科技动态西安光机所助力C919国产航发CJ-1000AX 完成首台整机装配

  据工信部官网29日消息,2017年12月25日,大型客机发动机验证机(CJ-1000AX)首台整机在上海完成装配,同时该发动机的核心机实现了100%设计转速稳定运转,标志着我国首个民用大涵道比涡扇发动机整机验证平台已经建立,将为后续研制工作奠定坚实基础。   CJ-1000AX由中国航发集团商发公司负责研制,直径1.95米,长3.29米。其结构复杂、试制难度大,包含风扇/增压级、核心机、低压涡轮和附件传动机匣装置,由近35000个零组件组成。其中核心机由高压压气机、燃烧室和高压涡轮及相关系统组成,实际工作的温度、压力、转速极高,其技术复杂程度和难度代表着我国工业制造领域的最高水平。  长期以来,由于极端制造能力不足,我国航空发动机核心机关键部件加工(高压涡轮叶片气膜孔)一直存在重铸层、微裂纹、再结晶等制造缺陷,在发动机燃烧室超高温及超高压工作条件下,极易产生叶片裂纹、蠕变、侵蚀,甚至断裂等问题,对发动机的推重比和寿命产生致命影响,致使我国飞机事故频出(80%都跟发动机叶片断裂失效有关)。  西安光机所面向国家重大战略需求,在国内率先研制出两代三类系列化(四轴/五轴/六轴)光子极端制造装备,突破了困扰行业多年的单晶涡轮叶片极端制造难题,为国产大飞机C919换上“中国心”提供关键制造手段,并成为中国航发集团商发公司涡轮叶片气膜孔加工唯一制造单位,使我国彻底摆脱航空发动机核心部件“能设计、无法实现”的窘境,标志着我国航空发动机设计、制造及国产化进程进入全新的发展阶段。

科技动态昆明植物所发表东亚植物区系形成新观点

  1996年,我国著名植物学家吴征镒先生提出“东亚植物区作为一个独立的植物区,与泛北极和古热带植物区并列”的观点,是对世界植物区系分区系统的重大突破。然而,由于东亚植物区系残存有大量的新生代孑遗植物,长期以来,许多植物学家认为该区系是一个古老的植物区系,甚至很有可能是现存被子植物的起源或分化中心。此外,由于古特有或孑遗植物集中分布于中国-日本森林亚区,而众多新特有植物则集中分布于中国-喜马拉雅森林亚区,据此学者们还认为前者远比后者古老。那么,东亚植物区系是何时形成的? 有多古老?中国-日本森林植物亚区是否比中国-喜马拉雅森林植物亚区更为古老?由于过去的研究手段和数据积累等原因,这些科学问题一直没有得到很好的解决。   中国科学院昆明植物研究所孙航研究组在前人划分的中国-日本森林植物亚区和中国-喜马拉雅森林植物亚区的基础上,进一步将以古特有或孑遗植物集中分布的中国-日本森林植物亚区(华中-华东地区为核心)界定为“水杉植物区系(Metasequoia Flora)”;与之对应,将以杜鹃属(Rhododendron)为代表、众多形成物种分化中心的北半球大属集中分布的中国—喜马拉雅森林植物亚区核心区域(横断山-东喜马拉雅地区)命名为“杜鹃植物区系(Rhododendron Flora)”,更为客观地反映了东亚植物区系的核心范围。在此基础上,利用分子系统学和分子生物地理学数据,结合古气候、古地质、古植被等方面的证据对东亚植物区系在时间和空间上的演化进行整合分析(Meta-analysis)。结果表明: 1)东亚植物区系并不是一个古老的植物区系,而是在中新世以后伴随着季风气候的形成与发展而形成的,是一个相对比较年轻的植物区系;东亚是许多古老孑遗植物的避难所,而非起源地;2)水杉植物区系与杜鹃植物区系有着相似或者相同的起源时间,二者皆为中新世之后发展起来的;两个区系物种多样性不均衡分布一方面与青藏高原的隆升在杜鹃植物区系形成了大量的异质性环境相关,另一方面可能还与这两个区系内山脉的不同走向有关。3)东亚植物区系成分来源复杂,与北半球各区系均由密切的关系,也是北半球植物区系重要的避难所,首次解析了各成分来源比例。   该研究提出了东亚植物区系是年轻的植物区系,水杉植物区系与杜鹃植物区系有着相同的起源时间的全新见解,为更好地理解东亚乃至北半球植物区系的时空演变提供了新的依据。

