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关于技术成熟度那些事儿

2016-08-25

军民两用技术与产品 2016年11期

关于技术成熟度那些事儿

发展历史技术成熟度(TRL)方法于1974年由美国国家航空航天局(NASA)总部的斯坦·沙丁(Stan Sadin)发明。那时,雷·蔡司(Ray Chase)任职于NASA喷气推进实验室(JPL),负责木星轨道探测器的设计。在斯坦·沙丁的建议下,雷·蔡司采用TRL方法评估了JPL提出的木星轨道探测器飞船设计的技术成熟度。后来,雷·蔡司在NASA总部工作了一年,帮助斯坦·沙丁制定了TRL方法的评价标准。1978年,他加入了ANSER组织,并使用TRL方法评估空军开发项目的技术成熟度。20世纪80年代和90年代期间,他发表了多篇采用TRL方法对可重复使用运载器进行评估的文章,将TRL方法扩展到设计工具、测试设备,以及制造成熟度等方面,应用于空军某项目中。空军项目主管格雷格·詹金斯(Greg Jenkins)与雷·蔡司共同发布了TRL方法的升级版本。此外,ANSER组织还为国土安全局的项目制定了适合的TRL方法。20世纪90年代,美国空军采用了TRL评价方法。1995年,NASA的约翰·C·曼金斯(John C. Mankins)撰写了一篇文章,讨论了NASA对TRL的应用,并对每一级TRL的特点进行了详细描述。1999年,美国审计总署发布了一份颇具影响力的报告,建议美国国防部将NASA的TRL作为一种评估技术成熟性的手段,在技术转化之前对其进行评估,以降低技术转化的风险。2001年,美国国防部负责科学和技术的副助理国防部长发布了一份备忘录,决定在新的重大国防项目中采用TRL方法。由此,技术成熟度评估准则被纳入《国防采办指南》中。后来,美国国防部在《2003年国防部技术成熟度评估手册》中提出了TRL的详细评价准则。级别定义▲ NASA的技术成熟度等级定义  ▲ 技术成熟度等级发展过程案例评估工具技术成熟度计算器——由美国空军开发,包括一系列标准的问卷,以Excel表格的形式体现,可生成TRL级别的图形,直观、形象。技术项目管理模型(TPMM)——由美国陆军开发,是一种灵活的管理工具,可帮助相关人员开展规划、管理和技术评估等活动,以成功地实现技术转化。应用技术成熟度的主要目的是为涉及技术开发和转化的决策和管理提供支撑,有助于对技术状态形成较为明确、清晰的理解,可辅助风险管理等。但是,技术成熟度的一些特性也制约了其应用,例如,成熟度与技术的成熟并不一定完全相符,一项在特定系统中应用的具有较高成熟度的技术在用于另一种系统中时可能不够成熟,涉及因素繁杂,等等。应用特点

AV500无人直升机首次海上试飞圆满成功

4月27日,在距离广东省汕头市48km的南澳岛海面上空,由中航工业直升机设计研究所研发的AV500无人直升机在7级阵风的海面上进行了为时45min的首次海上试飞,展现了优良的飞行性能。其成功试飞为加快无人直升机承担海事作业,以及进行海上运营创造了条件,标志着我国民用无人直升机将开启海洋区域作业的新里程。

相对于陆地飞行,无人直升机在海上飞行因气象原因更加困难。AV500无人直升机此次试飞历时2天,演示项目共分3个阶段:第一阶段是数据链海上拉距试验,验证无人直升机在海洋环境下的测控链路有效作用距离与信息传输质量;第二阶段是近场适应性试验,检查无人直升机在海边场地的机上系统性能、起降能力、飞行适应性;第三阶段是典型使用场景航线预设飞行,此次试飞场景假定为无人直升机在海边场地悬停起飞开展巡逻任务,到达任务区域后围绕目标船舶进行低空飞行,并通过挂载的光电吊舱对海面船舶进行监视、辨识。

AV500无人直升机采用单旋翼带尾桨常规构型、跷跷板式旋翼、滑橇起落架,配置一台活塞式发动机,最大起飞重量450kg,最大平飞速度170km/h,升限可达3500m,最长续航时间大于5h,控制半径200km。其在适宜飞行的昼夜气象条件下可执行侦察监视、目标搜索/跟踪/识别、目标指示、毁伤评估、通信中继、雷场探测、海事监控、搜索救援、核辐射侦察、警务执法、农林作业、大气监测、森林防火、电力巡线等任务。

(W.HK)

NASA拟建低温休眠舱 实现远程太空旅行

美国国家航空航天局(NASA)授予加州太空工厂公司一项价值50万美元的合同,计划研发一种使航天员沉浸在深度睡眠状态,实现远程太空旅行的技术。

据悉,加州太空工厂公司将设计一款航天员休眠舱,能够使航天员处于不活跃的“麻木状态”。目前,太空工厂公司设计的休眠舱是体积较小的加压舱,重达20t~50t,研究人员还将对休眠舱的质量和体积进行优化设计,以进一步减少载荷质量,最终或可减少至5t~7t,可容纳4~6人。虽然航天员处于低体温状态,但连接在其身体上的各种传感器将对其进行实时监控。航天员通过静脉注射肠外营养物质获得所需的所有营养,而导管可将体内尿液排出。药物诱导低温休眠状态一次可持续14天,航天员可以轮流2~3天被唤醒,确保太空飞船处于正常运行状态。目前,药物诱导低温休眠已用于治疗多种症状,如心脏病、大脑或脊髓损伤等。

(腾 讯)

