緒論：寫(xiě)作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇航空航天發(fā)展趨勢(shì)范文，希望它們能為您的寫(xiě)作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

增材制造技術(shù)又稱快速成型技術(shù)（RapidPro－totyping，RP），是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)的一種利用材料堆積法制造實(shí)物產(chǎn)品的一項(xiàng)高新技術(shù)．該技術(shù)借助計(jì)算機(jī)、激光、精密傳動(dòng)和數(shù)控等手段，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）集成于一體，以逐層累積的建造方式在短時(shí)間內(nèi)直接制造產(chǎn)品樣品，無(wú)需傳統(tǒng)的機(jī)械加工設(shè)備和工藝，顯著地縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力［1］．相比傳統(tǒng)機(jī)械制造方法，增材制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)模具等的快速制造，在單件或小批量生產(chǎn)用機(jī)械制造過(guò)程中，具有制造成本低，周期短的優(yōu)勢(shì)，因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)［2］．

1增材制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1．1增材制造技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展

增材制造技術(shù)最早出現(xiàn)在1892年，美國(guó)Blan－ther用分層制造法構(gòu)成地形圖并申請(qǐng)了專利，開(kāi)啟了該技術(shù)發(fā)展的序幕．20世紀(jì)80年代，RP技術(shù)經(jīng)歷了快速及根本性的發(fā)展，僅在1986～1998年期間注冊(cè)的美國(guó)專利就有274個(gè)［3］．美國(guó)的3DSystems公司于1988年生產(chǎn)出了世界上第一臺(tái)液態(tài)光敏樹(shù)脂選擇性固化快速成型機(jī)（SLA－250）．20世紀(jì)90年代后期，出現(xiàn)了3DP、SDM、SGC、FDM等十幾種不同的快速成型技術(shù)．2012年美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬為重振美國(guó)制造業(yè)提出一系列計(jì)劃，將3D打印技術(shù)列為11項(xiàng)重要技術(shù)之一．英國(guó)技術(shù)戰(zhàn)略委員會(huì)“未來(lái)的高附加值制造技術(shù)展望”中，把增材制造技術(shù)列為提升國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)的22個(gè)應(yīng)優(yōu)先發(fā)展技術(shù)之一［4］．目前，美國(guó)Ford汽車(chē)公司和DuPont公司已經(jīng)在他們的生產(chǎn)線上采用RP技術(shù)，美國(guó)Pratt＆Whitney公司已應(yīng)用RP技術(shù)制造鑄造熔模．歐洲和日本等國(guó)家也不甘落后，紛紛進(jìn)行RP技術(shù)及設(shè)備研制等方面的研究工作，如德國(guó)的EOS公司、以色列的Cubital公司以及日本的CMET公司等［3］．近年來(lái)，采用RP設(shè)備最積極的地區(qū)是東亞，尤其是韓國(guó)、香港、新加坡［5］．國(guó)外RP技術(shù)在航天航空、汽車(chē)交通、醫(yī)療器械、藝術(shù)創(chuàng)作等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用．

1．2增材制造技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展

我國(guó)于90年代初才開(kāi)始增材制造技術(shù)研究，雖短短20余年時(shí)間，卻得到了工業(yè)界的高度重視，發(fā)展迅速．2013年，國(guó)內(nèi)媒體紛紛報(bào)道，將RP技術(shù)稱為“3D打印—無(wú)所不能的未來(lái)”［6］、“幾乎顛覆傳統(tǒng)的制造模式”［7］等．我國(guó)已擬定增材制造技術(shù)路線圖和中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，中國(guó)工程院2012年1號(hào)文件內(nèi)容即為進(jìn)行“增材制造技術(shù)工程科技發(fā)展戰(zhàn)略的研究”，成立了由華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)、北京航天航空大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)和國(guó)防科工委625所等專家組成的工作組，并已在2013年3月提交相關(guān)咨詢研究報(bào)告［4］．目前，我國(guó)已初步形成增材制造設(shè)備和材料的制造體系．部分國(guó)產(chǎn)設(shè)備已接近或達(dá)到美國(guó)公司同類產(chǎn)品的水平，設(shè)備及材料價(jià)格便宜．在國(guó)家科學(xué)技術(shù)部的支持下，我國(guó)已在深圳、天津、上海、西安等地建立一批向企業(yè)提供快速成形技術(shù)的服務(wù)機(jī)構(gòu)，推動(dòng)了增材制造技術(shù)在我國(guó)的廣泛應(yīng)用．另外，我國(guó)的部分科研院所和企業(yè)已研發(fā)出光固化、金屬熔敷、生物制造、陶瓷成形、激光燒結(jié)、金屬燒結(jié)、生物制造等類型的增材制造裝備和材料［8］，取得了很好的效果．但與工業(yè)化國(guó)家相比，我國(guó)RP技術(shù)的研究和應(yīng)用尚存在一定的差距．

2增材制造技術(shù)基本成型原理與工藝

2．1增材制造技術(shù)的原理

增材制造技術(shù)是采用離散∕堆積成型的原理，通過(guò)離散獲得堆積的路徑、限制和方式，經(jīng)過(guò)材料堆積疊加形成三維實(shí)體的一種前沿材料成型技術(shù)［9］．其過(guò)程為：對(duì)具有CAD構(gòu)造的產(chǎn)品三維模型進(jìn)行分層切片，得到各層界面的輪廓，按照這些輪廓，激光束選擇性地切割一層層的紙（或樹(shù)脂固化、粉末燒結(jié)等），形成各界面并逐步疊加成三維產(chǎn)品［10］．由于增材制造技術(shù)把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加，因而可以在沒(méi)有模具和工具的條件下生成任意復(fù)雜的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性［11］．增材制造技術(shù)體系可分解為幾個(gè)彼此聯(lián)系的基本環(huán)節(jié)：三維模型構(gòu)造、近似處理、切片處理、堆積成形、后處理等．增材制造過(guò)程如圖1所示．

