2015我國軍民兩用技術與產品發展特點回顧

中國航天系統科學與工程研究院 張楠楠 彭 芳 徐 曼

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2015我國軍民兩用技術與產品發展特點回顧

中國航天系統科學與工程研究院 張楠楠 彭 芳 徐 曼

2015年，我國軍民兩用技術與產品取得了顯著進步，運載火箭、北斗導航系統建設、大型飛機及支線飛機、量子通信、核電工程建設、3D打印、石墨烯材料、工業機器人、無人機等領域取得了豐碩成果，我國軍民兩用技術自主創新能力不斷增強，設備與產品的國產化率大幅提高，國防科技工業基礎進一步夯實，國民經濟實力進一步增強。

1　我國量子通信研究獲重大進展，達到國際領先水平

我國在量子通信研究領域已處于國際領先地位。2015年，我國在廣域量子通信和光學量子信息處理等方面取得了一系列具有重要國際影響的原始創新成果。中國科學技術大學是我國量子研究領域的主力軍，取得多項先進研究成果。該校“多光子糾纏及干涉度量”項目系統地發展了多光子糾纏干涉量度學，為我國在新興量子信息產業領域搶占先機奠定了堅實的基礎，獲得了國家自然科學獎一等獎。與此同時，信息領域的主要研究力量也加入到量子科技的研發陣營中。2015年7月30日，中國科學院信息與量子科技前沿卓越創新中心(上海)掛牌，“中國科學院—阿里巴巴量子計算機實驗室”同時成立；12月19日，由中國科學院國有資產經營有限責任公司（國科控股）牽頭，聯合中國科學技術大學、科大國盾量子技術股份有限公司、阿里巴巴（中國）有限公司、中國鐵路網絡有限公司、中興通訊股份有限公司、北方信息技術研究所等單位，在北京簽署戰略合作框架協議，共同發起組建“中國量子通信產業聯盟”。2016年，我國還將發射全球首顆“量子科學試驗衛星”。

2　我國多項核電工程取得重要突破，國產化發展進展順利，“走出去”戰略取得豐碩成果

2015年，我國“華龍一號”等核電工程多項關鍵技術取得了突破性進展，多種核電裝備自主研制成功，打破了國外壟斷，提高了工程的國產化率。此外，我國核電工程實施“走出去”戰略，多項國外核電工程開工建設，“走出去”戰略取得豐碩成果。

我國正在建設的采用第三代核電技術的福清6號核電機組

在核電站建設方面，我國紅沿河核電5號機組、福清核電5號機組、紅沿河核電6號機組、福清核電6號機組、防城港核電3號機組、田灣核電5號機組等6臺核電機組先后開工建設（其中，福清5/6號、防城港3號核電機組采用我國自主研究設計的三代機型“華龍一號”技術）。截至2015年12月底，我國在建的核電機組數為24臺，我國在建核電規模繼續保持全球領先。此外，秦山核電廠擴建項目——方家山核電2號機組、陽江核電2號機組、寧德核電3號機組、紅沿河核電3號機組、福清核電2號機組、昌江核電1號機組等6臺核電機組先后投入商業運行。截至2015 年12月底，我國投入運行的核電機組數為30臺（其中28臺正式投入商業運行，防城港1號機組、陽江核電3號機組投入運行）。

在國產化發展方面，我國核電機組關鍵設備和材料自主化、國產化水平穩步提高，自主研發的第三代核電機組“華龍一號”的國產化率已達到85%。2015年，我國自主研制成功了三代核電堆芯測量系統、核電大型設備吊裝運輸技術、“華龍一號”核級電纜等核電關鍵設備，為實現我國核電自主發展奠定了基礎。目前，國內已形成每年8套左右核電主設備制造硬件能力，建設安裝力量能夠滿足同時開工30臺以上核電機組的需求。

在核電設備出口方面，我國國際核能合作取得豐碩成果。2015年8月20日，采用我國“華龍一號”技術的巴基斯坦卡拉奇核電項目2號機組第一罐混凝土澆筑慶典活動在卡拉奇K2、K3核電項目現場舉行。英國倫敦時間10月21日，在國家主席習近平與英國首相戴維?卡梅倫的見證下，中國廣核集團有限公司與法國電力集團公司在倫敦簽署了關于建設和運營英國欣克利角C核電站的《英國核電項目投資協議》。羅馬尼亞當地時間11月9日，中廣核羅馬尼亞核電公司（籌）與羅馬尼亞國家核電公司在羅馬尼亞簽署了《切爾納沃德核電3、4號機組項目開發、建設、運營及退役諒解備忘錄》。土耳其當地時間11月15日，中國核工業集團公司與阿根廷核電公司正式簽署了阿根廷重水堆核電站商務合同及壓水堆核電站框架合同，標志著我國“華龍一號”核電技術落地阿根廷。

