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1 金属增材制造的种类和原理
金属增材制造（Additive Manufacturing，简称AM）技术区别于传统的铸、锻、焊等热加工“等材成形”技术及车、铣、磨等冷加工“减材成形”技术的一种全新的制造方法，是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，是一种自下而上的制造方法[2]。它是融合了计算机软件、材料、机械、控制等多学科知识的系统性、综合性的技术。增材制造按照不同的加工方法可分为激光增材制造、电子束增材制造、电弧增材制造等，有的加工方法仍可细化成两种或多种不同的具体方式。下面将对各种不同增材制造方法的原理和特点进行阐述，并对各自的国内外研究现状进行介绍。
2 激光增材制造
激光增材制造分为激光选区熔化技术和激光直接沉积技术，激光选区熔化成形技术原理：它是以激光作为热源，一层一层熔化金属粉末，直接制造出近形的金属零件。
激光快速成形技术打破了传统材料去除或变形加工成形方法的限制，利用“离散+堆积”的材成形思想，通过同步送粉（送丝）或激光熔覆数字化成形一步实现工件的精确成形；属近净成形制造技术。激光直接沉积技术是在快速原型技术和激光熔覆技术的基础上发展起来的一种先进制造技术。该技术是基于离散/堆积原理，通过对零件的三维CAD模型进行分层处理，获得各层截面的二维轮廓信息并生成加工路径，在惰性气体保护环境中，以高能量密度的激光作为热源，按照预定的加工路径，将同步送进的粉末或丝材逐层熔化堆积，从而实现金属零件的直接制造与修复。
约翰霍普金斯大学、宾州大学和MTS 公司开发出一项大功率CO2激光 “钛合金的柔性制造”技术，并成立AeroMet公司。该公司的目标就是实现具有高性能、大体积钛合金零件的制造，尤其是大型整体加强筋结构钛合金零件的快速成形。公司的主要研究方向为军事领域的航空航天用钛合金部件的激光增材制造。该公司制造的钛合金零部件已实现装机使用。已使用零件分别为F-22战斗机的某接头、F-18战斗机的翼跟加强板的连接吊环和起落架连接杆。其中，F-22的接头件能够达到要求疲劳寿命的两倍以上，翼根加强筋达到要求疲劳寿命的四倍以上，起落架连杆疲劳寿命超过原件的30%。
美国Sandia国家实验室的Griffith研究组提出以激光熔覆沉积成形为基础的激光净成形（Laser Engineered Net Shaping）技术，并将此技术用于修复涡轮发动机的零部件。研究的材料种类包括不锈钢、钛合金、高温合金等，成型件的强度和塑性均比锻造件得到显著地提高。研究小组还通过对控制软件的研究和改进，将加工精度提升了一个等级。其水平方向加工精度达到0.05mm，垂直方向加工精度达到0.4mm，加工后零件的表面光洁度达到6.25μm。但是成型精度的提高会影响到成形效率。特别值得一提的是，研究组通过改变金属粉末的成分，实现了材料成分在一个零件上的梯度变化，从而使得零件的不同部位具有了不同的力学性能，这就为零件的设计优化提供了一种新的方法。
国内的增材制造相关研究虽然起步较晚，但是一些相关的大学和研究机构已有异军突起之势，在某些方面甚至达到国内外领先的地步。西北工业大学的黄卫东教授的团队在快速原型制造技术的基础上提出了激光增材制造技术的研究思路，进行了相关的研究探索。并成功运用激光立体成形技术制造出了大型飞机的钛合金翼梁缘条和飞机发动机的高温合金空心叶片，综合力学性能优于同等条件下的锻件。北京航空航天大学的王华明教授采用激光增材技术制造出大尺寸金属零件，并应用于新型飞机的研制过程中，不但提高了飞机的结构强度，而且大大缩短了飞机的研制周期，并于2012年获得国家科学技术进步一等奖。
但是激光增材制造也存在一些问题[3]。比如：球化现象、裂纹敏感性、残余应力等，而且设备较昂贵、能量利用率低、低熔点金属材料的受热变形、速度与精度之间的矛盾等问题也尤为突出。尤其对铝合金而言，由于液态铝的光反射率很高，激光照射在液体表面大部分反射掉，导致其能量损失严重；而且铝合金熔点较低，激光的能量密度很高，对大型薄壁零件或者壳体增材时，翘曲变形较严重。
3 电子束增材制造
电子束增材制造分为熔丝沉积成形和电子束选区熔化成形，电子束熔丝沉积技术又称为电子束自由成形制造技术（Electron Beam Freeform Fabrication，EBF）。在真空环境中，电子束轰击金属表面形成熔池，金属丝材通过送丝装置送入熔池并熔化，同时熔池按照预先规划的路径运动，熔池金属逐层凝固堆叠，达到致密的冶金结合，从而制造出金属毛坯件，最后进行表面精加工和热处理。特点：沉积效率高、真空环境有利于零件的保护、内部质量好、可实现多功能加工。电子束选区熔化成形技术[4]（Electron beam selective melting， EBSM）的工艺原理。先在铺粉平面上铺展一层粉末并压实；然后，电子束在计算机的控制下按照断面轮廓的信息进行有选择的熔化，层层堆积，直至整个零件全部熔化完成；最后，去除多余的粉末得到所需的三维零件。特点：成形精度高，成形件表面质量较好，光洁度较好，可用于近成型增材制造。
Calcam公司[5]采用电子束熔丝沉积增材制造技术，通过对工艺参数和控制系统的把控，制造出了综合力学性能优于锻件的TC4钛合金叶轮部件，并成功应用于某型飞机上。
2001年瑞典的Arcam公司成立以来，以电子束增材制造技术在粉末近净成形精度、效率、成本和力学性能等方面具有的优势，针对它的研究很快成为了国外科学前沿的研究热点。德国纽伦堡大学、英国华威大学、美国北卡罗莱纳大学以及美国波音公司、Synergeering集团、德国FAruth公司、瑞典VOLVO公司等都陆续开展了相关的研究。美国Sciaky公司联合Lockheed Martin、Boeing公司等也在同时期合作开展了研究，成形钛合金时，最大成形速度可达18kg/h，力学性能满足适航要求。意大利AVIO公司[8]采用其自行制造设备开发出航空发动机复杂TiAl基合金构件，并成功应用在新一代航空发动机上。
2006年北京航空制造工程研究所开始对电子束熔丝沉积成形技术进行深入研究。设计并制造了国内首台电子束熔丝沉积成形设备，对TC4、TC18、TA15、等钛合金以及A100超高强度钢的力学性能进行了系统的研究。研制了大量钛合金零件和试验件。2012年，采用电子束熔丝成形制造的钛合金零件在国内飞机结构上率先实现了装机应用。
目前电子束增材制造仍面临着一系列技术问题，吹粉、球化现象、变形及残余应力控制、表面粗糙度等。而且，电子束增材设备十分昂贵，设备维护成本较高。因为电子束加工需要真空保护，所以其制造周期较长。对轻合金薄壁件的增材制造而言，同样存在着变形严重的难题。
4 其他增材制造方法
4.1 电弧增材制造
电弧增材制造又叫做形状金属沉积（shaped metal deposition SMD）技术。它采用的是钨级气体保护焊技术和高密度丝材。工件在保护气环境下被层层叠加制造，同时焊接机器人直接由电脑CAD模型控制。通常情况下，精度和表面质量都不如激光或电子束增材制造。但是，它可以制造大到1m3的工件并且沉积速率可以达到1kg/h。因此，高速的电弧增材制造大型高密度部件的能力在这方面使得它比其他方法具有巨大优势。
英国谢菲尔德大学的贝恩等人用六轴联动的机器人在两轴的平台上对铜丝材进行电弧增材制造，获得了厚度为20mm的箱体坯件。组织性能接近同等条件下激光增材的性能。
天津大学的尹玉环等人使用TIG电弧作为热源对5356铝合金零件的增材成形进行了研究。研究结果表明：同一层成形时通过对道次间冷却时间的控制可以获得较好的增材成形效果，而对整个成形件而言不同层之间冷却时间的合理控制对获得良好的增材成形效果也起着至关重要的作用。还发现在后续焊接中采用不同的焊接速度虽然可以有效的控制热输入量，但是如果焊接速度的差异过大将导致增材成形过程的稳定性变差。
华中科技大学的王桂兰[7]等研究了电磁场对电弧熔积快速成形温度场及参与应力的影响，研究结果表明：添加磁场之后，成形件表面温度场各温度区域范围增大，熔积层表面热循环峰值温度升高，冷却速度降低，成形件表面的纵向和横向残余应力均减小。
电弧增材制造也存在一些不可回避的难题[8]：吹粉和球化现象严重造成成形稳定性差、成形材料种类的局限性、成型零件易发生开裂和变形综合力学性能较差、组织差异大和需要较多的后期精加工等。
4.2 超声增材制造
超声增材制造Ultrasonic additive manufacturing（UAM）作为一种固态金属成形加工方式，它是运用超声波焊接方法，通过周期性的机械操作，将多层金属带加工成三维形状，最后成形为精确的金属部件。下面是滚轴式超声焊接系统，它是由两个超声传感器和一个焊接触角组成，传感器的振动传递到磁盘型的焊接触角上，能够在金属带与基板之间进行周期性的超声固态焊接，进而触角的连续滚动将金属带焊在基板上。这种技术能够使铝合金、铜、不锈钢和钛合金达到高密度的冶金结合。若将它与切削加工做比较，UAM可以做出深缝、空穴、格架和蜂巢式内部结构，以及其他的传统的切削加工无法加工的复杂结构。
5 展望
增材制造技术经过二三十年的探索发展，目前正处于蒸蒸日上的时期，一方面期待在技术上有新的突破，提高增材制造在材料、精度和效率上的要求；另一方面是基于现有技术的新应用，拓宽增材制造的应用领域和范围。相信在不久的将来，一定能看到增材制造技术在航空航天领域的更大范围的应用。
参考文献：
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[2]李涤尘，田小永，王永信，等.增材制造技术的发展[A].地14届全国特种加工学术会议论文集[C].2011.
