航空发展史

航空概论
一、本课程的主要学习内容♦航空发展史；
♦飞机的飞行原理；
♦飞机系统；
♦航空材料的发展；
♦今日航空。

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二、主要参考书目
♦航空概论，史超礼，国防工业出版社♦航空概论，王细洋，航空工业出版社
♦其他航空有关书籍
三、考试方式¾期末成绩(开卷)，占60%
¾平时成绩，占40%
第一章航空发展史
¾飞天探索
¾中国航空工业概况
1.1 航空基本概念
1.1.1 航空
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，必须具备空气介质。

航空有军用航空和民用航空之分
美国F/A-18
波音747
1.1.2 航空器
¾航空器：在大气层内飞行的飞行器。

航空器成功飞行须解决的问题？
有克服自身重力的向上升力。

飞行必须具备动力装置产生推力或拉力来克服前进的阻力
稳定性和操纵性好
¾根据产生升力的基本原理不同，航空器分为轻于（或等于）同体积空气的航空
器和重于同体积空气的航空器两大类。

滑翔机
旋翼机飞艇倾转旋翼机
1.2 飞天探索
¾对鸟类和人类飞行的认识
¾达.芬奇与航空扑翼¾气球和飞艇¾重于空气飞行器——滑翔机
¾航空喷气时代
¾直升机的发展
1.2.1 对鸟类和人类飞行的认识
幻想
天使或者神仙
由于无法解释
鸟类飞行本领，古
代文化中对鸟类产
生崇拜的思想。

许
多民族的神都被想
象成有飞行能力。

代达罗斯父子
法厄同
嫦娥奔月
孙悟空腾云驾雾
¾从古希腊开始，人们开始认真讨论鸟的飞行
¾整个18世纪以前，关于鸟的飞行问题最有成就的研究工作是意大利学者波莱里（G.A.Borelli，1608-1679）作出的。

《运动的动物》
9详细描述了鸟及其翅膀的解
剖结构，并计算了一些典型
的尺寸和各部分的相对大小；
9分析了鸟的飞行原理，指出
鸟的飞行是空气的弹性力作
用的结果；
9分析了鸟在飞行中的平衡问
题，提出鸟的重心应恰好位
于翅膀下才能保持良好的平衡。

¾英国博物学家雷（W.J.Ray,1628-1705），注意到鸟的流线型体形的重要性，可以
降低空气阻力。

1.2.2 达.芬奇与航空扑翼
•达·芬奇（Leonardo da Vinci 1452~1519）是世界文化史上最伟大的人物之一。

•美国著名科学史学家乔治·萨顿（G.Saton）曾指出：“写一部有关他的天才作品的完整研究著作，也就意味着写一部15世纪科学技术的
真正百科全书”。

达·芬奇对鸟的飞行进行了长时间的观察和解剖研究，对飞行问题得出了一些重要的认识。

•认为研究飞行问题除了研究飞鸟以外，还
应当研究鸟的飞行环境，同时又说明空气
动力学知识可以通过水动力学研究间接获
得。

手稿《论鸟的飞行》于1505在佛罗伦萨完成。

论述了鸟飞行的一些原理：
•鸟的持续飞行原理（或者说空气的升力原理）
•鸟有效利用气流飞行的技术
•鸟如何采取各种省力措施
可惜由于历史原因（不被当时理解，
达芬奇的扑翼机模型
•在他的手稿中还有降落伞的草图
直升机
•达·芬奇还被许多人看作直升机的发明者，并认为这是他对航空学的真正贡献。

•17世纪~18世纪，欧洲航空发展处在一个特殊的扑翼机探索和设计阶段。

•没有出现航空学理论研究的事件和成果。

模仿鸟类进行冒险飞行的人明显减少。

•在热气球飞行成功之前，扑翼机设计成了这个时期的主题。

•气球诞生后进行扑翼机设计的人立即减少
以致消失。

1.2.3 气球和飞艇
造的第一种载人
航空器。

9它的雏形起源
于中国，在中国
五代时期，曾出
现过依靠热空气
升空的气球雏形
“孔明灯”。

古希腊科学家阿基米德发现的浮力定律：物体在流体中所受到的浮力等于它所排开的同体积的流体的重量。

只要在球内充入比空气轻的气体就可
以产生浮力。

¾1783年9月19日，蒙哥尔费兄弟制成了世界上第一个热气球，气球下面系着一只用柳条编织的吊篮，将第一批“乘客”一只山羊、一只鸭和一只公鸡升到了520m高空，在飞行了8min、3.2km后，安全着陆。

