航空航天概论MA(马3-1 )

• 60年代一批2倍音速的战斗机相继问世和使用， 被称之为第二代超音速战斗机，典型代表有米格-21 和F-104等.主要特征为：小展弦比薄机翼，带加力涡 喷发动机，配备第二代空-空导弹武器和晶体管雷达 火控系统。 • 随着速度的再提高，出现了明显的“热障”技 术问题。通过耐热结构材料和热防护技术的应用，使 问题也得以解决。苏米格-25战斗机和美国SR-71高空 高速侦察机的飞行速度都超过了3马赫，它们是最早 成功解决热障问题的飞机，也是迄今为止飞行速度最 快的固定翼航空器。
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1913年飞机飞行速度已达到200km/h,续航时间超
• 过13h,飞行高度达到6.5km。
第3章
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第一次世界大战期间，飞机作为一种新式武器 系统得到充分肯定和广泛应用，出现了驱逐机、轰 炸机、强击机和侦察机以及舰载飞机。生产飞机超 18万架，多为钢管焊接杆式骨架外加布或木制蒙皮 结构的双翼机。全世界飞机工厂达200家，发动机 配套厂80家，形成了一定规模和布局的航空产业。 • 第一次世界大战之后，军用飞机的发展聚然降 温，借机民用飞机开始了发展。美国在民用航空上 后来居上，先后推出了波音飞机、麦道飞机等系列， 最多可载客36人，航程2420km, • 速度290km/h（1939年）。
• 到2002年12月，全世界共成功发射 大小不一的民用人造地球卫星 371颗。
第3章
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※ 空间探测活动 1958年到1976年18年间，苏联和美国共向地球的 邻居月球发射成功59颗探测器，对月球进行空间探测研 究。其中，最著名的是美国“阿波罗”登月宏伟工程 （共六艘登月飞船，历时10年，共耗资240亿元）。 2007年和2010年10月1日，我国分别成功发射了 “嫦娥”1号和2号月球探测器。 前苏联和美国分别对其它更遥远的星球，先后发 射了不同数量的探测器，欧洲国家也有 少数探测器成功发射。
第3章
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• V-2是由德国 著名火箭专 家冯·布劳 恩（1912－ 1977）主持 的皮尼门德 小组设计的。
• 它使用乙醇 和液氧为推 进剂，长14 米，重13吨， 推力27吨， 垂直发射， 最大速度是 音速的5、6 倍，最大飞 行高度90公 里，射程320 公里。 V-2火箭
第3章
德国战败后，冯·布劳恩和皮尼门德小组的100多名火箭专家 向美军投降，苏联红军也缴获了一些技术人员和大量的V-2火箭。 当时在NASA工作的钱学森曾主持了对冯·布劳恩的审问。
第 一 只 热 气 球 诞 生
氢 气 球 诞 生 飞艇的诞生
第3章
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现代热气球和飞艇
第3章
（2）飞 机
轻于空气的飞行器的上天激励着人类沿着不同的 方向, 去探索利用重于空气的飞行器实现空中飞行。 人们逐步认识到：要使很重的飞机能够飞行，必须 解决它的升力（举力）、前进动力和稳定操纵问题。 在19世纪初，英国人首先提出利用机翼翼面产生升 力的设计概念。做功效率高的汽油内燃机于1883年出现 ，为飞机的动力装置设计和制造奠定了技术条件。 到19世纪末，美国人莱特兄弟利用滑翔机获得了飞 机稳定操纵的知识和经验，然后在其上安装发动机后实 现了有动力（推进）飞行。1903年他们制作200多个不同
美AH-64阿帕契全天候攻擊直升機
法国“小羚羊”武装直升机
美国CH-54起重直升机
俄罗斯卡-50共轴双旋翼直升机
CH-47串列双旋翼直升机
第3章 2 航天器的发展概况
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• 航天器发展的技术基础—运载火箭技术。 • 俄国齐奥尔科夫斯基首先提出采用多级火箭 逐级加速，克服地球引力实现宇宙航行的概念和 设想，并提出了许多相关理论。 • 美国科学家格达德建立了火箭运动基本数学 方程，推出克服引力而绕地球环行必须加速到7.9 km/s的运动速度（第一宇宙速度）。他是液体火箭 创始人，后来美国建造的一个火箭试验研究发射中 心就是以他的名字来命名的。 • 德国研究和制造的V-2火箭—现代大型运载 火箭的鼻祖。
第3章
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莱特兄弟
第3章
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• 形状的机翼模型，进行上千次风洞试验比较。最终 • ，发现了升力增加的原理，认识到飞机的平衡、上升 和转弯可通过操纵偏转舵面来实现，由此奠定了飞机 的飞行原理基础。他们在设计制造的第3架滑翔机上 安装了1台内燃机和2副螺旋桨（后置推进式），于 1903年12月驾机成功进行了飞行（1min,260m)，从此 他们的名字永远与飞机和航空联系在一起。 • 到1909年，美国、法国和英国以及俄国先后建立 了各自的飞机设计和制造公司（厂）。
第3章
• 1939年德国试飞成功首架涡喷发动机的飞机。 • 1945年，美国的F-80喷气发动机战斗机（直机翼） 交付使用 ，最大速度达935km/h。 • 1947年，美国X-1直机翼研究机首次突破“声障”。 • 1950年，后掠机翼喷气战斗机的速度突破了1000 km/h。 随后，即出现了称为第一代的超音速战斗机，典 型代表有F-100（美国）、米格-19等。主要特征为：低 超音速、后掠翼、涡喷发动机、装航炮和小火箭。 • 这期间，还陆续出现了高亚音速的喷气式客机（如 BOEING-707等) 、轰炸机(TU-16等）和运输机。
