未来载人深空探测飞行器结构与材料的关键问题研究——香山科学会议第466次学术讨论会综述
 
 
 
 
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“中国学术会议在线”会议信息发布规则
一、总则 "中国学术会议在线"是经教育部批准,由教育部科技发展中心主办,面向广大科技人员的公益性学术会议信息服务平台。为规范学术会议信息发布流程,促进信息发布的准确性、可靠性、及时性,特制定本规则。 二、发布会议范围及责任 1、本网站为广大学术机构、科研人员提供综合性学术会议信息发布和查询平台,发布各类以学术交流为目的学术会议信息。 2、本网站原则上不发布盈利性的培训类会议,视具体情况发布区域性、行业协会的技术研讨、会展信息。   3、信息发布方须对其在本网站上发布信息的真实性负责,如果违反真实性承诺,所产生的一切后果及责任,由信息发布方承担。 4、信息发布方必须遵守中华人民共和国法律法规以及《互联网信息服务管理办法》相关规定。 三、国内学术会议发布   1、各学会、科研院所、高校提交的国内学术会议信息,经“会议在线”审核,确定该信息已发布在学会、科研院所、高校的网站上,会议主办方、联系人等信息明确,可在1个工作日内发布。   2、各学会、科研院所、高校主办或承办的国内学术会议,未在其主办方官方网站发布,需提交有主(承)办单位公章的证明文件,并提供相关负责人姓名及联系方式。 四、国际学术会议发布   1、各学会、科研院所、高校主办或承办的国际学术会议,会议信息已在该学会、科研院所、学校校级网站上发布,相关负责人姓名及联系方式,会议主办单位、联系人等信息明确,经会议在线审核后,可在1个工作日内发布。   2、各高校院系主办或承办的国际学术会议,未在校级网站发布的,需提供校级主管部门的证明文件,并提供相关负责人姓名及联系方式,方可发布。各学会、科研院所主办或承办的国际学术会议,未在其官方网站发布的,需提供本学会或科研院所的证明文件。 3、非学会、科研院所、高校主、承办的国际会议,如为首次举办(第一届或无届别会议),需办会机构提供会议举办所在省、自治区、直辖市外事部门批准文件,并提供相关负责人姓名及联系方式,后可发布会议。 五、对会员投诉会议的处理 1、“中国学术会议在线”对于已经审核通过的会议,如接到以下投诉,一经核实,网站将撤销该会议信息。投诉内容包括但不限于: 1)会务组联系电话长时间无人接听或占线; 2)会议内容、出席人员、规模等信息与会前通知严重不符; 3)会议取消或未按时召开,未及时通知本网站。 2、对于提供虚假会议信息、虚假证明文件的办会机构,一经查实,该办会方将被列入网站黑名单,取消发布会议资格,并在网站上公示,情节严重者触犯法律者将报公安部门处理。 六、免责条款 中国学术会议在线为非盈利性网站,我们将恪尽审核义务,对于因办会方失信给第三方造成的损失,中国学术会议在线不承担责任。   中国学术会议在线 2013年3月
教育部科技发展中心门户网站新版上线公告
教育部科技发展中心门户网站(www.cutech.edu.cn)于2012年3月12日全新改版上线。   新版网站内容更为丰富,注重“中心”业务工作宣传和科技类信息的报道,增强服务力度同时提升了用户体验。   新版网站主要有以下几大改进:   一、页面美观简洁,以蓝色调为主,风格清晰明快,增大页面分辨率适应当前主流要求,字体大小和颜色适合用户阅读。   二、在网站原有业务工作栏目基础上增加——规范校办产业发展、宽带卫星计划、互联网创新平台联盟等专栏。   三、增加中国科技论文在线、中国学术会议在线两大信息服务平台当日信息更新栏目。   四、新网站整合了“中心”对外服务平台的内容,包括:高校专利信息服务平台、教育部科技查新服务平台、科技奖励网络申报系统、教育部专家信息系统、全国高校产业统计系统等,更方便用户查找和使用。   五、根据广大读者关注热点问题进行栏目改进与更新,改进栏目有——图片新闻、要闻咨询、学术评论、政策法规和知识产权等。   六、增强网站后台功能和相关软硬件优化,使信息更加快速安全传递给广大用户。   新版测试期为一个月,网站还有需要完善之处,在此期间如出现问题或给大家带来不便,请谅解,同时欢迎大家提出宝贵意见与建议,联系邮箱:sjy@cutech.edu.cn或linye@cutech.edu.cn。 教育部科技发展中心网站 二0一二年三月九日