3　我國3D打印技術穩步前行，研發和應用均有所突破

2015年，我國3D打印技術穩步推進，高精密金屬3D打印等技術取得突破，等離子束3D打印機等設備開發成功，3D打印技術在航天、醫療等軍用和民用領域的應用取得了長足進展。

我國出臺了多項政策措施推進3D打印技術發展。2015年，工業和信息化部公布《國家增材制造產業發展推進計劃（2015～2016年）》。文件指出，要從五個方面來推進3D打印產業的發展：著力突破3D打印專用材料、加快提升3D打印工藝技術水平、加速發展3D打印裝備及核心器件、建立和完善產業標準體系、大力推進應用示范。5月，國務院印發關于《中國制造2025》的通知，部署全面推進實施制造強國戰略。作為一份綱領性文件，《中國制造2025》聚焦10個領域，3D打印位列其中，充分彰顯了我國發展3D打印產業的決心。

在3D打印技術方面，中國航天科工集團公司第二研究院第25研究所運用最新引進的3D打印設備，成功打印出了某型號鋁合金復雜構件，實現了高精密金屬3D自主打印，掌握了面向3D打印的結構設計、工藝和制造全流程的核心技術，完全具備了金屬3D打印精密結構的研制能力，為我國高性能航天產品的研制和快速響應研發提供了有力的保障。中國航天科技集團公司下屬北京動力機械研究所成功應用金屬3D打印技術實現了部分發動機復雜、關鍵、重要零部件的試制，突破了發動機設計受加工水平制約的瓶頸，同時提高了發動機的各項性能指標，簡化了零部件結構。將金屬3D打印技術引入航天發動機零部件制造領域，可響應快速制造需求，對提升我國發動機設計與制造能力具有重要意義。

在3D打印設備方面，成都真火科技有限公司正在研發一款基于層流電弧等離子體束系統技術的金屬3D打印設備。該公司研制的層流電弧等離子束可產生穩定、可控的熱源，溫度可在15000℃至200℃之間調節，非常適合作為3D打印的基礎熱源。重慶市相關高校、科研院所聯合啟動國家863計劃4個主題項目，由重慶大學牽頭的“3D打印關鍵技術與裝備研制”所研發的打印設備有望打印出全球最大的單體零部件，單邊打印尺寸達75cm。四川藍光英諾生物科技股份有限公司成功研制出了具有完全自主知識產權的全球首創3D生物血管打印機問世，完善了以干細胞為核心的3D生物打印技術體系，包括醫療影像云平臺、生物墨汁、3D生物打印機和打印后處理系統四大核心技術體系，使器官再造在未來成為可能。

在應用方面，中國航天科工集團公司第六研究院第41研究所將3D打印技術引入到固體火箭發動機點火裝置殼體研制過程中，地面測試一次獲得成功，這是我國首次將3D打印技術應用于固體火箭發動機研制領域。中國航天科技集團公司下屬首都航天機械公司采用激光選區熔化成形技術，完成了國內首個鈦合金葉輪的生產制造，并順利通過試驗考核，實現了復雜結構件的快速研制，驗證了3D打印金屬結構件在超高速旋轉條件下應用的技術可行性，為火箭發動機系統的快速研制提供了新的技術途徑。此外，在“補給行動-2015”軍需物資油料保障演練現場，我軍成功利用3D打印的武器裝備部件完成了快速搶修任務，創造了我軍首次運用3D打印技術維修后勤裝備的先例，大幅提高了野戰搶修效率。復旦大學與同濟大學合作，首次成功將3D打印技術應用于熱電材料成型，同時獲得了具有“聲子玻璃-電子晶體”特性的非晶熱電材料。在3D打印技術的幫助下，上海交通大學通過在微觀3D打印結構中嵌入一系列的細菌，創造了微小且具有通用性的微觀泵，并借助能動菌開發出了一種功能性的替代裝置，為高效地運輸粒子、藥物等微觀物質提供了途徑。清華大學與英國瓦特大學合作，成功將DNA水凝膠材料應用于活細胞的3D打印，為將來3D打印器官的活體移植創造了條件。

