神秘的军用生物技术（共7篇）
神秘的军用生物技术 篇1
技术状态管理是系统工程管理的一个重要工具, 是指在技术状态项目的全寿命周期中, 保证产品的功能特性、物理特性与产品设计需求、研制生产状况保持高度一致的管理活动。它贯穿了产品从研制、生产到使用保障的整个生命周期。技术状态管理的方法, 源自美军20世纪50年代复杂武器系统的研制过程, 从20世纪90年代以来得到了迅猛发展。技术状态管理主要包括技术状态标示、技术状态控制、技术状态纪实和技术状态审核四个方面的内容。
随着航空武器的发展, 军用飞机已成为一个复杂庞大的系统, 其使用过程也是一项复杂工程, 涉及诸多的维修活动, 技术状态更改频繁.如何在军用飞机使用寿命里准确掌握技术状态, 已成为军方十分关注的问题。本文对飞机使用过程中开展基于LRU (Line Replaceable Unit, 外场可更换单元) 的使用技术状态管理方法及应用展开讨论。
1 现状及发展需求
军用飞机使用技术状态管理现状及发展需求阐述如下。
1.1 现状
美欧技术状态管理发展相对成熟, 其基本思路都是在整个产品生命周期里提供了一整套的产品定义及工程更改规范, 控制了技术状态文件及之间的逻辑关系, 保证了产品数据的准确性和一致性, 并且美欧在技术状态管理工程领域具有深厚的实践基础, 科学管理水平高, 极大地提高了装备的性能和质量。
从20世纪80年代中期开始, 我国开始全面引进技术状态管理的概念, 并根据我国武器装备的发展现状和信息化水平, 开展技术状态管理技术研究, 发布了GJB3206—98《技术状态管理》, 指导武器装备研制系统开展技术状态管理工作。经过多年发展, 已发布了最新的GJB3206—2010《技术状态管理》。
目前, 我国军用飞机管理体制没有做到一体化全寿命周期管理——军用飞机的研制生产由工业部门负责, 使用保障由军方负责, 出现研制、生产、使用、保障分离的局面。这给从飞机设计源头到使用保障进行全寿命周期的技术状态管理带了很大挑战。在军用飞机研制单位, 基本实现了信息化研制过程, 运用PDM系统管理产品的技术状态。但是, 当飞机交付军用时, 大多还是通过附带纸质履历本的方式, 对飞机产品进行技术状态管理工作, 没有形成一整套的信息化解决方案。这极大地降低了对飞机使用技术状态管理的效率与水平, 亟待探讨出新的方法用于开展使用技术状态管理工作。
1.2 发展需求
当前军用飞机型号多、数量大, 各飞机型号装载的产品数量、状态繁多, 加上在使用过程中因为维修、改装等活动, 产品技术状态不断变化, 依靠传统的随机履历本管理方式, 军方很难准确掌握每架飞机的技术状态, 给飞机的维修保障、航材备件、快速恢复等带来很大困难, 降低了作战能力。近年来, 随着国内军用飞机技术的快速发展, 以及军方关于综合保障信息化水平提高的要求, 开展飞机使用技术状态管理更加复杂和迫切, 急需针对飞机使用阶段技术状态管理工作展开研究, 并对工程应用过程中存在的问题进行分析和思考。
2 关键技术
基于LRU的军用飞机使用技术状态管理关键技术, 从以下两个方面介绍。
2.1 LRU项选择及标识
在军用飞机使用过程中, 外场维修保障工作是最重要、最频繁的。这些活动会引起飞机技术状态的变化, 再加上各种改装、试验、串件等现象, 飞机使用技术状态很混乱。外场维修活动大多是针对LRU开展的。因此, 就目前的现状来看, 选择LRU来开展军用飞机使用技术状态管理工作, 是可行和高效的。
在飞机研制阶段, 利用信息编码技术对LRU进行唯一标识, 可以实现对LRU从研制、生产到使用保障的全寿命周期跟踪和管理。标识信息包含承制单位、LRU型号和LRU的生产批次 (序列号) 等信息, 如图1所示。
2.2 飞机构型建立
开展基于LRU的军用飞机使用技术状态管理, 在飞机研制阶段需要根据装机产品维修级别、外场维修保障等因素选择LRU项, 将这些LRU与功能基线关联起来, 建立飞机机型构型来标识飞机整体。在生产阶段, 利用LRU的信息编码唯一标识技术和信息化工具, 把生产的每架飞机所装配的LRU信息采集到构型信息中, 即生成每架飞机的单机构型。这些构型信息包括了LRU在飞机上装机位置、功能组成结构以及使用时间的累积关系, 直接服务于军用飞机使用阶段LRU的技术状态管理工作。
3 管理方案
基于LRU的军用飞机使用技术状态管理方案如下。
3.1 总体思路
军用飞机在交付给部队时, 还要随机交付单机构型数据包。这个数据包是在生产过程中采集了装机LRU信息生成的。在飞机使用过程中, 基于随机交付的单机构型数据包, 对LRU发生的换件、串件、改装、使用时间变化等信息进行记录管理, 始终保持飞机实际装配的LRU技术状态, 与单机构型数据包的信息保持一致, 即达到了基于LRU的军用飞机使用技术状态管理的目标。
3.2 具体运行机制
开展基于LRU的军用飞机使用技术状态管理, 在研制生产阶段, 是需要研制单位总体负责推动的。研制单位需要制定总体工作方案, 制定编码标识的标准, 定义数据流, 并对相关单位进行监督指导。同时研制单位还要根据外场维修保障的需求和使用技术状态管理的目标, 选择当前希望管理的LRU项, 并建立飞机机型构型, 下发至生产单位。
配套单位在研制LRU产品时, 需要对LRU进行信息编码标识, 能够通过信息化工具进行识读, 同时需要给生产单位提交LRU的设计信息, 包括LRU的名称、型号、寿命信息等。对发生设计变更的LRU产品, 需要按照规定修改数据, 重新提交信息。
生产单位在这项工作开展中担负着非常重要的任务, 首先需要对各个配套单位交付的LRU产品和信息编码数据进行验收检测。检测通过的, 才能装在飞机上;检测不通过的, 需要配套单位重新进行信息编码标识。在飞机生产过程中, 所有装机的LRU产品, 需要根据研制单位提供的机型构型, 采集LRU信息, 逐渐生成每架飞机的单机构型数据包。对生产过程中发生的技术状态更改, 需要及时维护单机构型中。在飞机交付的时候, 生产单位需要保证飞机装机的LRU产品实物与单机构型数据包中LRU产品信息是一致的。只有这个基础数据准确, 才能开展使用阶段基于LRU的技术状态管理工作。
部队是开展基于LRU的飞机使用技术状态管理工作的主体, 需要在生产单位交付的单机构型数据包基础上, 对LRU的技术状态进行跟踪管理。在维修保障活动中, 当在飞机上拆除、安装LRU时, 利用信息工具, 采集LRU信息, 实时更新单机构型数据包。当涉及到机型设计构型更改时, 需要提交申请, 由研制单位进行设计构型的更改工作。每次在飞机或者发动机工作后, 需要将工作时间录入单机构型中。这样构型中的LRU寿命时间信息会自动更新, 为定期检测维修提供依据。
4 现存问题及思考
对于基于LRU的军用飞机使用技术状态管理存在的问题及相关思考阐述如下。
4.1 数据一致性问题
从研制、生产到使用阶段, 有一个LRU的数据流过程, 需要配套单位、研制单位和生产单位关于LRU的信息数据是完全一致的, 这样才能利用信息编码技术进行采集管理。而想保持整个数据流数据一致是很困难的。在工程实践过程中, 出现了很多数据不一致的问题, 原因错综复杂, 与现在的管理体制、纸质履历等都有关系。
4.2 LRU与数据交付不同步
在以前的生产模式下, 配套单位向生产单位交付LRU时, 只需交付实物和纸质履历本即可;而在这种新的模式下, 更强调的是, LRU实物与数据同步交付、同步检验, 这样才能在源头保持实物技术状态与数据的一致性。这也是后续开展基于LRU的军用飞机使用技术状态管理工作的前提。数据不一致, 无法采集;数据交付不同步, 则无法验收检验, 导致后续更多的数据不一致情况的出现。所以, 开展基于LRU的军用飞机使用技术状态管理, 必须强调LRU实物与数据的同步交付, 必须采取严格质量控制措施。
4.3 管理理念问题
在传统的模式下, 配套单位交付LRU实物和纸质履历本即可, 生产单位只要检验实物跟纸质履历本, 无需对提交的数据进行检验, 部队也只用LRU的履历本来对飞机的使用技术状态进行管理。在诸多问题没有解决之前, 开展基于LRU信息编码的使用技术状态管理, 配套单位、生产单位、部队都认为增加了很多额外的工作量, 没有看到其带来的效益。这是管理理念的问题。在当前信息化时代, 对飞机这种复杂装备, 必须摒弃传统管理方法, 正确对待新技术在实施过程中出现的问题, 提高技术状态管理的信息化水平。
5 结束语
本文分析了国内军用飞机使用技术状态管理的现状和发展需求, 设计了利用信息编码技术开展基于LRU的军用飞机使用技术状态管理方案, 并给出了具体的运行机制, 实现了外场维修保障中对基于LRU的飞机技术状态的跟踪管理。最后, 本文阐述了开展基于LRU的军用飞机使用技术状态管理存在的问题, 并分析了其原因, 可以借鉴到工程实践中。
参考文献
[1]郭晓.军用飞机使用技术状态标识与控制研究[J].航空维修与工程, 2013 (6) :81-83.