中国学术会议在线新版开通,欢迎使用!
中国学术会议在线新版终于与大家见面了。在新版中,我们实现了一些优化和改进,尽力为广大用户提供更优秀的学术信息服务平台。相比旧版,新版的改进有: 分类学科信息 会议信息以学科分类,设置学科单页,便于各专业用户查询本专业内相关学术会议。 改观页面设计 新的页面采用宽页面、小模块化,方便用户浏览。 简化视频点播 视频点播无需另下载插件,直接点击播放。并针对单位用户特别推出“中国学术会议在线校园速递服务”,提高视频点播流畅性。 推出讲座资源 倾力推出高校学术讲座交流平台,促进高校间学术资源共享。 引入用户评价 参会用户可对学术会议进行评价,如办会方诚信、会议学术水平,为后来参会者提供参考,舆论监督促进提高办会水平。 注意事项: 1、由于教育网和公网之间存在带宽瓶颈,非教育网用户可能无法流畅观看视频,我们将努力改善并解决此问题。教育网集体用户(高校)如遇到视频观看不流畅的问题,可以学校为单位申请“中国学术会议在线校园速递服务”,以改善观看体验。参见《关于开展中国学术会议在线视频校园速递服务试点的通知》。 2、新版测试期一个月,网站还有大量需要完善之处,在此期间可能因为优化系统出现短暂的服务中断,请大家谅解。如您在新版使用过程中遇到任何问题,欢迎提出意见与建议,联系邮箱meeting@cutech.edu.cn或scimeet@yahoo.com。 中国学术会议在线 二0一一年一月十日
“中国学术会议在线”兼职信息员招聘启事
   “中国学术会议在线”(www.meeting.edu.cn)是经教育部批准、教育部科技发展中心主办的公益性学术网站。因业务发展需要,现面向国内高校以及中科院系统招聘兼职信息员。 应聘要求: 1、应聘人员应为高校或中科院在读硕士或博士研究生; 2、专业文科最佳,有理工科背景,如科技哲学、情报学、图书馆学、信息管理、知识管理等相关领域; 3、有参与学术会议交流的经验; 4、关注本学科及相关研究领域的国内外学术交流动态,视野开阔,信息资源丰富; 5、有一定的课余时间,责任心强,能够连续工作一年以上。    请有意者将个人简历发至 scimeet@yahoo.com 或 meeting@cutech.edu.cn              教育部科技发展中心                  中国学术会议在线 2013年6月5日
高校学术讲座交流平台开通,欢迎使用!
为优化我国科研环境,促进高校之间优质学术讲座资源的交流与共享,由教育部批准、教育部科技发展中心主办的“中国学术会议在线” 首批联合20所重点高校共同建设“高校学术讲座资源交流平台”(以下简称“讲座平台”),平台目前正式开通使用。 首批加入讲座平台的成员高校有:西安交通大学、河海大学、电子科技大学、北京交通大学、东北师范大学、北京理工大学、北京邮电大学、东北大学、合肥工业大学、湖南大学、华南理工大学、华南农业大学、兰州大学、南京航空航天大学、山东大学、西北工业大学、西南大学、湘潭大学、浙江大学、中山大学。 平台资源面向成员高校免费开放,各成员高校用户可直接通过本校网络访问讲座平台,查看平台内各校讲座预告、讲座视频,并可根据感兴趣的学科、学校、演讲人或其他关键字对讲座资源进行检索和查看。 欢迎致力于促进学术交流、并有兴趣加入讲座平台的高校相关部门与我们联系,联系方式: 教育部科技发展中心 中国学术会议在线 联 系 人: 王鑫、孔翦 地 址: 北京海淀区中关村大街35号 100080 电 话: 010-62514015,82503990 电子邮箱: meeting@cutech.edu.cn, scimeet@yahoo.com 教育部科技发展中心 中国学术会议在线 二○一一年一月十日
 
 
 
