《航空航天技术博览》教学课件(第一讲)

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1.2.1 航空器的分类
航空器分类图22来自气球＆飞艇气球
飞艇
1.2.1 航空器的分类
航空器分类图
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飞机
滑翔机
直升机
旋翼机
扑翼机
1.2.2 航天器的分类
航天器分类图
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人造地球卫星
通 信 卫 星
试 验 卫 星
实 验 卫 星
海 洋 卫 星
空间探测器
载人飞船
第一次进入太空： 1961年4月12日苏联宇航员尤 里〃加加林乘坐东方红一号卫星进 入太空。
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1.1 航空航天的基本概念
常用速度对照表
名称
第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度 光速 音速
要点
环绕地球速度 地球逃逸速度 太阳逃逸速度 真空中 15℃标准大气中
数值 （m/s） 7.9×103 11.2×103 16.7×103 3×108 340
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1.1 航空航天的基本概念
航天：指载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行 活动，又称空间飞行或宇宙航行。
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1.1 航空航天的基本概念
航空：指载人或不载人的飞行器，在地球大气层中的航行活动。 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、联络和救生等。
• 作战飞机：战斗机、攻击机、战斗轰炸机、反潜机、战术和战略轰 炸机等。
• 作战支援飞机：军用运输机、预警指挥机、电子战飞机、空中加油 机、侦察机、通讯联络机和军用教练机。 民用航空：利用各类航空器为国民经济服务的非军事性飞行活动。 • 商业航空：指在国内和国际航线上的商业性客、货（邮)运输。
无论是军用还是民用飞机，最大航程计约2万千米，最长飞行时间不超过一昼夜。其 活动范围和工作时间都很有限，主要用于军事和交通运输。虽然通用轻型飞机应用广 泛，但每次活动范围相对更小。而航天器在轨道上可持续工作非常长时间，如目前仍 在使用的联盟TM号载人飞船，可与空间站对接后在太空运行数月之久。再如航天飞 机，能在轨道上飞行7-30天，约1.5小时即可围绕地球飞行一周。载人航天器运行时 间最长的当属和平号空间站，它在太空飞行了整整15个年头。至于无人航天器，如各 种应用卫星，一般都在绕地轨道上工作多年。有的深空探测器，如先驱者10号，已在 太空飞行了32年，正在飞出太阳系向银河系遨游。航空器的优点是能多次重复使用， 而航天器除航天飞机外，只能一次性使用，载人宇宙飞船也不例外。
航空航天工程学部实验中心 2013年9月1日
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3评测和考核方式
本课程为辽宁省精品课程。 本课程期末考试形式为“开卷考试”。 学生成绩以考试成绩、试验成绩和平时成绩综合评定。 其中考试成绩、试验成绩和平时成绩各占课程总成绩的 70%、20%和10%。
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4教材和主要参考文献
《航空航天技术概论》 • • 《航空航天概论》 谢础 贾玉红 何庆芝 北京航空航天大学出版社 北京航空航天大学出版社 哈尔滨工业大学出版社
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1.1.3 航空、航天的区别与联系
第一，航空与航天的飞行环境不同。 所有航空器都是在稠密大气层中飞行的，其工作高度有限。现代飞机最大飞行高 度也就是距离地面30多千米。即使以后飞机上升高度提高，它也离不开稠密大气 层。而航天器冲出稠密大气层后，要在近于真空的宇宙空间以类似自然天体的运 动规律飞行，其运行轨道的近地点高度至少也在100千米以上。对在运行中的航 天器来讲，还要研究太空飞行环境。 第二，航空器与航天器的动力装臵不同。 航空器都应用吸气发动机提供推力，吸收空气中的氧气作氧化剂，本身只携带燃 烧剂。而航天器其发射和运行都应用火箭发动机提供推力，既带燃烧剂又带氧化 剂。吸气发动机离开空气就无法工作，而火箭发动机离开空气则阻力减小有效推 力更大。吸气发动机包括燃烧剂箱在内都可随飞机多次使用，而发射航天器的运 载火箭都是一次性使用。虽然航天飞机的固体助推器经过回收可以重复使用20次 ，其轨道器液体火箭发动机可以重复使用50次，但与航空器使用的吸气发动机比 较起来，使用次数仍然是很少的。吸气发动机所用的燃烧剂仅为航空汽油和航空 煤油，而火箭发动机所用的推进剂却是多种多样的，既有液体的，也有固体的， 还有固液型的。
《导弹与航天技术概论》金永德
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第1讲 航空航天的基本内涵
掌握航空的基本概念和应用范畴； 掌握航天的基本概念和应用范畴； 了解航空与航天的区别与联系； 熟悉三大宇宙速度、光速、音速的概念和应用范畴； 掌握飞行器的分类与分类方法；
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第1章 航空航天发展概况
