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時(shí)間：2023-09-27 09:06:47
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一、 引言
目前測(cè)度產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)率的方法主要是總量生產(chǎn)函數(shù)、隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)（Stochastic Frontier Production Function Method，SFA）和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data Envelopment Analysis，DEA），適用于不同的條件，其中DEA法要求較高的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，SFA法考慮了隨機(jī)誤差對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響，也允許存在無(wú)效率，能較好的模擬經(jīng)濟(jì)狀況。由于航空航天產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中存在隨機(jī)擾動(dòng)和不可觀測(cè)因素，采用SFA法應(yīng)該更為適用。
技術(shù)創(chuàng)新要素是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新要素的核心，創(chuàng)新組織要素和創(chuàng)新環(huán)境要素圍繞著技術(shù)創(chuàng)新要素發(fā)揮作用。因此，文章采用SFA的方法對(duì)我國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)1995年～2011年的技術(shù)效率進(jìn)行了測(cè)度，并分析了時(shí)間、地區(qū)特征、人力資本素質(zhì)、研發(fā)投入、企業(yè)規(guī)模及制度等對(duì)技術(shù)效率的影響，為航空航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)提升提供借鑒。
二、 模型與數(shù)據(jù)來(lái)源
1. 航空航天產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率基礎(chǔ)模型。文章采用Battese&Coelli（1995）提出的SFA模型 ，假定我國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)函數(shù)為CD生產(chǎn)函數(shù)，則隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)模型為：
Yit=A（t）K？琢itL？茁itevit-uit i=1，…，I；t=1，…，17（1）
兩邊取對(duì)數(shù)，（1）式變?yōu)椋?/p>
lnYit=？子+？仔？子+？琢lnKit+？茁Lit+vit-uit （2）
其中，Yit、Kit、Lit分別是i省t年產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)出、資本投入和勞動(dòng)投入，？琢、？茁是資本、勞動(dòng)的產(chǎn)出彈性；A（t）=e？子+？子？仔為t年各省市前沿技術(shù)進(jìn)步水平，其中e？子是基年即1995年產(chǎn)業(yè)初始技術(shù)水平，？仔是前沿技術(shù)水平進(jìn)步速度；vit-uit是隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)：vit是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)自身存在的隨機(jī)誤差，服從對(duì)稱正態(tài)分布，即vit～N（0，？啄2v）；uit是技術(shù)無(wú)效率項(xiàng)，服從單側(cè)正態(tài)分布，即uit～N+（mit，？啄2u），mit是技術(shù)無(wú)效函數(shù)。
影響uit的因素很多，制度是重要的影響因素，此外還有企業(yè)規(guī)模、人力資本素質(zhì)、研發(fā)投入、能源消耗狀況、產(chǎn)業(yè)生命周期及產(chǎn)業(yè)密集度等。限于數(shù)據(jù)的可得性，將uit設(shè)定為人力資本素質(zhì)、研發(fā)投入、企業(yè)規(guī)模和制度的函數(shù)，并考慮時(shí)間和地區(qū)因素：
mit=？漬+？茲t+？準(zhǔn)1Locit+？準(zhǔn)2Humit+？準(zhǔn)3RDit+？準(zhǔn)4Scaleit+？準(zhǔn)5Systemit+wit i=1，…，I；t=1，…，17（3）
其中，？漬i（i=1，…，5）是技術(shù)無(wú)效率函數(shù)中第i個(gè)因素的截距項(xiàng)；t為時(shí)間趨勢(shì)，系數(shù)？茲為正表明技術(shù)效率隨時(shí)間的推移遞減，反之亦然；Loc、Hum、RD、Scale和ystem是地區(qū)特征、人力資本素質(zhì)、研發(fā)投入、企業(yè)規(guī)模和制度，系數(shù)？準(zhǔn)i為正表明第i個(gè)因素對(duì)技術(shù)效率的作用是消極的，反之亦然。各個(gè)變量含義見(jiàn)表1。
（4）
式中？酌是指式（2）隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)占技術(shù)無(wú)效率項(xiàng)的比重，？酌越趨近于1，前沿生產(chǎn)函數(shù)和技術(shù)無(wú)效函數(shù)的設(shè)定就越合理，采用隨機(jī)前沿模型就更合適。
2. 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理。文章主要數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，航空航天產(chǎn)業(yè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)最早可至1995年，所以研究期間為1995年～2011年，樣本是去除數(shù)據(jù)缺失較多的、海南、新疆、寧夏、云南、浙江、內(nèi)蒙古以外的其他22個(gè)省市。此外，價(jià)格指數(shù)來(lái)自各年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。
各指標(biāo)數(shù)據(jù)選擇及處理如下：
（1）總產(chǎn)出（Y）選取了能大體反映產(chǎn)業(yè)發(fā)展的當(dāng)年價(jià)總產(chǎn)值，并采用以1995年為基期的各省市第二產(chǎn)業(yè)價(jià)格指數(shù)進(jìn)行縮減以消除價(jià)格干擾。
（2）勞動(dòng)（L）選取從業(yè)人員平均數(shù)，即年初就業(yè)人數(shù)與年末就業(yè)人數(shù)的均值。
（3）資本（K）的選取，1995～2005年為年末固定資產(chǎn)額，2006～2011年根據(jù)（5）式永續(xù)盤(pán)存法計(jì)算，即在上年折舊后加當(dāng)年固定資產(chǎn)投資額。航空航天產(chǎn)業(yè)是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，資產(chǎn)提前報(bào)廢、更新、淘汰的可能性較大，設(shè)備的技術(shù)損耗也會(huì)導(dǎo)致固定資產(chǎn)價(jià)值驟減，在借鑒會(huì)計(jì)上飛機(jī)、電子設(shè)備等折舊處理方式將折舊率取值15%。之后，用各省市固定資產(chǎn)投資價(jià)格指數(shù)將固定資產(chǎn)值統(tǒng)一折算到1995年不變價(jià)，其中廣東缺乏的1995～2000年價(jià)格指數(shù)數(shù)據(jù)用地理和經(jīng)濟(jì)水平接近的福建替代。
Kit=Kit-1（1-）+Iit（5）
其中，Kit、Kit-1、、Iit分別是i省t年固定資本存量、i省 t-1年固定資本存量、固定資產(chǎn)折舊率和i省t年固定資產(chǎn)投資額。
（4）無(wú)效率因素：①地區(qū)特征，將22個(gè)省市分為東中西3個(gè)地區(qū)，分別取值1、2、3。②人力資本素質(zhì)，是科學(xué)家和工程師占從業(yè)人員的比重?？茖W(xué)家和工程師知識(shí)水平高且實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，是技術(shù)創(chuàng)新的主要貢獻(xiàn)者，這一指標(biāo)能大致反映產(chǎn)業(yè)人力資本水平。③研發(fā)投入，是R&D經(jīng)費(fèi)內(nèi)部支出占主營(yíng)業(yè)務(wù)收入的比重，涵蓋了企業(yè)內(nèi)部開(kāi)展R&D活動(dòng)的實(shí)際支出，能準(zhǔn)確反映產(chǎn)業(yè)的R&D水平。其中，總產(chǎn)值以1995年為基期的第二產(chǎn)業(yè)價(jià)格指數(shù)進(jìn)行了縮減。④企業(yè)規(guī)模，是產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值與企業(yè)數(shù)量的比值。產(chǎn)業(yè)內(nèi)企業(yè)的數(shù)量是衡量市場(chǎng)結(jié)構(gòu)和容量的重要指標(biāo)，也能反映行業(yè)進(jìn)入和退出的難度。⑤制度，用樊綱等（2011）的市場(chǎng)化進(jìn)程指標(biāo)來(lái)刻畫(huà)，他從政府與市場(chǎng)關(guān)系、非國(guó)有經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)育程度、要素市場(chǎng)發(fā)育程度、市場(chǎng)中介組織發(fā)育與法律制度環(huán)境5個(gè)方面綜合測(cè)度了市場(chǎng)化進(jìn)程，此外，用趨勢(shì)外推法估算缺失的1995年、1996年、2010年及2011年的數(shù)據(jù)。
三、 實(shí)證結(jié)果及分析
利用Frontier4.1軟件得出模型的參數(shù)估計(jì)值和檢驗(yàn)結(jié)果，并得出各省市航空航天產(chǎn)業(yè)1995年～2011年的技術(shù)效率水平（見(jiàn)表2及表3）。
1. 航空航天產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)函數(shù)分析。據(jù)表2的結(jié)果，LR統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)值的顯著性水平為1%，表明（1）式中誤差項(xiàng)vit-uit復(fù)合結(jié)構(gòu)明顯， SFA法比OLS法更恰當(dāng)；估計(jì)量？酌=0.612統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯著，表明技術(shù)無(wú)效率中隨機(jī)誤差項(xiàng)的影響高達(dá)61.2%、統(tǒng)計(jì)誤差等不可控因素比例低，模型設(shè)定合理可靠，有必要分析技術(shù)效率未能充分發(fā)揮的原因。截距和時(shí)間趨勢(shì)項(xiàng)系數(shù)為1.662和-0.061，表明1995年產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)進(jìn)步水平為5.270（e1.662），之后以年均6.1%的速度下降。這可能的原因是：航空航天產(chǎn)業(yè)是國(guó)防科技工業(yè)中相對(duì)封閉、開(kāi)放度小的行業(yè)，盡管十五大以來(lái)進(jìn)行了改革，但科研、生產(chǎn)兩張皮現(xiàn)象依舊存在，科技成果難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；國(guó)防科技工業(yè)改革是漸進(jìn)式的，這也有可能是改革過(guò)程中出現(xiàn)的無(wú)序狀況。資本、勞動(dòng)的彈性系數(shù)分別為0.350和0.712，表明勞動(dòng)貢獻(xiàn)度是資本的2倍。這也說(shuō)明航空航天產(chǎn)業(yè)是知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)，科技人員在技術(shù)設(shè)備投入基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品的發(fā)明、實(shí)用新型和外觀設(shè)計(jì)研發(fā)；重大技術(shù)R&D中需要大量科技人員長(zhǎng)期持續(xù)的共同開(kāi)發(fā)，勞動(dòng)力及高科技人才作為稀缺要素發(fā)揮重要作用。此外，資本與勞動(dòng)彈性系數(shù)之和大于1，表明產(chǎn)業(yè)具有容易形成規(guī)模報(bào)酬遞增的特征。
技術(shù)無(wú)效函數(shù)中，時(shí)間趨勢(shì)項(xiàng)系數(shù)值為-0.002，表明產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率年均增加0.2%，但統(tǒng)計(jì)結(jié)果不顯著。前沿技術(shù)下降伴隨技術(shù)效率提高的原因可能是：①我國(guó)尚未形成自主創(chuàng)新的技術(shù)創(chuàng)新體制，還處于依賴國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的狀態(tài)，如我國(guó)不具備生產(chǎn)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)或先進(jìn)火控系統(tǒng)的能力；②產(chǎn)業(yè)部分是國(guó)防科技工業(yè)，具有公共產(chǎn)品的特征，會(huì)造成技術(shù)前沿下降的錯(cuò)覺(jué)。例如某些航空產(chǎn)品或軍用航天器只是國(guó)防建設(shè)的需要，不參與市場(chǎng)流通，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上無(wú)法顯示。地區(qū)變量系數(shù)值為0.079，統(tǒng)計(jì)結(jié)果略微顯著，表明東中西部地區(qū)產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率呈現(xiàn)遞減狀態(tài)。
人力資本素質(zhì)系數(shù)值為-0.010且統(tǒng)計(jì)結(jié)果較為顯著，表明人力資本能積極提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率，提高雇員中科學(xué)家和工程師人員的比重可以有效提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。Vandenbussche等（2006）的研究表明教育水平會(huì)使勞動(dòng)力會(huì)對(duì)技術(shù)效率產(chǎn)生不同的影響，文章研究結(jié)果與其一致，表明科學(xué)家和工程師比重上升1%會(huì)提高1%技術(shù)效率水平，因?yàn)榭茖W(xué)家和工程師具有較高的知識(shí)水平和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?？梢?jiàn)，航空航天產(chǎn)業(yè)吸收的勞動(dòng)力具有較高的素質(zhì)水平，對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率的提高做出了一定的貢獻(xiàn)。
研發(fā)投入系數(shù)值為0.022且統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯著，表明研發(fā)投入對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率具有消極影響。研究期內(nèi)各省市及全國(guó)水平的研發(fā)投入總體上漲，但研發(fā)績(jī)效不高，這與鐘衛(wèi)等（2011）的研究結(jié)果一致，他認(rèn)為在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期加大R&D投入能有效提高技術(shù)創(chuàng)新效率，但隨著企業(yè)深入發(fā)展應(yīng)重點(diǎn)調(diào)整經(jīng)費(fèi)投入結(jié)構(gòu)。此外，航空航天產(chǎn)業(yè)企業(yè)大多由國(guó)家或國(guó)有控股，近年雖有下降但國(guó)有比例仍高達(dá)50%。雖然國(guó)有企業(yè)有規(guī)模、政府特許等優(yōu)勢(shì)，但激勵(lì)卻不充分。十五大以來(lái)中央對(duì)國(guó)防工業(yè)做出的多次部屬是對(duì)改革的進(jìn)一步延伸。
企業(yè)規(guī)模系數(shù)值為-0.134且統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯著，表明企業(yè)規(guī)模是積極的影響因素。產(chǎn)業(yè)具有高投入、高技術(shù)和高風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)，進(jìn)入的企業(yè)都有一定的規(guī)模。研究期內(nèi)各省市企業(yè)規(guī)模變化起伏：相對(duì)來(lái)說(shuō)，黑龍江、江西、遼寧的企業(yè)規(guī)模曾較高（≥6億元/企業(yè)）但變化急?。淮蠖鄶?shù)省市都在0～2之間。產(chǎn)業(yè)中大型企業(yè)比重不到20%，大中型企業(yè)比重在50%左右，并未形成良好的企業(yè)規(guī)模；此外，《2012年財(cái)富世界500強(qiáng)》排行榜中有12家航空公司，其中我國(guó)雖然有2家但上榜的中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司在排名、主營(yíng)業(yè)務(wù)收入和利潤(rùn)方面都與排名第一的波音公司差距較大。
制度系數(shù)值為-0.148且統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯著，是影響最大的因素。研究期內(nèi)各省市市場(chǎng)化程度逐年提高，東部?jī)?yōu)于中部?jī)?yōu)于西部；位于沿海的廣東、江蘇、福建、上海等省市的市場(chǎng)化程度最高，而西部陜西、甘肅等省市只有發(fā)達(dá)地區(qū)的一半。1964年推行的三線建設(shè)將44項(xiàng)中的21項(xiàng)國(guó)防工業(yè)企業(yè)投放在西部，可見(jiàn)產(chǎn)業(yè)半數(shù)左右企業(yè)在西部地區(qū)；2001年實(shí)施的西部大開(kāi)發(fā)政策一定程度上提高了西部省市的市場(chǎng)化程度，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供良好的市場(chǎng)環(huán)境。
2. 航空航天產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率分析。根據(jù)計(jì)算結(jié)果（見(jiàn)表3-1及表3-2）對(duì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率從區(qū)域角度進(jìn)行分析。
（1）航空航天產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率總體分析。依據(jù)測(cè)算結(jié)果（表3），表明研究期內(nèi)技術(shù)效率均值離效率前沿面較遠(yuǎn)，僅為0.472，即實(shí)際產(chǎn)出水平只占最優(yōu)隨機(jī)產(chǎn)出水平的47.2%（表明既定產(chǎn)出水平下能節(jié)約52.8%的投入）?？梢?jiàn)，產(chǎn)業(yè)未能發(fā)掘現(xiàn)有科技資源和技術(shù)潛力，資源使用效率、管理水平及產(chǎn)業(yè)技術(shù)實(shí)際利用率低。盡管產(chǎn)業(yè)平均技術(shù)效率不高，但總體是逐年增長(zhǎng)的。
（2）航空航天產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率區(qū)域分析。由于地域稟賦、國(guó)家政策不同造成我國(guó)東中西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)東強(qiáng)西弱。產(chǎn)業(yè)區(qū)域技術(shù)效率的具體情況（見(jiàn)表4）：各個(gè)區(qū)域技術(shù)效率存在顯著差異；東西部增長(zhǎng)較快，中部略微增長(zhǎng)，所以2000年前原本領(lǐng)先的中部被東部趕超。各省市技術(shù)效率排行中，中部的黑龍江和江西排在第一和第三，技術(shù)效率值分別為0.85和0.75；大部分東部省市排名都很靠前；西部省市排名全部靠后，甘肅和山西技術(shù)效率值最低只有0.23。
航空航天產(chǎn)業(yè)區(qū)域技術(shù)效率差異顯著，最高省市和最低省市相差高達(dá)0.62。黑龍江、廣東、江西高效利用了現(xiàn)有技術(shù)，效率值都在0.75以上；吉林、甘肅和山西效率最低；9省市技術(shù)效率不足0.4。從各省市的變動(dòng)趨勢(shì)來(lái)看：高效率省市（≥0.60）除遼寧2003年前增長(zhǎng)快速外的變化起伏；陜西、四川、甘肅、貴州、河北等低效率省市（≤0.3）正逐步釋放內(nèi)部潛力保持低速持續(xù)增長(zhǎng)。
黑龍江研發(fā)投入處于中等且逐年增長(zhǎng)、企業(yè)規(guī)模領(lǐng)先，產(chǎn)出水平很高，因而技術(shù)效率最高。黑龍江是工業(yè)發(fā)展的搖籃，產(chǎn)業(yè)全國(guó)影響大，其中哈爾濱民航產(chǎn)業(yè)發(fā)展也很突出。廣東位于沿海地區(qū)，能吸引眾多外資和高技術(shù)人才，企業(yè)規(guī)模雖然遞減但處于全國(guó)領(lǐng)先，即使研發(fā)投入不高但產(chǎn)出規(guī)模大。盡管廣東沒(méi)有被納入軍事航空制造業(yè)布局，但在航空關(guān)聯(lián)制造業(yè)相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率名列前茅，并在2010年推行《廣東省航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2010～2025年）》促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
山西、甘肅位于內(nèi)陸或經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)較為緩慢，技術(shù)效率值偏低。山西技術(shù)效率值總體下降；吉林技術(shù)效率大致維持在同一水平；甘肅的技術(shù)效率逐年緩慢提高；這些變化一部分是由于受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，一部分也與國(guó)家政策支持力度和國(guó)防科技工業(yè)布局有關(guān)。
四、 結(jié)論和建議
航空航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)效率問(wèn)題。文章用SFA法實(shí)證測(cè)度了1995年～2011年航空航天產(chǎn)業(yè)的技術(shù)效率，并對(duì)時(shí)間、地區(qū)特征、人力資本素質(zhì)、研發(fā)投入、企業(yè)規(guī)模和制度等技術(shù)無(wú)效率因素進(jìn)行了分析，得出如下結(jié)果：
1. 我國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率水平較低，研究期內(nèi)均值只有0.472。技術(shù)效率各年均值波動(dòng)增長(zhǎng)，雖然從0.374上升到0.539，但仍有46%的上升空間。從無(wú)效率因素來(lái)看，時(shí)間趨勢(shì)不是很顯著；人力資本素質(zhì)、企業(yè)規(guī)模、制度因素對(duì)技術(shù)效率具有積極的影響，應(yīng)適當(dāng)加大或提高這部分的水平；研發(fā)投入作用消極，應(yīng)對(duì)投入結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。
2. 航空航天產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率存在區(qū)域差異，區(qū)域效率均值排序?yàn)闁|部>中部>西部，黑龍江、廣東、江西技術(shù)效率值排名前三，吉林、甘肅和山西排名最末。值得注意的是，研究期間內(nèi)西部技術(shù)效率持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng)，中部是早期處于領(lǐng)先的情況下后期被東部趕超。
