(xué)的研究內(nèi)容。

2 航空航天領(lǐng)域力學(xué)發(fā)展新挑戰(zhàn)

航空航天的發(fā)展，給力學(xué)帶來了新的挑戰(zhàn)。結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，給力學(xué)計算帶來困難；繁瑣的理論公式，需根據(jù)工程需要進行必須的簡化；新材料的應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域最為敏感，在為飛行器降低結(jié)構(gòu)重量的同時，也帶來諸多的不利因素如耐熱性能差、環(huán)境敏感度高等；而在某些關(guān)鍵部件的多物理場耦合問題也將成為重要的研究方向。

2.1 程序化

航空航天器和大型空間柔性結(jié)構(gòu)的分析規(guī)模往往高達數(shù)萬個結(jié)點、近十萬個自由度的計算量級，這些問題包括但不限于：飛行器的高速碰撞間題，如飛機的鳥撞， 墜撞，包容發(fā)動機的葉片與機匣設(shè)計，裝甲的設(shè)計與分析，載人飛船在著陸或濺落時的撞擊等。為了解決這種計算量龐大的問題，上世紀50年代初，力學(xué)便發(fā)展出一門嶄新的分支學(xué)科――計算力學(xué)。伴隨著電子計算機以及有限元技術(shù)的發(fā)展，計算力學(xué)取得輝煌的成績，這也說明了其本身發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

力學(xué)分析技術(shù)的發(fā)展，特別是對于各種非線性問題（幾何非線性、材料非線性、接觸問題等）分析能力，是長期存在的。然而在很長一段時間內(nèi)，受到計算機能力的制約，以及模型建立本身的局限性，力學(xué)分析求解停留在解析方法和小規(guī)模數(shù)值算法中。這對于工程人員的設(shè)計工作是一個極大的限制，對于航空航天領(lǐng)域而言則尤甚如此。計算力學(xué)的發(fā)展，帶來的效益是巨大的。首先其可以用計算機數(shù)值模擬一些常規(guī)的驗證性試驗和小部分研究型試驗，這可以節(jié)省很大一筆試驗費用。其次，其可以求解某些逆問題，逆問題的理論解往往無法通過非數(shù)值的手段得到。最后，從工程管理角度考慮，數(shù)值模擬方法大大節(jié)省了產(chǎn)品研發(fā)的周期，由此單位時間內(nèi)產(chǎn)生了更多的經(jīng)濟收益。有限無技術(shù)分析機翼見圖2。

上述計算力學(xué)給工程設(shè)計方面帶來的種種好處，都基于一個很重要的前提。那就是力學(xué)問題程序化。如何將力學(xué)問題轉(zhuǎn)化為一個計算機可以求解的程序，一直是計算力學(xué)研究的重點，比如有限元技術(shù)就是其中一個典型代表。目前，有限元技術(shù)已經(jīng)涵蓋了大部分力學(xué)問題，包括：靜力學(xué)求解，動力學(xué)求解，各種非線性問題，以及多物理場耦合等。但值得注意的是，除了靜力學(xué)以及相對簡單的問題外，其余問題所用的算法目前精度仍然有限，相較于工程運用而言仍存在諸多壁壘。對于這些問題算法的更新，是力學(xué)問題程序化必須面對的挑戰(zhàn)，仍需研究人員不斷探索。

2.2 工程化

力學(xué)工程化依然是基于計算力學(xué)而討論的。所不同的是，程序化是針對一項力學(xué)問題能不能解決，工程化關(guān)注的問題是如何使得力學(xué)問題的解決過程更符合工程需求。

21世紀的航空航天，已經(jīng)越來越趨向于商業(yè)化，美國已有數(shù)家私有航天企業(yè)成立，我國的航天科技集團也在進行著一些商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射。而商業(yè)化的工程問題，所追求的目標永遠是效益。因此，力學(xué)工程化發(fā)展也應(yīng)基于這一要求。航空航天工程的研發(fā)工作，一直給人周期長的印象，動輒10年以上的研究周期，對于目前商業(yè)化的運營是不適用的。如何快速的給出解決方案，是今后力學(xué)工程化的重要考量。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，越來越多的數(shù)值計算可以通過可視化、圖表化等快捷的交互式設(shè)計方法呈現(xiàn)出結(jié)果，這可以直觀地給予工程師設(shè)計反饋，從而達到加快設(shè)計進程的目的。同時，直觀的結(jié)果反饋，也能避免數(shù)據(jù)分析過程出現(xiàn)人為失誤，起到規(guī)避風(fēng)險的作用。

2.3 非均質(zhì)化

新材料往往首先出現(xiàn)在航空航天領(lǐng)域，其中典型代表便是先進復(fù)合材料。先進復(fù)合材料具有高比強度、高比模量、耐腐蝕、耐疲勞、阻尼減震性好、破損安全性好以及性能可設(shè)計等優(yōu)點。由于上述優(yōu)點，先進復(fù)合材料繼鋁、鋼、鈦之后，迅速發(fā)展成四大結(jié)構(gòu)材料之一，其用量成為航空航天結(jié)構(gòu)的先進性標志之一。

復(fù)合材料的運用給力學(xué)提出了新要求，相比于傳統(tǒng)各向同性的金屬材料，其各向異性的力學(xué)特性使得非均質(zhì)力學(xué)應(yīng)運而生，代表便是復(fù)合材料力學(xué)的誕生。非均質(zhì)化力學(xué)需要將材料的承力主方向設(shè)計為結(jié)構(gòu)中的主承力方向，而非主承力方向則需要保證一定強度，不至于破壞，這是其主要的設(shè)計特點。相比各向同性材料，其理論模型更為復(fù)雜，相應(yīng)的數(shù)值求解方法也沒有那么完善。同時，實際中復(fù)合材料的性能分散性和環(huán)境依賴性相當復(fù)雜， 設(shè)計準則和結(jié)構(gòu)設(shè)計值的確定還很保守，導(dǎo)致最終設(shè)計結(jié)果并沒有理論中那么完美，很大程度上制約了工程領(lǐng)域大規(guī)模使用復(fù)合材料。對于國內(nèi)而言，復(fù)合材料研究工作相比國外則更為落后，無論是設(shè)計經(jīng)驗還是試驗數(shù)據(jù)積累都有不小差距。

建立完備的非均質(zhì)化力學(xué)模型，積累足夠的原始參數(shù)，大膽嘗試提高復(fù)合材料的設(shè)計水平以及用量是今后力學(xué)非均質(zhì)化的主要任務(wù)，需要研究人員付出更多的努力。

2.4 多物理場耦合

2.4.1 電磁與力學(xué)耦合

新時代下的航空航天材料，已不僅僅局限于提供簡單的支承作用，功能化是航空航天器新材料發(fā)展的重點和熱點，其最終目的是為了未來航空航天器發(fā)展智能化目標。

目前，越來越多的具有電-力耦合功能的新型材料正成為航空航天器結(jié)構(gòu)材料的選擇。因為在對飛行器的自我檢測技術(shù)方面，具有電-力耦合功能的材料的受力狀態(tài)與電磁性能存在特定的函數(shù)關(guān)系，由此系統(tǒng)能通過檢測電磁性能達到檢測受力狀態(tài)的效果，這大大方便了對飛行器的健康監(jiān)測，也有效保證了飛行器的安全。這其中耦合函數(shù)的準確性便成為關(guān)鍵，電-力耦合的發(fā)展能促進這些技術(shù)的健全，具有十分積極意義。

2.4.2 溫度與力學(xué)耦合

溫度場與力場的耦合主要體現(xiàn)在發(fā)動機上，對于發(fā)動機內(nèi)部涵道的設(shè)計最優(yōu)化一直是熱力學(xué)著力解決的問題。

目前大部分飛機均采用噴氣式發(fā)動機，包括：渦噴發(fā)動機、渦扇發(fā)動機以及渦槳發(fā)動機。上世紀40年代末，渦噴發(fā)動機出現(xiàn)，飛機飛行速度第一次能超過音速，帶來了一場飛機發(fā)動機的技術(shù)革命。由此，包括進氣道以及發(fā)動機涵道的設(shè)計成為發(fā)動機研發(fā)的一個關(guān)鍵點，早期的渦噴發(fā)動機，由于涵道上的設(shè)計缺陷，導(dǎo)致燃料燃燒產(chǎn)生熱能轉(zhuǎn)化為推進力的轉(zhuǎn)化比很低，同時伴隨著燃燒不充分，因此發(fā)動機耗油量很高且推力較小。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前無論軍用還是民用飛機發(fā)動機，大部分均采用渦扇發(fā)動機，通過優(yōu)化得到的涵道形狀最大化了單位燃油所提供的推力。圖3為民用客機發(fā)動機涵道。

我國的飛機發(fā)動機工業(yè)水平距離世界領(lǐng)先水平仍有較大距離，特別是在大涵道比的商用發(fā)動機研發(fā)上。發(fā)展熱力學(xué)，對熱-力耦合問題進行更深入的研究，是發(fā)展我國飛機發(fā)動機事業(yè)的奠基石。

2.4.3 流固耦合

流固耦合是飛行器研制最基本的問題之一。幾十年的發(fā)展歷程中，基于流固耦合研究的飛機外形設(shè)計取得了諸多進展，包括整體機身外形的優(yōu)化，翼梢小翼的出現(xiàn)等。隨著飛機飛行速度的不斷提高，特別是軍用飛機機動性的要求，出現(xiàn)了許許多多新的流固耦合問題。比如針對飛機在大攻角飛行時（一般出現(xiàn)在軍機上），傳統(tǒng)小攻角氣動表示法、穩(wěn)定理論等均不再適用。因此，解決大攻角非定常問題，需要從飛行器運動以及流動方程同時出發(fā)，建立多自由度分析和數(shù)值模擬模型。這是典型的流固耦合問題。

同時，以往舊的流固耦合理論，在先進復(fù)合材料大量運用的今天，顯然已經(jīng)不再使用。對舊有理論進行必要的修正，也將成為流固耦合問題亟需完成的工作。

3 結(jié)語

當前，國家大力發(fā)展航空航天事業(yè)，作為高精尖產(chǎn)業(yè)，其所運用的理論與技術(shù)絕不能落后。力學(xué)作為一門古老而又應(yīng)用廣泛的學(xué)科，其對航空航天事業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。為符合未來航空航天領(lǐng)域發(fā)展，航空航天領(lǐng)域的力學(xué)應(yīng)著力向著程序化、工程化、非均質(zhì)化、以及多物理場耦合化綜合發(fā)展。

參考文獻

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篇2

航空航天制造業(yè)在經(jīng)濟發(fā)展中占有十分重要地位，對國防產(chǎn)業(yè)也有舉足輕重的作用，并能推動其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，研究其板塊變化也有著實際的經(jīng)濟意義和預(yù)測價值。但是，我國航空航天制造還存在技術(shù)限制、人才培養(yǎng)質(zhì)量不高等因素限制，上市規(guī)模還相對較小，加之我同證券股票市場尚不成熟和穩(wěn)定，因此有必要借鑒國外的運營理論和管理模式，總結(jié)出適合我國國情的道路。

一、航空航天板塊的發(fā)展前景

航天航空制造業(yè)是我國的軍事保障，是一個國家綜合實力的體現(xiàn)，其穩(wěn)定健康的發(fā)展有著極其重要的意義。政府也必會對其發(fā)展做出扶持政策，對其進行監(jiān)管和調(diào)控，保持其板塊價格波動幅度不會太大，從航空板塊的見漲，和各大相關(guān)股票價格良好發(fā)展趨勢，利潤總額不斷增長可以看出我國政策扶持起到了極其重大的作用。而同時航空航天上升到國家利益層次方面，不會產(chǎn)生壟斷寡頭市場，所以不管股市如何產(chǎn)生巨大波動，該板塊也不會因股市影響產(chǎn)生較大不穩(wěn)定、無規(guī)律的變化。