[3]宋建丽，邓绮林，葛志军，等.镍基合金激光快速成形裂纹控制技术[J].上海交通大学学报，2006，3.
[4]颜永年，齐海波，林峰，等.三维零件的电子束选区熔化快速成形[J].机械工程学报，2007，43（6）：87-92.
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[6]锁洪波.解开电子束快速成型的神秘面纱[N].中国航空报，2013-2-7（T2）.
中图分类号：X738 文献标识码：A
我国是世界四大文明古国之一，尽管航空航天科技属于现代化科技的研究成果，但是早在2000多年以前，我国和航空航天科技就已经结下了不解之缘，无论是历代史册还是民间传奇话本小说中都有着许多行有关的神话传说，比如我国最著名的“嫦娥奔月”这一神话小说，此外还有鲁班制作木鸟等的飞天尝试，这些丰富的想象和勇敢的尝试对于现代航空航天技术的萌芽有着非常重要的推动作用。
1航空航天的概念和发展历程
1.1航空航天的概念
二十世纪以来，人们在对自然进行认识和改造的过程中，所以取得的最大的成果就是航空与航天，航空航天科学技术的发展对我们的生活产生了非常重要的影响，标志着人类文明发展到一个新的高度。
生活中人民一提到“航空航天”，首先想到的就是火箭、载人宇宙飞船等的发射，但是这种认识实际上是错误的，事实上，航空航天也并非是一个单词，而是一组词语，航空和航天分别有着自己的概念：所谓航空指的是地球的大气层范围之内，飞行器所进行的航行活动。而航天则是指飞行器在冲出大气层之后的宇宙空间所进行的航行活动。
1.2航空航天的发展历程
一直以来，人类都没有停止过对宇宙的探索和对飞翔的追求。在二十世纪以前，由于受到较低的科技和生产力水平的限制，人民对于宇宙的探索和对飞翔的追求都只能通过想象来进行，尽管有很多先驱者做了一些努力和尝试，例如我国西汉时期的滑翔尝试等，但是都收效甚微。直到18世纪热气球的成功升空，人们终于拉开了实现飞翔梦想的序幕。而人类在天空翱翔这一梦想的真正实现实在二十世纪初期，第一架可操纵的飞机被发明出来，并且成功飞行。此后，许多专家人士坚持不懈的努力研究飞行科技，大大促进了航空科学技术的发展，增强了人类探索和征服宇宙的信心。二十世纪中期，第一个人造地球卫星的成功发射是航空航天科技发展的重要里程碑，人们开始正式对宇宙进行探索。
在二十世纪，航空航天进入了科技和事业双发展的“期”。在这一时期，人类的科技发展水平有了质的突破，社会生产力水平也大大提高，这都大大促进了航空航天研究成果的出现。尽管目前人类所进行的航空航天活动仍然处于初级阶段，但是其所起到的作用和产生的影响已经覆盖了人类生活的方方面面，所以非常有必要进行航空航天知识的普及。
2普及航空航天知识的必要性
在现代世界追求和平的浪潮下，航空航天活动在进行的过程中一直都是以和平、为全人类造福为主要目标的。尽管现在的航空航天活动的初始目的都是为国家军事进行服务，但是其所造成的影响范围并非局限于军事领域，它对社会生活和国民经济的发展也产生了非常重大的影响。
2.1对人们探索、热爱科学精神的鼓励
航空航天技术是人们对于宇宙这一未知世界进行探索所取得的重要成就，具有着鼓舞人心的作用；此外，航空航天技术融合了当前世界各种高新技术，是对人类科技水平进步以及科技人勇往直前、不畏风险精神的完美展示。所以，大力普及航空航天知识可以让人们近距离接触到当前世界高新技术的研究成果和科技人的精神，有助于提高国民素质和探索、创新精神。
2.2对青少年有着特殊的教育意义
向广大青少年进行航空航天技术的普及，能够极大地吸引青少年对于航空航天科学技术知识以及对自然和宇宙进行探索和改造的热情，提高他们对科学和自然学科的学习兴趣。但是对青少年进行航空航天知识的普及并不代表要求青少年要将学习和工作方向定位为航空航天科技工作。其更深层次的意义是帮助青少年学会从微观到宏观的角度观察和认识世界，了解到世界的广大和宇宙的浩渺，从而帮助他们树立正确的世界观、人生观和价值观，因此普及航空航天知识对于青少年来说，有着非常重要的意义和必要性。
2.3有着相当的经济价值
航空航天技术与其他科学技术相互结合开创出大量的新型技术途径，而这些技术途径的使用为国民经济的发展带来了巨大的经济效益。其中最为典型的就是卫星通信技术，它以其高度的灵活性和可靠性、高质量和高容量以及超远距离等优点成为现代人们进行信息通讯的首选。除此之外，还有地球资源卫星的运用，大大降低了人们进行地球资源的普查的时候所消耗的成本，而且避免了各种意外的发生，大大保障了人身安全。
3结语
尽管目前我国在航空航天技术和事业方面取得了相当瞩目的成果，但是与西方的发达国家相比，我国的航空航天科技水平仍然处于相对劣势的地位，因此我国需要大量新鲜的航空航天技术专业人才和创新型人才的加入，但是当前我国民众对于航空航天知识的了解远远不够，尤其是青少年对于航空航天技术的热情和兴趣非常的低，因此，非常有必要进行普及航天航空知识活动，从而提高我国人民尤其是青少年对于航空航天技术的兴趣和热情，为我国航空航天技术的发展培育一批有生力量。
参考文献
那么，航天专业有着怎样神秘的内涵？若想投身于航天事业，应该选择什么专业？在大学时代要做好哪些职业准备？航天专业毕业生的就业前景又如何呢？
专业设置特点
航天是个令人向往又神秘的职业。为了推出本期专题，记者在做了充分案头准备后进行了调查采访，现在，就让我们按照航天器的发射程序走进航天类专业。航天器升空的每一个步骤都涉及很多交叉学科与专业，本文中所列举的，是每一个步骤所对应的比较重要的专业之一，其中有些专业既涉及航空类，也涉及航天类。
小贴士：载人飞船升空分几步？
第一步，随着倒计时口令，点火升空。逃逸塔分离。
第二步，助推器分离。一、二级分离，一级坠落。
第三步，整流罩分离，船箭分离。5次变轨控制后，航天器进入预定椭圆轨道。
第四步，太阳能帆板打开。
第五步，航天员执行空间任务。
第六步，返回大气层。
航空和航天有着密不可分的联系，又有所区别。前者是研究近地面飞行环境及物体的，而后者是研究大气层外高空飞行环境及物体的。航空航天类专业主要研究飞行器的结构、性能和运动规律，培养把飞行器设计制造出来并送上太空的工程技术专业人才。无论是飞机还是航天飞行器，都是综合科学技术的结晶，因此从广义上讲，材料科学与工程、电子信息工程、自动化、计算机等都是航空航天技术不可或缺的学科基础。随着航空航天事业的迅猛发展，近年来又催生出航天运输与控制、遥感科学与技术等新兴专业。
中国有7所国防院校，11家央属国防企业集团。涉及航天领域的专业，排名前三位的高校分别是哈尔滨工业大学、西北工业大学和北京航空航天大学。其中尤属哈工大的航天专业实力强，毕业生中有很多已成为各领域的专家和骨干，如中国航天科技集团副总经理马兴瑞、中国空间技术研究院院长袁家军、海王集团总裁张思民等。
“关行器设计专业，一共包括三个方向：卫星、火箭和导弹。最开始觉得火箭和导弹都比较‘暴力’，所以高考填报志愿时，我选择了与航天工程紧密相连的卫星方向。”北京航空航天大学宇航学院大四的小和介绍说，北航宇航学院下设三个专业：飞行器设计与工程专业、探测制导与控制技术专业和飞行器动力工程专业。其中，飞行器设计与工程专业的学生主要学习飞行器设计方面的基本理论和基本知识，并受到航空航天飞行器工程方面的基本训练；探测制导与控制技术主要负责航天器送入太空后，对其进行制导和各种变轨姿态调整控制；而飞行器动力工程主要负责研制火箭发动机。据宇航学院的学生介绍，这三个专业中，飞行器设计与工程专业最热门，而选择探测与动力专业的人数则要少一些。
航天专业的学业与素质要求
航空航天类专业对学习者的要求是“厚基础、强能力、高素质、重创新”。学生要学习和掌握航空航天技术的基础理论和知识，接受航空航天飞行器工程方面的系统训练，通过各种实践性教学环节，可具备坚实的理论基础，良好的实践能力和分析、解决问题的能力、以及创新能力。毕业生在数学、物理、力学、计算机等方面的基础比较扎实，在逻辑、分析、空间想象力、推理等思维上优势明显，知识面宽，适应力强，发展潜力大。本科毕业生考取研究生的比例很高，申请国外大学奖学金的成功率也较高。
