新聞資訊
2024-04-29 04:23:00
環(huán)境技術 2024年3期
全球首列氫能源市域列車完成滿載運行試驗
▲我國首列氫能源市域列車在位于長春的中車長客試驗線進行運行試驗
3 月21 日，全球首列氫能源市域列車在中車長客股份公司（以下簡稱“中車長客”）試驗線上進行了時速160 公里滿載運行試驗。
當日試驗過程中，車以160 km/h 速度運行的列車，每公里實際運行平均能耗僅為5 千瓦時，最高續(xù)航里程可達1 000 km 以上。這是在全球范圍內(nèi)，首次實現(xiàn)了時速160 km 氫能列車全系統(tǒng)、全場景、多層級性能驗證。
據(jù)介紹，氫能市域交通具有清潔環(huán)保、運維簡單、建設周期短、固定投資少等優(yōu)勢，具備高速度、大運量、快速乘降、安全智慧等特點。
該列車由中車長客自主研制，2022 年12 月正式下線。該車內(nèi)置氫能動力系統(tǒng)，應用多儲能、多氫能系統(tǒng)分布式的混合動力供能方案，同時采用了中車長客自主開發(fā)的氫電混動能量管理策略和控制系統(tǒng)。
“我們在完成氫能源市域列車氫動力系統(tǒng)及其關鍵部件耐久、高低溫、振動、電磁兼容、防火安全等方面試驗驗證的基礎上，進一步開展了不同速度等級下能耗、續(xù)航里程、可靠性、牽引、制動、動力學等整車試驗?！敝熊囬L客國家軌道客車工程研究中心新技術研究部副部長王健介紹，此次還首次驗證了氫能列車在（-25~35）℃環(huán)境溫度下的實際性能，試驗結(jié)果顯示各指標均達到車輛設計要求，車輛性能指標達到國際領先水平。
業(yè)內(nèi)人士介紹，氫能源市域列車試驗工作的高質(zhì)量完成，是我國軌道交通行業(yè)和氫能源技術研發(fā)應用的重要里程碑，將進一步助推高端交通載運裝備關鍵技術實現(xiàn)自主可控。
（來源：科技日報）
工信部等四部門聯(lián)合印發(fā)《通用航空裝備創(chuàng)新應用實施方案（2024-2030 年）》
工業(yè)和信息化部、科學技術部、財政部、中國民用航空局等四部門近日聯(lián)合印發(fā)《通用航空裝備創(chuàng)新應用實施方案（2024-2030 年）》（以下簡稱《實施方案》），提出到2027 年，我國通用航空裝備供給能力、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力顯著提升，現(xiàn)代化通用航空基礎支撐體系基本建立，高效融合產(chǎn)業(yè)生態(tài)初步形成，通用航空公共服務裝備體系基本完善，以無人化、電動化、智能化為技術特征的新型通用航空裝備在城市空運、物流配送、應急救援等領域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)應用。
一是創(chuàng)新能力顯著提升。綠色化、智能化、新構型通用航空器研制創(chuàng)新達世界先進水平，形成一批通用航空領域產(chǎn)學研用聯(lián)合實驗室、科技創(chuàng)新中心及科技創(chuàng)新服務平臺。通用航空法規(guī)標準體系和安全驗證體系基本建立。
二是示范應用成效明顯。航空應急救援、物流配送實現(xiàn)規(guī)?；瘧?，城市空中交通實現(xiàn)商業(yè)運行，形成20個以上可復制、可推廣的典型應用示范，打造一批低空經(jīng)濟應用示范基地，形成一批品牌產(chǎn)品。
三是產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平大幅提升。打造10 家以上具有生態(tài)主導力的通用航空產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)，培育一批專精特新“小巨人”和制造業(yè)單項冠軍企業(yè)，通用航空動力實現(xiàn)系列化發(fā)展，機載、任務系統(tǒng)及配套設備模塊化、標準化產(chǎn)業(yè)配套能力顯著增強。
