成果简介：侦察打击一体化无人机是无人机技术发展的一个里程碑，是多种先进技术综合集成的一次技术跨越，是全球无人机领域的一个制高点，在全球反恐、打击反政府武装及主权国家之间低烈度对抗中有着不可替代的作用。2010年中国航天空气动力技术研究院立项研制彩虹四（CH-4)无人机系统，2013年国防科工局立项。立项的目的：研制一型国际上技术领先的侦察打击一体化无人机，占领技术制高点，占据高端无人机国际市场，提高中国无人机在全球的影响力；利用其技术领先优势和特点，探索大型高端无人机在国民经济领域中的应用，实现军民融合。 该系统包括无人机3架，地面控制站1套，卫星通讯控制站1套，任务载荷（含光电侦察平台、SAR雷达和AR-1导弹等）以及相应的综合保障设备。CH-4无人机最大起飞重量1350kg，最大使用半径2000km,轻载100kg状态航时40h,最大装载345kg状态下航时12h。该系统率先实现了大扇面角发射导弹，全包线高度攻击和远程打击，所有技术指标和效能均等同或超过美国捕食者A无人机，特别是对地攻击效能大幅度高于捕食者A。该系统具有装载能力强、留空时间长、使用半径大等特点，现已是国际上著名的侦察打击一体化无人机，具有很高的全球影响力。 该项目的科技创新点主要包括：侦察打击一体化无人机总体设计理念和方法；无人机全飞行包线即察即打技术；无人机自动占位及远程攻击技术；低成本高可靠容错飞行控制技术；基于机载IP网络架构的多任务载荷集成技术。该项目还攻克了先进气动设计、机体复合材料设计制造、目标自动跟踪及抗遮挡、起落架全电控制、高性能动力系统设计等关键技术；累计获得授权专利48件，发表论文32篇，发布标准17项，项目获得中国航空学会科学技术奖一等奖、中国产学研合作促进会合作创新成果一等奖、国防科学技术进步奖一等奖、中国航天科技集团公司科学技术进步奖一等奖。 CH-4无人机已成功出口沙特、伊拉克等多个国家，出口整机30余架、创收近7亿美元。累计飞行超过1000架次和10000小时，发射武器400余发，实战命中率96%，演示和训练命中率100%。该系统不仅在国际反恐维稳中得到广泛应用，同时利用其长航时、重载及自动化程度高的优势，在中国实现了大型高端无人机海洋监测、遥感测绘、海事交通管理、应急通信和森林防火等方面的应用。 该系统现已成为全球无人机中的佼佼者，处于侦察打击一体化无人机知名品牌之列。国内外给予高度评价，据不完全统计，该系统在国内外权威机构和媒体上亮相近300次，其中全球著名的专业杂志《简氏防务》、美国《航空周刊》等均给予很高评价。2014年和2015年CH-4分别被网上评为“中国十大振国利器”和“最让国人扬眉吐气的十大武器”，2016年被《环球时报》评为“2015年中外十大武器”。

成果简介：高超声速飞行器是国家面对复杂国际形势的重要制衡手段，热防护技术是其核心问题之一。热防护材料性能高温地面考核是研制高超声速飞行器热防护系统的关键基础。然而，地面考核环境伴随着高温、氧化、烧蚀、冲刷及化学反应等超常规的极端复杂条件，传统测试方法只能观测试验前后考核件形貌变化，得到考核后的烧蚀量等宏观信息，存在过程数据测试难和微观信息无法获取等世界性难题。热防护材料多尺度高温在线测试手段的缺失，导致对材料烧蚀过程、形貌演化、失效机理以及热防护外形边界层转捩缺少深入地认识与理解，国外对相关技术与装置严密封锁，严重制约了中国高超声速飞行器的发展。该项目在国家自然科学基金资助下，经过十年科技创新与探索，形成一套具有自主知识产权的热防护材料多尺度高温在线测试关键技术与装备，主要创新成果如下： 1、发明了热防护材料高温高速流场下氧化烧蚀在线测试技术与装置。建立了考虑高温气流-强光辐射双重干扰的高温成像模型，基于多序列自适应曝光原理发明了高温高速流场图像采集与合成技术，解决了大功率电弧风洞、高温燃气风洞及辐射加热等环境下热防护材料烧蚀形貌、烧蚀量和变形等关键信息的在线测量难题。 2、发明了热防护材料高温三维变形与温度全场同步测量技术与装置。提出了参数自修正的可见光比色法，协同设计温度与变形测试光路，发明了热防护材料三维变形与温度全场同步测量技术，解决了超燃冲压发动机燃烧室、飞行器前缘、鼻锥等关键部件热防护结构/材料温度与变形全场信息的同步在线获取难题。 3、发明了热防护材料微尺度高温力学化学耦合行为在线测试技术。提出了应力可控、标记易得及计算高效的材料高温氧化速率测试方法，实现了材料在不同应力状态下的高温氧化速率与形貌演化实时微观监测，氧化膜厚度测量精度可达纳米级。 4、发明了高温光栅制备方法与多点式光栅应变计测量系统。提出了操作简单、成功率高且无需精细抛光的高温光栅制作方法，发明了短标距、低成本可消除刚体位移影响的多点式光栅应变计测量系统，实现了1000℃下精度达8με的高温应变测量。 该项目授权发明专利20项，发表SCI论文20篇。研发的技术与装备在国内十余家航天单位得到广泛应用，直接经济效益达4800余万元，首次实现了30MW和50MW电弧风洞环境下考核件烧蚀形貌、烧蚀量、位移场、变形场及温度场等关键数据的实时测量，获得了多类关键热防护材料高品质过程数据，填补了多项国内空白，经济效益和社会效益显著。