[2]中国人们解放军总装备部.GJB3206A—2010中华人民共和国军用标准技术状态管理[S].2010.
[3]任世杰.技术状态管理在飞机使用过程中的实现[J].装备制造技术, 2011 (3) :125-127, 143.
[4]牛蕴轩, 陈云翔.军用飞机使用阶段技术状态管理研究[J].航空维修与工程, 2011 (2) :47-49.
[5]刘春辉, 杨永, 许鹰.技术状态管理在新机大修中的应用[J].航空维修与工程, 2015 (10) :31-36.
神秘的军用生物技术 篇2
健康监控的目的是为了减少维护费用和增加使用寿命[1]。飞行器健康监控系统(VHM)[2]可以将先进的传感、驱动元件集成在飞行器的系统中,利用构成的传感器网络对被监控系统的工作状态进行实时监测,并根据获取的信号进行状态评估或故障诊断,提供相关系统的完好状态信息或故障预警。落实到飞机的结构系统,其健康状态的监控和管理尤为重要。其原因就是:结构系统是飞机的平台,承载其他系统,且布置及载荷形势多样且变化复杂。美国空军专门立项研究结构健康监控(SHM)[3]。
开展飞行器健康技术研究,除了保障飞行器安全可靠的运行,对于减少地面工作人员的工作量,增强飞行员的操控具有十分重要的意义。目前,我国军用飞机的种类不断增加,型号不断更新,随之而来的问题便是:老龄飞机的延寿;新型飞机的维护[4]。从系统管理、发展战略的角度出发,探索和试验军用飞机的健康监控技术具有十分重要的意义。
国外开展飞行器健康监控研究的主要有美国加拿大、欧洲等国家和地区,一些健康监控系统已经在实际飞行器上得到了初步验证和应用[5,6,7,8]。例如:从整机水平来看,较为引人注目的是F-35战斗机上装备的先进的机载预测与状态管理(PHM)系统,PHM系统采用先进的传感器,借助各种算法和智能模型来预测、监控和管理飞机的工作状态[9]。
本文阐述国内外在健康监控领域的研究发展以及光纤技术的最新进展,并初步展望和探讨光线技术在我国军用飞机健康监控中的应用。
1飞机结构健康监控研究的进展
飞行器结构健康监控系统通过将先进的传感/驱动元件集成在飞行器的结构中,构成的网络对结构的损伤、疲劳、冲击、缺陷、等情况进行实时检测[10,11]。飞行器结构健康监控系统的研究旨在通过对重要结构健康信息(如应力、应变、温度、损伤缺陷等)的在线监测和分析[12]。主要研究内容包括:先进的传感/驱动网络的构成与集成、信息的采集与传输、先进的信息处理技术、结构失效的建模与仿真等[13]。
目前,对于重要结构健康监控采用直接的方式监控,并对结构健康状态做出评估。这种监控是一种全局的和实时在线监控方式,有别于传统无损检测(NDT)采用的局部和离线检测方法[14]。它可以利用结构损伤状态和损伤征兆之间的关系,监测重要构件的应变、振动模态以及声发射等信息的变化,通过信息处理、计算分析和损伤模式识别等途径判断损伤的性质、位置和程度[15]。目前而言,所谓的飞行器结构健康监控,往往是指这种监控方式。它是一门综合性技术,具有多学科属性,研究内容涉及到结构动力学、信息技术、传感器技术、优化设计等多个领域。损伤监控从技术上可以分为基于振动模态分析和基于试验信号处理两大类方法[16]。
2光纤技术的发展及现状
近年来,国内外对光纤光栅传感器和各种应用的研究作了大量的工作。美国海军研究实验室、多伦多大学航天工程系、美国BlueRoadResearch,分别在桥梁、建筑物和飞机的机翼内部来检测内部结构的应力分布和健康状态[17,18,19,20]。美国在波音777跟踪符合载量的温度、应力、应变物理变化的实验中,应用光纤布拉格光栅技术取得了显著成果。
表1例举了一些典型的光纤光栅传感器的研究状况[21]。
3光纤技术在军用飞机结构健康监控中应用的研究
近年来光纤技术得到了广泛的使用和推广,并且促使光纤传感器技术突飞猛进。这为军用飞机的健康监控研究提供了重要支持。美国海军在F—18战斗机垂直安定面上进行了光纤传感器的健康监控验证性试验[22]。
3.1健康监控系统应用在军用飞机上的突出问题
军用飞机相对于商业和民用飞机在设计上存在有很大的不同,从而导致在健康监控的研究上与建筑、机械等领域的研究存在有很大的不同。具体体现在以下几点:
(1)严格的空载重量要求:除飞行性能的要求外,军用飞机还有装载武器和航空电子设备的具体要求指标,以及完成作战任务的要求[23]。因此,军用飞机对于空载的重量有着严格的控制。对于新型军用飞机的设计而言,传感器的选用和布局可以通过全局重量控制得到权衡和解决[24];然而对于已经服役的飞机,传感器的选用和布局就必须最大限度的满足重量要求。
(2)重心控制要求:飞机重心位置与飞机的操纵安定性及气动载荷密切相关,当然对飞机的飞行性能也有影响[24]。因此,传感器的布置必须满足飞机的重心位置。
(3)结构强度要求:军用飞机的结构强度是根据战术技术要求确定的,直接决定了结构传力形式,结构的选材,形成可靠而重量最轻的结构方案[25]。传感器的布置和通信是连通式的,因此对于传感器的布置不能影响和破坏飞机原有的结构强度,并且传感器自身必须具有满足飞机战术要求的强度。
(4)可靠性要求:可靠性的定义为“产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定的功能的能力”[26]。军用飞机的可靠性的要求标准有着更高的要求。在此前提下,不但从系统角度要求机载健康监控系统具有与飞机相符的可靠性标准,而从局部上也要求传感器等元件达到符合的可靠标准。
(5)维修性要求:由于出勤的高频率、服役地区的差异、执行任务的复杂,军用飞机对于维修性有更高的要求[27]。作为新系统运作在飞机平台上的健康监控系统,其本省也要求具有良好的维修性因此,可维修的角度上传感器的布置需尽量简单精确,且传感器的维修窗口应不影响机体气动布局。
3.2光纤技术应用在军用飞机上的可能
光纤光栅是近几年来发展最迅速的光纤无源器件之一[28]。光纤布拉格光栅(FBG),具有许多独特的优点,越来越致力于将其应用于各种物理量的传感[29,30]。
光纤技术应用在对军用飞机健康监控上具有以下优势:
(1)测量的内容丰富:据统计,利用光纤光栅传感器可以测量的物理、化学量包括温度、应变、压力、位移、压强、扭角、扭矩(扭应力)、加速度、电流电压、磁场、频率、振动、PH值等50多个[31,32]。
(2)自身特性优越:与普通的机械、电子类传感器相比,光纤传感器具有(1)质量轻、体积小。普通光纤外径为250μm,最细的传感管线直径仅为35～40μm,可在结构表面安装或者埋入结构体内部,对结构的影响小,测量结果使结构参数更加真实的反映。(2)灵敏度高。光纤传感器采用光测量的技术手段,分辨率可达到波长尺度的纳米量级。(3)耐腐蚀。光纤表面的涂覆层是由高分子材料做成,耐环境或结构中酸碱等化学成分腐蚀的能力强,适用于结构的长期监测。(4)传输频率带宽。通常系统的调节带宽为载波频率的百分之几,光波的频率较传统的射频或者微波的频率高几个数量级,有利于实现时分或者频分多路复用,可进行大量信息的实时测量。(5)抗电磁干扰。光信息的传播在光纤中不会与电磁场产生作用,因此信息在传输中具有很强的抗电磁干扰能力。(6)分布式测量。分布式或者准分布式测量,能够用一根光纤测量机构上空间多于或者无限多自由度的参数分布,大大节约成本与重量。
如表2列举了当前应变传感元件性能在应变测量中的比较[34]。
(3)封装模式多样[35,36,37,38,39]:光纤光栅传感器的封装,不但直接影响到自身物理特性,更关系到检测调节。同时,传感器的封装形式也关系到被测结构的相容性。目前成熟的光纤封装技术主要有:(1)保护性封装。保护性封装一般有片式和管式两种片式封装适合表贴在被测部位表面,而管式封装适合埋入到结构内部。(2)敏化封装。不同应用场合对光栅的灵敏度系数要求不同,对光栅封装的要求又分为增敏封装和减敏封装。(3)补偿性封装。由于光栅布拉格光栅存在温度应变交叉敏感问题,所以产生补偿性封装。对于应变为主要测量参数的测量时,光纤光栅温度补偿方法分为有源方式和无源方式两种[40]。
目前在对应变测量中,光纤光栅传感器分别采用金属片基底封装和保护性封装测量,可以明显地看出封装形式的不同直接影响参数的测量效果。封装方式如图1所示,试验结果如表3、表4所示。(通道1、2、3、4均为对比测量的电子应变传感器)。