二、政府扶持對航空航天板塊的影響

從國家政策層面，通航產(chǎn)業(yè)正面臨前所未有的歷史機遇。2013年12月10日，國務(wù)院《關(guān)于消息和下放一批行政審批項日的決定》，民航局取消了國內(nèi)通航企業(yè)承擔境外通航業(yè)務(wù)的審批。2013年11月18日，中國人民總參謀部和中國民用航空局聯(lián)合了《通用航空飛行任務(wù)審批與管理規(guī)定》，指出軍方將國防、領(lǐng)土不相關(guān)的通用航空飛行任務(wù)的審批權(quán)讓渡了出來，從而在一定程度上的優(yōu)化了對通航飛行的流程。

此外，工信部已經(jīng)完成高端裝備制造業(yè)五個重點發(fā)展方向，包括《航空裝備制造業(yè)十二五規(guī)劃》。同時，《民用飛機行業(yè)發(fā)展條例》也以法律形式明確的表面了對航空制造業(yè)的支持政策。在政策的實施下，航空航天制造業(yè)出現(xiàn)一片良好的局勢。據(jù)行業(yè)報道：航天科技集團前10個月收入增長近20%，利潤總額增長11%，航天科技大股東航天科工三院前10月利潤同比增長29.2%。從板塊上來看，軍工板塊繼續(xù)明顯跑贏大盤。興業(yè)竣工板塊加權(quán)漲跌幅6.7%.平均漲跌幅90/e，上證指數(shù)漲跌幅1.1%。航天科工集團和民參軍板塊明顯跑贏其他板塊，預(yù)示著投資者對其前景的看好。

三、政府扶持對航空航天板塊的啟示

1.健全股票市場

適合航天航空制造業(yè)發(fā)展的股市才是促進產(chǎn)業(yè)最快發(fā)展的道路，航空航天制造業(yè)屬于一個國家戰(zhàn)略性的發(fā)展工業(yè)，其必會在政策的引導(dǎo)下按預(yù)期的道路發(fā)展。由于我國股票價格傳導(dǎo)的渠道發(fā)揮效應(yīng)前提條件缺失制約了資本市場有效傳導(dǎo)政策的效應(yīng)，因此我國應(yīng)借鑒西方發(fā)達國家經(jīng)驗，健全股票市場，采取有效措施。具體可以分為，（1）擴大股票市場規(guī)模，調(diào)整優(yōu)化市場結(jié)構(gòu)。發(fā)達國家航空航天股票市值占GDP比重較高，而我國日前比例尚且較低，造成了航天航空制造業(yè)不能最優(yōu)質(zhì)適合我國國情發(fā)展。另外，也可逐漸取消國有股，法人股，公眾股不能互相流通的限制，鼓勵利社會公民持股，這些建議也可提高該制造業(yè)股票的高效流通性，同時，政策適當?shù)蚩貙p少股價大幅波動情況的產(chǎn)生。（2）提高該制造業(yè)龍頭公司質(zhì)量，健全股票發(fā)行于續(xù)。（3）規(guī)范信息披露制度，提高透明度。（4）減少軍業(yè)及其相關(guān)制造業(yè)的資源浪費，保持最優(yōu)質(zhì)的資源利用率。

2.壯大航空航天產(chǎn)業(yè)

從航空航天產(chǎn)業(yè)的分布來看，北有沈陽、哈爾濱、石家莊，南有南昌，東有上海，西有西安、成都。產(chǎn)業(yè)分度在全國都有完善的發(fā)展和制度。同國外的軍工巨頭相比，國內(nèi)的上市市場規(guī)模較小?？梢杂腥缦聨讉€方面發(fā)展：（1）加強自主創(chuàng)新能力，推動制造業(yè)健康發(fā)展。只有擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，形成系列化發(fā)展和良好規(guī)模生產(chǎn)，才能使其健康發(fā)展。（2）建立配套的政策扶持，將政策進一步優(yōu)化和系統(tǒng)化，為其發(fā)展營造有力的政策環(huán)境。

總之，我國已經(jīng)率先在航空航天和國防領(lǐng)域有了技術(shù)突破和創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)升級。該產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景良好，在未來10年里，證券市場的成熟穩(wěn)定，為航空航天板塊提供了良好的投資環(huán)境，航空航天產(chǎn)業(yè)將進入一個高速發(fā)展時期。只要我國政策的繼續(xù)實施，不斷的總結(jié)經(jīng)驗和在失誤中吸取教訓(xùn)，不斷的對航空航天扶持產(chǎn)生正向效應(yīng)，我國的航空航天將會走在世界航空航天的最前列。

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篇3

2基于工程教育專業(yè)認證標準下南航能動專業(yè)課程體系優(yōu)化

通過對國內(nèi)外本科院校工程教育專業(yè)認證的分析與研究，利用對中國近幾年的專業(yè)認證與評估成果的調(diào)查與研究，對其進行梳理，依據(jù)工程教育專業(yè)認證中課程設(shè)置要求，依據(jù)南京航空航天大學(xué)能源與動力學(xué)院能動專業(yè)建設(shè)相關(guān)內(nèi)容與特色，以培養(yǎng)具有航空航天特色的工程教育專業(yè)人才為目標，對南京航空航天大學(xué)能動專業(yè)課程體系進行優(yōu)化。以培養(yǎng)要求為基準，著手對課程體系進行優(yōu)化，并對本科培養(yǎng)大綱進行相應(yīng)的修訂，從而實現(xiàn)培養(yǎng)目標。確定能源與動力專業(yè)學(xué)生在校期間應(yīng)修總學(xué)分數(shù)不能少于180學(xué)分。

2.1數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程

能源與動力專業(yè)數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程是指該專業(yè)學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)課程，主要包括高等數(shù)學(xué)（11學(xué)分）、大學(xué)物理（6.5學(xué)分）、大學(xué)英語模塊（10學(xué)分）、C++語言程序設(shè)計（3學(xué)分）等方面共六門課程，總共30.5個學(xué)分。因此能源與動力專業(yè)數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程占總學(xué)分的比例約為17％，達到了工程教育專業(yè)認證標準中至少占總學(xué)分的15%的要求。

2.2工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程與專業(yè)類課程

工程基礎(chǔ)類課程和專業(yè)基礎(chǔ)類課程主要體現(xiàn)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)在該專業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)，而專業(yè)類課程主要體現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)能力的培養(yǎng)。其中工程基礎(chǔ)類課程主要包括電子電工技術(shù)（5學(xué)分）、理論力學(xué)（3學(xué)分）、材料力學(xué)（3學(xué)分）、工程圖學(xué)（4.5學(xué)分）以及機械設(shè)計基礎(chǔ)（3學(xué)分）等課程，總共為18.5個學(xué)分；專業(yè)基礎(chǔ)類課程主要包括工程流體力學(xué)（3學(xué)分）、工程熱力學(xué)（3學(xué)分）、傳熱學(xué)（3學(xué)分）和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)（2學(xué)分）等課程，總共為11個學(xué)分。因此工程基礎(chǔ)類課程和專業(yè)基礎(chǔ)類課程必須要修滿至少29.5個學(xué)分。對于專業(yè)類課程，由于能源與動力專業(yè)具體有兩個培養(yǎng)方向:方向一為熱能動力方向，主要陪養(yǎng)就業(yè)方向為航空發(fā)動機、地面燃氣輪機等相關(guān)單位；方向二為能源利用方向，主要培養(yǎng)的就業(yè)方向為電廠、新能源以及制冷等相關(guān)單位。因此其專業(yè)類課程既有相同的專業(yè)課程，也有自身特色的課程。其中燃燒原理（2.5學(xué)分）、燃氣輪機原理與構(gòu)造（3學(xué)分）、熱能綜合利用（2學(xué)分）、熱交換器原理與設(shè)計（2.5學(xué)分）以及熱工測量原理與方法（2學(xué)分）等，總共12個學(xué)分，這些課程為能源與動力專業(yè)兩個培養(yǎng)方向都必須學(xué)習(xí)的專業(yè)類課程。另外每個培養(yǎng)方向又有其特定的專業(yè)類課程必須選修，其中熱能動力方向?qū)I(yè)類課程包括葉輪機原理（2.5學(xué)分）、燃氣輪機控制原理及應(yīng)用（2學(xué)分）、燃燒技術(shù)與分析（2學(xué)分）、內(nèi)燃機原理與構(gòu)造（2學(xué)分）、工程傳質(zhì)與應(yīng)用（2學(xué)分）等共9門課程；能源利用方向?qū)I(yè)類課程包括泵與風(fēng)機（2學(xué)分）、供熱工程（2學(xué)分）、鍋爐原理（2學(xué)分）、制冷原理與技術(shù)（2學(xué)分）、可再生能源利用技術(shù)（2學(xué)分）以及熱力發(fā)電技術(shù)概論（2學(xué)分）等共10門課程。無論學(xué)生學(xué)習(xí)哪個方向，共同學(xué)習(xí)的專業(yè)類課程與特定選修的專業(yè)課程之和必須要修滿至少28個學(xué)分。因此,工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程與專業(yè)類課程必須要修滿的學(xué)分數(shù)為：29.5＋28＝57.5學(xué)分，因此該類課程學(xué)分占總學(xué)分的比例約為32％，達到了工程教育專業(yè)認證標準中至少占總學(xué)分的30%的要求。

2.3工程實踐與畢業(yè)設(shè)計

能源與動力專業(yè)設(shè)計完善的實踐教學(xué)體系，主要包括以下幾個方面：(1)軍事訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的吃苦耐力與過硬的身體素質(zhì)；(2)各種課程的課程設(shè)計，如:機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計、電工與電子技術(shù)課程設(shè)計、C++語言課程設(shè)計等，主要培養(yǎng)學(xué)生對各門基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課的實際應(yīng)用能力；(3)工程訓(xùn)練，主要包括機械加工方面的車、磨、銑、刨、鑄造以及焊接等金工實習(xí)，鍛煉學(xué)生的動手能力；(4)下廠實習(xí)，大三暑假期間，在指導(dǎo)老師帶領(lǐng)下去中航工業(yè)集團下屬的企業(yè)或電廠進行為期一個月的下廠實習(xí)，鍛煉學(xué)生把理論知識應(yīng)用于工程實際中的能力；(5)畢業(yè)設(shè)計，指導(dǎo)老師開設(shè)的畢業(yè)設(shè)計題目一般都來源于實際工程問題，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，在大四下半年開展為期半年的本科畢業(yè)實際，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、協(xié)作精神以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。能源與動力專業(yè)要求學(xué)生在實踐能力與畢業(yè)設(shè)計方面修讀的總學(xué)分不低于42.5，占總學(xué)分的23.6％，達到了工程教育專業(yè)認證標準中至少占總學(xué)分的20%的要求。