《實施方案》提出，到2030 年，以高端化、智能化、綠色化為特征的通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式基本建立，支撐和保障“短途運輸+電動垂直起降”客運網(wǎng)絡、“干—支—末”無人機配送網(wǎng)絡、滿足工農(nóng)作業(yè)需求的低空生產(chǎn)作業(yè)網(wǎng)絡安全高效運行，通用航空裝備全面融入人民生產(chǎn)生活各領域，成為低空經(jīng)濟增長的強大推動力，形成萬億級市場規(guī)模。
（來源：新華網(wǎng)）
鋰電池高安全性電解液研究獲重要進展
3 月22 日，中國科學技術大學化學與材料科學學院任曉迪教授團隊聯(lián)合火災科學國家重點實驗室王青松教授團隊，研究發(fā)現(xiàn)利用分子間氫鍵的相互作用可以顯著改善醚基電解液在電極界面的穩(wěn)定性，并可有效抑制鋰金屬電池熱失控過程。
鋰金屬電池具有超高的能量密度，被視為下一代電池技術的有力競爭者。但它在電解液穩(wěn)定性和安全性方面還面臨著不小的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的碳酸酯類電解液雖然在鋰離子電池中得到廣泛應用，卻難以兼容活潑的鋰金屬負極。提高電解液濃度雖然可以在一定程度上改善醚的電化學穩(wěn)定性，卻帶來了成本增加、低溫性能衰減等問題。更為棘手的是，大量陰離子的存在會引發(fā)熱失控等安全問題。
針對上述難題，研究人員提出一種全新的分子錨定策略，有望同時解決醚基電解液的高壓和安全難題。他們在乙二醇二甲醚中加入含強極性碳—氫基團的氟代醚溶劑，發(fā)現(xiàn)兩者可以通過分子間的“錨定”作用，有效降低醚鍵上氧原子的電子云密度，大幅提高溶劑的抗氧化能力。
基于分子錨定概念設計的電解液，展現(xiàn)出優(yōu)異的高壓性能。為了揭示其機制原理，研究人員開展了系統(tǒng)的表界面分析。結(jié)果表明，在分子錨定電解液中，溶劑分子之間通過氫鍵形成穩(wěn)定復合物，有利于提升電解液的熱力學穩(wěn)定性。此外，由于減少了活潑陰離子的使用，分子錨定電解液在高電壓正極表面誘導形成的界面膜也更薄更穩(wěn)定。
研究人員進一步考察了電解液的安全性能。在鋰金屬軟包電池中，當溫度升高到140 攝氏度左右時，高濃電解液與鋰金屬劇烈反應并放出大量熱量，而分子錨定電解液與鋰的相容性得到大幅提升。分子錨定電解液可以將熱失控開始的溫度提高到209 攝氏度以上。
研究人員表示，設計合理的分子間相互作用可以從根本上改變電解液的性能，為未來電池電解液的分子工程提供新的方向。
（來源：科技日報）
研制可復用火箭邁出關鍵一步
日前，藍箭航天空間科技股份有限公司（以下簡稱藍箭航天）自主研發(fā)的朱雀三號可重復使用垂直起降回收驗證火箭（以下簡稱試驗箭）在這里點火升空。1 min 后，火箭從三百多米的高空垂直返回，著陸平穩(wěn)，落點準確，狀態(tài)良好，國內(nèi)起飛規(guī)模最大垂直起降試驗箭試驗成功。
沉淀積累可復用火箭研制經(jīng)驗
“如果說可復用火箭的研制是一段長跑，那么對藍箭航天來說，研制一子級垂直回收試驗箭就是我們邁出的第一步?！敝烊溉柨蓮陀没鸺吞柛笨値煻|說。
2023 年12 月，藍箭航天朱雀二號遙三液氧甲烷運載火箭在酒泉發(fā)射中心圓滿完成發(fā)射任務，將三顆商業(yè)衛(wèi)星順利送入預定軌道。朱雀二號成為全球首款連續(xù)、穩(wěn)定發(fā)射成功的液氧甲烷運載火箭。當天，藍箭航天正式發(fā)布了下一代可重復使用液氧甲烷運載火箭——朱雀三號。
“朱雀三號的動力系統(tǒng)采用我們自主研制的天鵲系列液氧甲烷發(fā)動機。其中，一子級配備9 臺海平面推力1 000 kN 的天鵲12B 發(fā)動機，一子級設計復用次數(shù)不少于20 次……”在藍箭航天創(chuàng)始人兼董事長張昌武的介紹下，朱雀三號的“模樣”逐漸清晰，并正式進入公眾視線。其實，對于藍箭航天來說，在大型液氧甲烷可重復使用火箭這條道路上，他們早已踏上征程。
對這樣一個具有探索創(chuàng)新性質(zhì)的項目，藍箭航天管理層在明確預期目標和預算范圍后，給予了研制團隊極高的設計自由權限和試錯空間。這個項目也一定程度上為日后朱雀三號的研制提供了經(jīng)驗。
