DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 景洪电站下游水量变化特征 3.1. 水量年际变化 根据允景洪水文站在景洪水电站建库前和建库后的水量进行分析对比，找出水量的变化特征。选用1988年~2007年20年允景洪水文站断面实测多年平均径流量 [ 10 ] 与2008年~2014年允景洪站断面实测径流量进行对比分析。 Table 1 Annual runoff comparison of Yunjinghong Station before and after the construction of Jinghong Hydropower Statio 年份 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 建库后年径流量(Qi) 542.7 413.7 429.0 450.5 348.9 388.5 504.9 年径流量变化(Qi-Q) −21.8 −150.8 −135.5 −114 −215.6 −176 −60.5 表1. 允景洪站在景洪水电站建库前后的年径流量对比(×10 8 m 3 ) 注：Q为建库前多年平均径流量：564.5亿m 3 。 根据表1可以看出经过景洪电站调节控制以后的下泄水量较建库前的上游来水量相对减少了。最小为2008年减少了21.8亿m 3 ，最大为2013年减少了176亿m 3 ，总体而言为减少趋势。本文得出的水电站建成后下泄水量减少，与黄薇等人对金沙江屏山水文站在水电站建立前后进行23年水文监测 [ 11 ] 和朱玲在澜沧江开展的水电开发对下游河川径流影响得到的结果表现一致 [ 12 ]。这是由于电站水库通过拦截上游水源进行水电开发，对河流产生拦蓄作用，且因水库蒸发渗漏等原因，导致下泄水量减少。 3.2. 水量的年内分配 水量的年内分配选用1988年~2007年20年允景洪水文站断面实测多年平均年径流量年内分配[ 10 ]与2008年~2014年允景洪站断面实测径流量年内分配进行对比分析。分析情况如表2、和图1。 Table 2 Comparison of runoff distribution of Yunjinghong Station before and after the construction of Jinghong Hydropower Statio 月年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2008 25.8 138 120 150 350 390 −142 347 663 −86.2 732 78.3 2009 174.8 112 33.1 112 −15.1 −270 −774 −103 −97.5 −866 −402 −24.7 2010 145.8 449 −45.9 550 889 1570 −564 3460 −327 2200 129 807 2011 322.8 319 458 389 590 150 −534 −993 −397 −846 −237 6.3 2012 576.2 94.2 469 13.0 870 −914 2800 −1000 2790 −276 1270 178 2013 463.8 541 346 670 530 −230 −1840 −2550 −1900 −766 803 893 2014 844 1010 1430 1220 1250 −20 −1770 −2550 −1090 −326 283 1110 表2. 允景洪站在景洪水电站建库前后的年内分配径流对比(×10 8 m 3 ) 注：表内流量为建库后月径流量减去建库前该月多年平均径流量。 根据表2和图2可以看出经过电站控制后下泄流量在枯季(1~5月，11~12月)远大于建站前的平均流量，而在汛期(6月~10月)则相反，特别是2011年、2013年和2014年较为明显。这是水电站进行防汛抗旱调度的结果，在枯季水电站开闸放水，增加下游径流量弥补天然径流不足，而在汛期电站通过对洪水进行拦蓄，防止下游径流量突增造成洪灾，从而达到丰蓄枯补的调蓄目标。 3.3. 水量变化特征 景洪电站下游段，即允景洪站下游至关累段，期间有流沙河、补远江和南阿河汇入。所以通过2008年至2014年允景洪站、勐海站(流沙河)和曼安站(补远江)三个站为上游站与关累站(澜沧江最后一个出口站)为下游站的年水量进行对比分析，来了解澜沧江下游段的水量变化特征。 图2. 允景洪站在景洪水电站建库前后的年内分配径流对照图 Table 3 Comparison of annual runoff of Guanlei station and Yunjinghong， Menghai and Man’an Station annual runoff from 2008 to 201 年份 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 允景洪、勐海和曼安站年径流量Q上 600.7 447.8 459.1 481.9 389.9 437.8 543.8 关累站年径流量Q下 643.5 455 457.1 488.5 391.6 444.8 511.5 上下游径流量对照(Q下~Q上) 42.8 7.2 −2 6.6 1.71 7.05 −32.3 表3. 2008年至2014年关累站年径流量与允景洪、勐海和曼安站年径流量对照表(×10 8 m 3 ) 注：允景洪站和关累站区间主要有勐海(流沙河)和曼安(补远江)汇入。 从表3上下游站的水量平衡来看，除2010年和2014年外，各年水量上下游水量基本保持平衡。2010年和2014年的径流量出现区间水量损失情况。特别是2014年为例，区间水量损失大于32.3亿m 3 (区间内还有南阿河支流未计水量)，这是由于2014年径流量年内分配严重不均导致，具体情况如表2和图1所示，电站枯季下泄的径流量占年径流量的63%，而汛期仅占37%。所以可以看出，受电站调控影响下，在枯季下泄水量增大的情形下会产生大量的区间水量损失情况。
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user: 4. 结论 对景洪电站建库前20年的允景洪站上游来水量与建库后的水库下泄水量进行对比分析和对建库后电站下游段上下水文站之间的水量变化进行分析可以得到以下结论： 1) 建库后的下泄水量较建库前上游来水量出现明显减少趋势。 2) 枯季时，建库后下泄水量较建库前上游来水量增大，而汛期则体现为减少，说明景洪水电站对河流径流具有丰蓄枯补的调节作用。 3) 枯季的下泄水量比重占全年下泄水量的比重增大，特别是在枯季大量下泄水量会在下游河段内产生较大的水量损失，且损失水量随枯季下泄水量的增大而增大。
