《航空概论》课件 01 航空发展史

航空概论第一章航空发展史XXXX学院主讲教师：XXX《航空概论》——航空领域的基石课程2核心作用：打通专业壁垒，构建行业全景认知理解航空全貌：

这是最根本的作用。学生在深入学习各自专业细节之前，需要了解“航空”是什么、有哪些核心组成部分（飞行器、动力系统、航电、机场、空管、运行、适航管理、安全等）以及它们之间如何相互作用。掌握基本术语和概念：

飞行原理（升力、阻力、推力、重力）、基本结构、主要系统（起落架、液压、燃油、电气）、空管、航空气象、法规体系等。这些是所有航空专业交流和工作的基础词汇。理解行业背景与生态：

航空发展的历史、现状、趋势、主要的参与者（飞机制造商、航空公司、维修单位、监管机构如民航局、国际组织如ICAO,IATA）、以及航空在整个社会和经济中的地位。课程简介3学时安排：总学时数：32学时课程特点：学科本质特点：知识体系的综合性与技术原理的关联性教学实施特点：认知启蒙性与兴趣引导性的双重导向行业适配特点：知识奠基性与安全优先性的核心要求课程成绩：A类考查课程：10%（平时考勤）+40%（平时考核）+50%（期末综合考核）课程内容及学时分配4第一章航空发展史（4学时）第二章航空器及飞行环境（4学时）第三章空气动力学基础（2学时）第四章动力装置及系统（4学时）第五章飞行原理及性能（4学时）第六章平衡、稳定性及操纵性（4学时）第七章飞机制造与装配（2学时）第八章机载设备（2学时）第九章航空法规（4学时）第十章低空经济及UAM（2学时）探索与奠基军事航空的历程民用航空的历程航空科学技术的重大成就航空发展史CON