如果你想学习航天专业，那么，除了一腔热情外，还需要做好哪些心理上的准备呢？
由于航天职业的特殊性，从事航天职业需要三种精神。
1. 刻苦学习精神
航天专业要求高、课程多、任务重，要成长为一个合格的航天人，除了工科的基础课程之外，还要学习诸如发动机设计、自动控制理论、数字电路等专业课程。
以北京航空航天大学飞行器动力工程专业为例，该专业一个本科生成长为博士生，仅力学就要学习20几门，学生们每天自习到11点已是习惯性作息。
同工科专业一样，航天工程对学生的实践能力要求也很强。学生除了修完课程、掌握理论，还要懂技术。因此，动手能力强、有组织协调能力的考生学这个专业很适合。
2. 吃苦奉献精神
“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”被誉为“载人航天精神”。神舟成功发射，被大众熟悉的只有少数几个人，但是背后有数以万计的航天人在默默无闻地工作着。“飞行工作更多的是辛苦，而不是神秘。工作人员需要比较强的抗压能力，以及良好的心理素质。”一位在航天一院702研究所做航天测试测量技术与设备的工作人员告诉记者，他们的工作时间上朝九晚五，但是来了试验任务，就要加班加点不分昼夜地把它完成。具体到个人的职业，航天火箭与飞船的设计制造需要反复测试某些零部件、程序的稳定性及安全性，比如像飞机上的“黑匣子”之类的东西，以保证飞行器、导弹等执行任务时万无一失，并获得飞行中或执行任务时所需要测量的参数。
此外，航天工作人员会经常去酒泉、西昌的靶场执行任务，而靶场是炮弹爆炸或飞船起飞、卫星发射的地方。
3. 团队协作精神
航天系统内部分工精细，一个课题需要众多研究者协作完成，团队协作精神在航天领域体现得更为充分。航天系统内部分工精细，一个课题需要众多研究者协作完成，有的时候自己的成果仅为别人做嫁衣裳而已，因此，在航天领域里少不了团队协作精神，一个人只能完成更多的任务，但是绝对不可能包揽所有的工作。正如一位在航天一院工作的孟先生所说：“航天是一项既神秘又平凡的事业，航天事业是一个巨大的系统工程，需要许多行业、许多不同专业的工程技术人员及科研管理人员共同协作，需要每个人都具有协作意识、吃苦耐劳精神以及奉献精神，安于自己平凡的岗位，做一个螺丝钉，不要太计较个人得失。”
需求趋势与就业前景
近几年，随着神舟飞船的频繁发射，航天专业进一步升温。有媒体报道，最被看好的12类专业中，航空航天专业名列其中。
据哈工大招生就业处负责人介绍，该校航天专业的学生在入学时成绩在全校是数一数二的，录取分数在全校最高，集中了校内的“尖子生”；在就业方面去向也非常好，主要给中国航天科技集团公司和航天科工集团公司输送航天人才。学生毕业时国内的航天科研院所都抢着要。
复旦大学力学与工程科学系博士生导师唐国安教授预测，我国飞行器可供开发的空间很大。载人火箭发射成功，意味着我国准备开始对外空间进行和平开发，航空航天科技工业极具发展前景，对人才的需求会持续旺盛。北京航空航天大学宇航学院党总支书记孟庆春介绍说，我国飞行器可供开发的空间很大，许多应该用到飞行器的民用领域目前还未开发利用，在私人使用上也几乎是空白，因此，飞行器设计与工程专业的人才会是我国将来急需的人才。
航空航天产业将引发对航空航天人才的巨大需求，包括航空航天经营管理、航空航天飞机总体设计与研发、发动机研发与制造、零部件研发与设计、航空航天新材料研发等方向，其中航空航天产品光电通信技术、能源系统设计、力学及环境工程、计算机、仿真、可靠性技术等领域在内的专业人才缺口巨大。
“我想以后在航天五院好好发展，做一名总体设计师。”学飞行器设计与工程专业的小和2012年6月份从北京航空航天大学毕业，去了航天五院深造，完成了他儿时作为一名航天工作者的梦想。
据小和介绍，宇航学院的本科生毕业之后也能找到工作，比如他们班当年就有人去了航天火工、东航、西安飞机强度研究所、北京现代、东风日产、陕西鼓风机等企业。也有很多本科生选择继续深造，读研或读博，并且几乎都去了十大航天院所，如航天一院、二院、三院、五院和八院、沈飞、成飞、西飞等等。“飞行器设计专业是国家自建国以来持续扶植的产业。我国的火箭技术相比于美国俄罗斯还比较落后，为了日后的载人登月计划，必须研制出更强大的火箭。我很看好本专业的就业前景。”
未来十年是我国航空航天事业发展的重大战略机遇期，需要更多更好的人才。为了加强对航空工程骨干专业技术人才的引进和培养，建立高水平、高素质的航空专业技术队伍，航空工业第一、二集团公司在北京航空航天大学、南京航空航天大学、西北工业大学等院校设立了航空奖学金，金额每人每学年7000～11000元不等，以支持立志投身祖国航空事业的学子顺利完成学业，这对于家庭经济比较困难的同学无疑是很好的选择。
同时，除了飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、飞行器环境与生命保障工程等专业外，航空航天事业还涉及信息、能源、制造等技术的综合专业。随着我国国民经济的发展和综合国力的提高，航空航天高科技领域的成果已不仅仅应用于航天飞船上，也在逐渐向电子、机械、汽车等领域渗透。也就是说，学习航空航天类专业的同学一样能在其他领域大展才华。
报考注意事项
航天人才≠杨立伟
高校航天专业的培养目标都是航天工程领域的技术与管理人才，而非培养宇航员。形象地说，航天专业出来的人才可以当戚发轫这样的总设计师或袁家军这样的总指挥。要是想当杨立伟一样飞上太空的宇航员，现阶段在我国只能报考飞行员。
身体条件要求
二法国航空航天产品出口管制法律制度对我国的借鉴
目前，在《两用物项规章428/2009》附件2所含六类欧盟通用出口许可中的2c、2d、2e三类都已将中国(包括香港和澳门)列为出口目的地之一，但欧盟及法国对华出口管制总体而言仍未放宽。航空航天产品因其自身特殊性而具有军民两用性质，我国目前尚未出台相关出口管制的专门立法。我国作为航空大国，在与他国进行国际合作的同时，也应借鉴法国及欧盟两用物项出口管制的相关法律政策完善我国航空航天产品出口管制制度。
1加快我国航空航天产品出口管制
法律制度制定进程我国现已成为国际航空航天市场重要一员并起着举足轻重的作用，但我国航空航天产品出口法律制度却远远落后于美国、法国等航空航天大国。目前，我国没有关于航空航天产品出口管制的专门立法，相关规定散见于各类行政规章及部门规章中。目前现行有效的主要有《两用物项和技术出口通用许可管理办法》(2009年)、《民用航空零部件出口分类管理办法》(2006年)、《中华人民共和国核出口管制条例》(2006年修订)、《中华人民共和国核两用品及相关技术出口管制条例》(2007年修订)、《中华人民共和国生物两用品及相关设备和技术出口管制条例》(2002年)、《中华人民共和国导弹及相关物项和技术出口管制条例》(2002年)和《有关化学品及相关设备和技术出口管制办法》(2002年)。从效力等级来看，我国现行的相关法律规定多属于行政规章，与航空航天产品出口管制相关的核心法律文件均属于部门规章，其效力等级较低且项目类别繁琐。从法律文件制定及修订时间来看，其管制清单项目内容都已与当前国际航空航天市场发展现状具有一定的滞后性。从法律文件条文设置上来看，我国规定都较为笼统，对航空航天产业的指导性和操作性存在一定的不足。因此，我国应当借鉴法国及欧盟航空航天产品出口管制法律制度的做法，在短期难以制定专门立法的情况下，应先明确军民双线的出口管制模式，对两用物项出口管制制定专门立法，在该法中确定管制项目类别，并将各类别的具体项目内容规定于法律文件的附件之中。这样既提升了法律文件的效力等级，又统一细化了现有的各类部门规章，同时设置全方位管制条款以弥补法律的滞后性，为各企业实际操作提供明确的法律依据并发挥指导性作用。
2积极参与多边出口管制机