4　我國石墨烯材料快速、規?；圃旒夹g取得突破，石墨烯改性和應用研究逐漸深入

在石墨烯發展規劃及政策方面，《〈中國制造2025〉重點領域技術路線圖（2015版）》中指出，石墨烯材料是主導未來高科技競爭的超級材料，可極大地推動相關產業的快速發展和升級換代。國家發展和改革委員會、工業和信息化部、科學技術部等三部門2015年11月印發了《關于加快石墨烯產業創新發展的若干意見》，提出要著力構建石墨烯材料示范應用產業鏈，著力引導提高石墨烯材料生產集中度，加快規?；瘧眠M程，把石墨烯產業打造成先導產業。中國航空工業集團公司石墨烯科技發展與產業規劃發布暨簽約儀式在北京舉行。未來幾年，中航工業將著力打造系列化石墨烯產業集群，形成完整的石墨烯產業鏈，重點開展石墨烯應用基礎研究、新技術探索和新領域開拓。在石墨烯標準制定方面，江南石墨烯研究院牽頭申請的首批石墨烯國家標準獲批立項，標準包括石墨烯的名詞術語、石墨烯的工業化檢測等四項內容，現已進入討論和起草階段。

在石墨烯技術研究方面，中科院上海硅酸鹽研究所、美國賓夕法尼亞大學和北京大學合作研究，發現了一種三維石墨烯管“超級材料”，兼具遠優于已有碳材料的強力學、低密度、高導電等特性。中科院上海微系統與信息技術研究所在層數可控石墨烯薄膜制備方面取得新進展，并在國際上首次實現了石墨烯單晶在六角氮化硼表面的高取向快速生長。南開大學研制出了一種特殊的石墨烯材料，可在包括太陽光在內的各種光源照射下驅動飛行，其獲得的驅動力是傳統光壓的1000倍以上，“光動”飛行或將成為可能。

在石墨烯量產技術方面，北京碳世紀科技有限公司在江蘇省常州市建成全球首條石墨烯噸級示范生產線。濟南圣泉集團股份有限公司成功從玉米芯秸稈中提煉出玉米芯纖維，同時創造性地利用玉米芯生產出了石墨烯，兩者復合生產出了圣泉“內暖”智能多功能纖維。該公司建設的100t/年全球首家石墨烯商業化生產線已經正式投產，1000t/年的生產線裝置正在設計之中。中航工業航空材料研究院石墨烯及應用研究中心采用CVD法成功實現了大尺寸石墨烯膜量產，技術居國內領先地位。

南開大學研制的可在光照射下“光動”飛行的特殊的石墨烯材料

在石墨烯應用方面，2015年1月，涂有石墨烯防腐涂料的首臺海上風電塔筒在如東海域下海，底漆重防腐試驗時間突破2500h，樹立了世界海洋重防腐領域的里程碑。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、江蘇道森新材料有限公司等單位共同完成的“10t/年石墨烯微片工業化制備及其在海工裝備重防腐涂料中的應用”項目科技成果通過專家鑒定。北京碳世紀科技有限公司推出石墨烯發動機油節能改進劑——“碳威”。該產品能夠起到平均節省7%～8%燃油的效果，且具有超強的抗磨損性，能夠在汽車發動機摩擦副表面形成一層碳原子層保護膜，并產生很多碳納米球，有助于大幅降低摩擦系數。吳江市華誠電子有限公司利用全新技術將石墨烯添加到“秒沖寶”里，制成了全球首款石墨烯移動電源。該移動電源容量為2000mAh，能夠在56s內對移動設備完成100%充電。青島儲能產業技術研究院采用石墨烯基復合材料路線，開發出單體150F、1000F、2000F、3500F等容量可控的鋰離子電容器器件，同時，通過采用模塊化系統集成技術，成功在電動自行車上進行了示范應用。中國中車株洲電力機車有限公司自主研制的新一代大功率石墨烯超級電容問世，其中，3V/12000F超級電容和2.8V/30000F超級電容代表了目前世界超級電容單體技術的最高水平。常州二維碳素科技股份有限公司與深圳貝特萊電子科技股份有限公司聯合將石墨烯壓力感應傳感器應用到壓力觸控領域，共同推出了全球首款應用石墨烯應變感應原理形成的3D觸控解決方案，擁有完全自主知識產權，不僅能夠實現3D壓力觸控功能，也為石墨烯傳感技術，甚至為石墨烯材料的產業化應用拓展了新的方向。

