美国国家航空航天局与DRS技术公司联合研制新型中波红外探测器
临近空间飞行器的分析和展望
临近空间飞行器的分析和展望作者：暂无来源：《科技创业月刊》 2016年第20期赵欣（西北工业大学航天学院陕西西安 710000）摘要：临近空间飞行器在未来的航空航天领域具有巨大发展优势，文章分析了临近空间的环境，通过各国发展的现状分析临近空间飞行器的特点和性能优势。
通过比较当今已研究出飞行器间的优缺点，并结合当前和未来发展的需要，提出临近空间飞行器的改进方向和未来展望。
关键词：临近空间；飞行器；环境；监测；特点研究中图分类号：V272文献标识码：Adoi：10．3969/j．issn．1665－2272．2016．20．008临近空间不同于航空领域和航天领域所指空间，其高度范围在20－100km之间。
临近空间区域包括大气平流层大部，中间大气层全部和热层区域的少部。
在这个空间范围中，空气动力学原理和飞行力学原理无法适用。
飞机在此空间无法正常的机动，卫星等航天器在此领域无法获得维持正常运行的速度。
临近空间空气稀薄，气流流动相对缓和，但此区域的电磁辐射等环境复杂。
长期以来，由于技术上的限制，临近空间一直被人类所忽视。
但临近空间作为一个未知的探索区域，有着得天独厚的优势。
上可入天，下可入地，可以避免多数武器的打击，又可作为空中平台对航空航天进行连接，形成空天一体化系统。
近年来，由于科技的进步和各国政府对此区域的重视提高，临近空间飞行器的研制得到广泛的关注。
现今，美国、俄罗斯、以色列和日本等国对临近空间飞行器的研制已经走到了世界前列。
1 临近空间飞行器的概念临近空间飞行器是指在临近空间飞行并执行相关任务的飞行器。
这种飞行器根据构型不同在临近空间可以完成侦查、环境监测、电子对抗、物品投送和空间打击等任务。
临近空间飞行器根据标准的不同有不同的分类。
根据其飞行动态可以分为低动态临近空间飞行器和高动态临界空间飞行器。
低动态临近空间飞行器主要包括低马赫数飞行器，例如高空气球、飞艇和高空无人机等。
此类飞行器主要依靠空间浮力进行工作。
焦平面APD探测器的国内外技术现状和发展趋势
红外焦平面探测器的国内外技术现状和发展趋势一、焦平面APD探测器的背景及特点焦平面APD探测器主要是由：APD阵列和读出电路(ROIC)两部分组成，其中APD是核心元件。
1、APD雪崩光电二极管（APD）是一种具有内部增益的半导体光电转换器件，具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点，在可见光波段和近红外波段的量子效率可达90%以上，增益在10～100倍，新型APD材料的最大增益可达200倍，有很好的微弱信号探测能力。
2、APD阵列的分类按照APD的工作的区间可将其分为：Geiger-modeAPD（反向偏压超过击穿电压）和线性模式APD（偏压低于击穿电压）两种。
（1）Geiger-modeAPD阵列的特点优点：1）极高的探测灵敏度，单个光子即可触发雪崩效应，可实现单光子探测；2）GM-APD输出信号在100ps量级，即有高的时间分辨率，进而有较高的距离分辨率，厘米量级；3）较高的探测效率，采用单脉冲焦平面阵列成像方式；4）较低的功耗，体积小，集成度高；5）GM-APD输出为饱和电流，可以直接进行数字处理，读出电路(ROIC)不需要前置放大器和模拟处理模块，即更简单的ROIC。
缺点：1）存在死时间效应：GM-APD饱和后需要一定时间才能恢复原来状态，为使其可以连续正常工作需要采用淬火电路对雪崩进行抑制。
2）GM-APD有极高的灵敏度，其最噪声因素更加敏感，通道之间串扰更严重。
（2）线性模式APD阵列的特点优点：1）光子探测率高，可达90%以上；2）有较小的通道串扰效应；3）具有多目标探测能力；4）可获取回波信号的强度信息；5）相比于GM-APD，LM-APD对遮蔽目标有更好的探测能力。
缺点：1）灵敏度低于GM-APD；（现今已经研制出有单光子灵敏度的LM-APD）2）读出电路的复杂度大于GM-APD（需对输入信号进行放大、滤波、高速采样、阈值比较、存储等操作）。
（其信号测量包括强度和时间测量两部分）按照基底半导体材料APD可分为：SiAPD、GeAPD、InGaAsAPD、HgCdTeAPD。
智能蒙皮：战鹰的“智能皮肤”