成果简介：研究目的：针对日益增长的对环境保护、节能减排等可持续发展目标的要求，由于电弧等离子所具有的高温、高效、节能、环保等不可替代的优越性，热等离子技术越来越受到人们的重视。项目依托中国航天空气动力技术研究院在国防领域电弧等离子体技术方面几十年的技术积累，开发应用于民用工业领域的电弧等离子加热系统，探索电弧等离子技术在国民经济各工业领域中的应用，特别是对于有毒、有害废弃物处理的环保产业、涉及基础工业的材料冶金以及煤粉锅炉等离子点火的节能领域，研究电弧等离子应用技术的工艺新方法，为有效降低污染物排放、降低能源消耗、保障资源有效利用、污染物综合处理提供技术途径和技术支持，实现成果转化和产业化应用。主要技术创新：航天电弧等离子体加热系统技术源于航天飞行器气动热地面模拟试验采用的大功率电弧等离子加热技术，拥有自主知识产权，开发成功的喷枪有直流非转移弧、直流转移弧、交叉弧和交流等离子弧四种型式，介质气体涵盖了空气、氩气、氢气等，选择性强，可满足不同领域不同条件下的应用需求。而市场上等离子设备主要是国外引进技术开发的直流同轴式等离子喷枪，形式单一且性能提升受到诸多限制。通过电极结构、电极材料、喷枪进气方式、喷枪电弧稳定方式等方面的设计和优化，实现喷枪输出功率100～500kW范围内可调；喷枪阴极寿命≥200h，阳极寿命≥500h，达到国内领先水平。直流整流电源系统采用IGBT晶体管替代传统可控硅晶闸管作为核心整流元件，输出稳定，电流波动率≤2%，控制速度快；启弧方式以高频非接触式引弧代替传统的接触式拉弧，启弧成功率近100%，同时省去了传统喷枪拉弧用直线电机机构，实现喷枪结构的精细化。除在煤粉锅炉等离子点火方面实现工业应用外，首次在等离子垃圾处理、金属或合金熔融回收及还原冶炼等方面进行了应用研究，实现应用创新，也为电弧等离子加热技术在民用新领域的探索研究与应用开创了先河。成果产生的价值：知识产权方面，已获得授权核心技术发明专利2项，实用新型4项，受理专利5项，国家级刊物学术或技术应用论文4篇。应用方面，在电力煤粉锅炉等离子点火方面已经完成工业应用，并取得明显技术突破，成为新一代高性能煤粉锅炉等离子点火系统，处于产业化应用阶段。在等离子气化垃圾处理、等离子加热熔融和等离子还原冶金等方面已进行中试应用，为新型高效、节能、环保工艺的探索和产业化奠定了基础。