制从法国的航空航天产品出口管制的发展沿革不难看出法国一直都是多边出口管制机制的成员国。多边出口管制机制不仅仅是提供国际合作交流的平台，同时由于成员国之间实行通用的出口管制清单及许可程序，既保证了交易环境的稳定与安全，还可以促进成员国之间的贸易往来，将风险较低物项的出口程序简化从而使得交易更为高效。当前国际社会的航空航天大国多为“核供应集团”、“澳大利亚集团”、《瓦森纳安排》等多边出口管制机制的成员国，我国也应当跟国际社会主流做法相一致，积极参与其中，提升我国航空航天产业的国际竞争力，加强与其他航空航天大国的交流合作。
航空航天制造业在经济发展中占有十分重要地位，对国防产业也有举足轻重的作用，并能推动其他相关产业的发展，研究其板块变化也有着实际的经济意义和预测价值。但是，我国航空航天制造还存在技术限制、人才培养质量不高等因素限制，上市规模还相对较小，加之我同证券股票市场尚不成熟和稳定，因此有必要借鉴国外的运营理论和管理模式，总结出适合我国国情的道路。
一、航空航天板块的发展前景
航天航空制造业是我国的军事保障，是一个国家综合实力的体现，其稳定健康的发展有着极其重要的意义。政府也必会对其发展做出扶持政策，对其进行监管和调控，保持其板块价格波动幅度不会太大，从航空板块的见涨，和各大相关股票价格良好发展趋势，利润总额不断增长可以看出我国政策扶持起到了极其重大的作用。而同时航空航天上升到国家利益层次方面，不会产生垄断寡头市场，所以不管股市如何产生巨大波动，该板块也不会因股市影响产生较大不稳定、无规律的变化。
二、政府扶持对航空航天板块的影响
从国家政策层面，通航产业正面临前所未有的历史机遇。2013年12月10日，国务院《关于消息和下放一批行政审批项日的决定》，民航局取消了国内通航企业承担境外通航业务的审批。2013年11月18日，中国人民总参谋部和中国民用航空局联合了《通用航空飞行任务审批与管理规定》，指出军方将国防、领土不相关的通用航空飞行任务的审批权让渡了出来，从而在一定程度上的优化了对通航飞行的流程。
此外，工信部已经完成高端装备制造业五个重点发展方向，包括《航空装备制造业十二五规划》。同时，《民用飞机行业发展条例》也以法律形式明确的表面了对航空制造业的支持政策。在政策的实施下，航空航天制造业出现一片良好的局势。据行业报道：航天科技集团前10个月收入增长近20%，利润总额增长11%，航天科技大股东航天科工三院前10月利润同比增长29.2%。从板块上来看，军工板块继续明显跑赢大盘。兴业竣工板块加权涨跌幅6.7%.平均涨跌幅90/e，上证指数涨跌幅1.1%。航天科工集团和民参军板块明显跑赢其他板块，预示着投资者对其前景的看好。
三、政府扶持对航空航天板块的启示
1.健全股票市场
适合航天航空制造业发展的股市才是促进产业最快发展的道路，航空航天制造业属于一个国家战略性的发展工业，其必会在政策的引导下按预期的道路发展。由于我国股票价格传导的渠道发挥效应前提条件缺失制约了资本市场有效传导政策的效应，因此我国应借鉴西方发达国家经验，健全股票市场，采取有效措施。具体可以分为，（1）扩大股票市场规模，调整优化市场结构。发达国家航空航天股票市值占GDP比重较高，而我国日前比例尚且较低，造成了航天航空制造业不能最优质适合我国国情发展。另外，也可逐渐取消国有股，法人股，公众股不能互相流通的限制，鼓励利社会公民持股，这些建议也可提高该制造业股票的高效流通性，同时，政策适当凋控将减少股价大幅波动情况的产生。（2）提高该制造业龙头公司质量，健全股票发行于续。（3）规范信息披露制度，提高透明度。（4）减少军业及其相关制造业的资源浪费，保持最优质的资源利用率。
2.壮大航空航天产业
从航空航天产业的分布来看，北有沈阳、哈尔滨、石家庄，南有南昌，东有上海，西有西安、成都。产业分度在全国都有完善的发展和制度。同国外的军工巨头相比，国内的上市市场规模较小。可以有如下几个方面发展：（1）加强自主创新能力，推动制造业健康发展。只有拥有自主知识产权，形成系列化发展和良好规模生产，才能使其健康发展。（2）建立配套的政策扶持，将政策进一步优化和系统化，为其发展营造有力的政策环境。
总之，我国已经率先在航空航天和国防领域有了技术突破和创新产业升级。该产业发展前景良好，在未来10年里，证券市场的成熟稳定，为航空航天板块提供了良好的投资环境，航空航天产业将进入一个高速发展时期。只要我国政策的继续实施，不断的总结经验和在失误中吸取教训，不断的对航空航天扶持产生正向效应，我国的航空航天将会走在世界航空航天的最前列。
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中图分类号：F127 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2016）03-0049-05
一、研究背景
国防科技工业是我国战略性支柱产业，是国防现代化重要的物质技术基础，是经济社会发展和科技进步的首要推动力量。近年来，政府在国防科技工业与地方经济融合发展的机制建设上进行了大胆的探索和实践，取得了显著的成效。在国防科技工业与地方经济融合发展已经成为时代主题的背景之下，着力研究二者之间的关联互动对于深度军民融合及区域经济良性加速发展具有重要的意义。
陕西省是我国重要的国防科技工业发展基地，拥有雄厚的科研实力和高新技术产业基础，军民融合产业的发展具有一定的代表性。其国防科研生产横跨航空、航天、兵器、电子、船舶、核等六大行业，航空航天制造业是发展最为显著的。目前，陕西省航空航天制造业拥有30余家工业企业，40家科研机构，近8万从业人员，7千多研发人员，以及超过25亿元的资产总额。并通过资源整合大力建设了西安兵器工业科技产业基地、西安船舶科技产业园、西安阎良国家航空高技术产业基地、西安国家民用航天产业基地、西北工业技术研究院，形成“三基地一园区一院”的发展格局。
二、实证分析
本文采用计量经济学中的协整检验、Granger因果关系检验对陕西省航空航天制造业与地方经济发展之间的关联关系进行定量分析。
（一）指标选取与数据处理
本文所选用的数据样本为1996―2011年的年度数据，数据来源于2013年《陕西省统计年鉴》与《中国高技术产业统计年鉴》。
选用国内生产总值GDP、航空航天制造业总产值AMO分别作为陕西省地方经济发展状况以及航空航天制造业发展的衡量指标，航空航天制造业固定资产投资额FAI代表其在基本建设的投入指标，新产品产值NPO代表在科研技术方面的投入指标，然后对陕西省航空航天制造业总产值AMO、固定资产投资额FAI、新产品产值NPO与陕西省GDP之间的互动关系展开研究。
为剔除价格波动的不利影响，首先运用GDP指数、固定资产投资价格指数以及航空航天器出厂价格指数对GDP、FAI以及AMO、NPO的原始数据分别处理，使之成为以1996年为基期价格计算的可比数据。为了避免异方差的影响，对这4个时间序列数据进行取对数运算，分别记为LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO，具体数据（见下页表1）。本研究利用Eviews6.0软件进行相关计算分析。
（二）单位根检验
时间序列分析中的首要问题是关于时间序列数据的平稳性研究，平稳性是指时间序列的统计规律不会随时间的推移而发生变动的一种性质。本文基于ADF单位根检验法，对变量LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO以及它们的一阶差分序列进行平稳性检验。检验结果（见下页表2）。
从下页表2可以得知，LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO 4个变量在原水平下其ADF值均大于各显著性水平下的临界值，故为非平稳变量。经过一阶差分以后，新序列DLnGDP、DLnAMO、DLnFAI、DLnNPO在5%的显著水平之下，其ADF值均小于各显著性水平下的临界值，4个变量数据均为平稳性数据。基于此可以判定，序列LnGDP、LnAMO、LnFAI、LnNPO均为一阶单整序列，可以进行接下来的协整检验。
（三）协整检验
协整是对非平稳经济变量长期均衡关系的统计描述，顾名思义，协整关系则是指非平稳经济变量之间存在的长期稳定的均衡关系。本文使用E―G两步检验法对变量间的协整关系进行检验。