2．2增材制造技術(shù)的制造工藝

隨著CAD建模和光機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，增材制造技術(shù)的工藝發(fā)展很快，按照所用材料和建造技術(shù)的不同，目前投入應(yīng)用的已有十余種工藝方法．其中發(fā)展較為成熟的主要有光固化立體成型、分層實(shí)體制造、選擇性激光燒結(jié)等．上述工藝發(fā)展較為成熟，在此不再贅述．金屬直接成形法可以實(shí)現(xiàn)具有較高致密度和力學(xué)性能產(chǎn)品的快速制造，但工藝難度大，因此整體還處于技術(shù)研究階段［2］．現(xiàn)將發(fā)展?jié)摿^大、較前沿的金屬直接成型工藝進(jìn)行重點(diǎn)介紹．2．2．1激光立體成形技術(shù)激光立體成形技術(shù)（LSF）是在快速成形技術(shù)和大功率激光熔覆技術(shù)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的先進(jìn)制造技術(shù)［12］．該技術(shù)綜合了激光技術(shù)、材料技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)和數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)，通過(guò)逐層熔化、堆積金屬粉末，能夠直接從數(shù)據(jù)生成三維實(shí)體零件，具有無(wú)模具、短周期、近凈成形、組織均勻致密、無(wú)宏觀偏析等優(yōu)點(diǎn)［13］．這項(xiàng)技術(shù)尤其適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的整體制造，在航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景．目前，LSF的研究不斷取得突破性進(jìn)展，發(fā)展迅速．如西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在國(guó)內(nèi)率先提出LSF發(fā)展構(gòu)思，并研發(fā)一套完整的高性能致密金屬零件的激光立體成形理論、技術(shù)與裝備，榮獲陜西省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)［14］．近年來(lái)，LSF在大型鈦合金構(gòu)件的研究方面取得重大突破，解決了其變形控制、幾何尺寸控制、冶金質(zhì)量控制、系統(tǒng)裝備等方面的一系列難題［4］，如試制成功C9飛機(jī)翼肋TC4上下緣條構(gòu)件．另外，LSF在一些理論研究方面也取得一些進(jìn)展，如激光成形凝固組織的理論分析；TC4合金的α＋β兩相組織控制、斷裂韌性、疲勞性能的研究；激光立體成形鎳基合金室溫拉伸和高溫持久性能研究等．LSF在航空航天領(lǐng)域的設(shè)備修復(fù)、激光組合制造、現(xiàn)場(chǎng)維修和再制造以及醫(yī)用植入體應(yīng)用等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用．其中，航空航天領(lǐng)域研究進(jìn)展顯著，如航空航天高性能薄壁零件的成形、挽救常規(guī)技術(shù)不可修復(fù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件、修復(fù)高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)、尾氣能量處理透平機(jī)0Cr17Ni4Cu4Nb葉輪修復(fù)［4］等．LSF發(fā)展較快，已在國(guó)內(nèi)外獲得廣泛應(yīng)用，還須在工藝研究進(jìn)一步系統(tǒng)化、理論研究繼續(xù)深化、發(fā)展激光涂覆過(guò)程的實(shí)時(shí)觀測(cè)技術(shù)、開(kāi)發(fā)適用于該技術(shù)的合金材料、成形精度與成形速率如何達(dá)到最佳匹配［15］等方面加大研究力度．2．2．2激光選區(qū)熔化工藝激光選區(qū)熔化工藝（SLM）是激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的一種升級(jí)和衍生，是直接進(jìn)行金屬打印的最新前沿技術(shù)之一．該技術(shù)為將零部件CAD模型分層切片，采用預(yù)鋪粉的方式，掃描鏡帶動(dòng)激光束在計(jì)算機(jī)控制下沿圖形軌跡掃描選定區(qū)域的合金粉末層，使其熔化并沉積出與切片厚度一致、形狀為零件某個(gè)橫截面的金屬薄層，直到制造出與構(gòu)件CAD模型一致的金屬零件［16］．其工藝原理圖如圖2所示，SLM制造激光功率一般在數(shù)百瓦級(jí)，精度高（最高可達(dá)0．05mm），質(zhì)量好，加工余量小．除精密的配合面之外，制造的產(chǎn)品一般經(jīng)噴砂或拋光等后續(xù)簡(jiǎn)單處理就可直接使用．該技術(shù)燒結(jié)速度快，成型件質(zhì)量精度高，適合中、小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，尤其是復(fù)雜薄壁型腔結(jié)構(gòu)件的高精度整體快速制造［16］．SLM可為生產(chǎn)高精密、復(fù)雜器件提供全新的制造方法，應(yīng)用前景廣闊．如：美國(guó)GE公司在各大型企業(yè)中率先成立金屬材料激光熔化增材制造研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并在LEAP噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中采用SLM制造燃油噴嘴；美國(guó)NASA馬歇爾航天飛行中心于2012年采用激光選區(qū)熔化成形技術(shù)制造了復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零部件樣件，用于“太空發(fā)射系統(tǒng)”重型運(yùn)載火箭；2013年8月，NASA對(duì)SLM制造的J－2X發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器樣件進(jìn)行了熱試車(chē)試驗(yàn)并獲得成功；美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校太空發(fā)展探索團(tuán)隊(duì)用3D打印方法制造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室組件等［16］．在設(shè)備開(kāi)發(fā)方面，早在2004年，華南理工大學(xué)與北京隆源合作，在國(guó)內(nèi)選區(qū)激光燒結(jié)設(shè)備的基礎(chǔ)上首先開(kāi)發(fā)出選區(qū)激光熔化快速制造設(shè)備Dimetal－240．2012年，華南理工大學(xué)研發(fā)出最新精密型Dimetal－100成型機(jī)［17］．目前，各研究機(jī)構(gòu)一直致力于高（變）致密度、成型角度、薄壁、力學(xué)性能等基礎(chǔ)研究，適用于該技術(shù)的各種金屬材料及工藝研究有待開(kāi)發(fā)．

