中国航天系统科学与工程研究院 张楠楠 彭 芳 徐 曼



2015我国军民两用技术与产品发展特点回顾

中国航天系统科学与工程研究院 张楠楠 彭 芳 徐 曼

2015年，我国军民两用技术与产品取得了显著进步，运载火箭、北斗导航系统建设、大型飞机及支线飞机、量子通信、核电工程建设、3D打印、石墨烯材料、工业机器人、无人机等领域取得了丰硕成果，我国军民两用技术自主创新能力不断增强，设备与产品的国产化率大幅提高，国防科技工业基础进一步夯实，国民经济实力进一步增强。

1　我国量子通信研究获重大进展，达到国际领先水平

我国在量子通信研究领域已处于国际领先地位。2015年，我国在广域量子通信和光学量子信息处理等方面取得了一系列具有重要国际影响的原始创新成果。中国科学技术大学是我国量子研究领域的主力军，取得多项先进研究成果。该校“多光子纠缠及干涉度量”项目系统地发展了多光子纠缠干涉量度学，为我国在新兴量子信息产业领域抢占先机奠定了坚实的基础，获得了国家自然科学奖一等奖。与此同时，信息领域的主要研究力量也加入到量子科技的研发阵营中。2015年7月30日，中国科学院信息与量子科技前沿卓越创新中心(上海)挂牌，“中国科学院—阿里巴巴量子计算机实验室”同时成立；12月19日，由中国科学院国有资产经营有限责任公司（国科控股）牵头，联合中国科学技术大学、科大国盾量子技术股份有限公司、阿里巴巴（中国）有限公司、中国铁路网络有限公司、中兴通讯股份有限公司、北方信息技术研究所等单位，在北京签署战略合作框架协议，共同发起组建“中国量子通信产业联盟”。2016年，我国还将发射全球首颗“量子科学试验卫星”。

2　我国多项核电工程取得重要突破，国产化发展进展顺利，“走出去”战略取得丰硕成果

2015年，我国“华龙一号”等核电工程多项关键技术取得了突破性进展，多种核电装备自主研制成功，打破了国外垄断，提高了工程的国产化率。此外，我国核电工程实施“走出去”战略，多项国外核电工程开工建设，“走出去”战略取得丰硕成果。

我国正在建设的采用第三代核电技术的福清6号核电机组

在核电站建设方面，我国红沿河核电5号机组、福清核电5号机组、红沿河核电6号机组、福清核电6号机组、防城港核电3号机组、田湾核电5号机组等6台核电机组先后开工建设（其中，福清5/6号、防城港3号核电机组采用我国自主研究设计的三代机型“华龙一号”技术）。截至2015年12月底，我国在建的核电机组数为24台，我国在建核电规模继续保持全球领先。此外，秦山核电厂扩建项目——方家山核电2号机组、阳江核电2号机组、宁德核电3号机组、红沿河核电3号机组、福清核电2号机组、昌江核电1号机组等6台核电机组先后投入商业运行。截至2015 年12月底，我国投入运行的核电机组数为30台（其中28台正式投入商业运行，防城港1号机组、阳江核电3号机组投入运行）。

在国产化发展方面，我国核电机组关键设备和材料自主化、国产化水平稳步提高，自主研发的第三代核电机组“华龙一号”的国产化率已达到85%。2015年，我国自主研制成功了三代核电堆芯测量系统、核电大型设备吊装运输技术、“华龙一号”核级电缆等核电关键设备，为实现我国核电自主发展奠定了基础。目前，国内已形成每年8套左右核电主设备制造硬件能力，建设安装力量能够满足同时开工30台以上核电机组的需求。

在核电设备出口方面，我国国际核能合作取得丰硕成果。2015年8月20日，采用我国“华龙一号”技术的巴基斯坦卡拉奇核电项目2号机组第一罐混凝土浇筑庆典活动在卡拉奇K2、K3核电项目现场举行。英国伦敦时间10月21日，在国家主席习近平与英国首相戴维•卡梅伦的见证下，中国广核集团有限公司与法国电力集团公司在伦敦签署了关于建设和运营英国欣克利角C核电站的《英国核电项目投资协议》。罗马尼亚当地时间11月9日，中广核罗马尼亚核电公司（筹）与罗马尼亚国家核电公司在罗马尼亚签署了《切尔纳沃德核电3、4号机组项目开发、建设、运营及退役谅解备忘录》。土耳其当地时间11月15日，中国核工业集团公司与阿根廷核电公司正式签署了阿根廷重水堆核电站商务合同及压水堆核电站框架合同，标志着我国“华龙一号”核电技术落地阿根廷。