(4)高效的复用技术:光纤光栅是一维光子器件,彼此间的连接为串联或并联,采用的查询方式必须能够对每一个传感元件寻址。光纤光栅列阵传感器是传感作用的诸多光栅与通信技术的产物。波分复用和时分复用是构成光纤光栅传感网络的重要技术手段[42]。目前,光线光栅复用技术主要有[43,44,45,46,47]:(1)波分复用技术(2)空分复用技术(3)时分复用技术(4)混合复用技术(5)光频域复用技术。采用复用技术对于提高效率和提高可靠性都具有十分重要的意义。
图2、图3分别描述了空分复用、波分/空分复用系统的结构。
3.3 光纤应用在军用飞机结构健康监控上的探讨
军用飞机结构健康监控可分为整机疲劳寿命监控和重要结构损伤监控[48]。
(1)光纤技术在整机疲劳寿命的应用。方法一:基于飞行参数的监控[49]。飞行载荷是描述飞机实际使用状况的基本参数,它不仅反映了整机累积使用寿命,还能通过检测的载荷谱预测飞机结构的剩余寿命。基于飞行参数的载荷检测系统,可以利用光纤传感器布置机身传感器网络,利用神经网络方法预计结构应变的方法,采用飞行参数作为输入参数,通过神经网络得到的结构虚拟应变对飞机疲劳寿命进行检测。方法二:基于应变测量的监控。基于应变测量的载荷监控是通过结构局部点应变值得测量,反过来估计结构的整体载情况。这种方法是在结构关键部位布置光纤应变传感器,测量飞行过程中的各个部位的实际参数,存储在一个机载数据采集单元(DAU),再通过专用结构将数据下载到地面进行分析处理。两种监控方式是将载荷监控和疲劳寿命预计分析相结合,从而实现疲劳寿命的监控。
(2)光纤技术在重要结构损伤中的监控。重要结构损伤监控是一种更加直接的方式,并对结构健康状态做出评估[50,51]。在军用飞机的重要部位布置光纤传感器,监测重要构件的应变、振动模态以及声发射等信息的变化,通过信息处理、计算分析和损伤模式识别等途径判断损伤的性质、位置和程度[52]。
5 光纤技术在军用飞机应用的展望
50多年的发展,光线技术的不断成熟,为飞行器健康监控技术提供了更为广阔的前景。如下一些关键问题的深入研究和突破,使该技术进入适用的前提和基础。
(1)优化光纤光栅传感器的性能,实现光纤光栅传感器与被监控结构的集成;如何利用驱动元件,对结构损伤进行在线自控适应控制。
(2)转换元件、信号调理转换设备的微型化控制,在体积、重量方面需更加满足机载要求。
(3)光纤系统的软件与军用机载计算机的兼容性。
5 结束语
如果要求增加飞行器结构的安全性和可用性,同时降低其运行成本,相对于传统的维修和检测方式,采用光纤光栅传感器对结构进行健康监控系统是一种具有诱人前景的全新理念。随着关键技术的突破,光线光栅结构健康监控系统必将在新型飞行器以及现役飞机上得到广泛应用,并将对飞行器的设计、制造、维护等方面产生广泛影响。为了促进我国在飞行器结构健康监控方面的发展,应该按从理论研究到实验室验证,再到飞行验证的步骤开展工作,针对具体工程应用背景,重点突破一些关键问题,加速飞行器结构健康监控技术的发展和应用。
摘要：阐述了光纤技术及飞机健康监控技术的研究进展,归纳了光纤光栅技术的成熟特性以及突出优势,提出光纤光栅传感器应用在军用飞机结构健康监控上需要面对的主要问题。探讨光纤光栅技术应用在飞行器健康监控中的可能。最后对光纤光栅传感器应用在军用飞机的关键问题做出展望。
军用运输机制造技术发展研究 篇3
1 整体结构制造技术
军用运输机的结构部件实现整体化, 有利于降低飞机的整体重量, 并且, 降低生产成本, 提高整体的生产效率。同时, 在设计的过程中, 可以更加地灵活, 易于检测, 降低结构的腐蚀程度。目前, 军用运输机的整体结构主要包括:整体框、梁以及整体壁板。其中最重要的制造技术主要有:整体壁板的喷丸成形技术以及搅拌摩擦焊接技术等。
2 复合材料结构制造技术
该技术不仅在整体结构制造中发挥出来巨大的作用, 还在金属替代型部件的制造当中显示了不可替代的优势。既有效地降低了机身的重量, 还将军用运输机的性能大幅度提升。目前, 复合材料被广泛的应用到运输机的制造过程当中。在A400M运输机当中, 复合材料占总体材料的比例已经超过了35%。复合材料的主要制造技术包括:手工铺层、压膜成型等。
3 轻质合金结构制造技术
总体来讲, 金属结构仍然在军用运输机的机体部件中占有重要地位。并且, 很多部件的构成是不可能用其他材料替代的。因此, 就要在金属材料上下功夫。为了更好地降低金属部件的重量, 进而提高军用运输机的整体性能以及大幅度降低生产成本。一些合金结构走入了人们的视线, 例如:钛合金和铝结构等。目前, 钛合金头罩已经在美国的C-17发动机挂架上的薄壁中成功运用。这一应用不仅有效地简化的相应的制造工艺, 并且, 使得所有零配件的重量更轻, 生产费用更低。
A400M军用运输机中的很多结构都采用了先进的铝合金结构, 例如:机身的“上壳体”就是利用铝合金锻造而成的, 其中, 一平米的面积重量还不到19kg。另外, 在军用运输机的机翼和尾翼的增升装置中, 都选用了铝合金蜂窝胶结构。
4 自动化装配技术
该技术主要从三个方面得以体现:军用运输机的翼梁自动装配、整体壁板的自动钻铆和机翼对接真空起重控制。第一个方面的广泛应用, 有效地免除了工人在拆卸、清洗等工作。龙门吊和手工制造过程的免除, 不仅能够降低对部件的意外损伤概率, 还可以充分利用机器在多个工作站高效使用。在紧固过程当中, 装配型架可以有效地对部件起到加紧稳固作用, 进而不需要再对蒙皮和翼梁的精度进行确定, 从而缩减了生产时间, 生产效率显著提升。目前, 军用运输机的翼梁系统已经突破到E5000, 并且, 已经被广泛地应用于C-17当中。
在A400M军用运输机的生产过程中, 采用了一种专门设计的真空起重系统。机翼可以被该起重系统悬吊在机身的上方, 从而更加精准的缓缓安置到既定的位置, 然后, 对其进行固定连接就可以了。
5 精益制造技术
目前, 波音公司为了更好的发挥C-17军用运输机的作用。对其采取精益制造理念。主要的方法包括:增强工作人员的生产制造能力, 对生产车间进一步改造, 多职能团队集成工作, 工作流程进一步细化等。精益制造主要作用在:军用运输机的货仓坡道以及舱门、机头等。其中, 在对机头进行精益制造过程中, 生产效果明显提升, 并且, 生产周期降为原周期的40%。制造时间更是降为原来的15%左右。同时, 之前遇到的很多安全问题出现的概率也大幅度降低。
6 数字化技术
波音在C-17的机身制造中采用了数字化技术, 选用达索公司的Deneb/IGRIP数字制造解决方案, 并将其用于“Brotje”铆接机, 用来仿真该铆接机的所有运动和功能, 包括加工工具的自动更换。它也被用来检查潜在的碰撞干涉。波音公司通过采用这种方法来缩短C-17飞机的生产时间, 并减少生产中的错误。空中客车公司则将DELMIA V5机器人数字化制造解决方案用于A400M制造。该解决方案是由达索系统公司和IBM公司联合开发, 主要用于制造过程模拟、验证和规划机器人装配生产线。这一战略选择将使空中客车新机项目的设计和生产时间减少、成本降低并加速新产品的问世。A400M飞机是第一架完全采用CATIA V5设计并采用DELMIAV5进行模拟制造的飞机。该模拟工具拓展了数字化制造领域, 能够提供A400M项目检查装配以及维修过程中各种飞机零件的可达性。
7 结束语
近年来, 随着各种运输机制造材料生产技术的不断提升, 以及民用运输机生产技术的大幅度提升。军用和民用运输机在很多方面都出现了相融性。A400M军用运输机就是军用和民用运输机技术融合的典型代表。未来的军用运输机的发展主要集中在材料的创新以及安装、生产技术的改革上。这些方面的技术创新能够有效地提升军用运输机的生产效率, 减低生产成本以及生产时间。同时, 还可以大幅度地提升军用运输机的性能, 增强军用运输机在实战中的作用。
摘要：近年来, 军用和民用运输机的联系越来越紧密, 随着民用运输机技术的快速提升, 其先进的制造技术已经成功地运用到了军用运输机的制造领域。先进的复合材料以及轻质的合金结构正在为军用运输机的制造技术提升发挥着巨大的作用。文章重点探索军用运输机制造技术的发展现状以及发展趋势。
关键词：军用运输机,制造技术,发展方向
参考文献
[1]侯树荣, 董彦斌, 刘圣宇, 王斌.军用运输机在现代战争中的作用及发展趋势[J].吉林工程技术师范学院学报.2010 (04) .