綜上所述，人力資本素質(zhì)、企業(yè)規(guī)模和制度等因素對(duì)航空航天產(chǎn)業(yè)技術(shù)效率具有積極影響，研發(fā)投入的作用是消極的。為了加快我國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)，不僅需要完善教育、培訓(xùn)和人力資源開(kāi)發(fā)體系，也應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模、使之形成規(guī)模效應(yīng)，并推進(jìn)市場(chǎng)化改革，保證所需人才、基礎(chǔ)設(shè)施和制度支撐條件，此外也應(yīng)改革國(guó)防科研體系，在改革研發(fā)投入結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提高研發(fā)投入，最終促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
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中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）37-0172-02
航空航天技術(shù)是表征一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志，是力學(xué)、熱力學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料學(xué)、自動(dòng)控制理論、電子技術(shù)、噴氣推進(jìn)技術(shù)及制造工藝等技術(shù)的綜合體現(xiàn)[1]，是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)防實(shí)力，工業(yè)實(shí)力和科研實(shí)力的重要指標(biāo)之一。近年來(lái)，國(guó)家大力發(fā)展航空航天事業(yè)，為了振興國(guó)家，促進(jìn)我國(guó)航空航天事業(yè)的快速發(fā)展。很多航空航天類的院校比如北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等相繼開(kāi)設(shè)了公共選修課《航空航天概論》，受到在校大學(xué)生的一致認(rèn)可，特別是“神舟號(hào)”系列載人飛船發(fā)射成功以后，航空航天知識(shí)受到更多學(xué)生的關(guān)注[2]。因此，開(kāi)設(shè)公共選修課《航空航天概論》，普及航空航天的基礎(chǔ)知識(shí)，日益受到學(xué)生們的歡迎。
《航空概論》課程是我校（鄭州航空工業(yè)管理學(xué)）針對(duì)航空特色面向全校開(kāi)設(shè)的公共選修課程。本課程的開(kāi)設(shè)目的有兩方面：一是使學(xué)生初步建立航空技術(shù)的基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)。二是拓寬學(xué)生的視野，擴(kuò)大知識(shí)面，培養(yǎng)他們學(xué)航空、愛(ài)航空、投身于航空事業(yè)的興趣，使他們初步建立航空工程意識(shí)，為今后的工作奠定基礎(chǔ)。
一、本課程的教學(xué)現(xiàn)狀
《航空概論》作為一門(mén)全校公選課，開(kāi)設(shè)對(duì)象以低年級(jí)學(xué)生為主，選課的學(xué)生人數(shù)多，學(xué)生專業(yè)知識(shí)背景很復(fù)雜，層次參差不齊，而且這門(mén)課程涉及的學(xué)科也比較多，其中有些理論知識(shí)，例如空氣動(dòng)力學(xué)、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)很多學(xué)生來(lái)說(shuō)比較抽象、難理解，特別是人文社科類的學(xué)生，感覺(jué)課程內(nèi)容枯燥、機(jī)械呆板，提不起學(xué)習(xí)的興趣。在教學(xué)中，教師講課費(fèi)勁，學(xué)生厭學(xué)，難以取得良好的教學(xué)效果，這種情況下，迫切需要采取合適的教學(xué)方法和手段，優(yōu)化教學(xué)效果。
二、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
《航空概論》是一門(mén)關(guān)于航空方面知識(shí)介紹的基礎(chǔ)課程，基于課程的性質(zhì)和目的考慮，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該通俗易懂，不能有太多專業(yè)性很強(qiáng)的詞匯，要注意擴(kuò)寬知識(shí)面、保持內(nèi)容的系統(tǒng)性，反映出科學(xué)前沿，同時(shí)還需要不斷加強(qiáng)趣味性與知識(shí)性，在實(shí)際當(dāng)中要注意教學(xué)內(nèi)容的豐富多彩，比如有鳥(niǎo)類飛行可延伸到現(xiàn)在飛機(jī)，有放風(fēng)箏延伸到飛行原理，進(jìn)而講解飛機(jī)的構(gòu)造原理，讓學(xué)生在感興趣的事例中汲取航空知識(shí)。這樣做即可提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)，又可以達(dá)到科學(xué)普及的目的。
三、教學(xué)方法的多樣化
《航空概論》是一門(mén)以基礎(chǔ)知識(shí)為主的課程，信息量大，且大多數(shù)內(nèi)容以講述為主。為了避免課堂教學(xué)枯燥乏味，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在授課時(shí)，應(yīng)該采用多樣化的教學(xué)方法。作為授課教師，通過(guò)不斷的探索，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，請(qǐng)教有經(jīng)驗(yàn)的老教師，總結(jié)了以下幾種教學(xué)方法：
（一）互動(dòng)、自主式教學(xué)方法
“教”與“學(xué)”是相輔相成的，缺一不可。若要提高教學(xué)效率，就要讓學(xué)生充分參與到教學(xué)過(guò)程中，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。例如為了讓學(xué)生更了解世界航空發(fā)展歷史，教學(xué)中可布置作業(yè)，讓學(xué)生收集自己感興趣的航空器的各種資料，包括航空器的圖片、型號(hào)、性能、發(fā)展概況等，然后上臺(tái)介紹給大家，通過(guò)收集、講解的方式，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，增加課堂的趣味性，同時(shí)擴(kuò)大知識(shí)面，增長(zhǎng)更多課本之外的知識(shí)。
（二）啟發(fā)、聯(lián)想、討論式教學(xué)方法
在講述某些章節(jié)內(nèi)容時(shí)，要注意啟發(fā)學(xué)生的想象力，激發(fā)學(xué)生興趣，強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)和知識(shí)遷移的能力。例如，在講解伯努利定理時(shí)，由于公式內(nèi)容比較抽象，學(xué)生不容易理解和記憶，如果直接向?qū)W生灌輸定理的內(nèi)容和公式，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不是很理想。在這種情況下，可以設(shè)定一系列問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生自己推導(dǎo)出定理的內(nèi)容。具體授課過(guò)程：兩只手各拿一張紙，向紙中間吹氣，讓學(xué)生觀察。問(wèn)題1：發(fā)生了什么現(xiàn)象，學(xué)生答兩張紙相吸了。問(wèn)題2：兩張紙為什么會(huì)相吸，學(xué)生答兩張紙中間的壓強(qiáng)變小了。問(wèn)題3：壓強(qiáng)代表的是空氣中的那種能量？學(xué)生答“勢(shì)能”。問(wèn)題4：當(dāng)壓強(qiáng)減小時(shí)，空氣中哪個(gè)參數(shù)變大了？學(xué)生回答“速度”。問(wèn)題5：速度代表著空氣的哪種能量？學(xué)生回答“動(dòng)能”。問(wèn)題6：當(dāng)速度增加時(shí)壓強(qiáng)為什么會(huì)減??？引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、相互討論，再進(jìn)一步引導(dǎo)，勢(shì)能和動(dòng)能的關(guān)系，以及能量守恒定律，最后總結(jié)出伯努利定律的相關(guān)知識(shí)。通過(guò)這種問(wèn)答式的教學(xué)模式，讓學(xué)生自主參加到課堂中，主動(dòng)思考，積極討論，提高了學(xué)習(xí)興趣。增強(qiáng)教學(xué)效果，對(duì)所學(xué)的知識(shí)記憶更加牢固。
四、教學(xué)手段的多樣性
教學(xué)手段的多樣性對(duì)提高課程的教學(xué)效果和質(zhì)量具有十分顯著的作用。對(duì)于綜合性強(qiáng)、信息量大的航空概論，采用多種教學(xué)手段，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，讓學(xué)生盡可能多的去了解航空知識(shí)，顯得尤為重要[4]。因此要不斷的改進(jìn)教學(xué)手段，充分利用多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)課程、慕課、課外實(shí)踐等方式，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)快捷、高效的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高教學(xué)質(zhì)量。
（一）多媒體教學(xué)
多媒體技術(shù)集聲音、圖片、視頻、動(dòng)畫(huà)、文字于一體，有著文字信息無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。很多的知識(shí)比如講解燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，如果僅僅依靠課本上的文字和教師的口述，學(xué)生很難形成直觀的印象，甚至費(fèi)勁口舌，也無(wú)法讓學(xué)生真正的理解。而采用多媒體的形式，通過(guò)視頻和動(dòng)畫(huà)把氣流在發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的工作過(guò)程進(jìn)行完整的演示，可以非常直觀和形象的把信息表達(dá)出來(lái)[4]，便于學(xué)生理解、加深印象，獲得良好的教學(xué)效果。
（二）網(wǎng)絡(luò)課程開(kāi)設(shè)
我校結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)際，開(kāi)通了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，并為每個(gè)教師和學(xué)生設(shè)置了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)賬號(hào)，教師可以通過(guò)自己的平臺(tái)，上傳一些與課程相關(guān)的資料。可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建立：（1）飛機(jī)圖片庫(kù)。將國(guó)內(nèi)外典型的軍用、民用飛機(jī)的形狀，特征、尺寸和功能建立檔案，通過(guò)對(duì)比學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解更多飛機(jī)知識(shí)。鍛煉了學(xué)生的觀察能力，加深理解所學(xué)知識(shí)，開(kāi)闊眼界，拓寬思路。（2）飛機(jī)影片庫(kù)。把一些戰(zhàn)爭(zhēng)場(chǎng)面中飛機(jī)的飛行狀況和性能通過(guò)影片展現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生身臨其境，在感受戰(zhàn)爭(zhēng)的殘酷性的同時(shí)更加意識(shí)到飛機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要作用，增強(qiáng)學(xué)生航空?qǐng)?bào)國(guó)、為國(guó)爭(zhēng)光的主人翁意識(shí)和責(zé)任感[5]。（3）老師可以將課程的重點(diǎn)難點(diǎn)上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，與學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行答疑解惑。學(xué)生隨時(shí)隨地可以在線學(xué)習(xí)，方便快捷，提高學(xué)習(xí)效率。
（三）慕課
慕課，英文名MOCC（Massive Open Online Course），意思為“大規(guī)模、開(kāi)放性的在線課程”，由教師負(fù)責(zé)、很多學(xué)生參與，集講課視頻、作業(yè)、互動(dòng)、測(cè)試相交織的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式。將慕課翻轉(zhuǎn)課程的教學(xué)理念和教學(xué)模式應(yīng)用到《航空概論》的教學(xué)實(shí)踐中，課前學(xué)生學(xué)習(xí)在線課程，積累知識(shí)，為上課做準(zhǔn)備。課中學(xué)生充分參與到課堂中，進(jìn)行師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的討論、交流（包括成果展示）、評(píng)價(jià)（包括學(xué)生互評(píng)）等學(xué)習(xí)活動(dòng)。一方面提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)的能力，另一方面培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力。
（四）課外實(shí)踐活動(dòng)
為了進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以把動(dòng)手能力強(qiáng)、學(xué)有余力的學(xué)生組織起來(lái)，成立航模隊(duì)，進(jìn)行飛機(jī)模型的設(shè)計(jì)與制作。把課堂上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)如空氣動(dòng)力學(xué)、飛行原理與實(shí)踐動(dòng)手相結(jié)合?，F(xiàn)在，航模隊(duì)的學(xué)生不僅可以做出紙質(zhì)、木質(zhì)的飛機(jī)模型，還能做出可以遙控指揮的飛機(jī)模型。并且，通過(guò)自學(xué)學(xué)習(xí)遙控飛行器的技術(shù)，已經(jīng)具備航模飛行表演的能力，個(gè)別學(xué)生還參加2016年央視春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)廣州分會(huì)場(chǎng)上的飛行表演。通過(guò)課外實(shí)踐，逐步培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、思考、維修飛機(jī)航模的基本能力，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、集體榮譽(yù)感的觀念。同時(shí)可以帶動(dòng)更多同學(xué)參與到航空航天科普創(chuàng)新活動(dòng)中，充分利用課余時(shí)間，發(fā)展學(xué)生的個(gè)人興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)了我校學(xué)生的綜合素質(zhì)。
五、結(jié)論
《航空概論》是一門(mén)涉及多學(xué)科多領(lǐng)域的綜合性課程，且選課學(xué)生的背景專業(yè)存在很大差異，如果采用單一的教學(xué)方法和教學(xué)手段難以滿足課程教學(xué)的需要，因此進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)是現(xiàn)實(shí)教學(xué)發(fā)展的需要。通過(guò)一系列的措施和教學(xué)改進(jìn)，提高了學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力，得到了良好的教學(xué)效果。
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關(guān)鍵詞：中美貿(mào)易順差；高技術(shù)產(chǎn)品；形成原因；調(diào)整對(duì)策
20世紀(jì)90年代初，隨著美國(guó)“新經(jīng)濟(jì)”的出現(xiàn)，美國(guó)與世界其他國(guó)家或地區(qū)間的高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易迅速發(fā)展。作為世界“新經(jīng)濟(jì)”的發(fā)源地，美國(guó)毫無(wú)疑問(wèn)成為世界第一科技強(qiáng)國(guó)，科技創(chuàng)新能力和生產(chǎn)能力都超過(guò)其他國(guó)家。然而，自21世紀(jì)初以來(lái)，美國(guó)對(duì)中國(guó)的高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易卻呈現(xiàn)日益擴(kuò)大的貿(mào)易逆差，其形成的真正原因以及如何對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，需要我們做進(jìn)一步深入研究。
一、中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易差額的現(xiàn)狀
目前，中美兩國(guó)商務(wù)部均已開(kāi)始統(tǒng)計(jì)雙邊高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易，但相比之下，美國(guó)商務(wù)部的統(tǒng)計(jì)時(shí)間較早，數(shù)據(jù)較為充分。根據(jù)美國(guó)商務(wù)部的劃分方法，高技術(shù)產(chǎn)品主要分為10類：生物技術(shù)、生命科學(xué)、光電技術(shù)、信息與通訊、電子產(chǎn)品、柔性制造品、高新材料、航空航天技術(shù)、武器和核技術(shù)。
從2002—2008年中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易差額的數(shù)據(jù)看，它主要有三個(gè)特征：第一，中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的核心是中美信息與通訊貿(mào)易順差。2002—2008年中美信息與通訊產(chǎn)品貿(mào)易順差保持著年均100億美元左右的增長(zhǎng)速度，七年累計(jì)總額高達(dá)3414.48億美元，在中美兩國(guó)10類高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差總額中的比重高達(dá)109.64％。第二，中美兩國(guó)間部分高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易正從順差轉(zhuǎn)為逆差。自2007年以來(lái)，中國(guó)對(duì)美國(guó)的生物技術(shù)、高新材料與核技術(shù)貿(mào)易正逐步從貿(mào)易順差逆轉(zhuǎn)為貿(mào)易逆差，而且2008年這三類商品的中美貿(mào)易逆差正日益擴(kuò)大。第三，雖然部分關(guān)鍵高技術(shù)產(chǎn)品雙邊貿(mào)易仍表現(xiàn)為中國(guó)對(duì)美國(guó)的貿(mào)易逆差，但其中有部分產(chǎn)品的貿(mào)易逆差額在縮小。
從2002—2008年中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易差額的結(jié)構(gòu)看，并非所有類別的高技術(shù)產(chǎn)品都呈現(xiàn)中國(guó)對(duì)美國(guó)的貿(mào)易順差，如在生命科學(xué)、電子產(chǎn)品、柔性制造品和航空航天技術(shù)等產(chǎn)品上，中國(guó)始終對(duì)美國(guó)呈持續(xù)貿(mào)易逆差，七年的貿(mào)易逆差總額分別達(dá)到18.12億美元、179.19億美元、42.53億美元和292.99億美元，只是因?yàn)橹袊?guó)對(duì)美國(guó)信息與通訊貿(mào)易順差數(shù)額過(guò)大，才使中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易整體表現(xiàn)為順差。需要指出的是，從2008年開(kāi)始，中國(guó)對(duì)美國(guó)的生命科學(xué)、柔性制造品和航空航天技術(shù)貿(mào)易逆差正呈日趨縮小的趨勢(shì)，相比2007年同期分別減少了0.07億美元、3.83億美元和19.68億美元。
二、中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的形成原因
中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差是由多因素導(dǎo)致的，因此需要對(duì)表現(xiàn)出不同變化趨勢(shì)的雙邊高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易差額做出解釋，才能真正闡釋中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的形成原因，本文認(rèn)為可以從三個(gè)方面解釋其成因。
1、外資對(duì)中國(guó)信息與通訊行業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的核心是中美信息與通訊產(chǎn)品貿(mào)易順差，要探討中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的形成原因，首先要解釋中美信息與通訊產(chǎn)品貿(mào)易順差為什么會(huì)持續(xù)擴(kuò)大。20世紀(jì)90年代初，在信息與通訊技術(shù)革命的推動(dòng)下，美國(guó)率先步入“新經(jīng)濟(jì)”時(shí)代。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著東亞各主要國(guó)家或地區(qū)對(duì)美國(guó)信息與通訊領(lǐng)域創(chuàng)新技術(shù)的模仿，世界信息與通訊領(lǐng)域的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，美國(guó)也因此開(kāi)始調(diào)整其高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重心。
首先，美國(guó)在繼續(xù)鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)信息與通訊產(chǎn)品研發(fā)和創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，逐步將處于衰退期的信息與通訊產(chǎn)業(yè)的核心制造與加工裝配環(huán)節(jié)讓渡給其他國(guó)家或地區(qū)進(jìn)行，建立起信息與通訊產(chǎn)品的全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)。目前，美國(guó)將信息與通訊產(chǎn)品的零部件制造環(huán)節(jié)主要是讓渡給東亞的日本、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)及東盟進(jìn)行，而將信息與通訊產(chǎn)業(yè)的加工生產(chǎn)工序，與東亞的這些國(guó)家或地區(qū)一起，通過(guò)外商直接投資的方式轉(zhuǎn)移到勞動(dòng)力成本較低的中國(guó)。這使得以外資在華企業(yè)加工類產(chǎn)品出口為特征的對(duì)美出口不斷增多，中美信息與通訊貿(mào)易中也因此出現(xiàn)了明顯的“外資引致中美加工貿(mào)易順差”的特征。