2.4人文社會科學(xué)類通識教育課程

能源與動力專業(yè)在人文社會科學(xué)類通適教育課程方面主要包括以下幾個模塊：(1)通適基礎(chǔ)教育平臺，主要包括形式政策教育、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、安全教育、大學(xué)生心理健康教育等課程，共19.5個學(xué)分；(2)國防軍事模塊，包括航空航天概論、軍事高技術(shù)概論等，至少修滿1.5個學(xué)分；(3)文化素質(zhì)模塊，主要包括文化歷史、藝術(shù)鑒賞、科技基礎(chǔ)、哲學(xué)社會等課程，至少要修滿6個學(xué)分；(4)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類模塊，主要包括大學(xué)生職業(yè)生涯發(fā)展與規(guī)劃、創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)以及經(jīng)濟管理等課程，共5.5個學(xué)分。人文社會科學(xué)類通識教育課程總共需修滿32.5個學(xué)分，占總學(xué)分的18％，達到了工程教育專業(yè)認證標準中至少占總學(xué)分的15%的要求，使學(xué)生在從事工程設(shè)計時能夠考慮經(jīng)濟、環(huán)境、法律、倫理等各種制約因素。

2.5航空航天特色類課程的設(shè)置

為了突出南京航空航天大學(xué)能源與動力專業(yè)的航空航天特色，在開設(shè)的課程中，如國防軍事模塊、專業(yè)類課程以及工程實踐與畢業(yè)設(shè)計中，課程教學(xué)內(nèi)容包含濃郁的航空航天特色，由于指導(dǎo)老師所從事的科研項目都是來自于國防工業(yè)集團，具有豐富的研究經(jīng)驗，因此在專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的講課過程中，所列舉的實例都是以航空航天為背景的工程問題，特別是畢業(yè)設(shè)計和下廠實習(xí)，因此在能源與動力專業(yè)課程優(yōu)化過程中，充分突出了南京航空航天大學(xué)的航空航天特色。

2.6注重科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)

學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)直觀重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，因此積極創(chuàng)造條件讓學(xué)生能夠在大學(xué)期間積極的參與科技創(chuàng)新活動。主要包括：(1)鼓勵學(xué)生積極參加各種科技類競賽，如:流體力學(xué)大賽、節(jié)能減排大賽、開設(shè)卓越班等，并且科技競賽獲得獎勵的同學(xué)在保研方面給予政策上的傾斜；(2)安排學(xué)生參與教師的科學(xué)研究工作，讓學(xué)生在參與科研過程中更好的掌握好該專業(yè)的理論知識，加強學(xué)生的動手能力，拓展學(xué)生的科研視野。

2.7學(xué)習(xí)進程

大學(xué)生本科期間的各門課程是相互銜接的，因此需要考慮課程之間的匹配與銜接，如圖1所示。學(xué)習(xí)進程主要分成了三部分:一是基礎(chǔ)課程，包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、計算機等;二是學(xué)科基礎(chǔ)，包括結(jié)構(gòu)和流體力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)方面的課程;三是專業(yè)課程，主要包括了熱能動力和能源綜合利用兩個方向的相關(guān)課程。整個課程體系分為三條線:第一是流體和熱學(xué)相關(guān)的課程，如流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒學(xué)等；第二是結(jié)構(gòu)力學(xué)方面，包括理論力學(xué)、材料力學(xué)等;第三是計算機語言方面的課程。因此在安排各門課程的學(xué)期上需要考慮上述課程銜接問題，從而最終制定出合理的能源與動力工程專業(yè)教學(xué)計劃表。

篇4

ICAO所提出的要求將指導(dǎo)國際民航組織所有成員國中的飛行執(zhí)照頒發(fā)當局“對那些需要進行醫(yī)學(xué)評估的飛行執(zhí)照持者進行適當?shù)暮娇战】到逃?，從而降低威脅飛行安全的醫(yī)學(xué)風(fēng)險?！?/p>

在德國之翼空難中，機上的150人全部遇難。盡管法國航空事故調(diào)查處尚未完成調(diào)查，但初步報告顯示，該飛機的副駕駛將機長鎖在駕駛艙外，擅自更改A320飛機的飛行路徑，使之撞向地面。新聞報道援引德國航空當局的消息，稱該副駕駛在獲得飛行執(zhí)照前曾長期治療抑郁癥，此外還有自殺傾向。在商業(yè)運輸內(nèi)的航空事故和事件中，很少有直接界定為飛行員心理健康而導(dǎo)致的事故。在某些情況下，事故調(diào)查人員一直無法就飛行員的精神狀態(tài)與事故的發(fā)生有何聯(lián)系而達成一致。然而，近年來，航空醫(yī)學(xué)相關(guān)機構(gòu)修訂了指導(dǎo)方針，希望能提高辨別飛行員心理問題方面的能力。 對心理健康的篩查仍待改進

在德國之翼空難發(fā)生之前，國際民航組織的上述提議就已經(jīng)提交并開始接受審定。早在2012年，國際民航組織的“民用航空醫(yī)學(xué)手冊”就提出了要特別注意飛行員的心理健康問題的提議。 “尤其是持有飛行執(zhí)照的年輕人”，該“指南”寫道，“飛行員存在的可能影響飛行安全的特定疾病（主要是精神問題和行為問題）與用來檢查飛行員的手段（傳統(tǒng)的身體檢查）明顯不匹配。”

航空航天醫(yī)學(xué)會有關(guān)心理健康的提議是在2012年3月27日的空難發(fā)生后提出的。在那次空難中，美國捷藍航空的機長關(guān)閉了正在駕駛的空客A320客機的無線電裝置，并告知副駕駛他已更改原定的目的地，然后開始咒罵耶穌和。

航空航天醫(yī)學(xué)會（AsMA）表達了同樣的擔憂。德國之翼空難后該協(xié)會網(wǎng)站上了一些評論，在評論中，航空航天醫(yī)學(xué)會主席小菲利普?J.斯卡帕（Philip J. Scarpa Jr.）表示，“招聘過程中進行初步篩選后，大多數(shù)航空公司不再對飛行員進行任何定期心理健康評估。航空業(yè)在飛行員心理健康篩查方面仍有改進空間?！?/p>

斯卡帕指出，要預(yù)測出突然出現(xiàn)的問題雖然很難，但也“不要為常規(guī)測試進行辯護”，抑郁、焦慮、躁狂和其他問題的診斷相對比較容易，而且對這些問題的篩查勢在必行。航空航天醫(yī)學(xué)會支持在例行航空醫(yī)學(xué)檢查中對飛行員進行“盡量不作更改的、易于操作的有效的心理測試”。除了篩選以外，航空公司也應(yīng)該教育飛行員和他們的家庭如何辨認和上報精神病的跡象。

斯卡帕表示，此外，航空公司還應(yīng)為飛行員提供可以報告一切問題的“安全地帶”，這對于鼓勵飛行員主動上報自身存在的問題十分重要。比如飛行員工會等機構(gòu)，能夠增加飛行員報告心理健康問題和機構(gòu)向飛行員提供心理援助的概率。

斯卡帕稱，這些提議號召對飛行員進行測試。對航空體格檢查人員而言，在飛行員已有的定期航空體格檢查中操作這些測試非常簡單。

航空航天醫(yī)學(xué)會稱“不建議將全面的精神病評估納入飛行員的常規(guī)航空醫(yī)學(xué)評估中”，而是“在總體上讓航空醫(yī)學(xué)檢查人員和航空界更加關(guān)注飛行員的心理健康問題，尤其是關(guān)注那些可檢查出來的、更常見的心理健康問題，以及生活中會影響飛行員和飛行性能的壓力源。我們鼓勵這么做，方法是提高教育力度，并在全球范圍內(nèi)提高對航空業(yè)心理健康的重要性的認識。”

這些指南也建議這些測試可以以向飛行員提問的方式進行，提問的方式有助于營造一種不具威脅性的環(huán)境，并有助于醫(yī)生與飛行員建立融洽關(guān)系，從而可以了解飛行員的工作、家庭情況。 飛行員更傾向于“揚長避短”

羅恩?弗雷（Ron Frey）稱，航空航天醫(yī)學(xué)會提出了使用“快速有效”的方法來發(fā)現(xiàn)飛行員的心理健康問題，然而該提議并沒有繼續(xù)深入。弗雷是一名組織心理學(xué)家，還是加拿大渥太華人為因素和事故調(diào)查所的資深合伙人。他稱國際民航組織和國家監(jiān)管機構(gòu)需要“一個更加現(xiàn)代化和完整的方法來評估飛行員的心理健康?！?/p>

“航空業(yè)存在的問題錯綜復(fù)雜，”弗雷稱。他在包括航空業(yè)在內(nèi)的幾個行業(yè)進行工作心理評估工作。多年來，全面的心理測試在許多行業(yè)內(nèi)的實踐效果都很好，且應(yīng)該將心理健康測試納入到常規(guī)的航空醫(yī)學(xué)檢查內(nèi)，傳統(tǒng)上常規(guī)檢查主要用于檢查身體。他表示，如果操作和審查恰當，這些測試就能夠辨別出飛行員的心理健康問題，即便受測者試圖隱藏自身的問題。

弗雷稱，飛行員選擇不上報自己的工作壓力、勞累、抑郁和焦慮的癥狀這種情況在航空業(yè)內(nèi)非常普遍。飛行員不上報抑郁和焦慮的癥狀以及潛在相關(guān)的問題，使得評估這些精神健康問題變得很難。據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計，在普通人群中，10%～15%的人有過精神抑郁的經(jīng)歷，這些抑郁癥患者的自殺風(fēng)險比一般人高出20倍。

篇5

中圖分類號 G642.0

文獻標識碼 A

文章編號 1005-4634（2012）05-0048-05

0 引言

《自動控制原理》是航空航天類本科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。以筆者所在的北京理工大學(xué)為例，航空宇航科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科下屬的飛行器設(shè)計與工程、航天運輸與控制、飛行器動力工程、武器系統(tǒng)與發(fā)射工程、探測制導(dǎo)與控制技術(shù)等專業(yè)的本科生，均在大三第一學(xué)期必修《自動控制原理》經(jīng)典控制理論部分，包括54個理論課時和10個實驗課時，其任務(wù)是通過對自動控制理論知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對控制系統(tǒng)的分析設(shè)計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。同時，《自動控制原理》還是學(xué)習(xí)測試技術(shù)、飛行器制導(dǎo)與控制技術(shù)、飛行器總體設(shè)計、航天器測控原理等諸多專業(yè)課程的先修課，在航空航天類專業(yè)的本科生培養(yǎng)計劃中占據(jù)著非常重要的地位。

《自動控制原理》的授課模式一般有兩種：一是將經(jīng)典控制理論部分和現(xiàn)代控制理論部分分開講述，先講授經(jīng)典控制后講授現(xiàn)代控制，目前國內(nèi)大部分高等院校均是采用的這種授課模式；二是將經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制融合講授，這種授課模式有助于培養(yǎng)學(xué)生從系統(tǒng)角度、全局高度來思考問題的能力，更利于掌握控制理論的實質(zhì)。由于授課模式的沿襲性及單學(xué)期課時數(shù)的限制，北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)的《自動控制原理》采用了前一種授課模式。授課教師采用A、B角的方式，教師隊伍中有授課近20年的教師，還有剛剛博士畢業(yè)踏上工作崗位的年輕教師，更難能可貴的是，所有授課教師均有出國留學(xué)或訪問的經(jīng)歷，兼通中西教學(xué)模式之長，融蓬勃朝氣與豐富經(jīng)驗于一體。

本文主要是以《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》（教高[2012]4號）中“堅持內(nèi)涵式發(fā)展”、“促進高校辦出特色”、“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”、“提升國際交流與合作水平”等內(nèi)容為指導(dǎo)，結(jié)合北京理工大學(xué)的學(xué)校定位和辦學(xué)特色，以筆者在《自動控制原理》經(jīng)典控制理論部分本科教學(xué)過程中的思考和認識為基礎(chǔ)，對北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)在《自動控制原理》本科教學(xué)改革中的若干有效措施進行總結(jié)和探討。