 
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未来载人深空探测飞行器结构与材料的关键问题研究——香山科学会议第466次学术讨论会综述
日期:2013-11-04 17:25  所属学科:材料学>材料科学基础学科  点击数:1580
稿件来源:香山科学会议 
    未来载人深空探测是一项战略性、标志性的重大科技工程,将是我国航天事业继“两弹一星”、“载人航天”、“月球探测”之后又一跨越式发展和重大里程碑,对我国的政治、经济、科技和国家安全都具有十分重要的战略意义。作为当今世界高科技领域的制高点之一,载人深空探测工程是极具显示度和影响力的重大科技实践活动。2009年,中国科学院发布《创新2050:科技革命与中国的未来》,指出“……在2030年前后……实现载人登月,建立月球基地,……深空探测器实现高效星际航行……,可探测火星以远的行星……”。2011年,《中国的航天》白皮书提出我国在未来五年中开展载人登月的前期方案论证。

    未来载人深空探测是一项战略性、标志性的重大科技工程, 对我国的政治、经济、科技和国家安全都具有极其重要的战略意义。为实现这一目标,从总体目标出发,将结构设计与关键材料相结合,在基础层面中凝练亟待解决的科学问题,开展深入的基础性和前瞻性研究。香山科学会议于2013年8月27日-28日在北京了召开以“未来载人深空探测飞行器结构与材料的关键问题研究”为主题的学术讨论会。杜善义教授、薛群基研究员、李明研究员、张柏楠研究员、徐坚研究员担任会议执行主席, 42位专家学者应邀参加了会议。与会会议围绕:(1)特殊复杂环境下结构材料一体化设计、复合及失效机制;(2)结构功能一体化的新一代轻质、耐热、绝热结构设计和材料调控;(3)防尘和超塑性功能材料及其与服役环境的相互作用机制等中心议题深入讨论。

    四十年多来,世界各国向地球外的行星包括月球发射了近百颗的探测器,从中获得宇宙的知识可能是人类千万年来宇宙知识总和的成千上万倍。目前,我国已成为航天大国,卫星及应用技术、载人航天工程和探月工程正在稳步实施发展,积累了丰富的技术基础,正在向航天强国迈进。目前我国已经成为航天大国,卫星及应用技术、载人航天工程和探月工程正在稳步实施发展,积累了丰富的技术基础,正在向航天强国迈进。载人深空探测对我国的政治、经济、科技、国家安全以及人才的培养都具有十分重要的意义。载人深空探测飞行器与以往的飞行器有显著的不同,(1)载人深空探测飞行器系统庞大、要经历大范围的轨道飞行、服役环境恶劣和复杂,其中有许多具有挑战性的科学技术问题;(2)诸多挑战的关键之一是材料技术的发展,载人深空探测飞行器的研制对材料提出了特殊和更高的要求,且材料的研制要先行。

    主题评述报告回顾了载人登月的发展历程,载人登月飞行的空间环境,总结了载人登月飞行器的特点、关键技术和技术途径,进而提出了对高性能结构材料和功能材料的需求。报告指出,载人登月以及载人深空探测飞行器受到地月转移轨道特性、空间以及月球自然环境的约束,将遭遇比以往航天器更严酷和复杂的服役环境。结合载人航天的固有高安全性和高可靠性要求,飞行器研制面临前所未有的挑战。报告重点阐述了载人登月飞行器对高比冲推进系统、轻质结构、轻质热防护技术、月尘防护及清除技术的迫切需求。根据国内外的最新研究情况,从飞行器系统总体优化层面指出了新材料、概念材料在飞行器上的应用方向和所面临的技术难点。