3增材制造技術(shù)的應(yīng)用典型

3．1設(shè)計(jì)驗(yàn)證方面的應(yīng)用

增材制造技術(shù)在設(shè)計(jì)驗(yàn)證方面應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用于航天系統(tǒng)功能性風(fēng)扇組裝、進(jìn)行功能性和聲響測(cè)試，使得模擬實(shí)際旋轉(zhuǎn)速度達(dá)15000r／min，遴選出問(wèn)題解決方案，節(jié)約成本［18］．保時(shí)捷將其用于功能性測(cè)試，以便分析冷凍液流動(dòng)特性，改變?cè)O(shè)計(jì)以減少紊流．另外，美國(guó)GE公司采用增材制造技術(shù)用1個(gè)零件代替原設(shè)計(jì)20個(gè)零件組成的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴，減重25％，增效15％，制造成本大幅度降低，已大批量生產(chǎn)；美國(guó)公司還采用增材制造技術(shù)，成形了能耐熱3300°C的復(fù)合材料航天發(fā)動(dòng)機(jī)零件，使其成為“龍飛船2號(hào)推力達(dá)到龍飛船1號(hào)推力的200倍”技術(shù)的關(guān)鍵［19］．增材制造技術(shù)還可應(yīng)用于機(jī)器人表面映射反饋輔助原型設(shè)計(jì)［20］、光彈應(yīng)力分析等．光彈應(yīng)力分析時(shí)，需將作用于激光快速原型工件上的應(yīng)力可視化，以識(shí)別設(shè)計(jì)不足的區(qū)域．圖3為增材制造技術(shù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的部分應(yīng)用.

3．2模具制造方面的應(yīng)用

增材制造技術(shù)在模具制造方面的應(yīng)用廣泛，主要分為軟模具制造和硬模具制造．利用真空澆注軟硅膠模翻模技術(shù)，可生產(chǎn)小批量的類似工程塑料、聚氨酯等產(chǎn)件．快速鑄造方面，光敏樹(shù)脂消失法鑄造可一次完成鑄造成型，周期短，機(jī)械性能好［21］．嘉陵集團(tuán)利用該技術(shù)用于摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸頭研制，獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益．光固化原型與砂型結(jié)合鑄造技術(shù)應(yīng)用也較為廣泛，如研發(fā)新型四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋［18］、開(kāi)發(fā)汽車(chē)零部件［22］等．快速成形原型直接制造蠟型模具可用于小批量精鑄，大大提高鑄件壽命，節(jié)約成本．另外，西安交通大學(xué)研發(fā)出的陶瓷型鑄造，鑄型外殼、內(nèi)芯和漿料包裹層一體化設(shè)計(jì)，使航空葉片鑄件合格率由15％提升至85％．東方氣輪機(jī)廠利用該技術(shù)已研發(fā)出空心渦輪葉片，大大提高了葉片機(jī)械力學(xué)性能［18］．目前，最為先進(jìn)的快速模具制造方法有樹(shù)脂基復(fù)合材料快速制模方法、中或低熔點(diǎn)合金鑄造制模、金屬電弧噴涂制模等．其中，金屬電弧噴涂成型快速制模技術(shù)［18］在模具成本、壽命、制造周期、精度等方面具有綜合優(yōu)勢(shì)，并且模具工作表面具有較好的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，模具表面摩擦學(xué)特性更接近于鋼質(zhì)模具，是一種較為理想的快速制模方法．其技術(shù)原理、設(shè)備及制模應(yīng)用如圖4、5所示．快速模具技術(shù)可節(jié)約成本3／4，縮短生產(chǎn)周期約2／3．提高模具制造精度、開(kāi)發(fā)新材料新工藝、直接制造高強(qiáng)度金屬模具等是該技術(shù)的重要發(fā)展方向．

3．3個(gè)性化醫(yī)療方面的應(yīng)用

增材制造技術(shù)在醫(yī)療模型制造和體外醫(yī)療器械［23］、個(gè)性化永久植入物制造、組織工程支架制造、細(xì)胞打印、器官打印方面應(yīng)用廣泛，現(xiàn)已取得較大進(jìn)展．如利用增材制造技術(shù)制造出高精度連體骨骼模型，成功實(shí)現(xiàn)連體嬰兒分離［24］等．西安交通大學(xué)與第四軍醫(yī)大學(xué)聯(lián)合開(kāi)展骨替代物制造、定制化人工脛骨半關(guān)節(jié)大段骨重建術(shù)、定制化鈦合金半膝關(guān)節(jié)假體復(fù)合大段骨移植、定制下頜骨原型設(shè)計(jì)［25］等研究，并成功實(shí)現(xiàn)中國(guó)首例“下頜骨溶解修復(fù)”手術(shù)［18］．另外，西安交通大學(xué)與昆明軍區(qū)醫(yī)院聯(lián)合進(jìn)行了脊椎手術(shù)導(dǎo)航模板制作等研究，進(jìn)一步擴(kuò)展了個(gè)性化永久植入物的應(yīng)用領(lǐng)域．采用TCP材料，西安交通大學(xué)積極開(kāi)展基于光固化原型的支架制作人工活性骨支架研究，取得一定的科研進(jìn)展．圖6所示為利用3D打印技術(shù)制作的脊椎手術(shù)導(dǎo)航模板．