TENTS探索与奠基6早期探索-“黑暗中摸索”的漫长历史时期公元前4000多年的两河流域，苏美尔文明之中便存有带翅膀的鸟身人像雕刻；在希腊神话里，伊卡洛斯与其父亲代达罗斯凭借着蜡和羽毛精心制作的翅膀，向着太阳勇敢地飞去，但最终以悲剧收场；随后，尝试者模仿鸟类的翅膀或者类似蝙蝠的斗篷绑扎于身，从高塔跃下，同样以悲剧收场；航空发展史探索与奠基7早期探索-“黑暗中摸索”的漫长历史时期大约在14世纪末，我国一位叫做万户的官员，利用风筝和火箭，将二者巧妙结合在一起制出了“飞鸟”。在一个天时地利的夜晚，他让别人帮他点燃引线，毅然决然准备飞天，结果是可想而知的。飞天第一人航空发展史探索与奠基8热气球和飞艇的发明1783年11月21日，蒙特哥菲尔兄弟将他们精心制作的热气球在巴黎市中心放飞，飞行时间25分钟，创造了人类首次升空的历史；在热气球发明取得成功之后，法国对气球进行了创新改进，研制出了氢气球1999年，伯特兰·皮卡德和布莱恩·琼斯驾驶“百年灵轨道器”3号载人气球实现了热气球的首次不间断环球航行。开启了人类征服天空的新纪元航空发展史探索与奠基9热气球和飞艇的发明1852年9月24日，法国人亨利的软式飞艇试飞成功，这是人类历史上第一种可以做受控飞行的航空器，但软式飞艇有较大的限制；德国人费迪南德提出了硬式飞艇的概念，并于1900年7月2日首飞成功；开启了人类征服天空的新纪元硬式飞艇突破了传统软式飞艇的尺寸限制，使其承载能力与结构稳定性显著提升硬式飞艇软式飞艇航空发展史探索与奠基10商业飞艇时代的终结1936年3月4日，“兴登堡”号飞艇首飞，成为人类史上唯一专营跨大西洋定期航线的硬式飞艇；1937年5月6日，该艇因静电火花引燃氢气，艇体仅34秒焚毁。“兴登堡号”飞艇空难热气球和飞艇的发明航空发展史探索与奠基11飞机的发明达芬奇绘制了诸多扑翼机的设计图；1809年乔治·凯利首次提出固定翼飞机设计原则：主张采用“固定机翼+推进器”结构，奠定现代飞机基本构型；达芬奇的扑翼机草图乔治·凯利设计的滑翔机乔治·凯利航空发展史探索与奠基12飞机的发明美国莱特兄弟于1903年研制出世界上第一架真正意义的飞机——“飞行者1号”，由四缸直列水冷活塞式发动机驱动木质螺旋桨，称之为螺旋桨飞机；发动机功率9.7kw，重量77kg，速度不到16km/h；开启了人类航空史上的新纪元航空发展史探索与奠基13飞机的发明1909年9月，冯如制造出了中国人自己设计的第一架飞机“冯如1号”；1910年，他制造的“冯如2号”试飞成功，其时速可达105公里，航程35公里，飞高110米。开启了中国航空史上的新纪元“冯如1号”飞机中国航空之父中国首位飞机设计师航空发展史探索与奠基14直升机的发明1907年，法国人保罗·科尔尼研制的直升机成功地升空到膝盖高度长达20秒；1936年，德国人福克成功试飞并列双旋翼单座直升FW-61；1942年，西科斯基（现代直升机之父）制造的R-4。开启了中国航空史上的新纪元FW-61直升机保罗·科尔尼研制的直升机“人类第一架直升机”“第一架可正常操纵的载人直升机”R-4直升机“第一架切实可行的真正可供使用的直升机”探索与奠基15无人机的发明1896年，美国塞缪尔·兰利研究了一架无人驾驶的蒸汽动力飞机（重11.8kg），飞行了突破1500米飞行距离；1917年，世界首架无线电遥控的无人机在英国皇家飞行训练学校首飞成功；在1935年之前，无人机普遍为一次性消耗品，而蜂王号无人机通过舰载无线电指令控制系统实现自主返航与回收。“蜂王”号无人机“全球首款可重复使用的无人机”近现代无人机历史上的“开山鼻祖”航空发展史探索与奠基16无人机的发明“翔龙”无人机“翔龙”无人机机身全长14.33米，巡航高度为18000至20000米，巡航速度大于700公里/小时，作战半径2000至2500公里。典型固定翼无人机西方国家在无人机研制与生产领域中仍具有领先地位，最著名的是“捕食者”和“收割者”可复用无人机。“捕食者”“收割者”航空发展史探索与奠基17无人机的发明“海鸥”典型无人直升机“MQ-8C”1995年，北京航空航天大学研制的“海鸥”共轴式无人直升机首飞成功；1997年，南航研制成功了“翔鸟”无人直升机，实现自主控制和超视距飞行；20世纪90年代后，美国加快了新一代无人直升机研制步伐，如MQ-8C。“翔鸟”航空发展史探索与奠基18无人机的发明长航时无人机“MQ-8C”长航时无人机由于自身特点，巡航时间超过24小时，行高度主要集中在中高空领域；长航时无人机对气动布局在高升力、高升阻比及低雷诺数适配性方面有较高要求。航空发展史探索与奠基19eVTOL的发明电动垂直起降飞行器依赖燃油驱动的飞行器存在诸多弊端：运行时噪音大、影响空气环境、维护成本高；电动推进技术的优势：低噪音、零排放、系统结构相对简单，维护成本较低。JobyeVTOL（2011年）亿航EH216-S（2016年）航空发展史探索与奠基军事航空的历程民用航空的历程航空科学技术的重大成就航空发展史CON