由中国航天科技集团公司航天动力技术研究院研制的国内迄今装药量最大的直径2m分段式固体火箭助推发动机全尺寸工程样机地面热试车圆满成功。

我国装药量最大固体火箭发动机地面热试车成功

本次试验进一步验证了大型分段式固体发动机的设计方案及多项关键技术,标志着我国大型分段式固体火箭发动机关键技术获得重大突破,为推动我国新一代固体捆绑运载火箭固体助推技术的发展和工程应用奠定了坚实基础。

通过固体助推器与液体芯级发动机相匹配,可以实现运载火箭动力系统技术性与经济性的完美结合,国外的大型运载火箭大都把固体动力作为主要助推动力,而我国在此领域尚属空白。为适应世界航天发展的新趋势,进一步拓展航天固体动力技术的应用领域与空间,航天动力技术研究院本着“动力先行”的原则,开展了相关技术研究工作,成功解决了诸多技术难题,形成了一套完整的分段式固体发动机设计与分析方法,攻克了大型分段式发动机多项关键技术,刷新了我国固体发动机研制史上的多项纪录,成功研制出了运载火箭固体助推动力的代表性产品——直径2m分段式发动机。

(荣元昭)

国内首架自主产权物资运送无人机首飞成功

5月10日,由西咸新区物联科技有限公司与陕西沃德航空科技有限公司联合研制的国内首架具有自主产权的中远程大载重应急物资运送无人机在西咸新区首飞成功。

与现有的无人机相比,该无人机在续航里程和载重量,以及短距起飞降落方面实现了突破,可完成15kg货物80km远程配送任务,能够实现目标物在15m范围内的精准投放。此次试飞的无人机有两种模式可供选择:油动发动机具有马力大和耐用的优势,且抗风能力强,在路途较远、气候条件差、载重量较大的情况下,使用效果较好;而对于短途、载重量较轻的情况,可采用电动双发动机方案,维护相对简单,且输出功率不受海拔高度影响,适合高原作业。

据介绍,此次试飞成功的是原型机,关键技术已经完成攻关,还需进一步完善自动驾驶等功能,并进行可靠性测试和极限环境下飞行测试等系列工作。在不久的将来,该款无人机不仅可以批量生产,还可以量身定做,满足不同环境条件下的使用需求。

(W.HK)

高分二号卫星影像图助力厄瓜多尔地震救灾

4月,厄瓜多尔地区发生7.8级地震灾害后,我国应厄瓜多尔方面请求,及时提供了25景高分二号卫星获取的灾区震后影像图和13景灾区震前影像图,为厄瓜多尔及时掌握地震灾情,开展救援工作提供了信息支持。

接到厄瓜多尔方面请求后,我国迅速启动民用遥感卫星应急观测与信息支持工作机制,协调中国资源卫星应用中心等部门,紧急调动高分二号卫星对厄瓜多尔受灾地区进行了观测。由中国航天科技集团公司研制的高分二号卫星获取了25景受灾地区影像图,影像图图像清晰,层次分明,清晰反映了震区受灾情况。

后续,我国将组织专家对影像图进行分析研判,协助厄瓜多尔开展救灾活动。国家航天局还将安排高分一号、高分二号卫星继续对受灾地区进行拍摄成像。

(陈 龙)

遥感卫星三十号在酒泉卫星发射中心成功发射

5月15日10时43分,遥感卫星三十号在酒泉卫星发射中心由长征二号丁运载火箭成功发射升空。

遥感卫星三十号由中国航天科技集团公司中国空间技术研究院所属航天东方红卫星有限公司抓总研制,主要用于科学试验、国土资源普查、农作物估产及防灾减灾等领域。

长征二号丁运载火箭由中国航天科技集团公司上海航天技术研究院抓总研制。此次发射是长征系列运载火箭的第227次发射。

(W.HT)

4月27日凌晨2时,由中国航天科技集团公司航天动力技术研究院研制的天鹰-3F探空火箭,在中国科学院海南探空部发射场发射,成功将空间环境垂直探测试验载荷运送到指定高度。另外,试验所需的测发控设备和新型发射架均由航天动力技术研究院研制和操作。

天鹰-3F探空火箭发射助力空间环境垂直探测

此次试验属于国家“863计划”空间环境垂直探测试验项目,由中国科学院国家空间科学中心负责开展。试验首次成功获得了电离层顶的原位探测数据,并完成多项技术试验。此次发射是我国在子午工程支持下恢复火箭探空活动后,再次开展空间环境垂直探测。探空火箭在海南探空部火箭发射场沿正西偏南方向、87.3°仰角发射,飞行顶点高度达到316km,从起飞到溅落共飞行约10min。

天鹰系列火箭是航天动力技术研究院研制生产的民用探空火箭产品,目前已成功发射50余发,成功完成了我国“子午工程”科学探测、空间环境垂直探测、气象服务保障等多项任务。

(魏京华)

苏格兰研制人形机器人或2021年登陆火星

苏格兰爱丁堡机器人中心研发出一款太空机器人——“瓦尔妲基丽娅”,有望在2021年登陆火星进行探索。

该机器人身高1.8m,体重125kg,双脚直立行走,胳膊能够抓住物体,对于在火星执行任务非常有用。爱丁堡机器人中心和美国国家航空航天局(NASA)的研究人员希望能够在航天员登陆火星之前的15年内,将“瓦尔妲基丽娅”送到火星以帮助航天员执行任务。

目前,该机器人还是个基本骨架,仅能走上3个小台阶,伸手握住一些东西并递给别人。如果有人推他,他会摇晃一下或退回来。研究人员希望该机器人能在人类建立的特殊环境下工作,并实现机器人与人之间的互动。未来,“瓦尔妲基丽娅”或将为登陆火星的航天员提供服务,并最终保障第一批人类移民火星。