4增材制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，增材制造技術(shù)存在許多問(wèn)題，如材料方面限制、成形精度與成形速度的矛盾、設(shè)備及材料的價(jià)格昂貴等．在未來(lái)的發(fā)展中，該技術(shù)將會(huì)在新材料及創(chuàng)新工藝［26］、裝備與關(guān)鍵器件、與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合等方面展開(kāi)更深入的研究．另外，增材制造技術(shù)要克服一些技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)上的突破，如：與傳統(tǒng)制造結(jié)構(gòu)保持同樣的強(qiáng)度；減小成型過(guò)程中的變形，細(xì)化光斑、優(yōu)化材料和工藝［27］，以提高制造精度；進(jìn)行工藝創(chuàng)新與優(yōu)化，提高光束能量以提高制造效率［18］等．現(xiàn)階段，該技術(shù)將重點(diǎn)研究陶瓷零件制造、復(fù)合材料制造、聚合物噴射快速原型制造［28］、金屬直接制造等，如：利用光固化原型技術(shù)，使支撐結(jié)構(gòu)中組織發(fā)生變化制作碳化硅復(fù)合材料零件；使用高介電陶瓷材料，構(gòu)造復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微波負(fù)折射功能，進(jìn)行光子晶體制造，完成傳統(tǒng)制造技術(shù)難以制作的內(nèi)外形結(jié)構(gòu)；深入研究金屬直接成形自愈合原理，進(jìn)行高溫合金葉片制作實(shí)現(xiàn)金屬直接制造［18］等．增材制造技術(shù)在工藝研究方面，存在許多具有潛力的研究方向．如：建立多層激光直接成形的自穩(wěn)定機(jī)制并利用粉末負(fù)離焦技術(shù)制造薄壁，使工件側(cè)面平均粗糙度達(dá)到10．04μm；充分研究葉片制造中的曲率效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)曲率大處熔化嚴(yán)重；進(jìn)行空心葉片掃描路徑設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究，以輪廓、光柵（方向優(yōu)化）、分區(qū)的路徑選擇掃描復(fù)雜空心葉片，減少空行程，節(jié)約粉末；依據(jù)液氮控制冷卻梯度，對(duì)空心葉片定向晶組織進(jìn)行控制［18］等．在生物組織制造方面，增材制造技術(shù)潛力巨大，應(yīng)用前景廣闊，如：進(jìn)行肝組織支架制造，通過(guò)仿生流道和定向多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)肝細(xì)胞向支架內(nèi)生長(zhǎng)，研究支架／細(xì)胞復(fù)合體用于修復(fù)肝缺損的有效性［29］；對(duì)細(xì)胞打印和器官打印等生物醫(yī)學(xué)前沿領(lǐng)域研究探索［18］等．另外，將增材制造技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合，進(jìn)行小批量制造，可發(fā)揮倍增效益，是該技術(shù)發(fā)展的一大趨勢(shì)．

篇（2）

中圖分類號(hào)：TP368.1

1 嵌入式系統(tǒng)的歷史

20世紀(jì)60年代以晶體管、磁芯存儲(chǔ)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)開(kāi)始用于航空等軍用領(lǐng)域。

20世紀(jì)70年代之后，隨著單片機(jī)出現(xiàn)，再到今天發(fā)展成各式各樣的嵌入式微處理器。這使得汽車(chē)、民用電器、工業(yè)機(jī)械器材及各種通信設(shè)施，通過(guò)內(nèi)嵌電子設(shè)備來(lái)獲得更好的使用性能，這些內(nèi)嵌的電子設(shè)備已經(jīng)初步具備了嵌入式的特點(diǎn)。

20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)程序編寫(xiě)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，專業(yè)人士開(kāi)始用更高級(jí)更精準(zhǔn)的操作系統(tǒng)編程進(jìn)行實(shí)際嵌入式應(yīng)用，使得他們不但節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，并且可以獲得極高的開(kāi)發(fā)效率和更短的開(kāi)發(fā)周期。

20世紀(jì)90年代，隨著對(duì)實(shí)時(shí)急迫要求及各種應(yīng)用軟件的出現(xiàn)，導(dǎo)致軟件規(guī)模數(shù)量不斷上升，嵌入式操作系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)新的變化，實(shí)時(shí)性變得非常突出，從而導(dǎo)致一場(chǎng)嵌入式系統(tǒng)研發(fā)的革命。

2 嵌入式系統(tǒng)的定義

國(guó)際上通用的嵌入式系統(tǒng)定義是“控制、監(jiān)視或者輔助機(jī)器和設(shè)備運(yùn)行的系統(tǒng)裝置，從而完成既定功能的一種軟件系統(tǒng)”。

在我們國(guó)家嵌入式系統(tǒng)概念一般認(rèn)為是：嵌入式系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用為基礎(chǔ)，輔以計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)實(shí)際應(yīng)用功能、安全可靠性、資本消耗等各種程序?yàn)閷?dǎo)入要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般由微處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、硬件設(shè)備及客戶應(yīng)用程序組成。

通常的嵌入式系統(tǒng)有以下幾種：：Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX 、Rtems 、QNX、INTEGRITY、OSE、C Executive。

3 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

2011年全球嵌入式軟件市場(chǎng)平均增長(zhǎng)率為31%，中國(guó)嵌入式軟件市場(chǎng)則超過(guò)了40%，居世界之首，2012年中國(guó)嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售收入已突破3000億元人民幣，但仍有市場(chǎng)空間。有業(yè)內(nèi)專業(yè)咨詢公司預(yù)計(jì)未來(lái)5年，嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，到2015年，產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到5000億元人民幣。

在網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備、消費(fèi)電子、數(shù)字家電、汽車(chē)電子、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)精準(zhǔn)控制方面都是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域，同時(shí)嵌入式系統(tǒng)在辦公自動(dòng)化、金融電子、國(guó)防軍事及航空航天等領(lǐng)域也有她的身影，嵌入式軟件均已得到廣泛應(yīng)用。在應(yīng)用深度方面，也由最簡(jiǎn)單的僅有執(zhí)行單一功能控制能力的嵌入式系統(tǒng)，發(fā)展到幾乎與PC具有一樣的功能，很多復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)，由若干個(gè)小型嵌入式系統(tǒng)組成。隨著需求的旺盛、技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的成熟，嵌入式設(shè)計(jì)與應(yīng)用已成為工業(yè)現(xiàn)代化、智能化的必經(jīng)之路，使嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)與數(shù)字化時(shí)代的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)的融合趨勢(shì)進(jìn)一步加強(qiáng)。

4 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 硬件設(shè)計(jì)部分

對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分，包含處理器以及I/O 端口等，具體設(shè)計(jì)包含以下幾個(gè)部分。

處理器設(shè)計(jì)：在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其核心就是嵌入式微處理器，嵌入式微處理器設(shè)計(jì)中，應(yīng)該具備對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)的響應(yīng)能力，具有很強(qiáng)的存儲(chǔ)保護(hù)功能，具有可擴(kuò)展性，降低嵌入式微處理器功耗。

總線設(shè)計(jì)：在總線設(shè)計(jì)部分，因?yàn)榭偩€是進(jìn)行互連以及傳輸信息、指令、數(shù)據(jù)的橋梁，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)該特別注意，因此在嵌入式系統(tǒng)中，可以采用片內(nèi)總線與片外總線的方式，確保CPU 與片內(nèi)部件的連接，也可以確保與外部設(shè)備的準(zhǔn)確連接。