TENTS军事航空的历程21一战的军事航空-从侦察到空战1915年，英国皇家海军借助飞机实施空中校炮，成功击沉了隐匿于鲁菲济河三角洲的德国轻巡洋舰；1914年，法国一架装有后座机枪“伏瓦辛3型”飞机将德国AviatikB.II侦察机，这一事件成为航空史上首次真正意义上的空战；1915年，德国研制的“福克”战斗机被认为世界上第一种真正意义上的战斗机。空中侦察与空中校炮空战时代的正式开启轰炸萌芽侦察机战斗机轰炸机国外的发展航空发展史军事航空的历程221913年10月，中国第一所航校——北京南苑航空学校修理厂厂长潘世忠设计制造的飞机，由潘世忠驾驶试飞成功；1923年4月，中国航空先驱杨仙逸研制的中国第一架军用飞机“乐士文1号”，在广州大沙头机场首飞。国内的发展佛格斯唯美飞机降落在南苑机场孙中山与宋庆龄在“乐士文1号”飞机前合影一战的军事航空航空发展史军事航空的历程23二战的军事航空1940年11月，英国海军使用“剑鱼”式鱼雷轰炸机夜袭意大利塔兰托军港，重创意大利舰队。德国的Bf-109战斗机，其设计理念（全金属机身、铆接承力蒙皮、增升襟翼、可收放式起落架和增压发动机等）使其成为航空史上的“经典之作”。航空全面战争“剑鱼”式鱼雷轰炸机Bf-109战斗机舰载机的特点：飞行高度大、速度快、航程远。航空发展史军事航空的历程24二战的军事航空英国的“喷火”战机采用椭圆形层流翼，这种机翼的空气动力学效率极高，既能减少阻力，又能增加升力；日本零式战斗机是一款单座单发平直翼活塞式舰载战斗机，具备重量轻，而且速度快，续航里程高等特点；美国P-38“闪电”战斗机具有双发双尾撑布局、机头集中火力、坚固的机身结构、前三点起落架，配备了涡轮增压器，高空性能出色且相对安静。典型的战斗机“喷火”“零式”“闪电”军事航空的历程25二战的军事航空活塞螺旋桨发动机缺点：活塞发动机通过带动螺旋桨产生拉力及推力；活塞发动机随飞行高度增加，功率迅速减小；螺旋桨效率随飞行速度增大而急剧降低；接近音速时局部出现音障现象，飞行阻力大幅增加。人类对飞机的要求：更快，更高，载重量更大——第二次世界大战结束后，活塞式发动机逐渐退出航空业的历史舞台航空发展史军事航空的历程26冷战时期的军事航空第一代喷气式战斗机主要诞生于战后初期至20世纪50年代中期；特点：采用涡喷发动机，解决了螺旋桨飞机“接近音速时的速度瓶颈”；采用小展弦比的后掠翼和三角翼，并设计“蜂腰”机身；飞行速度更快典型代表机型：米格-15和F-86战斗机。第一代喷气式战斗机米格-15战斗机→F-86战斗机航空发展史军事航空的历程27冷战时期的军事航空从20世纪50年代中期到70年代初是第二代喷气式战斗机的发展阶段；特点：采用更薄的机翼和更大的后掠角设计，以降低跨音速飞行时的阻力；推重比显著提高；

