航天航空器發(fā)展史c

航空器發(fā)展史自動化(1)摘要：從古代開始，人類就通過自身的努力和開拓，制造也風(fēng)箏和熱氣球等飛行工具，來追求偉大的以待夢想，這些簡單的手工造制作便成就了飛器的雛形。在往后的幾百年里，無數(shù)的飛行先驅(qū)者不斷努力嘗試飛行，終于于1903年12月17日，萊特兄弟綜研制的“飛行者1號”飛機(jī)首先試飛成功。此后幾十年的光陰里，飛機(jī)從實驗室走向了戰(zhàn)場，正因在戰(zhàn)場上的應(yīng)用而使得其飛速發(fā)展；并而在后來中應(yīng)用到民航中，而使其作用發(fā)揚(yáng)光大。展望未來，航空器將會向?qū)嵱眯秃椭悄苄头较蚶^續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵字：航空器、飛機(jī)、發(fā)展史航空器的基本概念：航空器(aircraft)是指在大氣層中飛行的飛行器。包括飛機(jī)、飛艇、氣球及其他任何藉空氣之反作用力，得以飛航于大氣中之器物。由動力裝置產(chǎn)生前進(jìn)推力，由固定機(jī)翼產(chǎn)生升力，在大氣層中飛行的重于空氣的航空器。無動力裝置的滑翔機(jī)、以旋翼作為主要升力面的直升機(jī)以及在大氣層外飛行的航天飛機(jī)都不屬飛機(jī)的范圍。但在日常生活中，有人習(xí)慣地將氣球、飛艇以外的航空器泛稱飛機(jī)。飛行效率在所有航空器中，飛機(jī)具有速度快、載重大和飛行效率高的優(yōu)點。在燃料、發(fā)動機(jī)和推進(jìn)裝置一定的條件下，運(yùn)載工具的效率可用載重量和飛行距離來衡量。能在大氣層內(nèi)進(jìn)行可控飛行的各種。任何航空器都必須產(chǎn)生一個大于自身重力的向上的力，才能升入空中。根據(jù)產(chǎn)生向上力的基本原理的不同，航空器可劃分為兩大類：輕于空氣的航空器和重于空氣的航空器，前者靠空氣靜浮力升空，又稱浮空器；后者靠空氣動力克服自身重力升空。航空器的應(yīng)用比較廣泛。在軍事上，它可用于、反潛、運(yùn)輸兵員、武器和作戰(zhàn)物資；在民用上，可完成貨運(yùn)、客運(yùn)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、林業(yè)、氣象、探礦、空中測量、空中攝影等方面的任務(wù)。此外，航空器還是進(jìn)行科學(xué)研究的一種重要工具。在、等航天器出現(xiàn)之前，有關(guān)高空氣象、大氣物理、地球物理、地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)等方面的許多研究工作，都借助于航空器。即使在航天器出現(xiàn)之后，由于航空器的價格較低，運(yùn)用方便，仍是在高空進(jìn)行科學(xué)研究的重要工具。

飛機(jī)誕生80多年以來，性能有了顯著提高，已研制出最大飛行速度超過三倍音速、飛行高度達(dá)30公里的軍用，活動半徑可達(dá)4000多公里、載彈量超過20噸的超音速和載客300?500人、能進(jìn)行洲際飛行的。直升機(jī)的歷史雖然只有40多年，但也已發(fā)展成為比較完善的、有特殊功能（垂直起降，空中懸停）的航空器。航空器分類：根據(jù)產(chǎn)生升力的基本原理不同，航空器分為輕于（或等于）同體積空氣的航空器和重于同體積空氣的航空器兩大類；和其他運(yùn)輸方式相比，航空運(yùn)輸有很多優(yōu)點。首先是快，在追求效率的今天，航空運(yùn)輸為人類旅行節(jié)約的時間具有無法估量的價值。其次是機(jī)動，航空不受高山、大川、海洋、沙漠的阻隔，且可根據(jù)客貨源數(shù)量隨時增減班次。第三是安全，據(jù)國際民航組織統(tǒng)計，近年來，世界民航定期航班失事率大大降低，平均每億千米死亡人數(shù)為0.04人，是其他運(yùn)輸方式事故死亡人數(shù)的幾十分之一到幾百分之一。航空器輕于空氣的航空器固定翼航空器重于空氣的航空器K旋翼航空器飛機(jī)滑翔機(jī)直升機(jī)航空器輕于空氣的航空器固定翼航空器重于空氣的航空器K旋翼航空器飛機(jī)滑翔機(jī)直升機(jī)旋翼機(jī)撲翼機(jī)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)飛行探索:人類在漫長的進(jìn)化過程中不斷進(jìn)行著生存競爭，古代人在與猛獸或敵人斗爭的時候，深感速度對于生存和取勝至關(guān)重要，同時也因受鳥類與昆蟲的啟發(fā)，渴望能在空中自由飛翔，以獲取在自然界更強(qiáng)的生存優(yōu)勢，這就是遠(yuǎn)古時期萌發(fā)的航空理想。