存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)：在對(duì)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，在嵌入式系統(tǒng)內(nèi)可以分為高速緩存Cache以及主存、外存三種形式的存儲(chǔ)器，在設(shè)計(jì)中對(duì)這三個(gè)存儲(chǔ)器也應(yīng)該有明確的設(shè)計(jì)，以便提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

I/O端口設(shè)計(jì)：對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的I/O設(shè)計(jì)中，因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)是面向應(yīng)用的，因此對(duì)于輸入/輸出接口設(shè)計(jì)中，應(yīng)該具備多任務(wù)、多平臺(tái)的特點(diǎn)，確保嵌入式系統(tǒng)的適用性。

4.2 軟件設(shè)計(jì)部分

對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分，首先應(yīng)該清楚嵌入式軟件是嵌入在硬件內(nèi)的操作系統(tǒng)或者開(kāi)發(fā)工具軟件，是在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)聯(lián)核心，與嵌入式系統(tǒng)是密不可分的，因此對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)該具備一定的優(yōu)勢(shì)，嵌入式操作系統(tǒng)中，包括驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核以及通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等程序，以滿足嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的需求。

軟件設(shè)計(jì)中的任務(wù)管理：對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在內(nèi)核的軟件設(shè)計(jì)部分，其任務(wù)管理中應(yīng)該具備任務(wù)調(diào)度、刪除任務(wù)、創(chuàng)建任務(wù)、掛起任務(wù)以及設(shè)置任務(wù)優(yōu)先級(jí)的功能，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式系統(tǒng)的調(diào)度。

內(nèi)存管理的設(shè)計(jì)：在嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，對(duì)于系統(tǒng)的內(nèi)存管理中，將會(huì)采用靜態(tài)內(nèi)存分配以及動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的方式進(jìn)行管理，并且應(yīng)用虛擬內(nèi)存技術(shù)，為實(shí)時(shí)用戶提供強(qiáng)大的虛擬存儲(chǔ)管理機(jī)制。

通信以及同步互斥機(jī)制：對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的通信，將會(huì)采用一定的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)任務(wù)間的通信，在優(yōu)先級(jí)的限制性下實(shí)現(xiàn)任務(wù)的中斷、同步以及互斥的功能。

軟件設(shè)計(jì)中的中斷管理：中斷設(shè)計(jì)中，當(dāng)程序中的中斷發(fā)生時(shí)，需要對(duì)中斷現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行保存，將其轉(zhuǎn)到相應(yīng)的服務(wù)程序上，并且在退出中斷后還要恢復(fù)中斷。

軟件設(shè)計(jì)中的時(shí)間管理：在嵌入式系統(tǒng)中，具有很高的時(shí)效性，這些全是依靠時(shí)鐘的作用，因此在軟件設(shè)計(jì)中提供高精度以及可以設(shè)置的時(shí)鐘，在嵌入式系統(tǒng)中負(fù)責(zé)與時(shí)間有關(guān)的任務(wù)管理工作；其中包括對(duì)計(jì)時(shí)、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度等。

任務(wù)擴(kuò)展功能的設(shè)計(jì)：在嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分，在軟件設(shè)計(jì)中還需要設(shè)置一些任務(wù)擴(kuò)展部分，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)新任務(wù)的創(chuàng)建、切換以及刪除工作，提高嵌入式系統(tǒng)的使用效率。

5 嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，嵌入式系統(tǒng)有了快速發(fā)展的基礎(chǔ)，也產(chǎn)生了眾多嵌入式產(chǎn)品，為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展展現(xiàn)了美好的未來(lái)，從目前來(lái)看，嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：

首先，嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)綜合系統(tǒng)工程，包括了幾項(xiàng)或者N項(xiàng)不同系統(tǒng)產(chǎn)品的集合體。嵌入式系統(tǒng)研發(fā)廠商不但要提堅(jiān)實(shí)可靠的嵌入式系統(tǒng)軟硬件，還需要提供為嵌入式系統(tǒng)軟硬件服務(wù)的開(kāi)發(fā)工具和軟件支持，這是嵌入式系統(tǒng)能良好發(fā)展下去的必備條件。

其次，現(xiàn)實(shí)社會(huì)的高度信息化對(duì)嵌入式系統(tǒng)要求越來(lái)越高，并且二者依賴性越來(lái)越強(qiáng)。這不光表現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，3G、4G帶寬速度提高，歸根到底是人類知識(shí)成幾何級(jí)數(shù)爆發(fā)，這樣的產(chǎn)品使得我們身邊的多媒體產(chǎn)品和遠(yuǎn)程智能操控更加便捷，如手機(jī)、智能家電（電視、冰箱、空調(diào)、微波爐）、智能房屋等功能不再單一，打破了人們對(duì)一般產(chǎn)品的慣性思維，導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。

再次，現(xiàn)實(shí)生活產(chǎn)品與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)（虛擬世界）是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。這主要體現(xiàn)在嵌入式設(shè)備為了適應(yīng)高速運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)硬件上不同的網(wǎng)絡(luò)通信信息接口來(lái)進(jìn)行各種不同功能有機(jī)整合。目前嵌入式處理器大多是內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)接口，支持TCP/IP協(xié)議，同時(shí)支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA當(dāng)中的一種或者幾種，嵌入式系統(tǒng)軟件系統(tǒng)內(nèi)核還要支持不同網(wǎng)絡(luò)模塊版本，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)工作、生活、娛樂(lè)三合一式上網(wǎng)要求。

四是精簡(jiǎn)嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核，適當(dāng)降低系統(tǒng)功耗，實(shí)現(xiàn)功能成本最大化。在人們的設(shè)想中未來(lái)的嵌入式產(chǎn)品應(yīng)該是適用性強(qiáng)、覆蓋面廣、性價(jià)比高、價(jià)格低廉的一款大眾化產(chǎn)品，這就要求嵌入式系統(tǒng)研發(fā)廠商不但減低系統(tǒng)功耗，減少不必要的成本，還要精簡(jiǎn)系統(tǒng)內(nèi)核，求得與系統(tǒng)功能緊密相關(guān)的軟硬件設(shè)計(jì)，運(yùn)用價(jià)值工程原理進(jìn)行優(yōu)化組合生產(chǎn)出更多更優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品。