1 授課內(nèi)容及學(xué)習(xí)過程中存在的問題

1.1《自動控制原理》的授課內(nèi)容

筆者主要講授《自動控制原理》中的經(jīng)典控制理論部分，授課內(nèi)容分為八章，分別是：自動控制系統(tǒng)導(dǎo)論、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、自動控制系統(tǒng)的時域分析、根軌跡法、頻率法分析、控制系統(tǒng)校正、非線性系統(tǒng)和線性離散系統(tǒng)。其中，前六章和第八章是重點講授內(nèi)容，第七章是一般講授內(nèi)容。就總的講授內(nèi)容來說，有理論性強、新概念多、系統(tǒng)性強、與工程尤其是航空航天工程聯(lián)系緊密的特點，如已列裝或在研的大部分導(dǎo)彈飛行器，其自動駕駛儀的設(shè)計仍主要是在經(jīng)典控制理論的框架下完成的。學(xué)習(xí)過程是先了解控制系統(tǒng)的組成尤其是強調(diào)“反饋”的概念，再根據(jù)實際的控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，然后通過時域法、根軌跡法、頻率法等分析系統(tǒng)性能的優(yōu)劣對比，最后對系統(tǒng)整體性能進行校正和設(shè)計，可以說，整個過程是一個完整的體系，更是一個循序漸進的過程。

1.2《自動控制原理》學(xué)習(xí)過程中的幾點問題

無論哪門課程，講授目的均是希望學(xué)習(xí)者能夠掌握相關(guān)知識的基本原理、分析方法并最終做到靈活運用。考試成績是評價學(xué)習(xí)者是否達到上述標準的一個參考，但考試成績并不能表明一個學(xué)生是否真正達到了上述標準。為了準確評估《自動控制原理》的講授效果，真正了解該門課程學(xué)習(xí)中可能存在的問題，不但要時刻注意本專業(yè)學(xué)生在修習(xí)過程中的反饋意見，而且要廣泛調(diào)研和閱讀其它學(xué)校和專業(yè)的教師在該門課程上的經(jīng)驗總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者的親身體驗和思考，認為航空航天類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)《自動控制原理》過程中可能面對的主要問題包括：（1）部分學(xué)生由于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實，對課程中涉及到的數(shù)學(xué)知識產(chǎn)生畏難情緒，進而無法很好地掌握控制系統(tǒng)的分析方法；（2）不能將所學(xué)的控制理論知識與自己專業(yè)的實際案例充分地聯(lián)系起來，這主要是在學(xué)習(xí)過程中接觸專業(yè)案例少造成的；（3）閱讀英文文獻的能力不足，而且這種不足突出表現(xiàn)在缺乏對專業(yè)詞匯的正確理解上，這說明《自動控制原理》需要適度地推進雙語教學(xué)改革；（4）無法將基本理論和計算機輔助設(shè)計軟件MATLAB結(jié)合起來進行更有效地控制系統(tǒng)設(shè)計，即割裂了基本理論和計算機輔助軟件相輔相成、互相印證、互相促進的關(guān)系；（5）從系統(tǒng)角度理解控制系統(tǒng)核心思想的能力不足，即無法做到融會貫通，更談不上靈活運用，這需要授課過程中注意前后串聯(lián)，幫助學(xué)生建立起系統(tǒng)概念。針對上述問題，結(jié)合北京理工大學(xué)辦學(xué)定位和航空航天類專業(yè)《自動控制原理》的授課特色，授課教師均提出了有針對性的改革措施。多年來的教學(xué)實踐證明，這些措施很好地解決了北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)本科生在《自動控制原理》課程中的學(xué)習(xí)問題，增強了學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣和“自主學(xué)習(xí)”能力。

2 教學(xué)改革的若干舉措

2.1從數(shù)學(xué)基礎(chǔ)抓起

“工欲善其事，必先利其器。”《自動控制原理》課程涉及大量的數(shù)學(xué)知識，如拉氏變換及其逆變換、微分方程、差分方程、復(fù)變函數(shù)理論、Z變換等。毫不夸張地說，扎實的數(shù)學(xué)功底是學(xué)好該課程的基礎(chǔ)。如果學(xué)生缺乏必要的數(shù)學(xué)知識，教師又不能適時補上這個不足的話，很容易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的畏難情緒，不可避免地會影響教學(xué)效果。

北京理工大學(xué)授課教師的做法是在《自動控制原理》開課伊始，就給學(xué)生列出所有需要用到的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識。一方面引導(dǎo)學(xué)生重新復(fù)習(xí)這些已經(jīng)學(xué)過的數(shù)學(xué)知識；另一方面，授課教師還會抽出專門的課時來對這些數(shù)學(xué)知識進行復(fù)習(xí)和重點講授。為了不斷加深學(xué)生對這些數(shù)學(xué)知識的理解，在用到相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具時，授課教師都會結(jié)合具體的實例進行更詳細地講述。為了盡可能減少學(xué)生在學(xué)習(xí)中的畏難情緒，北京理工大學(xué)授課教師在考試中堅持“注重概念，弱化計算”的理念，只要學(xué)生思路正確，僅僅是計算錯誤的情況下，盡量少扣或不扣分。

2.2雙語教學(xué)，與國際接軌

開展雙語教學(xué)有助于我國高等教育與國際接軌，是當前教育改革的熱點和重點，同時也得到了教育部等相關(guān)部門的大力支持。在雙語教學(xué)的改革中，有一點需要明確的是，專業(yè)課雙語教學(xué)的目的并不是為了增加學(xué)生的詞匯量，也不是為了提高學(xué)生外語的寫作水平，更不是為了教學(xué)生外語語法，而是為了增強學(xué)生閱讀專業(yè)外文文獻的能力和對專業(yè)知識的理解能力。近年來，英語已經(jīng)逐漸發(fā)展成為全世界通用的語言，最新的科研成果更主要是以英文形式發(fā)表。所以，我國高等教育中大部分的雙語教學(xué)均是采用中文和英文的雙語授課模式。

由于《自動控制原理》涉及到的諸多基本理論和分析方法大都是從國外引進和翻譯過來的，加上國外學(xué)術(shù)界習(xí)慣用人名來命名定理的做法，給國內(nèi)學(xué)生記憶和理解這些理論和方法增加了額外的困難。如用于判定線性系統(tǒng)穩(wěn)定與否的勞斯判據(jù)就是以英國數(shù)學(xué)家Edward John Routh的名字命名的，類似這樣的例子還有很多，這對于習(xí)慣望文生義的國內(nèi)學(xué)生來說，想僅僅從字面意思來理解勞斯判據(jù)本身幾乎是不可能的。有鑒于此，基于航空航天類專業(yè)《自動控制原理》雙語教學(xué)改革的目的主要是為了增加學(xué)生對專業(yè)詞匯認知這一基本的出發(fā)點，決定了航空航天類專業(yè)《自動控制原理》雙語教學(xué)的授課方針應(yīng)以中文為主、英語為輔。具體做法是，每當?shù)谝淮纬霈F(xiàn)新的名詞、原理和方法時，授課教師先用中文進行詳細講解，然后告訴大家這些名詞、原理和方法在英文中的表示方法和來源，并在以后遇到這些名詞、原理和方法時，更多地采用英文表述。如傳遞函數(shù)（Transfer Function）、勞斯判據(jù)（Routh Criterion）、階躍響應(yīng)（Step Response）、脈沖響應(yīng)（Impulse Response）、根軌跡（RootLocus）等，都可以采用這種處理方式。此外，還需要注意引導(dǎo)學(xué)生適量閱讀英文參考書和專業(yè)文獻，由于Katsuhiko Ogata所著《Modern Control Engineer-ing》一書在世界范圍內(nèi)的廣泛被接受性，北京理工大學(xué)同樣推薦學(xué)生將這本書作為英文參考書。

2.3融科研于教學(xué)

隨著我國高等教育改革的不斷實施和深入，昔日的“填鴨式”教學(xué)已逐步被更能激發(fā)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”能力的“啟發(fā)式”、“案例式”教學(xué)所取代。在《自動控制原理》的教學(xué)中，如果只是講授一般的數(shù)學(xué)公式和物理定理，而與實際工程割裂開來的話，很可能出現(xiàn)的后果就是學(xué)生學(xué)習(xí)后不知道用在什么地方，更不知道如何用，更糟糕的情況是學(xué)生在考試后就把所學(xué)的東西全忘掉了。為了避免這一狀況的發(fā)生，有必要將專業(yè)案例、授課教師的科研項目融入日常的教學(xué)工作中去，讓科研帶動教學(xué)、教學(xué)促進科研。

如在第一章講授自動控制系統(tǒng)定義和基本組成的時候，通用的教材是舉一些工業(yè)上常見的例子，像室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)來引入自動控制的專業(yè)術(shù)語和反饋的概念。這種講授方法是很好的，有利于學(xué)生建立對控制系統(tǒng)組成的直觀概念，并認識到自動控制的核心思想所在。對于航空航天類專業(yè)的學(xué)生來說，在講述通用案例的同時，還可以結(jié)合航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用案例，如引入圖1所示的導(dǎo)彈攻擊飛機的案例。在這個案例中，導(dǎo)彈根據(jù)自己探測到的目標機動特性，依據(jù)一定的制導(dǎo)律生成最佳攻擊曲線，當彈上的測試設(shè)備探測到實際飛行路線和預(yù)定飛行路線出現(xiàn)偏差的時候，彈載計算機會依據(jù)一定的法則生成控制指令，氣動舵機來執(zhí)行這一控制指令，從而達到控制導(dǎo)彈回到預(yù)定飛行路線的目的。按照這一描述可以畫出它的系統(tǒng)方塊圖，如圖2所示，和基本的負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)（如圖3所示）對應(yīng)起來，預(yù)定飛行路線對應(yīng)給定輸入、彈載計算機對應(yīng)控制器、氣動舵機對應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)、導(dǎo)彈就是被控對象、實際飛行路線即是實際輸出、彈載測試設(shè)備即對應(yīng)測量輸出的傳感器。這樣講授下來，由于比較貼近專業(yè)方向，同學(xué)們就很容易理解控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并對輸入、輸出、被控對象、執(zhí)行機構(gòu)、控制器的作用及反饋的概念有了更為直觀和深刻的認識。

在講述控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的時候，大量引入航空航天的專業(yè)案例，尤其是一些因為控制系統(tǒng)設(shè)計失誤或控制系統(tǒng)未能正常工作產(chǎn)生重大損失的失敗案例，對引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣頗有幫助。從教學(xué)的效果看，這些案例的引入，不僅加深了學(xué)生對《自動控制原理》重要性的認識，激發(fā)了他們學(xué)習(xí)的熱情，同時，還培養(yǎng)了他們對所學(xué)專業(yè)的興趣。在此基礎(chǔ)上，可以注意吸收一些對自動控制理論或應(yīng)用感興趣的學(xué)生提前進入實驗室，并挑選與任課教師負責項目相關(guān)或者處于航空航天控制前沿的研究方向，如臨近空間飛行器的制導(dǎo)與控制技術(shù)，讓他們自由發(fā)揮，思考和創(chuàng)新，切實培養(yǎng)他們的動手能力。