智能蒙皮：战鹰的“智能皮肤”诸如美国动作电影《特种部队：眼镜蛇的崛起》里面使用的隐身衣或将成为现实。
但这次不是个人穿的隐身衣，而是通过采纳智能材料为战鹰披上新衣。
这种新装不仅可以有效降低战机的雷达反射面积，起到很好的隐身效果，而且可以对机体及外部环境的各种状态参数实时感知，就犹如战鹰的“皮肤”一般。
据媒体报道，美国国家航空航天局和美国空军联合支持的“系统研发型飞行器”项目在智能材料上获得了重大进展。
这种利用超材料设计的技术就是智能蒙皮（Smart Skin）。
利用智能蒙皮技术，可以通过共性设计有效削减飞机的天线尺寸，并可以采纳低成本的新型材料提高飞机的隐身和气动形状效果，对缩减飞机性能起到了重要作用。
智能材料极大改善战鹰性能智能蒙皮通过将各类传感器和芯片高度集成在蒙皮内部，从而形成了机体对自身感知的简单神经网络，可以将采集到的各类信息实时传输给飞机的“大脑”——飞行掌握计算机，从而有效提高战机对各类信息的整合处理力量。
1985年，美国空军首次提出了“智能蒙皮”技术。
与此同时，上个世纪80年月末，法国也开头研发一种“智能蒙皮”天线系统。
这种系统由法国国家航空空间讨论院牵头组织，主要方向是将雷达天线集成在飞机的蒙皮系统内部。
由美国诺斯罗普公司和TRW公司联合研制的“智能蒙皮”新型天线，采纳了将不同种类复合材料压制成薄片技术，从而使其与标准天线相比通信距离提高了5倍以上。
这种新型天线全部嵌套在飞行器表面，可以有效削减飞机飞行重量和阻力，同时降低雷达反射面积。
在此基础上，美国国防部高级讨论方案局制定了无线电频率“多功能机构孔径”方案，将推动智能蒙皮天线技术持续进展。
智能蒙皮具有独特的优点和技术优势：由于采纳了光纤技术和传感器技术代替一般电缆连接，节约了大量的飞机内部空间，减轻了飞机重量，简化了飞机设计方案；智能蒙皮可以有效提高飞机对自身状态的感知力量，实现对飞机内外部的实时监控和评估，因而极大地提高了飞机的牢靠性和可用性；智能蒙皮还可以极大提高将来飞机的隐身力量，将有效提高飞机的生存力量。
红外探测器
红外探测器1 红外探测器应用发展红外探测器由于诸多特点在军用和民用领域都取得了广泛的应用，红外探测器在红外系统中起着至关重要的作用。
简述国内外红外探测器部分最新的研究成果和动态，关于红外成像技术发展，讨论红红外探测器应用中的一些新技术、发展重点和难点，对以后一段时期内的红外探测器发展及其市场前景进行展望。
2 红外探测器应用背景红外探测器具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点，在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用。
在军事上，包括对军事目标的搜索、观瞄、侦察、探测、识别与跟踪；对远、中、近程军事目标的监视、告警、预警与跟踪；红外探测器的精确制导；武器平台的驾驶、导航；探测隐身武器系统，进行光电对抗等。
在民用领域，在工业、遥感、医学、消费电子、测试计量和科学研究等许多方面也得到广泛应用。
目前国外红外成像器件已发展到了智能灵巧型的第四代，在光电材料、生产工艺及系统应用等方面都取得了丰硕的成果，但是国内红外相关技术研究与生产起步较晚，并且受工业基础制约，发展远滞后于国外，而市场需求却持续强劲，无论在军用还是民用领域都有巨大的发展空间。
3 红外探测器现状分析从第一代红外探测器至今已有40余年历史，按照其特点可分为四代：第一代（1970s-80s）主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像；第二代（1990s-2000s）是以4×288为代表的扫描型焦平面；第三代是凝视型焦平面；目前正在发展的可称为第四代，以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型系统级芯片为主要特点，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段融合探测与识别能力。
在红外探测器发展过程中，新材料、新工艺、新器件、新方法不断涌现，按工作环境可分为致冷型和非致冷型两大类。
3.1 高性能致冷型红外探测器此类器件需要在低温下（77K）工作，相比非致冷器件成像质量优异、探测灵敏度高，通常又可分为传统型和量子阱焦平面探测器。
美国动能拦截弹红外成像导引头的发展分析
