航空航天技術(shù)概論第一章航空航天發(fā)展概況

1、0.1課程定位及目標(biāo)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第2頁(yè)航空航天技術(shù)概論將向大家介紹航空 航天技術(shù)所涉及學(xué)科的基本知識(shí)、基本 原理及其發(fā)展概況。課程目的是使大家了解航空航天的發(fā) 展概貌，提高對(duì)航空航天技術(shù)基本內(nèi)容 的認(rèn)識(shí)。0.2課程安排2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第3頁(yè)本課程包括24 學(xué)時(shí)（理科，文科16 學(xué) 時(shí)）的理論課和10學(xué)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)課。現(xiàn)場(chǎng)課分別在航空館、流體所(CFD樓北 半側(cè)二層）、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室（三號(hào)樓一 層）、機(jī)載設(shè)備實(shí)驗(yàn)室（二號(hào)樓一層） 、飛 機(jī)所陳列室（一號(hào)樓一層）講授。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第5頁(yè)1.1航空航天的基本概念

2、1.1.1航 空航空的概念：航空是指載人或不載人 的飛行器在地球大氣層中的航行活動(dòng)， 必須具備空氣介質(zhì)。航空有軍用航空和民用航空之分。1.1.2航 天航天的概念： 航天是指載人或不載 人的航天器在地球大氣層之外的航行活 動(dòng)，又稱空間飛行或宇宙航行。航天實(shí)際上也有軍用航天和民用航天 之分。1.2飛行器的分類航空器：在大氣層內(nèi)飛行 的飛行器稱為航空器。航天器：在大氣層外空間 飛行的飛行器稱為航天器 ?；鸺蛯?dǎo)彈：火箭和導(dǎo)彈 均以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力升空， 可在大氣層內(nèi)外飛行。飛行器分類2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第7頁(yè)1.2.1航空器2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第8頁(yè)任

3、何航空器要升到空中，都必須產(chǎn)生一個(gè) 能克服自身重力的向上升力。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。1.2.1航空器的分類氣球輕于空氣的航空器飛艇飛機(jī)固定翼航空器滑翔機(jī)航空器直升機(jī)重于空氣的航空器旋翼機(jī)撲翼機(jī)傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)旋翼航空器2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第9頁(yè)1.2.2航天器2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第10頁(yè)航天器是指在地球大氣層以外的宇宙空 間，基本上按照天體力學(xué)的規(guī)律運(yùn)動(dòng)的各類 飛行器。航天器分為無人航天器和載 人航天器。根據(jù)是否環(huán)繞地球運(yùn) 行，無人航天器分為人造地球衛(wèi) 星和空間探測(cè)器。

4、1.2.2航天器的分類科學(xué)衛(wèi)星人造地球衛(wèi)星技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星無人航天器月球探測(cè)器空間探測(cè)器恒星和行星際探測(cè)器航天器衛(wèi)星式載人飛船載人飛船登月載人飛船載人航天器應(yīng)用衛(wèi)星空間站航天飛機(jī) 空天飛機(jī)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第11頁(yè)火箭和導(dǎo)彈均可以在大氣層內(nèi)外飛行，一 般都只能使用一次，所以歸為一類?；鸺嚎炕鸺l(fā)動(dòng)機(jī)提供推進(jìn)力的飛行 器，一般由推進(jìn)系統(tǒng)、箭體結(jié)構(gòu)和有效載荷 組成。導(dǎo)彈：導(dǎo)彈是一種飛行武器，通常由戰(zhàn)斗 部、彈體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置和制導(dǎo)系統(tǒng)組成。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第12頁(yè)1.2.3火箭和導(dǎo)彈1.3航空航天發(fā)展概況2007年10月10日星期三北京航空航天大

5、學(xué)第13頁(yè)幻 想古代的中國(guó)、希臘、羅馬、埃及和印度等創(chuàng)造 了許多關(guān)于飛行的美妙神話故事，至今仍在流傳。1783年6月5日，法國(guó)的蒙哥爾費(fèi)兄弟用麻 布制成的熱氣球完成了成功的升空表演。1783年11月21日，兩個(gè) 法國(guó)人乘坐蒙哥爾費(fèi)氣球， 在1 000m高的空中，飛行了12km。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第14頁(yè)最早的航空器1852年，法國(guó)人H. 吉法爾在氣球上安裝了 一臺(tái)功率為2 237W的蒸汽機(jī)，用來帶動(dòng)一個(gè)三 葉螺旋槳，使其成為第一個(gè)可以操縱的氣球， 這就是最早的飛艇。1887年8月22日，天津武備學(xué)堂教師華蘅芳 制造的中國(guó)第一個(gè)氫氣球在天津升空。1899年，德國(guó)人F.v

