航天航空器发展史c.doc

航空器发展史自动化（1）摘要：从古代开始，人类就通过自身的努力和开拓，制造也风筝和热气球等飞行工具，来追求伟大的以待梦想，这些简单的手工造制作便成就了飞器的雏形。在往后的几百年里，无数的飞行先驱者不断努力尝试飞行，终于于1903年12月17日，莱特兄弟综研制的“飞行者1号”飞机首先试飞成功。此后几十年的光阴里，飞机从实验室走向了战场，正因在战场上的应用而使得其飞速发展；并而在后来中应用到民航中，而使其作用发扬光大。展望未来，航空器将会向实用型和智能型方向继续发展。关键字：航空器、飞机、发展史航空器的基本概念：航空器（aircraft）是指在大气层中飞行的飞行器。包括飞机、飞艇、气球及其他任何藉空气之反作用力，得以飞航于大气中之器物。由动力装置产生前进推力，由固定机翼产生升力，在大气层中飞行的重于空气的航空器。无动力装置的滑翔机以旋翼作为主要升力面的直升机以及在大气层外飞行的航天飞机都不属飞机的范围。但在日常生活中，有人习惯地将气球飞艇以外的航空器泛称飞机。飞行效率在所有航空器中，飞机具有速度快载重大和飞行效率高的优点。在燃料发动机和推进装置一定的条件下运载工具的效率可用载重量和飞行距离来衡量。能在大气层内进行可控飞行的各种。任何航空器都必须产生一个大于自身重力的向上的力，才能升入空中。根据产生向上力的基本原理的不同，航空器可划分为两大类：轻于空气的航空器和重于空气的航空器，前者靠空气静浮力升空，又称浮空器；后者靠空气动力克服自身重力升空。航空器的应用比较广泛。在军事上，它可用于、反潜、运输兵员、武器和作战物资；在民用上，可完成货运、客运、农业、渔业、林业、气象、探矿、空中测量、空中摄影等方面的任务。此外，航空器还是进行科学研究的一种重要工具。在、等航天器出现之前，有关高空气象、大气物理、地球物理、地质学、地理学等方面的许多研究工作，都借助于航空器。即使在航天器出现之后，由于航空器的价格较低，运用方便，仍是在高空进行科学研究的重要工具。 飞机诞生80多年以来，性能有了显著提高，已研制出最大飞行速度超过三倍音速、飞行高度达30公里的军用，活动半径可达4000多公里、载弹量超过20吨的超音速和载客300500人、能进行洲际飞行的。直升机的历史虽然只有40多年，但也已发展成为比较完善的、有特殊功能（垂直起降，空中悬停）的航空器。 航空器分类： 根据产生升力的基本原理不同，航空器分为轻于（或等于）同体积空气的航空器和重于同体积空气的航空器两大类；和其他运输方式相比，航空运输有很多优点。首先是快，在追求效率的今天，航空运输为人类旅行节约的时间具有无法估量的价值。其次是机动，航空不受高山、大川、海洋、沙漠的阻隔，且可根据客货源数量随时增减班次。第三是安全，据国际民航组织统计，近年来，世界民航定期航班失事率大大降低，平均每亿千米死亡人数为0.04人，是其他运输方式事故死亡人数的几十分之一到几百分之一。飞行探索 ：人类在漫长的进化过程中不断进行着生存竞争，古代人在与猛兽或敌人斗争的时候，深感速度对于生存和取胜至关重要，同时也因受鸟类与昆虫的启发，渴望能在空中自由飞翔，以获取在自然界更强的生存优势，这就是远古时期萌发的航空理想。中国是世界文明发展最早的国家之一，对人类文化的各方面都有贡献，航空方面自然也不例外，对空气动力的利用及有关发明如帆，箭羽、相风鸟、舵、风车，以及走马灯、孔明灯、竹蜻蜓、火药、火箭、陀螺、指南针、平衡环等，都是世界上最早的航空及航天装备的雏形。与我国明朝同期，西方，特别是欧洲，经历了文艺复兴运动，开始了对航空问题的科学研究。在资本主义出现前后，研究航空的人前赴后继，气球、飞艇、飞船等陆续上天，航空科学也慢慢建立了基础。这时候，原本走在世界前列的中国，反而渐渐落后了。中国千百年的经验，依然停留在研发认识的层次上，并没有发展出一套科学理论，很多航空原理的应用，只是停留在玩具上，而没有进一步的运用。尽管如此，我们祖先在航空知识的积累和航空器的创造发明等方面还是有着不可磨灭的贡献的。中国古代神话中的飞翔人类最初的梦想:神话传说是反映人类梦想与愿望的重要形式。古代的神话和传说常常反映古人的航空理想和愿望。