3　我国3D打印技术稳步前行，研发和应用均有所突破

2015年，我国3D打印技术稳步推进，高精密金属3D打印等技术取得突破，等离子束3D打印机等设备开发成功，3D打印技术在航天、医疗等军用和民用领域的应用取得了长足进展。

我国出台了多项政策措施推进3D打印技术发展。2015年，工业和信息化部公布《国家增材制造产业发展推进计划（2015～2016年）》。文件指出，要从五个方面来推进3D打印产业的发展：着力突破3D打印专用材料、加快提升3D打印工艺技术水平、加速发展3D打印装备及核心器件、建立和完善产业标准体系、大力推进应用示范。5月，国务院印发关于《中国制造2025》的通知，部署全面推进实施制造强国战略。作为一份纲领性文件，《中国制造2025》聚焦10个领域，3D打印位列其中，充分彰显了我国发展3D打印产业的决心。

在3D打印技术方面，中国航天科工集团公司第二研究院第25研究所运用最新引进的3D打印设备，成功打印出了某型号铝合金复杂构件，实现了高精密金属3D自主打印，掌握了面向3D打印的结构设计、工艺和制造全流程的核心技术，完全具备了金属3D打印精密结构的研制能力，为我国高性能航天产品的研制和快速响应研发提供了有力的保障。中国航天科技集团公司下属北京动力机械研究所成功应用金属3D打印技术实现了部分发动机复杂、关键、重要零部件的试制，突破了发动机设计受加工水平制约的瓶颈，同时提高了发动机的各项性能指标，简化了零部件结构。将金属3D打印技术引入航天发动机零部件制造领域，可响应快速制造需求，对提升我国发动机设计与制造能力具有重要意义。

在3D打印设备方面，成都真火科技有限公司正在研发一款基于层流电弧等离子体束系统技术的金属3D打印设备。该公司研制的层流电弧等离子束可产生稳定、可控的热源，温度可在15000℃至200℃之间调节，非常适合作为3D打印的基础热源。重庆市相关高校、科研院所联合启动国家863计划4个主题项目，由重庆大学牵头的“3D打印关键技术与装备研制”所研发的打印设备有望打印出全球最大的单体零部件，单边打印尺寸达75cm。四川蓝光英诺生物科技股份有限公司成功研制出了具有完全自主知识产权的全球首创3D生物血管打印机问世，完善了以干细胞为核心的3D生物打印技术体系，包括医疗影像云平台、生物墨汁、3D生物打印机和打印后处理系统四大核心技术体系，使器官再造在未来成为可能。

在应用方面，中国航天科工集团公司第六研究院第41研究所将3D打印技术引入到固体火箭发动机点火装置壳体研制过程中，地面测试一次获得成功，这是我国首次将3D打印技术应用于固体火箭发动机研制领域。中国航天科技集团公司下属首都航天机械公司采用激光选区熔化成形技术，完成了国内首个钛合金叶轮的生产制造，并顺利通过试验考核，实现了复杂结构件的快速研制，验证了3D打印金属结构件在超高速旋转条件下应用的技术可行性，为火箭发动机系统的快速研制提供了新的技术途径。此外，在“补给行动-2015”军需物资油料保障演练现场，我军成功利用3D打印的武器装备部件完成了快速抢修任务，创造了我军首次运用3D打印技术维修后勤装备的先例，大幅提高了野战抢修效率。复旦大学与同济大学合作，首次成功将3D打印技术应用于热电材料成型，同时获得了具有“声子玻璃-电子晶体”特性的非晶热电材料。在3D打印技术的帮助下，上海交通大学通过在微观3D打印结构中嵌入一系列的细菌，创造了微小且具有通用性的微观泵，并借助能动菌开发出了一种功能性的替代装置，为高效地运输粒子、药物等微观物质提供了途径。清华大学与英国瓦特大学合作，成功将DNA水凝胶材料应用于活细胞的3D打印，为将来3D打印器官的活体移植创造了条件。