[2]任晓华.航空制造技术发展趋势[J].航空科学技术.2010 (03) .
[3]毛景立, 张西涛, 范秉宇, 矛金.面向大型飞机的先进制造技术特点及发展趋势[J].中国民航大学学报.2008 (05) .
[4]陈啸, 王立新, 周.大型军用运输机性能管理及自动着陆技术 (上) [J].航空科学技术.2010 (01) .
神秘的军用生物技术 篇4
配套包装作为一种在民用领域大面积推广应用的包装策略, 具有面向对象需求程度高、成本低、便于购买和使用等优点。目前, 我军也已经在后勤伙食、卫生等领域, 开展了积极探索, 但是相对于具体装备具备的较为规范的标识体系, 军用物资的配套包装存在标志识别自动化程度低、信息量小、识别修改困难的问题。本研究利用一具体配套包装实例, 探讨RFID技术在军用物资配套包装的应用方法。
1配套包装和RFID的基本知识
军用物资配套包装可以理解为:为遂行任务目标, 将多种相关的军用物资按照一定的配套依据和原则进行搭配, 实施运输的一种包装方式。军用物资生产厂一般只生产单种或较少几类产品, 其配套包装一般在二次包装时实现。军用物资的配套包装可采用三种方式, 一是按照建制进行配套。如文献[1]根据美军的MULE系统, 提出了我军步兵连采用配套包装的方式;二是功能性配套, 即为满足不同类型的需求和任务, 对于所需物资进行的配套;三是任务型配套。任务型配套是指根据当时的保障任务, 将战场需要的所有物资, 进行配套打包。任务型配套灵活性强, 未来将成为一种重要样式, 本研究即基于此类配套进行研究。在实施任务型配套包装时, 需要做到物资的种类准确、数量适中、重量分布合理。此外, 在保证包装强度的情况下应易于启封, 包装的标识应要素齐全, 易于读取和修改。
RFID技术, 是无限射频识别 (Radio Frequency Identification) 技术的简写。其工作原理是利用读写器和标签的电磁感应实现通信, 当识别对象进入RFID阅读器读取范围时, 其与标签之间建立无线方式的通信链路, 识别标签发送的自身信息。近年来, RFID技术已经广泛应用于物流管理、人员定位识别、公共交通等领域, 取得巨大的经济和社会效益。
2配套包装的识别要素
对于军用物资的配套包装单元的识别, 应包含整个运输使用过程中所需四个层次的信息要素。应包括:整体信息:总重、总体积、运输要求与说明、配属单位、物品明细等, 整体信息可以为相关人员实施物资调配提供便利。弹药分项信息:名称、配用武器、标识、批次、年份、工厂、使用注意事项、停限用规定。器材分项信息:名称、配用武器、标识、使用实际、更换方法。其他信息:用于其他物品的描述。
对配套包装内含物资的信息, 进行识别, 除了要保证使用人员及时掌握内部信息外, 还应要求能对包装物资状态的变化, 进行及时修改。
3标识数据写入与修改过程
3.1物资包装阶段在此阶段, 主要包括反馈或搜集物资需求信息。在此过程中, 保障部门合理筹措所需的保障资源, 去除或利用原有包装方式, 进行集成打包, 将保障物资, 按照形状、特性、数量等, 集成为一定规格的集装箱或托盘, 写入RFID标签, 并对仓储数据进行修改。
以装载5发炮弹, 5个药筒, 120升油料, 100袋单兵食品, 120升淡水的配套包装模块为例;综合各类军用物资的信息, RFID字段信息包含的标识信息见表1。
需要说明的是, 对RFID的标签进行编码时, 需要对存储的信息进行一定的简化, 尽可能只起到标识的作用, 而其解释信息, 需要进行一定的转化后, 存储到数据库, 在扫码后, 提取信息, 并进行查询。
3.2物资运输阶段此阶段中, 物资和信息的流动同时进行, 为对整个配套单元的物资有效掌控, 需要始终跟踪物资状态的变化。作为配套单元的调控人员, 必须清晰了解物资的信息状态, 并对数据库信息和配套单元的RFID信息, 进行及时修改。还需要对物资的流向进行控制, 物资供应过多, 超出需要, 会增大携运行的难度, 影响保障对象的机动性;供应过少, 又会影响作战需要。作为调控人员, 还需要对本级的物资储备, 进行严密控制, 按照消耗规律和各类物资的供应难度, 科学协调。
3.3物资使用阶段物资使用阶段, 是配套物资消耗使用的阶段。这一阶段是作战人员对配套的物资识别、启封、携行和消耗。该阶段是RFID在整个物资运输过程中的重点工作, 集成运输物资进入消耗环节时, 鉴于其不同的包装状态和复杂的应用环境, 首先需要对集成的物资进行识别, 确定其种类、数量、性质及应用信息, 作为使用的参考。对于军用物资, 还需要明确其特性、配套等状态信息。
3.4数据更新阶段物资的配套包装目的是综合考虑物资需求时的消耗规律, 使得物资消耗和供给相协调, 要求配套供给的物资能够独立的完成任务, 协同配合, 最优化的发挥物资的使用价值, 满足保障对象需求。而明确需求是高效实施保障的基础, 因此在配套包装保障的各个环节, 都需要高度重视数据的采集和更新工作, 准确掌握物资消耗的规律, 合理搭配不同的物资配比。
4结语
通过RFID技术的应用, 可以实现军用物资配套包装时标识自动化程度低, 修改困难的问题, 实现配套包装的整体信息、弹药分项信息、器材分项信息和其他信息在整个运输过程和使用环节的自动化识别, 并可利用读写终端进行修改, 提高保障的精确性和及时性。
参考文献
[1]路军, 马振书, 葛强, 李良春.我军步兵部队弹药配套包装[J].包装工程, 2009, 03.
[2]陈晓峰, 朱霞, 陈俊斌, 汪春晖.军用物资配套包装探析[J].后勤科技装备, 2008, 02.