最后嵌入式系統(tǒng)要為客戶提供更多更理想的多媒體人機(jī)界面，完美體現(xiàn)人性化的一面。

之所以嵌入式設(shè)備產(chǎn)品能有很好的發(fā)展前景，與嵌入式系統(tǒng)方便快捷人性化特點(diǎn)是分不開(kāi)的。嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品不光與客戶互動(dòng)，還能虛擬化出現(xiàn)實(shí)生活中的場(chǎng)景，讓客戶深入其中，為人們帶來(lái)巨大角色互換感覺(jué)，同時(shí)也對(duì)產(chǎn)品的圖像界面、靈活的操制方法及便攜等提出了更高的要求，嵌入式設(shè)備的高要求反過(guò)來(lái)促使軟件設(shè)計(jì)人員在多媒體（或者M(jìn)媒體）技術(shù)上下大力氣進(jìn)行編程擴(kuò)展。如，界面手寫(xiě)輸入、語(yǔ)音輸入、遠(yuǎn)程家電控制、圖像色彩、多合一功能等等都要客戶獲得嶄新的感受，成為人們生活中不可離缺的一部分。

6 流行的嵌入式Linux操作系統(tǒng)介紹

嵌入式linux是將現(xiàn)階段的人們經(jīng)常使用的Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行修改升級(jí)，并讓其在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行，保證使用者要求功能的一種操作系統(tǒng)。嵌入式linux特點(diǎn)一是既繼承了互聯(lián)網(wǎng)上無(wú)限的開(kāi)放源代碼，二是它的版權(quán)費(fèi)免費(fèi)（我認(rèn)為未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)是免費(fèi)的，可能是十年吧，但天底下沒(méi)有免費(fèi)的午餐），三是便捷性操控性能優(yōu)異，更容易軟件移植，四是產(chǎn)品更替速度快，研發(fā)周期短，產(chǎn)品上市迅速，極大地發(fā)揮人類知識(shí)的創(chuàng)造力。五是產(chǎn)品實(shí)時(shí)性能穩(wěn)定，安全性好、性價(jià)比高。

嵌入式linux速度很快，linux是可以定制的，系統(tǒng)內(nèi)核最小只有一兩百KB。Linux是免費(fèi)的OS，在價(jià)格上極具競(jìng)爭(zhēng)力。Linux還有著嵌入式操作系統(tǒng)所需要的很多特色，突出的就是Linux適應(yīng)于多種CPU和多種硬件平臺(tái)，是一個(gè)跨平臺(tái)的系統(tǒng)。到目前為止，它可以支持二三十種CPU。而且性能穩(wěn)定，裁剪性很好，開(kāi)發(fā)和使用都很容易。Linux內(nèi)核的結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)方面是非常完整的，Linux對(duì)網(wǎng)絡(luò)中最常用的TCP/IP協(xié)議有最完備的支持。提供了包括十兆、百兆、千兆的以太網(wǎng)絡(luò)，以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，Toker ring、光纖甚至衛(wèi)星的支持。所以Linux很適于做信息家電的開(kāi)發(fā)，還有使用Linux為的是來(lái)開(kāi)發(fā)無(wú)線連接產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)者越來(lái)越多。

嵌入式Linux的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋了我們生活工作大部分空間，人們?cè)絹?lái)越離不開(kāi)它，它影響著并在一定程度上改變著我們的生活與工作方式。近來(lái)研發(fā)人員利用嵌入式Linux自身特點(diǎn)，把它應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)里中，像GNOME，KDE，UTITY等都是很優(yōu)秀的桌面管理器就是一個(gè)典型，并且其背后有著眾多的社團(tuán)支持，可定制性極強(qiáng)，這點(diǎn)已經(jīng)在Unix和Linux世界普及開(kāi)來(lái)。

7 結(jié)束語(yǔ)

作為新一代IT發(fā)展和提升價(jià)值鏈高端地位的關(guān)鍵技術(shù)，可信嵌入式軟件是推動(dòng)中國(guó)高端裝備產(chǎn)業(yè)由“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵因素。 綜上所述，在今后的嵌入式系統(tǒng)發(fā)展中，還將更加趨于低成本、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、精簡(jiǎn)化、效率高以及集成性的發(fā)展趨勢(shì)，讓嵌入式系統(tǒng)徹底改變?nèi)藗兊纳睢?/p>

參考文獻(xiàn)：

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篇（3）

中等身材，精精瘦瘦，不修邊幅，一笑，眼角和臉上就會(huì)“堆積”出幾條皺紋，有點(diǎn)像加工后炭／炭復(fù)合材料上碳原子的有序走向。走在大學(xué)校園里，黃伯云更像是一位教授，而不是一校之長(zhǎng)。

在外人看來(lái)，1988年43歲從美國(guó)留學(xué)回國(guó)后的他，在17年間完成了人生的幾次飛躍：兩年后當(dāng)上了教授和粉末冶金所所長(zhǎng)，5年后當(dāng)了副校長(zhǎng)，10年后當(dāng)了大學(xué)校長(zhǎng)，11年后當(dāng)了院士，17年后率隊(duì)“問(wèn)鼎”國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

一帆風(fēng)順的背后，是常人看不見(jiàn)的艱辛和求索。“別人是十年磨一劍，我們是二十年磨一劍。”對(duì)于他來(lái)說(shuō)，在粉末冶金和材料領(lǐng)域二十多年的不懈求索，終于開(kāi)出了今天的花朵。雖然查閱了世界上最強(qiáng)大的中文搜索網(wǎng)站，但是他的“前半生”似乎都是空白。這位湖南南縣農(nóng)村里走出來(lái)的科學(xué)家，對(duì)有報(bào)道說(shuō)他從小就“想當(dāng)科學(xué)家”的說(shuō)法，雖未直接否定，但意思已經(jīng)表達(dá)得很清楚：“就是想好一點(diǎn)讀，讀好一點(diǎn)，那是皮鞋――考上大學(xué)，就成了國(guó)家干部，穿上了皮鞋和草鞋的決戰(zhàn)。”