第38卷第1期红外与激光工程2009年2月Vol.38No.1Infrared and Laser Engineering Feb.2009美国动能拦截弹红外成像导引头的发展分析范晋祥（中国航天科技集团公司八院八部，上海200233）摘要：概述了美国弹道导弹防御系统的核心要求和红外制导型动能拦截弹在该系统中的重要地位。
介绍了美国正在部署、试验和研制的几种大气层外和大气层内弹道导弹防御动能拦截器的红外成像导引头的作战使命、拦截目标、任务特性、设计方案和发展现状，简要分析了美国正在和即将部署的动能拦截弹难以有效地对付不断发展的弹道导弹威胁的突防对抗措施的弱点，概述了近年来发展的满足多对多拦截需求的多拦截弹头(MKV)的红外成像导引头的发展现状，并介绍了近年来重点探索的旨在提高对小间距物体的区辨能力和对弹道导弹弹头的识别能力的新概念红外成像导引头，包括多波段红外成像导引头和主/被动红外成像导引头。
关键词：弹道导弹防御系统；动能拦截器；导引头；红外成像；激光雷达；焦平面阵列中图分类号：TN21文献标识码：A文章编号：1007-2276(2009)01-0001-06Development analysis of infrared imaging seekers ofkinetic kill vehicles in AmericaFAN Jin蛳xiang(The Eighth System Design Department of the Eighth Research Academy of CASC,Shanghai200233,China)Abstract:The core requirements for America′s Ballistic Missile Defense System(BMDS)and the importance of infrared guided kinetic kill vehicles(KKV)for BMDS were summarized.The fight missions, intercepting targets,task′s characteristics,programme characteristics and current status of several infrared seekers employed by America′s endo蛳atmospheric and exo蛳atmospheric KKV,which were being deployed, tested or developed currently,were introduced.The weaknesses of America′s KKV dealing with threat of ballistic missile ineffectively were analyzed.The current status of the infrared imaging seekers for Multiple Kill Vehicle(MKV),which could counter complex ballistic missile threats,were introduced.Moreover,new concept infrared imaging seekers aiming at improving the abilities of resolving multiple closely spaced objects(CSOs)and discrimination of ballistic missile warhead(including multi蛳bands infrared imaging seeker and dual蛳mode active/passive infrared imaging seekers)were introduced.Key words:Ballistic missile defense system;KKV;Seeker;Infrared imaging;Lidar;Focal plane array收稿日期：2008-07-15；修订日期：2008-09-20作者简介：范晋祥（1966－），男，山西太原人，研究员，硕士，主要研究方向为红外系统与应用技术研究。