科技动态成都生物所在沙蜥视觉通讯研究中获进展

  动态视觉信号(肢体语言)广泛存在于动物界中,是动物之间进行信息交流的重要方式。然而长期以来,由于分析和量化技术的限制,动态视觉信号相对于声音和颜色信号,发展十分缓慢。近年来,随着计算机和信息处理技术的快速发展,动态视觉信号结构和功能的研究越来越受到进化生物学家和动物行为学家的关注。卷尾信号(图1)是雌雄青海沙蜥Phrynocephalusvlangalii个体交流的重要方式,前期研究发现,雄性卷尾信号具有领地防御功能,并能反映雄性的社会地位信息,而关于雌性卷尾信号的功能还十分不清楚。对于雌性青海沙蜥而言,邻居雄性是一种重要繁殖资源,因为邻居雄性不仅仅是其潜在的交配对象,还会协助其进行领域防御,因此,雌性很可能会守卫邻居雄性。那么,雌性青海沙蜥的卷尾信号是否具有配偶守卫功能呢?   中科院成都生物研究所吴亚勇博士与齐银副研究员合作,以广泛分布于我国西北地区的青海沙蜥P.vlangalii为研究对象,借助最新的动态视觉信号分析和量化技术,研究了雌性青海沙蜥卷尾信号的功能。研究结果表明,领主雌性沙蜥会根据邻居情况调节对入侵雌性的信号反应:无论是交配季还是非交配季,当邻居雄性在场时,领主雌性会很快对入侵雌性做出信号反应;同时,在交配季节,如果邻居雄性在场时,领主雌性对入侵雌性的卷尾信号速度会显著加快。综合上述结果,我们认为,雌性青海沙蜥强烈的卷尾信号具有配偶守卫功能。该研究首次在动物界中发现动态视觉信号具有配偶守卫功能,也表明雌性动态视觉信号的进化经历了性选择过程,研究结果深化了动物动态视觉信号功能的的理解,并为性选择理论的完善提供理论依据。   本研究得到了国家自然科学基金面上基金项目(31572273)和青年基金项目(31201723)的资助,研究成果近日以“Female-femaleaggressionfunctionsinmatedefenceinanAsianagamidlizard”为题发表于动物行为生态学国际著名期刊AnimalBehaviour中。

科技动态华南植物园被子植物早期分支与传粉昆虫协同演化研究获进展

  被子植物约35万种,在生态系统中占绝对优势,其为人类及其他生物提供生存保障。达尔文对被子植物突然爆发一直感觉非常迷惑,称之为“讨厌之谜(abominablemystery)”。  传粉昆虫的多样化可能是促进被子植物大爆发原因之一,化石证据显示被子植物在白垩纪早期已由昆虫传粉为主。目前被广泛接受的假说是“被子植物早期具有泛化的传粉者‘generalist’(即传粉动物访问系统发育关系不相关的植物种类,并且往往以取食目的),进而形成泛化的传粉系统”,但是到目前为止关于被子植物早期分支与传粉昆虫之间相互关系的真相是什么,我们知之甚少。  这一领域无法取得突破主要原因有(1)现存被子植物早期分化的类群基本是孑遗种类,最大的特点是“科多种少”;单种属,单型科比例较高,研究对象的物种多样性受限;(2)现存被子植物早期分支类群主要分布于热带亚洲,且以夜晚开花为主,开展野外研究非常困难。以东南亚为分布中心的五味子科(Schisandraceae)是被子植物早期分支物种最丰富的陆生类群,约100种,其花的形态,颜色及性系统的多样性为我们研究被子植物早期分支与传粉者之间相互关系的起源与演化提供了理想的模式。   中国科学院华南植物园罗世孝研究员及其合作者,通过野外采样、观察与视频拍摄、电子扫描镜下性状分析、昆虫的形态与DNA条形码鉴定、协同分子系统树的构建及分子钟的分析,首次从物种、群落和系统发育水平揭示了被子植物“第一个”专性共生传粉系统,即“五味子科植物与瘿蚊Schisandraceae-Resseliellamidge”的演化与维持机制。   群落水平的研究发现,同域分布的五味子科植物大多各自拥有自己独特的传粉者,同一物种在不同的群落具有相同的传粉者。协同系统发育与分子钟标定发现年轻的传粉瘿蚊与更古老的五味子科植物之间形成了典型的协同适应。五味子科植物花部结构与传粉瘿蚊产卵结构之间形成了典型的性状匹配,一种传粉瘿蚊的产卵结构与一种植物的花部结构特征高度适应。综合我们的研究及分析整个现存被子植物早期分支与传粉者之间相互关系发现,以产卵为目的蝇类(flies)才是现存被子植物早期分支种类的主要传粉者。这一类传粉者有两个明显的优势(1)没有花粉会被取食,(2)雌性的草食昆虫为了后代发育更忠诚于同一物种的花,因此在植物与传粉者之间形成的往往是更加专性的相互关系。我们的研究发现地球上现存被子植物早期分支物种主要由产卵的昆虫传粉,相互之间形成了特殊的共生关系,而非具有“泛化的传粉者”。这一新的发现对传统的假说提出了挑战,将为我们研究和理解被子植物早期与传粉者相互关系打开了一个新的窗口。   该研究获得国家自然科学基金资助。相关研究成果已近期发表在国际学术期刊ProceedingsoftheRoyalSocietyB:BiologicalSciences上。