中國是世界文明發(fā)展最早的國家之一，對人類文化的各方面都有貢獻(xiàn)，航空方面自然也不例外，對空氣動力的利用及有關(guān)發(fā)明如帆，箭羽、相風(fēng)鳥、舵、風(fēng)車，以及走馬燈、孔明燈、竹蜻蜓、火藥、火箭、陀螺、指南針、平衡環(huán)等，都是世界上最早的航空及航天裝備的雛形。與我國明朝同期，西方，特別是歐洲，經(jīng)歷了文藝復(fù)興運(yùn)動，開始了對航空問題的科學(xué)研究。在資本主義出現(xiàn)前后，研究航空的人前赴后繼，氣球、飛艇、飛船等陸續(xù)上天，航空科學(xué)也慢慢建立了基礎(chǔ)。這時候，原本走在世界前列的中國，反而漸漸落后了。中國千百年的經(jīng)驗，依然停留在研發(fā)認(rèn)識的層次上，并沒有發(fā)展出一套科學(xué)理論，很多航空原理的應(yīng)用，只是停留在玩具上，而沒有進(jìn)一步的運(yùn)用。盡管如此，我們祖先在航空知識的積累和航空器的創(chuàng)造發(fā)明等方面還是有著不可磨滅的貢獻(xiàn)的。中國古代神話中的飛翔——人類最初的夢想:神話傳說是反映人類夢想與愿望的重要形式。古代的神話和傳說常常反映古人的航空理想和愿望。而中國古代有著許多與“飛"相關(guān)的傳說、神話、想象，諸如：應(yīng)龍、招英等怪獸，還有御劍飛仙、嫦娥奔月等傳說，這些都反映了人類古時候的飛天夢，而且正是這些夢想讓飛行器誕生，并且推動了今后的航空及航天科學(xué)的發(fā)展。中國古代發(fā)明的飛行器具:根據(jù)古代史料，在春秋戰(zhàn)國的木鳶、西漢的風(fēng)箏、王莾時代有人造翅膀?qū)W習(xí)鳥類飛行，到唐代有火藥，由此火箭的原形神火飛鴉被發(fā)明，之后還出現(xiàn)了走馬燈、孔明燈、竹蜻蜓等，到明朝更有人利用火箭與風(fēng)箏制造載人飛行器，雖然失敗但是這勇于嘗試的精神真是難能可貴。航空科學(xué)的創(chuàng)立——人類對鳥類飛行的研究:在文藝復(fù)興時期，萊昂納多?達(dá)?芬奇著有《論鳥的飛行》一書，他是最先提出用兩個旋翼繞垂直軸轉(zhuǎn)動支承的思想，并預(yù)見到降落傘的應(yīng)用，可惜的是這一著作直到19世紀(jì)后期才被發(fā)現(xiàn)，未能對航空發(fā)展起到應(yīng)有的作用。實用載人無動力航空器研究——?dú)馇虻某霈F(xiàn)與發(fā)展:公元10世紀(jì)莘七娘用“七娘燈”通信，從原理上奠定輕于空氣的航空器的基礎(chǔ)。但由可升空的燈到載人的氣球，卻用了數(shù)百年。直到1783年11月21日，法國人法蘭特和德?羅爾在巴黎上空完成首次載人飛行。隨后氣球在戰(zhàn)爭通信等方面發(fā)揮了不少的作用。實用載人可控動力航空器研究一一飛艇的出現(xiàn)與發(fā)展:1852年，法國人吉法爾將氣球裝上螺旋槳，用2.2kW蒸汽機(jī)驅(qū)動，在巴黎上空以2.68m/s的速度作了首次飛行，這就是在動力、可操縱氣球一一飛艇的誕生。隨后充氫軟式飛艇出現(xiàn)，并在第一次世界大戰(zhàn)中使用。第一次世界大戰(zhàn)后，飛艇發(fā)展的鼎盛時期，并發(fā)在航空運(yùn)輸業(yè)作出不少的貢獻(xiàn)。到20世紀(jì)70年代，由于其節(jié)能環(huán)保，結(jié)合現(xiàn)技術(shù)開發(fā)出以安全氣體氦替代氫的新一代飛艇，繼續(xù)發(fā)揮它的作用。早期飛機(jī)基本原理的建立——全尺寸載人滑翔機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展：由于19世紀(jì)的科技與生產(chǎn)力水平的提高，并經(jīng)過前人不斷的嘗試，最后在19世紀(jì)末由德國的0?李林達(dá)爾完整地完成了滑翔飛行試驗，此后他還做了許多次成功的試驗，最后在1896年的一次滑翔試驗中喪生，致使他在滑翔機(jī)上安裝蒸汽發(fā)動機(jī)的愿望未能實現(xiàn)，但他多年的研究給后人很大的教益。