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user: 摘 要 互联网作为20世纪的一项重大科学发明，引发了人类社会的深刻变化，对千百年来传统的语言课程和教学产生了重大而深远的影响。本文通过文献研究法，分析探讨互联网给外语教育带来的变革，分析互联网时代外语课程与教学的特点，探究网络信息技术应用于外语教学引发的两大问题，旨在帮助广大外语教师深入了解网络环境下外语课程与教学的优势，充分利用网络信息技术为外语教学服务。 关键词 :互联网，外语课程与教学，课堂教学，慕课 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 一百多年前，西方国家经历了一场由农业经济向工业经济的大转变。这一转变淘汰了之前几乎不借助书本的传统教育和学习方式，引发了学校教育的第一次巨大变革：工厂式办学模式应运而生。学生每天花大量时间被动地听讲座、学习工厂工作的基本技能和实践技巧。二十年前，自互联网诞生之日开始，整个世界又正在经历一场由工业化技术向信息化技术的转变。这一转变正如飓风一般在全球范围内掀起一场教育革命：现代信息技术——互联网正在强力改变传统的课程设置与教学。 2012年，美国三大网络平台Edx，Coursera、Udacity获得数千万资金支持，推出了近百门网络在线课程，成百上千的教师加入到MOOCs的实践中，成千上万的学生开始网上选课。2013年2月，Coursera宣布其五门课程进入了美国教育理事会(ACE)的学分推荐计划，学生选修这些课程的学分可获大学的承认。这一事件标志着MOOCs正式进入美国正规的高等教育体系。MOOCs在中国的发展态势同样可用“锐不可当”一词来描述。国内一些985大学正在或者已经搭建与三大平台的合作框架。2018年3月中国高校外语慕课平台(UMOOCs)在北京正式启动，我国首个以外语学科特色为主的国际化慕课平台就此诞生。 人们也许会问，为什么MOOCs一诞生就会有如此强大的生命力呢？为什么MOOCs一出现就会如此涤荡人们的教育观念呢？正是带着这样的疑问，本文从现代信息技术视角，探析互联网给现代教育带来的影响和变革，探讨网络时代外语课程设置与教学的特点及优势，研究将网络信息技术融入到现代教育以后我们如何以积极的态度解决好网络带来的后续问题。
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user: 2. 互联网对现代教育产生的影响 自1995年现代网络诞生起，美国克林顿总统就号召美国政府、社会团体、教师、父母以及商界领袖共同努力，确保到21世纪初全美儿童都学会运用现代信息技术。为此克林顿总统确立了四个步骤以提高孩子们的技术素养：1) 将每一所学校每一个课堂与信息高速公路联系起来；2) 为所有教师和学生提供途径接触计算机；3) 开发有效实用的软件和网上学习资源，作为课程教学的重要组成部分；4) 向每位教师提供他们带领孩子学习计算机和信息高速公路所需的培训和支持。一时间全国上下积极响应克林顿总统的号召，积极充分使用互联网的理念深入到了每一个社会团体。仅仅六年的时间，美国教育的面貌焕然一新。可以毫不夸张地说，从21世纪初期开始，我们的学生在电脑面前比在黑板面前更能发现自身的价值，教师的手边也有大量的技术资源帮助他们把课程设计得精益求精。令人高兴的是，美国的互联网步伐虽然迈的很快很大，但今天的世界都已经在享受互联网带来的便利。 Wiles和Bondi曾评价说，互联网对于任何一个想要真正学习知识的人来说，都是一种高等信息资源和独一无二的学习工具 [ 1 ] 。它打破了三千五百年来的师生依赖关系，并且使长达百年的个性化教学目标成为可能。外语课堂教学已经转变成为以教师为主导、以学生为主体的模式。这一现代学习媒介更打破了学校才是学习场所的定律，改变了对课程构成的一贯概念。由于互联网被应用于语言课堂教学，外语教育发生了迅猛的变化。在当今高等院校的外语教学中，现代网络信息技术的广泛应用已经强力改变了传统的教学方式、学习方式、思维方式和交流方式 [ 2 ] 。但变化并非难以驾驭之力量，相反它能够由人们的聪明才智来主导 [ 1 ] 。只要我们把互联网这种先进的科学技术很好地同课程与教学相结合，就能给今天的外语教育带来极为有利的影响。
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user: 3. 网络时代外语课程与教学的特点及优势 美国的进步教育运动始于20世纪20年代，到20世纪六七十年代末，借公民教育和教育相关性之名，约翰.杜威的许多思想得以发展和推广。依据进步主义的观点，外语课程设置应以学生的经历、兴趣和能力为主，这样学生才能更好的从密切相关的生活中进行有效学习。然而，到了20世纪80年代，进步教育运动逐渐失去了发展势头。究其原因，阻碍进步主义改革家改变传统教育体制的主要问题在于：学校对固定课程体系的依赖、标准化测试以及学生与教师的比例严重失衡导致教师不可能关注到每一个学生。即使在师生比例明显降低的今天，个性化教育仍然困难重重。要想使进步改革运动在广泛的基础上取得成功，我们必须打破外语课堂教学中的因循守旧，给予每个学生特别的关注和支持。20世纪初进步人士不能实行改革的主要原因之一就是他们难以实行个性化的外语教育，即使他们深谙学生自主学习外语的重要性，也创造不了允许学生自主管理的语言环境。 人类进入21世纪初叶，外语教学环境已经发生了根本性的变化。教师们可以利用电子邮件和设计好的网络探究个性化外语教育的有效途径，唤起学生的好奇心，从而帮助学生把学科知识水平提升到更高层次。进步人士提出，学生应在实践中学习和应用外语。只有在真实的社会生活中应用语言，才能学懂学会，才能学到有用的交际语言。而且，在做中学在学中做，结合学生的生活体验，能够帮助外语教师实践优质教育体系中最重要的部分：培养学生的创新精神和思辨能力。 将现代科技与课堂教学相结合的目的就是实现个性化教育，让每个学生都取得学业成功 [ 3 ] ，帮助学生有能力活得更加精彩。因此，与互联网相结合的外语课程设置蕴含的意义更加深远。这种外语课程能够最大限度的为学生提供有效的学习经历。静态的、线性的训练计划转变成了动态的个性化学习模式。以往需要通过书本或课堂教授的重要知识，如今通过即时训练便唾手可得 [ 4 ] 。而且，互联网可以与亲身体验的活动相结合，以增强思辨能力、支撑学习、使洞察力变得更加敏锐。使用互联网堪称一场革命，在这场革命中，学生与知识形成了新型关系，学生在积极地建构知识 [ 5 ] 。在学生接触互联网的过程中，我们允许学生积极自主地学习外语。他们可以通过一种交互方式观看外语视频或文本，根据自己的节奏速度任意重复观看，使习得语言知识的过程适应学生自身的特点。在外语教学中，充分利用互联网软件和学习系统，学生能够获取并共享丰富的经历，接触更多的资源，能够以多种方式进行交流和讨论。在改变外语课程的授课方式时，教师可以把互联网作为教师、学生和家长之间沟通的方式；把互联网作为日常课堂教学的补充；利用互联网进行个性化外语教育；把互联网作为学生跨学科之间的连接手段；为高级学习或自主研究提供良好的工具 [ 1 ] 。 很显然，互联网的兴起极大地改变了我们传统的外语教学方式。但要真正充分发挥网络在外语教学中的作用，各种网络资源进行巧妙的选择和搭配，外语教师必须非常了解互联网的基本功能，并利用好这些功能设计相应的网上教学活动 [ 6 ] 。利用好在这样一个拥有先进科学技术的时代，教师的身份由传统意义上的知识传递者转变成为学习者、指导者、促进者、顾问及导师，但教师的任务却更具有挑战性并且要求更高。教师虽然不再需要花费大量时间站在教室里，但要致力于为鼓励学生学习而创造良好的外语学习环境。在外语教学改革过程中，让视频技术、网络教学平台、慕课等合力催生新的教学模式与课程内容 [ 7 ] ，传统的外语学习可以改变成为以学习者为中心的自主学习，网络功能则可以成为学生外语学习的基础 [ 8 ] 。我们可以预见以互联网为基础的课程设置与教学会带来多样化的极具优势的完全崭新的外语教学模式。
