第1章航空航天發(fā)展概況

1、航空工程系 姚凱 LOGO 1.1航空航天的基本概念 人類為了擴(kuò)大社會生產(chǎn)，要開拓新的活動空間 陸地海洋天空(航空航天技術(shù)) 航空航天已經(jīng)是21世紀(jì)最活躍最有影響力的科學(xué) 領(lǐng)域。它表征一個國家科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)水平 LOGO 1.1.1航空 航空：指載人或不載人的飛行器在地球大氣層中 的航行活動。 航空的三個條件：空氣介質(zhì)、升力、推力。 空氣動力學(xué)是航空技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ)。 航空按其使用方向有軍用航空和民用航空 LOGO 軍用航空 泛指用于軍事目的的一切航空活動。 現(xiàn)代戰(zhàn)爭中軍用航空的主要目的是奪取制空權(quán)。 軍用航空的主體：作戰(zhàn)飛機(jī)和作戰(zhàn)支援飛機(jī) LOGO 作戰(zhàn)飛機(jī) 種類有：戰(zhàn)斗機(jī)(殲擊機(jī))、攻擊機(jī)(

2、強(qiáng)擊機(jī))、戰(zhàn)斗 轟炸機(jī)、反潛機(jī)、戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略轟炸機(jī)。 LOGO 作戰(zhàn)支援飛機(jī) 包括軍用運輸機(jī)、預(yù)警指揮機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)、空 中加油機(jī)、偵察機(jī)、通訊聯(lián)絡(luò)機(jī)、軍用教練機(jī)等。 LOGO 民用航空 泛指利用各類航空器為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)的非軍事性 飛行活動。 根據(jù)飛行目的不同分為：商用航空和通用航空。 LOGO 商用航空 在國內(nèi)和國際航線上的商業(yè)性客、貨(郵)運輸。 主要由國內(nèi)和國際干線客機(jī)、貨機(jī)或客貨兩用機(jī) 以及國內(nèi)支線運輸機(jī)完成。 LOGO 通用航空 指用于公務(wù)、工業(yè)、農(nóng)林牧副漁業(yè)、地質(zhì)勘探、 遙感測繪等很多方面的飛行活動 通用飛機(jī)種類很多。 LOGO 直升機(jī)的作用 LOGO 1.1.2航天 指載人或不載人

3、的航天器在地球大氣層之外的航 行活動。 三個宇宙速度。 火箭推進(jìn)技術(shù)是航天技術(shù)的核心。 有軍用和民用之分，但各國宣傳自己的航天技術(shù) 時強(qiáng)調(diào)民用和商用潛力。 占領(lǐng)和控制近地宇宙空間已經(jīng)成為西方軍事大國 爭奪軍事優(yōu)勢的新焦點。 民用潛力巨大。 LOGO 軍用航天 LOGO 民用航天 LOGO 1.1.3航空與航天的聯(lián)系 區(qū)別：空氣介質(zhì)。 聯(lián)系：起飛和回收階段。 是人類認(rèn)識自然、改造自然過程中，發(fā)展最迅速、 對人類社會生活影響最大的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。 是高度綜合的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，它集中應(yīng)用了最為 先進(jìn)的工程技術(shù)。 是衡量國家科技實力、國防力量和綜合國力的重 要標(biāo)志，它關(guān)系到國計民生。 它需要應(yīng)用科學(xué)技

4、術(shù)領(lǐng)域的最新成就。 它在發(fā)展與應(yīng)用過程中，與軍事技術(shù)密切相關(guān)。 LOGO 1.2飛行器的分類、構(gòu)成和功用 在地球大氣層內(nèi)、外飛行的器械稱為飛行器。 分為：航空器、航天器、火箭和導(dǎo)彈。 LOGO 航空器 在大氣層內(nèi)部飛行的飛行器稱為航空器。 特點：產(chǎn)生升力、產(chǎn)生推力。 根據(jù)產(chǎn)生升力的基本原理不同，分為輕于同體積 空氣航空器和重于同體積空氣航空器。 LOGO 輕于同體積空氣航空器 包括氣球和飛艇。 氣球分為：熱氣球、氦氣球和氫氣球。 LOGO 重于空氣的航空器 靠自身與空氣相對運動產(chǎn)生的空氣動力升空。 固定翼飛機(jī) 旋翼航空器 撲翼機(jī) 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī) LOGO 固定翼飛機(jī) 飛機(jī) LOGO 固定翼飛機(jī) 滑