而中国古代有着许多与“飞”相关的传说、神话、想象，诸如：应龙、招英等怪兽，还有御剑飞仙、嫦娥奔月等传说，这些都反映了人类古时候的飞天梦，而且正是这些梦想让飞行器诞生，并且推动了今后的航空及航天科学的发展。中国古代发明的飞行器具:根据古代史料，在春秋战国的木鸢、西汉的风筝、王莾时代有人造翅膀学习鸟类飞行，到唐代有火药，由此火箭的原形神火飞鸦被发明，之后还出现了走马灯、孔明灯、竹蜻蜓等，到明朝更有人利用火箭与风筝制造载人飞行器，虽然失败但是这勇于尝试的精神真是难能可贵。航空科学的创立人类对鸟类飞行的研究:在文艺复兴时期，莱昂纳多达芬奇著有论鸟的飞行一书，他是最先提出用两个旋翼绕垂直轴转动支承的思想，并预见到降落伞的应用，可惜的是这一著作直到19世纪后期才被发现，未能对航空发展起到应有的作用。实用载人无动力航空器研究气球的出现与发展:公元10世纪莘七娘用“七娘灯”通信，从原理上奠定轻于空气的航空器的基础。但由可升空的灯到载人的气球，却用了数百年。直到1783年11月21日，法国人法兰特和德罗尔在巴黎上空完成首次载人飞行。随后气球在战争通信等方面发挥了不少的作用。实用载人可控动力航空器研究飞艇的出现与发展:1852年，法国人吉法尔将气球装上螺旋桨，用2.2kW蒸汽机驱动，在巴黎上空以2.68m/s的速度作了首次飞行，这就是在动力、可操纵气球飞艇的诞生。随后充氢软式飞艇出现，并在第一次世界大战中使用。第一次世界大战后，飞艇发展的鼎盛时期，并发在航空运输业作出不少的贡献。到20世纪70年代，由于其节能环保，结合现技术开发出以安全气体氦替代氢的新一代飞艇，继续发挥它的作用。早期飞机基本原理的建立全尺寸载人滑翔机的出现与发展: 由于19世纪的科技与生产力水平的提高，并经过前人不断的尝试，最后在19世纪末由德国的O.李林达尔完整地完成了滑翔飞行试验，此后他还做了许多次成功的试验，最后在1896年的一次滑翔试验中丧生，致使他在滑翔机上安装蒸汽发动机的愿望未能实现，但他多年的研究给后人很大的教益。起步及其发展:理论: 达芬奇通过对鸟类翅膀的研究，绘制了大量有关飞行研究的草图，以及研究得到的航空学研究的三大部分： 关于飞行的理论和原理 飞行的稳定性和控制 飞行器设计 阿基米德（古希腊科学家）发现的浮力定律：物体在流体中所受到的浮力等于它所排开的同体积的流体的重量。 乔治凯利（英国航空科学家），19世纪初，发表重要著作空中航行，使更多人放弃单纯模仿鸟的方法，从而使飞行探索进入更科学的阶段。他的主要贡献首先是提出利用固定机翼产生升力和利用不同的翼面控制和推进飞机的设计概念，其次是他不仅进行理论研究如飞行中的重力、升力、阻力和推力之间的关系，并于1847年设计制作了一架滑翔机，并由他的马车夫驾驶飞行了大约450m。是世界上成功把载人滑翔机飞上蓝天的第一人。早期探索:17世纪18世纪，欧洲航空发展处在一个特殊的扑翼机探索和设计阶段。由于没有出现航空学理论研究的事件和成果。模仿鸟类进行冒险飞行的人明显减少。 在热气球飞行成功之前，扑翼机设计成了这个时期的主题。代表人物 达芬奇 、意大利学者波莱里（G.A.Borelli，1608-1679）、以及英国博物学家雷（W.J.Ray,1628-1705）1783年9月19日，蒙哥尔费兄弟制成了世界上第一个热气球，气球下面系着一只用柳条编织的吊篮，将第一批“乘客”一只山羊、一只鸭和一只公鸡升到了520m高空，在飞行了8min、3.2km后，安全着陆。1852年，法国人吉法尔在气球上安装一台3马力（约2205W）蒸汽机带动螺旋桨的推进装置，制成了世界上第一个可操纵飞艇。19世纪末，德国的齐柏林制成了用汽油发动机作为动力，性能比其他的飞艇好，转载量也大的硬式飞艇，。在军事和交通运输上得到了应用。由于飞艇在载运能力和使用成本上具有明显优势先进的空气动力学设计、新动力、新材料、新工艺、新机载电子设备和氦气的应用，到20世纪70年代后，飞艇事业又有了复苏的迹象。如1996年荷兰研制出的“千禧导航”号飞艇，我国在19851986年间研制成功了“天舟”号载人热气飞艇。1843年，亨森是把凯利理论进一步具体化的航空先驱，他在设计成“空中蒸汽车”并取得专利，这一设计的外形已与现在飞机十分相近，有主翼、有平尾、有垂尾、有动力(蒸汽机)。