5　新一代運載火箭研制及應用取得重大突破

我國現有運載火箭源自費用高昂、有毒燃料的彈道導彈設計技術。但是，目前我國正在研制中的運載火箭系列不僅棄用了這些有毒燃料，而且在搭載有效載荷和運送軌道方面提高了效率和靈活度。新一代運載火箭研制取得重大突破。

2015年，我國長征五號運載火箭的關鍵核心技術實現全面突破，圓滿完成了動力系統試車等大型地面試驗，目前正在海南發射場開展合練，并已進入發射塔架進行綜合合練，預計于2016年首飛。

2015年9月20日，我國新一代運載火箭家族中的首飛箭——長征六號運載火箭順利升空，成功將20顆衛星送入太空，創造了我國一箭多星發射的新紀錄。長征六號運載火箭首次采用液氧煤油發動機，具有無毒、無污染等特點。

9月25日，我國長征系列運載火箭家族中的第一型固體運載火箭、我國新一代運載火箭中唯一一型固體火箭——長征十一號運載火箭成功發射，實現了我國運載火箭快速發射的小時級跨越，可在24h內完成發射準備工作。

一年內兩型新火箭的成功發射，對提升我國進入空間的能力具有跨時代的意義。2015年，中國航天科技集團公司共執行了19次宇航發射任務，取得了全部發射圓滿成功的佳績。

6　C919總裝下線、ARJ21取得型號合格證、新舟60實現在海外銷售，我國航空工業發展邁上新臺階

2015年11月2日，我國研制生產的C919大型客機首架機總裝下線。C919大型客機采用的新技術、新材料、新工藝，對我國經濟和科技發展、基礎學科進步具有重要的帶動輻射作用。11月29日，我國自主研發的支線客機ARJ21交付運營，實現了我國航空工業又一重大突破，標志著國內航線將首次擁有我國自己的噴氣式支線客機，更標志著我國走完了噴氣式支線客機設計、試制、試驗、試飛、取證、生產、交付全過程，具備了噴氣式支線客機的研制生產能力和適航審定能力。12月12日，我國自主研制的新一代先進渦槳通用支線飛機運12F獲得了民航型號合格證。我國航空工業軍民融合發展成效顯著。

7　新一代北斗導航衛星成功發射，北斗衛星導航系統開始全球組網，高分專項取得重要進展

北斗衛星導航系統自2012年年底開始服務以來，明顯帶動了我國衛星導航產業的整體轉型升級發展，尤其在國產化方面，從數量和質量兩個層面均有大幅提升。2015年，我國衛星導航產業總產值超過1900億元，與北斗衛星導航系統相關的貢獻率超過30%，其中，在精準行業、地理信息和基礎設施領域，其貢獻率已經占50%。我國衛星導航產業真正進入了北斗衛星導航產業時代，在多個層級上體現了北斗衛星導航系統高技術創新引領發展的大趨勢。

2015年，由中國航天科技集團公司研制的長征三號甲系列運載火箭將4顆新一代北斗導航衛星發射升空，北斗衛星導航系統向著全球覆蓋的建設目標邁出了堅實一步。新一代北斗導航衛星發射升空后，將開展新型導航信號、星間鏈路等試驗驗證工作，并適時入網提供服務。根據計劃，北斗衛星導航系統將于2020年形成全球服務能力。

與此同時，北斗衛星導航產業從芯片、模塊、元組件等基礎產品，到整機終端、系統集成，直至服務產業，初步形成了完整的產業價值鏈，改變了以往導航芯片、板卡等大量應用部件依賴進口的被動局面，贏得了產業發展的主動權。在國際市場上，北斗衛星導航系統功能已經完全進入主流市場，并逐漸成為主角之一。

2015年，高分辨率對地觀測專項中的高分八號、九號、四號衛星相繼成功發射。其中，12月29日成功發射的高分四號衛星是我國第一顆地球靜止軌道高軌高分辨率對地觀測衛星，開辟了我國高軌道高分辨率對地觀測技術的新領域。