5、翔機(jī) LOGO 旋翼航空器 直升機(jī) LOGO 旋翼航空器 旋翼機(jī) LOGO 撲翼機(jī) LOGO 傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī) V-22 LOGO 航天器 指在地球大氣層以外的宇宙空間，基本按照天體 力學(xué)的規(guī)律運動的各類飛行器。 分為無人航天器和有人航天器。 LOGO 無人航天器 人造地球衛(wèi)星 科學(xué)衛(wèi)星 應(yīng)用衛(wèi)星 技術(shù)衛(wèi)星 空間探測器 月球探測器 行星和行星際探測器 LOGO 無人探測器 LOGO 載人航天器 載人飛船 衛(wèi)星式載人飛船 登月載人飛船 空間站 航天飛機(jī) LOGO 載人航天器 LOGO 火箭和導(dǎo)彈 火箭和導(dǎo)彈在大氣層內(nèi)外都可以飛行，但一般只 能用一次。 火箭靠火箭發(fā)動機(jī)提供推進(jìn)力。 火箭由推進(jìn)系統(tǒng)、箭體

6、結(jié)構(gòu)和有效載荷組成。 導(dǎo)彈是一種飛行武器，彈體帶有戰(zhàn)斗部，依靠制 導(dǎo)系統(tǒng)控制其飛行軌跡。 LOGO 火箭和導(dǎo)彈 LOGO 1.3航空航天發(fā)展概況 鳥兒神話現(xiàn)實 LOGO 1.3.1航空器發(fā)展概況 風(fēng)箏、氣球和飛艇 中國的風(fēng)箏是航空器的始祖。 1783年6月5日，發(fā)明氣球。11月21日，法國人稱 作蒙哥爾費氣球完成了人類首次乘坐航空器飛行。 1852年發(fā)明飛艇。 齊柏林飛艇是飛艇的巔峰 1937年“興登堡”號的失事是飛艇衰落的開端。 LOGO 飛機(jī) 英國人G.凱利首先提出固定翼概念，于1849年制 造了第一架滑翔機(jī)并進(jìn)行了試飛。 1883年內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)為飛機(jī)動力飛行提供了可能。 1903年12月

7、17日，萊特兄弟駕駛“飛行者”1號 飛機(jī)完成了人類第一次可操縱動力載人持續(xù)飛行。 LOGO 直升機(jī) 竹蜻蜓可以看做是直升機(jī)的雛形。 直升機(jī)誕生于1907年。法國人路易.布雷蓋的團(tuán)隊 研制出，但試飛失敗。 同年法國人保羅.科爾尼試飛成功。 1933年德國人?？?沃爾夫設(shè)計出了FW-61。是世 界上第一種技術(shù)成熟的直升機(jī)。1936年6月26日 試飛成功。 LOGO 航空的發(fā)展 飛機(jī)第一次出現(xiàn)在戰(zhàn)場是在1911年意大利與土耳 其的戰(zhàn)爭中，用于偵察和投彈。 第一次世界大戰(zhàn)，1914年10月5日德法發(fā)生了歷 史上第一次空戰(zhàn)。1915年發(fā)明射擊協(xié)調(diào)器，出現(xiàn) 了專門用于空戰(zhàn)的驅(qū)逐機(jī)。 第一次世界大戰(zhàn)飛機(jī)作為