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user: 4. 网络信息技术应用于外语教学引发的两大问题 将现代信息技术应用于外语教学会引发两大问题。其一，互联网的信息未经过加工处理。虽然每个学生通过互联网都能获得大量知识，但这些知识很大程度上杂乱无章，甚至无用。与传统的课程相比，互联网的问题在于它是非线性的 [ 1 ] 。因而我们要清楚地知道这种与互联网相结合的非线性外语课程的优点何在，我们如何做到合理、充分地利用。为此，我们可以借鉴Wiles和Bondi提出的建议，运用以下八种教学设计建构网络课程：基于内容的设计；基于技能的设计；调查与探索模式；跨学科设计；合作设计；问题解决模式；批判性和创造性思维设计 [ 1 ] 。这些设计由易到难目的各异，为能力和经历各不相同的学生很好地安排了教育经验，通过这些基于网络的外语教学课程，可以极大地发掘学生的潜能。 另一大问题是存在所谓的“数字鸿沟”。当今时代，在每一个国度都存在着贫富差距。其结果，由于家庭经济和个人经济情况的不同，有的人可以任意使用互联网，但有的人却不能 [ 9 ] 。比较而言，拥有大量贫困学生和少数民族学生的边疆学校，使用现代技术的机会较少，特别是多媒体计算机和联网计算机。尽管中国近40年来经济飞速发展，但依然存在城乡差别和地区差异。在许多边疆农村地区和少数民族地区，互联网并没有全覆盖。另外，技术应用中也存在种族歧视现象。1998年，73%的美国白人高中生和大学生都拥有家庭电脑，而美国黑人高中生和大学生中拥有电脑的只有32% [ 9 ] 。20年后的今天，类似的种族差异现象在世界上很多国家都依然存在。所以，在互联网时代，这一个“数字鸿沟”是目前世界上任何一个国家都必须面临和急需解决的问题。教育资源的不平等会使不同种族和社会阶层间的学生受教育的机会和取得学术成就的距离不断拉大。 作为外语教育工作者，我们有责任呼吁社会解决这些棘手的问题，以便为每一位学生提供同样丰富的外语学习经历。这是一个事关社会和文化的问题，所以需要全社会共同努力来解决此项难题。当前外语教师应尽可能多地提供可利用资源来满足学生的外语学习需求，特别是对于没有条件随时使用互联网的学生要给予特殊关注。事实上，一些学校的技术资源并没有得到有效的利用。我们应该关注的问题是如何有效利用现有资源，使之为外语教学服务。
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user: 5. 结语 人类已生活在网络时代，教育已步入慕课的春天。网络信息技术与学科课程的整合成了当今外语教育教学改革的核心内容，是外语教学信息化的有效途径 [ 10 ] 。更为重要的是，现代教育信息技术在与外语教学整合的过程中将逐步内化到语言教学内容中，成为语言教学的有机部分 [ 11 ] 。传统的外语教学方式及线性课程正在被强力改变。Wiles和Bondi指出，网络绝不仅仅是对主导学校教育几百年来的传统线性课程内容的补充，网络通过削弱教师对学生学习方式的控制力，为教育和学习带来重大变革。网络作为一种学习工具，把使用者——学生置于学习的主体地位，学生们不必借助外力帮助即可获得并建构知识 [ 1 ] 。但尽管网络很重要很有前途，也不会对外语学习产生特别大的影响，除非教师帮助学生找到有效利用网络的方法和途径，并且把这种新兴工具与外语课程与教学相结合，这样才能帮助拥有不同能力、兴趣和背景的学生获得更有意义的外语学习经历。个性化外语教学可以通过网络变为现实，学生的个性也可以在有趣又宜人的学习环境中得以培养。把网络融入到外语课程设置和教学中，我们就能够改善和变革外语课堂教学及学生的外语学习。只要我们能充分利用网络信息技术为外语教育教学服务，建设高质量内容丰富的课程资源和外语慕课，最终我们就可以成功培养出在纷繁复杂的社会中拥有认知、知识和技能的符合社会需求的外语人才。
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user: 摘 要 新疆地区输电走廊所处气候环境恶劣，导线经历风沙磨损后会导致强度损失，尤其在冰冻天气下，导线覆冰后加上大风激励容易发生线路结构失效，研究计及风沙磨损的线路冰风荷载失效概率评估方法具有重要意义。本文根据微气象监测装置，基于覆冰厚度预测模型计算冰荷载，然后依据强度干涉理论，通过对冰风组合荷载与风沙磨损后导线剩余强度进行比较，动态评估输电线路的失效概率。最后通过新疆地区某实际案例的反演分析，对所提方法的可行性和有效性进行验证。研究有助于运行人员及时校核输电线路运行状态，防范因导线覆冰和大风导致的故障。 关键词 :架空线路，覆冰，冰风荷载，失效概率，风险评估 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，全球气候异常变化 [ 1 ]，飓风、冰灾、暴雪、地震等灾害天气频频发生，特别是我国新疆地区，输电走廊常年处于低温和大风沙环境中，风沙磨损会加速导线强度损失 [ 2 ]，再加上覆冰过重和脱冰跳跃产生的附加荷载 [ 3 ]，极易导致输电线路结构失效，造成线路故障停运 [ 4 ]，影响正常送电，给国民经济和群众生活带来不利影响 [ 5 ]。因此，研究计及风沙磨损的架空输电线路冰风荷载失效概率评估方法，具有重要的理论意义和工程价值。 1998年美国、加拿大发生严重冰灾，加拿大东南部和魁北克南部省份的受灾情况最为严重，造成了28人死亡，470万加拿大人和50万美国人遭受停电影响 [ 6 ] [ 7 ]；2008年，我国南方大范围遭遇了严重的持续低温雨雪冰冻灾害天气，大范围雨雪冰冻天气影响了我国19个省区，造成大范围倒塔、断线和闪络事故，贵州、湖南、江西和浙江省电网受损最为严重 [ 8 ]。2018年1~2月，中国华南和华东地区普遍出现大面积的积雪冰冻天气，输电线路再次面临考验 [ 9 ]。 进行冰、风环境下的线路荷载计算，需要依赖于覆冰监测数据，现有覆冰监测技术主要包括拉力、倾角监测装置 [ 10 ] [ 11 ]、基于图像的覆冰在线监测系统 [ 12 ] [ 13 ] 等，这些基于直接观测或监测覆冰的装置，布点密度低，受环境及供电电源的影响，可靠性也不够高，因此监测数据可用率不佳。