6、on 齊伯林設(shè)計(jì)并制造了 第一艘硬式飛艇。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第15頁(yè)氣球與飛艇有關(guān)升力、動(dòng)力和操縱概念的提出1849年，英國(guó)人G. 凱利制造了第一架滑翔 機(jī)，并進(jìn)行了試飛。動(dòng)力和穩(wěn)定操縱問題動(dòng)力：美國(guó)科學(xué)家S. P. 蘭利，失??； 穩(wěn)定操縱：德國(guó)人O. 李林達(dá)爾，基本成 功。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第16頁(yè)飛機(jī)誕生的前夜美國(guó)人萊特兄弟潛心鉆研李林達(dá)爾的 著作和他的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。通過風(fēng)洞試驗(yàn)，糾 正了前人的一些錯(cuò)誤。1903年12月17日，奧維爾萊特(弟弟) 駕駛飛行者一號(hào)進(jìn)行了試飛，接近1分鐘的 時(shí)間里飛行了260m的距離，這是人類歷史 上第一次持續(xù)而

7、有控制的動(dòng)力飛行。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第17頁(yè)萊特兄弟與飛行者一號(hào)1909年9月21日，26歲的美國(guó)華僑馮如 駕駛自己設(shè)計(jì)的飛機(jī)在美國(guó)舊金山奧克蘭 試飛成功。兩年后他返華報(bào)效祖國(guó)，不幸 于1912年8月25日在廣州燕塘進(jìn)行的一次 飛行表演中壯烈犧牲。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第18頁(yè)早期的飛行探索1909年7月25日，法國(guó)人L. 布萊里奧駕駛自 己設(shè)計(jì)的單翼飛機(jī)飛越了英吉利海峽；1910年3月28日，法國(guó)人試飛成功世界上第 一架水上飛機(jī)；1913年，俄國(guó)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，續(xù)航時(shí) 間超過13小時(shí)，飛行高度

8、達(dá)到6 500m。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第19頁(yè)早期的飛行紀(jì)錄1911年10月23日，意大利人在土耳其軍隊(duì) 上空偵察了一小時(shí)，11月1日，意軍飛機(jī)往土 軍陣地投下了4枚2kg重的手榴彈。1914年10月5日，法軍飛行員用機(jī)槍將一架 德軍偵察機(jī)擊落。1915年，為德軍服務(wù)的荷蘭飛機(jī)設(shè)計(jì)師A. 福克設(shè)計(jì)了機(jī)槍射擊協(xié)調(diào)器，產(chǎn)生了專門用 于空戰(zhàn)的驅(qū)逐機(jī)。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第20頁(yè)飛機(jī)進(jìn)入戰(zhàn)爭(zhēng)一戰(zhàn)中，飛機(jī)作為一種新式武器系統(tǒng)得到 了充分肯定和廣泛應(yīng)用，奠定了現(xiàn)代立體作 戰(zhàn)的基礎(chǔ)。戰(zhàn)爭(zhēng)期間生產(chǎn)飛機(jī)超過18萬架，全世界飛 機(jī)工廠達(dá)到200個(gè)，配套發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠8

9、0家， 初步形成了具有一定規(guī)模的航空產(chǎn)業(yè)。一戰(zhàn)中的飛機(jī)多為鋼管焊接骨架加布或木 制蒙皮的雙翼機(jī)，性能和功率都有較大提 高。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第21頁(yè)一戰(zhàn)中的飛機(jī)戰(zhàn)后發(fā)展的民用航空2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第22頁(yè)1919年2月5日，德國(guó)開通世界上第一條定 期客運(yùn)航線，每天在柏林和魏瑪之間運(yùn)送旅 客。同年，英國(guó)和法國(guó)相繼開航，早期的航 空運(yùn)輸網(wǎng)基本形成。美國(guó)在戰(zhàn)爭(zhēng)期間落后于歐洲， 戰(zhàn)后在民用飛機(jī)方面后來居上，典 型飛機(jī)有DC-3等。二戰(zhàn)前，飛機(jī)最大速度達(dá)到500km/h， 升限達(dá)7 000m，航程3 000km以上，轟炸機(jī) 載彈量超過2 000kg。單

10、翼、起落架可收放 設(shè)計(jì)成為主流。二戰(zhàn)中，飛機(jī)發(fā)揮了巨大的作用。戰(zhàn)爭(zhēng) 后期，美國(guó)、前蘇聯(lián)、德國(guó)和英國(guó)的飛機(jī) 年產(chǎn)量總和超過20萬架，整個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)期間各 國(guó)生產(chǎn)的飛機(jī)總數(shù)約100萬架。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第23頁(yè)二戰(zhàn)中的航空發(fā)展二戰(zhàn)中出現(xiàn)了許多名機(jī)。如P-51、 P-61、 零式、 B-29等。二戰(zhàn)后期，螺旋槳飛機(jī)的最 大速度達(dá)到了780km/h，已到達(dá)速度極限。1945年，美國(guó)的F-80噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)開始交 付使用，最大速度達(dá)935km/h。前蘇聯(lián)雅克-15和米格-9噴氣戰(zhàn)斗機(jī)。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第24頁(yè)從活塞到噴氣時(shí)代第一種后掠翼戰(zhàn)斗機(jī)F-86和米格