起步及其發(fā)展：理論：達(dá)?芬奇通過對鳥類翅膀的研究，繪制了大量有關(guān)飛行研究的草圖，以及研究得到的航空學(xué)研究的三大部分：?關(guān)于飛行的理論和原理?飛行的穩(wěn)定性和控制?飛行器設(shè)計阿基米德（古希臘科學(xué)家）發(fā)現(xiàn)的浮力定律：物體在流體中所受到的浮力等于它所排開的同體積的流體的重量。喬治凱利（英國航空科學(xué)家），19世紀(jì)初，發(fā)表重要著作《空中航行》，使更多人放棄單純模仿鳥的方法，從而使飛行探索進(jìn)入更科學(xué)的階段。他的主要貢獻(xiàn)首先是提出利用固定機(jī)翼產(chǎn)生升力和利用不同的翼面控制和推進(jìn)飛機(jī)的設(shè)計概念，其次是他不僅進(jìn)行理論研究如飛行中的重力、升力、阻力和推力之間的關(guān)系，并于1847年設(shè)計制作了一架滑翔機(jī)，并由他的馬車夫駕駛飛行了大約450m。是世界上成功把載人滑翔機(jī)飛上藍(lán)天的第一人。早期探索：17世紀(jì)~18世紀(jì)，歐洲航空發(fā)展處在一個特殊的撲翼機(jī)探索和設(shè)計階段。由于沒有出現(xiàn)航空學(xué)理論研究的事件和成果。模仿鳥類進(jìn)行冒險飛行的人明顯減少。在熱氣球飛行成功之前，撲翼機(jī)設(shè)計成了這個時期的主題。代表人物達(dá)芬奇、意大利學(xué)者波萊里(GA.Borelli,1608-1679)、以及英國博物學(xué)家雷(W.J.Ray,1628-1705)1783年9月19日，蒙哥爾費(fèi)兄弟制成了世界上第一個熱氣球，氣球下面系著一只用柳條編織的吊籃，將第一批“乘客”一只山羊、一只鴨和一只公雞升到了520m高空，在飛行了8min、3.2km后，安全著陸。1852年，法國人吉法爾在氣球上安裝一臺3馬力(約2205W)蒸汽機(jī)帶動螺旋槳的推進(jìn)裝置，制成了世界上第一個可操縱飛艇。19世紀(jì)末，德國的齊柏林制成了用汽油發(fā)動機(jī)作為動力，性能比其他的飛艇好，轉(zhuǎn)載量也大的硬式飛艇，。在軍事和交通運(yùn)輸上得到了應(yīng)用。由于飛艇在載運(yùn)能力和使用成本上具有明顯優(yōu)勢先進(jìn)的空氣動力學(xué)設(shè)計、新動力、新材料、新工藝、新機(jī)載電子設(shè)備和氦氣的應(yīng)用，到20世紀(jì)70年代后,飛艇事業(yè)又有了復(fù)蘇的跡象。如1996年荷蘭研制出的“千禧導(dǎo)航”號飛艇，我國在1985—1986年間研制成功了“天舟”號載人熱氣飛艇。1843年，亨森是把凱利理論進(jìn)一步具體化的航空先驅(qū)，他在設(shè)計成“空中蒸汽車”并取得專利，這一設(shè)計的外形已與現(xiàn)在飛機(jī)十分相近，有主翼、有平尾、有垂尾、有動力(蒸汽機(jī))。在1884年，俄國航空先驅(qū)莫扎伊斯基制造過一架單翼機(jī)，在彼得堡附近的紅村作過試飛，但沒有操縱系統(tǒng)。而后來，德國人李林達(dá)爾是第一個通過親自滑翔試飛探索飛行操縱的人，曾先后進(jìn)行過2000次飛行，他的試飛成功，為后來的飛機(jī)研究者提供了寶貴的經(jīng)驗，特別是萊特兄弟從他的經(jīng)驗中獲得許多教益，李林達(dá)爾為飛機(jī)發(fā)明成功做出了重要貢獻(xiàn)！到了蘭利的時個候，他是萊特兄弟成功前的最后一位航空先驅(qū)，1896年他制造的蒸汽機(jī)模型試飛距離達(dá)1280米，但在全尺寸飛機(jī)的試飛中卻未能成功，盡管如此，他的許多發(fā)現(xiàn)給后來的飛機(jī)研制者提供了有益的啟示。1903年，奧維爾?萊特進(jìn)行了人類歷史上第一次有動力、持續(xù)的、可操縱的飛行。法國于1908年首先給他們的成就以正確的評價，從此掀起了席卷世界的航空熱潮。其他早期的飛行探索：1909年，美國華僑馮如駕駛自己設(shè)計的飛機(jī)在美國舊金山奧克蘭試飛成功。1910年3月28日，法國人試飛成功世界上第一架水上飛機(jī)1913年，俄國人研制了四發(fā)大型客機(jī)成功到1913年，飛行速度已達(dá)200km/h，航續(xù)時間超過13小時，飛行高度達(dá)到6500m。