由于覆冰过程与局部微气象关系密切 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]，导线覆冰增长受风速、覆冰时间、降水量、水滴直径、湿度和温度等因素的影响 [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]，导线覆冰的自动脱落同样需要一定的气象条件 [ 14 ]，因此，利用沿输电线路分布安装的微气象监测装置采集的气象数据进行覆冰厚度估计具有可行性。 对于输电线路因气象灾害失效，部分学者从风荷载 [ 20 ] 和冰荷载等荷载作用下考虑线路结构失效，其中，风荷载常会导致导线微风振动、风偏放电等 [ 21 ]，大风作用下甚至会发生断线、倒塌等严重事故 [ 22 ]；冰荷载常导致跳头、扭转、舞动、冰闪跳闸甚至断线、倒塔等恶性事故 [ 23 ]；相较于冰荷载和风荷载单独作用时，冰风组合荷载引起的输电线路结构失效风险更为严重 [ 24 ]。已有研究通常忽略风沙磨损对输电线路强度的影响，而风沙磨损将导致线路强度损失 [ 25 ]，冰风荷载作用下线路将面临更严重的事故风险 [ 26 ]，尤其是对于风沙较为严重的我国新疆等地区。然而，目前国内外对风沙冲蚀导线的机理尚不明确，对于输电线路由于风沙磨损造成的结构失效研究不足，绝大部分研究都是基于经验和实验拟合，缺乏工程基础。因此，依据历史风沙数据估计线路强度损失，对于更为客观地评估输电线路失效概率是很有必要的。 本文基于新疆地区输电线路沿线的微气象监测数据和风沙记录，分析风沙磨损对架空输电线路结构强度的影响，通过作者先前建立的覆冰厚度预测模型，进行覆冰预测，进而计算覆冰和脱冰跳跃情况下线路的失效概率，最后通过新疆地区某实际案例的反演分析，对所提方法的可行性和有效性进行了验证。本文方法有助于电网运行人员及时校核输电线路运行状态，防范因导线覆冰和大风导致的故障。
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user: 2. 基于微气象监测的输电线路冰风荷载预测 2.1. 输电线路冰厚预测 由于输电线路覆冰增长的物理机理复杂，在实际运行情况下，对于不同型号的导线、不同的地理气象环境，导线覆冰增长情况也复杂多变。本文作者在之前的研究工作 [ 27 ] 中提出了计及气象因素时间累积效应的输电线路覆冰预测方法，如图1所示。 图1. 基于微气象监测的导线覆冰厚度预测流程图 该方法首先根据利于形成覆冰的气温、湿度、风速、风向条件，判定导线覆冰气象等级R tm，j (t)；然后依据覆冰厚度的平方随时间近似线性增长的关系，构建了覆冰厚度增长程度指标；进一步考虑气象因素对覆冰增长的加剧影响，对覆冰厚度增长程度指标进行线性扩展，得到了计及气象因素累积效应的覆冰厚度增长程度指标A vtm (t)；再根据历史上覆冰厚度监测数据，采取SVM回归方法进行训练得到预测模型；最后，输入微气象监测数据和天气预报数据，便可预测当前时段及未来短时的覆冰厚度值，用于导线冰荷载计算。 本文使用文献 [ 14 ] 提供的监测数据作为模型的训练数据及测试数据，同时采用传统SVM方法对采样点气象数据及覆冰厚度数据进行训练与测试，对比本文模型预测结果，检验本文模型的有效性及精确性。文献 [ 14 ] 提供了34组覆冰数据，包括覆冰厚度、温度、湿度与风速等，采样间隔为1 h，见图3。本文使用前28组数据训练模型，利用后6组数据检验三种回归模型的预测效果。 输入后6组测试数据，计算得到测试数据的计及气象因素覆冰厚度增长程度 A vtm ， test ( t ) ，将其带入模型 I ( t ) = f ( A vtm ( t ) ) ，计算得到覆冰厚度的预测值，见表1所示。同时将测试数据输入BP神经网络及传统SVM方法的训练模型，并将其预测结果与本文预测结果放在表1中进行对比。从表1中可以看出，本文所提出的计及气象因素时间累积效应的覆冰预测模型的6个预测值相同，这是因为所计算的 A vtm ， test ( t ) 中各元素均为14。与其他各方法相比较，本文方法的阶段性、层次性更强。 Table 1 The icing forecast result 采样时间/h 覆冰厚度/mm 计及气象因素覆冰厚度增长程度 A vtm ， test ( t ) 计及气象因素覆冰厚度增长程度 A vtm ， test ( t ) 传统SVM 计及气象因素时间累积效应SVM 29 9.487 10.988 10.632 14 30 10.222 11.008 10.632 14 31 10.934 9.764 10.632 14 32 14.356 8.981 10.632 14 33 11.588 8.782 10.632 14 34 14.136 8.468 10.632 14 表1. 覆冰预测结果 为了更直观地对比三种方法的预测误差，图2汇总了2种方法预测值绝对误差。从图2中可以明显看出，在6个测试时间点，本文方法预测误差绝对值基本上小于传统SVM的预测结果。对比结果表明本文提出的覆冰预测模型思路是有效的。 图2. 2种方案预测绝对误差对比 2.2. 输电线路冰风组合荷载 计算导线上覆冰重量的方法有多种，覆冰质量m ice 可按照D. G. Havard [ 28 ] 推荐的公式计算： m ice = 0.5 π ρ ice Δ r ⋅ r ice (1) 式中，r ice 的计算公式见式(2)。 r ice = 0.5 Δ r + 0.25 π d (2) 式中，r ice 为覆冰块质心到截面中心的距离；ρ ice 为冰的密度；∆r为覆冰的厚度；d为导线的半径。 当风向与导线垂直时，覆冰时的风压载荷集度为 q m = 9.8 a c ( d + 2 Δ r ) v 2 16 (3) 式中，c为风载体系数，一般情况下，导线覆冰时c可取1.2；a为风速不均匀系数；v为设计风速；d为导线的计算半径；∆r为覆冰厚度。 风荷载的计算中，还应考虑风速的不均匀性，风的不均匀性与风速大小有关，因此风荷载计算中需要考虑风速的不均匀系数a，具体的数据见表2。 Table 2 Wind speed unevenness coefficient tabl 设计风速v/(m/s) v ≤ 20 20 < v ≤ 30 30 < v ≤ 35 35 < v 风速不均匀系数α 1.0 0.85 0.75 0.70 表2. 风速不均匀系数表 对于线路脱冰跳跃荷载变化，可根据脱冰前后输电线路单位长度重量进行计算，如式(4)所示。 H − H 0 = E A l 2 24 ( q 2 H 2 − q 0 2 H 0 2 ) (4) 式中，l为输电线路的长度；q 0 、q分别为脱冰前后导线单位长度的重量；H 0 、H分别为脱冰前后导线的张力；E为输电线的弹性模量；A为导线的横截面积。