4　我国石墨烯材料快速、规模化制造技术取得突破，石墨烯改性和应用研究逐渐深入

在石墨烯发展规划及政策方面，《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图（2015版）》中指出，石墨烯材料是主导未来高科技竞争的超级材料，可极大地推动相关产业的快速发展和升级换代。国家发展和改革委员会、工业和信息化部、科学技术部等三部门2015年11月印发了《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》，提出要着力构建石墨烯材料示范应用产业链，着力引导提高石墨烯材料生产集中度，加快规模化应用进程，把石墨烯产业打造成先导产业。中国航空工业集团公司石墨烯科技发展与产业规划发布暨签约仪式在北京举行。未来几年，中航工业将着力打造系列化石墨烯产业集群，形成完整的石墨烯产业链，重点开展石墨烯应用基础研究、新技术探索和新领域开拓。在石墨烯标准制定方面，江南石墨烯研究院牵头申请的首批石墨烯国家标准获批立项，标准包括石墨烯的名词术语、石墨烯的工业化检测等四项内容，现已进入讨论和起草阶段。

在石墨烯技术研究方面，中科院上海硅酸盐研究所、美国宾夕法尼亚大学和北京大学合作研究，发现了一种三维石墨烯管“超级材料”，兼具远优于已有碳材料的强力学、低密度、高导电等特性。中科院上海微系统与信息技术研究所在层数可控石墨烯薄膜制备方面取得新进展，并在国际上首次实现了石墨烯单晶在六角氮化硼表面的高取向快速生长。南开大学研制出了一种特殊的石墨烯材料，可在包括太阳光在内的各种光源照射下驱动飞行，其获得的驱动力是传统光压的1000倍以上，“光动”飞行或将成为可能。

在石墨烯量产技术方面，北京碳世纪科技有限公司在江苏省常州市建成全球首条石墨烯吨级示范生产线。济南圣泉集团股份有限公司成功从玉米芯秸秆中提炼出玉米芯纤维，同时创造性地利用玉米芯生产出了石墨烯，两者复合生产出了圣泉“内暖”智能多功能纤维。该公司建设的100t/年全球首家石墨烯商业化生产线已经正式投产，1000t/年的生产线装置正在设计之中。中航工业航空材料研究院石墨烯及应用研究中心采用CVD法成功实现了大尺寸石墨烯膜量产，技术居国内领先地位。

南开大学研制的可在光照射下“光动”飞行的特殊的石墨烯材料

在石墨烯应用方面，2015年1月，涂有石墨烯防腐涂料的首台海上风电塔筒在如东海域下海，底漆重防腐试验时间突破2500h，树立了世界海洋重防腐领域的里程碑。由常州第六元素材料科技股份有限公司、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江苏道森新材料有限公司等单位共同完成的“10t/年石墨烯微片工业化制备及其在海工装备重防腐涂料中的应用”项目科技成果通过专家鉴定。北京碳世纪科技有限公司推出石墨烯发动机油节能改进剂——“碳威”。该产品能够起到平均节省7%～8%燃油的效果，且具有超强的抗磨损性，能够在汽车发动机摩擦副表面形成一层碳原子层保护膜，并产生很多碳纳米球，有助于大幅降低摩擦系数。吴江市华诚电子有限公司利用全新技术将石墨烯添加到“秒冲宝”里，制成了全球首款石墨烯移动电源。该移动电源容量为2000mAh，能够在56s内对移动设备完成100%充电。青岛储能产业技术研究院采用石墨烯基复合材料路线，开发出单体150F、1000F、2000F、3500F等容量可控的锂离子电容器器件，同时，通过采用模块化系统集成技术，成功在电动自行车上进行了示范应用。中国中车株洲电力机车有限公司自主研制的新一代大功率石墨烯超级电容问世，其中，3V/12000F超级电容和2.8V/30000F超级电容代表了目前世界超级电容单体技术的最高水平。常州二维碳素科技股份有限公司与深圳贝特莱电子科技股份有限公司联合将石墨烯压力感应传感器应用到压力触控领域，共同推出了全球首款应用石墨烯应变感应原理形成的3D触控解决方案，拥有完全自主知识产权，不仅能够实现3D压力触控功能，也为石墨烯传感技术，甚至为石墨烯材料的产业化应用拓展了新的方向。