1.航空航天制造业总产值AMO与GDP之间的协整检验。基于“两步检验法”的思想，对一组变量之间是否存在协整关系进行检验，其与回归方程的残差序列是否是一个平稳序列的检验是相同的。因此，下面采用最小二乘法对变量LnGDP与LnAMO进行回归估计，可以得到：
从上述统计指标判断，Prob值都在0.000，显然小于5%的显著性水平，表明模型回归的系数非常显著；F值为1 006.313，相应的概率值为0.000，因此可以拒绝模型整体解释变量系数为零的原假设，模型的整体拟合情况良好；R方和调整R方都在98%以上，说明该模型整体上拟合得非常好；DW值为0.99，LM检验表明残差序列不存在序列相关。
通过ADF检验法对残差序列u进行平稳性检验，检验结果（见下页表3）。
通过下页表3的检验结果可以看到，回归方程（1）的残差序列ADF检验值小于5%的显著性水平下的临界值，因此认为该残差序列是平稳的。
基于协整检验的思想，本文认为LnAMO与LnGDP之间存在协整关系，方程（1）为LnAMO与LnGDP之间的协整方程。而前文对原始数据进行了取对数运算，故回归方程的系数代表了弹性的概念。因此，通过协整方程系数表明，如果陕西省航空航天制造业总产值增加1%，陕西省GDP增加0.82%。
2.航空航天制造业新产品产值NPO与GDP之间的协整检验。对陕西省航空航天制造业新产品产值和陕西省GDP之间的协整关系进行检验。得到回归方程如下：
通过相关统计指标判断我们可以得知，此回归方程具有较好的拟合程度，而且，方程各系数和方程整体均具有显著性。LM检验表明，残差序列也不存在序列相关。
用ADF检验法对残差序列u进行平稳性检验，检验结果（见表4）。
通过表4中的ADF检验结果表明，回归方程（2）的残差序列ADF检验值小于10%的显著性水平下的临界值，因此可以说该残差序列是平稳的。
根据协整检验的观点，可以认为LnNPO与LnGDP之间存在协整关系，方程（2）为LnNPO与LnGDP之间的协整方程。协整方程系数表明，如果陕西省航空航天制造业新产品产值增加1%，陕西省GDP则增加0.59%。
3.航空航天制造业固定资产投资额FAI与GDP之间的协整检验。同理，对陕西省航空航天制造业固定资产投资额与陕西省GDP之间的协整关系进行检验。回归方程如下：
由上述统计指标可以看出，方程拟合效果较差，方程整体和方程系数都不具有显著性，而且LM检验表明残差序列存在2阶自相关。
用ADF检验法对残差序列u进行平稳性检验，检验结果（见表5）。
表5的ADF检验结果表明，回归方程（3）的残差序列的ADF检验值大于显著性水平10%下的临界值，因此接受原假设，认为该残差序列是一个非平稳序列。
根据协整检验的思想认为LnFAI与LnGDP之间不存在协整关系。
（四）Granger因果关系检验
采用协整检验，只是对变量间是否具有长期均衡关系进行了相关检验，而其对于变量间的长期均衡关系是否构成因果关系以及因果关系方向等问题，并不能给出更加合理清楚的解释。因此，本文采用Granger因果关系检验进一步检验变量间的因果关系。
1.航空航天制造业总产值AMO与GDP之间的Granger因果关系检验。由于LnAMO与LnGDP之间存在协整关系，我们使用水平值对其因果关系进行考察。然而，滞后阶数对Granger因果关系检验结果具有显著的影响，若滞后阶数不同，则所得因果关系也会具有差异性。因此，在实际操作中，通过利用较多的滞后阶数进行多次检验，将会获得更为全面合理的结果。
选择滞后阶数从1～4，对俩变量进行Granger因果关系检验，检验结果（见下页表6）。
下页表6显示，当滞后1期时，拒绝原假设，LnAMO与LnGDP之间互为Granger因果原因；当滞后阶数为2阶时，存在单向Granger因果关系（由LnGDP到LnAMO）；当滞后阶数为3阶时，存在单向Granger因果关系（LnAMO到LnGDP）；而在滞后期为4阶时，二者之间不存在任何方向上的Granger因果关系。不难看出，在较短时期内，主要存在的是单向Granger因果关系（由地方经济增长到航空航天制造业总产值增长）；而在滞后3期时，存在反向Granger因果关系（由航空航天制造业总产值增长到地方经济增长）。
2.航空航天制造业新产品产值NPO与GDP之间的Granger因果关系检验。鉴于LnNPO与LnGDP之间也存在协整关系，因此使用水平数值对其进行Granger因果关系检验，检验结果（见下页表7）。
由下页表7可以看出，在滞后期数从1～4时，均存在由LnNPO到LnGDP的单向Granger因果关系，说明在滞后四期的时间内，都存在由航空航天制造业新产品产值增长到地方经济增长的单向Granger因果关系。
3.航空航天制造业固定资产投资额FAI与GDP之间的Granger因果关系检验。由于LnFAI与LnGDP之间不存在协整关系，因此，根据Granger因果关系检验对数据平稳性的要求，需要对平稳序列进行差分之后再进行检验，检验结果（见下页表8）。
由表8可以看出，在滞后期数从1～4时，LnFAI与LnGDP之间均不存在任何方向上的Granger因果关系。且差分后的数据，表示了变量在前后年份之间的波动，因此这一检验结果可以解释为，陕西省航空航天制造业固定资产投资额波动与陕西省GDP波动之间在滞后四年的时间内都不存在任何方向上的Granger因果关系。
三、研究结论
通过上述实证分析，本文主要得出以下几点结论：（1）陕西省航空航天制造业总产值以及新产品产值与地方经济发展之间，已经建立起了长期平稳的均衡关系，且二者弹性系数分别为0.82和0.59，而固定资产投资额与地方经济发展之间还未形成平稳的均衡关系。（2）陕西省航空航天制造业总产值对地方经济发展的驱动作用，在时间上仍然存在一定的滞后。新产品产值很好地带动了地方经济的发展，但地方经济的发展却并未形成促进航空航天制造业新产品产值增加的原因。总体上看，二者之间未形成良好的互动反馈机制。固定资产投资额与地方经济发展之间也尚未形成良好的互动关系。
四、政策建议
基于上述分析及结论，为了深入推行陕西省航空航天制造业与地方经济的融合发展，本文特提出以下几点建议：（1）重点扶持优秀的航空航天制造业企业推行股份制改革和分批上市。大力推动企业建立现代企业制度和现代产权制度，并通过积极引入多元化的投资主体，增强企业的内在活力和自我发展的动力，且以上市企业为产业发展平台，加快航空航天制造业的发展步伐。（2）完善科研机制建设，提高军民融合产业科技成果的转化效率。通过加深军工与民用企业之间相互合作，不仅对国防科技工业运行效率得到了提升，而且与地方经济的融合发展得以更好地推动，“军民结合”的国防科技工业体系被更好地建立。（3）政府应该继续推动产学研合作，加大科技创新的力度，并通过增加对高校、科研院所的投资等方式，加速并提高了科研成果的开发利用。与此同时，科技人员的配置效率需要进一步提高，人员培训力度需要进一步加大，进而来保证企业可持续性的创新能力。（4）努力探索本地区其他产业的支撑。例如，本地其他产业部门在资金、技术、人力、物力上给予支持帮助，及对国防科技产业管理创新提供的意见等，所以应大力促进区域产业部门发展的良性互动，进一步推动航空航天制造业的长足发展。
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达索系统是全球飞机设计和尖端解决方案的先驱者，在航空航天领域有着丰富的行业经验和前瞻的技术优势。全球前20家最大的飞机制造商和主要代工厂都采用达索系统的解决方案，而所有重要的航空工业的新研发项目，也都应用了达索系统的技术。在国内，达索系统的解决方案被中航集团各研究所以及国内一些大型的航空航天企业普遍采用。此外，达索系统还参与了中国首架具有完全自主知识产权的新支线飞机ARJ21和国产大型客机C919等国内重要航空项目的研发和设计。