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user: 3. 风沙磨损导致的强度损失 对于风沙磨损导致的强度损失，有学者分别从风速、风向、砂砾大小和角度、砂砾持续时间和线路荷载大小等方面进行了研究 [ 29 ]。通过新疆地区实际测量可以发现，线路强度随荷载的增大而减小，无沙磨损区域线路强度剩余率高于砂砾磨损区域20%左右，并且无沙磨损和砂砾磨损具有相同的强度剩余率下降趋势，开始阶段强度下降较快，随着时间的增加，强度下降趋于平缓，最终因强度较低，将会导致线路因强度不足发生线路失效故障。 通过对新疆地区历史监测数据进行拟合，含有砂砾磨损时线路挂接金具的强度剩余率随连续磨损时间变化的拟合公式如式(5)所示。 W sand = 0.4585 t 2 − 11.6 t + 114.4 (5) 无沙磨损时，剩余强度拟合公式如(6)所示。 W = 0.2712 t 2 − 7.257 t + 107.9 (6) 式中，t为连续磨损的时间，10 5 s。 因单次沙尘天气的持续时间较短(约几小时)，因此实际评估时可依据线路投运或更换导线金具后所经历的风沙累积时间精细剩余强度估算。
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user: 4. 输电线路冰风荷载失效概率评估 4.1. 失效概率模型 根据结构可靠性的强度干涉理论 [ 30 ]，输电线强度累积概率密度分布和荷载累积概率密度分布之间的关系如图3所示，图中f G (g)表示输电线路永久荷载累积概率密度函数曲线，f R (r)表示不计强度损失时的输电线路强度累积概率密度函数曲线，f S (t) (S)表示t时刻永久荷载叠加环境荷载后的荷载累积概率密度函数曲线，f R (t) (r)表示计及t时刻的强度损失之后的导线强度累积概率密度函数曲线。 图3. 输电线路结构强度与荷载的累积概率密度曲线干涉示意图 其中，图3(a)表示在没有冰、风等环境荷载，不计导线强度损失时，输电线路在正常服役期间，因导线的设计强度大于永久荷载，在结构上是可靠的。图3(b)表示经受长期的风沙磨损后导线的强度有所损失，强度累积概率密度曲线左移变形，使得强度和荷载累积概率密度曲线有交叉，其重叠区域称为干涉区，干涉区域的存在表明经历长时间的风沙磨损后导线强度退化，即使当前时刻没有冰、风等环境荷载，导致实际强度低于设计强度，会发生结构失效，导致输电线路故障。图3(c)表示不考虑风沙磨损导致的强度损失，因为冰、风等环境荷载增加，荷载累积概率密度曲线右移变形，导致输电线所承受的总荷载变大，当其大于导线的设计强度后，存在结构失效的可能。图3(d)表示综合考虑风沙磨损和环境荷载，干涉区域较(b)和(c)更大，发生结构失效的概率也更大。 因此，经受了风沙微振磨损后的导线，在冰风环境荷载冲击作用下，当输电线路的设计强度大于其所承受的荷载时，输电线路正常运行；反之，输电线路将发生结构失效而故障停运。因此输电线路的结构功能函数可表示为 Z ( t ) = g ( R ( t 1 ) ， S ( t 2 ) ) = R ( t 1 ) − S ( t 2 ) (7) 式中，R(t 1 )表示导线强度在风沙磨损期t 1 (亦称为退化期，为年或季节时间尺度)内的随机变化过程；S(t 2 )为恶劣天气持续期间t 2 (小时级的时间尺度)导线荷载的随机变化过程。根据强度干涉理论，输电线路结构失效概率等于导线强度小于承受其所受荷载的概率，可用式(8)表示。 P f ( t 1 ， t 2 ) = P ( Z ( t 1 ， t 2 ) < 0 ) = P ( R ( t 1 ) − S ( t 2 ) < 0 ) (8) 由于线路强度R(t 1 )和荷载S(t 2 )是相互独立的，两者的联合概率分布为 f R ( t 1 ) ， S ( t 2 ) ( r ， s ) = f R ( t 1 ) ( r ) ⋅ f S ( t 2 ) ( s ) (9) 那么，将式(9)并入式(8)，可得 p f ( t 1 ， t 2 ) = p ( R ( t 1 ) < S ( t 2 ) ) = ∬ f R ( t 1 ) ( r ) ⋅ f S ( t 2 ) ( s ) d r d s = ∫ 0 + ∞ f S ( t 2 ) ( s ) F R ( t 2 ) ( s ) d s (10) 由IEC60826标准可知，一般情况下，荷载和强度均服从高斯分布，联合概率密度函数为 f Z ( t 1 ， t 2 ) = 1 2 π σ Z exp ( − ( z − μ Z ( t 1 ， t 2 ) ) 2 2 σ Z 2 ) (11) 式中， μ Z ( t 1 ， t 2 ) = μ R ( t 1 ) − μ S ( t 2 ) ； σ Z 2 = σ R 2 + σ S 2 ； μ R ( t 1 ) 、 μ S ( t 2 ) 分别为强度和荷载概率密度函数的均值； σ R 、 σ S 分别为强度和荷载概率密度函数的标准差； μ Z ( t 1 ， t 2 ) 、 σ Z 分别为联合概率密度函数的均值和标准差。 因此，式(10)可以表示为 (12) 令 α ( t 1 ， t 2 ) = z ( t 1 ， t 2 ) − μ Z ( t 1 ， t 2 ) σ Z (13) 则可将式(12)变换为标准正态分布 p f ( t 1 ， t 2 ) = p ( Z ( t 1 ， t 2 ) < 0 ) = ∫ − ∞ − μ z ( t 1 ， t 2 ) σ Z 1 2 π exp ( − α 2 ( t 1 ， t 2 ) 2 ) d α (14) 所以在输电线路的结构失效概率为 p f ( t 1 ， t 2 ) = Φ ( − μ z ( t 1 ， t 2 ) σ Z ) (15) 上述计算过程求解的是一段档距的失效概率，对于处在同一气象区域内的一整条输电线，假设具有n档，那么整条输电线路的失效概率相当于n段线路失效的串联，如图4所示。 图4. 输电线路失效概率的串联等效模型 图4中， P f ( i ) 为第i段线路的失效概率， P f ( n ) 为第n段线路的失效概率， P f ， eq 为n段线路串联后的等效失效概率，根据串联网络的定义可以求得一整条输电线的失效概率，如式(16)所示。 P f ， eq ( t ) = 1 − ∏ i = 1 n ( 1 − P f ( i ) ) (16) 4.2. 评估流程 对于风沙磨损后，输电线路覆冰及脱冰跳跃失效概率可根据图5所示流程进行评估。首先依据先前提出的覆冰增长模型，根据微气象监测装置所测气象参数，计算覆冰厚度，结合历史数据，对输电线路结构强度进行评估，判断其强度损失，在覆冰重量不足以导致线路故障时，继续校核脱冰跳跃失效概率，当失效概率大于所设阈值时，及时提醒运行调度人员，保证电网的安全稳定运行。 图5. 输电线路失效概率评估流程