探测技术发展与军用直升机隐身 篇5
直升机由于具有机动灵活、快速反应等突出特点和独特优势, 在战争中正得到越来越广泛的应用。与此同时, 由于飞行速度慢、高度低、噪声大, 直升机受到来自地面、空中多种火力的威胁, 战场生存环境十分恶劣。怎样降低军用直升机的损伤, 提高其战场生存能力是值得研究的课题。随着现代制导武器的迅猛发展, “发现即摧毁”的概率越来越大, 各国也因此越来越重视“先敌发现”, 进而大力发展现代探测技术。要躲避、对抗这些探测技术, 军用直升机必须更加重视隐身技术的应用。
隐身技术是通过控制武器系统的信号特征, 使其难以被发现、识别和跟踪打击的技术。它是针对探测技术而言的, 主要包括雷达隐身、红外隐身、声音隐身以及视频隐身等。尽管世界上第一种隐身直升机“科曼奇”由于多种原因最终夭折, 但其全隐身设计技术值得我们思考、借鉴、创新。针对现代探测技术, 发展相应的隐身技术对于军用直升机提高战场生存能力、进而提高作战效能, 有着至关重要的意义。
一、几种探测手段的最新发展
在战争中, 地面防空武器 (如高射炮、高射机枪和地空导弹等) 和空中飞行器 (如歼击机、强击机和武装直升机) 要想攻击直升机, 首先要通过目视、雷达或各种传感器发现直升机。目前雷达探测技术、噪声探测技术、红外探测技术均有了新的发展。
(一) 雷达探测发展
目前在雷达研制中, 一系列高性能的具有环境自适应的MTI、MTD技术已得到了实际的应用, 能够较好地解决地物杂波的干扰。发展了低空补盲雷达, 通过正确部署防空警戒雷达网, 合适地选择低空警戒雷达阵地, 以及将雷达工作平台升空 (机载、气球载及星载) 等方法, 较好地解决了多径效应与地球曲率的影响。具体而言, 主要发展了以下雷达探测技术。1、短波超视距雷达技术。在其工作波段上直升机为谐振区目标, 不但可使按光学区目标反射规律设计的形状隐形失效, 而且还有可能因谐振出现相当大的雷达截面积。2、甚高频与超高频频段雷达技术, 抗干扰能力更强, 测角精度和角分辨能力增强。3、双/多基地雷达技术。当相隔较远距离的雷达发射站和接收站组成多基地雷达时, 隐身飞机或直升机由于形状隐身的几何特点, 在它所散射的雷达信号中, 偏向某些接收站方向的信号能量可能比反向散射至发射方向的信号能量强得多。4、相控阵雷达技术。通过对每个天线辐射元配备一个带收发组件的有源固态相控阵, 可在节省能源条件下增大雷达实际有效辐射功率, 探测距离更远。5、雷达网的数据融合技术。雷达网中的众多单基地雷达从不同方向观测隐身飞机或直升机时, 某些雷达就有在短瞬间观测到较大雷达截面积, 从而发现隐身飞机的机会。利用雷达网中多部雷达的数据进行融合, 就有可能给出隐身飞机的航迹。
此外, 雷达的波段向两端扩展到米波段、毫米波段以及红外和激光波段, 而现有隐身技术采用的吸波涂料和结构材料, 主要是针对厘米波雷达的。
(二) 噪声探测发展
近年来, 声音探测技术不断更新, 已经可以作为一种防空预警系统。例如瑞典的“直升机搜索装置”就是一种测音系统, 探测距离15~20千米, 其系统内存有20种直升机的噪声特征, 可同时探测6架直升机。英国的“警戒哨”噪声预警系统, 可探测到直升机和低速飞行的固定翼飞机, 探测距离6.5千米, 方位角精度为1°, 重叠布置6个这样的系统, 可覆盖780平方千米的地域。法国陆军已于1997年开始试验“巴奇”信标, 探测对象包括直升机、固定翼飞机、无人机、坦克、地面车辆以及狙击手。此外、“曼帕卡斯”-100便携式防空传感器, 质量仅有4.5千克, 可以探测直升机、无人机、螺旋桨飞机的声信号特征, 并进行分类、识别、确定目标方位。
这些噪声探测系统, 对飞行高度低, 噪声较大的军用直升机的生存性提出了挑战。降低军用直升机噪声将是必然选择。
(三) 红外探测发展
红外探测系统靠接收目标和背景之间存在的温差和不同的红外辐射特性而工作。目前各种红外制导导弹的响应波段集中在1~2.6μm、3~5μm、8~14μm三个大气窗口 (大气窗口是指红外辐射穿过大气时被吸收很少的波段) 。第一代红外制导导弹的工作波段为1~2.6μm, 主要探测发动机高温热金属部件的红外辐射, 第二代红外制导导弹主要工作在3~5μm波段, 探测的是发动机喷口和尾喷流的红外辐射, 具有后半球和侧向探测攻击能力;第三代红外制导导弹主要工作在10~12μm波段, 采用红外成像制导, 可探测到机身蒙皮产生的红外辐射, 探测距离更远, 能进行全向探测和攻击。
红外寻的导弹制导方式由点源制导发展到成像制导, 探测范围更广, 对军用直升机红外隐身能力提出了新要求。
二、军用直升机隐身新要求
现代探测技术的迅猛发展对军用直升机的战场生存能力提出了严峻的挑战, 使得军用直升机的防探测设计也必须做出相应调整。军用直升机防探测主要包括防目视探测、防雷达探测、防噪声探测和防红外探测等。
(一) 防目视探测
防目视探测可以在总体设计阶段通过减小外廓尺寸、机身喷涂无反光的伪装漆、座舱安装平板玻璃等技术来减小被发现的概率, 以降低地面机枪、高射炮击中直升机的概率。
(二) 防雷达探测
防雷达探测可以通过减小雷达散射截面积的外形设计、表面涂吸波涂料、采用复合材料、超低空贴地飞行战术及等离子隐身技术等解决。
可参考“科曼奇”直升机采用菱形机身截面。尾梁两侧设计倒置的“托架”, 可使雷达波的反射方向不能被探测雷达收到;尾部的涵道尾桨向左侧倾斜, 尾桨上的垂直尾翼向右侧倾斜, 其上安装水平安定面, 这种设计使金属表面之间不会构成能强烈反射雷达信号的90度夹角的角反射器;发动机包藏在机身内, 进气道可埋入机身两侧上方, 且进气道设计成棱形, 不会对雷达波产生强反射;桨叶形状经过精心设计, 使其不易被雷达探测;导弹隐藏在可伸缩的吊架上;航炮可向后收藏在炮塔的整流罩内;后三点式起落架是可收放的, 收起后由起落架舱门屏蔽, 可减小雷达截面积。采用先进的工艺过程和紧公差以实现小雷达截面积。
(三) 防噪声探测
防噪声探测要求直升机采用减小外部噪声的设计, 包括桨叶形状设计、无尾桨或涵道式尾桨与剪刀式尾桨设计、发动机共鸣消声器设计以及具有吸音功能的排气管设计等等, 防噪声探测设计也是应对高灵敏音响地雷的重要手段。
直升机的旋翼、尾桨、发动机等旋转部件和作为发动机与旋翼连接部分的传动装置, 如减速器的齿轮, 是直升机的主要噪声源。因此, 要降低直升机的噪音主要是针对这些部件采取相应的措施。降低旋翼和尾桨的噪音现在采用的方法是限制桨尖速度和采用改进的桨尖形状、采用特殊尾桨和无尾桨方案等。目前, 世界各国研究的桨尖形状比较多, 像桨尖后掠形、双后掠形、桨尖叶片尖削、下反桨尖、线性和曲线的复合形状桨叶、叶尖吹涡桨叶、变扭度桨叶、环量控制桨叶、锯齿形桨尖等, 都在改善桨叶气动性能、降低旋翼噪音方面效果显著。特别是近年来新兴的智能旋翼技术, 在降低直升机旋翼噪音方面也有非常突出的表现。发动机和传动装置的降噪技术目前处于起步阶段。发动机降噪技术未来发展是叶轮桨叶形状的改进及壳体结构的改良。另外, 采用大量隔音材料来实现噪音源与机舱的噪音隔绝, 也是一个降噪的途径。传动装置降噪技术未来发展是齿轮优化设计及壳体改进。除此之外, 主动噪音控制系统因其成本低、重量轻、改进简单等诸多优势, 将作为未来直升机降噪的主要发展方向。
(四) 防红外探测
防红外探测一般都是在发动机设计中加装红外抑制装置来降低直升机的红外特征, 采取的设计主要有在尾喷管加装红外挡板、喷涂可以吸收红外线的放射同位素、采用可改变红外辐射波长的异形尾喷管、采用使燃油充分燃烧的新型雾化喷嘴等等。
为对抗最新的红外探测手段, 红外隐身技术正向综合运用、权衡隐身性能和其他性能、扩展波段范围和应用范围、降低成本等方向发展。归纳起来, 红外隐身技术的发展可以归结为以下几点。1、强红外辐射源的遮挡、发动机燃烧效率和燃料配方的改良、尾喷管状的优化设计、高效率尾气添加剂的研制、燃烧室和尾喷管内壁绝热、高反射材料的开发仍将是红外隐身研究的主要方向;2、红外吸波材料和红外低发射率材料的理论研究和机理讨论将得到有力的延续;3、纳米材料在红外隐身技术中的地位日益突出;4、与机身一体化的红外抑制器将会得到重点研究。
结束语
随着现代军用探测频段的不断拓宽和精度的不断提高, 单一的隐身技术已不适应现代战争的需要, 全方位隐身的思想是隐身技术发展的必然结果。军用直升机应当适应形势发展, 重视提高隐身能力, 才能发挥应有的作战效能。