目前，全市涉航企业有48家。2013年全市航空航天产业实现销售165.3亿元，同比增长107.7%，利税11.3亿元，同比下降79.5%，利润7.5亿元，同比下降68.0%。2012年1-8月实现销售123.09亿元，同比增长12.5%，利税5.17亿元，同比下降49.0%，利润8.87亿元，同比下降74.4%。截至目前，全市航空航天产业在建重点项目21个，总投资达204.46亿元，累计完成投资49.22亿元，同比增长92.6%。
2、主要产品
通用航空、航空航天信息技术、航空航天新材料、航空大件加工及部件组装、航空机电、客舱设备及内饰件、宇航级高可靠电子元器件等。
3、规上企业，龙头企业和基地型企业
规模以上企业14家。龙头企业5家，铝业有限公司、市精密合金厂有限公司、纤维材料有限公司、航天特种材料有限公司、航空有限公司。
4、市场份额，至少20%以上，单个企业产量，技术
市精密合金厂有限公司拥有的具有自主知识产权的高温合金大型精密浇铸技术处于世界领先水平，是全球第3家（中国第一家）掌握该技术的企业，国内市场占有率超20%，2013年超纯净镍基高温合金系列产品实现销售2.6亿元。
5、品牌
中国驰名商标：“绿扬”
著名商标：华阳及图、彤明、“DSLY及图”
6、区域布局
初步形成“一城两园多基地”的空间格局（航空航天产业城、市航空航天产业园、京口航空信息产业园、京口航空航天高性能铝合金材料产业基地、句容航空复合材料产业基地、丹徒航空航天制造及配套产业基地）
二、为什么作为重点产业？
1、产出规模，增速，发展前景
2013年全市航空航天产业实现销售165.3亿元，同比增长107.7%，利税11.3亿元，同比下降79.5%，利润7.5亿元，同比下降68.0%。2012年1-8月实现销售123.09亿元，同比增长12.5%，利税5.17亿元，同比下降49.0%，利润8.87亿元，同比下降74.4%。航空航天产业作为国家战略性高技术产业，具有产业链长、辐射面宽、拉动效应强等鲜明特点，对相关产业的带动为1:10，对科技和经济发展具有巨大的带动作用。相关数据显示，近5年全球航空航天产业的增速为25%，远超同期GDP的增速。未来20年，我国共需要ARJ-21同类飞机1000架、国产大飞机C919同类飞机2700架、军用运输机230架，对应市场容量分别为300亿美元、1350亿美元、161亿美元，航空航天信息技术产业产值将超过500亿元美元，航空航天产业已经成为快速上升的战略性产业。
2、财税贡献，占第二产业份额
2013年全市航空航天产业实现销售165.3亿元，同比增长107.7%，利税11.3亿元，同比下降79.5%，利润7.5亿元，同比下降68.0%。2012年1-8月实现销售123.09亿元，同比增长12.5%，利税5.17亿元，同比下降49.0%，利润8.87亿元，同比下降74.4%。
3、提供就业情况
提供就业岗位2万个。
4、投资规模，市场导向，企业家信心
截至目前，全市航空航天产业在建重点项目21个，总投资达204.46亿元，这些项目投产后可实现销售规模达1000亿元以上。国家出台的高端装备制造“十二五”规划将航空航天产业作为战略性新兴产业提升到国家战略推动层面，给予宏观政策支持，市场前景巨大，企业家对未来发展充满信心。
5、要素保障和服务支撑
研发支持，人才支持，金融支持，园区载体支持（土地、环保）
三、我市如何培育重点产业政策建议
1、产业规划导向，定位准确，布局合理，保障有力
总体规划、单项规划，用1-2年时间制定产业规划
2013年，联合南京航空航天大学编制出台了《市航空制造产业发展规划纲要》。《规划纲要》明确我市航空产业布局、发展重点和目标。2012年，为加快我市航空航天产业发展，编制了《市航空制造产业发展规划纲要》（征求意见稿）。
2、如何强化政策扶持
国家、省、市、县区四级政策
3、要素配套保障
人力支持，公共服务平台
船舶与海洋工程产业
1、产业规模，产出，投资
全市拥有船舶及配套企业95家，其中，造修船企业30家，具有万吨以上造修船能力的企业7家；船舶配套企业65家。2013年，船舶与海洋工程产业实现销售收入243.1亿元，位居南通、泰州、扬州、南京之后，列全省第五，占规模以上工业比重的5%，其中销售收入过亿元的企业11家。2012年1-8，实现销售188.48亿元，同比增长16.3%，利税9.4亿元，同比增长4.5%，利润7.5亿元，同比下降3.6%。截至目前，全市船舶与海洋工程在建重点项目9个，总投资94.62亿元，累计完成投资10.75亿元，同比下降33.62%。
2、主要产品
船舶产品：海洋工程船、全回转工程船、液货运输船、散货船等。
配套产品：中低速柴油机及发电机组、螺旋桨、船舶电器、船舶电气与自动化控制系统、船舶救生装置、船用锚链、船舶辅机、甲板机械、舾装件、海洋系泊链、海洋平台吊机及救生装置、海洋工程大型结构件等产品。
3、规上企业，龙头企业和基地型企业
规上企业44家，龙头企业5家，省船厂（集团）有限公司、新韩通船舶重工有限公司、中船设备有限公司、鼎盛重工有限公司、赛尔尼柯电器有限公司。
4、市场份额，至少20%以上，单个企业产量，技术
省船厂（集团）有限公司的高技术海洋工程船和全回转工程船两大产品，国内市场占有率高达70%以上，创造了27项中国第一，位居全国同行业之首，2013年，完成工业总产值28.6亿元，实现销售共计20.1亿元，利税6.5亿元。
中船设备的中速柴油机国内市场占有率第一，2013年，实现主营业务收入14.03亿元元，利润1.20亿元元，同比增长16.4%，连续四年利润总额超亿元。在柴油机及动力系统集成、发电机及电气系统集成、海洋工程机电等领域处于全国领先水平。
赛尔尼柯电器有限公司的高端船舶和海洋工程配电板连续五年国内市场占有率第一并进入国际前列，2013年，实现销售3亿元，在船舶与海洋工程电气与自动化控制等领域处于世界先进水平。
中船瓦锡兰螺旋桨有限公司的船舶螺旋桨国内市场占有率超过40%，2013年，实现销售5亿元，在螺旋桨与轴系设计制造、船舶动力打包集成等领域处于世界先进水平。
正茂集团的海洋工程系泊链国际市场占有率超过20%，2013年，实现销售3.1亿元，在海洋工程系泊链设计研发处于国内领先水平。
5、品牌
省著名商标：“蓝波”、“赛尔尼柯SaierNico”、“三星及图”、“三山”图形
名牌产品：“威和”桥式起重机
关键词:碳密封材料;航空航天;应用
制备工艺航空航天工业是事关我国国防事业的重要工业。在航空航天工业不断发展的背景下，这一领域研究人员开始对应用材料的密封可靠性问题展开了深入的研究。密封材料的性能是密封可靠性的主要影响因素。碳密封材料在这一领域有着优异的特性。
1航空航天领域常用的碳密封材料
1．1柔性石墨密封材料
从石墨自身的性能来看，它可以成为高温环境和低温环境下常用的密封材料。柔性石墨密封材料主要由石墨纸、柔性石墨卷材等材料组成。这种材料是天然鳞片石墨进行特殊加工的产物。它具有着良好的自性能和耐热性。这种材料的化学惰性相对较大，可以抵抗酸碱盐溶液和一些有机溶剂的侵蚀。因此，它可以替代一些应用于航空航天领域的石棉材料和橡胶密封材料。柔性石墨密封材料中的柔性石墨材料可以用于低压静密封。
1．2增强石墨密封材料
在航空航天领域，增强石墨密封件主要应用于动密封、机械密封件的摩擦副和旋转接头之中。这种材料主要由多孔石墨浸渍而成。浸渍过程应用到了加压浸渍工艺和真空浸渍工艺等多种工艺。俄罗斯科学家将高强石墨密封环应用在了航天发动机的涡轮泵中，这一材料具有着高强度、高密度和低摩擦系数的特点。
1．3碳纤维复合材料
碳纤维复合材料主要由碳纤维－柔性石墨复合材料和碳纤维－树脂浸渍复合材料等多种材料组成。这种材料有着良好的耐磨性和独特的自性。它可以应用在航空发动机涡轮的轴径部位。这种碳密封材料具有着导电性、耐腐蚀性，对电波和X射线也具有有效抵御的特性。它也可以适应中高压静密封环境的要求。
2碳密封材料制备工艺的应用
2．1碳密封材料的复合加工工艺
碳密封材料的复合加工工艺建立在超声振动辅助切削加工工艺和超声电火花加工工艺等工艺基础之上。超声振动辅助切削加工可以在降低切削温度的基础上，强化加工表面的质量。超声电火花技术是在电机中应用超声振动的一种加工方法。它主要利用电极端面合适的放电间隙来提升火花击穿概率，也可以提升加工孔的加工稳定性和加工效率。深化复合加工工艺，可以为碳密封材料在航空航天领域的应用提供一定的帮助。