8、新式武器系統(tǒng)得到了充 分的肯定和廣泛應(yīng)用，奠定了現(xiàn)代立體作戰(zhàn)的基 礎(chǔ)。 一戰(zhàn)與二戰(zhàn)之間是民用航空的發(fā)展時期。 LOGO LOGO 第二次世界大戰(zhàn)使航空技術(shù)和航空工業(yè)提升了一個大臺階。表現(xiàn)為： 作用廣、數(shù)量多、種類多、出現(xiàn)著名飛機(jī)。 二戰(zhàn)后期噴氣發(fā)動機(jī)應(yīng)運而生。 20世紀(jì)40至50年代是噴氣式飛機(jī)迅速發(fā)展的年代。 1947年10月14日，X-1突破聲障，出現(xiàn)第一代超聲速戰(zhàn)機(jī)。F-100、 米格-19。 米格-21、F-104突破兩倍聲速為第二代戰(zhàn)斗機(jī)。 20世紀(jì)60年代克服“熱障”，飛行速度超過3倍聲速，米格-25和SR- 71。 垂直起降飛機(jī)?！苞_”式戰(zhàn)斗機(jī) 第三代飛機(jī) 隱身飛機(jī) 特種飛機(jī) L

9、OGO LOGO 美國P-51野馬2 英國“噴火” 零戰(zhàn) .BF109 LOGO 戰(zhàn)斗機(jī)的劃代問題 有“四代”和“五代”兩種劃分方法。國際普遍 采用“四代”(俄羅斯采用“五代”)。 第一代為高亞聲速或低超聲速、后掠翼、渦輪發(fā) 動機(jī)、帶航炮和空空火箭。如：F-100、米格-19. 第二代采用小展弦比薄機(jī)翼、帶加力的渦輪發(fā)動 機(jī)、第二代空空導(dǎo)彈、火控系統(tǒng)。如：F-4、米格 -21. 第三代采用邊條翼、前緣襟翼、翼身融合等氣動 布局，電傳系統(tǒng)，主動控制，渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)。 如：F-15、蘇-27、殲-10. 第四代采用隱身技術(shù)和其他方面先進(jìn)技術(shù)。如： F-22. LOGO 米格-19 F-4 F-22

10、 蘇-27 LOGO 航天器發(fā)展概況 運載火箭是航天器發(fā)展的基礎(chǔ) K.齊奧爾可夫斯基提出火箭理論 V-2火箭 1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星 1961年4月12日，蘇聯(lián)航天員加加林乘“東方”1 號載人飛船實現(xiàn)軌道飛行 1969年7月20日，美國實現(xiàn)首次登月 1981年4月12日，第一架航天飛機(jī)“哥倫比亞” 號成功試飛 冷戰(zhàn)結(jié)束后，美俄合作開始建造國際空間站 LOGO 火箭和導(dǎo)彈的發(fā)展概況 A-2火箭到V-2導(dǎo)彈，打下基礎(chǔ) 火箭發(fā)動機(jī)的研究成果為彈道導(dǎo)彈的發(fā)展打下基 礎(chǔ) 1955年9月，蘇聯(lián)成功從潛艇上發(fā)射了一枚導(dǎo)彈， 標(biāo)志一種隱蔽彈道導(dǎo)彈發(fā)射方式的誕生。“三位 一體”核戰(zhàn)略。 L

11、OGO 航空航天在國防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位和作用 航空航天技術(shù)的發(fā)展與軍事應(yīng)用聯(lián)系緊密，相互 促進(jìn) 航空武器裝備是空軍武器裝備的重要組成部分 多次戰(zhàn)爭表明，空中力量對戰(zhàn)局的影響越來越大， 特別是現(xiàn)代化戰(zhàn)爭 航空航天領(lǐng)域的成就已對國民經(jīng)濟(jì)的眾多部門產(chǎn) 生了重大影響 航天技術(shù)與其他科學(xué)及結(jié)合開創(chuàng)新的商業(yè)途徑， 帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展 航空航天產(chǎn)品附加值高 航空航天產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為部分發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)的重要 組成部分 LOGO 1.4我國的航空航天工業(yè) 古代：純屬YY 清末至民國:呵呵 新中國：一無所有有些破爛初具規(guī)模窮人 版的美帝規(guī)模 關(guān)鍵詞：蘇聯(lián)、獨立自主、逆向工程 LOGO 軍用飛機(jī) 抗美援朝時期主要負(fù)責(zé)維修

