航空器指的是什么意思(什么是航空器)
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航空器(Aircraft)
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航空器是什么?
航空器它是指依靠空氣的反應力而不是空氣對地面的反應力來支撐大氣中的任何機器。飛機包括在大氣中移動的各種飛機,飛機只是其中之一。飛機依靠自己的動力和固定的機翼飛行。也可以說,飛機依靠空氣動力,克服自己的重力。
航空器必須克服空氣中的各種阻力才能飛行,大氣中的各種氣象條件和空氣動力對航空器飛行有各種影響。飛機在大氣中飛行或在大氣中飛行之間有本質的區別。飛機依靠空氣動力來克服自身的重力。除了飛機,還有風箏、氣球、飛艇、滑翔機、直升機等。
航空器分類
航空器根據不同的升力方式分為兩類。一種是輕于空氣的航空器,依靠空氣的浮力漂浮在空中,如氣球、飛艇等;另一種是重于空氣的飛機,包括非動力驅動和動力驅動。詳見下圖。
航空器發展簡史
1.輕于空氣的航空器
在技術上,很容易使用空氣靜浮力升空。10世紀初,中國出現了類似熱氣球的孔明燈,升空作為戰爭中的聯系信號。18世紀末,法國蒙哥爾費兄弟的熱氣球載著一些動物升空min安全著陸后。1783年10月15日FP羅奇埃熱氣球上升到26rn高度,飛行4.5min。同年11月21日,羅奇埃和達爾朗德乘熱氣球約1萬m高度用12min飛行了約12km。這是人類第一次乘飛機飛行。隨后,法國物理學家查理制作了一個以絲綢為氣囊充氫的氣球,升空915m,飄行了約25km降落后。后來他做了一個更大的氣球,下系可以載人的吊籃。他和一個同伴在空中漂浮了50個氣球km,留空時間超過2h。氣球的出現激發了人們乘坐氣球飛行的熱情,其他人致力于飛艇的研究。經過多年的探索和試驗,制造了驅動和可操縱的飛艇并起飛。1900年,德國齊柏林制造了128m,容積11300m^3硬飛艇巡航速度60km/h,并于1910年開辟了載客定期航線(德國在第一次世界大戰期間用這艘飛艇轟炸倫敦)。第一次世界大戰后,齊柏林建造了兩艘巨型飛艇,在歐洲到南美和美國的商業航線上飛行。飛艇長245m,容積200000m^3,速度130km/h,75名乘客。在1937年從德國飛往美國的一次飛行中,它突然起火爆炸,所有乘客都死了。從那時起,飛艇結束了商業飛行。20世紀70年代以后,許多國家利用新材料和技術開發新飛艇來執行巡邏任務和吊裝大型設備。
2.重于空氣的航空器
許多對飛行的許多探索和實驗都是從模仿鳥類的飛行開始的。中外歷史文獻記了用羽毛做翅膀試飛的記錄,但都沒有成功。19世紀初,英國G凱利提出了比空氣更重要的航空器的理論,闡明了使用固定機翼產生升力和使用不同機翼來控制飛機的設計概念。他制造了第一架滑翔機進行試飛,以驗證其理論的有效性,并建立了現代飛機的基本形狀。他的重要作品《空中航行》為航空器的發展提供了重要的理論基礎和經驗。
為了使飛機成功飛行,必須解決升力、動力和穩定操作的問題。一些人使用蒸汽機作為動力裝置進行探索。1893年,汽油內燃機(活塞發動機)問世。20世紀初,美國科學家蘭利制造了一架安裝活塞發動機的飛機。1903年的兩次試飛失敗的主要原因是飛機的穩定性和操作性。
當時,有一些人沿著另一條道路對飛行進行探索:用滑翔機試驗飛行,解決滑翔機的飛行穩定、操縱問題;然后再加上動力,作動力飛行。德國的李林達爾就是這方面的先驅者。他仔細研究了鳥類的飛行,并仿制成弓形翼剖面的滑翔機,于1891—1896年期間,進行了2000多次滑翔飛行試驗,最終解決了滑翔機飛行穩定和操縱問題,并積累了大量的數據。他準備在滑翔機上安裝發動機進行動力飛行試驗,但不幸的是,他在滑翔飛行中死亡,這使得這個愿望無法實現。在李林達爾滑翔飛行活動的鼓勵下,美國萊特兄弟對航空產生了濃厚的興趣。他們制造滑翔機進行飛行操作試驗;他們還設計制造了自己的風洞,測試不同的機翼模型,測量空氣動力數據,然后根據實驗結果改進滑翔機。1902年秋天,他們滑行了近1000次,取得了完全的成功。1903年,他們制造了8架飛行員1號飛機.8kW水冷4缸活塞發動機和螺旋槳,總質量約340kg(下圖)。1903年11月17日,萊特兄弟駕駛飛行者1號飛行4次,其中第四次飛行最遠,約260m,留空59s。這是人類最早的持續動力飛行。
20世紀初,一些歐洲人也從事飛機研究。法國桑托一杜蒙于1906年和1909年成功飛行了自己的飛機。布萊里奧駕駛布萊里奧Ⅺ1909年,單翼機首次飛越英吉利海峽,全程40km,飛行時間37min。
