早期航空简史.ppt

1、早期航空简史,模仿鸟类的尝试,Icarus and his father Daedalus and their escape from King Minos prison on Crete. Legend has it that they had difficulty with structural materials rather than aerodynamics.,将羽毛或轻质木材粘贴在手臂上，尝试飞行 结果常常是灾难性的,(Picture from a woodcut of 1493),罗吉尔培根 R.Bacon,欧洲文艺复兴的前夜，曾出现一位认真思考飞行器的人，英国学者罗吉尔培根（

2、R.Bacon，约12201292）。 在大约1250年成书、1542年才出版的著作工艺和自然的奥秘中，培根提出了动力飞行的概念。虽然他的设想还相当简单粗糙，但人们把他看作历史上第一个提出类似20世纪飞机概念的人。 培根终生不得志，生前曾将手稿送给一些宗教领袖，但没有得到重视，加之其著作大都在他死后几百年才出版或译成通用文字，因此培根的飞行器思想没有对后世产生什么影响。,达芬奇,达芬奇（ Leonardo da Vinci 14521519）是世界文化史上最伟大的人物之一。 美国著名科学史学家乔治萨顿（G.Saton）曾指出：“写一部有关他的天才作品的完整研究著作，也就意味着写一部15世纪科学

3、技术的真正百科全书”。,观察,达芬奇对鸟的飞行进行了长时间的观察和解剖研究，对飞行问题得出了一些重要的认识，当然，有些是古老观点的进一步深化和理论化,另一个重大贡献是，他认为研究飞行问题除了研究飞鸟以外，还应当研究鸟的飞行环境，同时又说明空气动力学知识可以通过水动力学研究间接获得。 他指出：“为了得到鸟类在空气中运动的真正科学，必须首先给出风的科学，而这一点可以通过水运动装置建立。这门科学能够在一定程度上反映有翼生物在空气中和在风中的知识。”,达芬奇,论鸟的飞行,手稿论鸟的飞行于1505在佛罗伦萨完成。论述了鸟飞行的一些原理： 鸟的持续飞行原理（或者说空气的升力原理） 鸟有效利用气流飞行的技术

4、 鸟如何采取各种省力措施,达芬奇,航空学研究,达芬奇的航空学研究可以分成三大部分： 关于飞行的理论和原理 飞行的稳定性和控制 飞行器设计,达芬奇,可惜由于历史原因（不被当时理解，多种论文、手稿没有发表），达芬奇对航空发展没有产生任何影响。,扑翼机,他设计的扑翼机从科学意义上来讲意义不大，但从机械学角度上看，这些设计是很天才的,达芬奇,达芬奇的扑翼机模型,降落伞,在他的手稿中还有降落伞的草图,达芬奇,直升机,达芬奇还被许多人看作直升机的发明者，并认为这是他对航空学的真正贡献。,达芬奇,扑翼机探索和设计阶段,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。 在这个阶段里，没有出现

5、航空学理论研究的事件和成果。而且由于胡克和波莱里论断的影响，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。虽然从技术发展角度和对后世的影响来看，这一时期的探索工作没有多少价值，但与过去那些纯粹的飞行冒险来比，这些努力仍然是重大的进步。 扑翼机的设计开端于达芬奇，后来有许多类似的设计者。,航空之父 - 乔治凯利,G.Cayley（17731857）为重于空气的航空器创立了必要的飞行原理 论文论空中航行(1809)被认为是现代航空学诞生的标志 论文阐述了飞机基本原理，分析了稳定性、安全性和操纵性的重要性，提出许多重要概念。 他的研究成果远远超出了时代，在他

6、之后近百年间，也没人超过他的水平或认识到他的发现的重大意义。,凯利的滑翔机,The first successes came with gliders. Sir George Cayley made the first successful glider in 1804 and a full-size version five years later For over 50 years, George Cayley made improvements to his gliders.,Maxims aeroplane,built in 1894 by Sir Hiram Maxim weighe

7、d 3,200 kg ， spanned over 30 m,李林塔尔,18481896 ，German engineer He was the first person to design a glider that could fly a person and was able to fly long distances.,Otto Lilienthal,After more than 2500 flights, He was killed in 1896 by a gust-induced stall too near the ground.,兰利（18341906）,“aerodrom

8、e” included a steam-powered engine. Major contributions : attempts at adding a power plant to a glider.,Samuel Langley,他是为数不多的作为职业科学家研究航空问题的人之一 他是少数在理论和实践结合的基础上研制飞行器的人之一 他是在莱特兄弟之前最接近发明成功动力飞机的人 但是，由于1903年两次没有结果的飞行试验为他本人的巨大贡献蒙上了一层阴影。他在航空史上的应有地位被大大忽视了。,第一次飞行莱特兄弟,1903-12-17早晨，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