20世紀(jì)80年代初，他以全校總分第一的成績(jī)考取為數(shù)甚少的出國(guó)名額。留學(xué)期間，他就小有成績(jī)，在研究上屢有斬獲。在國(guó)外直接讀完了碩士、博士、博士后，回國(guó)時(shí)，他成為改革開(kāi)放后第一個(gè)在國(guó)外完成“全序列即碩士、博士、博士后”教育后的歸國(guó)留學(xué)生。

“留在那里當(dāng)然是沒(méi)有問(wèn)題。我又不是沒(méi)有學(xué)位，什么都有。”黃伯云對(duì)自己的“反常行為”看得很清楚：“改革開(kāi)放以后，沒(méi)有多少人出去的時(shí)候我出去，別人都出去的時(shí)候我回來(lái)。”回憶起最初的困難，黃伯云面帶微笑，顯得達(dá)觀和幽默：“我在美國(guó)時(shí)是兩部汽車(chē)，回來(lái)后兩部單車(chē)，還跑丟了。單車(chē)前面掛一個(gè)鉤，后面掛一個(gè)勺，要買(mǎi)鍋買(mǎi)盆。”

“1988年黃伯云回來(lái)時(shí)戶口都沒(méi)有，糧食也沒(méi)有。因?yàn)榧Z店買(mǎi)米要戶口，因出國(guó)時(shí)間長(zhǎng)，家里戶口也被吊銷(xiāo)了。當(dāng)時(shí)糧票還起作用，好在他還有一點(diǎn)糧票，就和人家換米吃。雖然吃飯問(wèn)題后來(lái)解決了，但那時(shí)部里很多人都不知道博士后的概念。你是博士后啊，我們很多博士都沒(méi)有經(jīng)費(fèi)，你是博士后，那就排在博士后面吧。”

“現(xiàn)在我們是唱大戲了”

又黑又圓的中空剎車(chē)片，像挖空的完整的冬瓜片。手一摸，手指頭就染上了黑色。真不愧是炭黑――石墨的同位素“兄弟”。仔細(xì)觀察，工人在加工時(shí)都帶著白手套，只是手心、手指頭部分都已經(jīng)變黑了。

以前只知道炭纖維能夠用于航天，是一種高端材料，我國(guó)大部分依賴進(jìn)口。至于炭纖維究竟高級(jí)到什么程度？卻沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)。

一張小小的標(biāo)識(shí)牌，記錄著這些貌不驚人的剎車(chē)片的價(jià)值：薄薄的9片剎車(chē)片，正好“武裝”飛機(jī)一個(gè)輪子的剎車(chē)，按照每片2萬(wàn)元計(jì)算，高不過(guò)20厘米、重不到32公斤的剎車(chē)片，“制造”了近20萬(wàn)元的市場(chǎng)價(jià)值，約等于每克6元錢(qián)。2004年，僅依靠這一個(gè)項(xiàng)目，黃伯云領(lǐng)導(dǎo)的課題組成立的學(xué)科性公司就“收獲”了數(shù)千萬(wàn)元定單。然而，在起步之初，人們更多的是觀望和懷疑，甚至質(zhì)疑。炭纖維是近幾十年興起、至今仍是世界高科技產(chǎn)品，由于它的特殊性能，航天飛行器、民航客機(jī)上都有它的身影。而炭／炭復(fù)合材料作成的剎車(chē)盤(pán)，更是長(zhǎng)期被美、英、法三國(guó)壟斷。即使是俄羅斯這樣的航空航天強(qiáng)國(guó)，也久攻不下。前車(chē)可鑒，中國(guó)人能做出這么高難度的材料和產(chǎn)品嗎？

“這是技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，我們不做，誰(shuí)去做？”黃伯云不為質(zhì)疑所困惑，他認(rèn)準(zhǔn)了就不回頭：“這是飛機(jī)剎車(chē)材料的更新?lián)Q代，我們不跟上，哪行？何況國(guó)家有急切的需求，我們大量飛機(jī)的剎車(chē)片不能總靠進(jìn)口吧？”中南大學(xué)粉末冶金研究院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的兩臺(tái)小型爐子和展示柜內(nèi)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)樣品，見(jiàn)證了研究人員最初的艱辛。1998年，課題組在實(shí)驗(yàn)室獲得了炭／炭復(fù)合材料的毛坯，圓圓的毛坯里是無(wú)數(shù)根“納米”級(jí)、比頭發(fā)絲細(xì)很多的炭纖維。檢測(cè)表明，其摩擦性能達(dá)到了國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同年，炭／炭復(fù)合剎車(chē)材料經(jīng)國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)立項(xiàng)，作為高技術(shù)示范工程加以支持。1．5億的資金投入，讓黃伯云真切地感受到了什么叫事業(yè)高峰的沉重壓力。

“只有山窮水盡，才能看到山后面的風(fēng)景”

2000年的失敗，是黃伯云最痛苦的時(shí)刻。實(shí)驗(yàn)室成功了，剎車(chē)片上慣性試驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)性能。那是一個(gè)模擬實(shí)戰(zhàn)條件的檢測(cè)平臺(tái)，甚至比實(shí)戰(zhàn)要求還要高。

可2000年，連續(xù)兩次試驗(yàn)都失敗了。2000年9月，第一次做慣性臺(tái)試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目非常多，要模擬飛機(jī)的各種著陸狀態(tài)，在做“終止起飛”――飛機(jī)起飛達(dá)到最大速度時(shí)突然要求停下來(lái)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，剎車(chē)片溫度急劇升高，摩擦系數(shù)下降得很厲害。“花了一個(gè)月的時(shí)間做實(shí)驗(yàn)，最后失敗了。” 黃伯云說(shuō)：“實(shí)驗(yàn)室里明明好好的，誰(shuí)也沒(méi)有想到慣性臺(tái)上會(huì)過(guò)不去。”當(dāng)時(shí)整個(gè)隊(duì)伍都遭受了巨大打擊，“都到了崩潰的邊緣，眼看著就要垮下來(lái)。”時(shí)隔5年后，回想起那段時(shí)光，黃伯云仍然心有余悸：“錢(qián)輸光了，招數(shù)也用完了，很痛苦啊。”