2．2碳密封材料的抗氧化工艺
碳密封材料的抗氧化工艺涉及到了这一材料的生产过程中应用的单涂层技术和两涂层技术等技术。氮化硅、氮氧化硅和相关混合物可以有效强化碳密封材料的低温抗氧化性能和高温抗氧化性能化。与之相关的后处理技术也可以有效解决碳密封材料可能出现的微裂纹问题。
2．3碳密封材料的耐高温工艺
与航空航天事业有关的碳密封材料耐高温工艺主要由以下工艺技术组成:法国航空宇航公司所采用的一种与SiC有关的制备工艺;二是与离散碳纤维有关的隔热结构制备方法，这种制备方法中应用了乙二醇、丙三醇和石油油料等多种材料;三是由美国企业研发的一种建立在仿氧化硅基树脂技术基础上的碳密封材料耐高温技术。在对这一工艺进行应用，可以让碳密封材料在航天非隔热层的建构过程中得到推广。
2．4碳密封材料的致密化工艺
碳密封材料生产领域所采用的高强度碳密封材料制造法是以固体可流动颗粒状聚合物为压力介质的制造方法。碳密封材料先驱体的固化过程是生产过程中的关键要素。除此以外，热压成型法在碳密封材料中的应用可以让这一材料的致密性特征得到强化。它让应用于航空航天领域的碳密封材料的制备过程与含碳纤维符合材料和研磨沥青等基质材料之间产生了一定的联系。在经过电阻加热以后，压制而成的碳密封材料的密度可以达到1.30g/cm3。
2．5碳密封材料的防裂解工艺
防裂解工艺可以为碳密封材料在航红航天领域的应用提供一定的保障。具有梯度碳化物涂层的碳纤维增强复合材料的应用，可以借助传统的气相沉积法完成碳密封材料的制备工作。在这一方法应用以后，图层标称的热胀系数要高于地层的系数，表层到底层的热胀系数也会表现出渐变分布的特点，这样，在高温环境下，航空航天领域所应用的碳密封材料不会出现断裂的问题。
3结语
随着高新技术的不断发展，航空航天领域对密封材料的要求也不断提高。碳密封材料的应用已经受到航空航天领域重点关注，例如航空发动机对轴间密封材料的强度、抗氧化性和导热性有着严格的要求。通过对碳密封材料滑动摩擦磨损行为的探究，可以发现，碳纤维复合材料更适用于航空发动机主轴密封环之中。碳纤维编制方法和相关的工艺参数是航空航天领域的专家所研究的重要问题，其可以让碳密封材料应用于运载火箭的发动机泵密封件之中。碳密封材料在航空航天领域有着较为广泛的应用前景，创新相关制备技术是对这一材料的性能进行改善的有效方式。随着我国航空航天事业的不断发展，新型碳密封材料也会在这一领域得到进一步的推广。
参考文献:
[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2012)03?0073?02
创新有三层含义：一是更新；二是创造新事物；三是改变。创新性人才指掌握一定专业知识技能，在社会实践中能推陈出新，以自己的创新性意识和行动，在利用自然改造自然，推动社会进步中做出贡献的人。随着知识经济时代的到来，在世界各国的综合国力竞争中，创新人才被越来越多的国家视为战略性资源和决定性因素。培养具有创新能力的高素质人才，顺应了时代的呼唤和国家发展的要求。研究生教育是培养高层次专业人才的主要途径。我国的研究生数量已跨入世界大国行列，研究生成为目前参与和推动我国科学技术发展的重要力量，其知识创新能力与科研实践能力的培养对于提高我国的科技竞争力至关重要。而大量研究表明，当前我国研究生的创新实践能力严重不足，主要表现在科研实践参与度低、国际性的学术论文数量偏少、学术成果质量不高、原创性成果稀少等等。
北京航空航天大学作为我们国家自己创建的第一所航空航天大学，学校面向国家重大战略需求、面向世界航空航天发展的前沿，为国家经济事业的发展、特别是为航空航天事业做出了不可替代的贡献。北京航空航天大学培养了11万学生，这些高素质人才大部分在我国的航空航天领域担当重任，为我国的航空航天事业提供了人才支持。北京航空航天大学多年来服务大局、特色兴校、培育人才、不断创新，突出航空航天特色和工程技术优势，形成了独具特色的高水平研究型大学建设模式。
北京航空航天大学提出了新时期“重基础、强交叉、拓视野、推创新”的研究生教育思路，对调整研究生教育结构，提高生源质量，改革招生指标分配办法，修订培养方案，促进研究生课程国际化，推广试点班教育模式，建设专业学位研究生实践基地，创新学科交叉机制体制等，提出了明确要求。
一、研究生培养模式和实验教学体系
北京航空航天大学在研究生培养模式上分为理论教学、实验教学和学位论文研究三个阶段。在强化研究生理论教学和学位论文研究的同时，采取了重大举措来培养研究生的实践能力：针对不同学科专业的特点增加了研究生教学的实验环节；通过“211”和“985”条件建设逐步构建了开放适用的研究生实验教学设备条件，并构筑人性化的实验环境；打破了传统实验教学模式，确立了开放式的多元化的研究生公共实验和研究生专业实验课体系；最大限度地挖掘出研究生的知识潜能，养成创造性品格，掌握创造性技能，最后在研究生学位论文的写作中得到深入和升华，使得研究生培养的三个阶段构成了一个由浅入深、循序渐进、具有内在联系的有机体。
在实验教学体系的构建方面，在一级学科层面，将关联密切的研究生理论课程的实验整合成数门独立设置的综合性实验课。结合专业培养目标和其他相关课程，建立一个包括基础验证实验、综合设计实验和创新型实验3个层次的课程体系。
北京航空航天大学还构建了整体性的开放式创新实践基地。例如自2004年以来，先后建设了“先进计算机网络技术研究生创新基地”“复杂产品现代设计与先进制造技术研究生创新基地”和“先进航空航天飞行器创新基地” 等开放性的创新实践基地。基地以航空航天与信息类优势学科群为中心，以重点实验室为依托，在创新人才培养和研究生教育改革的创新方面进行了积极的探索。
二、材料专业研究生特种功能材料特色试验课程设计
北京航空航天大学材料学院多年来一直非常重视研究生教育，研究生的课程设置及内容为研究生从事科学研究打下了坚实的理论基础。但材料学院研究生的实验设备主要来自各科研课题组，设备种类、台套数、完好率受限制，特别是使用时间无法保证，影响研究生试验运行。课时数虚，授课内容待充实。
随着多年来对实验室建设的不断投入，北京航空航天大学材料学院实验室建设遵循“以软带硬”的原则，即以教学改革为前提，投入的实验设备要服务于所开设的实验项目，硬件建设服从软件建设。目前材料学院用于研究生实验教学的设备已经初具规模，拥有多套透射电子显微镜、扫描电子显微镜、电子探针显微镜、原子力显微镜、磁力显微镜、X射线衍射仪、ICP分析仪、拉曼光谱分析仪等先进的分析检测设备，并对各学科实验室进行了优化整合和重组资源配置，发挥了实验室的复合功能和规模效益。材料学院还承担着大量国家级和省部级的重大科研项目，取得了一系列令人瞩目的研究成果，具有良好的培养研究生的客观条件。材料学院将逐步彻底改造研究生实验课内容和实验条件，建立具有航空航天特色、涵盖材料学科重要研究方向的材料制备、测试及评价方法的研究生公共实验平台，以国家建设和经济发展对材料科学与工程学科复合型人才的重大需求为导向，确定材料科学与工程学科实验课程的具体设置方案。
北京航空航天大学材料学院以教育部“空天材料及其服役性能实验室”为依托，开设了“先进结构材料”和“特种功能材料”研究生创新型实验课。该实验室多年来立足于航空航天材料前沿研究，旨在将先进的和学科交叉性强的科研成果高质量地融入到研究生实验教学上，取得了多项重大科研成果。下面以“特种功能材料”的设置为例，从创新型实验课和综合实验课的区别、创新型实验课和研究生毕业论文研究实践的区别、创新型实验课与研究生创新基地三个方面来进行分析。
1. 创新型实验课和综合实验课的区别