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user: 5. 算例分析 新疆电网某输电线路在2015年11月22日16:49~19:58因导线覆冰及脱冰跳跃接连发生5次跳闸，为此，采用该线路在2015年11月21日~23日逐10 min的微气象监测数据进行反演测试，其气象数据如图6和图7所示。 图6. 某微气象监测装置采集的气温和相对湿度数据 图7. 某微气象监测装置采集的风速和数据 该输电线路所用导线型号为LGJK-310/50，其参数如表3所示。 Table 3 Conductor parameters of LGJK-310/5 导线参数 值 导线外径/mm 27.63 钢芯直径/mm 3.07 导线截面积/mm 2 362.7 计算拉断力/N 120737 单位长度质量/(kg/km) 1264.3 安全系数 2.5 表3. LGJK-310/50导线参数 依据微气象监测数据和历史风沙记录，该输电线路因风沙磨损导致的强度损失如图8所示。 图8. 风沙磨损强度损失对比图 从图8可以看出，经过长时间的风沙磨损，导线强度较无沙磨损时强度降低20%左右，因此在导线覆冰时，输电线路承载能力进一步降低，应及时关注覆冰厚度，避免因覆冰过重或脱冰跳跃导致的断线断股事故，保证电网稳定运行。 根据所提覆冰预测模型及冰风荷载下输电线路失效概率预测方法，该条线路覆冰厚度预测值和对应失效概率如图9所示。 图9. 覆冰厚度及失效概率预测图 该输电通道跳闸记录显示，故障段线路在2015年11月22日16:49至当日19:58间接连发生5次跳闸，时间对应图中的时间序号为152~171。从预测输出结果可以看出，输电线路先经历气象累积作用，然后冰厚逐渐增长，在线路发生实际跳闸之前(时间序号为115~125)，导线覆冰估计值已达到15~19 mm，失效概率大于0.6，此时运行人员应及时采取措施，防范因冰风荷载过大或后续脱冰跳跃造成的故障。当气温逐渐回升(时间序号为132~162)，该覆冰段冰厚将减小，但在风的激励下将会发生脱冰跳跃，失效概率大于0.7，预测结果与实际记录相符，验证所提模型的有效性。当气温再次下降时，部分未脱冰线路覆冰厚度将会进一步增大，对于线路承载力和结构强度又会产生很大考验，应及时采取措施，保证电网的安全运行。
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user: 6. 结语 输电线路长时间经受风沙磨损会导致输电线路强度下降，在冬季冰冻天气下，导线覆冰外加大风将影响线路安全运行，冰风组合荷载作用下线路失效概率增大，应及时校核线路强度。本文依据先前所提覆冰增长模型，根据实时微气象监测数据进行覆冰增长及脱冰跳跃发展趋势的动态估计，进而在综合考虑线路风沙磨损强度损失情况下，进一步进行失效概率评估，所得结果有助于电网运维决策，及时发出风险预警，采取除冰和融冰措施，保证输电线路安全运行。
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user: 摘 要 以成都洛带古镇为例，通过分析当前历史文化古镇普遍采用的消防规划的基本出发点和实际效果，以及存在的科学不足。从安全布局、供水系统、通信系统三方面制定了一套古镇消防规划，既保障了古镇消防安全，又保留其历史文化特征。并根据古镇的实际情况提出了划分重点消防单位的理念，以及利用自身地理优势开发多种消防水源，对类似古镇的消防规划编制具有借鉴意义。 关键词 :古镇，消防规划，消防供水 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着旅游业迅速发展，古镇因其独特的观赏性、深厚的历史文化内涵、以及古朴的环境氛围受到人们喜爱，成为旅游产业中的热点。然而，在古镇旅游的发展进程中日益暴露出诸多安全问题，商业活动的增多带来一系列火灾风险已远超过其自身防御能力。耐火等级低、防火间距严重不足、消防通道狭窄等是古镇先天的问题，且在开发过程中为保留古镇原有风貌，这些问题难以修正。加之后天旅游业发展带来的隐患，以及人流量增多，电气火灾、明火引燃等火灾时有发生，造成严重的经济损失和人员伤亡，以及无法修复的历史文化遗产损失。 现有的相关消防规划标准，古镇难以达到其条例要求，无法适用于古镇的消防保护工作。因此针对木结构古镇的火灾特性，制定一套合理的、具有针对性的消防规划已是迫在眉睫。对增强古镇自身的防火、扑救、人员疏散能力有着现实意义。
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user: 2. 消防规划说明 2.1. 规划依据 在针历史文化古镇的消防规划中，要充分遵循国家的有关方针和政策，认真贯彻“预防为主，防消结合”的方针，从全局出发，统筹兼顾 [ 1 ] 。古镇作为城市的特殊区域，与古镇具有包含关系，因此，古镇的消防规划应切实依照城市的消防规划进行编制，适用于城市总体规划及分区规划 [ 2 ] 。本文主要参考规范以《城市消防规范》为主，《建筑防火设计规范》、《城镇规划标准》为辅 [ 3 ] 。 2.2. 参考实例 本文以洛带古镇为研究实例，有“中国西部客家第一镇”之称的洛带古镇地处成都平原和龙泉山脉的接合地带，是城市消防规划的重要组成部分，消防基础设施较为完善。镇内客家历史文化底蕴丰厚，客家民居保存较为完好。古镇的大体格局为一街七巷三会馆，一寺两楼人工湖。一街为贯穿古镇的主街，分为上下街，沿东西方向弯曲，长约一公里，街面宽约8 m，与北巷子、凤仪巷、槐树巷、江西会馆巷、柴市面上巷、马槽堰巷、糠市巷等七巷，构成了洛带的交通体系。沿街是典型清代建筑风格的客家民居，多为商铺，背面多为深宅小四合院。三大会馆即广东会馆、江西会馆、湖广会馆。一寺即燃灯古寺，两楼为客家土楼和五凤楼，以及五凤楼与客家土楼之间的人工湖，客家土楼又是洛带的博物馆，里面珍藏着有关于客家文化的历史文物。以上为洛带较为著名的旅游景点，具有极高的历史价值。