其次，美國(guó)開(kāi)始將國(guó)內(nèi)政策支持的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。如生物技術(shù)、生命科學(xué)、電子產(chǎn)品、柔性制造品、高新材料等新興產(chǎn)業(yè)。通過(guò)將資本、人力資源、稅收優(yōu)惠向這些新興產(chǎn)業(yè)的傾斜，鼓勵(lì)其產(chǎn)品研發(fā)及參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，以始終保持其對(duì)其他國(guó)家或地區(qū)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，2008年美國(guó)在生物技術(shù)、生命科學(xué)、電子產(chǎn)品、柔性制造品、高新材料、航空航天技術(shù)、核技術(shù)等產(chǎn)品上能夠保持對(duì)中國(guó)的貿(mào)易順差，與此有一定關(guān)聯(lián)。因此，綜合這兩方面因素，可以認(rèn)為包括美資企業(yè)在內(nèi)的外資企業(yè)對(duì)中國(guó)的信息與通訊產(chǎn)品加工生產(chǎn)工序的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，是導(dǎo)致中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的最主要原因。
2、美國(guó)對(duì)中國(guó)的技術(shù)出口管制。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界更多地是從“重商主義”的角度解釋中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的形成原因，有兩種截然不同的觀點(diǎn)：其一，美國(guó)部分學(xué)者認(rèn)為中國(guó)實(shí)施的出口鼓勵(lì)和限制美國(guó)對(duì)華出口政策，導(dǎo)致中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差；其二，部分中國(guó)學(xué)者和國(guó)外機(jī)構(gòu)認(rèn)為美國(guó)對(duì)華技術(shù)出口管制是造成中美高技術(shù)貿(mào)易順差的主要原因。沈國(guó)兵(2006)認(rèn)為1989年后美國(guó)對(duì)華實(shí)施的貿(mào)易制裁和技術(shù)禁運(yùn)，加強(qiáng)了對(duì)華高技術(shù)產(chǎn)品出口管制，致使中國(guó)從美國(guó)高技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)口被扭曲，使美國(guó)對(duì)中國(guó)高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易出現(xiàn)逆差。中美經(jīng)濟(jì)安全委員會(huì)(USCC)認(rèn)為，中美貿(mào)易引發(fā)了戰(zhàn)略技術(shù)利害關(guān)系，中國(guó)是美國(guó)先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的最大供給商，究其原因可歸咎于美國(guó)對(duì)華高技術(shù)產(chǎn)品出口管制政策。杜莉(2006)則明確提出，由于美國(guó)始終對(duì)中國(guó)懷有，“戒心”，因此一直限制涉及到安全問(wèn)題的高技術(shù)產(chǎn)品出口，在諸如核電站、衛(wèi)星、超大型計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床等許多產(chǎn)品的對(duì)華出口上實(shí)施嚴(yán)格限制，使中國(guó)在高技術(shù)產(chǎn)品進(jìn)口上出現(xiàn)了“愿買(mǎi)者無(wú)可買(mǎi)”的現(xiàn)象。
從中美兩國(guó)10類高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的趨勢(shì)看。美國(guó)對(duì)華技術(shù)出口管制可以解釋中美部分高技術(shù)產(chǎn)品，如光電技術(shù)、武器與核技術(shù)貿(mào)易順差的形成原因。但是，“中國(guó)實(shí)施出口鼓勵(lì)和限制美國(guó)對(duì)華出口導(dǎo)致中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差”的觀點(diǎn)卻難以成立。2004-2007年中國(guó)在對(duì)美國(guó)出現(xiàn)貿(mào)易順差的同時(shí)，卻對(duì)日本、韓國(guó)、東盟和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)出現(xiàn)了巨額貿(mào)易逆差。這充分說(shuō)明中國(guó)對(duì)外并沒(méi)有實(shí)施獎(jiǎng)出限入的重商主義貿(mào)易政策，否則在出現(xiàn)中美貿(mào)易順差時(shí)，必然會(huì)出現(xiàn)中國(guó)對(duì)這些國(guó)家和地區(qū)的貿(mào)易順差。
目前，“美國(guó)對(duì)華技術(shù)出口管制”論的解釋力度正不斷減弱。美國(guó)在決定對(duì)外是否實(shí)行出口管制政策時(shí)一般基于四個(gè)原則：一是否涉及敏感技術(shù)和武器出口而危及美國(guó)國(guó)家安全，二是否影響美國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)和外部政策目標(biāo)，三是否影響到美國(guó)經(jīng)濟(jì)利益，四是否允許美國(guó)對(duì)其先進(jìn)技術(shù)出口進(jìn)行終端使用情況檢查。從這些原則看，由于光電技術(shù)、武器與核技術(shù)等關(guān)鍵高技術(shù)可能在軍事領(lǐng)域廣泛運(yùn)用，美國(guó)必然會(huì)對(duì)其出口實(shí)行嚴(yán)格限制，導(dǎo)致美國(guó)在這些產(chǎn)品上對(duì)中國(guó)呈貿(mào)易逆差。然而，在與軍事領(lǐng)域也有密切關(guān)聯(lián)的航空航天技術(shù)與柔性制成品上，美國(guó)對(duì)中國(guó)卻始終保持貿(mào)易順差，這是美國(guó)對(duì)華技術(shù)出口管制論難以解釋的。
3、中國(guó)國(guó)內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新水平的提升。2008年中美兩國(guó)10類高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易最突出的變化表現(xiàn)為中國(guó)對(duì)美國(guó)的生命科學(xué)、柔性制造品和航空航天技術(shù)貿(mào)易逆差在不斷縮小，這間接地加快了中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的擴(kuò)大速度，這很可能是近年來(lái)中國(guó)在這些領(lǐng)域自主創(chuàng)新水平的提升導(dǎo)致的。
21世紀(jì)初以來(lái)，隨著中國(guó)加入世界貿(mào)易組織，政府對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和自主技術(shù)創(chuàng)新的日益重視，中國(guó)國(guó)內(nèi)科技研發(fā)水平日益提升，尤其是在航空航天技術(shù)創(chuàng)新能力迅速提高的帶動(dòng)下，中國(guó)在上述幾類高技術(shù)產(chǎn)品上的對(duì)美進(jìn)口日益減少，一定程度上加快了中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的擴(kuò)大。
三、調(diào)整中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的可行措施
隨著中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的擴(kuò)大，貿(mào)易各方間實(shí)際形成了一種“互利”、但非“共贏”的利益分配格局。貿(mào)易各方利益分配不均的現(xiàn)實(shí)客觀存在，尤其是在美國(guó)主導(dǎo)的全球高技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中，中國(guó)主要從事的是低附加值的加工裝配、貼牌定制等勞動(dòng)密集型工序，這些工序相比美國(guó)從事的研發(fā)工序及東亞主要國(guó)家或地區(qū)從事的核心制成品生產(chǎn)工序，進(jìn)入門(mén)檻低、替代性強(qiáng)、基本處于或接近處于完全競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，因而常常只能獲得較低的附加收益。如果這種利益分配不均一直持續(xù)，將可能拉大各主要國(guó)家或地區(qū)的貿(mào)易及經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距，不利于中國(guó)在國(guó)際經(jīng)濟(jì)格局中地位的保持或提升。因此，需要對(duì)中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)貿(mào)易各方的真正“互利共贏”。
1、完善外資政策，強(qiáng)化對(duì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)外資流入的政策性引導(dǎo)。中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的核心是信息與通訊產(chǎn)品貿(mào)易順差，而其主要來(lái)源是包括美資企業(yè)在內(nèi)的外資在華企業(yè)。因此，當(dāng)前要調(diào)整中美信息與通訊產(chǎn)品貿(mào)易順差，就需要對(duì)外資在華直接投資方向做出調(diào)整。
目前，F(xiàn)DI在中國(guó)信息與通訊領(lǐng)域的投資主要集中在高技術(shù)產(chǎn)品加工生產(chǎn)企業(yè)，加工貿(mào)易仍然是中國(guó)對(duì)美信息與通訊貿(mào)易的主要方式。這種貿(mào)易方式不僅使中國(guó)獲利較低，而且全部最終產(chǎn)品的出口均被計(jì)人中國(guó)對(duì)美出口。因此，中國(guó)政府需要對(duì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的外資流入結(jié)構(gòu)進(jìn)行政策性引導(dǎo)，逐步減少對(duì)信息與通訊產(chǎn)業(yè)加工類外資流入的“超國(guó)民待遇”，將優(yōu)惠政策集中于其他新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，尤其是具有自主研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新能力產(chǎn)業(yè)的引資上，降低外商對(duì)華信息與通訊加工制造業(yè)投資對(duì)中美貿(mào)易順差的“引致擴(kuò)大效應(yīng)”，增加其他新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的引資額，提高其技術(shù)創(chuàng)新能力和對(duì)外貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)力。
2、改善中美政治關(guān)系，游說(shuō)美國(guó)政府及國(guó)內(nèi)利益集團(tuán)。中美政治關(guān)系是否改善是決定中美經(jīng)貿(mào)關(guān)系好壞的重要基石。當(dāng)前調(diào)整中美高技術(shù)產(chǎn)品貿(mào)易順差的可行途徑之一是逐步減輕美國(guó)對(duì)華技術(shù)出口管制。因此，當(dāng)前中國(guó)政府應(yīng)做的重要工作之一，就是要想方設(shè)法改善中美政治關(guān)系，通過(guò)游說(shuō)美國(guó)國(guó)內(nèi)的部分利益集團(tuán)，由其作為中國(guó)的“代言人”，游說(shuō)美國(guó)政府將中國(guó)視為“正常的”貿(mào)易伙伴，取消對(duì)華實(shí)施或即將實(shí)施的技術(shù)出口管制。
3、繼續(xù)擴(kuò)大內(nèi)需，彌補(bǔ)美國(guó)進(jìn)口需求的下降。在國(guó)際金融危機(jī)爆發(fā)的背景下，如何應(yīng)對(duì)美國(guó)對(duì)中國(guó)進(jìn)口需求的下降是中國(guó)外貿(mào)政策需要解決的主要問(wèn)題之一。中國(guó)不僅要想方設(shè)法維持對(duì)美高技術(shù)產(chǎn)品出口的持續(xù)擴(kuò)大，而且應(yīng)繼續(xù)堅(jiān)定不移地推行擴(kuò)大國(guó)內(nèi)有效需求的政策，變國(guó)內(nèi)過(guò)剩儲(chǔ)蓄為國(guó)內(nèi)消費(fèi)，變對(duì)美高技術(shù)產(chǎn)品出口為國(guó)內(nèi)銷售。從而有效彌補(bǔ)美國(guó)國(guó)內(nèi)進(jìn)口需求下降給中國(guó)出口帶來(lái)的“缺口”，使包括外資在華企業(yè)在內(nèi)的中國(guó)國(guó)內(nèi)企業(yè)的銷售實(shí)現(xiàn)可持續(xù)增長(zhǎng)。
空間環(huán)境與運(yùn)載裝置相互作用會(huì)對(duì)航天器的可靠性和使用壽命帶來(lái)威脅，適應(yīng)市場(chǎng)的需求，可抵御太空環(huán)境的材料的研究與開(kāi)發(fā)始終是一個(gè)熱點(diǎn)。通常，空間環(huán)境主要涉及自然環(huán)境和人工誘導(dǎo)環(huán)境兩個(gè)方面。
航空器或其動(dòng)力裝置上使用的具有高強(qiáng)力，重量比的復(fù)合材料，可有效地降低乘用裝置的重量，大大改善航天器的性能和運(yùn)行效率。而聚合物纖維復(fù)合材料在航天器上的應(yīng)用部位與使用量的多少正成為衡量航天器結(jié)構(gòu)先進(jìn)性的重要指標(biāo)之一。
1 新型纖維材料在航天領(lǐng)域的使用
目前航天員艙外活動(dòng)裝備(EMU)使用的多層結(jié)構(gòu)絕熱材料，在火星空間探測(cè)中將會(huì)失去效用。美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)探索可替代的絕緣材料，其熱傳導(dǎo)性能要求達(dá)到0.005W／(m·K)。
1.14DG熱絕緣纖維材料
NASA選擇3種纖維，即實(shí)體圓形截面纖維、四孔中空纖維和深槽型表面纖維(4DG)作為試樣，纖維使用兩種規(guī)格即6.67dtex／16.7dtex為篩選對(duì)象。
①要求實(shí)體結(jié)構(gòu)纖維具有均勻的圓形截面，纖維直徑為25μm或40μm。對(duì)于低孔隙率的纖維試樣的選擇，直徑偏差要大干0.1μm，即直徑分別為25.1μm或40.1μm。而對(duì)孔隙率較高的纖維來(lái)說(shuō)，選擇的纖維直徑要擴(kuò)大10倍，即選用250μm或400μm的樣品。
②中空結(jié)構(gòu)纖維試樣要求纖維截面為圓形，呈四孔均勻分布，當(dāng)纖維直徑為25μm時(shí)，中孔徑6μm，纖維直徑為40μm時(shí)，中孔徑9μm。中空四孔纖維由DuPont(杜邦)公司提供。
③槽狀表面纖維。4DG纖維由Eastman(伊士曼)公司提供，具有沿纖維軸向分布的深陷溝槽，纖維截面以輪廓線觀察為矩形，有6組葉片，其葉片尺寸如下：
6.67dtex纖維：纖維截面輪廓34μm×47μm，葉片寬8μm；
16.67dtex纖維：纖維截面輪廓50μm×74μm，葉片寬12μm。
NASA的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，4DG作為熱絕緣材料的性能最佳。圖1所示為4DG纖維的截面。
4DG纖維是特別設(shè)計(jì)的纖維品種，其沿軸向分布的深槽，賦予了纖維獨(dú)特的使用性能，即：
①具有流體自移動(dòng)性能，按4DG纖維3種纖度6.6、11.2和16.67dtex的變異，最大的潛在通量分別為122、113和145mL／(g·h)；
②4DG纖維有貯存和撲集粉塵微型顆粒的功能；
③具有十分高的比表面積。圓形截面纖維的形狀系數(shù)以1計(jì)，4DG纖維為2.5，即4DG的比表面積是相同細(xì)度纖維的250％～300％，實(shí)驗(yàn)所用4DG纖維樣品的比表面積在1710～3130m2／g之間；
④與圓形截面纖維相比，其有更好的蓬松性和包覆性。
4DG纖維一般使用聚酯、聚丙烯和聚酰胺為原料，與其3種纖度規(guī)格——6.67、11.2和16.67dtex相對(duì)應(yīng)的纖維截面的寬×長(zhǎng)分別為34μm×47μm、42μm×58μm和50μm×74μm，纖維截面形狀系數(shù)分別為2.7、2.7和2.4，溝槽面積所占比例分別為40％、40％和35％，主體葉片的寬／深尺寸分別為8／13μm、11／18μm和12／71μm。4DG纖維的性能特征如表1所示。
由于4DG纖維具有獨(dú)特的使用性能，其潛在應(yīng)用領(lǐng)域已被廣為看好，目前在過(guò)濾介質(zhì)、農(nóng)業(yè)用紡織品、軍用服裝、油吸附材料、土工材料、化妝制品、揩巾和創(chuàng)傷敷料等領(lǐng)域的使用正取得進(jìn)展。
1.2航天裝備上使用的纖維材料
航天服是國(guó)際空間站或航天飛機(jī)乘用人員維系生存的裝置，用以保護(hù)宇航員進(jìn)入太空和月球行走的安全。美國(guó)阿波羅－9和阿波羅－11使用的太空服面料的多層結(jié)構(gòu)中均配置了兩層Nomex熱絕緣層。
Nomex纖維的玻璃化溫度(Tg)為275℃，具有優(yōu)良的耐熱性能，而相對(duì)較低的比熱值(0.29cal／(g·K))則顯示出良好的熱絕緣性能。NASA使用的Nomex熱絕緣層證明可以適應(yīng)極端高溫或低溫的環(huán)境條件，同時(shí)Nomex纖維的模量為140g／D，斷裂伸長(zhǎng)率22％，可承載沖擊負(fù)荷，并在負(fù)載條件下表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。目前的航天服中蜂窩Kevlar(凱夫拉)纖維和Nomex纖維仍然是重要的纖維組分。
一、模擬的類型
1.模擬的基本類型
模擬是以科學(xué)技術(shù)理論與實(shí)踐為基礎(chǔ)，在一定環(huán)境與條件下，將研究對(duì)象用其它手段進(jìn)行模仿的一種實(shí)驗(yàn)方法。該方法不直接涉及研究對(duì)象固有的現(xiàn)象與過(guò)程本身，而是設(shè)計(jì)一個(gè)和該現(xiàn)象與過(guò)程相似的模型，并通過(guò)該模型間接地呈現(xiàn)出該現(xiàn)象與過(guò)程。模擬實(shí)驗(yàn)的目的主要是便于經(jīng)濟(jì)地檢驗(yàn)、驗(yàn)證、再現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)或揭示該現(xiàn)象與過(guò)程的特征、演變規(guī)律與內(nèi)在機(jī)制。
模擬的基本類型有物理模擬與計(jì)算機(jī)模擬。
物理模擬是制作和某現(xiàn)象與過(guò)程相似的物理模型，并對(duì)該模型研究，獲取該現(xiàn)象與過(guò)程的特征。
計(jì)算機(jī)模擬是利用計(jì)算機(jī)對(duì)某現(xiàn)象與過(guò)程進(jìn)行求解、分析、判斷以及圖像顯示等，得出該現(xiàn)象與過(guò)程的特征。計(jì)算機(jī)模擬有模型模擬和統(tǒng)計(jì)模擬兩種基本方法。
2.模擬實(shí)驗(yàn)方法的進(jìn)展特征
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)許多航空航天系統(tǒng)有越來(lái)越嚴(yán)格的性能要求[4-7]。為探索性能的未知特性，實(shí)時(shí)評(píng)估與預(yù)測(cè)性能退化軌跡，科學(xué)技術(shù)研究已經(jīng)從靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài)、從線性發(fā)展到非線性、從確定性參數(shù)發(fā)展到不確定性參數(shù)、從不變性函數(shù)發(fā)展到多變性函數(shù)。面對(duì)這些新問(wèn)題，現(xiàn)有研究所采用的模擬實(shí)驗(yàn)方法取得了許多進(jìn)展。
以近年來(lái)航空航天技術(shù)領(lǐng)域的某些中文科技論文為案例，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，模擬實(shí)驗(yàn)方法的最新進(jìn)展以依賴問(wèn)題的屬性信息和現(xiàn)場(chǎng)信息為特征，旨在求解動(dòng)態(tài)、非線性、不確定性與多變性等復(fù)雜問(wèn)題，根據(jù)對(duì)問(wèn)題信息的依賴特征，將現(xiàn)有的模擬實(shí)驗(yàn)方法歸納為屬性依賴法與現(xiàn)場(chǎng)依賴法。
二、屬性依賴法
屬性依賴法是基于屬性、目標(biāo)屬性與層次屬性等3個(gè)信息要素的模擬實(shí)驗(yàn)方法。
屬性是問(wèn)題的抽象刻畫(huà)，表示問(wèn)題的性質(zhì)與關(guān)系。性質(zhì)表示問(wèn)題的固有特征，關(guān)系表示不同問(wèn)題之間的性質(zhì)傳承與影響。
目標(biāo)屬性是期望得到的對(duì)問(wèn)題屬性的某種解答或認(rèn)知。
層次屬性是目標(biāo)屬性的分解，即將目標(biāo)屬性分解為若干個(gè)子屬性。若子屬性彼此獨(dú)立，則稱為同層次子屬性;否則稱為非同層次子屬性。層次按從低到高的順序分為多層，目標(biāo)屬性依賴于最高層子屬性，最高層子屬性依賴于次高層子屬性，依次類推，直到最低層子屬性。
根據(jù)目標(biāo)屬性的不同，屬性依賴法又細(xì)分為同步進(jìn)化法與層次進(jìn)化法。
1.同步進(jìn)化法
同步進(jìn)化法是將問(wèn)題分解成低一層次的多個(gè)彼此獨(dú)立的子問(wèn)題，用基本模擬方法逐個(gè)解決各子問(wèn)題，最后融合出結(jié)果。這是一種化整為零、逐個(gè)擊破、同步進(jìn)化的方法。具體做法是，若目標(biāo)屬性是由多個(gè)低一層次的獨(dú)立子屬性綜合構(gòu)成，則可以根據(jù)各獨(dú)立子屬性的特征，進(jìn)行子屬性模擬，然后推斷各子屬性的模擬結(jié)果，使各子屬性由低層次同步進(jìn)化至高層次，獲得目標(biāo)屬性特征。
例如，揭示航空發(fā)動(dòng)機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)特征是相關(guān)領(lǐng)域的一個(gè)重要問(wèn)題。為此，文獻(xiàn)[7]綜合現(xiàn)有方法的優(yōu)點(diǎn)，提出一種振動(dòng)耦合動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算出系統(tǒng)非線性響應(yīng)，并在兩個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子模擬裝置上進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的吻合性。
在這個(gè)案例中，非線性響應(yīng)特征問(wèn)題被分解為2個(gè)同層次的子問(wèn)題，即理論建模計(jì)算與模態(tài)實(shí)驗(yàn)，2個(gè)子問(wèn)題解答的融合是將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析?？梢钥闯?，解決這2個(gè)子問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法分別是物理模擬和計(jì)算機(jī)模型模擬，經(jīng)過(guò)對(duì)2種模擬結(jié)果的對(duì)比檢驗(yàn)，最終推斷出航空發(fā)動(dòng)機(jī)非線性響應(yīng)的某些特征，為探索航空發(fā)動(dòng)機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)特征提供了新思路。
2.層次進(jìn)化法
層次進(jìn)化法是將問(wèn)題按屬性層次由低到高地分解成多個(gè)前后有聯(lián)系的子問(wèn)題，用基本模擬方法逐步解決各子問(wèn)題，最后直接得到結(jié)果。該方法的特點(diǎn)是化整為零、逐步擊破、依次進(jìn)化。具體做法是，若目標(biāo)屬性可以分解為多個(gè)彼此低一層次的關(guān)聯(lián)子屬性，則可以根據(jù)各子屬性的特征，按照設(shè)計(jì)好的步驟，依次進(jìn)行子屬性模擬，逐步使屬性由低層次向高層次進(jìn)化，逼近目標(biāo)屬性特征。
例如，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的可靠性、維護(hù)性和保障性有重要影響。但是，現(xiàn)有研究主要關(guān)注故障診斷算法的有效性，尚未有效驗(yàn)證故障檢測(cè)率、定位率與虛警率等指標(biāo)，從而無(wú)法定量評(píng)價(jià)故障診斷系統(tǒng)性能。這里的問(wèn)題是如何定量評(píng)價(jià)故障診斷系統(tǒng)性能?