此外，授課教師要非常注重“基于書本、超越書本”。比如香農(nóng)（Shannon）采樣定理認為：對于一個連續(xù)信號來說，當采樣角頻率是該連續(xù)信號所含最高次諧波頻率兩倍以上的話，即能做到一個周期內(nèi)采樣兩次以上的話，那么經(jīng)采樣后所得到的脈沖序列，就包含了原連續(xù)信號的全部信息，可通過理想濾波器把原信號毫無失真地恢復(fù)出來。這一表述在數(shù)學(xué)理論上是沒有任何問題的，但在實際工程項目中往往是行不通的，比如一個正弦曲線的測試，一個周期里只采樣兩三個點的情況下，幾乎沒有可能復(fù)現(xiàn)原信號。類似于這樣的問題，授課教師需要在授課過程中向?qū)W生特別強調(diào)。

2.4計算機輔助教學(xué)

由于《自動控制原理》在授課過程中涉及到的數(shù)學(xué)公式、圖形（結(jié)構(gòu)圖、框圖、根軌跡圖、伯德圖等）比較多，非常不方便在課堂上進行直接板書，一旦板書不清楚會直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。而這些公式和圖形是非常適合以幻燈片（PPT）的形式來進行表述的，學(xué)生也更樂意看到這種方式。北京理工大學(xué)授課教師同樣采用了以PPT為主的授課模式，配以適當?shù)膭赢?，給學(xué)生一個更為直觀的展示。如在講授動態(tài)性能指標的時候，延遲時間、上升時間、峰值時間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等名詞的定義并不是那么容易理解，但通過動畫的形式就可以很清楚、明了地向同學(xué)們展示這些概念的不同，學(xué)生反映良好。再比如在講授不同阻尼比情況下二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)特性的時候，只靠文字表述“隨著阻尼比的增大，系統(tǒng)的響應(yīng)越快，但超調(diào)量越大”的話，大部分學(xué)生是比較茫然的。如果換成通過PPT展示給同學(xué)們?nèi)鐖D4所示的響應(yīng)曲線時，就會一目了然，同時，還有助于同學(xué)們掌握零阻尼、欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼等情況下單位階躍響應(yīng)特性的不同。

MATLAB是學(xué)習(xí)《自動控制原理》的學(xué)生必須掌握的一個計算機輔助分析工具。實際上，一個令人引以為傲的事實是，北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)本科生的MATLAB基礎(chǔ)知識都是在《自動控制原理》的課堂上學(xué)到的。由于年輕學(xué)生對新鮮事物天生的好奇感，當他們看到教材上一幅幅精美的圖片是通過MATLAB展示在自己面前的時候，不但會加深他們對所學(xué)知識的理解，更會激發(fā)他們學(xué)習(xí)這門課的熱情。比如講二階欠阻尼系統(tǒng)階躍響應(yīng)的時候，可以首先引導(dǎo)學(xué)生思考一個問題：“既然阻尼比越小，系統(tǒng)響應(yīng)越快，超調(diào)量越大，那怎么來選擇合適的阻尼比呢？”然后再用教學(xué)計算機上裝載的MATLAB畫出圖5，這是阻尼比位于[0.10.9]之間，以上升時間為橫坐標、超調(diào)量為縱坐標的Pareto圖，同時在圖中標示阻尼比分別為0.4、0.707和0.8所對應(yīng)的點。以這個直觀的示意圖做基礎(chǔ)，同學(xué)們就很容易理解為什么工程上一般要求阻尼比在[0.4 0.8]范圍內(nèi)了，再告訴同學(xué)們阻尼比為0.707時控制系統(tǒng)效果最佳，他們也就明白了因果來源。如果更進一步畫出阻尼比分別為0.6、0.707和0.8時候的單位階躍響應(yīng)曲線來，如圖6所示，同學(xué)們就會有一個更加明確和直觀的印象。此外，授課教師還可以通過課下作業(yè)的形式，引導(dǎo)學(xué)生利用課堂所學(xué)知識編程實現(xiàn)更復(fù)雜的響應(yīng)曲線，使學(xué)生可以親身感受到響應(yīng)曲線隨不同參數(shù)變化的規(guī)律，不但可以加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，還有助于學(xué)生掌握輔助軟件的用法。

用MATLAB輔助教學(xué)可能會帶來的一個副作用就是，同學(xué)們可能覺得只要掌握MATLAB就可以了，而忽略了自動控制本身的基本原理和定性的分析方法。這是授課教師在教學(xué)過程中需要重點留意并刻意避免的問題之一，北京理工大學(xué)授課教師在每次用MATLAB輔助教學(xué)時，都會強調(diào)基本原理的重要性，同時會刻意用所學(xué)的定性分析方法來評估MATLAB結(jié)果的正確與否，并一再強調(diào)，MATLAB只是一個輔助大家進行控制系統(tǒng)分析的工具，不能取代大家所學(xué)的基本原理和分析方法本身，考試中也不會考這方面的內(nèi)容。

2.5注重前后串聯(lián)，建立系統(tǒng)概念

《自動控制原理》本身的講授內(nèi)容多、跨度時間長，而且學(xué)生同時還在修習(xí)其它課程，所以用在《自動控制原理》這一門課上的時間是極其有限的。而且一般教材也更傾向于將每個章節(jié)的內(nèi)容獨立出來，如僅僅在第二章講述控制系統(tǒng)模型的建立方法，在以后的學(xué)習(xí)中就直接拿現(xiàn)成的傳遞函數(shù)來用；再如第三章講述時域分析法之后，在后續(xù)章節(jié)的講述中幾乎不會再涉及。很可能造成的一個后果就是學(xué)習(xí)過程中常常不清楚各個知識點之間的相互聯(lián)系，也無法真正的做到融會貫通，在遇到實際的工程問題時就會顯得束手無策、不知如何下手。這需要授課教師幫助同學(xué)們理清線索，弄清楚各個章節(jié)之間的因果關(guān)系。

篇6

也許是對霍金提議的回應(yīng)，美國國家航空航天局于2011年12月5曰宣布，他們發(fā)現(xiàn)了一顆太陽系外行星。這顆行星被命名為開普勒-22b，與地球環(huán)境相似，可能適宜人類生存。美國國家航空航天局的聲明是迄今以來對包括霍金在內(nèi)的一些人提出的移居地球以外星系的比較正面的回應(yīng)之一，此前，包括美國國家航空航天局和其他一些天文、航天航空專家也提出過人類有可能移居火星、月球等星球。

那么，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的開普勒-22b是一顆什么樣的行星，是否與地球完全相同或相似呢?美國國家航空航天局作了一些初步的介紹。

開普勒22b行星位于宜居-帶內(nèi)，宜居帶是指行星距離恒星遠近合適的區(qū)域，在這一區(qū)域中，恒星傳遞給行星的熱量適中，行星表面既不太熱也不太冷，因此可能適合人和其他生物生存。另外，開普勒-22b屬于另一個恒星系，它在這個恒星系中的位置與地球在太陽系中的位置相似，開普勒-22b圍繞恒星公轉(zhuǎn)的周期是290天，而地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的周期是365天。研究人員據(jù)此推測，開普勒-22b表面平均溫度大約是22攝氏度。

另外，開普勒-22b的直徑為地球的2.4倍，其體積介于海王星與地球之間。研究人員目前認為，這顆星球表面可能被海洋覆蓋，而這種海洋可能與地球海洋相同，因此開普勒-22b“可能適宜生命生存”。

此外，美國國家航空航天局還指出，人類可以移居地球以外的宜居星球不止開普勒-22b一個，而有可能超過1000顆。開普勒太空望遠鏡于。2009年發(fā)射至太空的。目的是搜尋與地球類似的行星。開普勒太空望遠鏡上裝有9500萬像素相機，其任務(wù)是在天鵝座和天琴座的大約10萬個恒星系中搜尋類似地球的行星。目前，開普勒太空望遠鏡已發(fā)現(xiàn)1000多顆可能適宜生命生存的星球，其中10顆可能位于宜居帶內(nèi)，但仍需進一步研究。目前只有開普勒-22b被證實是位于宜居帶串的行星。

移居其他星球的交通工具

人類移居其他星球確實存在可能，但是，要把這種可能‘變成現(xiàn)實需要解決很多問題，其中一個重要和最直接的問題是，用什么樣的運輸工具把人類送上其他星球。

把人類移居到開普勒-22b或其他宜居星球有兩類運輸工具，一是航天飛機或宇宙飛船，二是太空電梯。

人類現(xiàn)在已經(jīng)能使用航天飛機和宇宙飛船載人飛行，但是對這類航空航天器有非常高的技術(shù)和材料要求。例如，航天飛機和飛船升空和返回都要經(jīng)過大氣層，所以進入大氣層的角度要經(jīng)過嚴格計算。角度小了會脫離軌道，角度大了可能會產(chǎn)生劇烈摩擦而燒毀。另外，載人飛行的航天飛機和飛船還要防止太空中的輻射對人造成傷害。

以防止航天飛機和飛船外殼燒毀為例，現(xiàn)在的航天飛機外殼采用鈦合金制作，還要涂上多層絕熱材料，例如，改性酚醛樹脂。此外，航天飛機最哆R層還有一層隔熱瓦，是由特殊陶瓷制成的，并且可以隨時脫落。這使得航天飛機進入大氣層時當外層溫度升到一定程度就脫落掉，相當于脫一層皮，以保護航天飛機和其中的

宇航員

然而，以目前的技術(shù)來看，航天飛機和飛船是否能飛行到達像開普勒-22b行星的距離不僅對這類航天器的外殼有更高要求，而且對其飛行和保護飛行器內(nèi)的生命也提出了更高的要求。因為，開普勒-22b距離地球大約有600光年，人類要乘坐現(xiàn)有的航天飛機或宇宙飛船前往這顆星球需要2200萬年。這也意味著，即使航天飛機或宇宙飛船的各項技術(shù)符合要求，人類也不可能到達這顆星球，因為按現(xiàn)有人類的壽命，飛船上的所有人在遠未到達開普勒-22b之時就早已全部死亡。

太空電梯是另一些研究人員的設(shè)想，他們計劃建造的太空電梯可向天空延伸620.00英里，只不過這種太空電梯是一種電纜，像一個旋轉(zhuǎn)套索，通過向心力牽引來固定和向天空延伸。而且，隨著未來納米材料和技術(shù)發(fā)展到實用階段，可以建造出更輕薄、更堅硬的管材，有望使太空電梯延伸得更高，而且成本更低。不過，這一切現(xiàn)在只是紙上談兵。即使太空電梯能達到實用的階段，人類是否能沿著這樣的電梯爬向其他星球也存在很多問題，例如，如何防范太空的輻射、超高溫和超低溫，以及如何在缺少氧氣的太空呼吸。

其他星球的環(huán)境是否適宜人類?