参考文献
[1]王小谟, 匡永胜, 陈忠先.监视雷达技术[M].北京:电子工业出版社
[2]王琦, 张大伟, 袁丽萌, 等.隐身技术的研究进展[J].激光与光电子学进展.2009.08
神秘的军用生物技术 篇6
片上系统(System on Chip,So C)芯片在性能、功耗以及成本等方面具有优势,成为当今集成电路设计技术及产品创新的主流,可以有效满足军事装备电子系统多功能、小型化的发展需求[1]。知识产权(Intellectual Property,IP)核及其复用技术是So C设计的基础,使用IP核能够降低So C产品的设计风险,缩短开发周期。
标准作为引领和支撑先进技术应用的重要手段,是技术发展水平的集中体现,对技术产业的发展具有十分重要的影响和作用。在军用产品研发过程中,可以将高技术指标、成熟工艺及过程控制等先进技术固化成标准,使标准充分体现军事需求,并指导后续产品的研制生产[2]。针对军事应用的需求和特点,充分利用现有的民用科技成果和成熟技术,结合国内外行业标准对于军用IP核的适用性,总结和分析军用IP核的关键共性技术,构建统一完备、科学合理的军用IP核标准体系,可以为IP核的开发提供技术规范和标准指导,保障IP核的质量与可靠性,形成军用IP核准入机制,促进军用IP核的自主可控和推广应用。
1 IP核标准体系现状
目前IP核产业发展非常迅速,IP核的来源较为丰富,许多企业、机构在大力开发相关的技术和产品。例如,企业自主研发积累IP核,这些IP核往往是由内部开发的IC芯片改进而成,具备了IP核的基本特征;设计服务公司专门提供不同形式、功能、层次的IP核;EDA工具公司利用技术和工具优势开展IP核业务;Foundry厂商也在推广IP核,这些IP核通常与生产工艺紧密相关。此外,还有专业的IP核交易平台构建了IP核库,为IP核检索、转让提供渠道和途径。不同来源的IP核在文档结构、数据格式以及信息描述的详细程度等方面存在着差异,影响着IP核的转让交易与集成应用,因此IP核的标准化显得尤为重要。
在IP核的标准化进程中,虚拟插座接口联盟(Virtual Socket Interface Alliance,VSIA)起到了很大的推动作用。VSIA成立于1996年,是最早开展IP核标准制定的国际组织,其成果形式分为规范(Specifications)、标准(Standards)、技术文档(Technical Documents)。VSIA在2008年停止运作,把一些尚在运行的工作移交给其他产业组织。VSIA标准为IP核的开发、集成和复用提供了技术方案,对于IP核的复用设计和交付使用具有指导意义。
除了VSIA,国际上还有其他一些组织,如SPIRIT、OCP-IP等,也在IP核标准领域做了大量有益的工作。2006年,中国集成电路IP核标准工作组(IP Core Group,IPCG)在参考VSIA相关标准的基础上,编制了11项电子行业标准化指导性技术文件,内容与VSIA基本一致。
虽然IP核标准化取得了一定进展,但是标准被认可接受的程度有待提升,推广应用还存在诸多问题。例如,VSIA标准对设计方法学的描述较多,制定的标准“过于抽象化,缺乏具体性”,没有一个可以供IP核设计者参考的设计流程[3]。一些具有技术优势和行业影响力的企业采用的IP核开发流程以及配套的交付模式,几乎形成了一种事实标准,行业组织推出的标准很难在这些企业内部推广。
目前,IP核在军事领域的应用越来越多,但是相关的军用标准非常匮乏,在一定程度上影响了IP核技术在军用方面的应用和推广。行业组织推出的标准主要面向民用领域,虽然对于军用IP核的开发和使用具有一定的参考价值,但是由于军用IP核的特殊应用场景,对可靠性、安全性、环境适应性等方面的要求非常高,所以对这些标准只能合理借鉴而不能简单照搬[4]。
军用IP核标准对于研发自主可控的IP核具有重要意义,构建军用IP核标准体系势在必行。根据军用IP核开发的实际需求和交易机制的特点,建议将军用IP核标准体系分为两大类,一类是以关键技术为核心的基础标准,一类是以具体IP核产品为核心的产品规范[5],如图1所示。
目前,已经发布实施的《军用集成电路IP核通用要求》(标准号GJB 7715-2012)是基础标准,规定了军用集成电路IP核的设计、验证、实现、检验、交付等要求,适用于军用集成电路IP核的开发、转让和集成过程。
2 关键共性技术分析
2.1 交付项要求
IP核的交付项承载了IP核不同层次的描述信息和特征化的属性规定,在表现形式上可分为文档交付项、数据交付项。确定IP核的交付项要求时,应以应用为导向,为IP核用户提供使用IP核的必要信息。
2.1.1 强制类型
根据IP核交付项的重要程度,其强制类型可分为强制、条件强制、推荐、条件推荐等4类。由于IP核种类繁杂、功能多样、规模各异,制定IP核交付项要求时,应保持交付项内容统一连贯,避免交叉重复,遵循“最小子集”原则,即:对于IP核应具备的充分而必要信息,如果缺失就会影响IP核的正常应用,则要求强制交付;而对于IP核的某些信息,若缺失,不会影响IP核的正常应用,但是若具备,有利于对IP核的了解和使用,则建议推荐交付。
强制交付项是IP核集成应用的基本要求,也是IP核交付项的核心所在。强制交付项是一个相对固定的集合,比较容易界定,而推荐交付项的范围难以收敛,即使对于同一类IP核,由于可能的应用方向和领域不同,IP核用户期望的推荐交付项内容必定会有所差异,所以很难列出所有的推荐交付项。是否提供推荐交付项,可以认为是IP核开发者的一种自发行为,能够提供多少推荐交付项,则是IP核开发者研发能力的一种体现。推荐交付项是IP核质量评测的加分项,该项内容越丰富,越有助于IP核的集成应用,能有效提升IP核的用户体验效果。
2.1.2 文档交付项
由于不同种类IP核之间的差异很大,文档交付项应具备的内容千差万别。在IP核标准制定过程中,应重点对文档的强制类型和必要的基本内容进行约束。对于文档的编制方式、撰写风格以及内容的丰富程度,很难精确量化和细化,因此不做具体要求。文档交付项虽然不直接用于IP核的集成应用流程中,但是对于深入理解和顺利应用IP核具有重要的指导意义。结构合理、层次明晰、详细规范的文档交付项是成熟IP核的必要条件,文档交付项的完备程度直接影响到IP核的应用效果。目前国内的技术人员往往“重设计、轻文档”,反复的设计迭代和修改往往容易忽略文档工作的完善。为降低技术风险、统一设计状态、避免无效的资源和时间开销、降低人为因素在项目开发过程中的差异性影响、保障研发各环节的可追溯性,在研发的各个阶段必须提供各种文档输出,并进行统一的管理和归档[6]。
IP核文档交付项一般包括功能手册、验证手册、应用手册、交付项清单以及目录结构文件等,必要时还需要提供测试手册。需要说明的是,设计手册涉及IP核开发的内部细节,考虑到知识产权保护以及IP核交易的实际需求,对IP核设计手册不做交付要求,由交易双方另行约定。
以硬IP核为例,GJB 7715给出的文档交付项列表如表1所示。
2.1.3 数据交付项
数据交付项是IP核特征化的重要载体,其中的应用信息与EDA工具有很大的关联性,数据格式很多是由主流EDA工具厂商定义的,在IP核在开发以及集成过程中,需要借助不同的EDA工具完成各种数据格式的生成与使用。
对于不同类型的IP核,由于实现方式和应用环境的不同,数据交付项的内容不尽相同,可以根据IP核的开发、应用流程对交付项进行细分归类。例如,在GJB7715中,硬IP核的数据交付项分为功能验证交付项、时序分析交付项、物理设计交付项、物理验证交付项、硅验证交付项、系统应用交付项等。以物理设计交付项为例,其要求如表2所示。
数据交付项与文档交付项的区别在于两者的目的和作用不同。文档交付项的目的是说明和指导,从文字形态上对IP核的功能、验证、应用等信息进行详细的描述,用于指导IP核的集成应用。数据交付项的作用是证明与应用,通过一些过程文件或者结果报告,证明IP核的具体实现和实际性能,而逻辑设计或者数据模型可以应用于IP核的集成流程中。
军用IP核的交付项要求可以参照和借鉴VSIA和中国集成电路IP核标准化工作组发布的标准,在合理引用的基础上进行适当修改,广泛征求IP核研制单位和用户单位的意见,使之形式上符合国家军用标准编写规定,内容上体现军用IP核自主可控的特殊要求。
2.2 质量评测