12、 1953年第一個五年計劃，仿造雅克-18制造出第一架飛機(jī) 初教5 1958年7月26日新中國自行設(shè)計并研制成功的第一架飛機(jī) 殲教1 1958年8月27日初教6首飛成功，這是第一種我國自行設(shè) 計制造并投入成批生產(chǎn)和大量裝備部隊的飛機(jī) 1956年7月19日第一架噴氣式飛機(jī)殲5首飛成功 1958年12月17日第一架超聲速飛機(jī)殲6首飛 第二代超聲速飛機(jī)殲7、殲8 第三代戰(zhàn)機(jī)殲10 第四代戰(zhàn)機(jī)殲20 LOGO 初教5 殲教1 初教6殲5 殲7 殲6 LOGO 殲8 殲10 殲20 LOGO 民用飛機(jī) 第一架小型運輸機(jī)運5 第一架輕型旅客機(jī)“北京”1號 支線客機(jī)運7 自行研制大型噴氣客機(jī)運10，后項目終

13、止 2003年10月26日，第一架擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的輕 型飛機(jī)“小鷹-500”首飛成功 2002年1月，開啟大飛機(jī)項目 LOGO 直升機(jī) 我國直升機(jī)工業(yè)從20世紀(jì)50年代后期起步，主要 由直5、直8和直9 直11是我國第一種自行設(shè)計制造并擁有自主知識 產(chǎn)權(quán)的直升機(jī) LOGO 我國的航天工業(yè) 中國的航天工業(yè)起步于1956年 “兩彈一星”工程 現(xiàn)在是世界第三航天強(qiáng)國 LOGO 導(dǎo)彈武器 1960年仿制的P-2近程地地導(dǎo)彈研制成功 1970年我國中遠(yuǎn)程液體地地導(dǎo)彈首次長射程試驗 成功 1980年我國成為第三個擁有洲際導(dǎo)彈的國家 1988年我國完全掌握導(dǎo)彈核潛艇水下發(fā)射技術(shù) LOGO 運載火箭 “長征

14、”系列 1970年第一枚運載火箭“長征”1號，主要發(fā)射 低軌道小型、微型衛(wèi)星。 “長征”2號是二級液體火箭，主要發(fā)射各類近地 軌道衛(wèi)星和其他航天器?！伴L征”2號F主要用于 發(fā)射“神舟”號飛船 “長征”3號三級液體火箭發(fā)射地球同步通信衛(wèi)星 和氣象衛(wèi)星 “長征”4號是用于發(fā)射太陽同步軌道衛(wèi)星 “長征”5號是研制中的新一代重型運載火箭 LOGO 人造地球衛(wèi)星 1970年成功發(fā)射“東方紅”1號 我國人造衛(wèi)星分近地軌道返回式遙感衛(wèi)星、地球 靜止軌道通信廣播衛(wèi)星、太陽同步軌道和地球同 步軌道氣象衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星 1975年返回式衛(wèi)星成功 “北斗”導(dǎo)航系統(tǒng) LOGO 載人航天 1999年，“神舟”1號 2001年，“神舟”2號，第一艘正樣無人飛船 2002年，“神舟”3號，搭載模擬人 2002年，“神舟”4號，打下載人的基礎(chǔ) 2003年，“神舟”5號，載人飛船 2005年，“神舟”6號，第一次“多人多天” 2008年，“神舟”7號，艙外行走 2011年，“神舟”8號，無人飛船實現(xiàn)與空間站 空間交會對接 2012年，“神舟”9號，實現(xiàn)載人交會對接 2013年，“神舟”10號，建設(shè)太空實驗室 LOGO 1.5航空航天技術(shù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢 航空代表：先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī) 現(xiàn)狀：四代機(jī)。特點：隱身技術(shù)、超聲速巡航、 超視距作戰(zhàn)、短距起降。 未來：無人駕駛機(jī)、大型和超聲速飛機(jī)、微型航 空器、其