人類移居其他星球的另一個重要條件是，其他星球必須像地球一樣適宜人類生存。而要明確其他星球適宜人類居住必須實地探測。美國國家航空航天局認為開普勒-22b行星適宜人類或生命存在全都是一種猜測，并沒有經(jīng)過實地考察，因此開普勒-22b行星及其他類似地球的星球可能適宜人類居住只是一種理論上的推測。

那么，適宜人類居住的條件應(yīng)該有哪些呢?水、空氣、陽光、適宜的溫度和糧食等都是必須的。但是，迄今為止，人類對可以觸及的星球的探索都表明，其他星球上這些物質(zhì)都不存在，有的星球上可能存在一些物質(zhì)，但也只是一種估計。例如，月球上是否有水也存在爭議。2009年11月13日美國國家航空航天局宣布，月球坑觀測和傳感衛(wèi)星獲得的撞月數(shù)據(jù)顯示，月球上存在水。但是，這一發(fā)現(xiàn)也受到質(zhì)疑。

同樣，2007年3月，歐洲航天局的火星快車號探測器發(fā)回的數(shù)據(jù)顯示，火星南極地區(qū)的冰蓋直徑約有1000公里，總面積比美國得克薩斯州還大。探測器的雷達設(shè)備測出，冰層厚達3.7公里，體積約有160萬立方公里。雖然冰層含有顏色偏暗的塵埃雜質(zhì)，但冰層中固態(tài)水的含量估計超過90％。但是，即使月球和火星上有水，這樣的水是否適宜人類直接飲用，也有待更深入的調(diào)查和研究來確認。

另一方面，迄今為止所有科學(xué)研究的發(fā)現(xiàn)證明，其他星球和外太空的環(huán)境對適應(yīng)了地球的人類其實是有巨大危險的。其他星球和外太空的環(huán)境缺少氧氣，充滿電離輻射、高能粒子等。另外，人類即使能移居其他星球也還面臨著微重力的巨大挑戰(zhàn)。

輻射是人類移居其他星球所面臨的巨大挑戰(zhàn)之一。在太空中的輻射主要有x射線、γ射線、字宙射線和高速太陽粒子。前兩者已被大量的事實證明是致人患癌和其他疾病的重

要元兇，而后兩者還沒有研究結(jié)果證明它們對人的危害有多大，但危害是顯而易見的。宇宙射線是由低原子的氫到重原子的鈾的離子組成，是一些高能粒子。在地面上的粒子加速器上的實驗表明，動物吸收高劑量的粒子會造成神經(jīng)腦組織損傷和癌癥等疾病。

男一方面，在太空和其他星球上人類會因微重力環(huán)境下的失重而造成肌肉和骨骼的萎縮。

由于失重。還可以造成人的內(nèi)耳平衡器的失常。導(dǎo)致前庭一視覺反射的損害，長時間都不能把眼光集中到目標上，同時會讓人失去方向感。由于存在這些危險，人類在移居其他星球之前必須把上述情況弄清?，F(xiàn)在，人類顯然不可能弄清開普勒-22b行星上的情況。但是可以通過弄清其他與地球相似的星球來了解這些情況。以火星為鑒

目前，人類正在了解火星上的環(huán)境是否適宜人類或生命生存。2004年1月9日，美國航空航天局宣布，勇氣號火星車首次測量了火星上的地表溫度，發(fā)現(xiàn)火星表面溫度為零下15攝氏度至零下5攝氏度，這意味著火星上的氣候比較“宜人”，與地球上的溫差變化有相似之處，可供人類居住。但是，溫度只是其，中一項條件，更重要的是其他條件，如是否有氧氣、水以及是否有輻射。

有鑒于此，2011年11月26日美國航空航天局又發(fā)射了另一個火星車――好奇號去火星，主要是探索火星過去或現(xiàn)在是否存在適宜生命生存的環(huán)境。但是，這一任務(wù)也極具挑戰(zhàn)性，因為好奇號火星車要行進9億公里，預(yù)計于2012年8月6日在火星著陸，展開為期一個火星年(約687個地球日)的探測活動。

通過好奇號上的設(shè)備，如火星樣品分析裝置和全景攝像機，人們可能獲得許多關(guān)于火星真實環(huán)境的清晰圖片，以此來推斷火星表面之下的水冰是否可以用來提取氧氣和液態(tài)水，或者可否直接從大氣里獲得氧氣；同時，也能從火星上所獲得的樣品得知火星塵土是否有毒，火星表面是否有沙塵風(fēng)暴，人在上面是否會受到影響，人類是否能夠在火星上獲得可資利用的資源等等。

男一方面，2007年，美國的另一個火星探測器――奧德賽在火星赤道附近發(fā)現(xiàn)了一個奇特的地下洞穴系統(tǒng)，其中至少包括7個巨大的洞穴，它們的晝夜氣溫變化不大，而且能阻擋飛沙走石、狂風(fēng)暴雨。研究人員運用熱紅外成像技術(shù)對其中兩個洞穴進行了進一步勘測。發(fā)現(xiàn)其溫度在一天之內(nèi)相當恒定。在白天，洞穴內(nèi)比地表上能曬到陽光的區(qū)域要冷，但比在陰影下地區(qū)溫度高；在夜里，洞穴溫度則高于周圍地區(qū)。

如果人類登陸火星，這些洞穴將是建立基地的最佳選擇。因為，人類如果想移居火星和其他星球，需要首先在這些星球上建立基地。這就像在地球上一樣，洞穴能為人類提供遮蔽，特別是抵擋沙塵暴和極端的天氣。如果在火星上有洞穴，即使在這個紅色星球上有各種輻射和危險物質(zhì)，洞穴也能為移居者提供幫助，比如它們能抵擋流星雨、太陽風(fēng)暴、紫外線和太空高能粒子對移居者和探索者的侵襲。

移居火星要等1000年

顯然，火星是人類目前所探索到的最理想的移居地，因為它的各種環(huán)境與地球相似?；鹦鞘浅鹦侵怆x地球最近的行星，它離地球5570萬～12000萬公里?；鹦潜鹊厍蛐∫恍?，半徑為地球的53％，體積為地球的15％，質(zhì)量為地球的11％，表面重力為地球的38％?；鹦怯邢”〉拇髿?，95％是二氧化碳，還有3％的氮，大氣密度約為地球大氣的1％?；鹦敲?4.63小時自轉(zhuǎn)一圈，并在圍繞太陽公轉(zhuǎn)，周期為687天，因而與地球一樣，有四季分明的氣候。

美國火星協(xié)會制定了一個人類移居火星的計劃，在％000年后人類可能移居火星。

第一步是給火星加熱，因為火星表面溫度為零下15攝氏度至零下5攝氏度。加熱的方法有多種，如讓一顆直徑2.5公里左右的小行星去撞擊火星，撞擊產(chǎn)生的巨大能量將使火星上的1萬億噸冰融化成水，或者把一面直徑超過120公里的大鏡子安裝在火星表面21公里以上的軌道，讓太陽光反射到火星。

第二步是形成雨雪等天氣現(xiàn)象。對火星加熱后，火星土壤中釋放出來的二氧化碳可以在20年內(nèi)讓火星溫度再升高5.6攝氏度，這時候一些冰開始融化成水，水也開始蒸發(fā)，并形成雨雪等天氣現(xiàn)象。

篇7

“這是一個完全可行的想法?！泵绹娇蘸教炀謬姎馔七M實驗室的工程師約翰·布羅菲說。他參與組織了這次研討會。

事實上，此類想法多年來一直是美國航空航天局所實施的諸多地球防御計劃中的一部分。它們的主要研究對象就是那些可能會對地球構(gòu)成威脅的星體，不過目前還沒有發(fā)現(xiàn)什么潛在的目標。根據(jù)美國航空航天局的估計，在距離地球約4500萬千米的范圍內(nèi)，一共存在著約19 500顆至少有100米寬、利用望遠鏡足以觀測到的小行星。雖然對天體進行重新布局這一做法多少有些過分，但是這一行動也有其優(yōu)點。奧巴馬政府已計劃把宇航員送到近地小行星上，他們需要在一個微型航天器里待上3個-6個月，同時還要面臨深太空航程可能遇到的所有風(fēng)險。相對來說，使用機器人不僅能夠近距離接觸小行星，而且只需1個月的時間就能抵達目的地。

可以把小行星停在地球和太陽的引力平衡點（即所謂的“拉格朗日點”）上，成為人類探索外太空的一個固定基地。這一工程具有許多優(yōu)點，其中之一是：從地球向太空發(fā)射物體需要大量的電力、燃料和資金來使發(fā)射物擺脫地球的引力，而利用小行星上開采的資源，則能夠非常容易地在太陽系中穿行。

“許多小行星能夠為人類探索外太空提供不少幫助。比如行星上的金屬元素（例如鐵）可以用來建造空間基地；有些行星上含有大量的水，不僅能夠用于維持生命，而且可以將其分解成氫氣和氧氣，用于制作燃料；同時，宇宙飛船船體周圍的小行星風(fēng)化層能夠屏蔽來自深太空的射線輻射，從而保證飛船能夠更為安全地前往其他行星；小行星也可能成為人類在月球上建設(shè)營地的補給站之一，為基地提供足夠多的資源，從而使人類對太陽系進行更加深入的探索。”行星協(xié)會的創(chuàng)始人之一、加州理工學(xué)院研討會的另一個組織者、工程師路易斯·弗里德曼說。此外，小行星上還有許多潛在的礦產(chǎn)資源，可以開采后帶回地球。即使是一個體積比較小的小行星，其含有的金屬都可能是人類歷史上所開采的全部金屬量的30倍左右，估計價值70萬億美元。另外，天文學(xué)家也有機會對太陽系的早期星體進行近距離的觀察和研究，從而獲得一些重要的科學(xué)數(shù)據(jù)。

雖然這一計劃在技術(shù)上是可行的，但是要移動小行星并不是一件容易的事，因為小行星的重量基本上都在百萬噸以上。大多數(shù)的小行星是不規(guī)則的巖石塊，它們沿著不規(guī)則的軸進行無序的自轉(zhuǎn)，這要求工程師能夠?qū)@個具有巨大潛在危險的“大家伙”進行絕對的控制。行星協(xié)會的工程師馬爾科·坦塔蒂尼說：“這和行星防御完全相反，如果做錯了某件事情，那么可能會釀成另一起‘通古斯事件’?！彼岬降摹巴ü潘故录笔且黄鹩?908年發(fā)生在俄羅斯地區(qū)的由流星或彗星引起的巨大爆炸事件。當然，根據(jù)計劃，任何一顆被帶回地球的小行星都會足夠小，以避免發(fā)生類似悲劇。

盡管如此，對于那些喜歡克服各種潛在困難的工程師來說，這些問題都有可能被一一解決掉。工程師路易斯·弗里德曼說，小行星移動計劃將有助于展示人類在外太空中建設(shè)空間基地的能力。例如，該計劃將告訴工程師怎樣去捕獲一個不合作的目標，而這對于未來的行星防御來說是一種非常好的前期實踐。如果捕獲一顆比較大的小行星的任務(wù)過于艱巨，研究人員可以首先以那些體積較小的行星（例如直徑為2米～9米）為目標，然后隨著工程師各項技術(shù)的提高，再處理大一些的小行星。

2010年，工程師約翰·布羅菲曾幫助美國航空航天局噴氣推進實驗室進行過一項有關(guān)的研究，探討了將一顆寬約2米、重約10噸的小行星帶到國際空間站的可行性。這項任務(wù)將能夠幫助宇航員和工程師，使他們學(xué)會如何在太空中處理小行星上的有關(guān)材料和礦石。噴氣推進實驗室的研究表明，機器人使用一些簡單的工具（例如用凱夫拉纖維制成的大袋子）就能夠捕獲到小行星，并將其帶到空間站或放置在“拉格朗日點”處。當然，這樣的小物體不會對大型目的地產(chǎn)生什么大的影響。美國航空航天局蘭利研究中心的工程師丹·馬扎內(nèi)克說：“美國航空航天局并不想去那些比自己的宇宙飛船還要小的地方。”

不論捕獲體積大還是小的小行星，實施這些計劃都需要巨大的投資。據(jù)估計，即使捕獲一顆很小的小行星也需要至少10億美元；而對于那些大一些的小行星來說，可能需要上百億美元。因此，怎樣去說服納稅人通過這些方案，將是一件非常棘手的事情?？紤]到任何一顆小行星上都會存在一些可以利用的資源，民營企業(yè)可能會有興趣參與到該計劃中來。一個可能的方案是：首先完成計劃的第一部分——把小行星推到近地軌道上，然后通過商業(yè)競價讓勝出的開發(fā)商登陸小行星進行有關(guān)的開采。