军用IP核质量评测对于保证IP核开发质量具有重要意义。GJB 7715规定,IP核开发者在交付IP核之前,应向评测机构提出质量评测申请。为了保证IP核质量评测的客观性、公正性和可靠性,可以借鉴民用领域的研究成果,引入第三方质量评测机制,构建专业独立的第三方质量评测平台。
国际上影响较大的IP核质量评测方法是VSIA发布的QIP(Quality IP)度量工具。QIP由交互式的电子数据表组成,从IP核集成评估、IP核开发评估、IP核供应商评估3个方面对IP核打分。2007年,QIP移交给IEEE DASC(Design Automation Standards Committee),后来形成IEEE 1734-2011标准。QIP对于IP核质量评测研究具有启发意义,很多相关的研究借鉴了QIP的方法和思路。但是,QIP存在着一些不足,例如问题设置过于抽象,主观评测所占比重较大,实用性不强[7]。
目前国内IP核质量评测研究主要集中在民用领域,在评测方法和流程方面取得了一定进展,但是实际应用还存在着局限。例如,生成的质量评测报告比较粗略,不同IP核之间的质量区分度不明显,难以真正反映IP核质量的特征和差异。评测案例不具有普适性,不能适应规模化、规范化的IP核质量评测需求。
在IP核质量评测的具体操作流程中,可以采取主客观结合的质量评测方式。主观质量评测根据IP核“是否”具备特征属性或者符合期望要求,结合相应的权重分配,给出评分或等级。客观质量评测一般是在EDA工具环境下验证IP核数据的真实性和有效性,对IP核开发过程中形成的设计数据和支持文件进行确认。为了在实际条件和集成环境下考察IP的质量,可以考虑将硅验证、应用验证等内容纳入客观质量评测的范畴[8]。
对于不同种类、不同形态的IP核,质量评测具体的实现方法和操作流程差异较大,需要不断积累经验和技术,提高质量评测的应用能力和实际效果,对IP核的质量评测结果进行客观定性、准确定量,为IP核用户评估、选用IP核提供参考,同时为IP核开发者提供反馈意见和改进建议,引导IP核开发者有意识实现开发过程中的质量控制与保证。
2.3 测试方法学
测试是确定或评估电路功能和性能的重要方式,对于验证设计、保证质量、分析失效以及指导应用具有重要意义[9]。
传统的板上系统(System-on-Board)和So C设计具有很强的功能相似性,但是两者之间的测试方法非常不同。对于板上系统,IC提供者对系统中IC元件的设计、制造和测试负责,而系统集成者一般只需关心IC元件之间的互连。在So C设计流程中,交付使用的IP核仅仅是一个模型,不可能在此阶段进行制造测试。因此,系统集成者不仅需要负责IP核之间的互连逻辑测试,还要关注IP核自身的独立测试[10]。
IP核独立测试是IP核流片制造后进行的测试,用于表征IP核本身的性能。在GJB 7715编制过程中,征求IP核研制单位和用户单位意见时,对于IP核独立测试与传统IC芯片测试之间的区别和联系讨论较多。基于现有的技术能力和条件,IP核的独立测试一般采用传统IC芯片的测试方法和流程。然而,由于IP核的交付形态、属性特征以及应用方式均有别于IC芯片,IC芯片测试方法在反映和呈现IP核真实性能方面存在着一定的局限。例如,封装测试时的封装引脚、寄生参数以及测试板等,裸片测试过程中测试仪器的去嵌入、校准等,这些因素会影响IP核的测试性能。如何去除这些影响因素,或者对其进行建模分析,拟合测试结果与模型参数,从而得到真实的性能,目前还没有很好的解决方案。另外,IP核的集成环境与测试环境之间的差异也影响测试结果的适用性。
除了IP核自身的独立测试外,由于IP核嵌入So C后失去了可观测性和可控制性,IP核测试还需要考虑IP核与用户自定义逻辑或其他IP核的测试连接方法,即IP核/So C协同测试,以实现测试复用和测试资源共享。IP核/So C协同测试中,与So C相关的问题,如测试访问机制、测试调度策略等,由So C设计者解决。为了支持IP核/So C协同测试,IEEE 1500是一个可行的技术备选方案,其定义了一种可扩展的通用测试结构,允许IP核的模块化测试开发、测试复用以及外围逻辑测试。IEEE 1500测试外壳(Wrapper)可以配合IEEE 1450.6芯核测试语言(Core Test Language,CTL)使用,为测试隔离、访问和控制等机制提供基础。IEEE 1500现在只适用于数字IP核,暂不支持模拟IP核测试。
目前国内与IP核测试有关的标准主要是IPCG编制的《集成电路IP核测试数据交换格式和准则规范》(SJ/Z11352-2006)。SJ/Z 11352包括了IP核测试交付项规范、IP的隔离和DFT指导原则等内容,侧重于IP核测试方法学描述,不能直接满足IP核测试的实际需求。SJ/Z11352面向的是民用领域IP核,缺乏对测试环境、测试约束的详细规定,难以适应军用领域对于测试安全性、可靠性等方面的要求[4]。
在军用领域中,现在还没有专门针对IP核测试的标准或者规范,只是在军用IP核基础标准中对IP核的测试方案、测试环境等提出了总体要求,IP核测试信息主要体现在硅验证交付项中。例如,GJB 7715要求硬IP核必须进行硅验证,强制交付测试手册、测试报告等;推荐对软IP核进行硅验证,测试结果可以作为软IP核应用成熟度、质量评测的参考信息和证明材料。此外,军用IP核宜支持可测试性设计(如扫描测试、内建自测试等),保证IP核集成后的可测试性,建议考虑IP核与So C之间的协同测试性。
军用IP核基础标准没有明确规定IP核测试的具体方法和流程,需要制定IP核测试的详细规范,明确不同种类、功能IP核的测试方法,用于指导IP核测试。
2.4 可靠性试验和检验
可靠性试验和检验是为了确保提交的产品符合规范要求。在目前的国军标体系中,与集成电路可靠性试验和检验有关的主要标准见表3。
军用集成电路与民用产品的重要区别在于,军用集成电路按照GJB 597A规定进行质量等级划分,并根据相应的质量等级要求进行可靠性试验和检验。质量等级是军用集成电路质量特性的量化指标,也是军用集成电路在生产、试验及检验过程中执行不同质量控制要求的体现和重要依据。GJB 597A规定的有关试验和检验主要包括筛选、鉴定和质量一致性检验。通过100%筛选尽可能地剔除早期失效芯片,筛选合格后的产品需要按照质量等级要求抽样进行鉴定和质量一致性检验[11]。
GJB 597A、GJB 548B主要针对微电子器件和小规模集成电路,GJB 2438A面向混合集成电路、多芯片组件,这些标准的适用范围难以涵盖日新月异的技术发展要求。IP核在规模、种类以及功能等方面已经与传统微电子器件、IC芯片产生了很大差异,军用IP核的可靠性技术面临着挑战:电性能的不可测性、环境与机械试验的不可模拟性、传统试验方法的不适应性等[12]。
IP核进行可靠性试验和检验时,需要流片制造得到实物样本。所有用于检验的样本在适当封装后,应进行封装检查,剔除由于封装引起的失效样本。所有IP核样本都应进行筛选,通过计算相应的允许不合格品率(PDA),判断检验批的质量水平,决定接收与拒收。IP核样本完成规定的筛选要求之后,应从组合好的检验批或检验子批中随机抽取样本进行后续的鉴定和质量一致性检验。
IP核鉴定是对样品进行的一系列完整的检验,根据不同需要对样品质量进行全面考核,目的在于确定IP核是否符合规范要求。质量一致性检验是以逐批检查为基础,对IP核主要质量指标进行考核,用于确定IP核在生产制造中能否保证质量持续稳定[13]。GJB 548B规定了鉴定和质量一致性检验程序,以保证器件和批的质量符合有关订购文件的要求。A、B、C、D和E组试验和检验的全部要求,用于器件的初始鉴定、产品和工艺发生变化时的重新鉴定以及保持合格资格的周期试验。在GJB548B基础上,可根据实际情况适当选择使用各组试验,保留与IP核设计相关的试验(如电测试、稳态寿命),删去环境试验和机械试验中不适用的内容。需要注意的是,在军用IP核基础标准和产品规范中,规定的试验是必要但不充分的,不排除应用于特殊环境下的IP核所要求的或为使检验结果更好而进行的附加检验。
目前国内军用IP核还没有专门的可靠性试验和检验标准,可以参考借鉴国军标体系要求,结合IP核产品的小批量和需求不连续等特点,提取适用于IP核的方法和程序,制定相应的详细规范,完善军用IP核标准体系。
3 结论
神秘的军用生物技术 篇7
