航空航天知识点滴

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前言：儿时有个梦想，希望自己能制造出最先进的航天器，由自己亲自操纵，在浩瀚宇宙间畅游和探索。今日职业的选择，使这个梦想永远可能是梦想。好在有地球同胞已经在试行着这一梦想。无法亲临航天，权且整合部分航天知识，与同趣者分享。
说明：本文内容在不断丰富中……
1.什么叫“天”？什么叫“航天”？
古时候，人们把地面以上叫做天，地是实实在在的，最多有几个小洞。天是比较空的，所以又叫“天空”，有时天和空分开用，如“天上”、“空中”。实际上天就是空，空就是天。
今天，科学赋予“天”和“空”不同的含义。我国著名科学家钱学森在1980年《宇航学报》发刊词中指出，宇宙航行应划分为两个阶段：第一阶段，冲出地球大气层，在太阳系范围内活动叫做“航天”；第二阶段，冲出太阳系，在银河系乃至河外星系活动叫“航宇”。有人把整个宇宙航行也称为“航天”。航空、航天就把“天空”瓜分了。地球大气层空间叫“空”，在地球大气层空间中活动叫“航空”，飞机、直升机、气球、飞艇等统称为航空器。冲出地球大气层，在太阳系范围内活动就叫“航天”，卫星、飞船、空间站、航天飞机等，统称为“航天器”。
' I7 T- u. V: S) p) ~2.人可以模仿鸟类飞行吗？
# P2 ^+ i; ^  f3 G0 M. D在很长时间内，国内外有许多人想模仿鸟类飞行。这是最直观的希望，但实际上不行。经过很多人的试验甚至牺牲，证明人类凭自己肌肉的力量是不能飞行的。为什么？生理限制。比如说人的心脏太小，人的心脏只占人体总重的0.5％，可是鸟就大不相同，如鹫的心脏占体重的8％，蜂鸟的心脏占22％；人的心跳太慢，平均一分钟70次，可是蜂鸟一分钟跳630次，麻雀每分钟跳800次，有一种小山雀一分钟跳1200次。如果人要飞，心脏跳动肯定要加快才能承受得了。如果人的心脏跳动每分钟增加到90次，心脏就要增大很多，胸廓的长度要达到1.8米。人有多大？所以人不能凭自己肌肉的力量飞行。
3.热气球、飞艇、滑翔机、飞机何时问世？
（1）1783年，蒙哥尔费兄弟发明了热气球，第一次使人类能够离开地面。
   背景：1782年，法国的造纸商蒙哥尔费兄弟，制造了一只热气球，它只飞到屋顶。后来，他们又用麻布和纸做了一个直径达10米的气球，用燃烧湿稻草和碎羊毛来产生热烟气。这个气球于1783年6月4日在昂纳放飞升空。同年9月19日，法国国王路易十六和法兰西学院邀请他们前往凡尔赛宫表演。他们在气球下吊了一个笼子，里面放了鸡、鸭和羊。这只气球升到约450米高，在空中飘行8分钟，降落在3千米外的福克里森林中。这是世界公认的第一个放飞成功的热气球。1783年11月21日，法国人罗齐埃和达尔朗德在巴黎米也特堡，乘坐蒙哥尔费新制的热气球。这个气球高20多米，直径约15米。它上升到1000米高度，在巴黎上空飘行25分钟，最后平安降落在距起飞地约9千米之处。这是人类第一次成功的升空航行。
4 {  k, d: j+ R" h. x5 H" M) O  K    1783年8月26日，第一只氢气球升上了天空。这是法国物理学家查理制作的。它的直径为4米，是用丝绸和橡胶制成的。1783年12月1日，查理又乘坐一个直径8.6米的氢气球，从巴黎起飞，在2小时内飞行了45千米，实现了氢气球首次载人飞行。 氢气球升空性能优越，但因高空缺氧，事故频繁。1862年，2名英国人在8800米高度丧生。同年，2名法国人也在同样高度上遇难。
# E# n. j- b4 A% K0 u    1927年，美国人格雷乘气球升空创造了12900米的高度纪录，但是由于缺氧导致身亡。针对高空缺氧，瑞士人皮卡尔于1931年研制了气球专用的充氧密封舱；这为气球的升空高度不断创新提供了保证。1933年“苏联”1号气球升高到19000米；同年前苏联又创22000米新纪录。1957年8月19日，美国空军西蒙斯少校创下了载人气球30942米高度的世界纪录。
$ v7 n5 E2 g; q; `1 g( B    人类曾进行了17次横越大西洋的气球飞行，丧生7人却未能如愿。1978年8月11日，3位美国人乘“双鹰”2号氦气球从美国缅因州海岸出发，开始了人类第18次横越大西洋的气球飞行。“双鹰”2号为直径20米、充氦5000立方米、用涂以人造橡胶的尼龙绸制成的氦气球。气球吊舱可容纳3名乘员、生活必需品、仪器设备及2000千克压舱物。气球飞行高度为4000至7000米，经过137小时03分、全程5000余千米的飞行，于8月17日傍晚，安全降落在巴黎西北的米塞雷小镇上。横越大西洋成功，创造了载人气球飞行距离和留空时间的两项世界纪录，为气球的历史功绩画上了圆满的句号。这次飞行的3名乘员是：布鲁佐、纽曼和安德森。