雖然這一科研計劃已經(jīng)足以使人興奮，但這并不是專家的最終目的。單純地判斷那些小行星被帶回地球軌道后所產(chǎn)生的價值是不夠的，因為小行星還有助于人類對太陽系進行更深入的探索。美國航空航天局戈達德太空中心的化學(xué)家約瑟夫·納斯說，利用無人駕駛的機器人進行的任何一項太空探索活動都比較省錢。約翰·布羅菲說：“最終，我們將實現(xiàn)這樣一個目標：幫助人類前往太陽系的其他地方?！?/p>

雖然專家還沒有就該計劃所有的細節(jié)達成一致意見，但他們會在以后的研討中對有關(guān)細節(jié)及規(guī)范進行商定，并有可能獲得美國航空航天局的支持。最后，許多人一致認為，把一顆小行星帶回地球軌道，將有助于創(chuàng)建一個能夠重復(fù)使用的載人航天飛行基地，同時為人類在未來探索深太空提供寶貴的經(jīng)驗。

最近，美國航空航天局的科學(xué)家宣布，正在籌劃捕捉一顆500噸的小行星并重新部署它，把它變成一個空間站，為宇航員前往火星提供一些幫助。

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中圖分類號：G64 G42 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8500（2012）10-0090-01

一、工業(yè)設(shè)計教學(xué)現(xiàn)狀對CAID教學(xué)的影響

工業(yè)設(shè)計教學(xué)的一項重要內(nèi)容即是計算機輔助工業(yè)設(shè)計教學(xué)，因為當今幾乎所有設(shè)計圖紙都要經(jīng)過計算機繪制并呈現(xiàn)給審視者。以目前的專業(yè)分類來講，工業(yè)設(shè)計本身是相對完整的一門學(xué)科，然而工業(yè)設(shè)計本身的跨學(xué)科特點又造成了其內(nèi)容不局限于某一個特定范疇。就拿最基本的工業(yè)設(shè)計學(xué)科大類來講，工業(yè)設(shè)計在本科階段會有不同院校根據(jù)不同實際確定其屬于文科或者工科。比如筆者本科就是以理工科類考生入學(xué)并取得工學(xué)學(xué)位，而目前執(zhí)教的單位本科生是藝術(shù)類生源卻可以拿到工學(xué)學(xué)位；而有些院校則可獲得文學(xué)學(xué)位；現(xiàn)如今隨著藝術(shù)類成為一個獨立的大類，工業(yè)設(shè)計又可以拿藝術(shù)學(xué)學(xué)位。凡此種種，都是對工業(yè)設(shè)計跨學(xué)科特點的直接印證。

工業(yè)設(shè)計專業(yè)本身的學(xué)科特點必然造成的一個結(jié)果就是給許多人留下巨大的創(chuàng)造空間。從專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的專家角度看，這是一個有爭議的事情。因為不同的學(xué)科建設(shè)方向?qū)?dǎo)致不同的教學(xué)內(nèi)容安排，以CAID為例，工業(yè)設(shè)計專業(yè)本身已經(jīng)被演化成（甚至直接被命名）產(chǎn)品設(shè)計、3C設(shè)計、交通工具設(shè)計、家具設(shè)計、汽車內(nèi)飾設(shè)計、汽車造型設(shè)計、珠寶設(shè)計等等方向。無限制的劃分方向必然導(dǎo)致混亂，而這些工業(yè)設(shè)計的子方向似乎又非常貼切，所以讓工業(yè)設(shè)計學(xué)科負責人頭疼的事情隨之而來――有沒有一個萬全之策，讓教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)有條理、有目標。

CAID教學(xué)的軟件種類也因為上述問題而不斷的變化。大多數(shù)院校的本科生培養(yǎng)計劃中規(guī)定了計算機輔助教學(xué)的學(xué)時數(shù)，通常專業(yè)設(shè)計軟件的學(xué)習(xí)課時數(shù)大約在100左右（約5學(xué)分）。而教學(xué)軟件則通常需要涉及平面像素（Photoshop）、平面矢量（AI或Coreldraw）、三維Nurbs（Alias Studio 或 Rhino/犀牛）、三維柵格（3Dmax）、渲染（Showcase、V-ray、Keyshot）、工程（ProE、UG、CATIA、Solidworks）等等這幾大類，必備是平面軟件（像素和矢量），其他的都根據(jù)各自學(xué)科方向加以配置。但無論如何配置都需要有一個系統(tǒng)全套搭配的軟件群體系，最基本的配置是平面軟件兩個（像素和矢量）、三維軟件一個、渲染軟件一個，即最少學(xué)習(xí)四個軟件就可以完成設(shè)計的基本需要，而且似乎是隨意搭配出這樣一個軟件群體系就能滿足教學(xué)要求。

二、特定方向?qū)AID教學(xué)要求

但是沒有哪個院校甘心只培養(yǎng)一個最基本的入門型專業(yè)人才，每個院校都希望有自己的特點，因此而出現(xiàn)的問題就開始有點復(fù)雜了。因為這涉及到教學(xué)管理體系，比如某一個大學(xué)是重點突出航空航天方向的，那它所轄學(xué)院的設(shè)計專業(yè)就會重點打造航空航天領(lǐng)域的設(shè)計專門人才。而此對應(yīng)到CAID教學(xué)就需要努力打造一個航空航天專業(yè)可能涉及到的重點應(yīng)用軟件群體系。工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)科的負責人要在此努力打造航空航天領(lǐng)域的專門人才，那么CAID教學(xué)就要在軟件群體系中放入工程軟件，特別是航空航天領(lǐng)域常用的軟件，調(diào)查之下發(fā)現(xiàn)CATIA是最佳選項。于是就可以出現(xiàn)一個最基本的配套，即平面兩個、三維一個（用工程類的CATIA）、渲染一個。

這樣的航空航天方向CAID教學(xué)的目標到了一個階段，學(xué)時分配就又成了一個新問題。因為通用型的CAID教學(xué)只要求學(xué)生掌握最基本的設(shè)計軟件，而且主要以設(shè)計表現(xiàn)為主，即把效果圖呈現(xiàn)給審閱者。這是現(xiàn)階段許多人對CAID教學(xué)的認識，而這樣的認識確實不利于CAID教學(xué)。要有航空航天方向的特點，那就一定要比其他院校的設(shè)計專業(yè)有特點，CAID教學(xué)也一定是要力求塑造此特點。那么CAID教學(xué)就一定是要突出三維（工程類的CATIA）這個軟件的應(yīng)用實踐能力，而這個三維（工程類的CATIA）軟件恰恰是最難的一個。正常的100個學(xué)時要完成所有四個軟件學(xué)習(xí)就顯得那么力不從心了，因為一個CATIA的學(xué)習(xí)往往就要耗費掉大部分的學(xué)時。這還會導(dǎo)致工業(yè)設(shè)計學(xué)科負責人與本科培養(yǎng)計劃制定者、專業(yè)方向負責人甚至是院校掌舵人之間的不斷博弈，而這樣的博弈通常又難以持續(xù)，因為本科生培養(yǎng)總學(xué)時不變的情況下，要追加CAID教學(xué)學(xué)時來增強某方面設(shè)計應(yīng)用能力只能是壓縮其它科目課時數(shù)，這在現(xiàn)行教學(xué)體系下是個非常麻煩的事情，通常無果。

三、軟件技能的培養(yǎng)需要啟發(fā)式教學(xué)

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機器人航天員“Robonaut2”昵稱R2，它的外形十分像人，有頭、臂和軀干，是美國國家航空航天局和通用汽車公司聯(lián)合研制的仿真機器人，造價250萬美元。它集合了各種先進控制、傳感和視覺等技術(shù)于一身，并且其接口不需要做任何調(diào)整就可以與空間站上的各項設(shè)施連接。它可以使用所有航天員使用的工具，協(xié)助太空人處理一些枯燥或危險的作業(yè)，節(jié)省太空人的時間和保證太空人的安全。目前R2只能在實驗室中工作，未來提升功能后，將能在空間站內(nèi)四處移動和進行太空行走。

R2進入空間站以后，其任務(wù)可分為3個階段：第一階段是在圣誕節(jié)前后，對R2進行測試。那時，R2將被固定在一個固定支架上，工程人員測試它在太空失重環(huán)境下的工作情況。第二階段在2011年，美國航空航天局將R2的腿送往太空，使它成為一個完整的機器人，以便能在國際空間站內(nèi)協(xié)助航天員完成更多的任務(wù)。設(shè)計者也將檢測它在執(zhí)行不同任務(wù)時的功能，找出存在的問題，以便更好地改進。第三階段在2012年，地面工程人員將對R2實施電腦升級，使它有能力執(zhí)行太空行走任務(wù)，為今后更先進的太空機器人承擔更繁重任務(wù)鋪路。一些參與設(shè)計R2的工程人員說，仿真太空機器人可能在未來承擔國際空間站的清潔任務(wù)，在宇宙空間極冷、極熱的條件下為航天員拿各種工具，處理有毒氣體泄漏、起火等緊急狀況，甚至代替航天員到艙外執(zhí)行一些太空行走任務(wù)。另外，更加先進的太空機器人有望前往小行星、火星或更遠的星球執(zhí)行任務(wù)，為人類到達那里探路。

篇10

幸福航空公司發(fā)展戰(zhàn)略SWOT分析，是從幸福航空公司面臨的發(fā)展優(yōu)勢、發(fā)展劣勢、發(fā)展機遇和發(fā)展調(diào)整各個方面，全面解析幸福航空公司當前發(fā)展戰(zhàn)略具體情況和存在問題，并據(jù)此提出幸福航空公司發(fā)展戰(zhàn)略構(gòu)建思路，為幸福航空公司發(fā)展戰(zhàn)略重構(gòu)，提供前導(dǎo)性研究支持。

1.優(yōu)勢分析

第一，政策環(huán)境良好

中國經(jīng)濟發(fā)展正處在快車道，2010年GDP總量已跨過40萬億大關(guān)，躍居世界第二經(jīng)濟大國，從1999年總書記在西安提出西部大開發(fā)戰(zhàn)略以來，國家將西部發(fā)展作為今后一段時期的歷史任務(wù)和基本國策來抓，從中央層面實施了較大的扶持力度。2009年國務(wù)院將西安發(fā)展目標定位為建設(shè)國際化大都市，批準了西安閻良國家航空航天基地和西安國際港務(wù)區(qū)的建設(shè)申請，推出以建設(shè)大西安為引擎輻射整個關(guān)中――天水一線城市帶建設(shè)的關(guān)中――天水經(jīng)濟帶建設(shè)規(guī)劃。同時，民航總局在2010年開始試點民用航空旅游業(yè)的發(fā)展，而西安-蒲城-閻良-秦嶺一線作為先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點基地，已然開始了卓有成效的建設(shè)工作。陜西省、西安市也將發(fā)展航空航天產(chǎn)業(yè)作為高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要發(fā)展方向。無論從國家宏觀層面，還是地方中觀層面，以及企業(yè)發(fā)展政策層面，當前階段，是西安航空業(yè)企業(yè)發(fā)展的黃金機遇時期。