“從一開始，試驗箭的定位就是跨過小噸位的原理樣機，直接采用與最終入軌箭一樣的全尺寸大推力發(fā)動機進行火箭垂直返回關鍵技術的驗證。事實上，只有通過這種方式取得的驗證結(jié)論，才具有實際的工程應用價值。而彼時的藍箭航天得益于朱雀二號研制的積累，已經(jīng)具備扎實的技術基礎。80 噸級的天鵲液氧甲烷發(fā)動機已經(jīng)完成多次地面試車考核，酒泉自建的發(fā)射場系統(tǒng)也已竣工并全面投入使用。”董鍇說。
多項創(chuàng)新技術護航試驗任務
相較于以往火箭的點火、上升，試驗箭需要多完成一個環(huán)節(jié)——平穩(wěn)落地。
藍箭航天火箭研發(fā)部控制仿真工程部總監(jiān)鐘友武說：“順利落地需要考慮到很多方面的問題，包括控制返回過程中燃料的消耗量盡可能少，并控制火箭在落地瞬間的飛行速度、高度和姿態(tài)的精度同時滿足平穩(wěn)著陸的要求。這些都是試驗箭需要驗證的關鍵技術?！?/p>
對于商業(yè)航天企業(yè)來說，成本可控是火箭高頻次發(fā)射的基本要求。在控制成本的同時，保證技術方案的可靠性也是試驗箭的主攻方向。在箭體結(jié)構材料選擇上，團隊經(jīng)過多次討論，最終選擇了國內(nèi)火箭領域尚未涉足的不銹鋼材料。
鐘友武介紹：“不銹鋼是我們生活中常見的材料，具有高強度、耐高溫、抗腐蝕的特性。不銹鋼的廣泛使用代表了箭體結(jié)構材料的工藝體系更為成熟、配套成本更為低廉，能夠有效解決火箭結(jié)構的產(chǎn)能問題，從而進行更高效率的迭代。相比傳統(tǒng)箭體結(jié)構材料鋁合金，不銹鋼箭體結(jié)構可以大幅降低火箭的制造成本，縮短生產(chǎn)周期。耐高溫的特性使它在火箭多次返回、重復使用上具有突出的優(yōu)勢?！?/p>
團隊立足多年的技術積累，針對可復用火箭需求，開展了多項創(chuàng)新。據(jù)介紹，在已實現(xiàn)朱雀二號火箭連續(xù)成功入軌驗證的天鵲12 發(fā)動機基礎上，試驗箭發(fā)動機增加了多次起動和深度變推功能，并進一步提升了推力和可靠性；采用具備兩級緩沖功能的著陸支腿設計，滿足朱雀三號可重復使用一子級40 噸級著陸質(zhì)量的緩沖需求；采用低空制導、調(diào)推控制和軟著陸關機策略，可精準控制火箭飛行速度和高度以達到軟著陸要求。
此次試驗任務的圓滿完成，驗證了藍箭航天可重復使用液氧甲烷火箭一子級垂直回收總體方案的正確性，大范圍變推力液氧甲烷動力系統(tǒng)方案，火箭控制系統(tǒng)與發(fā)動機調(diào)推特性的匹配性。此外，這次任務同時驗證了火箭著陸段制導與控制方案的正確性，火箭軟著陸緩沖機構工作性能，以及可重復使用火箭測發(fā)、回收和后處理流程的正確性。
在這次試驗任務中，研究人員還獲取了朱雀三號可重復使用液氧甲烷火箭關鍵技術的核心試驗數(shù)據(jù)。這些都為后續(xù)關鍵技術驗證、實現(xiàn)火箭可重復使用，積累了寶貴的經(jīng)驗。
（來源：科技日報）
高端裝備為工業(yè)制造注入“新質(zhì)生產(chǎn)力”
高端裝備制造業(yè)是強國之基，為加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、落實制造強國戰(zhàn)略、建設現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系提供重要支撐。近年來，我國高端裝備制造業(yè)不斷輸出先進生產(chǎn)力，以“新”賦能千行百業(yè)，推動我國工業(yè)制造向“新”發(fā)力。
目前，科創(chuàng)板高端裝備制造業(yè)上市公司已超過120家，總市值超1 萬億元，涵蓋航空航天、新能源車、工業(yè)機器人、工業(yè)母機、激光加工等多個重要產(chǎn)業(yè)鏈及生產(chǎn)環(huán)節(jié)，匯聚了各細分領域的龍頭企業(yè)、“隱形冠軍”，先進制造業(yè)集群初步顯現(xiàn)。
研發(fā)創(chuàng)新筑牢發(fā)展根基
高端裝備制造業(yè)處于價值鏈高端和產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，其發(fā)展離不開高新技術引領。研發(fā)創(chuàng)新是推動制造業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展壯大、工業(yè)持續(xù)轉(zhuǎn)型升級的原動力。