创新型实验课和综合实验课在内容上都涉及到培养学生多学科知识综合应用的能力。差别在于综合实验课相对而言内容更为固定，比如“材料电镜分析实验”是侧重于使学生理解各种电子显微分析方法的基本概念和原理，熟悉仪器结构，掌握样品制备方法及实验参数选择，并学会对各种电镜图像及信息进行识别、计算和分析处理等。而创新型实验课是在课程内容、形式和目的上存在更多的创新元素。这类实验是学生在教师的指导下独立自主完成 ，或者在指导教师的研究领域和学科方向上进行有目的有意识的探索研究，其教学目的在于激发学生的创新意识，培养学生的科研兴趣和研究创新能力。培养学生的创新精神和创新能力，关键在于教师是否有创造性的实践活动的经验和体会，如大的创新团队（课题组）和实验室就是培育创新精神的沃土。以“特种功能材料”为例，北京航空航天大学“空天材料及其服役性能实验室” 针对智能机翼、机载设备和航空发动机等的应用，在航空航天特种功能材料上积累了大量研究成果。其科研设备齐全，在“特种功能材料”实验课中设立了相变材料、磁性材料等相对宽的方向，在实验中指导教师演示其中课题组“成熟”材料从设计-制备-功能特性研究的完整的实践过程，然后在大方向内自由选题，运用理论课程中的基础知识，综合设计实验方案和内容，在任课教师的指导下自主探索研究。如果说综合实验课是学生从理论到实践的第一步，那么创新型实验则是学生开展创新科研工作的第一步。
2. 创新型实验课和研究生毕业论文研究实践的区别
这两者同为科研训练。创新型实验课是“常做常新”的实验课，指导教师要不断开发新的实验方法，搭建不同的新架构。学生则应该不断丰富自主实验的新内容，成为填充架构的新单元。从时间尺度上来说，创新型实验课比研究生毕业论文研究短的多，创新型实验课会对科研的过程有完整的体验，为了保障进度，增强协作沟通能力，学生可以自由结合成小项目组，分工共同完成实验内容。实验课的考核以小组答辩的形式，根据选题的创新性、综合性、协作情况等打分。研究生毕业论文研究一般都是学生在其导师的指导下单独完成的。限于不同实验条件、经费保障条件、课题组的创新实践成果积累等的不同，毕业论文研究的创新实践程度会有很大差异，研究生也往往得不到自主选题和自主研究的机会。
3. 创新型实验课与研究生创新基地的区别
两者的教学资源开放程度和范围不同。研究生创新实践基地是一个面向全校开放的，融教学、科研为一体的实践活动平台。研究生创新基地在学科综合性和交叉性上，可以面向更大范围的不同学科、不同年级的研究生，实现教育资源的整体优化。学科的集中交叉得资源能更集中整合，如“复杂产品现代设计与先进制造技术研究生创新基地”和“先进航空航天飞行器创新基地”等开放性的创新实践基地就是如此。目前，“特种功能材料”研究生创新型实验课还是材料学院研究生实验课程体系的一部分，“特种功能材料”与物理、化学、航空、航天、电子、机械等领域有广泛的学科交叉，可以成为培养研究生的综合设计和研究探索创新能力的有效平台。随着教学实践成果的积累、教学改革的深化和实践教学条件建设的增强，材料学院可以向学校申报加入研究生创新基地的实践活动内容，最大限度地为学生提供更多的科技创新实践机会。
三、结语
北京航空航天大学材料学院“特种功能材料”研究生创新型实验课的教学实践才刚刚起步，深厚的科研成果积累和良好实验课程的资源配置，以及是否能高质量地转化到研究生实验教学上，这些都还需要在实践中不断探索。指导教师团队成员如何利用崭新的实验内容引导学生主动参与科研训练，培养学生的创新思维和探索未知的能力，还需要不断创新教学，与时俱进地转变教育思想，更新教育观念，才能真正在教学改革中收到实效。
参考文献：
[1] 郑冬梅，王悦.构建研究生实验教学体系，培养研究生创新能力[J].实验技术与管理，2010，27（5）：146-148.
[2] 王悦，冯秀娟.高水平研究生创新实践基地的建设与探索[J].北京航空航天大学学报(社会科学版)，2011，24（3）：113-115.
铝、镁、钛等这些轻金属把航空航天器推上了天，没有这些轻金属就没有现在的航空航天业，轻金属对航空航天业的发展至关重要，然而，随着科技的进步，航空航天事业的发展，对材料的要求也越来越高，不但要提高飞行器的性能，还要减轻自重以节约能源降低费用，铝、镁、钛这些轻金属的合金材料应运而生，在航空航天领域得到了广泛应用。随着航空航天工业中有色合金较大范围的使用，对合金构件的需求也不段提高，电子束焊接工艺是适用于有色合金的焊接工艺之一。
1 电子束焊的原理
电子束焊的电子束是从电子枪中产生的，电子枪中的阴极受热发射电子，该电子被高压电场加速以及电磁透镜聚焦后，就会形成具有极高能量密度的电子束，电子束撞击到工件表面，电子巨大的动能就会转变为热能，使金属迅速熔化，实现对工件的焊接[1，2]。
2 电子束焊的特点[3，4]
（1）功率密度高，电子束功率可从几十千瓦到一百千瓦以上。电子束束斑的功率密度可达106～108W/cm2，比电弧功率密度约高100～1000倍。
（2）焊接速度快，焊接热影响区小，焊接变形小。
（3）电子束穿透能力强，焊缝深宽比大。
（4）焊接过程中不行引入焊接材料，焊缝的纯洁度高。
3 有色合金的电子束焊接工艺
3.1 钛合金
钛及钛合金具有比强度高、抗腐蚀性好、温度适应范围广等一系列突出优点，航空航天科研事业和生产的发展与钛合金的推广应用有着密不可分的联系[5]。钛合金在航空航天工业中有着广阔的应用前景。
电子束焊接工艺在真空环境下进行，可避免空气对钛合金的污染，降低裂缝等缺陷的几率，是一种非常适合钛合金的焊接技术[6]。
朱少旺[7]对Ti60合金薄板对接件进行了电子束焊接工艺研究。通过电子束焊接性实验，他研究了电子束焊接工艺的参数对焊缝表面成形及焊接接头显微组织、力学性能的影响，探索了焊后缓冷工艺和焊后热处理对焊接接头组织及性能所起作用。闫伟[8]对Ti-55高温钛合金板材进行了一些电子束焊接试验，为确定Ti-55板材的焊接方法及工艺做了技术储备。
3.2 铝合金
由于铝合金具有耐腐蚀性好，比模量、比强度、疲劳强度高，以及电导性和热导性好等特点，在航空航天、交通工具、机械制造、电工化工等行业中应用广泛。铝及铝合金的电子束焊接工艺是目前国内外学者的研究热点，电子束焊接工艺是铝合金焊接的重要方法之一。
王亚荣等[9]研究了焊后热处理对2A14高强铝合金电子束焊接头组织及力学性能的影响。王常建等[10]对电子束焊接工艺在2219铝合金扩张段上的应用进行了研究，研究表明电子束焊接技术能够减少焊接变形，降低焊接缺陷。陈国庆等[11]研究了SiCp/2024与2219铝合金电子束焊接。
3.3 镁合金
镁是最轻的工业金属材料，密度只有铝的三分之二，镁及镁合金具有密度低、强度高的优点。航空航天器轻量化的要求使得镁合金有着广阔的应用前景。目前镁合金的应用已经遍及航天航空、汽车、船舶、体育用品、电子等多个领域[12]。由于电子束焊接工艺具有良好的焊接效果，其在镁合金的焊接领域得到了广泛的应用。
朱智文等[13]研究了AZ31镁合金电子束焊焊接接头微观组织特征，研究结果显示AZ31镁合金电子束焊接接头成形良好，焊缝组织细小，表明电子束焊是AZ31镁合金的有效焊接方法。叶宏等[14]研究了AZ91D镁合金真空电子束深熔焊接熔池气泡流数值模拟，建立了真空电子束焊接熔池二维气泡流数学模型。
4 结束语
随着航空航天业的发展以及有色合金的广泛应用，对有色合金焊接工艺的研究已成为热点，电子束焊接工艺在我国已有多年的发展历史，应用在很多领域，也为我国的航空航天事业做出了巨大的贡献，电子束焊接工艺的发展必将推进有色合金在航空航天业的应用。
参考文献
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[4]马卓.先进焊接技术发展现状与趋势[J].科技创新与应用，2013（3）：122.
[5]张利军，薛祥义，常辉.我国航空航天用钛合金材料[A].第三届空间材料及其应用技术学术交流会论文集[C].
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[7]朱少旺.Ti60合金电子束焊接接头组织及性能研究[D].哈尔滨工业大学，2009.
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[11]国庆，张秉刚，杨勇，等.SiCp/2024与2219铝合金电子束焊接[J].焊接学报，2015，36（3）：27-30.