發(fā)展：因為有追求，前進(jìn)的腳步?jīng)]有停頓過……首先是在動力系統(tǒng)的改變由以前的蒸汽機(jī)到現(xiàn)在的1932年羅馬尼亞人亨利科安達(dá)創(chuàng)造出的噴氣發(fā)動機(jī)延續(xù)至今。動力系統(tǒng)的改變直接影響著飛機(jī)的速度的提升。1947美國首次完成超音速飛行，這是航空史上的里程碑。再者從實用價值上，發(fā)生了重要的發(fā)展，1939年美國工程師西科斯基研制成功的VS-300直升機(jī)將3副尾槳變成1畐U，這架實用型直升機(jī)從而成為現(xiàn)代直升機(jī)的鼻祖。軍用：戰(zhàn)爭促進(jìn)了航空科學(xué)技術(shù)和航空工業(yè)的發(fā)展，特別是第一次世界大戰(zhàn)，之所以在第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束到第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)間的20年，稱為航空黃金年代，是由于在那段時間出現(xiàn)了一系列的新技術(shù)：如硬殼式輕型合金結(jié)構(gòu)、懸臂單翼、可收放式起落架、密封座艙、發(fā)動機(jī)增壓器以及包括自動駕駛儀在內(nèi)的一系列供飛行和導(dǎo)航使用的設(shè)備等。在二戰(zhàn)中開始使用活塞式發(fā)動機(jī)作為動力的螺旋槳飛機(jī)，其中還出現(xiàn)的比較有名的戰(zhàn)機(jī)有P-51等，在二戰(zhàn)后期，最大速度達(dá)到780km/h的速度極限（由于“音障”）。戰(zhàn)斗機(jī)為了適應(yīng)需要的發(fā)展代表：1945年,美國的F-80噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)開始交付使用，最大時速達(dá)到935km/h前蘇聯(lián)的米格-9噴氣戰(zhàn)斗機(jī)第一代超聲速戰(zhàn)斗機(jī)：F-100和米格-19等（殲5、殲6）第二代超聲速戰(zhàn)斗機(jī)：米格-21、F-104、F-4、F-5等（殲7、殲8）第三代戰(zhàn)斗機(jī)：F-16、F/A-18、米格-29、蘇-27等第四代戰(zhàn)斗機(jī)：F-22新式戰(zhàn)機(jī)：克服“熱障”——SR-71、米格-25垂直起降——“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)變后掠翼——F-111、F-14隱身飛機(jī)——F-117、B-2民航：1956年蘇聯(lián)的圖-104、1958年美國的波音707和DC-8進(jìn)入航線，標(biāo)志著民用噴氣航空時代的開始。波音707的速度為900?1000km/h，航程可達(dá)12000km,乘客158人。1969年出現(xiàn)寬體式大型客機(jī)（波音-747），標(biāo)志著航空客運(yùn)已經(jīng)走向大眾化。此時，民航飛機(jī)的航程大增，座位增加了許多，運(yùn)營成本也大大降低。在2000—2005年間，出現(xiàn)A380大型雙層客機(jī)。同時，各國還在不斷地預(yù)研制新型的高速、遠(yuǎn)航程、低油耗的未來客機(jī)。民航史上的代表：第一種實用的噴氣式客機(jī)——波音707寬體干線客機(jī)——波音747、空中客車A300超聲速客機(jī)——協(xié)和號客機(jī)進(jìn)入電傳時代——空中客車A320、波音777新一代的民用客機(jī)——空中客車A380展望：時光飛逝，我們已經(jīng)送走了飛機(jī)誕生的第一個100年，在這百年的歲月里，它既給我們帶來戰(zhàn)爭的痛苦，也帶來了生活的便捷。在科技高速發(fā)展的今天，未來戰(zhàn)場上瞬息多變的，我們無法真正的去預(yù)測到底會發(fā)生些什么，但是都希望是一個良性的發(fā)展。不管怎么發(fā)展，時間、能源、安全必須考慮在第一位，所以在航空上應(yīng)該朝速度更快、能耗更低、可靠性更強(qiáng)；再者在民航上應(yīng)該解決空間容量上的問題，所以要朝更大型的方向發(fā)展，還有就是航程更遠(yuǎn)。其次是在軍需上，應(yīng)該是靠近信息化、綜合