襄渝线既有源圆路立交桥位于十堰市市内, 为1-25 m钢筋混凝土T形桥梁, 共12片梁, 单片T梁重约33.5 t。桥面为四车道, 宽15 m, 两侧为人行道 (宽2.0 m) 及钢筋混凝土栏杆 (宽0.35 m) , 桥面总宽为:2.35+15+2.35=19.7 m, 桥台为桩柱式桥台。源圆路立交桥与襄渝既有线正交, 交点里程为K110+375.32, 桥下三股道 (两股专用线, 一股正线) 。正线为电气化铁路, 轨面至梁底设计净高6.95 m。源圆路立交桥位于源圆路与车站南路丁字相交路口处, 车站南路车流量大, 源圆路场地有限。由于襄渝线增建二线, 该桥需要拆除原位重建。
2拆除施工原则
1) 拆桥期间要保证桥下铁路通行, 施工过程中要尽量减少对桥下列车运行的影响, 并确保行车安全, 且施工时要对电气化铁路高压接触网防护。
2) 由于该桥是连接人民路和源圆路及车站南路的交通要道, 且四周为密集居民区、校区, 拆桥过程中要隔离、疏导好两端的车辆、行人交通。
3) 拆除施工前要做好充分准备, 桥上各种管道、管线、线路很多, 分属于不同的产权单位。各种管、线在拆桥之前, 要求各产权单位先行拆除处理。
3主要施工方法
3.1 施工前的准备
1) 在工程进场施工前, 主动与交警部门联系, 汇报本工程概况、施工方案、总平面布置图, 请交警给予支持和指导, 提前完善和重新规划交通标志、标线。
2) 在交通管理部门的规划下, 通过电视、报纸等媒体发布公告, 疏导车辆, 把源圆路桥原有交通流引至其他交通路线, 对全桥进行封闭施工, 并设警示灯和夜间照明, 保证车辆和行人的安全。
3) 附属在桥面结构上的管线提前请设备管理单位改移。
4) 与铁路设备管理单位签订施工安全协议, 明确施工配合等事宜。
3.2 桥面系的拆除
1) 人行道栏杆拆除采用风镐将其沿纵向3 m～4 m一段分段凿除混凝土, 接缝处钢筋采用氧焊割断, 再采用汽车吊机 (吊绳栓吊在栏杆扶手及垫石上) 吊卸, 人行道板 (预制件) 直接由人工起块, 装车外运;栏杆拆除后要在人行道内侧设临时钢护栏, 确保施工人员安全。
2) 人行道梁为预制悬臂构件, 采用砂浆砌筑, 且固定端与T梁预埋钢筋焊接, 拆除时先在固定端钢板上焊接吊环用作起吊点, 另一起吊点用吊绳栓住悬臂端, 然后切断连接筋, 撬动后整体起吊, 装车外运;人行道梁起吊示意图见图1。
3) 桥面铺装采用小型液压破碎机、风镐进行拆除, 人工进行清碴作业, 将破碎的混凝土块收集、清除装入手推车运至桥面外, 再用装载机集中装入自卸汽车运走。桥面铺装混凝土凿除后, 梁缝间采用10 cm宽, 5 cm 厚的海绵堵塞, 以防止混凝土等杂物坠落既有线上, 影响列车运行安全。
3.3 T梁的横向连接板解除施工
T梁拆除前必须解除横向连接板的连接, 对紧靠正线高压接触网2 m范围内的横向连接板及梁端各一处横向连接板放在要点拆除梁体时点内解除, 其他横向连接板在点外的列车间隙时间进行解除施工, 以减少点内施工工作量。解除横向连接板施工采用自制简易挂篮作作业平台, 挂篮在自制绞架升降、固定, 作业人员站在挂篮内, 人工凿除包裹在横向连接板四周的混凝土, 再用氧焊设备割断解除连接钢板。挂篮作业平台示意图见图2。
3.4 T梁的拆除
拆除顺序:先拆除两端各4片梁, 后拆除中部4片梁。
3.4.1 两端各4片梁的拆除
两端各4片梁的桥面铺装先行拆除, 中部4片梁桥面铺装保留, 便于运梁炮车通行。然后要点施工, 在天窗点内用气割断开梁体两端及接触网2 m范围内的横向连接, 然后用2台50 t吊车将T梁整体双机起吊移置停在桥梁中部的移梁炮车上, 直接运走。吊车吊梁、横移梁作业见图3, 图4。
3.4.2 中部4片梁的拆除
1) 军用梁架设。
a.根据现场地形实地踏勘及测量, 临时军用便梁采用6片25.5 m跨度连接。先在立交桥一端源圆路上单片预拼装, 再采用25 t吊车配合, 把6片军用梁用插销依次连成整体。
b.因为原立交桥跨度为25 m, 所以军用梁架设前, 在梁体已拆除部位必须把两桥台胸墙混凝土用液压破碎机各凿除50 cm, 保证军用梁能顺利安放在桥支承垫石上。
c.用2台50 t吊车, 一台停放在桥中部4片梁上, 另一台吊车停放在一端源圆路上, 两台吊车同时起吊并在吊车的作用半径内纵向移动, 经过多次循环, 使军用梁支座与桥梁支座基本对位。重新移动吊车, 在台尾各支立一台, 采用两台50 t吊车抬吊, 将整孔军用梁起吊横移至桥台支承垫石上并安放牢固。
2) 铺设纵向移梁走行系统。
a.在已架设好军用梁上铺设槽钢钢枕, 并铺设50轨, 轨距1 435 cm, 钢枕、钢轨扣件都是与军用梁配套使用的标准件。在桥一端源圆路上铺设混凝土枕和钢轨, 钢轨接头用钓鱼板及螺栓连接。混凝土轨枕间距70 cm为宜, 轨枕下铺垫碎石并串实;钢轨不长于12.5 m, 采用50 t吊车配合吊装。轨道长55 m, 台尾保证不少于30 m, 并保证顺直、基本水平。
b.安放移梁小车, 移梁小车采用铁路工务用平板车, 平板车外用槽钢焊作限位器, 防止小车走行过程中脱轨, 移梁小车在要点施工时采用吊车吊放在轨道上。
c.安装移梁小车牵引系统。移梁小车牵引采用在轨道端头安装一台5 t单筒卷扬机, 卷扬机牵引钢丝绳和临近的小车连接, 移梁时, 两台小车用人工推移就位。
3) 要点拆移梁施工。
a.做好点前准备。点前两台50 t吊车在台尾停放支腿处于工作状态;T梁两端穿好钢丝绳, 吊梁钢丝绳采用兜底法, 利于原T梁预留吊孔先将钢丝绳一端从一侧吊梁孔内穿过, 然后将钢丝绳的另外一端从另一侧吊梁孔内拉出, 并在钢丝绳与T梁底部拐角间垫半圆形钢管;准备好气割设备及工作简易挂篮, 各岗位的人员到位。
b.要点施工命令下了后, 两台吊车挂好钢丝绳, 氧焊人员用气割设备割断剩余的横向板, 然后吊车轻提试吊, 确认没问题后同时起吊, 将T梁起吊横移至移梁小车上, 并采用加斜撑和用手拉葫芦张拉与移梁小车间加固, 以防止T梁倾覆。T梁加固好后启动卷扬机匀速牵引至台尾。
c.为加快施工进度, 减少要点次数, 在轨道端头再停一台50 t吊车, 当梁牵引到位后, 用两台吊车把T梁抬吊到移梁炮车上, 直接运走。
4) 要点拆除临时便梁。
a.经计算, 采用50 t吊车从一端吊移便梁必须分片起吊, 所以点前将每片军用梁间的连接插销解开, 同时用铁丝在两端将每两片军用梁捆绑成整体, 以防止军用梁倾覆。
b.要点施工时, 吊车停放在源圆路上, 采用两吊点绑吊索, 吊点靠中部, 对称将军用梁捆紧, 给点后, 解开该片军用梁的固定铁丝, 然后用吊车将军用品梁吊移至源圆路上存放, 再采用同样的方法进行下一片军用梁的拆除。
4要点施工及施工安全防护
4.1 要点施工
该桥下面为电气化铁路, 为确保铁路运营和施工安全, 人行道梁吊移、临时便梁架设、拆除、横向连接板切割及T梁起吊采用要点封锁施工, 施工前需按规定与铁路车站、供电、工务等有关部门签订安全协议。
要点施工每次需封锁点90 min, 其中人行道梁吊移要点1次, 两端8片梁拆除要点4次, 临时便梁架设要点1次, 中间4片梁拆除要点2次, 临时便梁拆除要点1次, 共要点9次, 临时便梁架设、拆除及T梁吊起封锁线路, 接触网停电施工, 车站、供电、工务等有关部门派人配合。
4.2 施工安全防护
1) 吊车停放位置、吊臂角度、长度、吊索要根据吊车性能参数进行验算, 军用梁使用的片数要进行受力检算。拆除梁片吊装时, 必须经安全员、工班长检查吊装稳固牢靠后方可起吊, 起吊过程当中由专人指挥, 防止吊装时出现落梁砸断接触网等设备。2) 接触网承力索在施工前请铁路供电部门装上绝缘套, 军用梁架设好后要安装接地装置, 防止静电触电事故。3) 施工地点要设防护员, 车站设驻站联络员, 并与施工负责人间用对讲机保持联系畅通。4) 要确认接触网停电命令后才能作业, 经检查作业人员撤至安全区域, 路障清除才能登记消点, 开通放行列车。
5结语
源圆路立交桥采用吊车和军用梁进行拆除, 于2009年4月顺利完成。军用梁组装方便, 吊运轻便, 采用吊车、军用梁拆除既有线T梁施工技术与采用架桥机拆除相比节约施工场地, 节约成本, 对相同或类似工程具有一定的借鉴意义。
摘要：介绍了跨襄渝线既有源圆路立交桥采用吊车、军用梁拆除既有线T梁施工技术, 对其施工方法及安全防护技术作了归纳, 通过该技术的应用, 在场地有限情况下, 安全、正点、快捷的完成了施工任务。
关键词：立交桥,既有线,军用梁,拆除
参考文献