世界航空史

河北科技大学学生姓名：曹艺腾学号：130701102学院：信息学院_____________专业班级：电信131班___________题目：世界航空史___________前言：飞机是人类20世纪所取得的最重大的科技成就之一。莱特兄弟在1903年thefirsteleven60年代后期随着喷射机飞行高度高过大部分的逐渐广为大众接受。目前全球每年搭乘飞机的旅客约有16亿人次之多还在逐年不断成长。追求高效率的今天节省了大量的运输时间。其次是机动飞机不受高山、河川、沙漠、海洋的阻隔且可根据客货源数量随时增减班次。而在众所瞩目的安全性上来拜科的平均百万操作小时飞时失事率仅约0.37远较陆路运输为低但因为空难事件的单一死亡率较高故其安全性仍为舆论关注与质疑焦点。根据「白努利原理」飞机的升力来自依本身前进时行经翅膀的气流所产生运动即能改变其飞行状态。滑翔机本身不具有动力需靠外力拖曳运动后再利用长长的翅膀产生升力前述三种航空器都比空气要重气球或飞艇则比空气要轻完全利用阿基米德在一次大战时曾被广泛运用作为对敌方城市轰炸或战线观测的载具。航空是20世纪发展迅速、对人类社会影响巨大的科学技术领域之一。飞行是人类自古以来的理想。经过人类长期的探索和勇敢的尝试，在18世纪产业革命的推动下,1783年法国蒙哥尔费兄弟的热空气气球和J.-A.C.查理的氢气气球相继升空成功，标志着人类航空发展的第一次重大突破。比重小于空气的飞行器作为空中交通工具还存在速度低的缺点,要在大气层中实现高速飞行,还必须研究比重大于空气的飞行器。1903年12月17日,美国莱特兄弟用自己制造的飞机,实现了人类首次持续的、有动力的、可操纵的飞行，开创了现代航空的新纪元。两次世界大战刺激了航空科学技术的发展，军用飞机的性能不断提高，使战争从平面向立体转化。在两次世界大战之间发展起来的民用航空运输事业，使飞机成为与经济发展和人民生活息息相关的交通工具。第二次世界大战以后，喷气式飞机的出现,使飞机突破了音障,这是航空发展上的又一次重大突破。一批高性能的超音速军用飞机投入使用，对现代军事技术产生了重大的影响。经济、安全、舒适的喷气式客机成为民用航空运输的主力，改变了现代交通运输的结构。电子技术和新材料、新能源的开发，使航空科学技术正在孕育一场重大的变革。航空发展的历史是一部人类以自己的聪明才智征服天空的历史。航空是现代科学技术和现代工业的结晶，它的发展充分体现了科学技术的综合作用。人类对飞行的最初探索自古以来人类就怀有飞行理想，这种理想来自生产、生活和对自由飞行的向往。但在社会生产力低下的年代,这种理想始终不能实现,只能在神话和传说（见飞行神话传说）中寄托自己的渴望。中世纪欧洲不断有人对飞行作过勇敢的尝试，他们用羽毛作成翅膀，从塔上或高处跳下，试图模仿鸟的飞行，结果往往以失败而告终。在很长的一段时期内，人类对飞行的探索进展缓慢，文艺复兴时期的L.达·芬奇科学地研究了飞行问题，但他的研究成果直到19世纪后期才为后人发现，对航空的发展未起到应有的作用。17世纪后期意大利的G.A.博雷利探讨了人类肌肉与飞行的关系后，证明：“人类靠自己的体力作灵巧的飞行是绝对不可能的。”气球飞行成功中国早在五代时期（公元907～960年）就使用过原始的热气球──孔明灯（见中国古代飞行技艺）。历史上还记录过各种轻于空气的飞行器的其他设想和尝试,在西方,13世纪的R.培根曾提出用稀薄空气或液体燃料充入薄壁金属球使它在空气中上升的想法。但首次制造成功载人气球的是法国蒙哥尔费兄弟。他们于1783年6月4日进行了自己制作的热气球表演。1783年9月19日他们用一只更大的热气球,载上羊、公鸡和鸭各一只,飞行8分钟后安全降落。1783年10月15日F.P.罗齐埃乘热空气气球上升到26米,飞行4.5分钟。同年11月21日他和M.达尔朗德又乘热空气气球作了一次自由飞行，在约1000米的高度上用25分钟飞行了约12公里。这是人类乘航空器的第一次空中航行。蒙哥尔费的气球（见彩图）引起了法国科学院的注意。法国物理学家查理认识到对于提供升力来说，氢气比热空气更有效，他用涂以橡胶的绸制成了氢气球（称查理气球）。1783年8月27日，氢气球在巴黎上升到约915米，飘行了约25公里后降落。查理后来又制造了一只更大的气球，球下系以可载人的吊篮。1783年12月1日,他和一位同伴乘这只气球在空中飘行50公里，留空时间超过2小时。气球的出现激起了人们乘气球飞行的热情。1785年1月7日法国J.