(王保成)

长征七号火箭运抵海南文昌发射场

5月16日16时,随着最后一辆运输车缓缓驶入海南文昌航天发射场的大门,长征七号运载火箭首飞箭的运输工作圆满结束,首飞任务进入了全面实施阶段。

本次运输采用海运与公路运输相结合的方式。其中,海运路线为天津港至海南文昌清澜港,途经渤海、黄海、东海、台湾海峡、南海等海域,总航程约3092km,用时六天六夜。公路运输则采用由火箭抓总研制单位中国航天科技集团公司中国运载火箭技术研究院自行设计的集装箱和特种运输车。由于箱体体积较大,路况复杂,运输车队严格控制运输速度,逐台通过清澜大桥,保证运输过程安全、准时。

长征七号运载火箭首飞是海南文昌航天发射场的首次发射任务。针对首飞任务特点,海南文昌航天发射场建立了首飞任务系统间协作机制,统筹推动各系统任务准备。根据任务大纲和火箭发射场技术要求,从提高参试设施设备安全性、可靠性入手,深入开展各项技术准备和岗位训练,全面进行了设备检修检测。目前,发射场设施设备状态良好,各项准备工作正按计划有序进行。

长征七号运载火箭现已全面完成各项研制和地面试验任务,具备了发射飞行验证条件。其首飞任务将全面验证火箭设计的正确性和各项性能指标,同时搭载了相关科研机构研制的有效载荷,用于开展空间科学技术试验研究。据悉,火箭运抵发射场之后,将进行单元测试、产品状态恢复、垂直总装、全箭测试等环节,并计划于6月下旬择机发射。

(魏京华)

日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)与菲律宾联合研制的“迪瓦塔”-1(DIWATA-1)微卫星成功释放。该卫星是菲律宾研制的首颗微卫星,也是JAXA首次从国际空间站的日本实验舱“希望”号上部署50kg级微卫星。

菲律宾首颗微卫星成功从国际空间站释放

DIWATA-1微卫星由日本东北大学、北海道大学、菲律宾迪里曼大学与菲律宾科技部合作建造,由JAXA负责发射和部署入轨。该卫星于2016年3月23日由“宇宙神”-5火箭发射升空,搭乘美国轨道ATK公司的“天鹅座”货运飞船(CRS-6)抵达国际空间站,于4月27日早8时45分(日本标准时间)从“希望”号实验舱部署。

据悉,该卫星研制用时约1年,星上配备4台不同放大倍数的相机,其中包括1台鱼眼镜头相机,以及星载液晶光谱相机。另外,其还载有1台地面分辨率3m的望远镜。星载液晶光谱相机由北海道大学和东北大学提供。DIWATA-1卫星重约50kg,尺寸为55cm×35cm×55cm,设计运行在距地面400km的低地球轨道,菲律宾将通过该星拍摄的图像用于天气预报、灾害风险管理、农作物生长监测、领土边界监控等领域。此外,菲律宾还在研发“迪瓦塔”-2卫星,计划于2017年发射。

(支 林)

奥迪A7自动驾驶汽车在德国高速路测试

德国大众汽车集团子公司奥迪汽车公司研制的改进版奥迪A7自动驾驶汽车——Jack在德国高速公路上进行了测试,验证了新功能适应道路交通状况的能力。

据介绍,Jack在日常道路上行驶非常顺畅,例如,在超车时,其会与前面的卡车保持安全距离;要变换车道时,其会开启转向灯,表现得就像是一名司机;特别是在其它车辆变道时,其展现出了良好的规范性和礼貌性。此外,受测试的车辆还能够根据实时路况很自然地决定是刹车还是加速,具有优异的协调性。

(环 球)

本田公司展出全球最轻铝合金副车架

日本本田汽车公司在“人与车科技展2016”上,展出了其轻量化的铝合金制前副车架。据介绍,该副车架采用复杂的一体成型中空封闭截面结构,成为全球最轻的铝合金制副车架。该副车架现已在量产型燃料电池车“CLARITY FUEL CELL”上投入使用。

该副车架采用铝压铸法加工而成。其加工方法的关键在于为获得中空封闭截面而使用的模芯。副车架是大尺寸部件,因此向模具中注入铝合金熔融液时的压力较高。为了承受这一高压,并使铝压铸品成型后容易排出(排砂),本田公司在砂模表面实施了涂层处理。这种涂层材料不仅耐压缩负荷能力较强,还可制成较脆的砂模。该新型铝合金制副车架的重量比原来减轻了约20%,平均壁厚为3mm左右。但是,其制造成本高于原来的实心型铝合金制副车架。

(日 经)

重汽SITRAK-C7H AMT车型成功试制下线

中国重型汽车集团有限公司自主研制的SITRAK-C7H自动变速箱(AMT)车型在中国重型汽车集团有限公司济南商用车有限公司成功试制下线。

进入市场3年多以来,SITRAK车型以其先进的设计和精湛的制造工艺赢得了良好的市场口碑,特别是进入2016年以来,其销量更是呈现出爆发式增长的态势。在此背景下,为满足日益多样化的市场需求,中国重汽推出了397kW的SITRAK-C7H AMT车型。

该车配置HR7前轴(盘)、MCY13单后桥(盘)、TGA技术车架、ZF方向机、ABS+ASR、HW25712XA变速器(带福伊特缓速器),首次装配了中国重汽自主研制的HW25712XA变速器,可大幅降低司机的驾驶工作强度,使驾驶过程更加安全和轻松。