2020年公需科目《当代科学技术前沿知识》题目及答案
2020年公需科目当代科学技术前沿知识（得分88分）一. 单项选择题(共20题，共40分)1. 我国的载人飞船被命名为：（）。
[2分]A“水星”B“猎户座”C“东方”D“神舟”2. 下列不属于纳米材料的是（）。
[2分]A纳米线B纳米球C石墨烯D金刚石3. 分布式可再生能源技术不包括以下哪项：（）。
[2分]A太阳能光伏发电B地热能利用C太阳能热发电D核电技术4. 据估算，真菌病害已使主要粮食作物的产量在全球范围内每年减少（）亿吨，损失的粮食每年可多养活6亿人。
[2分]A0.5B0.75C1.0D1.255. （）是以基因组学、分子生物学知识和分子生物学技术为基础，融入工程学思想，将“自下而上”的“设计合成”的研究理念与系统生物学在“组学”基础上建立的“自上而下”的“综合分析”的研究理念相结合，具有巨大科学创新和应用潜力的新兴交叉学科。
[2分]A合成生物学B精准医学C再生医学D预防医学6. 当前，（）已成为全球新一轮科技革命和产业变革的着力点，成为新一代信息技术的聚焦点，推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。
[2分]A新材料技术B新一代人工智能C新生物技术D新能源技术7. （）年11月24日，设施通过国家验收，标志着我国唯一的国家级野生生物种质资源库项目建设全面完成。
[2分]A1949B1979C2009D20198. 以下哪个国家或地区不面临严重的水资源压力:（）。
[2分]A巴西B中国东部C北非D阿拉伯地区9. （）是世界第一台速度超过每秒10亿亿次的超级计算机。
[2分]A天河二号B神威•太湖之光C顶点D山脊10. 机器学习是指通过（）在机器上训练模型，并利用模型进行分析决策与行为预测的过程。
[2分]A数据B算法C算力D数据和算法11. 以下哪点不是我国水资源分布情况的特点：（）。
[2分]A人均占有量高B南方水多C北方水少D西部水少12. 生物医药材料被许多国家列入关键高技术新材料发展计划，下列不属于生物医药材料研发重点方向的有（）。
美国“宽视场红外观测探测者”卫星发射升空
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跨越音障，突破音速
跨越音障，突破音速展开全文飞机在超音速飞行前，必须突破音障。
音障是指飞机高速飞行接近声音速度时，由于前方的空气来不及散开而受到压缩，致使空气密度、温度增加，阻力增大，飞行速度不能再提高的现象。
自1901年莱特兄弟的“飞行者一号”诞生以来，人们就不断探索、尝试，研制更高速的飞行器，试图跨越音障，突破音速。
一、人类首次突破音障世界上第一次超音速飞行是美国飞行员耶格尔驾驶X-1飞机完成的。
X-1由贝尔飞机公司制造，拥有流线型机身，机长9.45米、机高3.35米：翼展8.54米、总重5.9吨，采用常规的平直机翼，并安装有火箭發动机。
1947年10月14日，X-1由B-29轰炸机携带至高空。
空投后，耶格尔启动火箭发动机，在万米高空进行水平飞行，终于突破了音障。
X-2验证机也是一款为高速飞行而生的飞机。
它由贝尔飞机公司、美国陆军航空队和美国国家航空咨询委员会（美国国家航空航天局前身）共同研制，机长13.84米，机高3.60米，翼展11 .55米。
与X-1不同的是，它采用后掠翼布局，并配有逃生舱。
1956年4月25日，试飞员埃伯依斯特驾驶X-2飞到了1.4马赫（1马赫相当于1倍音速），首次实现超音速。
7月23日，埃伯依斯特在20800米高空达到了2.87马赫。
9月27日，X-2在阿普特的驾驶下达到了3.196马赫。
但不幸的是，在返航途中X-2失控进入螺旋，阿普特牺牲。
二、探索高超音速飞行通常来讲，马赫数小于0.8称为亚音速，0.8-1.2为跨音速，1.2-5为超音速，马赫数大于5的为高超音速。
X-15是高超音速试验机的典范。
它是由美国航空航天局（NIASA）牵头，美国空军、海军和北美航空公司共同研制的。
1959年6月8日，X-15进行了首次滑翔飞行，同年9月17日，进行了真正的动力飞行。
在近十年的时间里，X-15先后创造了6.72马赫和107900米的速度与高度世界记录。
自1967年X-15飞行器创造了6.72马赫的高超音速后，人类一直没有停止对高超音速的探索。