5　新一代运载火箭研制及应用取得重大突破

我国现有运载火箭源自费用高昂、有毒燃料的弹道导弹设计技术。但是，目前我国正在研制中的运载火箭系列不仅弃用了这些有毒燃料，而且在搭载有效载荷和运送轨道方面提高了效率和灵活度。新一代运载火箭研制取得重大突破。

2015年，我国长征五号运载火箭的关键核心技术实现全面突破，圆满完成了动力系统试车等大型地面试验，目前正在海南发射场开展合练，并已进入发射塔架进行综合合练，预计于2016年首飞。

2015年9月20日，我国新一代运载火箭家族中的首飞箭——长征六号运载火箭顺利升空，成功将20颗卫星送入太空，创造了我国一箭多星发射的新纪录。长征六号运载火箭首次采用液氧煤油发动机，具有无毒、无污染等特点。

9月25日，我国长征系列运载火箭家族中的第一型固体运载火箭、我国新一代运载火箭中唯一一型固体火箭——长征十一号运载火箭成功发射，实现了我国运载火箭快速发射的小时级跨越，可在24h内完成发射准备工作。

一年内两型新火箭的成功发射，对提升我国进入空间的能力具有跨时代的意义。2015年，中国航天科技集团公司共执行了19次宇航发射任务，取得了全部发射圆满成功的佳绩。

6　C919总装下线、ARJ21取得型号合格证、新舟60实现在海外销售，我国航空工业发展迈上新台阶

2015年11月2日，我国研制生产的C919大型客机首架机总装下线。C919大型客机采用的新技术、新材料、新工艺，对我国经济和科技发展、基础学科进步具有重要的带动辐射作用。11月29日，我国自主研发的支线客机ARJ21交付运营，实现了我国航空工业又一重大突破，标志着国内航线将首次拥有我国自己的喷气式支线客机，更标志着我国走完了喷气式支线客机设计、试制、试验、试飞、取证、生产、交付全过程，具备了喷气式支线客机的研制生产能力和适航审定能力。12月12日，我国自主研制的新一代先进涡桨通用支线飞机运12F获得了民航型号合格证。我国航空工业军民融合发展成效显著。

7　新一代北斗导航卫星成功发射，北斗卫星导航系统开始全球组网，高分专项取得重要进展

北斗卫星导航系统自2012年年底开始服务以来，明显带动了我国卫星导航产业的整体转型升级发展，尤其在国产化方面，从数量和质量两个层面均有大幅提升。2015年，我国卫星导航产业总产值超过1900亿元，与北斗卫星导航系统相关的贡献率超过30%，其中，在精准行业、地理信息和基础设施领域，其贡献率已经占50%。我国卫星导航产业真正进入了北斗卫星导航产业时代，在多个层级上体现了北斗卫星导航系统高技术创新引领发展的大趋势。

2015年，由中国航天科技集团公司研制的长征三号甲系列运载火箭将4颗新一代北斗导航卫星发射升空，北斗卫星导航系统向着全球覆盖的建设目标迈出了坚实一步。新一代北斗导航卫星发射升空后，将开展新型导航信号、星间链路等试验验证工作，并适时入网提供服务。根据计划，北斗卫星导航系统将于2020年形成全球服务能力。

与此同时，北斗卫星导航产业从芯片、模块、元组件等基础产品，到整机终端、系统集成，直至服务产业，初步形成了完整的产业价值链，改变了以往导航芯片、板卡等大量应用部件依赖进口的被动局面，赢得了产业发展的主动权。在国际市场上，北斗卫星导航系统功能已经完全进入主流市场，并逐渐成为主角之一。

2015年，高分辨率对地观测专项中的高分八号、九号、四号卫星相继成功发射。其中，12月29日成功发射的高分四号卫星是我国第一颗地球静止轨道高轨高分辨率对地观测卫星，开辟了我国高轨道高分辨率对地观测技术的新领域。