(重 汽)

由山东科瑞石油装备有限公司自主研发的全球首台仪表混砂车成功交付客户。该车集成、优化了混砂车与仪表车的所有功能,实现了“一车多能”,将以往由压裂、管汇、混砂、仪表等4种车型组成的压裂成套设备减少为压裂、管汇、混砂仪表3种车型,可为客户节省采购成本近千万元,还可提高作业效率与质量,提升操作便捷性。

科瑞石油公司推出全球首台仪表混砂车

据介绍,该仪表混砂车的创新点在于其在将混砂车与仪表车完美结合的同时,成本仍控制在与一台混砂车相近的水平。该车的排量为40桶/分钟,输砂器的直径由30.48cm减小为20.32cm,选用了新型液压马达,可保证输砂器在低转速时稳定运行,打破了混砂设备发展的瓶颈,标志着混砂设备正式跨入低排量时代。该车采用拖车式构造,通过结构模块的优化重组,提高了设备操作的便捷性与舒适性,也极大地释放了车体空间。其控制室面积达6m2,在控制室内可同时完成混砂控制与仪表控制;其排出离心泵部署在车体一侧,在保养、更换泵体时无需拆卸控制室,从而大幅提高了工作效率,节省了时间。

(技 装)

乐卡车联推出商用车首款智能后视镜

以智能车载硬件终端为入口,北京乐卡车联科技有限公司推出了商用车首款智能后视镜。

该智能后视镜集成了高级驾驶辅助系统(ADAS)、行车记录、倒车影像、停车监控、一键救援等多种功能,有效地提升了司机驾驶的安全性。其中,在危险发生前,ADAS可提前预警,避免或减少事故发生;当遇到危险时,司机可通过遥控器一键进行报警求助;其可通过直播的方式,向企业平台端及车主移动端发送即时影像信息;凭借云平台的支持,其还能够在危险发生时将车辆状态等相关数据自动备份到云端,形成完整的证据链条,以供后续调查取证。

除此之外,该智能后视镜还集成了不停车电子收费系统(ETC)功能,可与ETC一卡通业务深度融合;其还可集成“车旺大卡”、“好专线”、“货运地图”、“沿途天气预报”等功能,为车主出行打造定制化版本的产品,实现与物流上下游产业的无缝对接。该智能后视镜还可有效地集成位置信息、货物信息、司机、路况信息等大数据并进行分析,建立货运行业数据模型,进而充分挖掘数据价值,不断优化行业运力,降低物流成本,提升运输效率。该智能后视镜采用8.8英寸高亮平面转换(IPS)全视角、1920×480高清分辨率、全贴合窄边框的屏幕,搭载四核64位MTK6735A处理器、2GB RAM+16GB EMMC flash内存,采用4G LTE 5模13频全网通制式、GPS+北斗双模配置,还配备G-sensor、O-sensor、陀螺仪等多种高精度传感器,以及专为商用车定制的耐压130V的防浪涌模块。软件配置上,其为商用车定制了带有主驾和副驾模式的“DUI·兑系统”。

(凤 凰)

新长征公司研制成功全球最大车载游戏巨型屏幕车

中国运载火箭技术研究院北京航天发射技术研究所所属航天新长征电动汽车技术有限公司研制成功的全球最大车载游戏巨型屏幕车亮相清华大学新产品发布会现场。

该车填补了国内外大型车载移动LED大屏车的空白,首台车成功与英雄传媒/ImbaTV合作应用到电子竞技领域,由“擎天柱”原型彼得比尔特389作为该车车头,车辆设计不仅在结构、材料方面突破了传统思路,而且在液压举升扩展方面融入了航天核心技术,布局规划、内饰装修方面融入了电子竞技行业特性。其厢体长14m,宽2.5m,高3.98m,内设两个参赛区共10人的竞技赛位,整车展开面积为75.5m2;车载LED屏完全展开后面积为60m2,可同步展示多画面游戏赛况,大屏幕能够以折叠形式收纳于厢体内部,适用于户外各种复杂环境。该车的设计依托航天技术力量,且大量采用了有限元分析和动态仿真技术,既满足了强度、刚度要求,又保证了整车的轻量化,提高了动力性。

该车载游戏巨型屏幕车的问世,不仅扩展了新长征公司的产品型谱,而且实现了展示平台的可移动性和机动灵活应用。

(运 载)

中华V3纯电动版或将年底上市续航超250km

中华V3纯电动版车型或将在2016年年底正式上市。该车将搭载一台永磁同步电机,续航里程超过250km。

中华V3纯电动版车型的外观与汽油版车型差别不大,仅在前进气格栅和车身等处采用蓝色装饰。其内饰也与汽油版整体造型基本一致,不同的是使用了蓝色装饰,更显时尚个性。配置方面,中华V3纯电动版车型配备了多功能方向盘、7英寸显示屏多媒体系统、智能手机互联系统、一键启动、无钥匙进入、电子稳定控制系统(ESC)等配置。动力方面,其搭载一台最大功率65kW的永磁同步电机,配备三元锂电池组,续航里程大于250km。充电方面,其在直流快充模式下充满电需30min,交流快充模式下充满电需6h,慢充模式下充满电需12h。

(易 车)

北奔重汽携3款产品亮相第十四届北京国际车展

中国兵器工业集团公司北奔重型汽车集团有限公司携北奔新型智能渣土车、北奔纯电动客车,以及V3ET高效版物流牵引车等3款产品亮相2016(第十四届)北京国际汽车展览会。