為此，文獻(xiàn)[4]將問(wèn)題分解為混合卡爾曼濾波器組故障診斷理論，發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)和故障診斷實(shí)驗(yàn)等3個(gè)不同層次的子問(wèn)題。這3個(gè)層次的進(jìn)化關(guān)系為：(1)用計(jì)算機(jī)模型模擬方法構(gòu)建混合卡爾曼濾波器組，為發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)奠定理論模型基礎(chǔ);(2)基于理論模型，針對(duì)民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的4種故障，用物理模型模擬方法搭建發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)，為故障診斷實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ);(3)基于故障診斷系統(tǒng)，用統(tǒng)計(jì)模擬法評(píng)價(jià)出發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)性能的定量指標(biāo)值。
在該案例中，依次解決3個(gè)子問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法分別是計(jì)算機(jī)模型模擬、物理模型模擬和統(tǒng)計(jì)模擬，最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)故障診斷系統(tǒng)性能的定量評(píng)價(jià)，為工程實(shí)踐提供了重要依據(jù)。
三、現(xiàn)場(chǎng)依賴法
現(xiàn)場(chǎng)依賴法是基于時(shí)間序列和參數(shù)序列的模擬實(shí)驗(yàn)方法，時(shí)間序列和參數(shù)序列統(tǒng)稱為序列。時(shí)間序列是將某現(xiàn)象的某一個(gè)指標(biāo)在不同時(shí)間上的各個(gè)數(shù)值按時(shí)間先后順序排列而形成的序列，序列中的信息與時(shí)間密切相關(guān)。參數(shù)序列是由某現(xiàn)象的某些特征值構(gòu)成的序列，序列中的信息與時(shí)間沒(méi)有關(guān)系。
現(xiàn)場(chǎng)依賴法是指依賴于問(wèn)題真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)信息的一種模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特點(diǎn)是，在模擬實(shí)驗(yàn)中有現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息輸入、輸出與交流，可以及時(shí)矯正評(píng)估與預(yù)測(cè)結(jié)果。按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息特征，現(xiàn)場(chǎng)依賴法可以細(xì)分為時(shí)間序列依賴法與參數(shù)序列依賴法。
1.時(shí)間序列依賴法
時(shí)間序列依賴法是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息的輸入時(shí)間序列來(lái)實(shí)施輸出序列運(yùn)行軌跡評(píng)估與預(yù)測(cè)的一種模擬實(shí)驗(yàn)方法。
不確定性的輸入時(shí)間序列干擾會(huì)導(dǎo)致輸出時(shí)間序列運(yùn)行軌跡發(fā)生未知的非線性與多變性演化，通過(guò)將外界的真實(shí)或模擬真實(shí)的時(shí)序干擾輸入模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，獲取輸出時(shí)間序列的演化響應(yīng)機(jī)制，及時(shí)預(yù)測(cè)與矯正其運(yùn)行軌跡，可以為真實(shí)航空航天系統(tǒng)的可靠運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。
例如，為揭示大氣阻力導(dǎo)致衛(wèi)星軌道衰減的機(jī)制，文獻(xiàn)[1]構(gòu)建了模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將地球扁率與大氣阻力攝動(dòng)影響作為輸入時(shí)間序列，通過(guò)模型模擬輸出軌道根數(shù)變化，獲取衛(wèi)星軌道高度衰減結(jié)果即輸出時(shí)間序列。其中，依賴的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息是經(jīng)模擬改進(jìn)的用某衛(wèi)星高精度加速度儀測(cè)量得到的大氣密度數(shù)據(jù)。盡管熱層大氣密度數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出明顯的動(dòng)態(tài)、非線性、不確定性與多變性時(shí)序特征，模擬軌道序列與衛(wèi)星實(shí)際軌道序列仍然保持一致，發(fā)現(xiàn)了衛(wèi)星運(yùn)行軌跡演變的新特性，研究成果具有創(chuàng)新性。
2.參數(shù)序列依賴法
參數(shù)序列依賴法是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息的輸入?yún)?shù)序列來(lái)實(shí)施輸出序列運(yùn)行軌跡評(píng)估與預(yù)測(cè)的一種模擬實(shí)驗(yàn)方法。
常見(jiàn)參數(shù)有剛度、阻尼、固有頻率、壓力、流量與溫度等，多種參數(shù)的組合構(gòu)成參數(shù)序列。模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的參數(shù)序列取值應(yīng)該與真實(shí)系統(tǒng)的參數(shù)序列保持一致，才能可信賴地實(shí)施輸出序列運(yùn)行軌跡評(píng)估與預(yù)測(cè)。
例如，文獻(xiàn)[8]的衛(wèi)星在軌微振動(dòng)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)，用物理模擬方法構(gòu)建出低頻彈性支撐裝置，揭示出自由邊界條件對(duì)衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)特征的影響機(jī)制，為提高衛(wèi)星在軌微振動(dòng)地面模擬實(shí)驗(yàn)精度奠定了基礎(chǔ)。其中，依賴的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息是微振動(dòng)擾振，輸入?yún)?shù)序列為激振力參數(shù)，輸出序列為模擬衛(wèi)星彈性體的模態(tài)相應(yīng)。
四、結(jié) 語(yǔ)
基于科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的屬性信息和現(xiàn)場(chǎng)信息特征，提出模擬實(shí)驗(yàn)的屬性依賴法與現(xiàn)場(chǎng)依賴法，可以解決動(dòng)態(tài)、非線性、不確定性與多變性問(wèn)題，為模擬實(shí)驗(yàn)方法的發(fā)展提供新思路。
模擬實(shí)驗(yàn)方法歸類為科學(xué)技術(shù)研究方法論，合理運(yùn)用屬性依賴法與現(xiàn)場(chǎng)依賴法可以有效地驗(yàn)證或再現(xiàn)研究對(duì)象的表現(xiàn)，揭示其演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)某些未知特性。
Research on Axial Performances of 3D Braided Composite Circular Tubes
HUANG Yu-ni1LIU Zhen-guo2
( 1. Shanghai Aircraft Design Research Institute, Shanghai, 200232, China;
2. School of Aeronautic Science and Engineering, Beihang University, Beijing, 100191, China)
【Abstract】Tube performs for the 3D 4-directional and 3D 5-directional materials were produced by four step braiding method and T-700/epoxy composites were made by VARTM. A study of tensile and compression properties for the two materials were carried out. The results indicate that the axial performances maintain linear elasticity before failure and the tensile strength is much larger than the compressive strength for the two materials. The tensile elastic modulus of the 3D 4-directional material is similar to the compressive elastic modulus. The compressive elastic modulus is larger than the tensile strength for the 3D 5-directional material and the failure?form is characterized by brittle cracks. Moreover, the axial properties of 3D 4-directional braided composites are lower than that of 3D 5-directional braided composites.
【Key words】3D braided; Composites; Tubes; Axial performances
0引言
隨著世界航空航天技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代航空航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了大結(jié)構(gòu)尺度和結(jié)構(gòu)超輕型化問(wèn)題[1]。利用復(fù)合材料管件制造出的結(jié)構(gòu)在滿足強(qiáng)度及剛度的前提下，至少能實(shí)現(xiàn)減重20%的目標(biāo)[2]，同時(shí)還具有良好的抗疲勞、抗腐蝕性的特點(diǎn)。
目前，航空航天復(fù)合材料管件的制造方法主要有纏繞工藝和卷管成型工藝等，由于制造工藝的特點(diǎn)決定了其存在著一定的不足，難以滿足航空航天高性能管件的要求。纏繞工藝生產(chǎn)的管件，軸向拉伸強(qiáng)度較低、外表面粗糙、易滲漏，管連接件較難成型，而卷管成型工藝生產(chǎn)的管件易出現(xiàn)分層現(xiàn)象[3]。三維編織復(fù)合材料是一種先進(jìn)的復(fù)合材料，它是現(xiàn)代復(fù)合材料制造技術(shù)和編織技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，克服了用其他方法成型的管件的某些不足，具有高強(qiáng)度、高模量、高抗損傷容限和抗沖擊等優(yōu)異性能，在航空、航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。文獻(xiàn)[4]指出三維編織工藝技術(shù)結(jié)合RTM成型工藝是實(shí)現(xiàn)高性能復(fù)合材料管件制造的低成本技術(shù)途徑之一。
本文所用管件采用三維整體編織技術(shù)和VARTM工藝制作，對(duì)相同編織角、相同體積分?jǐn)?shù)的三維四向、五向編織T700/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料進(jìn)行了拉伸和壓縮試驗(yàn)，獲得了這些編織復(fù)合材料的主要軸向性能，并對(duì)破壞形式進(jìn)行了分析。
1三維圓管的編織
三維編織工藝，就是由增強(qiáng)纖維束形成編織預(yù)成型件的過(guò)程。本試驗(yàn)采用四步法編織三維四向和五向的圓管預(yù)成型件，所用試樣預(yù)成型件由北京柏瑞鼎科技有限公司提供。所選用的纖維為T(mén)700-6K碳纖維，圓管預(yù)成型件實(shí)物如圖1所示。
圖1三維編織圓管預(yù)成型件
Fig.1The perform of 3D braided circular?tube
2三維編織圓管的成型
由圖1可看出，本試驗(yàn)所用三維編織圓管結(jié)構(gòu)致密，纖維體積含量較高，為充分發(fā)揮三維編織結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，選用VARTM工藝固化成型。本文選用的樹(shù)脂為T(mén)DE-85#環(huán)氧樹(shù)脂，固化劑為70#酸酐，促進(jìn)劑為苯胺[5]。膠液配比為樹(shù)脂：固化劑：促進(jìn)劑=100：100：1；固化工藝為：130℃恒溫2小時(shí)，150℃恒溫1小時(shí)，160℃恒溫8小時(shí)，180℃恒溫3小時(shí)。
3試驗(yàn)描述
參照GB/T14462005，GB/T33541999，以及ASTM有關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，確定試樣的尺寸參數(shù)。本次試驗(yàn)在WDW-100微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，加載速度2mm/min，測(cè)試溫度為室溫。
本文試樣有三維四向和三維五向兩種材料，編織角有30°、40°和50°三種，纖維體積分?jǐn)?shù)60%，分別進(jìn)行拉伸和壓縮試驗(yàn)，相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。試樣尺寸如圖2所示。由于是薄壁圓管，為方便加載，試樣端頭使用加強(qiáng)鋁件，圓管和加強(qiáng)鋁件之間用高強(qiáng)膠粘接。為測(cè)量管件模量，試樣中部粘貼應(yīng)變片。
表1試樣相關(guān)參數(shù)
Table 1Related parameters of samples
4試驗(yàn)結(jié)果和分析
圖3為試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線，由圖可知，曲線在試樣破壞前基本保持為一條直線，這說(shuō)明三維編織圓管在拉伸和壓縮破壞前是線彈性的。由圖中直線斜率和表2數(shù)據(jù)可知，三維五向圓管模量明顯大于三維四向圓管，這是由于五向材料有軸向紗的緣故。
由表2可知，在纖維體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，隨著編織角的增大，三維四向和五向材料圓管的拉伸模量和壓縮模量都減小，且編織角越大，變化越劇烈。四向材料拉伸模量和壓縮模量相近，壓縮模量略大于拉伸模量。五向材料壓縮模量明顯大于拉伸模量。
圖2拉伸和壓縮試樣結(jié)構(gòu)圖
Fig.2The diagrams of tensile and compressed samples
(a)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線
(a) Stress-strain curves of tensile tests
(b) 壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線
(b) Stress-strain curves of compressed tests
圖3三維編織圓管應(yīng)力-應(yīng)變曲線
Fig.3Stress-strain curves of 3D braided circular tubes
表2三維編織T-700/TDE-85#圓管軸向性能
Table2Axial performances of 3D braided T-700/TDE-85 circular tubes
由于粘接強(qiáng)度不夠和工藝不穩(wěn)定的原因，拉伸試樣破壞形式大部分為脫膠，僅得到1號(hào)試樣的拉伸強(qiáng)度537.5MPa，但可得出其他材料的強(qiáng)度的大概范圍。由表2可推知，在相同編織角和纖維體積分?jǐn)?shù)條件下，五向材料的拉伸強(qiáng)度高于四向材料。四向材料1號(hào)試樣在加載初始階段試驗(yàn)力-位移曲線基本為一直線，當(dāng)試驗(yàn)力達(dá)到一定值時(shí)開(kāi)始發(fā)出輕微的響聲，基體或界面發(fā)生破壞，并隨著載荷的增加而聲音逐漸增大，在此過(guò)程中圓管明顯變細(xì)被拉長(zhǎng)，達(dá)到試驗(yàn)力峰值時(shí)瞬間發(fā)生斷裂，如圖4所示，纖維在斷口處被拉斷。
圖4拉伸試樣破壞圖
Fig 4Failure diagram of tensile sample
（a）Diagram of 4-directional material
（b）Diagram of 5-directional material
圖5壓縮試樣破壞圖
Fig.5Failure diagram of compressed sample
比較表2中拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度可知，拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)大于壓縮強(qiáng)度。在纖維體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，隨著編織角的增大，三維四向和五向材料圓管的壓縮強(qiáng)度都減小，五向材料減小趨勢(shì)不明顯。相同編織角和纖維體積分?jǐn)?shù)情況下，五向材料壓縮強(qiáng)度遠(yuǎn)大于四向材料，甚至為四向材料的2倍。可見(jiàn)，軸向紗的加入，能很大程度上提高材料的軸向壓縮性能。由圖5(a)可以看出，四向壓縮試驗(yàn)圓管的破壞形式主要是沿著編織角方向的斜面纖維和樹(shù)脂同時(shí)斷裂，表現(xiàn)出明顯的剪切破壞特征。纖維和樹(shù)脂同時(shí)斷裂說(shuō)明在圓管受壓的過(guò)程中樹(shù)脂基體也起到了較大的承載作用。圖5(b)看出，五向試樣斷裂均發(fā)生在試件的試驗(yàn)段內(nèi)。與三維四向試樣斷裂形式不同的是，五向編織復(fù)合材料圓管的斷口都較為平整，且纖維基本沿橫截面斷裂。沿縱向分布的軸向紗的加入使五向材料的失效模式更趨向于脆性破壞。
5結(jié)論
5.1采用三維編織四步法編織預(yù)成型件，利用VARTM工藝制造三維整體編織增強(qiáng)環(huán)氧 TDE-85#的復(fù)合材料管，對(duì)于高性能復(fù)合材料管件的制造進(jìn)行了探索。
5.2三維四向和五向編織復(fù)合材料的縱向拉伸和壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線在試件破壞前基本保持線性關(guān)系，四向材料拉伸和壓縮模量值相近，五向材料壓縮模量明顯大于拉伸模量。
5.3在纖維體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，隨著編織角的增大，拉伸模量、壓縮模量和壓縮強(qiáng)度均減小。
5.4三維四向和五向材料壓縮強(qiáng)度均小于拉伸強(qiáng)度，五向材料壓縮強(qiáng)度遠(yuǎn)大于四向材料。由于五向引入了軸向紗，試件的失效方式均趨向于脆性破壞。
［1］范華林，孟凡顥，楊衛(wèi)．碳纖維格柵結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究[J]．工程力學(xué)，2007，24(5)：42-46.
［2］冼杏娟，李端義．復(fù)合材料破壞分析及微觀圖譜[M]．北京：科學(xué)出版社，1993：1.