8　我国成功研制5PW超强超短激光装置，为更大峰值功率激光奠定了基础

2015年11月，中科院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室研制成功5PW （1PW=1015W）超强超短激光放大系统，这是迄今国际最高峰值功率的激光放大系统，为研制10PW超强超短激光装置奠定了重要的技术基础。该激光系统采用基于钛宝石晶体的800nm波段宽带CPA结构。高信噪比CPA前端采用交叉偏振波脉冲净化技术，将激光脉冲的信噪比提高至10～11量级，经CPA多通放大到35J量级后，注入到采用直径为150mm的钛宝石晶体的终端大口径CPA放大器中，通过优化泵浦激光脉冲和信号激光脉冲的强度，有效抑制了高能量泵浦下大口径钛宝石晶体中的寄生振荡效应，在脉冲能量为312J的钕玻璃倍频激光泵浦下，获得了192.3J的放大输出，转换率超过50%。

该系统的研制成功，表明我国激光技术在科研领域已达到世界领先水平，为更大峰值功率激光奠定了基础，在激光加速、激光聚变、核医学等领域具有重要应用价值。

9　我国机器人产业发展如火如荼，技术及产业进展显著

目前，机器人的研发、制造和应用已成为衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。数据显示，我国既是最大的工业机器人生产国，也是最大的工业机器人需求国。但目前我国机器人应用量仍远低于发达国家，机器换人还有着巨大的潜力。

2015年12月发布的《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图（2015版）》明确将工业机器人作为重点发展对象之一，要求围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人，积极研发新产品，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用。目前，中科院沈阳自动化研究所研制的工业机器人和AGV自动导引车、求援与反恐移动机器人、五自由度高压水切割机器人、激光加工机器人等多项成果已在实际应用中发挥了不可替代的作用，创造了我国机器人事业的多项第一。哈尔滨工业大学的机器人技术不仅在各地被采用，而且在航天领域也取得了突出应用成果。中广核集团研制的多项核电站机器人在核电建设中成功应用。沈阳新松机器人自动化股份有限公司作为国内机器人自动化领域的龙头企业，全球排名前三，具备了一定的国际竞争力，其洁净（真空）机器人多次打破国外技术垄断与封锁，大量替代进口。

10　我国无人机产业呈现爆发式增长态势，技术及应用均取得了长足进展

2015年，我国无人机产业呈现爆发式增长态势，我国无人机已跃居世界先进行列。无论是消费级无人机还是外贸军用型无人机，中国制造都占据了相当大的部分。无论是企业的数量还是质量都可以说是一日千里，尤其是以深圳市大疆创新科技有限公司为代表的行业巨头，吸引了全球的目光。据统计，大疆公司目前已占有民用无人机近70%的市场。

在技术研发及应用等方面，我国也取得了长足进展。2015年，大疆公司推出了首款用于农业领域的无人机产品——MG-1农业植保机。武汉众宇动力系统科技有限公司推出了T-37型旋翼无人机，其以燃料电池为动力系统，氢气为燃料，实现了超过3h的续航时间，以及超远距离图像传输。中国航天科技集团公司所属中国空气动力技术研究院自主研制的大型察打一体无人机“彩虹五号”8月成功首飞，其从外形尺寸到起飞重量都达到了国际领先水平。此外，该研究所研制的彩虹无人机挂载航弹及特种子母弹靶试试验圆满完成，树立了航天和兵工合作的典范。12月，我国首架大型水陆两用无人机U650试飞成功，不仅填补了国内大型水陆两用无人机的空白，也标志着我国无人机技术水平迈上了新台阶。桂林航龙科讯电子技术有限公司推出了国内首台油电混合动力固定翼垂直起降无人机——龙雁LY3200，突破性地解决了无人机受跑道、环境、操控人员技术的条件限制的问题。

我国自主研制的大型察打一体无人机“彩虹五号”

随着无人机产业的快速发展，我国也在逐步规范无人机的使用。在无人机标准制定方面，2015年6月，我国首部民用无人机技术标准——《民用无人机系统通用技术标准》在深圳诞生和发布。在飞行法规方面，中国民航局2015年12 月29日发布了《轻小型无人机运行适行规定》，被视作我国无人机领域的首部“交通法规”。此外，中国民航局已就其制定的《使用民用无人驾驶航空器系统开展通用航空经营活动管理暂行办法（征求意见稿）》开始公开征求意见，计划于2016年2月1日实施。该办法出台后，将进一步促进我国无人机产业的健康、有序发展。