% e& ?! y3 _. A4 m8 l（2）1852年，吉法尔（法国人）制造了飞艇。
     背景：1852年，法国人吉法尔制成世界上第一艘飞艇，它长44米，直径11.9米，容积为2100立方米。在飞艇软式气囊上装有操纵飞行方向的三角形风帆，并由2.2千瓦蒸汽机带动一个直径为2.13米的三叶螺旋桨产生前进的推力。同年9月24日，吉法尔从巴黎马戏场出发，以每小时8千米的速度，飞行了约28千米，首次实现了轻于空气的飞行器有动力的载人飞行。
    飞艇也是轻于空气的航空器，也有气囊和吊舱，但是飞艇装有发动机、空气螺旋桨、安定面和操纵面，可以控制飞行方向和路线。在结构形式上气球都是软体的，而飞艇则分软式、半硬式和硬式3种。软式飞艇艇体就是气囊，艇体外形靠气囊充气产生的压力保持，有动力，可操纵，外形采用流线型，它的飞行性能比气球要好得多。
（3）滑翔机
    1801年，英国的乔治·凯利爵士(空气动力学之父)研究了风筝和鸟的飞行原理，于1809年试制了一架滑翔机。他记述说：滑翔机不断地把他带起，并把他带到几米外的地方。但在后来的试验中，这架滑翔机被撞毁了。1847年，已是76岁的凯利制作了一架大型滑翔机，两次把一名10岁的男孩子带上天空。 一次是从山坡上滑下，一次是用绳索拖曳升空，飞行高度为2─3米。4年后，由人操纵的滑翔机第一次脱离拖曳装置飞行成功，凯利的马车夫迟为第一个离地自由飞翔的人，飞行了约500米远。 凯利对飞行原理、空气升力及机翼的角度、机身的形状、方向舵、升降舵、起落架等都进行了科学的研究和试验，他首次把飞行从冒险的尝试上升为科学的探索。
: t1 I& @) ]+ b    李林塔尔为德国工程师和滑翔飞行家，世界航空先驱者之一。他最早设计和制造出实用的滑翔机，人称“滑翔机之父”。
    李林塔尔1848年5月23日出生于安克拉姆，1896年8月10日死于柏林。他酷爱飞行，青少年时曾搞过“飞人”实验，成年之后，他以业余时间系统观察飞鸟，1889年，李林塔尔写成了著名的《鸟类飞行――航空的基础》一书，论述了鸟类飞行的特点。
    李林塔尔善于创制仪器，进行航空实验来验证观察的结果。李林塔尔注意积累数据，总结经验，纠正了前人“多层叠置窄条翼”的片面做法，第一次提出了“曲面机翼比平面机翼升力大”的观点，为后来飞机的发明成功作出了决定性的贡献。
      从1871年起，他就热衷于研究和制造滑翔机，他利用所有余暇研究空气动力学、试制飞机和驾机试飞。他所著《鸟类飞行是航空的基础》一书被后来的飞行探索者奉为经典之作。他于1891年制作了第一架固定翼滑翔机，两机翼长7米，用竹和藤作骨架，骨架上缝着布，人的头和肩可从两机翼间钻入，机上装有尾翼，全机重量约2公斤，很象展开双翼的蝙蝠。他把自己悬挂在机翼上，从15米高的山岗上跃起，用身体的移动来控制飞行。滑翔机的在气流作用下，轻盈地滑翔，在90米外安全降落，从而肯定了曲面翼的合理性。这是世界上第一架悬挂滑翔机。1891─1896年间，李连塔尔共制作了5种单翼滑翔机和2种双翼滑翔机，先后进行了2000多次飞行试验。1896年8月9日，他驾驶滑翔机在里诺韦山遭遇强风而坠落，次日死去。他留给后人的最后一句话是：必须作出牺牲。
& Y. @; g2 E6 z2 y) j    在1893到1896年的三年内，李林塔尔进行了两千次以上的滑翔飞行试验，三次改进总体布局，滑翔中又拍了许多照片，积累了大量数据，并以此编制了《空气压力数据表》，给美、英、法等国的飞机制造者们提供了宝贵的资料。
1 _! d. e! ~& v  E# F! {3 `    1894年，李林塔尔从柏林附近的悬崖上起飞，成功地滑翔了350米（1150英尺）远，这在当时是一个惊人的成绩。他仔细地将自己的成就记录下来，使之成为航空史上最早的飞机性能记录之一。