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航空動(dòng)力是工業(yè)皇冠上的明珠，是多學(xué)科耦合、多專業(yè)綜合的最復(fù)雜的智能機(jī)械之一，是綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全具有不可替代的作用，是必須下決心走自主創(chuàng)新之路才能實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域。
站在國(guó)家重大專項(xiàng)實(shí)施的十字路口，如何通過(guò)自主發(fā)展實(shí)現(xiàn)由“跟跑、并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越是當(dāng)前的重大問(wèn)題。
美國(guó)如何“沿途下蛋”
作為人類研制過(guò)的最復(fù)雜機(jī)械之一，類似航空發(fā)動(dòng)機(jī)這樣的高端產(chǎn)品的特征就是核心技術(shù)堆集，沒(méi)有核心技術(shù)就沒(méi)有現(xiàn)動(dòng)機(jī)。
這一核心技術(shù)要回答的問(wèn)題，不僅包括怎么做，還包括為什么這么做。而要回答這些問(wèn)題，必須以精深的科學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，其途徑就是基礎(chǔ)研究。
基礎(chǔ)研究是現(xiàn)代西方發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的基礎(chǔ)。西方國(guó)家通過(guò)幾十年的基礎(chǔ)研究，投入了大量人力、物力、財(cái)力，獲取大量工具、準(zhǔn)則和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，才基本掌握了核心技術(shù)。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究面臨的各類問(wèn)題范圍廣、難度大，因此需要建立長(zhǎng)期的國(guó)家級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究計(jì)劃。以美國(guó)為例，政府通過(guò)實(shí)施IHPTET和VAATE等計(jì)劃，顯著提高了美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)的科學(xué)水平和技術(shù)能力，而且可以“沿途下蛋”，不僅大幅度提高現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)性能，也對(duì)四代機(jī)F119、F120等研制提供了強(qiáng)有力技術(shù)支持。
在科研經(jīng)費(fèi)方面，美國(guó)NASA每年專用于支持航空發(fā)動(dòng)機(jī)方向的基礎(chǔ)科研經(jīng)費(fèi)超過(guò)1.2億美元。
自美國(guó)等國(guó)家1959年實(shí)施“航空航天推進(jìn)計(jì)劃”以來(lái)，已經(jīng)連續(xù)不斷地實(shí)施了30余項(xiàng)不針對(duì)具體型號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究計(jì)劃，這使得美國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先的地位。
反觀中國(guó)，由于在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)“預(yù)研先行”的客觀規(guī)律缺乏深刻認(rèn)識(shí)，預(yù)先研究的投入也不足。在引進(jìn)、跟蹤仿研時(shí)，也沒(méi)有足夠的經(jīng)費(fèi)來(lái)安排消化吸收，很多技術(shù)問(wèn)題都是“知其然不知其所以然”，并沒(méi)有完全吃透，難以真正掌握關(guān)鍵技術(shù)去再創(chuàng)新，引進(jìn)工作并沒(méi)有真正起到促進(jìn)自主創(chuàng)新發(fā)展的作用。
中國(guó)正由跟蹤仿研轉(zhuǎn)向自主創(chuàng)新
中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展從軍機(jī)起步，歷經(jīng)了引進(jìn)修理、跟蹤仿研和改進(jìn)改型三個(gè)時(shí)期，軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平已經(jīng)實(shí)現(xiàn)由第二代向第三代的跨越，并向第四代邁進(jìn)。
民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)面臨著適航技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雙重壁壘，已經(jīng)開(kāi)始了自主研制，但無(wú)論是渦扇、渦軸，還是通航動(dòng)力的商業(yè)產(chǎn)品基本空白。
目前，在軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，只有美、俄、英、法四國(guó)可以獨(dú)立研制和發(fā)展一流水平的發(fā)動(dòng)機(jī);民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)的技術(shù)、資金和產(chǎn)業(yè)門(mén)檻更高，目前真正具有技術(shù)和商業(yè)優(yōu)勢(shì)的只有美、英、法三國(guó)的四家公司。
無(wú)論是英國(guó)羅羅公司、美國(guó)GE公司、PW公司還是蘇聯(lián)，都是引進(jìn)專利后開(kāi)始自主研制。發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)國(guó)都走了一條與國(guó)內(nèi)工業(yè)發(fā)展水平相適應(yīng)、適度超前的自主發(fā)展道路，形成了鮮明的技術(shù)特色。
從宏觀上看，羅羅公司的三轉(zhuǎn)子構(gòu)型、PW公司的齒輪驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇等不同的技術(shù)路線都實(shí)現(xiàn)了高性能指標(biāo)，同樣具有商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力;從微觀上看，渦輪葉片的材料、內(nèi)冷通道和外氣膜冷卻方式各有不同，也都實(shí)現(xiàn)了高冷卻效率和長(zhǎng)壽命。蘇聯(lián)的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)也走出了一條不同于歐美的技術(shù)路線，在四動(dòng)機(jī)上采用了外涵換熱器的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)了材料耐溫不夠的缺陷。
反觀中國(guó)，跟蹤仿研的主導(dǎo)思想導(dǎo)致了技術(shù)路線的搖擺不定，與發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)國(guó)的差距越來(lái)越大，只有找到一條適合中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的技術(shù)道路，才能彎道超車(chē)，實(shí)現(xiàn)跨越。
因此，對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式是必然的。所謂轉(zhuǎn)變就是指由跟蹤仿研主導(dǎo)的逆向設(shè)計(jì)研發(fā)體系向自主創(chuàng)新主導(dǎo)的正向設(shè)計(jì)研發(fā)體系的轉(zhuǎn)變，這既是我國(guó)航空動(dòng)力近60年發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的總結(jié)，也是國(guó)家重大專項(xiàng)的戰(zhàn)略要求。
“天地人法”合一的正向體系
我認(rèn)為，要建立自主創(chuàng)新主導(dǎo)的正向設(shè)計(jì)研發(fā)體系，總的來(lái)說(shuō)，共涉及四個(gè)方面的問(wèn)題，即“天地人法”。
“天”就是總體，指對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的多學(xué)科融合、多專業(yè)綜合以及設(shè)計(jì)、材料、制造、試驗(yàn)、驗(yàn)證、使用、維護(hù)等全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的復(fù)雜屬性的認(rèn)識(shí)。 2010年12月28日，工作人員正在航空發(fā)動(dòng)機(jī)也容性與外物吸入損傷研究中心內(nèi)進(jìn)行模擬試驗(yàn)
“天”不強(qiáng)和中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史有關(guān)。中國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始于修理和測(cè)仿，修理和測(cè)仿對(duì)總體的依賴度低，既不能從總體的角度對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)本身的多學(xué)科融合和專業(yè)綜合進(jìn)行系統(tǒng)的流程規(guī)劃，更不能從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)、生產(chǎn)、使用、退役作全局性規(guī)劃。
跟蹤仿研主導(dǎo)的逆向設(shè)計(jì)研發(fā)體系，不能從源頭形成氣動(dòng)熱力、結(jié)構(gòu)完整性、材料工藝協(xié)同的優(yōu)化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致材料工藝攻關(guān)變成了常態(tài)，從而造成中國(guó)的材料牌號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于歐美和俄羅斯，但數(shù)據(jù)完備、成熟可用的關(guān)鍵材料少之又少的尷尬局面。而且，跟蹤仿研主導(dǎo)的逆向設(shè)計(jì)研發(fā)體系，也不能系統(tǒng)牽引基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，使得基礎(chǔ)研究處在無(wú)序發(fā)展?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致型號(hào)發(fā)展沒(méi)有成熟的技術(shù)作為支撐。
“地”就是基礎(chǔ)，是指航空發(fā)動(dòng)機(jī)的“氣、固、熱、聲、控、材料、工藝”等多個(gè)學(xué)科的應(yīng)用基礎(chǔ)，是知其所以然和跨越發(fā)展的基礎(chǔ)。
“地”不厚和中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展路徑有關(guān)，沒(méi)有“動(dòng)力先行”自然沒(méi)有“預(yù)研先行”，根本沒(méi)有時(shí)間知其所以然，二、三動(dòng)機(jī)還能仿研，四動(dòng)機(jī)由于設(shè)計(jì)、材料、工藝及學(xué)科的高度耦合性，已經(jīng)很難仿制，沒(méi)有“地”的支撐，“形似”都很難達(dá)到，更談不到“神似”了。
型號(hào)研制和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、甚至基礎(chǔ)研究同時(shí)進(jìn)行屢見(jiàn)不鮮，這嚴(yán)重違背了型號(hào)研制必須具備的技術(shù)成熟度條件，造成研制工作舉步維艱。沒(méi)有對(duì)各個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科規(guī)律的深入認(rèn)識(shí)，很難支撐和引領(lǐng)“形神兼?zhèn)洹钡淖灾鲃?chuàng)新。
“人”是這一戰(zhàn)略領(lǐng)域成敗的核心，這是指具有研發(fā)先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的合適知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新人才。
對(duì)照航空發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)際標(biāo)桿企業(yè)的人才結(jié)構(gòu)可以看出，研發(fā)隊(duì)伍普遍具有通用型人才（Generalist）、專業(yè)型人才（Specialist）、系統(tǒng)型人才（Universalist）等典型的橄欖型梯次特征。
以羅羅公司為例，其11300名研發(fā)人員中，約2000人為通用型人才、6000名為專業(yè)型人才，系統(tǒng)型人才為2000人。而在中國(guó)，各航空發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)研究所和企業(yè)設(shè)計(jì)人員已達(dá)到4000人的規(guī)模，但與羅羅公司近萬(wàn)名研發(fā)人員相比，依然有顯著差距。
“人”不足和兩方面的影響有關(guān)，一方面是國(guó)家長(zhǎng)期未對(duì)該戰(zhàn)略領(lǐng)域給予足夠的重視，造成人才流失嚴(yán)重;另一方面是中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的行業(yè)發(fā)展走了以“跟蹤仿研為主”的發(fā)展路徑，對(duì)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)要求，從學(xué)歷教育、非學(xué)歷教育到成長(zhǎng)路徑都存在系統(tǒng)性缺失。
“法”則是這一戰(zhàn)略領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的保障。這一方面是指國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的立法保障，另一方面是指國(guó)際適航規(guī)章。
正如美國(guó)《國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃》所描述的：“這是一個(gè)技術(shù)精深得使新手難以進(jìn)入的領(lǐng)域，它需要國(guó)家充分保護(hù)并利用該領(lǐng)域的成果，需要長(zhǎng)期數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的積累以及國(guó)家大量的投資。”
適航法規(guī)是國(guó)際公約的要求，是民用航空產(chǎn)品進(jìn)入民機(jī)市場(chǎng)的最低安全標(biāo)準(zhǔn)，首要功能是保障公共安全，對(duì)后發(fā)展國(guó)家來(lái)說(shuō)也成為了事實(shí)上的技術(shù)壁壘。中國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展還沒(méi)有對(duì)國(guó)際立法體系和技術(shù)深入研究，也沒(méi)有上升到國(guó)家立法保障的層面，對(duì)該領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展有深遠(yuǎn)影響。
如何進(jìn)行組織改革
目前，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)正處于從“跟蹤仿研”向“自主發(fā)展”轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段，這些轉(zhuǎn)變不僅表現(xiàn)在研究?jī)?nèi)容的技術(shù)特征上，也表現(xiàn)在組織模式必須由松散、無(wú)序、內(nèi)耗走向系統(tǒng)、有序、協(xié)同，更需要國(guó)家基礎(chǔ)研究計(jì)劃的持續(xù)支持。
“系統(tǒng)”體現(xiàn)在多學(xué)科交叉、多專業(yè)綜合、全產(chǎn)業(yè)鏈融合;“有序”體現(xiàn)在以技術(shù)成熟度為標(biāo)志的技術(shù)承載主體有序、以承載主體特征為標(biāo)志的人才和研究設(shè)施的有序，“協(xié)同”體現(xiàn)在全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)協(xié)同、人力和設(shè)施資源協(xié)同以及系統(tǒng)環(huán)境下的學(xué)科和專業(yè)協(xié)同。
作為大國(guó)，這種“系統(tǒng)、有序、協(xié)同”需要圍繞國(guó)家戰(zhàn)略產(chǎn)品建立自己的基礎(chǔ)研究體系，設(shè)立專門(mén)基礎(chǔ)研究計(jì)劃，持續(xù)加大資金投入。 國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)C919計(jì)架機(jī)在上?？傃b下線儀式現(xiàn)場(chǎng)，日前我國(guó)正在研制與C919飛機(jī)配套的發(fā)動(dòng)機(jī)
這既要借鑒美國(guó)等體制，更要結(jié)合自身航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究的現(xiàn)實(shí)國(guó)情。具體組織架構(gòu)上可以分為三層：
第一層次為最高決策層，代表國(guó)家意志行使重大事項(xiàng)決策，通過(guò)預(yù)算撥款，并對(duì)執(zhí)行情況進(jìn)行宏觀調(diào)控。建議由國(guó)家成立航空發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)研究委員會(huì)或?qū)ｉT(mén)機(jī)構(gòu)。
當(dāng)我到達(dá)的時(shí)候，馬斯克正在他的電腦上辦公，精神抖擻地回復(fù)著一行行電子郵件。我找了個(gè)座位坐了下來(lái)，然后環(huán)顧四周，打量了一下他的工作空間：一個(gè)黑色的皮沙發(fā)和一張碩大的辦公桌，還有一些酒瓶和獎(jiǎng)杯，除此之外，房間里空空如也。從窗戶向外看去，是一個(gè)沐浴在陽(yáng)光中的停車(chē)場(chǎng)。整個(gè)辦公室的氛圍讓人感覺(jué)平常、實(shí)用，甚至有些單調(diào)乏味。幾分鐘過(guò)去，我開(kāi)始擔(dān)心馬斯克已經(jīng)把我給忘了，但就在這時(shí)，有點(diǎn)兒戲劇性的一幕發(fā)生了：他突然轉(zhuǎn)過(guò)身，一把推開(kāi)身后的轉(zhuǎn)椅，向我伸出了手。“我是埃隆?！彼f(shuō)。
他的姿態(tài)很優(yōu)美。在人類紀(jì)元進(jìn)入2016年時(shí)，埃隆?馬斯克已經(jīng)無(wú)須再做過(guò)多的自我介紹了。能夠抓住文化想象力的技術(shù)專家，史蒂夫?喬布斯可以說(shuō)是美國(guó)歷史上的第一位，馬斯克是第二位。
他的童年在南非度過(guò)，12歲時(shí)就發(fā)明了一款視頻游戲，并成功地把它推銷了出去。20世紀(jì)90年代中期，馬斯克移民美國(guó)，開(kāi)始了他的快速崛起。28歲那年，馬斯克將他的軟件公司Zip2以3億美元的價(jià)格售出，3年后，他又以15億美元的價(jià)格將PayPal賣(mài)給了eBay，然后創(chuàng)辦了兩家非同尋常的公司―― 特斯拉汽車(chē)公司和SpaceX公司，將自己的全部身家都投了進(jìn)去。前者致力實(shí)現(xiàn)他用電動(dòng)汽車(chē)取代全世界汽車(chē)的夢(mèng)想，后者致力實(shí)現(xiàn)人類殖民火星的夢(mèng)想。汽車(chē)制造和航空航天都是成熟產(chǎn)業(yè)，而且在過(guò)去都被一些巨頭把持。他們?cè)谒械膰?guó)會(huì)選區(qū)都設(shè)有工廠，能夠通過(guò)游說(shuō)議會(huì)獲得大筆額外預(yù)算。對(duì)馬斯克來(lái)說(shuō)，這都不是問(wèn)題。他將同時(shí)顛覆這兩個(gè)行業(yè)。 “旅行者”號(hào)探測(cè)器
一
馬斯克宣布他的這些宏偉藍(lán)圖時(shí)，適逢第一次互聯(lián)網(wǎng)泡沫剛剛破滅不久，當(dāng)時(shí)很多像他這樣的科技新貴都被看作中了彩票的暴發(fā)戶。人們私底下稱他是“半瓶醋”。而到了2010年，他已經(jīng)帶領(lǐng)特斯拉汽車(chē)公司公開(kāi)上市，又一次成功躋身億萬(wàn)富豪之列。SpaceX公司現(xiàn)在依然是一家私人公司，市值達(dá)到數(shù)十億美元，馬斯克擁有其全部股權(quán)的2/3。SpaceX公司的業(yè)務(wù)是小衛(wèi)星發(fā)射和將貨運(yùn)飛船運(yùn)送至空間站，因?yàn)閳?bào)價(jià)很便宜，所以其火箭發(fā)射業(yè)務(wù)已經(jīng)被預(yù)訂到了幾年后?，F(xiàn)在，該公司已經(jīng)向載人航天業(yè)務(wù)領(lǐng)域擴(kuò)展。2015年9月，SpaceX公司和波音公司一起被美國(guó)航空航天局選中，成為將宇航員運(yùn)送至國(guó)際空間站的第一批私人公司。但是他并未止步，在每一次訪談中，他都有新的稀奇古怪的聲明發(fā)表。這些聲明看上去似乎根本不可能實(shí)現(xiàn)，他卻給這些愿望定好了具體的實(shí)施日期。他總是給你新的理由，讓你對(duì)他充滿質(zhì)疑。
我想和馬斯克談一談他對(duì)太空探索的未來(lái)的展望，就用一個(gè)老問(wèn)題開(kāi)始了這次訪談：在地球上生活都充滿難題的情況下，為什么要將如此多的錢(qián)花在太空探索上？
把這個(gè)問(wèn)題拋給他似乎并不公正。馬斯克只是個(gè)私營(yíng)企業(yè)主，不是公立航天機(jī)構(gòu)的負(fù)責(zé)人。但他最大的客戶是美國(guó)航空航天局，而且更重要的是，馬斯克是一個(gè)聲稱想要影響人類未來(lái)的人。馬斯克會(huì)告訴你他的看法，他不會(huì)因?yàn)檫@個(gè)命題的宏大而畏首畏尾。馬斯克喜歡賺錢(qián)，他似乎很享受億萬(wàn)富翁的生活方式，但他不僅僅是一個(gè)資本家，他已經(jīng)將自己的全部身家押在了解決人類關(guān)心的最根本的問(wèn)題上。因此，我想知道，為什么他會(huì)選擇太空這個(gè)領(lǐng)域。
馬斯克并沒(méi)有說(shuō)那些老生常談的原因，比如我們需要開(kāi)發(fā)空間技術(shù)以激勵(lì)人類。他沒(méi)說(shuō)太空是一個(gè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室;沒(méi)有從技術(shù)研發(fā)的額外用途，如宇航員食品和行軍毯等方面解釋;也沒(méi)有說(shuō)太空是人類智慧的終極試驗(yàn)場(chǎng)。相反，他說(shuō)，將人類送達(dá)火星和讓數(shù)十億人擺脫貧困或消除致命疾病同樣緊迫。
“我認(rèn)為，人們對(duì)讓人類在多個(gè)行星上生活存在激烈的人道主義爭(zhēng)論?！彼f(shuō)，“開(kāi)展外星殖民計(jì)劃，是為了在某些災(zāi)難發(fā)生的情況下，維護(hù)人類的生存。這些災(zāi)難與貧窮或疾病毫不相干，它可能導(dǎo)致人類滅絕。最終的結(jié)局可能是這樣的：貧窮和疾病的問(wèn)題已經(jīng)解決了，但人類已經(jīng)不存在了。”