在1884年，俄国航空先驱莫扎伊斯基制造过一架单翼机，在彼得堡附近的红村作过试飞，但没有操纵系统。而后来，德国人李林达尔是第一个通过亲自滑翔试飞探索飞行操纵的人，曾先后进行过2000次飞行，他的试飞成功，为后来的飞机研究者提供了宝贵的经验，特别是莱特兄弟从他的经验中获得许多教益，李林达尔为飞机发明成功做出了重要贡献！到了兰利的时个候，他是莱特兄弟成功前的最后一位航空先驱，1896年他制造的蒸汽机模型试飞距离达1280米，但在全尺寸飞机的试飞中却未能成功，尽管如此，他的许多发现给后来的飞机研制者提供了有益的启示。1903年，奥维尔莱特进行了人类历史上第一次有动力、持续的、可操纵的飞行。法国于1908年首先给他们的成就以正确的评价，从此掀起了席卷世界的航空热潮。 其他早期的飞行探索： 1909年，美国华侨冯如驾驶自己设计的飞机在美国旧金山奥克兰试飞成功。 1910年3月28日，法国人试飞成功世界上第一架水上飞机 1913年，俄国人研制了四发大型客机成功 到1913年，飞行速度已达200km/h，航续时间超过13小时，飞行高度达到6500m。 发展:因为有追求，前进的脚步没有停顿过首先是在动力系统的改变 由以前的蒸汽机 到现在的1932年罗马尼亚人亨利科安达创造出的喷气发动机延续至今。动力系统的改变直接影响着飞机的速度的提升。1947美国首次完成超音速飞行，这是航空史上的里程碑。再者从实用价值上，发生了重要的发展，1939年美国工程师西科斯基研制成功的VS300直升机将3副尾桨变成1副，这架实用型直升机从而成为现代直升机的鼻祖。军用: 战争促进了航空科学技术和航空工业的发展，特别是第一次世界大战，之所以在第一次世界大战结束到第二次世界大战爆发间的20年，称为航空黄金年代，是由于在那段时间出现了一系列的新技术：如硬壳式轻型合金结构、悬臂单翼、可收放式起落架、密封座舱、发动机增压器以及包括自动驾驶仪在内的一系列供飞行和导航使用的设备等。在二战中开始使用活塞式发动机作为动力的螺旋桨飞机，其中还出现的比较有名的战机有P-51等，在二战后期，最大速度达到780km/h的速度极限（由于“音障”）。 战斗机为了适应需要的发展代表 :1945年，美国的F-80喷气式战斗机开始交付使用，最大时速达到935km/h前苏联的米格-9喷气战斗机第一代超声速战斗机：F-100和米格-19等（歼5、歼6）第二代超声速战斗机：米格-21、F-104、F-4、F-5等（歼7、歼8）第三代 战 斗 机 ：F-16、F/A-18、米格-29、苏-27等第四代 战 斗 机 ：F-22新式战机: 克服“热障”SR-71、米格-25 垂直 起 降 “鹞”式战斗机 变后 掠 翼 F-111、F-14 隐身 飞 机 F-117、B-2民航: 1956年苏联的图-104、1958年美国的波音707和DC-8进入航线，标志着民用喷气航空时代的开始。波音707的速度为9001000km/h，航程可达12000km,乘客158人。 1969年出现宽体式大型客机（波音-747），标志着航空客运已经走向大众化。此时，民航飞机的航程大增，座位增加了许多，运营成本也大大降低。 在20002005年间，出现A380大型双层客机。同时，各国还在不断地预研制新型的高速、远航程、低油耗的未来客机。民航史上的代表: 第一种实用的喷气式客机波音707 宽体干线客机波音747、空中客车A300 超声速客机协和号客机进入电传时代空中客车A320、波音777 新一代的民用客机空中客车A380展望 : 时光飞逝，我们已经送走了飞机诞生的第一个100年，在这百年的岁月里，它既给我们带来战争的痛苦，也带来了生活的便捷。在科技高速发展的今天，未来战场上瞬息多变的，我们无法真正的去预测到底会发生些什么，但是都希望是一个良性的发展。不管怎么发展，时间、能源、安全必须考虑在第一位，所以在航空上应该朝速度更快、能耗更低、可靠性更强；再者在民航上应该解决空间容量上的问题，所以要朝更大型的方向发展，还有就是航程更远。其次是在军需上，应该是靠近信息化、综合化、一体化以及智能化发展，毕竟未来战场不再是由人数决定的。不管未来的航空朝向哪一方面发展，应秉承着以人为本，让人类走地更远。参考文献：1. 航空概论，史超礼，国防工业出版社2. 航空概论