“這時(shí)候，是黃老師力挽狂瀾。”黃伯云的學(xué)生、現(xiàn)任粉末冶金研究院副院長(zhǎng)的熊翔說(shuō)。黃伯云一班人痛定思痛，推倒重來(lái)，從頭開(kāi)始做起，一項(xiàng)項(xiàng)檢查，一點(diǎn)點(diǎn)琢磨。改進(jìn)工藝、添加新的材料……時(shí)隔1年多，成功終于降臨。在后來(lái)的“實(shí)戰(zhàn)”試驗(yàn)中，飛機(jī)場(chǎng)內(nèi)幾百人觀看，消防車(chē)一字排開(kāi)，飛機(jī)上除了駕駛員，就是課題組的成員。

“我們要記錄數(shù)據(jù)，也有信心和飛機(jī)同上藍(lán)天。心里還是捏了一把汗。”當(dāng)飛機(jī)穩(wěn)穩(wěn)地剎住，黃伯云和課題組的人才不由松了一口氣：成功了。中國(guó)飛機(jī)能上天卻要依賴進(jìn)口剎車(chē)片才能“落地”的歷史結(jié)束了。

2003年，課題組實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。2004年，課題組成立的公司獲得了民航總局頒發(fā)的炭/炭剎車(chē)盤(pán)制造人許可證，年產(chǎn)1500多盤(pán)，包括其他剎車(chē)材料在內(nèi)的年總產(chǎn)值達(dá)5000萬(wàn)。作為過(guò)來(lái)人，黃伯云頗有感觸地說(shuō)，“大風(fēng)險(xiǎn)的背后就是大收獲。”

采用這種自行研制的剎車(chē)副，替代傳統(tǒng)的金屬剎車(chē)副，使飛機(jī)減輕重量數(shù)百公斤，并且使用壽命是傳統(tǒng)制動(dòng)材料的4倍，極大地提高了航空飛行器的功能和效益。“對(duì)機(jī)來(lái)說(shuō)，哪怕減輕一克重量，都是勝利。”

利用這一技術(shù)平臺(tái)，他們還研制生產(chǎn)了耐高溫的復(fù)合材料，成功應(yīng)用于航天發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊和關(guān)鍵部件，顯著提升了航天火箭的推進(jìn)系統(tǒng)水平和綜合性能，獲得了航天產(chǎn)品工藝定型書(shū)。正是這些原子“乖乖”的排列，造就了高性能的制動(dòng)材料，造就了今天的國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。在此基礎(chǔ)上，科研人員還創(chuàng)立了實(shí)驗(yàn)室材料性能測(cè)試和評(píng)價(jià)方法，建立我國(guó)第一個(gè)炭／炭剎車(chē)材料地面試驗(yàn)裝置，規(guī)范并制定了我國(guó)第一個(gè)適航標(biāo)準(zhǔn)。

課題組“微氣氛”：博士“10年讀”

課題組“副帥”熊翔1995年就當(dāng)了教授，可博士學(xué)位去年才拿到。“他這個(gè)博士讀了10年。”博士讀10年？黃伯云解釋說(shuō)，那是因?yàn)檫@些年熊翔一直是他的主要助手，也有人稱為“副帥”，復(fù)合材料的研究和攻關(guān)離不開(kāi)他，不允許他一心二用。所以就耽誤下來(lái)了。

對(duì)于課題組的參與者來(lái)說(shuō)，這種參與是帶有挑戰(zhàn)性的。課題組目前在炭／炭復(fù)合材料獲得了9項(xiàng)發(fā)明專利，但是專利和論文并不等同。為此，黃伯云曾經(jīng)數(shù)次呼吁，應(yīng)該將專利尤其是發(fā)明專利列入科研考核體系。如今，發(fā)明一等獎(jiǎng)的獲得，使這個(gè)團(tuán)隊(duì)終于有所收獲。在黃伯云的學(xué)生兼助手熊翔看來(lái)，黃伯云最大的特點(diǎn)，就是執(zhí)著，“湖南話叫倔。”正是一股子倔勁和胸有溝壑的胸懷，使黃伯云團(tuán)隊(duì)在10多年的時(shí)間里奮力前行，一步步走向輝煌。

碳原子和炭纖維界面的結(jié)合弱，一直是道高難度的技術(shù)難題。“我們開(kāi)始都沒(méi)有當(dāng)回事。也許是做工程的不太愿意做很深的基礎(chǔ)性研究，認(rèn)為生產(chǎn)剎車(chē)片就像炒菜似的，放進(jìn)（爐子）去，拿出來(lái)，不行，再放進(jìn)去。”熊翔說(shuō)，“但是黃老師要求我們要高度重視這個(gè)問(wèn)題。”

課題組通過(guò)首創(chuàng)的炭表面原子結(jié)構(gòu)處理技術(shù)，解決了“界面結(jié)合”難題，彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度等力學(xué)性能均提高了30%以上，耐磨性提高了20%以上。為了攻克剎車(chē)材料的這座“高峰”，該項(xiàng)目集中了60多人成立了攻關(guān)隊(duì)伍。“一個(gè)課題組三個(gè)教授都難免有摩擦，何況這么多人？”易茂中教授說(shuō)， “有時(shí)候我們爭(zhēng)論得很厲害，各有各的看法。沒(méi)有黃校長(zhǎng)的組織和協(xié)調(diào)，沒(méi)有他運(yùn)籌帷幄，發(fā)揮領(lǐng)頭人和舵手的作用，事情的結(jié)果真的很難說(shuō)。”

雖然已是副院長(zhǎng)，但是熊翔說(shuō)起“黃老師”仍有點(diǎn)“發(fā)怵”。讓學(xué)生們逐漸習(xí)慣的一件事情是：黃伯云有時(shí)候晚上12點(diǎn)以后想起問(wèn)題來(lái)，就給學(xué)生們打電話，趕緊布置。“第一次，心里說(shuō)，誰(shuí)這么晚了，還打電話？不是有病嗎？可后來(lái)就習(xí)慣了。”黃伯云自己認(rèn)為，這個(gè)團(tuán)隊(duì)的存在是成功的必要條件。雖然20年來(lái)，有進(jìn)有出，但是基本隊(duì)伍還在。熊翔、易茂中等就是其中的中堅(jiān)力量。

為何敢于申報(bào)一等獎(jiǎng)？