    但是李林塔尔过于重视升力，而忽视了对飞机的操纵。他认为改变身体重心的位置是保持飞机稳定的唯一办法，这一失误对他来说是致命的。1896年，李林塔尔在飞行中突然遇到迎面突风，在他还未来得及将重心前移以使滑翔机低头之前，便和飞机一同坠落到了地面。
: Q% t3 u, P' t    李林塔尔于失事的当天去世。德国人为了纪念他的功绩，为李林塔尔树立了一座纪念碑，上面写着“最伟大的老师”。   
: b* a1 R4 [3 \1 P$ C. K. g    李连塔尔虽然死了，但他给后人留下的遗产是巨大的。后来的飞行探索者，包括第一架动力飞机的发明者莱特兄弟，都从李连塔尔的研究试验成果和勇敢探索精神中吸取了宝贵的营养。
" D0 K$ e( H6 \' n+ @8 e' l   1914年德国人哈斯研制出第一架现代滑翔机，它不仅能水平滑翔，还能借助上升的暖气作爬高飞行，并且其操纵性能更加完善。从此，滑翔机进入了实用阶段。在第二次世界大战期间，滑翔机曾用来空降武装人员人员和运送物资。今天它主要用于体育航空运动。
) b+ d1 l" l$ C      第一次世界大战后，滑翔机的操纵方式已与飞机相似，即用驾驶杆操纵升降舵和副翼，用脚蹬操纵方向舵。在第二次世界大战中，大型滑翔机曾经用来向敌后空运武装人员和物资。尽管其载重量比较小（最大的不超过6吨）,由于没有采用动力，可以利用夜间飞越严密设防的战线而不被查觉。
     滑翔机具有与飞机显著不同的狭长机翼（即较大的机翼展弦比）， 机身外形细长，呈流线体。高级滑翔机的机翼展弦比可达30以上，在设计上趋向于驾驶员躺卧舱中，以便减小机身截面积。机体表面光滑,甚至打蜡,借以提高滑翔机的升阻比，减小滑翔飞行中的下滑角。人们常用滑翔比（滑翔中前进距离与下沉高度之比）来衡量滑翔性能的优劣。由滑翔飞行的平衡关系可知，滑翔比与升阻比相等。现代高级滑翔机的升阻比最高已超过50。有的滑翔机机翼上还装有可操纵打开的减速板,用于在必要时增加阻力,或是在着陆下滑时调整下滑角，以便在指定地点准确着陆。动力滑翔机装有小型辅助发动机，不须外力牵引即可自行起飞，当到达预定高度时关闭发动机进行基本的滑翔飞行。动力滑翔机可提高训练飞行的效率和安全性。
. ]% V2 n7 f2 c1 |( m    现代滑翔机采用强度高、重量轻的材料制造。主要结构材料有：木材、层板、织物、铝合金和玻璃钢等。70年代以后出现了用碳纤维 复合材料造的高级滑翔机。现代悬挂滑翔机的机翼大多为伞翼(图2),其平面形状为三角形或矩形，在锥形骨架上铺有不透气的合成纤维布料。
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（4）1903年，莱特兄弟制造了飞机。
' e/ w& m' B4 a+ X* ^3 q4.人类航天里程碑
4 e5 p0 w4 g' q6 S7 _9 m/ Z3 |1883年，俄国科学家齐奥尔科夫斯基指出，火箭可以作为宇宙航行的动力，1903年，他又具体提出了火箭公式，指出了火箭怎样才能冲出地球大气层，并指出多级火箭可以达到宇宙速度。
1 i) L7 w/ O; _8 N+ Z1926年，戈达德首先发射成功液体燃料火箭，飞的不高，十几米，几秒钟。后来，欧洲的“火箭之父”奥伯特在欧洲也发射成功了固体火箭和液体火箭。这些火箭还不能实际应用。
1944年，德国的布劳恩研制了“A-4火箭”，后来希特勒把它作为战争武器，叫“V-2”。这是现代火箭的雏形。现在的火箭组成跟它基本一样。
第二次世界大战以后，苏联和美国都在“V-2”的基础上搞导弹和航天运载火箭。有了火箭，航天时代开始了。
3 z0 M4 t! U# F1957年，苏联首先发射成功第一颗人造地球卫星，这是航天时代开始的标志；
1961年，苏联航天员加加林第一个飞上天；
$ `) ^$ K: C- k2 y# m9 E) S1969年，美国人阿姆斯特朗和奥尔德林登上月球；
% T( L' Q: N4 T; e1971年，第一个航天站——苏联的“礼炮1”号发射成功；
# j% i4 _  o- ]% O% i0 e8 i) F' U0 W1981年，美国航天飞机开始飞行。

hip-hopme

谢谢分享,进来冲冲电!

sswang

受益匪浅，太感谢楼主了

加兰

人类的飞行历话不错！