更快、更高典型代表机型：美国的F-4“鬼怪”战斗机和苏联的米格-21战斗机。第二代喷气式战斗机F-4“鬼怪”战斗机→米格-21战斗机航空发展史军事航空的历程28冷战时期的军事航空第三代喷气式战斗机出现于20世纪60年代中期；特点：气动设计上采用边条翼、鸭式布局，结合大推力发动机。实现高机动性武器与航电系统配备先进脉冲多普勒雷达，引导主动雷达制导导弹典型代表机型：F-4、F-111、米格-23和苏-17等第三代喷气式战斗机F-4→米格-23航空发展史军事航空的历程29冷战时期的军事航空冷战后期开始出现第四代喷气式战斗机，并在冷战结束后继续发展；特点：大推力涡扇发动机高机动性先进隐身材料和设计提升隐身性矢量推力技术高机动性有源相控阵雷达提高探测精度和抗干扰能力典型代表机型：F-16、苏-27。第四代喷气式战斗机→→→→F-16苏-27航空发展史军事航空的历程航空发展史30完全雷达隐身的作战飞机-美国F-117冷战时期的军事航空F-117战机的特点：F-117战机呈现出独特的多面体外型，以减少飞机对雷达波的反射；为了确保其雷达隐身性能不受影响，F-117战机并未安装雷达。因此其不具备空战能力，只能执行对地攻击任务。F-117隐身战斗机军事航空的历程31美国B系列战略轰炸机的发展冷战时期的军事航空B-36最初设计为活塞螺旋桨式飞机，后来在外翼安装了4台喷气式发动机，形成了混合动力推进方式；耗油量大、飞行速度慢B-47机型装备了6台喷气发动机，最大速度达到了965千米/小时；B-52机型采用8台普惠J57发动机和后掠翼设计。→B-52机型特点：起飞重量达219.6吨携弹重达31.5吨航程高达16000千米B-36B-52航空发展史军事航空的历程32苏联轰炸机的发展历程冷战时期的军事航空苏联最早的喷气式战略轰炸机：米亚-4采用涡轮喷气发动机；航程受限1952年，苏联的图-95成功首飞采用涡轮螺旋桨发动机，航程达15000千米苏联研制的最后一款喷气式战略轰炸机图-160,是一种变后掠翼的超音速战略轰炸机最大起飞重量大、载弹量大、航程远→图-95图-160航空发展史→米亚-4→军事航空的历程33冷战时期的军事航空冷战开始后，东西方之间的紧张关系急剧恶化。美国先后研制出了U-2侦察机和SR-71“黑鸟”侦察机用于执行秘密飞越苏联领空的侦察活动。U-2侦察机的特点：采用大展弦比的机翼31/19升限高达21300米SR-71“黑鸟”侦察机特点：最大飞行速度达到3.3马赫采用先进的隐身技术侦察机的发展U-2SR-71航空发展史军事航空的历程34冷战后的军事航空第五代战斗机是“隐身技术”与“信息化技术”的集大成者。第五代战斗机的性能特点被全球航空界概括为“4S”。隐身（Stealth）：指通过外形设计、材料应用与信号抑制三大手段，第五代战斗机将雷达反射面积（RCS）降至极低水平；

例如：F-22的RCS约0.0001m2，相当于一颗钢珠超音速巡航（SuperSonicCruise）：指第五代战斗机无需开启加力燃烧即可保持持续超音速飞行

例如：F-22的巡航速度约1.82马赫，歼-20的巡航速度约1.6马赫智能化、信息化为主要发展方向航空发展史军事航空的历程35冷战后的军事航空第五代战斗机是“隐身技术”与“信息化技术”的集大成者。第五代战斗机的性能特点被全球航空界概括为“4S”。超机动性（SuperManeuverability）：指第五代战斗机在高速、大仰角、过失速等极端状态下仍能保持良好的操控性；例如：歼-20的鸭翼+边条翼设计提升了低速机动性。超级信息优势（SuperiorAvionics）：指第五代战斗机“智能化”的核心体现，通过高度集成的航电系统（如有源相控阵雷达、红外探测系统、数据链），实现“战场态势感知+信息融合+协同作战”的能力。智能化、信息化为主要发展方向航空发展史军事航空的历程36冷战后的军事航空美国F-35“闪电Ⅱ”是多用途第五代隐形战斗机。特点：采用DSI进气道复合材料机身（占比35%）轴对称矢量喷口F-35搭载AN/APG-81有源相控阵雷达和综合核心处理器，信息融合能力极强，能够执行空对空、空对地、空对海等多种任务。典型的第五代战机航空发展史军事航空的历程37冷战后的军事航空我国的歼-20“威龙”是中国首款第五代隐形战斗机。特点：采用鸭翼+三角翼+边条翼布局配备DSI进气道和内置弹舱主弹舱可容纳6枚PL-15超视距导弹歼-20搭载有源相控阵雷达，探测距离可达300公里，并配备飞火推一体化系统，具备强大的超信息优势，作战半径约为1800公里。典型的第五代战机航空发展史歼-20探索与奠基军事航空的历程民用航空的历程航空科学技术的重大成就航空发展史CON