8　我國成功研制5PW超強超短激光裝置，為更大峰值功率激光奠定了基礎

2015年11月，中科院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研制成功5PW （1PW=1015W）超強超短激光放大系統，這是迄今國際最高峰值功率的激光放大系統，為研制10PW超強超短激光裝置奠定了重要的技術基礎。該激光系統采用基于鈦寶石晶體的800nm波段寬帶CPA結構。高信噪比CPA前端采用交叉偏振波脈沖凈化技術，將激光脈沖的信噪比提高至10～11量級，經CPA多通放大到35J量級后，注入到采用直徑為150mm的鈦寶石晶體的終端大口徑CPA放大器中，通過優化泵浦激光脈沖和信號激光脈沖的強度，有效抑制了高能量泵浦下大口徑鈦寶石晶體中的寄生振蕩效應，在脈沖能量為312J的釹玻璃倍頻激光泵浦下，獲得了192.3J的放大輸出，轉換率超過50%。

該系統的研制成功，表明我國激光技術在科研領域已達到世界領先水平，為更大峰值功率激光奠定了基礎，在激光加速、激光聚變、核醫學等領域具有重要應用價值。

9　我國機器人產業發展如火如荼，技術及產業進展顯著

目前，機器人的研發、制造和應用已成為衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志。數據顯示，我國既是最大的工業機器人生產國，也是最大的工業機器人需求國。但目前我國機器人應用量仍遠低于發達國家，機器換人還有著巨大的潛力。

2015年12月發布的《〈中國制造2025〉重點領域技術路線圖（2015版）》明確將工業機器人作為重點發展對象之一，要求圍繞汽車、機械、電子、危險品制造、國防軍工、化工、輕工等工業機器人，積極研發新產品，促進機器人標準化、模塊化發展，擴大市場應用。目前，中科院沈陽自動化研究所研制的工業機器人和AGV自動導引車、求援與反恐移動機器人、五自由度高壓水切割機器人、激光加工機器人等多項成果已在實際應用中發揮了不可替代的作用，創造了我國機器人事業的多項第一。哈爾濱工業大學的機器人技術不僅在各地被采用，而且在航天領域也取得了突出應用成果。中廣核集團研制的多項核電站機器人在核電建設中成功應用。沈陽新松機器人自動化股份有限公司作為國內機器人自動化領域的龍頭企業，全球排名前三，具備了一定的國際競爭力，其潔凈（真空）機器人多次打破國外技術壟斷與封鎖，大量替代進口。

10　我國無人機產業呈現爆發式增長態勢，技術及應用均取得了長足進展

2015年，我國無人機產業呈現爆發式增長態勢，我國無人機已躍居世界先進行列。無論是消費級無人機還是外貿軍用型無人機，中國制造都占據了相當大的部分。無論是企業的數量還是質量都可以說是一日千里，尤其是以深圳市大疆創新科技有限公司為代表的行業巨頭，吸引了全球的目光。據統計，大疆公司目前已占有民用無人機近70%的市場。

在技術研發及應用等方面，我國也取得了長足進展。2015年，大疆公司推出了首款用于農業領域的無人機產品——MG-1農業植保機。武漢眾宇動力系統科技有限公司推出了T-37型旋翼無人機，其以燃料電池為動力系統，氫氣為燃料，實現了超過3h的續航時間，以及超遠距離圖像傳輸。中國航天科技集團公司所屬中國空氣動力技術研究院自主研制的大型察打一體無人機“彩虹五號”8月成功首飛，其從外形尺寸到起飛重量都達到了國際領先水平。此外，該研究所研制的彩虹無人機掛載航彈及特種子母彈靶試試驗圓滿完成，樹立了航天和兵工合作的典范。12月，我國首架大型水陸兩用無人機U650試飛成功，不僅填補了國內大型水陸兩用無人機的空白，也標志著我國無人機技術水平邁上了新臺階。桂林航龍科訊電子技術有限公司推出了國內首臺油電混合動力固定翼垂直起降無人機——龍雁LY3200，突破性地解決了無人機受跑道、環境、操控人員技術的條件限制的問題。

我國自主研制的大型察打一體無人機“彩虹五號”

隨著無人機產業的快速發展，我國也在逐步規范無人機的使用。在無人機標準制定方面，2015年6月，我國首部民用無人機技術標準——《民用無人機系統通用技術標準》在深圳誕生和發布。在飛行法規方面，中國民航局2015年12 月29日發布了《輕小型無人機運行適行規定》，被視作我國無人機領域的首部“交通法規”。此外，中國民航局已就其制定的《使用民用無人駕駛航空器系統開展通用航空經營活動管理暫行辦法（征求意見稿）》開始公開征求意見，計劃于2016年2月1日實施。該辦法出臺后，將進一步促進我國無人機產業的健康、有序發展。