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user: 3. 消防安全布局 目前古镇中功能区布局混乱，商业型和居住型空间交织混杂，某些建筑位置不当，且建筑之间防火距离过小。因此合理的消防安全布局是完善古镇防灾救灾的体系的前提。规划针对不同土地的使用性质和消防安全要求，通过微型消防站的建设和重点防火区域的划分等措施，在尽量小的影响程度下服务于总体规划。 3.1. 消防站 由于洛带古镇占地面积广，人流量大，消防车通道交为狭窄，消防死角较多，而消防站距离古镇中心有一定的距离，一旦发生火灾，消防官兵难以迅速到达火场，错过最佳扑救时机，微型消防站设置以适应迅速扑救火灾的需要。应结合本单位火灾风险实际情况，设置多个微型消防站，联动指挥 [ 4 ] 。按照“3分钟到场”要求，设置在便于人员集结的地方 [ 5 ] 。为满足本单位初期火灾扑救和应急救援的需要，消防设施的配备应按照重点单位微型消防站车辆、器材配备标准，如表1。 Table 1 Standards for fire vehicles and equipment in key unit 类别 器材名称 标准 消防车辆 消防摩托(电瓶)车 选配 灭火器材 水罐或泡沫消防车 选配 水枪 2支(必配) 水带 400米(必配) 水带接扣、分水器、消防拴扳手 2套(必配) 强光照明灯 1个(必配) 通信器材 外线电话 1部(必配) 手持对讲机 2台(必配) 破拆器材 消防斧头 1把(必配) 绝缘剪断钳 选配 铁铤 1把(必配) 个人防护装置 消防头盔 4顶(必配) 消防员灭火防护服 4套(必配) 消防手套 4付(必配) 消防安全腰带 4根(必配) 消防员灭火防护服 4套(必配) 消防手套 4付(必配) 消防安全腰带 4根(必配) 消防员灭火防护靴 4双(必配) 消防轻型安全绳 2根(必配) 消防腰斧 4把(必配) 消防过滤式综合防毒面具 4个(必配) 正压式消防呼吸器 选配 消防员呼救灯、方位灯 选配 表1. 重点单位消防车辆、器材配备标准 其中，若微型消防站负责区域占地规模较大且无法满足消防员3分钟到场扑救，则消防摩托(电瓶)车必配。 3.2. 重点消防单位 重点单位的划分是后续消防规划编制的基础。根据建筑的特殊历史价值，火灾危险性，将以下几个区域划分为重点消防单位 [ 6 ] ，如表2中罗列。 Table 2 Key fire-control unit 名称 建材 防火等级 备注 客家土楼 土、砖、木 4级 木柱承重、难燃烧墙壁组成的可燃结构 燃灯古寺 砖、木 3级 木屋顶和砖墙组成的混合结构 广东会馆 砖、木 3级 木屋顶和砖墙组成的混合结构 江西会馆 砖、木 3级 木屋顶和砖墙组成的混合结构 湖广会馆 砖、木 3级 木屋顶和砖墙组成的混合结构 表2. 重点消防单位 客家土楼又是洛带博物馆，占地面积较大，且楼楼层较多，由于其具有极高的文物价值，建议安排专人巡逻，划分不同的区域不同的楼层。 燃灯古寺内经常香烟缭绕、烛火长明，且其中设有木质供桌、帷幔等，极易引发火灾，由于宗教习俗，危险品又无法完全避免，因此，将火灾熄灭在初期阶段十分关键，建议增加寺庙内灭火器的数量，尤其在供桌旁建议放置灭火器。 三大会馆位置较为特殊，位于商业街之中，紧挨商铺，缺少有效防火隔离，而且均是大屋顶建筑形式，没有防火分隔。因此，我们可采取较为特殊的防火手段，比如在墙体上涂抹防火油漆等，降低其火灾发生的可能性。 3.3. 消防车道 古镇呈“一街七巷子”格局，街道两旁商铺林立。主街由上街和下街组成，宽约8米，长约1200米，东高西低，石板镶嵌；街道两边纵横交错七条巷子。而交错七条巷子，通道宽度不一，有的仅能游客步行通过，消防车难以通行，消防死角较多。更是缺少消防车回车场及回车通道，因此建议微型消防站配置消防摩托车或消防电瓶车，可缩短救援时间。为了顺利开展扑救，一些消防车难以达到的地方增设消防设施，例如消防水带、户外消火栓、以及应急疏散器材等。 此外，在天然水源和消防水池的附近应设置消防车道，消防车道的净宽和净高均不应小于4 m。对于古镇而言，需格外注意一点，消防车道可通行的交通道路其下面的管道应能承受消防车压力。 3.4. 防火隔离 消防间距是大多数古镇的问题，放眼整个洛带古镇，建筑毗邻，当一座建筑发生起火，火焰可通过强烈的热辐射引燃相邻建筑外部的可燃材料，尤其是木质的门、窗、墙板。一旦发生火灾容易造成火烧连营的局面。在先天无法满足现代建筑防火设计准则要求防火间距的情况下，根据现有街道、巷道完善防火隔离带，可实现物理分隔的防火效果，此外，结合可利用山墙、封火墙等构造 [ 7 ] ，可进行防火分区的划分，以达到不同防火区域间的纵深式分隔体系。
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user: 4. 消防供水 在火灾扑救过程中，市政供水为第一消防水源，人工水源如消防水池、水箱、水库等为第二消防水源，江河、湖泊、池塘等天然水源为第三消防水源。充足的消防水源是火灾扑救的关键条件。 洛带古镇生产生活用水主要依托于附近蓄水量为6200吨的自来水厂，根据《消防给水及消火栓系统技术规范》要求：火灾时水力最不利市政消火栓出口量不应小于15 L/s，且供水压力从地面算起不应小于0.01 MPa [ 8 ] 。随着商业化的发展，对于部分老旧管网供水能力有限，加之爆管、停水事故难以避免，因此发展第二类和第三类消防水源势在必行。 洛带古镇所在区域年平均降水量974.4 mm，由于地表补水范围大，有利于储蓄积水，在客家土楼与五凤楼之间有一人工湖——鸳鸯湖，可给予本区丰富的消防水源。在沿岸设置消防车取水口时应注意最大吸水高度不应超过6 m，消防车道边缘距离取水点不宜大于2 m [ 9 ] 。
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user: 5. 消防通信系统 古镇火灾虽依托于当地消防部门展开扑救工作，但古镇内仍需要建立一套自身消防体系，旨在及时发现火情并有序组织人员疏散。在这一系统中，消防通信作为重要环节，为试火灾报警、灭火调度指挥和各项抢险救援工作顺利展开，可通过消防安全监控系统实现联动控制，成立消防系统指挥中心部门，并安排专人24小时在岗监督，利用现代化信息技术集中管理古镇敏感位置。在消防重点单位如客家土楼、三大会馆等安装火灾探测报警系统，对于人流量大，人员混杂的商业街区采取监控措施，并将监控画面传输至消防指挥中心，并联合安保人员进行治安巡逻及消防检查，及时排除火灾隐患。一旦发现火情，由指挥中心采用应急预案，进行现场扑救，当班巡逻的安保人员有序的组织游客疏散。同时考虑到消防安全体系的特殊性，应采建立火灾报警无线专用网，以弥补有线报警的不足 [ 10 ] 。消防通信是整个古镇的安全保障，该体系将人工与计算机相结合，不仅是古镇消防体系的现代化新形式，更是预防古镇火灾的有效措施。
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user: 6. 结语 古镇火灾起火原因复杂，火灾隐患较多，从源头控制具有一定的难度，古镇建筑群的防火应从完善的防火规划入手，消防安全布局是古镇消防规划编制的首要工作，安全设施的配备在此基础上完成；对于重点防护单位，应采取更加有效的保护措施；水是主要的灭火剂，在扑救过程中起主导作用，应重点考虑，确保水量充足，宜采用多种水源储备形式，充分利用河流、人工湖蓄水；火灾发现越及时，越能有效减少损失，考虑到人工的能力有限，在编制古镇消防规划时可考虑采取现代化的计算机消防系统；当地政府应将消防工作作为一项重要内容纳入社区的管理之中，加强消防教育，建立健全的消防管理制度。