TENTS民用航空的历程39民用航空的基本概念民用航空是指：使用各类航空器从事除国防、警察和海关等国家航空活动以外的所有航空活动。根据飞行任务的不同，民用航空可分为运输航空和通用航空两大类。运输航空主要指在国内和国际航线上进行的定期商业性客、货运输。通用航空则涵盖服务于工业、农业、公务、公安、地质勘测观光游览等多个领域的飞行活动。航空发展史运输航空通用航空民用航空民用航空的历程40民用航空业形成时期1919年10月，欧洲强国在巴黎签署《巴黎公约》，这是首部国际航空法法典；同年，德国率先开启国内民航运输，成为全球首个推出商业航班的国家；同年8月，英国和法国开通巴黎至布鲁塞尔的世界首条国际定期客运航线，标志着国际民航服务正式起步。民用航空商业化元年航空发展史民用航空的历程41民用航空业形成时期第一架真正现代意义的客机航空发展史世界上第一架真正现代意义的客机是波音B247客机，于1933年首飞。特点：采用流线形外型；减少空气阻力可收放起落架；降低巡航阻力巡航速度达到304公里/小时（比同期机型快约100公里/小时）；航程1199公里，可载客10人并装载181公斤邮件。→→B247民用航空的历程42民用航空业形成时期民航史上最伟大的飞机航空发展史1935年，道格拉斯公司对DC-2进行加长加宽处理，经后续改进后形成DC-3。DC-3A-S1C3G的特点：DC-3装有两台发动机；巡航速度达到333公里/小时；航程为2540公里；最多可载32人。大载客量，使民航客运持续盈利至今仍是产量最高的螺旋桨运输机。喷气推进等技术的成熟，为战后民航的喷气机时代奠定了基础。DC-3→民用航空的历程43民用航空业大发展时期全球航空网络初步成型航空发展史1945年二战结束至1958年，民用航空进入恢复与快速发展阶段：国际航线迅速扩张，全球航空网络初步成型。1944年，54国签署《国际民用航空公约》，奠定现代国际航空法基础；1947年依公约成立国际民航组织（ICAO），统一协调全球民航事务；同期，直升机率先投入短途运输与城市服务，喷气式客机亦开始试运营。民用航空的历程44民用航空业大发展时期1949年英国哈维兰机长34m，翼展25m34吨56-109罗罗“阿汶”发动机、翼根发动机布局、镜面铝制机身、增压客舱彗星型客机deHavillandComet首飞：厂商：尺寸：重量：座位：特点：由于机身方形舷窗设计导致金属疲劳，接连发生多起空中解体事故，最终被迫停飞。尽管后续改进型号解决了问题，但“彗星”已失去市场信任，成为航空史上最著名的“悲剧机型”。第一架喷气式客机民用航空的历程民用航空业大发展时期1955年苏联图波列夫设计局机长39m，翼展35m70基于图-16（轰-6），第二款商用喷气式客机，未进入西方市场图-104首飞：厂商：尺寸：座位：特点：典型客机1958年美国道格拉斯公司机长46m，翼展43m177波音707的主要竞争对手、始于喷气式空中加油机、每排6个座位DC-8首飞：厂商：尺寸：座位：特点：1954年美国波音公司机长44m，翼展40m174世界第一部在商业上取得成功的喷气民航客机，累计生产1010架B-707首飞：厂商：尺寸：座位：特点：民用航空的历程民用航空业全球化时期全球化、大众化运输的新时代--以波音为例:喷气式客机的问世，使远程、廉价、大众化航空运输成为现实。1958年后，民用航空由此进入全球化、大众化运输的新时代。波音7471965年8月开始研制，1969年试飞并获得通航证。它是一种装四台涡轮风扇发动机的宽机身远程客机，是全世界首款生产的宽体民航客机；波音7371965年开始研制，是一种中短程双发喷气式客机。自投产以来四十余年销路长久不衰，成为民航历史上最成功的窄体民航客机系列；波音7872007年下线，又称为“梦想客机”，是中型双发宽体中远程