新型智能渣土车是为解决城市渣土运输过程中存在的“抛、洒、漏”等难题,专门开发的一款自卸车产品。其采用人性化的设计结构,具有环保可靠、安全智能等特点,已在合肥、上海、杭州、呼和浩特等大中型城市投入使用。

纯电动客车是北奔重汽公司与杉杉集团有限公司合作开发的一款新产品,专为提升城市公交运输效率、降低城市公交系统带来的环境污染而研发设计,其超强的续航能力、舒适的乘坐体验已获得多地公交公司的青睐。

V3ET高效版物流牵引车是北奔重汽公司着眼于世界先进重型卡车发展,致力于提高高速物流效率而研发的车型。其安全性、可靠性、节油性、舒适性,以及智能和服务等均得到了提升与改进。

(新 华)

我国高铁轨道板技术打破德日技术垄断

由中国铁路总公司和天津银龙预应力材料股份有限公司共同研究设计的高速铁路CRTSⅢ型先张法预应力轨道板流水机组生产工艺通过专家组审查。专家组认为,其核心技术工艺、装备为国际首创,达到国际领先水平。

轨道板是高铁轨道工程的重要组成部件,是保障列车高速、安全、平稳运行的关键。据介绍,我国自主研制的CRTSⅢ型先张法预应力轨道板打破了日本和德国的技术垄断,与原日本技术的Ⅰ型轨道板和德国技术的Ⅱ型轨道板相比,克服了配筋系统、预应力双向张拉系统、绝缘设计装置、轨道板连接系统、封锚系统等多方面的不足。

据了解,此次通过专家组审查的流水机组生产工艺属于第二代CRTSⅢ型先张法预应力轨道板生产线,与第一代生产线相比,其具有钢模流动循环使用、张拉力均匀、质量控制精准高效、成本低、产能高等优点。

(环 球)

中车唐山世界首列氢燃料混动有轨电车下线

世界首列商用型燃料电池/超级电容混合动力100%低地板现代有轨电车在中车唐山机车车辆有限公司下线。该电车是在国家“十二五”科技支撑计划支持下获得的重要成果,实现了有轨电车领域的重大创新,代表了该领域的世界最高水平。

该电车采用2动1拖3辆编组,设置乘客座位66个、残疾人轮椅区2个,最大载客量336人,可根据用户需求灵活调整编组和载客量。据介绍,该电车一次快速加氢仅需15min,可持续行驶40km以上,最高运行时速达70km。

(新 华)

由广州地铁集团有限公司承担的广州市产学研项目——地铁车辆轮对数据自动测量设备及系统自主研发成功,正式进入为期3个月的试用期。

广州地铁成功自主研发车辆轮对数据自动测量设备

地铁车辆轮对数据自动测量设备及系统是一种专用于地铁车辆轮对磨耗检测的设备及数据管理系统,能够在线检测地铁车辆轮对相关部位的尺寸。当列车匀速通过该系统时,其能够快速、准确地检测出车号,以及车轮的轮缘厚度、轮缘高度、直径等重要参数,并具备一定的轮对踏面异常识别能力。

相对于目前的车辆轮对人工测量法,该系统具有精度高、速度快、可靠性高等特点,不仅能够提高地铁车辆的检修水平,延长轮对的使用寿命,还能够节省人力成本,提高工作效率,并为指导车辆轮对维修提供有效的技术支持,在轨道交通行业具有较高的应用推广价值。

(新 华)

中美合作首次实现电子谷自由度的电学调控

美国加州大学伯克利分校与中国科学院半导体研究所的研究人员合作,首次在单层过渡族金属二硫化物(TMDC)材料中实现了电子谷自由度的电学调控。

据悉,固体材料中的电子具有谷自由度,以谷自由度作为信息载体的器件具有集成度高、运行速度快、能耗低,以及信息非易失性等特点。通常,研究人员主要采用光学手段调控TMDC二维材料中的电子谷自由度,而利用电学手段调控电子谷自由度是实现谷电子器件的必要条件。

此次,研究人员以磁性半导体(Ga,Mn)As作为铁磁电极,实现了对单层TMDC材料的高效自旋注入。为了获得较高的自旋注入效率,研究人员发展了一种可精确定位干法转移单层TMDC材料的技术,在垂直易磁化(Ga,Mn)As薄膜上,获得了高质量的TMDC/(Ga,Mn)As异质结。在该异质结结构中,控制(Ga,Mn)As薄膜的磁化方向便可以调节注入自旋的极化方向,从而在不同的能谷中产生极化的载流子。谷极化度可以通过电致发光的自旋极化度进行检测。

该项研究工作不仅首次利用电学方法实现了谷载流子的产生和调控,还为谷电子学和自旋电子学的研究提供了支撑。

(科 技)

科学家首次观测到阿秒级电子震荡

由德国马克斯·普朗克量子光学研究所(MPQ)、慕尼黑大学,美国佐治亚州立大学,日本筑波大学等组成的国际研究团队创新性地将实验和理论技术相结合,首次成功观测到了阿秒(10-18s)级电子震荡,有望将电子产品的运行速率提高几个数量级。

据悉,目前最先进的电子产品处理频率已达数十亿赫兹,这一频率难以再大幅度提高。光的电场方向转换频率极高,而且电子可以在固体中移动。研究人员发现,在光学频率下操纵物质的电子特性是可行的。在实验中,研究人员将瞬时功率极强的飞秒(10-15s)激光脉冲照射到SiO2玻璃中。光脉冲仅包括一个单一的强振荡周期,因此,电子仅左右震荡一次。这样,研究人员首次观测到了脉冲激光从薄玻璃片通过后光场的全部瞬时特性,掌握了阿秒量级时间内电子的动态。实验结果表明,电子发生震荡反应与光射入仅有数十阿秒的延迟,能量在这段延迟时间内完成了在光波和物质之间的传递。

