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、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，提高對航空航天技術(shù)基本內(nèi)容 的認(rèn)識。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頁本課程包括24 學(xué)時（理科，文科16 學(xué) 時）的理論課和10學(xué)時的現(xiàn)場課。現(xiàn)場課分別在航空館、流體所(CFD樓北 半側(cè)二層）、發(fā)動機結(jié)構(gòu)實驗室（三號樓一 層）、機載設(shè)備實驗室（二號樓一層） 、飛 機所陳列室（一號樓一層）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， 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，又稱空間飛行或宇宙航行。航天實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 。火箭和導(dǎo)彈：火箭和導(dǎo)彈 均以火箭發(fā)動機為動力升空， 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頁任

3、何航空器要升到空中，都必須產(chǎn)生一個 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固定翼航空器滑翔機航空器直升機重于空氣的航空器旋翼機撲翼機傾轉(zhuǎn)旋翼機旋翼航空器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)律運動的各類 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 行，無人航天器分為人造地球衛(wèi) 星和空間探測器。

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)實驗衛(wèi)星無人航天器月球探測器空間探測器恒星和行星際探測器航天器衛(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 空天飛機2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第11頁火箭和導(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。火箭：靠火箭發(fā)動機提供推進(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頁幻 想古代的中國、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，法國的蒙哥爾費兄弟用麻 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 法國人乘坐蒙哥爾費氣球， 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頁最早的航空器1852年，法國人H. 吉法爾在氣球上安裝了 一臺功率為2 237W的蒸汽機，用來帶動一個三 葉螺旋槳，使其成為第一個可以操縱的氣球， 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 制造的中國第一個氫氣球在天津升空。1899年，德國人F.v

6、on 齊伯林設(shè)計并制造了 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頁氣球與飛艇有關(guān)升力、動力和操縱概念的提出1849年，英國人G. 凱利制造了第一架滑翔 機，并進(jìn)行了試飛。動力和穩(wěn)定操縱問題動力：美國科學(xué)家S. P. 蘭利，失?。?穩(wěn)定操縱：德國人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頁飛機誕生的前夜美國人萊特兄弟潛心鉆研李林達(dá)爾的 著作和他的實驗經(jīng)驗。通過風(fēng)洞試驗，糾 正了前人的一些錯誤。1903年12月17日，奧維爾萊特(弟弟) 駕駛飛行者一號進(jìn)行了試飛，接近1分鐘的 時間里飛行了260m的距離，這是人類歷史 上第一次持續(xù)而

7、有控制的動力飛行。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第17頁萊特兄弟與飛行者一號1909年9月21日，26歲的美國華僑馮如 駕駛自己設(shè)計的飛機在美國舊金山奧克蘭 試飛成功。兩年后他返華報效祖國，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頁早期的飛行探索1909年7月25日，法國人L. 布萊里奧駕駛自 己設(shè)計的單翼飛機飛越了英吉利海峽；1910年3月28日，法國人試飛成功世界上第 一架水上飛機；1913年，俄國人研制了四發(fā)大型客機成功；到1913年，飛行速度已達(dá)200km/h，續(xù)航時 間超過13小時，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頁早期的飛行紀(jì)錄1911年10月23日，意大利人在土耳其軍隊 上空偵察了一小時，11月1日，意軍飛機往土 軍陣地投下了4枚2kg重的手榴彈。1914年10月5日，法軍飛行員用機槍將一架 德軍偵察機擊落。1915年，為德軍服務(wù)的荷蘭飛機設(shè)計師A. ?？嗽O(shè)計了機槍射擊協(xié)調(diào)器，產(chǎn)生了專門用 于空戰(zhàn)的驅(qū)逐機。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第20頁飛機進(jìn)入戰(zhàn)爭一戰(zhàn)中，飛機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)爭期間生產(chǎn)飛機超過18萬架，全世界飛 機工廠達(dá)到200個，配套發(fā)動機制造廠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)中的飛機多為鋼管焊接骨架加布或木 制蒙皮的雙翼機，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頁一戰(zhàn)中的飛機戰(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1919年2月5日，德國開通世界上第一條定 期客運航線，每天在柏林和魏瑪之間運送旅 客。同年，英國和法國相繼開航，早期的航 空運輸網(wǎng)基本形成。美國在戰(zhàn)爭期間落后于歐洲， 戰(zhàn)后在民用飛機方面后來居上，典 型飛機有DC-3等。二戰(zhàn)前，飛機最大速度達(dá)到500km/h， 升限達(dá)7 000m，航程3 000km以上，轟炸機 載彈量超過2 000kg。單