    讨论中专家们提出,载人登月、载人深空探测在服役环境以及系统复杂性上远超过我国以往的空间飞行器,飞行器系统研制难度很大,同时对包括材料技术在内的各项技术均有极大地带动作用。上世纪六、七时年代“阿波罗”工程凭借当时的技术条件已成功的实现了载人登月,然而到了半个世纪后的今天,载人登月仍然是一项极其艰难的任务,仍然需要诸多新材料和新技术的支撑,其中的难点在哪里?系统工程专家指出,“阿波罗”工程的成功与其时代背景有关,在当时“美苏争霸”的背景之下,美国为了实现“阿波罗”工程几乎是不计代价,对任务的可靠性和安全性要求不高,“阿波罗”任务的实际可靠性只有0.52,几乎是每两次飞行就要承担一次失败的风险。与此同时,苏联则因为试验的连续失败而最终放弃载人登月计划。“阿波罗”任务是为了实现登月而登月,而如今,我们不能仅仅设置这样一个粗放的目标,而是要理性的着眼于未来,有目的、有计划、安全可靠的探测月球、认识月球、持续的开发和利用月球乃至深空资源,这对安全性和可靠性的要求是“阿波罗”工程所无法比拟的,而提升安全性和可靠性就必须付出极大的代价,在动力技术没有质的突破的情况下,轻质化结构和材料技术的发展和突破是唯一的途径。

    讨论中专家们普遍认为,先进材料本身可能具有很高的强度和性能,然而材料制备性能一致性的欠缺、设计选用的安全裕量过大以及较为保守的设计思想都在很大程度上限制了高性能材料的应用,应该在基础研究以至于在更基本的教育层面上进行大胆的创新。好的材料不等于好的产品,很多具有优异性能的材料在制成产品之后,往往并不一定具备与之匹配的整体性能,尤其在材料的连接和复合这一从材料到结构的中间一环上在还缺乏基础、系统的研究,这也是导致过保守设计的重要原因之一。

一、结构功能一体化的新一代轻质、耐热、绝热结构设计和材料调控

    与会专家指出材料是人类社会进步和技术革命的基础和先导。其中,复合材料因其具有单一组分材料不具备的轻质高强的特点,而被广泛地应用在航空航天、交通能源、基础设施、体育休闲等国民经济各个领域,深刻影响着人们的生活方式。伴随着载人航天和深空探测技术的发展,新技术和新装备对复合材料提出了更高的要求:更高性能、更轻的质量、多功能化等。载人登月的变推力发动机提出了高性能、深度节流、多次起动、长时在轨、空间环境适应性等多项要求,现有材料不能完全满足使用要求,需要考虑更高性能、多功能、高可靠的材料,并考虑耐疲劳、轻质、隔热、空间环境适应性等多方面因素。深空探测航天器所使用的材料与其它材料的重要区别是深空工作环境及适应性要求不同。航天器材料的性能水平将直接影响航天器在轨的可靠性。航天器材料使用的核心是质量保证管理,主要涉及材料选用、材料认定、材料复验等环节。材料空间环境适应性指标的分析、评估与控制是质量保证工作的重要内容。

    与会专家在讨论中,重点针对深空探测飞行器系统对材料的特殊需求讨论了材料领域目前的技术发展水平,提出了多项跨材料体系、跨学科领域的结构与材料复合的设想。系统设计部门对材料的发展现状、材料的技术指标还存在滞后的现象,对一些材料的认识还相对落后和陈旧。促进技术水平的发展进步还需要更加深入的跨领域跨学科结合和交叉。

二、特殊复杂环境下结构材料一体化设计、复合及失效机制

    与会专家指出,载人登月返回舱从月球轨道返回地面时,面临着长时、大加热量、中高热流密度及强气流冲刷等气动加热特点,要求防热结构和防热材料具有轻质、抗冲刷、耐烧蚀和隔热等性能。从总体要求出发,应开展载人飞船轻质防热材料与结构功能的一体化设计。针对未来载人深空探测服役环境的特征,并结合近年来的研究成果,提出了新型超轻质防隔热一体化的设计、成型、考核和评价创新思路,给出了新型超轻质防隔热一体化结构设计-材料制备-性能评价-系统集成-环境作用机制的相关性。采用高比冲、稳定和清洁的液氢液氧作为推进剂,已成为各国载人航天技术发展的必由之路。载人登月及其他深空探测任务都需要空间飞行器长时间的在轨工作,要先后经历地球表面→近地轨道→地月转移→月球轨道→月球表面,整个过程中向着太阳时,会受到高温辐照,背着太阳时,又要受到深冷温度场作用,温差可达200℃以上,空间热环境极其复杂,必须严格控制低温推进剂的热量交换及蒸发。