未来,这一方法也可用来优化超快信号的处理过程。当光脉冲消失后,可逆交换的能量(变成废热)越少,未来就越适合用于制作光场驱动的电子器件。这表明,未来光驱动电子产品的转换介质具有不产生废热的潜力。

(布 冬)

美国IBM公司在相变存储(PCM)技术领域取得重大研究突破,在世界上首次实现了单个相变存储单元存储3个比特数据。该项突破有助于降低PCM的成本,并有望加快其产业化步伐,最终为物联网时代呈指数级增长的数据提供一种简单且快速的存储方式。

IBM公司相变存储技术研究获突破

目前,业界的主要存储器产品包括动态随机存取存储器(DRAM)、硬盘,以及闪存等。PCM作为一种潜在的通用存储技术,因拥有良好的读写速度、耐用性,以及非易失性等优势,成为存储产业的“后起之秀”。PCM在断电时不会像DRAM那样丢失数据,能够承受至少1000万次读写循环(闪存仅能耐受3000次写循环)。PCM材料拥有非结晶态和结晶态两个稳定的状态。为了在PCM的单元内存储“0”和“1”,先要向其施加一个高或中等电流,“0”被编入非结晶态,“1”则被编入结晶态或者相反;再朝其施加低电压,就能读取写入的数据。

未来,PCM既可以“独当一面”,也可作为快速缓冲贮存区,与闪存等存储方式“强强联手”,例如,可将企业数据库存储在PCM内,用于处理金融交易等紧急事务。

(刘 霞)

龙芯3B六核高性能通用处理器平台发布

龙芯中科技术有限公司推出龙芯3B六核高性能通用处理器平台。

据介绍,龙芯3B是一款拥有6个处理器核心的高性能通用处理器,采用32nm制程工艺制造,工作主频为1.2GHz。在硬件方面,其采用Mini-ITX迷你规格主板,板载AMD RS780E南桥芯片,搭载AMD Radeon HD 6770独立显卡,配备固态硬盘,提供一个千兆网络接口,以及PCI、PCI-E、SATA、USB等多种外设接口。在软件方面,其可搭配优化的“中标麒麟”桌面操作系统、Fedora操作系统,亦可预装WPS办公套件、Chrome浏览器、搜狗拼音输入法等主流桌面电脑软件。

相对于原有的龙芯3A四核处理器,龙芯3B六核处理器的各项参数都有了显著改进,大幅提升了产品性能。

(驱 动)

破碎多次也能自动恢复功能的新型电子材料问世

美国宾夕法尼亚州立大学和哈尔滨理工大学的研究人员合作,研制出一种即使破碎多次也能自动恢复所有功能的新型电子材料,有助于提升可穿戴电子设备的持久性和耐用性。

通常,柔性电子设备的电子材料在经过多次破碎和修复之后功能就会受损。研究人员在实验中将氮化硼纳米片添加到一种聚合物原材料上,氮化硼纳米片通过其表面的氢键结合,当两块纳米片距离很近时,氢键之间自然出现的电子吸引作用会使其紧密相连;当氢键恢复时,纳米片也自动恢复,实现修复功能。实验结果显示,这种材料在遭受破坏后能够恢复绝缘体的所有属性,包括机械强度、破坏强度、电阻、导热性,以及绝缘性等。这种新型电子材料非常坚固,而且由于氮化硼纳米片让水分无法渗透,因此,采用这种新型电子材料制作的设备还具有一定的防水性能,可在潮湿环境下工作。

(刊 综)

中科院铟镓砷MOSFET射频开关芯片研究获进展

中国科学院微电子研究所高频高压器件与集成研发中心在高迁移率铟镓砷(InGaAs)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)研究领域取得新进展。

高迁移率InGaAs MOSFET是在InGaAs高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的基础上引入高K介质金属栅技术而发展起来的新一代半导体器件,被国际学术界和半导体产业界认为是延展摩尔定律至5nm节点的主要技术选择。

中科院微电子所研制的InGaAs MOSFET射频开关芯片在移动通信频段具有优越的射频开关特性,在0.1GHz~3GHz无线通信频段内插入损耗为0.27dB~0.49dB,隔离度达到35dB~68dB,比传统InGaAs HEMT射频开关具有更高的射频输出功率和功率附加效率,在5G智能手机与高速Wi-Fi领域具有广阔的应用前景。

(微 电)

浙江大学和英国剑桥大学的研究人员采用可降解金属、鸡蛋清等物质制造出一种可被人体体液溶解、吸收的“忆阻器”,可应用于疾病诊断和治疗等领域。

可被人体吸收的电子器件问世

据介绍,“忆阻器”是一种能够实现信息存储功能的电子器件。研究人员开发的新型“忆阻器”是一片薄薄的圆形单晶硅衬底,上面整齐地排列着由镁和钨薄膜金属构成的16个白色小方块电极阵列,电极中间的核心材料是一层30nm厚的蛋白,可储存16bit大小的信息。

研究人员表示,该新型“忆阻器”植入人体内后,可以执行体征监测、疾病预警、伤口愈合跟踪等功能,并能够将信息无线传输给医生或患者,以便采取后续措施。实验表明,该新型“忆阻器”可读写数百次,在干燥情况下,信息可储存3个月,而将其放入水中或人体体液中时,整个器件在3天时间内就几乎能够完全溶解。