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user: 摘 要 可重复使用航天运载器是目前航天运载器发展的一个研究热点。本文首先简要介绍了可重复使用航天运载器的发展概况，然后将部分可重复使用运载器按照垂直起飞水平着陆、垂直起降两类，将完全可重复使用运载器按照组合动力重复使用运载器、升力式火箭动力可重复使用运载器两类，分别从结构设计、动力设计、防热设计和飞行控制设计等方面分析了其关键技术，最后对未来可重复使用航天运载器的发展提出了设想。 关键词 :可重复使用航天运载器，结构设计，动力设计，防热设计，飞行控制设计 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 航天运载器是目前将各种航天器及航天员送入太空的唯一手段，一般采用一次性运载火箭，发射成本高昂。近年来，随着小卫星技术和应用的发展，以及国家政策的放松和商业资本的进入，商业航天骤然兴起，太空经济已成为推动世界经济发展的一个主要动力。但是，一次性运载火箭高昂的发射成本大大限制了人类进入太空的能力，不能满足人类未来探索、开发、利用太空资源的需求。自上世纪60年代以来，人类开始探索发展快速、低成本、高可靠的可重复使用运载器，截至目前也已先后研制了航天飞机、X-37B、“猎鹰”-9火箭等部分可重复使用运载器，并开始研制未来新一代完全可重复使用运载器，从而在世界范围内掀起了新一轮的发展热潮。
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user: 2. 可重复使用航天运载器发展概况 可重复使用航天运载器(RLV)的概念早在20世纪中叶就提出来了，但由于推进、材料、制造、回收等技术的限制，到目前为止还没有研制出完全可重复使用的航天运载器。航天飞机是第一代可重复使用运载器，虽然大体可以实现无损以及定点回收，但每次回收后的维修以及测试都需要耗费庞大的人力以及物力，并没有实现能够降低运载费用的初衷。 目前，各国正在开展第二代可重复使用航天运载器的研究，代表性的航天运载器有美国波音公司承制的X-37B试验机以及Space-X公司的“猎鹰”-9号火箭 [ 1 ]。X-33等研究计划的下马，说明单级入轨可重复使用航天运载器关键技术所面临的风险依然很大。 如今，各国在总结可重复使用运载器研究的基础上，都倾向于采用分步走发展策略，以美国为例，先发展以火箭发动机为动力的可重复使用运载器，然后再发展以吸气式火箭组合循环发动机为动力的第三代可重复使用运载器。 未来，商业飞机和商业运载器将没有区别：空天飞机能够从地球上任何一个地区起飞，通过各种方式进入轨道，到达飞行目的地，NASA设想的第四代可重复使用运载器可实现平常的太空旅行，并且费用降低1000倍，安全性提高20，000倍 [ 1 ]，本文列举了各代典型的可重复使用运载器，如表1所示。 2.1. 可重复使用航天运载器发展现状 可重复使用航天运载器可以按系统的级数、起降方式、所采用动力形式等多种方式分类，而不管采用何种分类方式，可重复特性是各国未来发展航天运载器的目标。目前为止还没有研制出完全可重复使用的航天运载器，但部分可重复使用航天运载器已获得较大成功。 Table 1 The development of reusable launch vehicle 类型 典型运载器 发展现状及规划 第一代 可重复使用运载器 航天飞机 [ 2 ] 不是理想的运载系统，不能满足快速发展的航天应用提出的快速、 可靠、廉价进入空间的要求。 第二代 可重复使用运载器 X-37B [ 3 ] “猎鹰”-9 [ 4 ] [ 5 ] X-33 [ 1 ] XS-1 [ 6 ] 发展以火箭发动机为动力的单级入轨空天飞机为最终目标， 预期达到费用降低10倍，安全性提高100倍。 第三代 可重复使用运载器 “云霄塔” 空天飞机 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] X-30(NASP) [ 1 ] 目前研究工作主要集中在研究适用于以火箭发动机为 基础的组合循环推进系统上，同时必须开展先进材料和先进燃料研究。 表1. 可重复使用航天运载器发展概况 1) 部分可重复使用航天运载器 部分可重复使用航天运载器分为垂直起飞、水平着陆与垂直起降两类。其中垂直起飞、水平着陆的典型运载器有航天飞机和美国波音公司承制的X-37B试验机；垂直起降的典型运载器是美国Space-X公司的“猎鹰”-9号火箭。 航天飞机是第一代可重复使用的天地往返运输系统，按照总体模式来看，航天飞机是部分可重复使用的、水平着陆的载人航天运载器。由于航天飞机在技术上、运营上都存在问题，尤其没有充分认识到降低运营成本对降低运载器系统全周期成本的重要性，致使美国花费了大量的人力物力也没有实现最初的初衷，如今航天飞机计划已经下马。 X-37B是NASA第一个演示验证在轨飞行和再入段飞行的可重复使用运载器技术验证机。从严格意义上说X-37B也不是一架真正的空天飞机，只是一架能像卫星、航天飞机一样能绕地球轨道飞行的飞机，这说明美国的火箭发动机关键技术仍未达到空天飞机一级水平起飞、水平降落的标准，甚至连二级水平起降的标准都达不到，但其无论对于单级入轨还是两级入轨，都可提供关键技术的演示验证。 2015年12月，Space-X公司“猎鹰”-9号运载火箭首次实现内陆着陆场的发射回收，在完成发射卫星任务的前提下实现运载火箭一子级回收。2017年3月“猎鹰”-9火箭采用2016年在海上回收后返修的一子级进行重复试验，发动机、推进剂贮箱、电器系统均实现复用。成功发射卫星后再次实现海上回收，标志着火箭下降一子级回收和复用技术趋于成熟。 2) 完全可重复使用航天运载器 完全可重复使用航天运载器分为组合动力重复使用运载器、升力式火箭动力重复使用运载器两类。组合动力重复使用运载器的关键技术在于验证以超燃冲压发动机为主体的吸气式组合循环推进系统、先进材料、先进热防护系统、计算空气动力学和主体冷却结构等先进技术，包括美国著名的NASP计划以及如今欧洲正在开展的单级入轨“云霄塔”(SKYLON)空天飞机。未来第三代可重复使用航天运载器的核心技术难度极大。 发展升力式火箭动力是当今世界各国发展可重复使用运载器分步走计划的第一步，典型运载器有美国X-33试验机和XS-1空天飞机。其技术可行性以及对返回热环境的大幅度改善等优点使其可作为最终发展单级入轨空天飞机的过渡和切入点，成为各国先期构建具有实际应用能力进出空间的基础平台。 2.2. 可重复使用航天运载器发展趋势 1) 国外发展趋势 发展可重复使用航天运载器，各国纷纷制定了符合自己国情的计划，而近期研制的RLV将以火箭发动机为动力，采用吸气式火箭组合循环发动机技术的空天飞机则是RLV的理想形式。其中以火箭发动机为基础、采用升力体外形的可重复使用运载器是近期RLV的主要研究方向。部分可重复使用运载器和多级可重复使用火箭是近期内实现RLV的现实途径。 2) 中国的发展规划 基于对国内外发展情况的分析，结合中国重复使用航天运载器研究现状及技术基础，中国重复使用航天运载器发展路线按照基于运载火箭构型的重复使用、升力式火箭动力重复使用运载器、组合动力重复使用运载器3条技术途径同步开展研究，梯次形成能力，如图1所示。 图1. 中国可重复使用航天运载器发展路线 [ 10 ]