第一次世界大戰于1914年爆發,飛機開始用于軍事目的。各國擁有數百架飛機,主要用于初期的偵察和攝影。后來,由于戰爭的需要,出現了帶武器的驅逐器,目的是控制天空,然后是轟炸機和強擊機。
第一次世界大戰肯定了飛機在戰爭中的作用,促進了航空科技和航空工業的發展。戰后,許多國家為了繼續發展航空工業,舉辦了民用航空運輸。自1919年以來,已經出現了幾條定期的國際航線。20世紀20年代初,雙翼飛機逐漸向單翼飛機過渡,到20世紀30年代初,雙翼飛機傾向于被淘汰。同時,出現了一系列提高空氣動力效率的結構形式,如起落架、駕駛艙關閉、發動機和整流罩。飛機材料也逐漸從木材、層壓板和亞麻布轉變為鋁合金,它提高了結構強度,降低了飛行阻力??萍夹鲁晒麖V泛應用于飛機設計,飛機性能大大提高。1937年,蘇聯安特25從莫斯科直飛美國,1938年飛機升級紀錄為17094m,1939年創755.09km/h飛行速度記錄。
在第二次世界大戰中,飛機得到了廣泛的應用,飛機性能迅速提高,參戰飛機數量種類多,總質量為62.5t784km/h戰斗機。在1944年盟軍對德國的轟炸中,一天內派出了1000架轟炸機和900架護航戰斗機。當時使用的飛機幾乎都是活塞式發動機和螺旋槳,最高速度為700km/h以上,可以說,它已經接近了活塞式發動機飛機的速度極限。當飛機速度接近聲速時,氣動阻力急劇增加,活塞式發動機和螺旋槳難以提供足夠的推力(或拉力);同時,由于機翼氣動壓力中心的變化,導致飛機穩定性和操作性出現一些新問題,進一步提高飛行速度,稱為聲障。為了突破聲障,首先,發動機應提供足夠的推力來克服急劇增加的阻力,活塞發動機和螺旋槳無能為力,渦輪噴氣發動機的出現解決了這個問題。德國是1939年第一架配備渦輪噴氣發動機的飛機He-178試飛成功。隨后,美國、英國和蘇聯開發了裝有噴氣發動機的戰斗機和轟炸機。第二次世界大戰后,軍用飛機基本噴氣化。通過空氣動力學研究跨聲速和超聲速流動特性以及氣動彈性力學,解決了超聲波飛機設計的一系列問題。20世紀50年代初出現了超聲波軍用飛機;到20世紀60年代,一些戰斗機的最大速度已經達到了聲速的3倍左右。此時,我們遇到了所謂的熱障礙問題,即由于長期高速飛行產生的氣動加熱而導致結構材料性能下降。其解決方案主要是開發輕、耐高溫的新材料和應用新結構。
民航飛機使用噴氣發動機較晚。1952年,第一架配備渦輪噴氣發動機的民航飛機彗星號投入航線運行。然而,由于它在結構設計中沒有考慮疲勞斷裂,它在1953-1954年連續三次墜毀。從彗星號墜毀的教訓中吸取教訓,改進結構設計后,20世紀50年代末出現了各種類型的噴氣客機。1968年底,蘇聯首次試飛超聲波客機圖-144;1969年初,英法合作開發的協和號客機試飛,1976年用于航線飛行。上述兩種超聲飛機的最大速度略大于聲速的兩倍。然而,超聲飛機噪聲大,油耗高,超聲飛行時產生的聲爆對地面有不利影響,最終限制了其應用和發展。
無論是作為戰爭武器,還是作為空中運輸工具,都需要速度,不斷提高飛行速度曾經成為飛機發展的主要方向。提高飛機的氣動性能,增加升力,降低阻力,確保操作性和穩定性,提高動力裝置的功率,已成為飛機發展的主要途徑。
提高氣動性能主要是降低阻力和增加升力,導致飛機形狀發生了一系列演變(如右圖)。形狀的變化和動力裝置的不斷改進使飛行速度呈現出指數曲線的上升。下圖顯示了1903-1960年飛機飛行速度增長的特點。從記錄的飛行速度記錄可以看出,飛行速度大約每10~12年翻一番。20世紀60年代的飛行速度記錄超過了3萬km/h。一些研究飛機的飛行速度相當高,比如X-15飛機于1967年10月創下6.7Ma2005年11月的記錄X一43A無人機的成功試飛達9.7Ma。
參考文獻
- ↑ 李永.民航基礎知識教程.2005年中國民航出版社.8
- ↑ 閻成鴻,鐘長生.航空器系統和動力裝置.2008年西南交通大學出版社.10
航空器指的是什么意思(什么是航空器)
航空器指的是什么意思(什么是航空器)發表于2022-06-29,由周林編輯,文章《航空器指的是什么意思(什么是航空器)》由admin于2022年06月29日發布于本網,共3604個字,共5185人圍觀,目錄為航空運輸,如果您還要了解相關內容敬請點擊下方標簽,便可快捷查找與文章《航空器指的是什么意思(什么是航空器)》相關的內容。
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