數(shù)據(jù)顯示，科創(chuàng)板高端裝備制造業(yè)公司研發(fā)投入繼續(xù)保持高位，2023 年前三季度，行業(yè)公司研發(fā)支出合計164.47 億元，同比增長16.60 %，研發(fā)支出占營業(yè)收入比重為7.89 %。研發(fā)創(chuàng)新帶動業(yè)績增長，數(shù)控機床、激光器、智能檢測等細分行業(yè)經(jīng)營穩(wěn)健，凈利潤分別同比增長10 %、8 %、4 %。
在持續(xù)加大研發(fā)投入的推動下，創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，取得一系列重要技術突破。
工業(yè)母機發(fā)揮更強“主引擎”作用
發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力離不開生產(chǎn)工具的創(chuàng)新突破，工業(yè)母機作為制造業(yè)的基礎裝備，是國家工業(yè)化能力提升的重要支撐。工業(yè)母機行業(yè)企業(yè)肩負推動高端化、國產(chǎn)化發(fā)展的使命，專注技術突破與自主可控，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈韌性和安全的同時，為下游制造業(yè)加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力輸出更強動力。
前沿技術助智能駕駛提速增“智”
智能駕駛是新質(zhì)生產(chǎn)力賦能交通運輸行業(yè)、助力交通強國的重要路徑之一。新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)積極擁抱5G、人工智能技術浪潮，深度融合新的數(shù)字化技術，推動產(chǎn)業(yè)加快駛?cè)搿爸邱{時代”。
在新能源汽車應用領域，“光子領域?qū)＜摇本婀饪萍紤{借在光電行業(yè)上游核心半導體激光器元器件和微納光學元器件方面的技術優(yōu)勢，設計和開發(fā)中游激光雷達發(fā)射模組，打造更強“千里眼”。
工業(yè)機器人技術屢屢突破
機器人是人工智能技術與制造業(yè)實體經(jīng)濟深度融合的重要領域，工業(yè)機器人被譽為“制造業(yè)皇冠上的明珠”，在推動制造業(yè)生產(chǎn)力水平躍升、推動加快工業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展中扮演重要角色。
在工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)鏈中，減速器是三大核心零部件之一。綠的諧波在國內(nèi)率先實現(xiàn)了精密諧波減速器的技術突破，打破了國際品牌的技術壟斷，在國內(nèi)精密諧波減速器市場占有率超過60 %，市場占有率排名第一，全球排名第二。2023 年，公司發(fā)布AGP 自適應打磨工具和數(shù)控轉(zhuǎn)臺兩款新品，數(shù)控轉(zhuǎn)臺產(chǎn)品實現(xiàn)了全球首創(chuàng)高性能轉(zhuǎn)臺減速器與高功率密度電機一體化融合。
探索新質(zhì)生產(chǎn)力“出?！敝?/h3>
近年來，我國高端裝備制造業(yè)企業(yè)積極響應“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略，擔當作為，探索出一條成功的“出?！敝?。
作為全球領先的軌道交通控制系統(tǒng)提供商，從海外援建第一條鐵路坦贊鐵路到成功實現(xiàn)肯尼亞蒙內(nèi)鐵路商業(yè)運營，從中老鐵路高速運營到印尼雅萬高鐵、匈塞鐵路的全面建設，中國通號將我國成熟的軌道交通控制技術不斷推向海外，運用先進的數(shù)字化、信息化技術賦能亞、歐、非、拉美等地的二十多個國家，為當?shù)亟煌ǔ鲂胸暙I了中國技術、提供了中國產(chǎn)品、展示了中國標準。
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