成果简介：研究目的：通过建立高速运载器气动外形的研发与测试系统平台，突破非接触的先进风洞测试技术，以获取各类流动的流场细节，获得高速运载器关键部件的大面积测量结果，获得高精度风洞试验测试结果，为高速运载器研制提供技术支撑。主要技术创新点：高速运载器气动外形的研发与测试系统平台在国内首次实现工业级大尺度风洞中模型表面压力场、变形场以及空间速度场的同时测量。主要创新点包括：基于非接触高精度全场测量方法，搭建了高速运载器气动外形的研发与测试系统平台，实现了接触式到非接触式、单一物理量到多物理量、点测量到面测量的升级，有效地提高了风洞实验测量能力、改善了测试精度，成功应用于C919等多个运载装备的研发。实现了飞行器表面静/动态压力大面积测量以及摩擦阻力的高精度测量：研发了快速卸压装置及活塞式无膜激波管压敏漆标定装置，使动态压敏漆响应时间达到0.2ms以下；提出了基于系数矩阵反演的摩阻天平的使用系数校准方法，提高了摩擦阻力的测量精度。发展了风洞复杂环境中模型表面变形场高精度测量方法：提出了基于高阶等参单元网格全局匹配及非均匀网格优化技术的考虑变形时间/空间连续性的图像变形测量算法，并开发了图像分析软件。发现了高速风洞实验中多台高速相机的启动时差分布规律以及温度引起图像变形测量系统误差的规律，并提出相应的误差了时差校正方案，提高了模型表面动态变形场的测量精度。改进了复杂通用飞行器空间流场测试系统：研发了大尺度工业风洞纳米级固体粒子播发装置，实现了流场精细结构的测量；研发了大流量缝式喷嘴固体粒子播发器，实现了大尺度飞行器风洞实验流场显示和速度场测量。该项目技术复杂、难度大，项目成果发表了多篇高水平论文，获得多项发明专利授权。项目技术水平居国内领先，达到国际先进。项目在C919等多个自主研发的项目中得到应用，取得广泛的社会公益效应。成果产生的价值：该项目的研究在大尺度工业级风洞中实现了模型表面压力场、变形场以及空间速度场的同时测量。实现了高速运载器运行环境的真实模拟，以及复杂气动响应的准确测量，大幅度提升了原有平台的试验和测试能力，为新型高速运载器气动性能的预测提供更为先进和可靠的实验平台。该项目已经在C919、彩虹系列无人机等多个高速运载器的研发中发挥了关键作用，预期还将对中国大飞机、高速列车、高性能轿车等高速运载器的研制产生重大的社会效应。

成果简介：该项目属光电子学与激光技术领域。近些年，激光四象限目标定位测量技术得到了快速发展，并在多个领域获得广泛应用，中国由于在这方面起步较晚，与国际先进水平仍有较大差距，严重制约了其在军民多个应用领域的发展，因此突破激光四象限目标定位测量技术并实现产业化成为迫切需求。该项目是激光四象限目标定位测量设备的核心部件，其主要功能是通过探测目标反射的激光信号，测量目标在光学接收机视场内的偏差角。该项目对激光四象限目标定位测量设备的探测距离、跟踪精度、抗干扰性能等关键技术指标起决定作用。该项目从光学接收机及其指标测试技术出发，突破复杂背景下高灵敏度激光测角技术等关键技术，实现最远探测距离15km（国内外报导的同类产品最远探测距离为7km），探测距离国内外第一；解决了远距离同机照射条件下目标提取的难题，国内首次实现无人机平台同机照射下对目标的精确跟踪；通过自适应背景噪声控制技术，测量各种典型天候条件下大气状态和背景特征，根据环境条件实时校正内部参数的方法，有效降低测量时的背景噪声影响，提高测角精度，解决光学接收机在复杂地物背景条件下工作的难题；采用精密自动波门预置技术有效滤除虚假信号，降低整机虚警概率，提高整机使用的环境适应性和鲁棒性；光学接收机经过多年的技术攻关，进行了大量的外场试验，现已形成稳定可靠的产品。该项目首次建立光学接收机全温度范围检测系统，解决了光学接收机高低温下灵敏度指标不能准确定量测试的行业难题，极大地推进了光电测量行业的指标检测水平，该技术被航空、航天、高校等多家单位采用，参与编写了相关的测试行业标准。该项目已通过项目结题验收并实现产业化生产，直接经济效益18810.0082万元，实际到款17890.0082万元，出口多个国家，得到有效应用，并获得用户一致认可。候选单位在该技术基础上研制开发了其它型号激光接收机和光电探测模组，均处于研制定型和产业化阶段，对于推动光电测量相关技术突破和产业化，进而提高北京市和国家高技术的产业化具有重要意义。