為了防止人類滅絕，馬斯克為殖民火星確定了實(shí)現(xiàn)時(shí)間――從現(xiàn)在開(kāi)始10年左右，而且不能推遲?！奥?tīng)起來(lái)很有趣是吧？”他說(shuō)，“并不是每個(gè)人都喜歡人類。有些人似乎認(rèn)為人類是地球表面上蒙著的一層陰影。他們會(huì)說(shuō)：‘大自然是如此奇妙，在四周無(wú)人的鄉(xiāng)下，一切事物總是更美好。’其實(shí)是在暗示，人類和文明雖好，但沒(méi)有它們更好。我和這些人不是一派的。從古希臘哲學(xué)家柏拉圖和他的‘洞穴喻’開(kāi)始，人們一直將意識(shí)比作光，因?yàn)橐庾R(shí)就像光一樣，也能照亮世界。是意識(shí)讓整個(gè)世界呈現(xiàn)在人類面前，用偉大的卡爾?薩根的話說(shuō)，那就是宇宙有‘自知’。但是這個(gè)隱喻還不夠完美，光子可以滲透到宇宙的每一個(gè)角落，而人類的意識(shí)似乎在我們的宇宙中極為罕見(jiàn)。人類層級(jí)的意識(shí)，在某種程度上類似一點(diǎn)孤零零的燭光，在一片廣闊無(wú)垠而又通風(fēng)良好的虛空中，微弱地?fù)u曳閃爍。我們有責(zé)任保護(hù)意識(shí)的光芒，確保它繼續(xù)走向未來(lái)。
“我經(jīng)常思考，為什么在可觀測(cè)宇宙中智慧生命不可思議地毫無(wú)蹤跡？當(dāng)然，迄今人類還沒(méi)有對(duì)地球外智慧生命進(jìn)行過(guò)詳盡搜尋。但是，我們所做的工作，相較于隨意地在天空中亂看一通，已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。50多年來(lái)，我們已經(jīng)將射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)了附近的恒星，希望能夠找到一個(gè)電磁信號(hào)，一個(gè)穿越這無(wú)底深淵的燈塔。為了尋找地外智慧生命，我們釋放了探測(cè)器，已經(jīng)在太陽(yáng)系中尋找過(guò)了，也檢查了與我們處于同一太空區(qū)域的恒星。不久以后，我們將對(duì)那些與我們相距甚遠(yuǎn)的行星的大氣層展開(kāi)調(diào)查，以尋找合成污染物以及缺失了某些金屬的小行星帶。這些跡象有可能表明采礦活動(dòng)的存在。
“這些搜索行動(dòng)的失敗，讓人百思不得其解，因?yàn)槿祟愔腔墼谟钪嬷胁粦?yīng)該有什么特別之處。從哥白尼的時(shí)代開(kāi)始，我們就被告知，我們所處的是一個(gè)均質(zhì)的宇宙，一個(gè)延伸達(dá)數(shù)百億光年的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。宇宙中每一個(gè)布滿了璀璨群星的、圓盤(pán)狀星系的‘枝丫’，都和我們的世界一樣，有大量由同樣物質(zhì)組成的行星和衛(wèi)星。如果大自然的任何一處都遵循相同的法則，那么，毫無(wú)疑問(wèn)，這大量的‘枝丫’肯定包含許多‘大鍋爐’。在這些‘大鍋爐’中，能量與水和巖石攪在一起，直到這三者如魔法般混合在一起，形成生命。而且，其中有些地方肯定可以培育出第一批脆弱的細(xì)胞，并最終進(jìn)化出智慧生命，從而形成具有遠(yuǎn)見(jiàn)和持久發(fā)展能力、足以制造出宇宙飛船的文明。
“就能力而言，以我們目前技術(shù)發(fā)展的速度，人類正走在一條成為神的道路上。”馬斯克說(shuō)，“你可以騎自行車(chē)，用幾十萬(wàn)年的時(shí)間到達(dá)半人馬座阿爾法星。從進(jìn)化的時(shí)間尺度來(lái)看，幾十萬(wàn)年根本不算什么。如果有那么一個(gè)先進(jìn)的文明，在過(guò)去138億年內(nèi)的任何一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，在銀河系中任何一個(gè)可能的地方存在過(guò)，為什么它們就不能擴(kuò)散到銀河系的各處呢？即使它們?cè)谟钪嬷械臄U(kuò)散速度很慢，讓它們擴(kuò)散到無(wú)處不在也只需要花宇宙年齡的大約0.01%。那么，為什么事實(shí)并非如此呢？” “斯普特尼克”號(hào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
二
在距今10億年前，地球冷卻了下來(lái)，之后，只用了不到5億年的時(shí)間，地球的早期生命就出現(xiàn)了。這表明，無(wú)論是在哪里，只要行星能夠身處與地球類似的環(huán)境，微生物就會(huì)出現(xiàn)。但即使每一顆巖質(zhì)行星都布滿滑溜溜的單細(xì)胞黏液，也并不意味著智慧生命就可以無(wú)處不在了。進(jìn)化有著無(wú)窮的創(chuàng)造力，但似乎一直在摸索前進(jìn)中，都奔著某些特定的特征去了，比如翅膀和眼睛，生命樹(shù)的多個(gè)樹(shù)枝都獨(dú)立進(jìn)化出了翅膀和眼睛。但是到目前為止，生命樹(shù)中只有一個(gè)樹(shù)枝發(fā)出了技術(shù)智慧之芽。也許是因?yàn)樵谝徊ㄓ忠徊ㄎ锓N進(jìn)化的大潮中，我們是第一個(gè)制造工具和使用語(yǔ)言的物種。但也可能僅僅是因?yàn)橹橇Σ⒎亲匀贿x擇的優(yōu)選模塊之一。我們可能會(huì)認(rèn)為自己是大自然的巔峰之作，是進(jìn)化的必然終點(diǎn)，因而像我們這樣的生命可能太過(guò)稀少，以至于很難彼此相遇。或者，還有可能因?yàn)槲覀兪沁@個(gè)宇宙的終極局外人，一群孤獨(dú)的靈魂。
馬斯克有一個(gè)更黑暗的理論。他說(shuō)：“宇宙中的這種無(wú)任何明顯生命跡象的缺失現(xiàn)象，可能成為支持以下說(shuō)法的一個(gè)論據(jù)，那就是，我們的世界只不過(guò)是一個(gè)數(shù)字模擬仿真實(shí)驗(yàn)。這就像是你在玩冒險(xiǎn)類游戲，你可以看到背景上的星星，但永遠(yuǎn)也不可能到達(dá)那里。如果這不是一個(gè)數(shù)字模擬仿真實(shí)驗(yàn)，那么我們也許是在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，而某些高度發(fā)達(dá)的外星文明出于好奇，正在觀察著我們，看我們是如何發(fā)展的，就像我們?cè)谖⑸飳?shí)驗(yàn)室中觀察培養(yǎng)在皮氏培養(yǎng)皿中的霉菌一樣?！?/p>
關(guān)于人類為什么至今也沒(méi)有找到地外文明的蛛絲馬跡這個(gè)問(wèn)題，人們提出了很多可能，每一種都比之前的更讓人感到后背發(fā)涼。馬斯克為所有這些問(wèn)題找到了一個(gè)切入點(diǎn)。“看看我們目前的技術(shù)水平你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，有一些奇怪的事情必然發(fā)生了。我的意思是，這些必然發(fā)生的奇怪的事情，都是向著不好的方向發(fā)展的?！瘪R斯克說(shuō)，“而事實(shí)很可能是，在這個(gè)宇宙中有很多已經(jīng)死去的、僅僅局限于一個(gè)行星上的文明。如果文明僅僅局限于一個(gè)星球上，那么，在這個(gè)宇宙中就沒(méi)有文明可以持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。有關(guān)恒星演化的科學(xué)十分復(fù)雜，但我們知道，留住地球并為地球上的所有生命提供能源的、我們偉大的恒星――太陽(yáng)，將來(lái)終有一天會(huì)膨脹，大到其外層大氣燒焦地球，并且殺死地球上的所有生命，甚至可能將地球完全吞沒(méi)。一般來(lái)說(shuō)，在距今50億年至100億年以后，這一事件必定發(fā)生。而這幾乎就標(biāo)志著，地球?qū)⒊蔀槭浪椎哪┦勒撝猩茞捍鬀Q戰(zhàn)的最終戰(zhàn)場(chǎng)――‘哈米吉多頓’（哈米吉多頓位于以色列北部米吉多古城，是《圣經(jīng)》描述的世界末日之時(shí)善惡對(duì)決的最終戰(zhàn)場(chǎng)，是神和人最終面對(duì)面的地點(diǎn)――譯者注）。到了那時(shí)，我們的生物圈能夠幸存下來(lái)的機(jī)會(huì)微乎其微。
“50億年后，太陽(yáng)將膨脹到足以將地球上的生物圈化為一片焦炭。到那時(shí)，地球上的大陸將會(huì)熔成一整塊。太陽(yáng)將越來(lái)越多的輻射傾瀉到地球大氣層中，使得地球一天內(nèi)的溫差越來(lái)越大。這一整塊大陸將遭受越來(lái)越猛烈的膨脹和收縮，地球上的巖石將變得脆弱不堪，其硅酸鹽將開(kāi)始以前所未有的速度被侵蝕，同時(shí)吸收二氧化碳，沉到海底，沉入地殼深處。最終，大氣層將變得無(wú)比貧碳，以至于植物無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行光合作用。地球上的森林將被毀去，但少數(shù)植物會(huì)英勇地堅(jiān)持站到最后一刻，直到耀眼的太陽(yáng)將它們?nèi)繗⑺馈８庋甑?，是所有依靠植物生存的?dòng)物，也就是說(shuō)地球上所有的動(dòng)物。
“在100億年內(nèi)，所有的海洋將會(huì)被完全燒干，地球上只剩下空空的溝渠，其深度要比珠穆朗瑪峰的高度還高。地球?qū)⒆兂梢粋€(gè)新的‘金星’，一個(gè)即使是最頑強(qiáng)的微生物也無(wú)法生存的溫室行星。而這還是比較樂(lè)觀的場(chǎng)景，因?yàn)樵谒募俣ㄖ校覀兊纳锶ψ罱K將因?yàn)樗ダ隙?，而不是中風(fēng)或更為突然地死去。畢竟，100億年是一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間，長(zhǎng)到足以為各種災(zāi)難的發(fā)生留出足夠的概率空間。這些災(zāi)難包括那些在人類記憶中從來(lái)沒(méi)有過(guò)先例的各種災(zāi)難。
“在人類歷史上出現(xiàn)過(guò)的自然災(zāi)害中，洪水是最嚴(yán)重的，人類有關(guān)全球性大洪水的傳說(shuō)，都是受到離我們最近的一個(gè)冰河時(shí)期結(jié)束時(shí)冰川融化的啟發(fā)而產(chǎn)生的。還有很少的一些故事，對(duì)宇宙災(zāi)難有那么一點(diǎn)點(diǎn)描述，例如太陽(yáng)神赫利俄斯之子法厄同的故事。法厄同未能駕好父親狂暴的太陽(yáng)戰(zhàn)車(chē)，使之撞到了地球上，把地球的表面燒成了一片焦土。
“這是人類古老智慧中引人注目的一頁(yè)，但是總體來(lái)說(shuō)，人類文明出現(xiàn)的時(shí)間太短，還不足以記錄下我們?cè)诘刭|(zhì)記錄中找到的更讓人感到可怕的東西。人類歷史上沒(méi)有任何一個(gè)故事講述過(guò)直徑以千米計(jì)的小行星撞擊地球或者超級(jí)火山爆發(fā)，以及時(shí)不時(shí)地將我們的藍(lán)色星球變?yōu)榘咨乔虻臉O度冰封的故事。地球上的生物圈在經(jīng)歷過(guò)以上種種災(zāi)難的沖擊之后，一次又一次地卷土重來(lái)，但是在這些災(zāi)難中犧牲的物種，數(shù)量大到令人發(fā)指，而它們?cè)僖部床坏街厣哪且惶炝?。雖然地球具有的最為顯著的特征，就是可以恢復(fù)生命適宜溫度的復(fù)原能力，但即使如此，對(duì)經(jīng)歷過(guò)這一切的地球來(lái)說(shuō)，未來(lái)又是一個(gè)完全嶄新的歷程。
“在這100億年里，我們?cè)阢y河系中的運(yùn)行軌道將經(jīng)歷四次變化，其中的任何一次變化，都可能將我們帶入與另一個(gè)恒星系碰撞的險(xiǎn)境，或遭遇超新星爆發(fā)的沖擊，以及被伽馬射線爆燒成灰。我們還有可能被蕩出太陽(yáng)系，走上一條流浪行星的道路，成為銀河系數(shù)十億顆流浪行星中的一員，在銀河系中兩眼一抹黑地漫游。這些流浪行星就像是宇宙中的破碎球，隨時(shí)可能撞上其他天體。地球如果能夠異常幸運(yùn)地運(yùn)行下去，它最終也會(huì)從現(xiàn)在的位置向太陽(yáng)慢慢靠攏。
“無(wú)論這些災(zāi)難是不可預(yù)測(cè)的黑天鵝事件，還是確定無(wú)疑要發(fā)生的，如果人類想在這些災(zāi)難中存活下來(lái)，都只能為了生存而遷徙，這也是生命一直以來(lái)都在做的。我們需要發(fā)展出新的能力，就像我們的水生祖先曾經(jīng)做過(guò)的那樣：進(jìn)化出可以吞吐空氣的肺，以及可以進(jìn)行原始運(yùn)動(dòng)的骨質(zhì)的鰭，然后艱難地爬上陸地，開(kāi)辟出一條新的生路。我們需要秉持人類經(jīng)過(guò)艱難跋涉最終到達(dá)新大陸的精神，正是因?yàn)橛辛诉@種精神，離我們最近的祖先才得以在穿越整個(gè)大洋之前，如涓涓細(xì)流般，從一個(gè)島嶼到另一個(gè)島嶼，從一個(gè)群島到另一個(gè)群島，直至到達(dá)地球的每一個(gè)角落。我們需要?jiǎng)由砬巴碌男行?，并最終到達(dá)新的恒星。但是，我們是不是需要抓緊點(diǎn)呢？”
三
物理學(xué)家弗里曼?戴森宣稱，研究載人航天在短期內(nèi)是一種愚蠢的行為。人類的技術(shù)仍然處于起步階段，要知道，人類學(xué)會(huì)用火到現(xiàn)在也不過(guò)100萬(wàn)年。從人類燃起第一堆篝火，到將燃料注入火箭中推動(dòng)我們掙脫地球引力的束縛，我們?nèi)〉玫倪M(jìn)步是神速的。但并不是每一個(gè)坐在火箭上的人都能夠安全地回來(lái)。為了在另一顆行星上播下殖民的種子，我們需要將航天員隊(duì)伍擴(kuò)大?；蛟S，現(xiàn)在我們應(yīng)該暫停載人航天任務(wù)，而是通過(guò)無(wú)人駕駛宇宙飛船上的儀器繼續(xù)探索太空，比如最近脫離了太陽(yáng)系的“旅行者”號(hào)行星際探測(cè)器，讓它們向我們發(fā)送對(duì)星際空間的探測(cè)結(jié)果。我們可以等到將目前這個(gè)科技時(shí)代的全部成果收入囊中后，到21世紀(jì)末，或者下個(gè)世紀(jì)再重啟載人航天。因?yàn)槲覀冎?，我們可能即將在能源、人工智能以及材料科學(xué)領(lǐng)域迎來(lái)大的變革。以上這些領(lǐng)域中的任何一個(gè)取得突破，都會(huì)讓載人航天成為一件更容易的事情。
“在航空圈里，你會(huì)經(jīng)常聽(tīng)到這樣一種說(shuō)法，”我說(shuō)，“近期將重點(diǎn)放在載人太空旅行上，完全是放錯(cuò)了地方……”
“什么重點(diǎn)？根本就沒(méi)有一個(gè)重點(diǎn)！”馬斯克打斷了我的話。
“但是從某種程度上說(shuō)，你目前正在倡導(dǎo)這種載人航天?！蔽艺f(shuō)，“現(xiàn)在有一種觀點(diǎn)，認(rèn)為除非我們?cè)诩夹g(shù)上有重大突破，否則最好還是發(fā)送探測(cè)器，因?yàn)槟呐轮挥幸粋€(gè)人出現(xiàn)在航天器上，也會(huì)使工程的難度成倍增加?！?/p>
“我們也正在發(fā)送探測(cè)器！”馬斯克說(shuō)，“而且，順便說(shuō)一句，它們都非常昂貴。探測(cè)器也不完全都是便宜貨。我們最近發(fā)送到火星上的一個(gè)遙控火星車(chē)，花費(fèi)就超過(guò)30億美元?；鹦钦媸且粋€(gè)機(jī)器人的地獄。有了這些錢(qián)，我們本應(yīng)該能夠?qū)⒑芏嗳税l(fā)送到火星上去的?！?/p>
馬斯克很喜歡給人講有關(guān)SpaceX公司創(chuàng)始神話的一個(gè)故事，就是他如何熬了一個(gè)通宵，在美國(guó)航空航天局的網(wǎng)站上查詢有關(guān)載人火星任務(wù)的信息。那是2001年的事情了，當(dāng)時(shí)航天飛機(jī)還在飛行。航天飛機(jī)發(fā)射時(shí)呈現(xiàn)在世人面前的穩(wěn)定轟鳴的畫(huà)面，正好足以使漫不經(jīng)心的觀察家相信，載人航天技術(shù)并未出現(xiàn)大幅度下滑。而在今天，要想維持這種錯(cuò)覺(jué)是不可能的了。
自從有了神話開(kāi)始，人類終有一天將冒險(xiǎn)進(jìn)入太空的想法就已經(jīng)產(chǎn)生了，但是直到科學(xué)革命以后，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡使天空清晰地呈現(xiàn)在人們眼前時(shí)，這一想法才開(kāi)始變得似乎是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。1610年，天文學(xué)家約翰尼斯?開(kāi)普勒在一封給伽利略的信中寫(xiě)道：“假設(shè)我們創(chuàng)造出能夠航行于蒼穹之上的船和帆，那么肯定會(huì)有很多人面對(duì)空虛荒蕪的太空毫無(wú)懼色。同時(shí)，為了這些勇敢的太空旅客，我們應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備好天體地圖。”
在熱氣球和飛機(jī)被發(fā)明出來(lái)以后，就有少數(shù)有遠(yuǎn)見(jiàn)的人開(kāi)始規(guī)劃太空移民了。但是，直到太空競(jìng)賽的出現(xiàn)，人們對(duì)宇宙宿命的清晰認(rèn)識(shí)才成為主流。太空競(jìng)賽從1957年蘇聯(lián)第一顆人造地球衛(wèi)星“斯普特尼克”號(hào)升空開(kāi)始，到1969年人類第一次登月結(jié)束。它激發(fā)了整個(gè)文化圈和亞文化群，使得關(guān)于人類未來(lái)的故事成為占主導(dǎo)地位的世俗故事之一。但現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有跟上。
人類致力于平流層飛艇探索研究，大約是從上世紀(jì)70年代初期開(kāi)始的。人們對(duì)平流層飛艇的期望其實(shí)并不高：能夠在地面、對(duì)流層到20千米以上的平流層高度范圍實(shí)施有效操縱升降、定點(diǎn)懸浮或巡航飛行；能攜帶一定重量的載荷在平流層長(zhǎng)航時(shí)執(zhí)行任務(wù)；能夠有效操縱返回到地面指定位置，這就算達(dá)到平流層飛艇的目的了。這樣的期望，當(dāng)然就使人們不約而同地聯(lián)想起現(xiàn)有的軟式飛艇：既然早期的飛艇都能輕而易舉往返地面至數(shù)千米的高空，那么只需把他們的體積加大到足以對(duì)付平流層稀薄空氣的程度，研發(fā)出高阻氣和具備高抗壓能力的新型囊體材料，再配以先進(jìn)的動(dòng)力、控制與工程方法和工藝技術(shù)，平流層飛艇應(yīng)當(dāng)不難實(shí)現(xiàn)。然而，當(dāng)人們將設(shè)想付諸行動(dòng)之后才發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題并非那么簡(jiǎn)單。
時(shí)光飛逝，轉(zhuǎn)眼就到了1992年，從這個(gè)時(shí)期開(kāi)始，各國(guó)平流層飛艇研究熱潮相繼降溫。曾經(jīng)引起人們廣泛關(guān)注的各國(guó)平流層飛艇項(xiàng)目，大多中途而廢了。原因在于當(dāng)人們滿懷激情和信心并付出20多年的努力之后，卻發(fā)現(xiàn)平流層飛艇仍然只是愿景而遙不可及。悲觀失望的情緒籠罩在人們心頭，各種懷疑、責(zé)難也在業(yè)界彌漫開(kāi)來(lái)。
1992年夏季，時(shí)為北京航空航天大學(xué)飛機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用力學(xué)專業(yè)博士研究生的李曉陽(yáng)，前往日本橫濱一家飛艇公司作短期研修，這是當(dāng)時(shí)整個(gè)亞洲唯一擁有大型齊伯林飛艇的機(jī)構(gòu)，用飛艇來(lái)做空中廣告和載客觀光。李曉陽(yáng)認(rèn)為，人類在平流層飛艇領(lǐng)域遲遲不能如愿，不應(yīng)簡(jiǎn)單歸結(jié)為現(xiàn)有航空航天科技水平和工業(yè)能力不足，問(wèn)題可能出在某個(gè)被忽略了的關(guān)鍵點(diǎn)上。他此行的目的，就是要零距離接觸當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的現(xiàn)代軟式飛艇，以期能找到平流層飛艇研制裹足不前的原因。
此后的幾年中，李曉陽(yáng)還實(shí)地考察了多個(gè)國(guó)家的平流層實(shí)驗(yàn)樣艇。他倒不是想學(xué)別人怎么做，而是要研究為什么大家都做不成， 這當(dāng)中究竟隱藏著什么尚不為人知的奧秘。
從平流層飛艇的各種方案中，李曉陽(yáng)找到了它們的共同點(diǎn)。這些看似有別、各有特色的平流層飛艇，它們調(diào)節(jié)囊體壓力的基本方法，卻都采用了140年前法國(guó)人查理和羅伯特兄弟的發(fā)明，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是軟式飛艇普遍采用的主囊+副囊結(jié)構(gòu)。借助動(dòng)升力上升時(shí)，利用主囊的承壓能力來(lái)防止內(nèi)壓擴(kuò)張，同時(shí)“擠”出副囊中的空氣；向副囊鼓入空氣以重新獲得下沉力時(shí)，亦需利用主囊的承壓能力來(lái)束縛囊中增大的內(nèi)壓，防止囊體爆裂和維持囊體形狀。由此可見(jiàn)，軟式飛艇在垂直方向運(yùn)動(dòng)的高度范圍，受制于“主囊容積”和“囊體承壓能力”這兩個(gè)主要條件。李曉陽(yáng)發(fā)現(xiàn)，正是這兩個(gè)無(wú)法平衡的矛盾，阻礙了平流層飛艇的發(fā)展進(jìn)程。
軟式平流層飛艇的主囊容積相對(duì)不變，要使之能夠浮升到平流層高度，飛艇除了要有巨大的體積外，還要求升空前飛艇主囊中的輕質(zhì)氣體量與副囊空氣量達(dá)到一定的比值，否則飛艇因不能獲得凈靜升力而升不起來(lái)。而輕質(zhì)氣體量多了則副囊中的空氣量必須相應(yīng)減少，這又使得其理論壓力高度（升限）降低。這種結(jié)構(gòu)性的矛盾，成為軟式平流層飛艇無(wú)法突破的技術(shù)瓶頸。
可以設(shè)想：假如采用現(xiàn)有軟式飛艇原理和構(gòu)造來(lái)制造一艘飛艇，并且已經(jīng)有能力把艇體容積做得足夠大，飛艇能輕易越過(guò)氣流多變的對(duì)流層和風(fēng)速較大的激流層，上升到數(shù)十千米高的平流層去展開(kāi)作業(yè)。同時(shí)，人們也有足夠的技術(shù)條件來(lái)應(yīng)對(duì)飛艇在平流層環(huán)境中面臨的種種復(fù)雜問(wèn)題。那么在完成任務(wù)后，有什么辦法能把這艘巨大飛艇可靠地操縱下降返航，準(zhǔn)確回到基地或者其他指定的著陸場(chǎng)站，而不是無(wú)能為力地任其隨著經(jīng)、緯向氣流，不受控地飄降到某個(gè)無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的著陸點(diǎn)？
“在釋放出主囊體中部分輕質(zhì)氣體的同時(shí)向副囊鼓入空氣”，或者干脆“利用主囊體的承壓余度向副囊鼓入空氣”，這樣使飛艇獲得初始下沉力的方案似乎可行。然而深入研究下去就會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使不考慮是否有能力制造承壓能力極強(qiáng)的軟式飛艇囊體材料，也不考慮加強(qiáng)材料后所增加的囊體重量，在飛艇獲得初始下沉力后的下降過(guò)程中，如何有效解決飛艇囊體所承受的、不斷增大的壓力問(wèn)題，則是一定不能回避的。因?yàn)檐浭斤w艇的囊體需要始終保持其外形，否則就會(huì)喪失可操縱性。飛艇從數(shù)十千米的平流層返回到地面，大氣壓強(qiáng)增大了數(shù)十倍，飛艇從開(kāi)始下降就需要持續(xù)對(duì)抗大氣壓強(qiáng)，對(duì)抗力還得不斷增大才行。換言之，根據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律，飛艇從數(shù)十千米的平流層下降回到地面，大氣壓力對(duì)飛艇做了多少功，飛艇就必須對(duì)抗大氣壓強(qiáng)付出相同的功，才能維持其囊體外形以保持可操縱性。
理論上，能攜帶任務(wù)載荷在數(shù)十千米高度長(zhǎng)航時(shí)作業(yè)的實(shí)用軟式平流層飛艇，其體積至少也得有數(shù)萬(wàn)立方米。因此，當(dāng)它從數(shù)十千米的平流層下降返航時(shí)，需要把近百萬(wàn)立方米密度逐漸由小到大的空氣，先是鼓入進(jìn)而壓縮到其數(shù)萬(wàn)立方米的艇囊中，如此才有可能以對(duì)等的內(nèi)壓來(lái)持續(xù)對(duì)抗囊外大氣壓強(qiáng)，以免飛艇囊體變形而失去可操縱性。在人類現(xiàn)有技術(shù)條件下，任何基于阿基米德浮力定律的浮空器，顯然都無(wú)法承擔(dān)功耗如此巨大的作功系統(tǒng)。
人們還記得那個(gè)著名的“馬德堡半球”實(shí)驗(yàn)。據(jù)史冊(cè)記載，1654年5月8日，在神圣羅馬帝國(guó)時(shí)期的雷根斯堡，奧托·馮·居里克向羅馬皇帝斐迪南三世演示了大氣壓強(qiáng)巨大威力的半球?qū)嶒?yàn)。他先將兩個(gè)沉重的銅制半球小心翼翼地對(duì)接在一起，不用任何粘合劑的輔助將它們密合成一個(gè)圓球，并用自制的真空泵將球內(nèi)的空氣抽掉。隨后，奧托·馮·居里克驅(qū)使兩隊(duì)各15匹壯馬，從兩側(cè)以相反的方向試圖拉開(kāi)這兩個(gè)半球。然而無(wú)論這些馬匹如何竭盡全力，始終都無(wú)法將這兩個(gè)半球拉開(kāi)，兩個(gè)半球最終還得通過(guò)解除真空狀態(tài)才得以分離。此后幾年中，居里克還多次在馬德堡等地重復(fù)演示了該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果都相同。