“蒙哥尔费气球”
¾两个法国人乘热气球上升到900m高，腾空20min，随风漂移约10km，揭开了人类
飞行的序幕。

蒙哥尔费兄弟
蒙哥尔费为国王路易十六首次举行动物飞行表演
由于气球的缺陷（不可控、无动力），气球在20世纪初就不再更多用于载
人飞行。

9高空气象探测
9大气污染监测
9天文观测
9商业广告
9军事侦察
1852年，法国人吉法尔在气球上安装一台3马力（约2205W）蒸汽机带动螺旋桨的推进装置，制成了世界上第一个可操纵飞艇。

法国人吉法尔
9到19世纪末，终于出现了有实用价值的飞艇。

9德国的齐柏林制成了硬式飞艇，用汽油发动机作为动力，性能比其他的飞艇好，转载量也大9在军事和交通运输上得到了应用。

德国的齐柏林
20世纪最初30年是飞艇的全盛时期。

1929年夏，超豪华巨型飞艇LZ-127“齐柏林伯爵”号完成了载客状态下的首次环球飞行，此次壮举比民航飞机的环球飞行早了12年。

“齐柏林伯爵”
号
9比“齐柏林伯爵”号更为巨大的“兴登堡”号，成为联系欧美大陆之间的主要空中运输工具。

91937年5月6日，由于氢气被电火花引爆造成“兴登堡”号爆炸，造成97名乘员中35人的死亡，也宣告了航空史上飞艇时代的结束。

“兴登堡”
号
由于飞艇在载运能力和使用成本上具有明显优势先进的空气动力学设计、新动力、新材料、新工艺、新机载电子设备和氦气的应用，到20世纪
70年代后，飞艇事业又有了复苏的迹象。

¾1996年荷兰研制出的“千禧导航”号飞艇，长74m、直径29m、速度148km/h,最多可乘坐230名旅客。

¾我国也在1985—1986年间研制成功了“天舟”号
载人热气飞艇。

实用技术的面目出现的，不会也不可能与飞
机技术进行全面的竞争凭借某些优势在一些
特殊的领域内取代或补充飞机技术
•世界上最早的重于空气的飞行器是风筝。

¾美国航空博物馆“世界上最早的飞行器是中国的风筝和火箭”
¾英国国家博物馆“中国的第五大发明”
•本质上风筝的飞行原理与现代飞机很相似，绳子的拉力使其与空气产生相对运动，从而获得向上的升力。

1.2.4 重于空气飞行器——滑翔机
航空之父--乔治·凯利
•乔治.凯利（1773~1857）为重于空气的航空器创立了必要的飞行原理
•论文《论空中航行》(1809)被认为是现代航空学诞生的标志
•论文阐述了飞机基本原理，分析了稳定性、安全性和操纵性的重要性，提出许多重要概念。

•他的研究成果远远超出了时代，在之后近百年间，也没人超过他的水平或认识到他的发现的重大意义。

•在1847年设计制作了
的马车夫驾驶飞行了
大约450m。

•乔治凯利爵士是世界
上成功把载人滑翔机
飞上蓝天的第一人。

德国李林达尔•1891年到1896年的5年
间，进行了2000多次
的滑翔飞行。

•在掌握稳定性和操纵
性方面取得了丰富的
经验，留下不少著作，
使后来的研究者获得
很大教益。

•1896年，他在一次滑
翔飞行中不幸失事牺
牲。

兰利（1834~1906）
•美国人兰利博士制造了一个用蒸汽机作为动力的飞机模型，是历史上第一次重于空气的动力飞行器实现了稳定持续飞行，在航空史上具有重大意义。

第一次飞行——莱特兄弟
了人类历史上第一次有动力、持续
的、可操纵的飞行。

这次具有历史
意义的飞行进行了12秒，飞行距离
约120英尺(36.58米)
•同一天，接着又飞了3次，其中一次飞了852英
尺(260米)，持续了59秒。

The beginning of the first flight
December 17, 1903飞行者1号
他们从试验结果得出的结论：凸起的机翼比扁平的机翼升力大；狭长的机翼比短宽的机翼阻力小。

直到今天，这仍是空气动力学中的两个最基本的结论
•借鉴其他领域有用知识
•如：双翼型式——借用桥梁受力型式，用撑杆和张线将两片机翼组成
整体，增大强度
（当时没有足够轻、功率够大的发动机）
制作螺旋桨
与之不同的）
•1909年，美国华侨冯如驾
牺牲。