钱学森（1911.12.11-2009.10.31）， 中国航天事业的奠基人，中国两 弹一星功勋奖章获得者，被誉为 “中国航天之父”、“中国导弹 之父”、“中国自动化控制之父” 和“火箭之王”。 钱学森归纳人类飞行活动的三个阶段 • 第1阶段“航空”：在地球大气层中的航行。 • 第2阶段“航天”：飞出地球大气层，在太阳系中航行。 • 第3阶段“宇航”：飞出太阳系，到广袤无垠的宇宙中航 行。
第四宇宙速度（Fourth Cosmic Velocity）
亦即银河系逃逸速度，是指地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚，飞 出银河系所需的最小初始速度。v ≈ 525km/s（粗略估算值）
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1.1 航空航天的基本概念
光速：电磁波在真空中的传播速度。 • 光在真空中的速度：299792458m/s≈3×108m/s。 • 光在水中的速度：2.25×108m/s • 光在玻璃中的速度：2.0×108m/s 音速：音速也叫声速，指声波在媒质（介质）中传播的速 度。 • 声波在真空中的速度：0m/s • 声波在0℃标准大气中的速度：330m/s • 声波在15℃标准大气中的速度：340m/s • 声波在25℃海水中的速度：1531m/s
《航空航天技术博览》
主讲教师：刘震磊
沈阳航空航天大学

Contents
1
课堂要求和注意事项
2
课程教学的基本安排
3 4
评测和考核方式
教材和主要参考文献
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1课堂要求和注意事项
3
2课程教学的基本安排
《航空航天技术博览》课程学时分配表 总学时 已授学时
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授 课 学 时
军事卫星系统 通讯卫星 气象卫星 侦察（间谍）卫星 反卫星卫星 军用航天 反卫星系统 定向能武器：激光、粒子束、射频 动能武器：动能导弹、电磁炮、电热弹 空间站 军事载人航天系统 飞船 航天飞机 空天飞机
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民用航天：
空间物理探测 空间天文探测 卫星气象观测
卫星海洋观测
卫星广播通讯
卫星导航
遥感考古
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1.1.3 航空、航天的区别与联系
第三，航空器与航天器飞行速度不同。 现代飞机最快速度也就是音速的三倍多，且是军用飞机。至于目前正在使用的客机， 都是以亚音速飞行的。而航天器为了不致坠地，都是以非常高的速度在太空运行的。 如在距地面600千米高的圆形轨道上运行的航天器，其速度是音速的22倍。所有航天 器正常运行时都处于失重状态，若长期载人会使人产生失重生理效应，并影响健康。 正因如此，航天员与飞机驾驶员比较起来，其选拔和训练要严格得多。一般人买票即 可坐飞机，而花重金到太空遨游的人还必须通过专门培训。 第四，航空器与航天器工作时限不同。
思考：什么是光速？什么是音速？它们的值分别是多少？
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1.1 航空航天的基本概念
第一宇宙速度（First Cosmic Velocity） 亦即地球环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所 需的最小初始速度。v≈7.9km/s 第二宇宙速度（Second Cosmic Velocity） 亦即地球的逃逸速度，是指在地球上发射的物体摆脱地球引力束缚，飞 离地球所需的最小初始速度。v ≈ 11.2km/s 第三宇宙速度（Third Cosmic Velocity） 亦即太阳的逃逸速度，是指在地球上发射的物体摆脱太阳引力束缚，飞 出太阳系所需的最小初始速度。v ≈ 16.7km/s
太空旅游
地外生命探索
…
…
…
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1.1.3 航空、航天的区别与联系
航空与航天是人们经常接触的两个技术名词，两者虽然仅 一字之差，却被称为两大技术门类，这是为什么呢？
航空技术主要是研制军用飞机、民用飞机；
航天技术主要是研制无人航天器、载人航天器、运载火箭 和导弹武器。
最能集中体现两者成果的是航空器和航天器。从航空器与 航天器的重大区别上即可看出两个技术领域的显著差异。
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1.1.3 航空、航天的区别与联系
第五，航空器与航天器升降方式不同。 飞机的升空是从起飞线开始滑跑到离开地面，加速爬升到安全高度为止的运动过 程。它返回地面降落时只要经过下滑和着陆即可。只有个别飞机如英国的“鹞” 型战斗机采用发动机喷口转向的方式使飞机能够垂直起落，但机身并未竖起，仍 处于水平位臵。而至今为止的航天器发射，包括地面和海上的发射，顶部装着航 天器的运载火箭都是垂直腾空的。在完成发射过程中，运载火箭要按程序掉头转 向和逐级脱离，最终将航天器送入预定轨道运行。有的航天器发射，中间还要经 过多次变轨，情况更为复杂。航天飞机虽然也能施放航天器，但它本身亦是垂直 发射升空的。至于返回式航天器，其回归地面必须经历离轨、过渡、再入和着陆 四个阶段，远比飞机降落困难。航空器的起飞、飞行和降落与航天器的发射、运 行和返回，虽然都离不开地面中心的指挥，但两者的地面设施和保障系统及其工 作性能与内容也是大有区别的。
• 通用航空：指用于公务、工业、农林牧副渔业、地质勘探、摇杆遥 测、公安、气象、环保、救护、体育、观光和游览等方面的飞行活 动。
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1.1 航空航天的基本概念
航天：指载人或不载人的航天器在地球大气层之外的航行 活动，又称空间飞行或宇宙航行。
思考：什么是三大宇宙速度？它们的值分别为多少？