從這個(gè)300多年前的物理學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中李曉陽(yáng)得到啟發(fā)：人類對(duì)抗大自然的能力終有限度，深入了解并適應(yīng)而非總是試圖對(duì)抗大自然規(guī)律，是人類掌握和利用大自然的不二法則。此外，過(guò)多依賴和迷信數(shù)理邏輯計(jì)算也可能會(huì)誤入歧途，因?yàn)樵S多在數(shù)學(xué)計(jì)算上能夠成立的技術(shù)理論，在物理事實(shí)中卻是違反自然規(guī)律而不可行的，這樣的事例并不鮮見(jiàn)。
過(guò)往各類平流層飛艇方案難以化解或繞開(kāi)的結(jié)構(gòu)矛盾，大多是因?yàn)樾枰獙?duì)抗但又無(wú)法對(duì)抗大氣壓力而引發(fā)。因此， 李曉陽(yáng)認(rèn)為在現(xiàn)階段科技能力條件下，巧妙利用而不是對(duì)抗大氣壓力，才是能否真正實(shí)現(xiàn)平流層飛艇的關(guān)鍵所在。
通過(guò)大量的基礎(chǔ)理論研究和相關(guān)技術(shù)實(shí)驗(yàn)，一種全新的平流層飛艇創(chuàng)造思路在李曉陽(yáng)的腦海中形成了。2000年，李曉陽(yáng)提出了變體式空天飛艇的創(chuàng)新科學(xué)理論及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)； 2005年，中國(guó)專利局和美國(guó)專利局先后授予李曉陽(yáng)變體式空天飛艇（Transformable Airship）發(fā)明專利權(quán)。
變體飛艇從根本上改變了人類現(xiàn)有各類飛艇的設(shè)計(jì)思想和工程方法，其原理簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是：通過(guò)在現(xiàn)有科技條件下可行的技術(shù)方法，使飛艇能夠?qū)崿F(xiàn)自適或可控的數(shù)十倍容積變化，改變其靜升力而改變其在垂直向的運(yùn)動(dòng)；變體過(guò)程中能保持可操縱性和動(dòng)升力，從而實(shí)現(xiàn)從地面到臨近空間的三維全向可控飛行或定點(diǎn)懸浮，并能操縱返回地面指定點(diǎn)，以便維修養(yǎng)護(hù)和重復(fù)使用。變體式空天飛艇可分為徑向變體和縱向變體兩大類型，分別針對(duì)不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用范圍。變體式空天飛艇科學(xué)理論、技術(shù)方法和研制進(jìn)展等，一些公開(kāi)文獻(xiàn)已有相關(guān)記載，本文不再贅述。
變體空天飛艇巧妙地利用了大氣壓強(qiáng)這個(gè)取之不盡的能源，在對(duì)流層和臨近空間都能輕松升降、在各高度定點(diǎn)懸浮駐空和巡航飛行，并能有效操縱返回地面指定位置。記者曾就“平流層飛艇為什么一定要能有效操縱返回地面指定位置”這個(gè)問(wèn)題，咨詢李曉陽(yáng)博士，李博士這樣回答了我的疑問(wèn)：平流層飛艇的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程都必須能夠有效和可靠地進(jìn)行操縱，包括途經(jīng)對(duì)流層往返平流層，和在平流層長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)懸浮或按預(yù)設(shè)航線巡航飛行作業(yè)，并能根據(jù)需要隨時(shí)操縱返回基地，缺乏這些最基本條件的“平流層飛艇”也就缺乏實(shí)用意義。
此外，任何一種航空航天器都有其安全使用周期和壽命，不僅需要定期或不定期返回地面維修養(yǎng)護(hù)，壽命結(jié)束后也必須返回地面銷毀。發(fā)展航空航天技術(shù)的目的，主要還是為居住在地球上的人類服務(wù)，但我們不能僅僅考慮如何發(fā)展和應(yīng)用航空航天技術(shù)而不重視其中的隱患。例如，自蘇聯(lián)發(fā)射人類第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克”1號(hào)以來(lái)，世界各國(guó)先后向太空發(fā)射了大約4000多顆衛(wèi)星，當(dāng)中許多衛(wèi)星如今已經(jīng)成為了太空垃圾，是懸在人類頭上的“達(dá)摩克利斯之劍”。雖然這些太空垃圾中的大部分都在掉回地面的過(guò)程中燃燒殆盡，或掉入沒(méi)有人煙的大海，但由于這些太空垃圾墜回地面的過(guò)程是不可控的，因此完全有可能給人類帶來(lái)難以預(yù)測(cè)的災(zāi)難。面對(duì)太空垃圾這一嚴(yán)峻問(wèn)題，人類至今仍然束手無(wú)策。所以，我們?cè)诎l(fā)展新技術(shù)的同時(shí)應(yīng)當(dāng)高度重視前車(chē)之鑒，不要又給自己埋下災(zāi)難伏筆。
有代表性的各類平流層飛艇
1、美國(guó)HALE-D平流層飛艇
2011年7月27日，美國(guó)軍方和洛克希德·馬丁公司在俄亥俄州實(shí)施了HALE-D平流層驗(yàn)證艇的首航試飛，這是處于平流層飛艇研究領(lǐng)域世界領(lǐng)先地位的美國(guó)所進(jìn)行的最新實(shí)驗(yàn)。HALE-D平流層驗(yàn)證艇采用典型的軟式飛艇原理，其設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)是：直徑約21米，體積約1.8萬(wàn)立方米，攜帶約22千克的攝像機(jī)和通信轉(zhuǎn)發(fā)器，可到達(dá)18～21千米的平流層高度并停留10～14天。
這艘耗資巨大的平流層驗(yàn)證艇試飛結(jié)果是：當(dāng)HALE-D平流層驗(yàn)證艇升高到約9.7千米的高度時(shí)，它的囊體就超過(guò)了承壓極限而破裂，于是飛艇失浮下沉。由于其僅有10KW功率的小電動(dòng)螺旋槳難以驅(qū)動(dòng)體積龐大、因失壓而變形的艇體，故該艇連飄帶降隨風(fēng)位移了100多公里后墜落到賓夕法尼亞州的森林里，未能達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。
HALE-D驗(yàn)證艇1.8萬(wàn)立方米的體積顯然很巨大了，但它仍只是美國(guó)“HAA高空飛艇”項(xiàng)目的縮比小艇而已。事實(shí)上，HAA高空飛艇項(xiàng)目在幾年前就已經(jīng)被終止了，終止原因是專家和用戶們有足夠的理由懷疑“該飛艇是否實(shí)用？”和“平流層飛艇的關(guān)鍵技術(shù)能否突破？”。
2、日本“同溫層平臺(tái)”平流層飛艇
日本宇宙開(kāi)發(fā)事業(yè)團(tuán)等機(jī)構(gòu)投入巨資聯(lián)合開(kāi)發(fā)的“同溫層平臺(tái)”平流層飛艇，2003年8月實(shí)施了一次檢驗(yàn)升空高度極限的試驗(yàn)。該飛艇的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)是：艇長(zhǎng)約47米，直徑約12 米，體積3566立方米，起飛重量約500 千克，設(shè)計(jì)升限16千米。
“同溫層平臺(tái)”平流層飛艇采用類似施放高空氣球的方法，利用凈靜浮力自由飄浮升空。據(jù)報(bào)該艇上升30分鐘后曾到達(dá)16.4千米高空， 其囊體在此高度因超過(guò)了承壓極限而破裂。和高空氣球傘降回收的情形一樣， 該艇自由墜落下沉的過(guò)程是不可控的， 隨風(fēng)飄降到海濱小城日立市附近海域低空，傘降到海面打撈回收。
從實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和結(jié)果來(lái)看，日本“同溫層平臺(tái)”平流層飛艇實(shí)質(zhì)上仍只是一種外觀呈飛艇狀的高空氣球，沒(méi)有動(dòng)力而不可操縱，只能隨風(fēng)飄蕩，更不能操縱下降返回地面指定位置。因此，該浮空器顯然與人們?cè)妇爸械钠搅鲗语w艇相去太遠(yuǎn)。
3、螺旋槳?jiǎng)恿ζ搅鲗与p氣球飛艇
2011年10月，美國(guó)JP航宇公司在內(nèi)華達(dá)州施放了一個(gè)懸掛著電動(dòng)螺旋槳的氣球組，這個(gè)名為坦德姆（Tandem）的雙氣球飛艇能夠浮升到約3萬(wàn)米的高空。
坦德姆雙氣球飛艇構(gòu)造是將兩個(gè)普通高空氣球分別固定在碳纖吊架的兩端，利用兩個(gè)安裝在碳纖吊架上的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳，在無(wú)風(fēng)或微風(fēng)的環(huán)境中，螺旋槳可以帶動(dòng)兩個(gè)氣球沿水平向緩慢位移或左右旋轉(zhuǎn)。當(dāng)雙氣球飛艇浮升到其氣球承壓能力極限的高度時(shí)，一個(gè)氣球自行爆炸泄氣，另一個(gè)氣球則人工遙控放氣。地面人員借助艇上的5個(gè)降落傘，把雙氣球飛艇的儀器設(shè)備傘降回到地面。然后，根據(jù)儀器設(shè)備接地后信標(biāo)發(fā)出的位置信號(hào)，將它們尋回。
高空氣球是輕于空氣浮空器的一種，它們一般都能浮升到數(shù)萬(wàn)米以上的臨近空間中下層。氣球與飛艇的區(qū)別，主要在艇可以操縱而氣球難于操縱。這是因?yàn)殡m然氣球、飛艇兩者的體積都較為龐大，但飛艇艇囊流線形的減阻設(shè)計(jì)使它的迎風(fēng)阻力顯著降低，而且飛艇艇囊還具備一定的動(dòng)升力，這就使得飛艇能夠借助驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)施飛行控制。相比之下，球形物體的阻力系數(shù)相對(duì)很大，而球體微小的動(dòng)升力也幾乎可以忽略不計(jì)。因此，即使給氣球配上驅(qū)動(dòng)裝置，其效率也會(huì)很低，在風(fēng)速較大或流速多變的環(huán)境中幾乎無(wú)法操縱。
4、升浮一體混合飛艇
100多年前，人們就提出過(guò)各種利用機(jī)翼來(lái)增加飛艇升力的“升浮一體混合飛艇”方案，例如建于1903年的Santos-Dumont飛艇，就是采用了這種結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)的飛艇重于空氣，理論上，其所配置的機(jī)翼或其他升力裝置能夠幫助飛艇獲得額外的升力，因此可以看作是飛機(jī)和飛艇的結(jié)合體。
歷史上諸多類似實(shí)驗(yàn)表明，升浮一體混合飛艇工作效率很低，集中了飛艇和飛機(jī)的缺點(diǎn)而損失了兩者的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)椋褐赜诳諝獾纳∫惑w混合飛艇必須依靠于引擎的動(dòng)力才能保持在空中的升力，起飛和降落都需要相對(duì)較快的速度。由艇的功耗與其相對(duì)空氣速度的三次方成正比，高速飛行正是飛艇的弱項(xiàng)；飛機(jī)的升力則與速度的平方成正比，低速飛行時(shí)機(jī)翼將不能提供足夠的升力。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是飛艇要慢而飛機(jī)要快，才能發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，升浮一體混合飛艇顯然無(wú)法解決這個(gè)致命的矛盾。
充滿大量氣體的艇體不能像飛機(jī)那樣方便和易于操作，升浮一體混合飛艇也不可能像飛機(jī)那樣在跑道上高速滑行起飛。此外，如何解決柔弱的艇體在高速著陸時(shí)需應(yīng)對(duì)的巨大撞擊力問(wèn)題也不容易，對(duì)付著陸撞擊力的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)給飛艇帶來(lái)的重量，是飛艇無(wú)法承受的。
升浮一體混合飛艇的機(jī)翼不能做得很大，故其產(chǎn)生的升力會(huì)比較集中，因此升浮一體混合飛艇必須具備更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)來(lái)支撐這個(gè)力。由此而增加的構(gòu)架、燃料、發(fā)動(dòng)機(jī)及相關(guān)操作裝置等的重量，將會(huì)超過(guò)由機(jī)翼產(chǎn)生的升力。
顯而易見(jiàn)，升浮一體混合飛艇方案并不適用于平流層飛艇。
5、變軸長(zhǎng)可折疊飛艇
2006年10月27日，美國(guó)一個(gè)民間航空愛(ài)好者團(tuán)體首次試飛了他們創(chuàng)造的“變軸長(zhǎng)可折疊飛艇”，該飛艇有兩個(gè)特征：一是采用了雨傘狀可折疊的艇囊結(jié)構(gòu)，二是利用“給定表面積的幾何體中，球形容積最大”這一數(shù)學(xué)原理，通過(guò)拉長(zhǎng)或縮短艇囊的“變軸長(zhǎng)”方法來(lái)改變艇囊容積，以期能夠增加或減少飛艇浮力，使它上升到平流層的高度。
該艇是熱氣飛艇，艇載液化石油氣燃燒產(chǎn)生的熱氣從艇體下部的開(kāi)口進(jìn)入艇囊，加熱囊內(nèi)空氣，使囊內(nèi)空氣密度低于艇囊外部空氣而獲得浮力升空，基本原理與人們常見(jiàn)的熱氣球類似。該飛艇長(zhǎng)31米，最大直徑21米，最大重量1860千克，巡航速度16千米/小時(shí)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳推進(jìn)，巡航時(shí)的艇囊容積為5805立方米。不飛行時(shí)，其艇囊可以折小到42立方米。
該飛艇艇囊結(jié)構(gòu)由三部分構(gòu)成：織物蒙皮；鑲?cè)肟椢锢锏娜嵝怨抢?；貫穿艇體中心軸的張力線。艇囊的關(guān)鍵技巧是一個(gè)典型的“張拉結(jié)構(gòu)”，在艇囊里的骨肋處于壓縮下，織物蒙皮和張力線處于相反的張力下。張力結(jié)構(gòu)的原理廣泛應(yīng)用了一個(gè)多世紀(jì)，最普遍的例子就是人們?nèi)粘Ｉ钪兴玫恼郫B傘。
將表面積一定的球體拉長(zhǎng)或縮短，其容積最多只能有約2.5倍的變化，而地面與數(shù)萬(wàn)米高度的平流層卻有數(shù)十倍的空氣密度差，因此將該艇折疊傘式的“張拉結(jié)構(gòu)”用于平流層飛艇并沒(méi)有明顯增益，其“變軸長(zhǎng)”的折疊結(jié)構(gòu)給飛艇增加的重量，將會(huì)抵消熱氣飛艇容積增大所獲得的浮力。
6、可折疊/展開(kāi)平流層飛艇
可折疊/展開(kāi)平流層飛艇方案由美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)提出，稱為HARVe飛艇。HARVe飛艇的研究目標(biāo)，是探索低成本平流層飛艇的科學(xué)理論和技術(shù)方法。該飛艇要求能夠折疊放入巡航導(dǎo)彈中，巡航導(dǎo)彈則由潛艇承載并從海下發(fā)射升上18.3-30.5千米高度的平流層。到預(yù)定高度后，導(dǎo)彈解體釋放出HARVe飛艇執(zhí)行預(yù)定任務(wù)。
該飛艇的研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為HARVe具有極大的潛在軍事應(yīng)用價(jià)值，是保衛(wèi)國(guó)土安全和滿足國(guó)土全地域無(wú)縫隙偵察的理想平臺(tái)。方案中的HARVe飛艇是一次性的，不能操縱返回地面故不能重復(fù)使用。在平流層巡航約30天后， HARVe飛艇會(huì)自行解體或用其他方法將其摧毀。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，如果計(jì)入導(dǎo)彈、潛艇承載與發(fā)射等的費(fèi)用，HARVe飛艇的總體運(yùn)行成本其實(shí)并不低。
一、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵
關(guān)于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，國(guó)際上一般采用技術(shù)密集度（R&D經(jīng)費(fèi)強(qiáng)度或R&D人力強(qiáng)度）作為確定的基本依據(jù)。美國(guó)對(duì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的定義經(jīng)常采用兩種指標(biāo)，其一，產(chǎn)品研究與開(kāi)發(fā)費(fèi)用在銷售額或增加值中所占比重；其二，科技人員（包括科學(xué)家、工程師、技術(shù)工人）占總勞動(dòng)力的比重。因?yàn)?，研究與開(kāi)發(fā)強(qiáng)度反映了產(chǎn)品和技術(shù)變化的速度,以及產(chǎn)業(yè)和公司的技術(shù)含量。
經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）把研究與開(kāi)發(fā)密集度（即R&D經(jīng)費(fèi)占工業(yè)總產(chǎn)值的比重）作為界定高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，將相對(duì)于其他制造業(yè)而言具有較高R&D密集度的產(chǎn)業(yè)定義為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。OECD在20世紀(jì)80年代將R&D經(jīng)費(fèi)占總產(chǎn)值高于4%的行業(yè)劃分為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，90年代后期這一標(biāo)準(zhǔn)提高到8%，其成員國(guó)均按該組織確定的劃分標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)并進(jìn)行國(guó)際比較。2001年OECD依照新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)分類重新確定了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)13個(gè)成員國(guó)1991年～1997年間的平均R&D經(jīng)費(fèi)強(qiáng)度（R&D經(jīng)費(fèi)占產(chǎn)值的比重和R&D經(jīng)費(fèi)占增加值的比重），將制造業(yè)中的航空航天制造業(yè)，醫(yī)藥制造業(yè)，計(jì)算機(jī)及辦公設(shè)備制造業(yè)，無(wú)線電、電視及通信設(shè)備制造業(yè)，醫(yī)療、精密和光學(xué)科學(xué)儀器制造業(yè)5類產(chǎn)業(yè)確定為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
歐盟《科學(xué)技術(shù)指標(biāo)報(bào)告》把有很高的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力，有較大的就業(yè)潛力，同時(shí)R&D投入高于所有部門(mén)平均水平的航空航天制造業(yè)，化工產(chǎn)品制造業(yè)，醫(yī)藥品制造業(yè)，汽車(chē)及零部件制造業(yè)，科學(xué)儀器制造業(yè)產(chǎn)業(yè)作為技術(shù)密集型或先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。
我國(guó)對(duì)高新技術(shù)的界定基本上采用經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織的新舊兩種口徑。采取概括法，也稱例舉法，即按技術(shù)類型定義高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。1991年3月原國(guó)家科委公布了《國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定的條件和辦法》，對(duì)高新技術(shù)的范圍進(jìn)行了規(guī)定，把新興科學(xué)與技術(shù)融合在一起，把高新技術(shù)的范圍劃定為：(1)微電子科學(xué)和電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè);(2)空間科學(xué)和航空航天技術(shù);(3)光電子科學(xué)和光機(jī)電一體化技術(shù);(4)生命科學(xué)和生物工程技術(shù);(5)材料科學(xué)和新材料技術(shù);(6)能源科學(xué)和新能源、高效節(jié)能技術(shù);(7)生態(tài)科學(xué)和環(huán)境保護(hù)技術(shù);(8)地球科學(xué)和海洋工程技術(shù);(9)基本物質(zhì)科學(xué)和輻射技術(shù);(10)醫(yī)藥科學(xué)和生物科學(xué)工程；⑾其它的新工藝、新技術(shù)。
根據(jù)2006年科技部、財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局共同組織編制并頒布的《中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)品目錄2006》，涉及電子信息、現(xiàn)代交通、航空航天、先進(jìn)制造、生物醫(yī)藥和醫(yī)療器械、新材料、新能源與節(jié)能、環(huán)境保護(hù)、地球空間與海洋、核應(yīng)用技術(shù)、農(nóng)業(yè)共11個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品。
二、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及其產(chǎn)品屬性
高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)同傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相比有著獨(dú)特的特征，主要是高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、高收益等。OECD提出的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的五個(gè)特征是：(1)強(qiáng)化研究與開(kāi)發(fā)工作;(2)對(duì)政府具有重要戰(zhàn)略意義;(3)產(chǎn)品與工藝?yán)匣?(4)資本投入風(fēng)險(xiǎn)大、數(shù)額高;(5)研究與實(shí)驗(yàn)成果的生產(chǎn)及其國(guó)際貿(mào)易具有高度的國(guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)性。
具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
第一，知識(shí)技術(shù)密集性。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)是知識(shí)技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，與產(chǎn)品或勞務(wù)相關(guān)的新知識(shí)、新技術(shù)、人才和R&D資金密集程度決定產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和層次。
第二，高投入性。高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的高投入主要體現(xiàn)在研究與開(kāi)發(fā)階段的投入，這是與資本密集型產(chǎn)業(yè)在投向上的主要區(qū)別，因而技術(shù)密集度（R&D經(jīng)費(fèi)支出占總產(chǎn)值比重）成為劃分高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主要依據(jù)。從事高新技術(shù)R&D活動(dòng)要取得科技成果，這項(xiàng)科技成果無(wú)論是自己研究產(chǎn)生的，還是他人研究產(chǎn)生的，都需要投入研究費(fèi)用。通常，技術(shù)難度越大、越復(fù)雜，需要投入的資金就越多。此外，高新技術(shù)企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化階段推向市場(chǎng)和擴(kuò)大市場(chǎng)占有率方面也需要大量的資金投入。