科普知识“围剿”雾霾,这项技术从源头突击

        “珍爱生命,远离雾霾”这句话,被提及的频次越来越低,这得益于全国各地多种举措对雾霾的“围剿”。浙江大学能源清洁利用国家重点实验室高翔教授领衔,与浙江省能源集团有限公司等单位合作的“燃煤机组超低排放关键技术研发及应用”项目通过对发电厂燃煤机组排放多种污染物的高效治理,实现了主要致霾污染物的超低排放。        1月8日,在北京举行国家科技奖励大会上,该技术被评选为2017年度国家技术发明奖一等奖。        中国是世界第一大煤炭消费国,2013年消费煤炭36.1亿吨,占全球一半以上。燃煤是造成灰霾的重要原因之一,全国用煤企业密集分布区域也是雾霾高发地区。        解决雾霾问题,英美等国有过“煤改气”的治霾经验。中国已开始对燃煤小锅炉实施“煤改气”工程,但资源短缺和成本过高令我国燃煤电厂难以大规模实施“煤改气”。发展燃煤电厂超低排放技术具有重要意义,已成为国家战略需求。        “减轻灰霾,研发使燃煤变得更清洁的技术至关重要。”高翔表示,要通过燃煤机组超低排放技术,来推动能源行业的绿色发展,让大家重新认识煤电。        高翔团队经过20多年的努力,在NOX、PM、SO2、Hg、SO3等多污染物高效脱除与协同控制技术研究等方面取得突破,研发了高效率、高可靠、高适应、低成本的多污染物高效协同脱除超低排放系统。        该技术解决了复杂煤质和复杂工况下烟气多污染物超低排放难题,让燃煤变得更加清洁。如针对细颗粒物在烟气中脱除效率低的问题,采用温—湿系统调控强化了多场协同下细颗粒物和SO3的控制脱除,提升了颗粒的捕集效率;针对催化剂中毒失活、低温活性差等问题,通过多活性中心催化剂的配方研发,在多个活性位点的“团结协作”下,提高了催化剂的抗中毒、低温活性、协同氧化汞等性能,实现了复杂煤质及低负荷运行等恶劣工况下氮氧化物的高效脱除,有效控制了汞的排放;针对废旧催化剂的处置问题,采用活性组分分次可控负载等方法,可使废催化剂活性恢复到新鲜催化剂的水平,实现了废旧催化剂的循环利用及功能化改性等。        2013年,浙能集团下属嘉华电厂1000MW燃煤机组开始试点运用该技术,实施了燃煤机组超低排放工程。经测试,改造后的燃煤发电厂主要烟气污染物排放值远低于燃煤电厂超低排放限值。SO2、NOX和颗粒物的超低排放限值分别比国家排放标准降低了83%、50%和67%。        高翔介绍,超低排放技术提升了燃煤污染治理技术和装备水平,推动和支撑了国家超低排放战略实施。        雾霾是综合因素造成的,仅发电行业实现超低排放,无法彻底消除雾霾。高翔表示,下一步将推动非电行业多污染物超低排放关键技术发展。