航空航天概论要点2.

航空航天概论要点（正式稿）

第一章航空航天发展概况

1.1 航空航天基本概念

航空：载人或不载人的飞行器在地球大气层中的航行运动。航空按其使用方向有军用航空和民用航空之分。军用航空泛指用于军事目的的一切航空活动，主要包括作战、侦察、运输、警戒、训练和联络救生等。民用航空泛指利用各类航空器为国民经济服务的非军事性飞行活动。民用航空分为商业航空和通用航空两大类。航天是指载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行活动，又称空间飞行或者宇宙航行。航天实际上又有军用和民用之分。

1.2 飞行器的分类、构成与功用

在地球大气层内、外飞行的器械称为飞行器。在大气层内飞行的飞行器称为航空器。

1.3 航空航天发展概况

1783年6月5日，法国的蒙哥尔费兄弟用麻布制成的热气球完成了成功的升空表演。

1852年，法国人H.吉法尔在气球上安装了一台功率约为2237W的蒸汽机，用来带动一个三叶螺旋桨，使其成为第一个可以操纵的气球，这就是最早的飞艇。

1903年12月17日，弟弟奥维尔·莱特，驾驶“飞行者”1号进行了试飞，当天共飞行了4次，其中最长的一次在接近1min的时间里飞行了260m的距离。这是人类历史上第一次持续而有控制的动力飞行。

1947年10月14日，美国X-1研究机，首次突破了“声障”。

火箭之父：俄国的K.齐奥尔科夫斯基

1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星从苏联的领土上成功发射。

1969年7月20日，“阿波罗”11号飞船首次把两名航天员N.阿姆斯特朗和A.奥尔德林送上了月球表面。

1986年1月28日，“挑战者”号发射升空不久即爆炸，7名航天员全部罹难。

2003年美国当地时间2月1日，载有7名航天员的“哥伦比亚”号航天飞机结束任务返回地球，在着陆前16分钟发生意外，航天飞机解体坠毁，机上航天员全部罹难。

1.4 我国的航空航天工业

新中国自行设计并研制成功的第一架飞机是歼教1。

我国自行设计制造并投入成批生产和大量装备部队的第一种飞机是初教6。

我国第一架喷气式战斗机是歼5型飞机，是一种高亚声速歼击机。

歼6飞机是我国第一代超声速战斗机，可达1.4倍声速。

我国第二代超声速战斗机包括歼7和歼8系列。

歼8系列飞机的研制成功，标志着我国的军用航空工业进入了一个自行研究、自行设计

和自行制造的新阶段。

歼10战斗机是我国自行研制的具有完全自主知识产权的第三代战斗机，实现了我国战斗机从第二代向第三代的历史性跨越。

“北京”1号是新中国自行研制的第一架轻型旅客机。由北京航空航天大学的前身北京航空学院的师生设计、生产。

2007年2月26日，国务院正式批准我国大飞机国家重大专项立项实施，标志着我国大型民用客机和大型运输机进入工程研制阶段。

1970年4月24日21时35分，我国第一枚运载火箭“长征”1号携带着中国的第一颗人造地球卫星，从我国酒泉卫星发射场发射升空，10分钟后，卫星顺利进入轨道。

1970年4月24日，我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红”1号。

我国的气象卫星称为“风云”系列。

我国成功研制和发射了“北斗”导航定位卫星。

2003年10月15日，“长征”2号F运载火箭，托着我国第一艘载人飞船“神州”5号胜利升空。我国第一位航天员杨利伟。

2005年10月12日上午9时，搭载费俊龙和聂海胜两名中国航天员的“神州”6号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。

2007年10月24日18时05分，“嫦娥”1号月球探测卫星从西昌发射中心由“长征”3号甲运载火箭成功发射。

2008年9月25日21时10分“神州”7号飞船发射，在轨期间，中国航天员翟志刚在搭档刘伯明和景海鹏的协助下首次出仓进行太空行走，飞船飞行到第31圈时，成功释放伴飞小卫星。

第二章飞行环境及飞行原理

2.1 飞行环境

飞行环境包括大气飞行环境和空间飞行环境。根据大气中温度随高度的变化，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层5个层次。

不计，即把气体看成连续的介质。

大气的粘性是空气在流动过程中表现出的一种物理性质，也叫做大气的内摩擦力。大气的粘性，主要是气体分子作不规则运动的结果。

对于像空气这种内摩擦系数很小的流体，当物体在空气中的运动速度不是很大时，粘性的作用也就不很明显，此时，可以采用理想流体模型来做理论分析。通常把不考虑粘性的流体（即流体的内摩擦系数趋于零的流体），称为理想流体或无粘流体。

当气流的速度较小时，压强的变化量较小，其密度的变化也很小，因此在研究大气低速流动的有关问题时，可以不考虑大气可压缩性的影响。但当大气流动的速度较高时，由于可压缩性的影响，使得大气以超声速流过飞行器表面时与低速流过飞行器表面时有很大的差别，在某些方面甚至还会发生质的变化。就必须考虑大气的可压缩性（气体的可压缩性是指当气体的压强改变时其密度和体积改变的性质）。

声速是指声波在物体中传播的速度。声速的大小和传播介质有关。在对流层中，气温随高度增加而降低，声速也随着降低。

马赫数Ma ，衡量空气被压缩程度的大小。a v Ma =，v 表示在一定高度上，飞行器的飞行速度，a 表示该处的声速。

根据Ma 的大小，可以把飞行器的飞行速度划分为如下区域：

为高超声速飞行

为超声速飞行

为跨声速飞行为亚声速飞行

为低速飞行

0.5Ma 5.0Ma 3.1 1.3Ma 85.00.85Ma 4.04.0Ma >≤<≤<≤<≤

2.2 流动气体的基本规律

相对运动原理：“空气流动，物体不动”和“空气静止，物体运动”产生的空气动力效果完全一样。只要物体和空气之间有相对运动，就会在物体上产生空气动力。

可压缩流体沿管道流动的连续性方程：常数====ΛΛ333222111A v A v A v ρρρ 不可压缩流体沿管道流动的连续性方程：常数====ΛΛ332211A v A v A v （A 为所取截面的面积）

不可压理想流体的伯努利方程：动压静压，常数，总压====+222

121v p v p ρρ 低速气流的流动特点：(此时近似认为不可压缩）121212,,,p p v v A A <><不变则有ρ ； 反之121212,,,p p v v A A ><>不变则有ρ 。

高速气流的流动特点：12121212,,,p p v v A A ><><ρρ则有；

反之12121212,,,p p v v A A <><>ρρ则有。

拉瓦尔喷管是使气流由亚声速加速成超音速的一种

先收缩后扩张的管道，当然要想变为超音速，对气流还

必须的是沿气流方向有一定压力差。