第二，區(qū)位優(yōu)勢明顯

幸福航空公司以西安-咸陽國際機場為中心，依托西安國際化大都市建設(shè)實現(xiàn)西部民用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展，具有得天獨厚的區(qū)位優(yōu)勢。首先，西安本身就是我國傳統(tǒng)的航空航天產(chǎn)業(yè)科研教育基地，擁有豐富的航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的高端人力資源。其次，西安咸陽國際機場、西安閻良飛機城和國家航天航空產(chǎn)業(yè)基地以及蒲城等地民用航空旅游業(yè)試點發(fā)展，為西安市航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，使得幸福航空公司等民用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有較為雄厚的產(chǎn)業(yè)發(fā)展根基。再次，西安作為西部大開發(fā)的橋頭堡城市，不僅具有對西部航空市場的強大輻射力，同時也是全國乃至世界航空市場中關(guān)鍵的戰(zhàn)略高地。幸福航空公司以西安市為中心基地，天然地享有堅實的產(chǎn)業(yè)積淀和人才支持，同時又獲得了西部航空市場廣闊的戰(zhàn)略發(fā)展縱深，也為未來幸福航空公司發(fā)展壯大后走向全國和邁向國際提供了天然地地利條件。

第三，硬件技術(shù)先進

幸福航空公司自成立以來，訂購選用的主飛機型是當今國產(chǎn)飛機中最先進的新舟60機型，該機型融合了國外先進機型設(shè)計理念，同時在我國航天工業(yè)數(shù)十年發(fā)展經(jīng)驗基礎(chǔ)上，針對我國具體航空航天天體環(huán)境設(shè)計而成，經(jīng)過實踐檢驗具有較高的安全性和優(yōu)良的航空性能。同時，駕馭這些主飛機型的飛行機師均來自東方航空等國內(nèi)著名航空公司資深航天飛行員，具有豐富的航空作業(yè)經(jīng)驗，而且，幸福航空公司還擁有一支專業(yè)化高水平的飛機維護技師隊伍，對所用飛機定期進行專業(yè)保養(yǎng)和維修，確保了在硬件技術(shù)上具備對國內(nèi)同類型區(qū)域民用航空公司的相對優(yōu)勢。

2.劣勢分析

幸福航空公司目前發(fā)展戰(zhàn)略是基于幸福航空公司作為西部航空業(yè)后起之秀的角色定位和歷史發(fā)展情況而產(chǎn)生的。幸福航空公司當前經(jīng)營發(fā)展戰(zhàn)略劣勢可以從組織管理、產(chǎn)品服務(wù)、市場營銷以及資源整合幾個方面來具體分析。

第一，組織層級較多，管理體系僵化

組織管理體系是幸福航空公司運營依托的主要管理、決策和執(zhí)行體系，影響著幸福航空公司發(fā)展的模式選擇。幸福航空公司目前組織管理體系采取的是國企傳統(tǒng)的垂直式管理方式。這種組織管理框架，按國企領(lǐng)導(dǎo)級別劃分職能部門和工作崗位，內(nèi)部管理等級制度嚴格，職能部門與公共服務(wù)部門交相混雜分工不清，而且其中中間層級設(shè)置較多，工作崗位權(quán)責匹配度不高，各層與各部門間協(xié)調(diào)成本較大，整體管理框架過于機械僵化，針對員工和各級管理者的激勵機制極不健全。

第二，業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)單調(diào)，服務(wù)缺少縱深

東方航空公司以在中國西部支線航空市場提供中短途航空交通服務(wù)為主要業(yè)務(wù)發(fā)展內(nèi)容，目前雖然已經(jīng)初步建立起了以西安為基地，覆蓋陜西、山西、河南、甘肅、寧夏、四川和新疆等多地多個城市的地方支線航空服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。但就具體提品服務(wù)的形式而言，多為常規(guī)性的線路，沒有充分凸顯出地方特色和資源優(yōu)勢，顯得服務(wù)比較平淡，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較單調(diào)，和大的全國性航空公司存在同質(zhì)性競爭，而且在服務(wù)上，目前強調(diào)的是在航服務(wù)，而較多忽視了航前和航后的服務(wù)。

第三，市場營銷手段傳統(tǒng)，智力支持嚴重不足

幸福航空公司在市場營銷方面，基本沿用傳統(tǒng)營銷手段，以專業(yè)銷售人員和機械營銷方式為主，雖然不斷提升營銷理念，提出滲透營銷概念并初步將之運用到公司的營銷實踐中，但總體來看，尚沒有形成全方位立體式的營銷渠道和手段體系。幸福航空公司2011年市場開發(fā)資金分布中，電視、廣播、專業(yè)期刊、報紙、電話等渠道推廣占比均在10%以上，而在網(wǎng)站建設(shè)、微博推廣、博客推廣和移動傳媒推廣上比例均比較低，特別是微博推廣上甚至僅為3%，而當前航空客戶群體中以網(wǎng)站和微博為信息接收渠道的比例已經(jīng)超過70%，這種市場推廣的渠道構(gòu)成顯然與當前航空市場和客戶信息接收偏好是不相符合的。

第四，發(fā)展戰(zhàn)略格局較小，影響公司全面躍進

就幸福航空公司總體發(fā)展情況而言，無論其組織管理、還是產(chǎn)品服務(wù)，抑或市場營銷等等方面，之所以存在不足，其根本原因是幸福航空公司本身在發(fā)展定位和戰(zhàn)略格局制定上，囿于地方航空公司、特別是西部民用支線航空公司本身局限，無法從更為廣闊的商業(yè)運營視角和長期市場發(fā)展動態(tài)過程去看問題，導(dǎo)致戰(zhàn)略制定總體格局較小，戰(zhàn)略基本視界較為短視。

3.機遇分析

第一，西安建設(shè)國際化大都市與國際港務(wù)區(qū)契機

西安建設(shè)國際化大都市是幸福航空公司發(fā)展?jié)撛诘臋C遇。建設(shè)國際化大都市，首先必須要發(fā)展的就是航空等基礎(chǔ)交通事業(yè)，西安已經(jīng)明確要建設(shè)中國西部國際航空港和國際航空航天基地，因此幸福航空公司發(fā)展航空交通業(yè)務(wù)正當其時。此外，西安建設(shè) 灞國際港務(wù)區(qū)，將航空與物流兩者結(jié)合為一體，積極拓展航空業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)半徑，更是為幸福航空公司將單純航空服務(wù)拓展向航空物流綜合服務(wù)進行產(chǎn)業(yè)鏈擴展提供了絕佳切入點。

第二，國家民用航空旅游業(yè)發(fā)展契機

國家民航總局于2011年推出民用航空旅游試點項目，西安-蒲城-秦嶺一帶已經(jīng)作為初步試點基地，進行基于航空體驗和超短線旅游線路的試點開放。這是一個相較一般航空交通等業(yè)務(wù)更具有產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景的新領(lǐng)域，它將航空業(yè)與旅游業(yè)緊密結(jié)合起來，通過航空旅游體驗對具有較強消費能力的潛在重要客戶群體產(chǎn)生強烈吸引力。

第三，航空市場網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展契機

航空市場網(wǎng)絡(luò)化是互聯(lián)網(wǎng)時代航空業(yè)發(fā)展最為顯著的特點。中國互聯(lián)網(wǎng)用戶已經(jīng)超過8億，同時移動網(wǎng)絡(luò)使用者已逾3億，而且中國互聯(lián)網(wǎng)用戶，特別是移動終端使用者中，大多數(shù)為年輕白領(lǐng)階層，具有對航空服務(wù)和航空體驗較強的消費需求和支付能力。因此，當今時代，航空公司要發(fā)展，必須在市場推廣上加倍重視網(wǎng)絡(luò)信息宣傳和業(yè)務(wù)推廣工作。

4.威脅分析

第一，其他航空公司的競爭威脅

幸福航空公司當前最為主要的發(fā)展威脅來自同類型其他航空公司的同質(zhì)競爭。幸福航空公司目前主要的競爭對手有成都航空公司、重慶航空公司和南方航空新疆公司等。這些公司與幸福航空公司均屬區(qū)域性航空公司，均致力于發(fā)展區(qū)域性城際支線航空運輸業(yè)，均已在西部支線航空市場占據(jù)了一定市場份額，形成對幸福航空公司全方位的直接競爭威脅。

第二，其他交通工具競爭壓力

隨著交通技術(shù)不斷發(fā)展，新興交通工具在速度和安全性上表現(xiàn)愈來愈成熟完善，構(gòu)成了對航空運輸業(yè)的巨大挑戰(zhàn)。特別是高鐵在時速上已愈來愈接近客運飛機時速，其安全性能上幾乎與飛機不相上下。最為重要的是高鐵具有航空運輸不可比擬的價格優(yōu)勢，在準點運行上幾乎完勝航空客運。這就構(gòu)成了對航空運輸?shù)闹苯犹魬?zhàn)。

5.結(jié)論分析

綜合以上SWOT戰(zhàn)略分析，可以得出幸福航空公司發(fā)展戰(zhàn)略設(shè)計的前導(dǎo)線索，具體以戰(zhàn)略矩陣形式分析如表1-1。

機會與威脅因素＼&優(yōu)勢（Strength）＼&劣勢（Weakness）＼&（1）政策環(huán)境良好

（2）區(qū)位優(yōu)勢明顯

（3）硬件技術(shù)先進

＼&（1）組織層級較多，管理機制僵化

（2）業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)單調(diào)，服務(wù)缺乏縱深

（3）市場營銷手段傳統(tǒng)，智力支持嚴重不足

（4）發(fā)展戰(zhàn)略格局較小，影響公司全面躍進＼&機會（Opportunity）＼&SO戰(zhàn)略＼&WO戰(zhàn)略＼&（1）西部大開發(fā)，西安國際化大都市和國際港務(wù)區(qū)建設(shè)契機

（2）國家民用航空旅游支線試點契機

（3）航空市場網(wǎng)絡(luò)化契機＼&幸福航空公司如何利用其優(yōu)勢把握它的機會？

（1）抓住西部大開發(fā)等有利政策實現(xiàn)跨越式發(fā)展

（2）抓住西安民用航空旅游支線試點和國際港務(wù)區(qū)建設(shè)契機實現(xiàn)業(yè)務(wù)革新和產(chǎn)業(yè)鏈拓展

（3）抓住航空市場網(wǎng)絡(luò)化契機利用硬件技術(shù)優(yōu)勢實現(xiàn)以小博大式市場擴張＼&幸福航空公司如何克服劣勢把握機會？

（1）優(yōu)化組織架構(gòu)，提升管理效率

（2）豐富業(yè)務(wù)內(nèi)容，激勵業(yè)務(wù)創(chuàng)新，實現(xiàn)全程式立體服務(wù)

（3）利用信息技術(shù)創(chuàng)新營銷手段，積極完善公司人才培養(yǎng)、市場研究和產(chǎn)品創(chuàng)新機制

（4）提升戰(zhàn)略目標，樹立公司發(fā)展遠大抱負，以更宏大視野審視公司發(fā)展戰(zhàn)略＼&威脅（Threats）＼&ST戰(zhàn)略＼&WT戰(zhàn)略＼&（1）航空業(yè)同業(yè)競爭

（2）高鐵等其他交通方式競爭

＼&幸福航空公司如何利用其優(yōu)勢應(yīng)對所面臨的威脅？

（1）健全公司管理機制，完善服務(wù)體系，提升服務(wù)質(zhì)量，實施差異化競爭策略，積極開展同業(yè)差異化競爭

（2）大力提升服務(wù)質(zhì)量，拓展業(yè)務(wù)半徑，以優(yōu)質(zhì)服務(wù)和特殊產(chǎn)品，贏得與其他交通方式競爭優(yōu)勢＼&幸福航空公司如何克服其劣勢以應(yīng)對所面臨的威脅？

（1）大力培養(yǎng)和引進科技和市場推廣人才，建立有效的人才激勵機制。

（2）深入研究市場規(guī)律，堅定實施差異化競爭策略＼&]

參考文獻：

[1]莊選時.我國中小民營企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].湖南工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.6