9、的飞行。这次具有历史意义的飞行进行了12秒，飞行距离约120英尺(36.58米),同一天，接着又飞了3次，其中一次飞了852英尺(260米)，持续了59秒。,First Flight,The beginning of the first flight December 17, 1903,航空大事记,1782年，法国Joseph Montgolfier制造出热气球 1783年6月4日， Montgolfier兄弟的热气球首次公开飞行（没有载人） 1891年，Otto Lilienthal的滑翔机第一次飞行 1896年8月9日，Otto Lilienthal在一次飞行中坠落身亡 1900年，Gra

10、f von Zeppelin的飞艇成功飞越博登湖(Bodensee) 1903年，莱特兄弟驾驶他们的飞机完成第一次成功的动力飞行,1915年，容克（ Junker ）开始制造全金属飞机 1919年，第一次横穿太平洋的飞行 1927年，Charles Lindburg完成第一次纽约至巴黎的不停顿飞行 1929年， Graf Zeppelin号飞艇22天环球飞行 1932年，第一位女飞行员Amelia Earhart横穿太平洋 1936年，Hindenburg号飞艇开始旅客运营 1937年，“Hindenburg”在纽泽西意外起火烧毁，死亡36人,1947年，美国的Bell-X-1首次突破音障 1

11、952年，第一架喷气飞机投入运营，喷气时代来临了 1954年，由于三次飞机空中爆炸，喷气飞机又被禁止运营 1958年，Pan American公司开设了纽约至欧洲的喷气机航班 1961年，第一次劫机事件。一名男子在美国劫持了Miami飞往Key West航线上的一架飞机，并迫使它降在古巴,1970年，随着Boeing 747, Douglas DC-10, Lockheed L-1011的推出，客机走入宽体时代 1974年，Airbus A300投入运营 1976年，超音速客机“协和(Concorde)”开始运营 ,飞机的诞生,历程、方法及启示,背景,1783年，蒙特哥菲尔兄弟（Joseph

12、and tienne Montgolfier）制造了热气球，此后一百多年，人类的飞行属于浮空器时代 人类对飞机的研究始终在继续 19世纪末，对张翼飞行的认识趋于成熟,阻力,很多人反对这些尝试，认为用翼飞行是没有结果的愚蠢行动 研究飞机“没有希望、毫无意义”，像永动机一样违反科学规律 权威断言：机械飞行违反科学，是不可能实现的,言论,法国大科学家和工程师盖吕萨克，美国大科学家和数学家西蒙纽科姆等人，都试图证明造一架载人飞机是不可能的 美国海军总工程师梅尔上将发表文章声言：造一架载人飞机是多么困难，一架飞机的造价将比最昂贵的战舰还要高 1895年（莱特兄弟成功前8年），英国皇家学会会长凯文勋爵还宣

13、称：比空气重的飞行器是不可能出现的,地位,一些努力探索着飞行前途的人甚至被视为“流氓、骗子”。 当时人类飞行的努力所受到的质疑和嘲笑，在一个世纪后的今天是难以想象的。,莱特兄弟的研究过程,学习、参考与借鉴,威尔伯写信给史密森博物馆索取有关书籍和文章 美国有一个叫查纽特的铁路工程师曾成功地制造滑翔机，他写了一本飞行器的进步，书中收集了有关飞行探索的资料，这本书大大激励了莱特兄弟 阅读了凯利、兰利等人关于飞行的论述 他们还研究了李林塔尔的经验 1900年，莱特兄弟写信向查纽特咨询有关飞行问题从此开始了三人间长期密切的交往,他们用了几年的时间研究了之前的成果、分析其细节、查阅当时能够找到的所有公开的

14、文献,验证,在深入的学习和研究后，他们用气球和风筝对前人的理论进行验证 同时也通过实践获得了很多气流对飞行影响方面的知识,观察,长时间地观察鸟类的飞行 发现：气流流过鸟弯曲的翅膀会产生升力；鸟类通过改变翅膀形状可以转弯和机动 自制了双翼机型式的风筝研究飞行和控制,探索,制造滑翔机 认识到操纵是飞行中最重要和最困难的问题；在制造飞机前，进行了近千次滑翔试验，获得了丰富的关于飞行和操纵的知识,建造风洞 用木箱和电风扇建造了一个简易风洞，用它试验了200多种（2000多小时）不同的翼型，试验了上下叠置和前后串置布局对升力和阻力的影响，并把试验数据列成表格，作为设计依据,莱特兄弟的风洞,他们开创了“试验空气动力学”的先河,他们从试验结果得出的结论：凸起的机翼比扁平的机翼升力大；狭长的机翼比短宽的机翼阻力小。直到今天，这仍是空气动力学中的两个最基本的结论,借鉴其他领域,借鉴其他领域有用知识 如：双翼型式 借用桥梁受力型式，用撑杆和张线将两片机翼组成整体，增大强度,单翼机的成熟则是基于金属材料的应用,研究方法,循序渐进、逐步扩大规模 创造性,成功飞行前4年，制作了小尺寸的风筝。采用木料、蒙布和张线等材料，翼展约1.7米。在大风中试飞，以考验他们构想的气动力和结构设计,风筝试验后，获得了信心。 1900年制