未来,研究人员还将使用可降解材料研发人工心脏、人工皮肤等电子器件,为开发各类人体植入电子系统提供技术支撑。

(科 日)

日本开发出可长期植入人体的有机放大电路

日本东京大学与大阪大学合作开发出了电极具有生物相容性且质地柔软的有机放大电路。这种电路可以长期植入人体,稳定地测量微弱的心电信号,辅助确定心脏的发病部位,有望作为新一代元器件获得广泛应用。

研究人员通过在聚轮烷的水凝胶中均匀混合单层碳纳米管制备出了该电路。碳纳米管由于表面积大,容易聚集成束,因此很难在凝胶中均匀分散。研究人员此次采用了通过离子液体来分离碳纳米管的技术,使纳米管在凝胶中均匀分散,成功实现了凝胶的导电化。

据悉,这种凝胶质电路的杨氏模量达到10kPa等级,质地柔软可伸缩,导纳为100mS/cm2,在柔性材料中电流的流通性最好。在宽达10Hz~106Hz的频率范围内,其导纳基本一致。另外,研究人员还将这种凝胶质电路与在厚度1μm的极薄高分子薄膜上配置有机晶体管的放大电路集成到一起,开发出了配备放大电路的片式生物电势传感器。放大电路以6mm为间隔,排列成8×8的格子状。该放大电路传感器可将信号放大200倍,在100Hz频带的放大率为100倍,在1000Hz的放大率超过10倍。

(宗 介)

水下通信领域取得重大技术突破有望告别“对讲机”时代

哈尔滨工程大学完成了“远程、矢量、全双工水声通信技术”项目的基础性研究工作,在国际上首创了具有全双工通信能力和组网能力的水声通信机,解决了过去水下声波通信中收发不能同时工作的问题。

在样机实验中,研究人员成功实现了5km距离的双向同步数据传输。这一水下声通信领域的重大技术突破,意味着未来水下通信有望告别“对讲机”时代,实现像在陆地上打电话一样的体验。

海水对无线电波有较强的吸收作用,因此,无线电波在水下传播一般不超过百米,而声波在水下能够以1.5km/s的速度传播上千千米。但由于水下复杂环境和水声信道的限制,水下声波通信在质量、效率和组网能力等方面远落后于当前飞速发展的无线电通信。哈工程研究人员所攻克的水下声波通信技术,克服了目前水下有缆通信的弱点,大幅提高了获取数据的灵活性、时效性,降低了风险和费用。同时,该技术也是对目前无缆半双工水下通信设备的创新和提升,大幅提高了网络效率和信息吞吐量,以及水声通信系统的稳定性。

(科 日)

荷兰的一个研究小组发现了一种能够完全集成在光学电路中进行光学量子计算的单光子源。据称,这一发现为单光子量子计算的实现铺平了道路,单光子量子计算或有望成为现实。

集成在光学电路中的单光子源问世

据介绍,要打造一个高效的单光子量子计算系统,面临的最大挑战是将多个此前互不兼容的组件整合到一个平台上。这些组件包括:单光子源(如量子点)、路由设备(如波导),以及用于操纵光子的腔体、过滤器,还有量子门装置和单光子探测器等。在新研究中,研究人员创造性地采用“纳米机械手”,将能产生量子点的单光子嵌入一段纳米导线内,并将其封装在一个波导中。一旦进入波导内,研究人员就能操纵单光子使其进入特定的光学电路。线性光学量子计算中最重要的性能指标是单光子源与光子信道之间的耦合效率。低效率代表光子的损失,会降低计算机的可靠性。目前试验装置已能达到24%的耦合效率,经过对波导设计和相关材料的优化,这一数据有望提升到92%。

此外,研究人员还计划在芯片上实现量子纠缠,以增加光子电路和单光子检测器的复杂性,最终实现在芯片上集成量子网络的目标。

(中 科)

ABB集团推出全新可定制传动远程状态监控服务

瑞士ABB集团推出了全新可定制传动远程状态监控服务。该服务包含一份专家提供的传动状态的分析报告,以及关于潜在故障或报警的状态提醒邮件,可利用远程数据制定预测性维护规划,以确保设备可用、可靠和可维护。

据悉,对某些行业来说,设备的意外停机会造成高昂的损失,亟需一种解决方案来评估设备的运行风险。ABB集团的远程状态监控服务基于“物联网+”技术实现,可实时提供传动项目准确的信息,帮助预测维护需求、运营风险和可能的系统故障,提高设备性能,延长设备使用寿命,保障生产按照计划运行,还可利用远程数据识别系统故障或生产问题的早期征兆。用户仅需在“my ABB”客户端上创建个人账户,就能在笔记本电脑、台式电脑或移动终端上监控设备的可用性、状态、操作参数和故障时间等实时数据,还可生成带有清晰图表的定制化性能报告。

(国 船)

德国扎克公司脱硫洗涤塔获DNV-GL首张合格证书

德国扎克有限公司在“MT LEVANA”号油轮上成功加装了废气脱硫洗涤塔。经过1年多的严格实船测试,其各项排放指标均达到优秀水平,挪威船级社(DNV)与德国劳氏船级社(GL)向扎克公司发放了全球首张“开式+闭式”多流废气洗涤塔合格证书。

该废气脱硫洗涤塔可同时处理1台主机、3台发电机和2台燃油锅炉所产生的废气。在排放控制区域,主辅机可连续不间断使用传统高硫重油,无需转换价格高昂的低硫柴油,大幅减少了船舶的运营费用,并省去了过程繁琐的转油操作。该废气脱硫洗涤塔配置了“开式+闭式”的混合系统进行废气处理,不但能够满足在排放控制区域废气硫氧化物允许排放量≤0.1%的要求,还可保证船舶长时间行驶在洗涤水零排放区域。