    专家就防热和绝热技术及材料性能问题集中进行了讨论,根据所做报告的内容,从系统工程角度,提出了材料应用方面可能遇到的各类问题,包括极端低温环境对绝热材料综合机械性能的影响;防热材料烧蚀特性对飞行器气动外形、结构强度的影响;在工程实施上工艺和连接复合方式对材料综合性能的影响,以及如何对结构产品实施内部损伤探测和性能评价。

三、防尘和超塑性功能材料及其与服役环境的相互作用机制

    缓冲吸能材料及自清洁材料是两种典型的功能材料。对于未来载人深空探测而言,前者主要用于探测器返回地面或在其他星球表面着陆时,缓冲探测器受到的冲击,吸收相应的冲击能量,保证探测器的安全着陆。后者则可用于密封舱内的消毒,保持舱内空气清洁,或者保证探测器在其他星球表面工作时太阳翼等设备表面的清洁,避免因灰尘污染而使发电效率等工作性能下降。月球尘埃环境是导致月球探测器各功能器件可靠性差、功能退化和寿命不足的关键因素。目前,以NASA为主导的国际各空间研究机构已经发展和提出了各种防/除尘技术,包括以电帘技术为代表的主动防/除尘技术和以薄膜技术为代表的被动防/除尘技术。其中薄膜防/除尘技术是通过月尘静电力和与外露表面粘着力的最小化,从而最大程度地减小月尘在器件表面的粘附。表面微结构对于表面的浸润性有重要影响,超疏水表面及其自清洁功能在涂料、纺织、生物医用领域的应用,表面的微结构不仅减少了固液接触面积、水滴在表面容易滚动,而且也使得表面与污染物的接触面积减少,相互作用力减弱,从而使得水滴滚动时易于带走表面的污染物。以此为基本原理,制备地外天体表面防月尘和易清除月尘表面材料以及研究相关防尘技术具有重要的应用价值。

    与会专家介绍了孪晶诱发塑性钢的优异吸能特性,及其在缓冲、抗震、防脆断等结构中具有重要应用前景。结合研究工作介绍了材料制备过程中的关键方法对超塑性钢材组织与性能的作用、定向凝固组织在形变过程中的演变规律及机制。报告指出,通过合适的凝固参数控制,可获得取向一致、排列规则、尺寸均匀的柱状晶组织,其轴向拉伸断后伸长率可提高至100%以上。

四、会议总结与专家建议

在经过广泛交流和深入讨论后,与会专家一致认为:

    1. 未来载人深空探测是一项难度极大、战略性、标志性的重大科技工程,对我国科学技术发展具有极其重要的牵引和示范作用。

    2. 以载人深空探测条件下的总体要求和服役性能为牵引,应特别关注超轻质、超高性能、多功能新型材料的研究。

(1)    再入返回及低温贮箱轻质、耐热、绝热材料及结构

(2)    高性能月面着陆发动机新材料

(3)    固体薄膜润滑材料/缓冲吸能功能材料及防/除月尘材料

    3. 针对现代材料与结构科学技术的发展特点,应从多视角、多学科交叉融合的角度,研讨未来应用于载人深空探测的新型高性能材料及多尺度结构。既要从材料设计、制备工艺、服役环境、性能功能评价等科学角度来进行研究,又要从文化和教育的角度建立起完善的相关机制,树立起全新的材料与结构科学的认识观。

与会专家提出以下建议:

(1)    加强前瞻性研究,材料是装备与系统的前提和基础。

(2)    高度重视材料制备工程中的均一性和稳定性要求。

(3)    通过120t液氧煤油发动机系统对50多种新材料的成功应用表明,在科学求实基础上的创新是行之有效的,因此应该鼓励科技创新和新材料的应用。

(4)    总体设计与材料选择应提前一步进行有效衔接,为总体结构设计的战略性布局奠定基础。

(5)    高度重视材料制造策略:实施和实现材料设计-制备-加工-复合形态-功能调控的一体化。

(6)    以建立国内相关专业人员的专业研究方向基本数据库和完善航天内部材料数据库为起点,逐步建立中国航天材料应用数据库,达到发挥优势,提高效率,节省资源的目的。

(7)    倡导和加强:不同科学学科,不同工程领域的交叉与融合,不同技术工艺,不同材料种类的组织及复合。

(8)    建议国家相关部门对载人深空探测的重大问题,在充分论证的基础上,部署支持基础性、前瞻性的关键科学问题研究。
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