成果简介：项目研究针对临近空间高超音速飞行器的动态稳定特性这一焦点问题，主要开展了五方面的研究工作：1)发展了基于全局亚迭代的流体动力学和飞行动力学(CFD/RBD)的紧耦合求解方法；2)理论推演与分析了临近空间高超音速飞行器横航向耦合运动模式与耦合判据；3)基于耦合方法数值研究了高超声速面对称飞行器在典型非线性流动环境中的动稳定特性，预测与分析了面对称飞行器典型的静动态气动力特性，尝试性探索类HTV-2的事故模式；4)基于CFD/RBD方法，数值虚拟飞行演示了高超声速面对称飞行器典型工况失稳飞行的非定常流动与姿态演化；5)探索改善气动布局稳定性的控制策略并开展可控性分析。项目研究基于理论简化分析和数值模拟分析，对高超音速飞行器的动态稳定特性取得如下认识：1)高超声速飞行器的非线性流动结构、气动力时滞与动态稳定特性是本质联系；2)临近空间高速飞行存在荷兰滚发散和滚转/螺旋耦合等特殊的模态运动，由此严重影响高超音速面对称飞行器的飞行品质和安全；3)数值虚拟飞行表明，高超声速面对称飞行器失稳运动是多自由度耦合的振荡发散；4)初步分析表明合适策略能够有效控制失稳运动。

成果简介：近空间飞行器在超/高超声速飞行时，流场中通常都存在流动分离区，流动分离之后物面的载荷分布(气动力、气动加热量等)与附着流相比发生了明显的变化，有明显的峰值区，这些很高的峰值曾导致局部结构破坏；分离流动中的非定常流动特性明显，非定常载荷与噪音不可忽视。该项研究继续围绕典型模型(平板/钝舵模型)，采用热流率测量和高速纹影相结合的方法，对前期项目下典型状态进行了重复性和校验研究。研究结果表明，该年度研究提高了测量精度，保证了试验数据的重复性及可靠性。分离区内存在非定常振荡现象。利用高速纹影及瞬时热流信号得到的非定常振荡频率基本一致。对分离边界进行了详细的测量和对比，描述了分离发展过程及在层流、湍流条件下的差别。

成果简介：经过2009-2012四年的研究，在概念、原理、方法、应用等方面进行了较为系统的探索，实现了宽广速域(亚声速、跨速域、高超声速)的可变体飞行器气动布局研究，揭示了可变体飞行器典型变形过程中非定常气动特性的现象和机理，研究了两类智能变形材料(形状记忆聚合物和形状记忆合金)的力热特性，研究了可变体飞行器的稳定变形结构与高效驱动机构，完成了研究计划。

成果简介：该成果属于航空航天科学技术领域。针对航空资源勘査无人机的关键技术进行分析和研究，研制适用于复杂地形超低空沿地形起伏飞行磁放综合资源勘査无人机系统。主要创新点有：提出了基于地形滤波的多传感器融合高度跟随算法，形成具有低成本、准确地形匹配、良好频响特性的无人机超低空地形跟随高度信息源的获取方法；采取基于高度控制与速度控制交叉耦合的超低空高精度强鲁棒轨迹稳定控制技术，解决了无人机超低空飞行时紊乱气流扰动下的轨迹稳定控制难题；采用超低空快速实时仿真、空间信息分析技术，达到了无人机超低空沿地形起伏飞行导航的目的；采用气动优化技术、恒速变距桨技术、3G通信测控技术，解决了大载重、高机动无人机平台研制和低空超视距通信问题，研制出航磁、航放可同时测量的资源勘查无人机系统。该成果已成功应用于黑龙江、新疆、内蒙等地区生产作业，数据质量优于有人机，且成本每测线公里降低30%，同时，获得赞比亚、利比里亚等国家的援外探矿任务。

成果简介：该仪器可实时连续数字显示0101-2mmol/l水硬度，0-14pH值，并有水硬度超标声光报警功能，在锅炉水质监测、处理水质监测等对水质需要检测硬度和pH值的场合可大量应用，该仪器采用高度集成化电路，线路简单可靠，抗干扰能力强，具有独特的性价比，此外，仪器结构紧凑、体积小、重量轻、便于用户携带、操作使用简便。 全国范围内锅炉水质监测需几万台。