据悉,“MT LEVANA”号船东表示,该废气脱硫洗涤塔产品数据管理系统质量稳定、可靠,使用效果良好,计划将其用于对后续船舶的改造。

(国 船)

玉柴联合动力首台6K艇用发动机交付使用

玉柴联合动力股份有限公司研制的蓝鲸动力6K艇用发动机——YC6K500L-C20成功交付台州某船厂。搭载该发动机的24m游艇航速可达18kn。

据悉,蓝鲸动力6K系列艇用发动机产品定位于中高端产品市场,对标国外知名品牌产品,采用德国博世集团高压共轨燃油喷射系统,通过二次喷射,可实现高效逆向冷却;采用专利的集成水套式排气歧管等先进技术;在安装尺寸上具有互换性,并且具有噪音低、振动小、舒适性好等特点。

(国 船)

德国Torqeedo公司推出新款巡航发动机

德国Torqeedo公司推出新款巡航发动机产品——Cruise 10.0R。

该巡航发动机的峰值功率为12kW,连续功率为10kW,电压为48V,可在航速高达17.2kn的情况下实现零燃油泄漏。

该巡航发动机的最小型产品重量为47.2kg,可在最大转速1400rpm、静推力142.9kg的情况下实现动力倾斜功能。其电动机在38.5cm~63.9cm范围内拥有3种轴长规格,可与各种船舶配套。

该巡航发动机具有防腐蚀性能,适用于海水环境,并能彻底防水,可广泛应用于恶劣环境和极端条件下。

(国 船)

威海普益船舶废气清洗系统获突破

威海普益船舶环保科技有限公司开发的威海普益船舶废气清洗系统获颁法国船级社(BV)、英国劳氏船级社(LR)废气清洗系统原理认可证书,标志着该公司突破国际技术封锁,产品跻身世界一流。

据悉,威海普益船舶废气清洗系统采用该公司与大连海事大学共同研发的“镁基-海水法”船舶废气清洗系统,拥有自主知识产权,能够满足《国际海事公约》船舶废气脱硫排放最严格的标准。该废气清洗系统已先后在“冰河号”、“凌云河号”两艘集装箱船上进行了多次船上试验,最终取得了在船舶最大燃油硫含量3.5%情况下,经废气清洗系统后达到《国际海事公约》规定的硫含量最严格值0.1%标准的良好效果,技术达到国际领先水平。与同类产品相比,“镁基-海水法”船舶废气洗涤系统应用流畅,操作简单,具有产品占船用面积小、运行成本低、废液排放固化物少、无需占用空间收集存放、脱硫不易结垢、无二次污染、投资效益明显等优点。今后,船舶无需使用昂贵的船用低硫燃油,也无需改装液化天然气燃料系统,仅需安装一套威海普益船舶废气清洗系统,就能够变身为真正的“绿色船舶”。

(国 船)

美国Aquabotix公司推出小型水下机器人

美国Aquabotix公司推出小型检查类水下机器人——“Endura”号,即将投入应用。

“Endura”号拥有智能化设计及较高的性能配置,内置一台完整的计算机,可通过软件程序实现自动控制;采用流体动力学设计,可实现水下灵活行动;采用高扭矩电机,航速可达5kn;配备5台高精度力矩电动机;配备深度、温度、数字罗盘和泄漏检测器等传感器组件;配备1080分辨率倾斜真高清摄像机,可实现360°旋转或180°倾斜;额定下潜深度100m,最大下潜深度300m;有效载荷能力约为2.7kg;具有高强度发光二极管照明设备。此外,其还配备了声纳系统、全球卫星定位系统(GPS)、多普勒(DVL)系统、超短基线(USBL)系统、Wi-Fi、蓝牙、卫星通信等辅助系统。

“Endura”号使用便利,可在3min内完成下水作业准备,约3h就可以产生基本的驱动能力,水下作业时间长达3天,依靠锂电池运行的标准时间为4h,还可利用交流电连续工作,产品性能及可靠性均高于同类型其它小型水下机器人产品,具有广阔的应用前景。

(国 船)

国产船舶交通管理系统研究项目通过验收

5月23日,由大连海事大学所属大连海大船舶导航国家工程研究中心有限责任公司承担的“国产船舶交通管理系统(VTS)”研究项目通过验收。验收专家一致认为,该项目难度大,技术复杂,成果填补了相关领域的国内空白,总体技术达到国际同类系统的先进水平,经济和社会效益显著,具有重要的应用和推广价值。

该项目构建了系统总体框架和技术标准体系,突破了船舶交通显示动态自适应界面控件集、全自动海图更新和动态信息发布查询等技术,实现了拥有完全知识产权的VTS系统国产化;率先在国内研制了全寿命周期的高性价比全固态VTS雷达,其最大探测距离、精度、分辨率和可靠性均高于国外同类产品;首次提出了基于随机有限集理论的VTS目标跟踪技术,在原有跟踪算法的基础上,采用随机有限集理论对跟踪效果进行了进一步优化,改善了目标跟踪准确性和稳定性,优化效果良好;首次提出了基于全比特位高压缩比VTS信号和轨迹的存储及无缝场景无损图像回放技术,通过建立索引的方式将有效数据压缩掉90%的冗余,节省了大量的存储空间;根据数据流量实时动态计算合理的时间间隔,建立时间戳,对回放、拖动、快进、快退等操作的响应瞬间完成,无缝衔接、无延迟。

(国 船)