10、翼、起落架可收放 設(shè)計成為主流。二戰(zhàn)中，飛機發(fā)揮了巨大的作用。戰(zhàn)爭 后期，美國、前蘇聯(lián)、德國和英國的飛機 年產(chǎn)量總和超過20萬架，整個戰(zhàn)爭期間各 國生產(chǎn)的飛機總數(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頁二戰(zhàn)中的航空發(fā)展二戰(zhàn)中出現(xiàn)了許多名機。如P-51、 P-61、 零式、 B-29等。二戰(zhàn)后期，螺旋槳飛機的最 大速度達(dá)到了780km/h，已到達(dá)速度極限。1945年，美國的F-80噴氣式戰(zhàn)斗機開始交 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。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第24頁從活塞到噴氣時代第一種后掠翼戰(zhàn)斗機F-86和米格

11、- 15，使飛機的速度突破了1 000km/h。1947年10月14日，美國X-1研究機突 破了“聲障”。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第25頁超越聲速第一代超聲速戰(zhàn)斗機：F-100和米格-19等；第二代超聲速戰(zhàn)斗機：米格-21、F-104、F-4、F-5等；第三代戰(zhàn)斗機：F-15、F-16、F/A-18，米格 -29、蘇-27戰(zhàn)斗機等；第四代戰(zhàn)斗機：F-22。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第26頁現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的發(fā)展克服“熱障”SR-71、米格-25垂直起降“鷂”式戰(zhàn)斗機變后掠翼F-111、F-14隱身飛機F-117、B-22007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)

12、第27頁新式戰(zhàn)機層出不窮第一種實用的噴氣式客機波音707寬體干線客機波音747、空中客車A300超聲速客機協(xié)和號、圖-144客機進(jìn)入電傳時代空中客車A320、波音777新一代的民用客機空中客車A380、波音7872007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第28頁民用飛機的發(fā)展空中預(yù)警機用于搜索、監(jiān)視空中和海上 目標(biāo)，主要有美國的E-3和俄羅斯的A-50 等。反潛機用于攻擊敵方潛艇以保護(hù)我方艦 隊的安全，主要有美國的P-3，英國的“獵 迷”等。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第29頁軍用特種飛機的發(fā)展(1)電子戰(zhàn)飛機使用電子干擾設(shè)備對敵方雷達(dá) 和通信設(shè)備進(jìn)行干擾使其癱瘓。主要有美國

13、 EA-6B等。偵察機用于搜集敵方軍事情報，按任務(wù)不 同分為戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)偵察機。主要有美國RQ-4A“全球鷹”等?？罩屑佑蜋C是可以在空中為其它飛機進(jìn)行 加油的飛機，主要有美國KC-10等。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第30頁軍用特種飛機的發(fā)展(2)中國古代發(fā)明的“竹蜻蜓”玩具，體現(xiàn)了現(xiàn) 代直升機的基本原理。15世紀(jì)意大利藝術(shù)家達(dá)芬奇的畫是世界 上最早的直升機設(shè)計方案圖。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。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第31頁直升機的發(fā)展俄國人. 尤利耶夫提出用尾槳來平衡 反扭矩的方案，并于1911年制造出了驗證 機。直到現(xiàn)在，使

14、用這種方案的直升機占 總數(shù)的95%以上。第一架可正常操縱的載人直升機、德國 的Fa-61于1936年6月26日試飛成功。伴隨新技術(shù)的直升機實用化。2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第32頁直升機的誕生60年代前第一代，代表機型米-4和貝爾- 47，最大速度200km/h，噪聲水平高。第二代直升機，70年代中期前，代表機型 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頁直升機的分代（1）第三代直升機，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，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頁直升機的分代（2）2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第35頁2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第36頁2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第37頁2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第38頁2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第39頁2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第40頁2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第41頁2007年10月10日星期三北京航空航天大學(xué)第42頁20

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

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

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