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航 空 航 天 概 论
授课教师：马震宇
飞行器动力工程专业教研室
课程内容与课时安排（公选课）
第1章 航空和航天的基本概念 2h 第2章 飞行器的分类、功用与原理 7h 第3章 世界航空和航天事业发展概况 3h 第4章 我国航空工业与航天工业概况 2h 第5章 航空和航天未来发展趋势 2h 合 计（总课时） 16h （第1～8周）
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“土星-5”号巨型液体燃料运载火箭，将46 吨重的“阿波罗（Apollo）”飞船（直径4 米）以第二宇宙速度送入月球轨道
、
登月宇航员 阿姆斯特朗
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※ 载人飞船和航天飞机 — 实现载人进行航天活动的运载工具 。
1961年4月，苏联首先实现载人绕地球轨道飞行，绕 地球飞行一周，历时108分钟，然后飞船返回。 1971年4月，苏联首先发射了“礼炮”号空间活动站。 1969年7月，美国“阿波罗”11号飞船首次将两名宇航 员 送到了月球表面，开创了人类登陆月球的历史。 • 1981年4月，美国制造的世界首架航天飞机“哥伦比亚” 号试飞成功。美国一共有5架航天飞机，作为天地往返运输 系统，已执行120多次太空飞行任务。 • 2003.10.15我国第5艘载人飞船“神舟”5号发射成功 （航天员杨利伟）。
第3章 世界航空和航天发展概况
人类从古代起，就有了飞翔翱翔的理想，渴望飞行。 他们从鸟类在空中的自由飞翔得到了启发，即有了仿生模 仿的意想。当时由于生产力极其落后，人类的飞行理想无 法实现，于是便把它寄托于神话和传说。随着生产力的发 展和进步，人类对各种飞行活动进行了不断尝试。从20世 纪初期开始，人类航空和航天进入飞速发展时期。
+超视距攻击能力）。严格地讲，目前只有真正投入使用 的美国F-22战斗机（洛克希德· 马丁公司研制），称得上 是真正的世界第四代战斗机。 •
第3章
F-22
•1997年原型機試飛,採用先進雷達，隱身性能 •可達 先視---先射---先殺 戰斗力 •55%機身以高強度、低重量 複合材料制造 •單價超過 2 億美元。
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Boeing-757-200 民航机
第3章
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在飞机的发展进程中，还出现了一些特
种飞机，以满足某些特殊的用途。 • — 空中预警机：搜索、监视目标 • — 反潜机：攻击水下潜艇目标 • — 电子干扰机：用信号以假乱真干扰敌 机判断 • — 空中加油机：飞行中进行加油补给。
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• 20世纪70年代开始，随着ACT技术和大推重比（8） 的涡轮风扇喷气发动机的诞生和应用，造就了具备高机 动性能的第三代超音速战斗机，典型的有：F-15、 16、 18(美国），米格-29、苏-27，幻影-2000（法国）等。 主要特征为： 带边条机翼和前缘襟翼，电传操纵和主动控制，涡 轮风扇发动机，机动性高，脉冲多普勒RADAR和全天 候火控系统，配备多管速射机炮和先进空中格斗导弹， 具有多目标跟踪和攻击能力， 多功能显示座舱仪表，高 的可靠性和良好维修性。
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另外，大型舒适的高亚音速民用客机（如，美国的 进入到20世纪的80年代，随着隐身技术的发展和
BOING-747等)也成了国际航线上的运营主力。
•Leabharlann 应用，世界上出现了隐身作战飞机。伴随着 大推重比 （10）的涡扇喷气发动机与先进航电控制系统的应用，
诞生了第四代超音速战斗机（隐身性+超声速大攻角机动
• 飞机的种类也越来越多，涌现了许多新型的飞机 ，飞机的技术性能有了较大提高。如出现了反潜机、 通讯联络机等。著名的美国B-29重型轰炸机载弹量达 4T，航程达5300km，最大速度600km/h。战争中，正 是该机1945年向日本广岛和长崎投放了震惊世界的原 子弹。 在第二次世界大战末，以活塞发动机为动力的螺 旋桨飞机的速度已达到极限，不超过800km/h,再靠提 高螺旋桨的转速来增大推力已很困难。这种情况促使 人们去发明新型的动力装置，从而喷气式推进动力发 动机便应运而生了。
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（3）直 升 机 20世纪初，直升机发展进入探索期。直升机 升空后，要实现能够控制的稳定飞行，首先必须解 决旋翼高速旋转而引起的大的反扭矩问题。这样， 早期设计采用多旋翼的方案。 1911年俄国人另辟蹊径，提出用尾部螺旋桨来 平衡反旋翼扭矩的方案，并进行了验证。这种单旋 翼+尾桨布局的直升机，目前仍为最流行的形式，占 总数的95%。 涡轮轴发动机、复合材料桨叶和新型桨毂的应 用，使得直升机在20世纪后期在 军事和民用领域发挥了重要作用。
第3章
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