第三，高風(fēng)險(xiǎn)性。高新技術(shù)企業(yè)的高風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自它所面臨的眾多不確定性因素，主要體現(xiàn)在:(1)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。高新技術(shù)及產(chǎn)品R&D過(guò)程的不確定性，高新技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品或勞務(wù)的不確定性，存在因技術(shù)失敗而造成損失的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)還有其他新技術(shù)、替代技術(shù)的產(chǎn)生使現(xiàn)有技術(shù)急劇貶值所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。(2)侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。如果企業(yè)通過(guò)大量的R&D投入所取得的技術(shù)、發(fā)明、產(chǎn)品或軟件等得不到法律的有效保護(hù)，在推向市場(chǎng)后被其他企業(yè)仿冒或侵權(quán)，研制該產(chǎn)品的企業(yè)很快便會(huì)無(wú)利可圖，甚至可能無(wú)法回收R&D費(fèi)用。因而，構(gòu)建良好的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系是維護(hù)高新技術(shù)企業(yè)利益的核心工具和手段。此外，高新技術(shù)企業(yè)的高投入意味著，如果企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模與效益、投入與產(chǎn)出等不匹配，企業(yè)會(huì)面臨巨大的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。
第四，高回報(bào)性。高新技術(shù)企業(yè)如果創(chuàng)業(yè)順利，通常具有極高的收益率。這種高收益性往往來(lái)源于內(nèi)在化于企業(yè)產(chǎn)品的知識(shí)和技術(shù)的壟斷性、排他性。借助于市場(chǎng)的需求和技術(shù)的壟斷，給企業(yè)帶來(lái)超出傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的壟斷利潤(rùn)。
第五，創(chuàng)新性。高新技術(shù)是以最新科學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，通過(guò)代價(jià)高昂的研究和探索，促成技術(shù)和應(yīng)用不斷創(chuàng)新。高新技術(shù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用加速了高新技術(shù)的滲透和輻射，只有不斷創(chuàng)新的產(chǎn)品才具有持續(xù)的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。創(chuàng)新過(guò)程的實(shí)質(zhì)是技術(shù)知識(shí)的投入產(chǎn)出過(guò)程。無(wú)論是以新產(chǎn)品還是以新工藝出現(xiàn)的創(chuàng)新，其中都包含了新的技術(shù)知識(shí)。知識(shí)往往具有公共品的特性，即非競(jìng)爭(zhēng)性和非排他性。創(chuàng)新正是由于包含了新的技術(shù)知識(shí)而具有一定公共品的特征，從而具有技術(shù)方面的外部性?？梢哉f(shuō)，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心特征就是創(chuàng)新特性――技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新,以及組織和制度創(chuàng)新。
第六，時(shí)效性。當(dāng)代世界科技發(fā)展日新月異，高新技術(shù)成果不斷涌現(xiàn)，而且從研制、開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)應(yīng)用的周期也在迅速縮短，高新技術(shù)產(chǎn)品的生命周期也在縮短，高新技術(shù)及其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈、時(shí)間效益特性更加突出。只有及時(shí)將高新技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化，高新技術(shù)產(chǎn)品才會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)力。
三、創(chuàng)新能力：高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力
創(chuàng)新是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的力量源泉，也是提升高科技企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力、獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要甚至惟一途徑。我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)雖然近年發(fā)展較快，但總體規(guī)模小，高技術(shù)密集度、高附加值、高效益的優(yōu)勢(shì)尚不顯著，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不顯著；企業(yè)傳統(tǒng)的“重產(chǎn)品引進(jìn)，輕消化吸收”、“重模仿創(chuàng)新、合作創(chuàng)新，輕自主創(chuàng)新”的模式導(dǎo)致創(chuàng)新能力尤其是自主創(chuàng)新能力薄弱，缺乏擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，在國(guó)際分工中所處的地位和發(fā)展水平與領(lǐng)先國(guó)家尚有較大差距。
以軟件產(chǎn)業(yè)為例，印度2005-2006財(cái)年軟件出口236億美元，整個(gè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)296億美元；中國(guó)2005年的軟件出口值為35.9億美元。從軟件外包業(yè)務(wù)看，我國(guó)的軟件外包項(xiàng)目大多為低端外包出口，中高端的項(xiàng)目很少；以做數(shù)據(jù)錄入、編碼測(cè)試等工作為主，這不利于中國(guó)軟件業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展和做大做強(qiáng)。2005年中國(guó)軟件外包服務(wù)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)9.2億美元，約占全球軟件外包的2.3%；2006年達(dá)到14.3億美元。在全球軟件外包服務(wù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局中，排名第一的印度約占有全球離岸外包業(yè)務(wù)50%的份額。這些數(shù)據(jù)表明，中國(guó)軟件外包業(yè)整體規(guī)模與印度相去甚遠(yuǎn)。
為了改變我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不足的問(wèn)題，本文提出以下建議：
1.鼓勵(lì)并培育具有創(chuàng)新能力的企業(yè)組織，提高高科技產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。加強(qiáng)科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)與企業(yè)之間的知識(shí)交流，使之逐步形成企業(yè)創(chuàng)新能力的新知識(shí)和新技術(shù)來(lái)源。誘導(dǎo)企業(yè)通過(guò)學(xué)習(xí)和模仿，形成技術(shù)創(chuàng)新的新思維，以解決技術(shù)創(chuàng)新不足的問(wèn)題。
2.注重創(chuàng)新人才培養(yǎng)。高素質(zhì)的人才是最為稀缺的創(chuàng)新資源，是決定創(chuàng)新水平的關(guān)鍵因素，也是企業(yè)創(chuàng)新的根本動(dòng)力和競(jìng)爭(zhēng)制勝的關(guān)鍵。因此，必須加強(qiáng)人才開(kāi)發(fā)，全面提高勞動(dòng)者素質(zhì)，培養(yǎng)和引進(jìn)自主創(chuàng)新帶頭人，形成企業(yè)多元?jiǎng)?chuàng)新人才結(jié)構(gòu)。值得注意的是，大學(xué)在重視完成人才寬厚的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備的同時(shí)，更應(yīng)重視讓學(xué)生發(fā)展自主學(xué)習(xí)的能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立地分析和思考。加強(qiáng)對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、科學(xué)精神與實(shí)踐能力的培養(yǎng)，為創(chuàng)新提供必需的能力基礎(chǔ)，使創(chuàng)新型、創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)成為我國(guó)高等教育人才培養(yǎng)體系的一個(gè)重要部分。只有培養(yǎng)出具備創(chuàng)新才能的人才，才有現(xiàn)實(shí)意義上的創(chuàng)新企業(yè)和創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)。
3.構(gòu)建良好的投融資環(huán)境。健全的風(fēng)險(xiǎn)投資體系和完善的資本市場(chǎng)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本要素，這是由高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)規(guī)律決定。時(shí)下技術(shù)創(chuàng)新不能夠順利轉(zhuǎn)化為實(shí)業(yè)、不能夠順利實(shí)現(xiàn)創(chuàng)業(yè)，一個(gè)很重要的原因就是融資困難。對(duì)于創(chuàng)業(yè)型的企業(yè)，特別重要的就是廣義的風(fēng)險(xiǎn)投資，包括風(fēng)險(xiǎn)投資和私募股權(quán)基金，能幫助以技術(shù)人員為主的這些創(chuàng)業(yè)企業(yè)成長(zhǎng)壯大。盡快建立健全風(fēng)險(xiǎn)投資、創(chuàng)業(yè)投資機(jī)制，通過(guò)產(chǎn)權(quán)抵押、知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利入股等資本化操作方式分散企業(yè)創(chuàng)新的風(fēng)險(xiǎn)，確保企業(yè)創(chuàng)新的收益。
4.建立以知識(shí)產(chǎn)權(quán)為核心的現(xiàn)代產(chǎn)權(quán)制度。加快有關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的立法進(jìn)程，嚴(yán)格執(zhí)法程序，嚴(yán)厲打擊侵犯知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行為。沒(méi)有對(duì)創(chuàng)新產(chǎn)品知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，就沒(méi)有對(duì)創(chuàng)新者的利益實(shí)現(xiàn)保護(hù)，也就無(wú)法提高企業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的積極性。明確市場(chǎng)與政府的職能，優(yōu)化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的環(huán)境。
5.完善高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展環(huán)境。政府的主要責(zé)任，就是要為創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)構(gòu)建一個(gè)好的環(huán)境。強(qiáng)化對(duì)高技術(shù)企業(yè)的綜合服務(wù)能力，重點(diǎn)發(fā)展各類科技企業(yè)孵化器，加快高科技園區(qū)、大學(xué)科技園、科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)業(yè)園、留學(xué)人員創(chuàng)業(yè)園的建設(shè)；加強(qiáng)孵化服務(wù)的公共技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)建設(shè)。鼓勵(lì)多種模式發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中介服務(wù)機(jī)構(gòu)，引導(dǎo)以生產(chǎn)力促進(jìn)中心、風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)等科技中介機(jī)構(gòu)的發(fā)展，為科技型企業(yè)發(fā)展提供市場(chǎng)化服務(wù)平臺(tái)。另外，政府還可以通過(guò)財(cái)稅優(yōu)惠、融資資助、研究發(fā)展經(jīng)費(fèi)補(bǔ)助等獎(jiǎng)勵(lì)措施或優(yōu)惠政策來(lái)鼓勵(lì)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉友金:集群式創(chuàng)新與創(chuàng)新能力集成――一個(gè)培育中小企業(yè)自主創(chuàng)新能力的戰(zhàn)略新視角[J].中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)， 2006，（11）:22～29
1.前言
材料加工是一門(mén)多學(xué)科交叉的學(xué)科，它涉及的內(nèi)容包括材料、物理、力學(xué)、機(jī)械、信息等，它涵蓋的內(nèi)容有很多，主要包括金屬塑性成形、表面處理、粉末冶金成形等方面[1]。材料技術(shù)的發(fā)展對(duì)材料的生產(chǎn)和改性有巨大促進(jìn)作用，從而使得材料生產(chǎn)效率有了較大提高，生產(chǎn)成本得以降低，材料使用壽命得到保證，同時(shí)，這也對(duì)促進(jìn)分析研究新型材料、使研究成果產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有著重要意義。今天，各種新技術(shù)的發(fā)展日新月異，然而，材料加工技術(shù)仍然是無(wú)可替代的，它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著十分重要的作用。如今，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，不斷有新的材料加工技術(shù)出現(xiàn)。在機(jī)械制造行業(yè)里，材料加工有著舉足輕重的地位，在制造行業(yè)中起著基礎(chǔ)作用。
2.材料加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
從20世紀(jì)至今，出現(xiàn)了許多新型材料與新材料技術(shù)，主要代表有高溫超導(dǎo)材料、納米材料等，造成這種現(xiàn)象的重要因素是飛速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，如電子信息技術(shù)和航空航天技術(shù)，這些技術(shù)大大促進(jìn)了新型材料的研究，許多新材料技術(shù)得到了開(kāi)發(fā)。
然而，仍有個(gè)重要的問(wèn)題存在，新型材料的研發(fā)與材料加工技術(shù)發(fā)展并沒(méi)有達(dá)到同步，這樣大大制約了新型材料的發(fā)展與運(yùn)用。比如，一種性能優(yōu)越的新型材料，具備很好的實(shí)用性，但是由于沒(méi)有適宜的加工技術(shù)，導(dǎo)致該材料的規(guī)模化生產(chǎn)和利用效率低下且成本較高，制約了材料的發(fā)展，使得高性能的材料沒(méi)有得到很好的運(yùn)用。由此看來(lái)，發(fā)展材料加工技術(shù)的任務(wù)勢(shì)在必行。
21世紀(jì)以來(lái)，材料加工的發(fā)展將會(huì)體現(xiàn)出的主要特征有：
（1）實(shí)現(xiàn)材料加工工藝與材料性能設(shè)計(jì)的統(tǒng)一。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)統(tǒng)一，將會(huì)在材料加工技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生重大變革，這是進(jìn)入發(fā)展加工工藝技術(shù)的標(biāo)志。
（2）在生產(chǎn)加工過(guò)程中對(duì)材料各個(gè)方面精確控制。要做到這些，不僅需要高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)，還需要完備的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。
20世紀(jì)90年代，材料加工技術(shù)的革命已經(jīng)開(kāi)始，其中，就如今的發(fā)展情況來(lái)說(shuō)，人工點(diǎn)陣與復(fù)合材料特別能代表此次的革命，尤其是人工多層膜材料以及各種層狀復(fù)合材料。
3.材料加工技術(shù)的展望
3.1材料加工技術(shù)總體發(fā)展趨勢(shì)
材料技術(shù)的發(fā)展對(duì)材料的生產(chǎn)和改性有巨大促進(jìn)作用，從而使得材料生產(chǎn)效率有了較大提高，生產(chǎn)成本得以降低，材料使用壽命得到保證，并且，這也對(duì)促進(jìn)分析研究新型材料、使研究成果產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有著重要意義[2]。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，材料加工技術(shù)快速地發(fā)展，不斷有新的材料加工技術(shù)出現(xiàn)。該技術(shù)的總體發(fā)展趨勢(shì)，可以總結(jié)為三點(diǎn)，分別是過(guò)程綜合、技術(shù)綜合、學(xué)科綜合。
（1）過(guò)程綜合。過(guò)程綜合的趨勢(shì)涵蓋了兩層意思，第一，實(shí)現(xiàn)材料加工工藝與材料性能設(shè)計(jì)的統(tǒng)一，使新型材料的研發(fā)與材料加工技術(shù)發(fā)展同步，使各個(gè)環(huán)節(jié)緊密地聯(lián)系在一起；第二，指的是材料加工技術(shù)的各個(gè)過(guò)程的統(tǒng)一，這也可以稱作短流程化。
（2）技術(shù)綜合。材料加工已經(jīng)逐漸發(fā)展成為結(jié)合多種學(xué)科的一門(mén)科學(xué)，材料加工技術(shù)綜合了其它學(xué)科，使得材料加工得到了長(zhǎng)足發(fā)展，如制備技術(shù)與信息技術(shù)的綜合。
（3）學(xué)科綜合。學(xué)科綜合在許多方面都有所體現(xiàn)，主要表現(xiàn)為三個(gè)方面：第一，與傳統(tǒng)三級(jí)學(xué)科相結(jié)合，例如與鑄造技術(shù)綜合；第二，與二級(jí)學(xué)科綜合，例如與材料物理與化學(xué)綜合，從一定意義上來(lái)看，與二級(jí)學(xué)科的綜合是由現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展要求造成的，要求根據(jù)使用需求對(duì)材料性能進(jìn)行設(shè)計(jì)，在這一層面進(jìn)行學(xué)科綜合的主要特點(diǎn)是，各學(xué)科間界限逐漸變得不清晰，各學(xué)科相互滲透；第三是與其他一級(jí)學(xué)科的綜合，是材料科學(xué)與工程學(xué)科以外學(xué)科的綜合[3]。
3.2金屬材料加工技術(shù)的主要發(fā)展方向
上文著重?cái)⑹隽瞬牧霞庸さ目傮w發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)在著重對(duì)金屬材料今后的主要發(fā)展方向進(jìn)行論述，發(fā)展方向主要包括六個(gè)方面：
（1）縮短常規(guī)材料加工流程化，提高加工效率。今后的材料加工趨勢(shì)將打破傳統(tǒng)成形加工方式，使得材料加工工藝流程得以簡(jiǎn)化縮短，有效簡(jiǎn)化工藝環(huán)節(jié)的冗余部分，最終連續(xù)化生產(chǎn)，從而達(dá)到提高效率的目的。
（2）成形加工技術(shù)更加先進(jìn)，對(duì)組織和材料性能進(jìn)行高效精確的控制。使得傳統(tǒng)材料品質(zhì)得到很大提升，更便于使用。對(duì)于難以加工的材料，將會(huì)大大提升其加工性能，并開(kāi)發(fā)出高附加值的材料。
（3）材料設(shè)計(jì)、制備與成形加工一體化，有效簡(jiǎn)化材料加工工藝流程，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。
（4）進(jìn)行新技術(shù)研發(fā)，開(kāi)發(fā)先進(jìn)的制備技術(shù)與成形技術(shù)，研發(fā)新材料，例如，大塊非晶合金制備與應(yīng)用技術(shù)、電磁約束成形技術(shù)等。
（5）運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)，對(duì)材料加工過(guò)程中的數(shù)值進(jìn)行模擬仿真，并利用所得數(shù)據(jù)建立相應(yīng)材料的數(shù)據(jù)庫(kù)，這將大大促進(jìn)材料加工技術(shù)的發(fā)展。
（6）材料制備與加工的智能化，這是材料制備加工新技術(shù)中最被關(guān)注的研究方向，智能化的生產(chǎn)與加工可以使材料生產(chǎn)的可靠性以及生產(chǎn)效率都得以提升，并使得原材料的消耗及廢棄物的排放減少。
4.結(jié)語(yǔ)
從20世紀(jì)至今，出現(xiàn)了許多新型材料與新材料技術(shù)，如電子信息技術(shù)和航空航天技術(shù)，這些技術(shù)大大促進(jìn)了新型材料的研究，許多新材料技術(shù)得到了開(kāi)發(fā)，材料加工技術(shù)的過(guò)程、技術(shù)以及學(xué)科綜合得以深化。材料技術(shù)的發(fā)展對(duì)材料的生產(chǎn)和改性有巨大促進(jìn)作用，從而使得材料生產(chǎn)效率有了較大提高，生產(chǎn)成本得以降低，材料使用壽命得到保證，并且，這也對(duì)促進(jìn)分析研究新型材料、使研究成果產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有著重要意義。材料加工技術(shù)以其在科技中無(wú)可替代的地位，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著十分重要的作用。
【參考文獻(xiàn)】