11、- 15，使飛機(jī)的速度突破了1 000km/h。1947年10月14日，美國(guó)X-1研究機(jī)突 破了“聲障”。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第25頁(yè)超越聲速第一代超聲速戰(zhàn)斗機(jī)：F-100和米格-19等；第二代超聲速戰(zhàn)斗機(jī)：米格-21、F-104、F-4、F-5等；第三代戰(zhàn)斗機(jī)：F-15、F-16、F/A-18，米格 -29、蘇-27戰(zhàn)斗機(jī)等；第四代戰(zhàn)斗機(jī)：F-22。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第26頁(yè)現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展克服“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-22007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)

12、第27頁(yè)新式戰(zhàn)機(jī)層出不窮第一種實(shí)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(hào)、圖-144客機(jī)進(jìn)入電傳時(shí)代空中客車A320、波音777新一代的民用客機(jī)空中客車A380、波音7872007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第28頁(yè)民用飛機(jī)的發(fā)展空中預(yù)警機(jī)用于搜索、監(jiān)視空中和海上 目標(biāo)，主要有美國(guó)的E-3和俄羅斯的A-50 等。反潛機(jī)用于攻擊敵方潛艇以保護(hù)我方艦 隊(duì)的安全，主要有美國(guó)的P-3，英國(guó)的“獵 迷”等。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第29頁(yè)軍用特種飛機(jī)的發(fā)展(1)電子戰(zhàn)飛機(jī)使用電子干擾設(shè)備對(duì)敵方雷達(dá) 和通信設(shè)備進(jìn)行干擾使其癱瘓。主要有美國(guó)

13、 EA-6B等。偵察機(jī)用于搜集敵方軍事情報(bào)，按任務(wù)不 同分為戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)偵察機(jī)。主要有美國(guó)RQ-4A“全球鷹”等。空中加油機(jī)是可以在空中為其它飛機(jī)進(jìn)行 加油的飛機(jī)，主要有美國(guó)KC-10等。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第30頁(yè)軍用特種飛機(jī)的發(fā)展(2)中國(guó)古代發(fā)明的“竹蜻蜓”玩具，體現(xiàn)了現(xiàn) 代直升機(jī)的基本原理。15世紀(jì)意大利藝術(shù)家達(dá)芬奇的畫是世界 上最早的直升機(jī)設(shè)計(jì)方案圖。旋翼旋轉(zhuǎn)引起的反扭矩問題。早期的共軸雙旋翼和橫列直升機(jī)。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第31頁(yè)直升機(jī)的發(fā)展俄國(guó)人. 尤利耶夫提出用尾槳來平衡 反扭矩的方案，并于1911年制造出了驗(yàn)證 機(jī)。直到現(xiàn)在，使

14、用這種方案的直升機(jī)占 總數(shù)的95%以上。第一架可正常操縱的載人直升機(jī)、德國(guó) 的Fa-61于1936年6月26日試飛成功。伴隨新技術(shù)的直升機(jī)實(shí)用化。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第32頁(yè)直升機(jī)的誕生60年代前第一代，代表機(jī)型米-4和貝爾- 47，最大速度200km/h，噪聲水平高。第二代直升機(jī)，70年代中期前，代表機(jī)型 米-8、“超黃蜂”等最大速度250km/h，噪聲有 所下降。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第33頁(yè)直升機(jī)的分代（1）第三代直升機(jī)，包括“海豚”、 “黑鷹”和“阿帕 奇”，出現(xiàn)在90年代前，最大飛行速度達(dá)到 300km/h，噪聲進(jìn)一步得到控制。此后第四代

15、直升機(jī)，飛行速度超過 300km/h，噪聲得到了較好控制，如北約組織 的NH-90和美國(guó)已經(jīng)下馬的“科曼奇”。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第34頁(yè)直升機(jī)的分代（2）2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第35頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第36頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第37頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第38頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第39頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第40頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第41頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第42頁(yè)20

16、07年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第43頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第44頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第45頁(yè)美國(guó)“勘測(cè)者”月球探測(cè)器2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第46頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第47頁(yè)“神舟”六號(hào)載人飛船2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第48頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第49頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第50頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第51頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第52頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天

17、大學(xué)第53頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第54頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第55頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第56頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第57頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第58頁(yè)中國(guó)航空先驅(qū)馮如2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第59頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第60頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第61頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第62頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第63頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第64頁(yè)

18、2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第65頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第66頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第67頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第68頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第69頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第70頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第71頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第72頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第73頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第74頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第75頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第76頁(yè)2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)