-P.F.布朗夏尔和他的一个伙伴乘氢气球从英国多佛飞越英吉利海峡到达法国，这是人类乘航空器首次飞越这个海峡。18世纪末到19世纪初，气球主要用于军事、体育运动和科学试验。20世纪20年代后，出现了用氦气代替氢气作为浮升气体的氦气球，它比氢气球安全，但价格昂贵。在现代，气球主要用于高空探测。飞艇的兴衰气球随风飘流，不能控制前进方向。带有动力且可操纵的气球──飞艇是轻于空气的飞行器合乎逻辑的发展结果。早期曾有人在气球上装帆、桨或翼片，但这些措施都未获效果。最早的飞艇是法国H.吉法尔于1852年制成的蒸汽气球。其气囊形如雪茄，下悬吊舱，上装蒸汽机，带动3叶螺旋桨,并有方向舵。1852年9月24日，吉法尔驾驶这艘飞艇由巴黎飞到特拉普斯，航程约28公里。速度约10公里每小时。早期的飞艇都是软式或半硬式的。19世纪末铝问世后，有人用铝作骨架，用薄铝板作气囊外壳，制成了硬式飞艇,上面装一台8.8千瓦（12马力）的4汽缸汽油内燃机，于1897年11月3日升空飞行。1900年旅居法国的巴西人A.桑托·杜蒙因为驾驶自制的飞艇，在30分钟内绕飞巴黎艾菲尔铁塔而获奖。VS－300直升机诞生之后，影响巨大，尤其是从本世纪50年代开始，直升机的制造技术发展迅猛。50年代中期以前，直升机的动力装置处在活塞式发动机时期，此后就进入了喷气涡轮轴时期。旋翼材料结构技术也经历了几个阶段；40年代至50年代为金属木翼混合结构，50年代中期至60年代中期为金属结构，60年代中期至70年代中期为玻璃纤维结构，70年代中期以后发展成为新型复合材料结构。本世纪20年代飞机开始载运乘客，第二次世界大战结束初期美国开始把大量的运输机改装成为客机。60年代以来，世界上出现了一些大型运输机和超音速运输机，逐渐推广使用涡轮风扇发动机。1910年12月10日，在法国巴黎展览会上，有一架飞机在表演时坠毁。驾驶员被抛出燃烧的机舱。但是，这架飞机却引起人们很大关注。因为它使用的一台新型发动机。设计者就是飞机驾驶员本人，他是罗马尼亚人，名叫亨利·科安达，毕业于法国高等技术学校。他设计的发动机是用一台50马力的发动机使风扇向后推动空气，同时增设一个加力燃烧室，使燃气在尾喷管中充分膨胀，以此来增大反推力。这就是最早的喷气发动机。本世纪30年代后期，活塞驱动的螺旋桨飞机的最大平飞时速已达到700公里，俯冲时已接近音速。音障的问题日益突出。前苏、英、美、德、意等国大力开展了喷气发动机的研究工作。德国设计师，奥安在新型发动机研制上最早取得成功。1934年奥安获得离心型涡轮喷气发动机专利。1939年8月27日奥安使用他的发动机制成He－178喷气式飞机。喷气发动机研制出之后，科学家们就进一步让飞机进行突破音障的飞行，经过10多年之后这项工作终于被美国人完成了。飞机的发明，使人们在普遍受益的情况下又产生了新的不满足。飞机起飞需要滑跑，需要修建相应的跑道和机场。这就带来了诸多不便，于是有人开始探索可以进行垂直起落的飞行器，通称直升机。1939年9月14日世界上第一架实用型直升机诞生，它是美国工程师西科斯基研制成功的VS－300直升机。西科斯基原籍俄国，1930年移居美国，他制造的VS－300直升机，有1副主旋翼和3副尾桨，后来经过多次试飞，将3副尾桨变成1副，这架实用型直升机从而成为现代直升机的鼻祖。在飞艇方面,德国的F.von齐伯林伯爵获得最大成就。1894年他完成了硬式飞艇设计，1900年制成，LZ-1号飞艇，长128米,容积约11300立方米（图1）。1909年齐伯林创设了德国航空运输有限公司,1910年6月22日开始用LZ-7号齐伯林飞艇在法兰克福、巴登和杜塞多夫之间作载客定期飞行,距离共193公里。LZ-7号飞艇可载20人，装有3台88千瓦(120马力)的活塞发动机，巡航速度为60公里每小时。这是最早的空中定期航线。第一次世界大战前后是飞艇发展的鼎盛时期，德国建立了齐伯林飞艇队，用于海上巡逻、远程轰炸和空运等军事活动，曾多次用飞艇对伦敦进行轰炸。飞艇体积大、速度低、飞行不灵活，极易受到攻击和损坏。第一次世界大战后，齐伯林公司又造了两艘巨型飞艇──“齐伯林伯爵”号和“兴登堡”号，在欧洲到南美和美国的商业航线上飞行。“兴登堡”号是当时最大的飞艇(图2),容积200000立方米，长245米，内部陈设豪华，可载75名旅客,速度130公里每小时。1936年3月4日开始飞行。1937年5月6日从德国飞往美国时，在美国新泽西州莱克赫斯特上空，它的上部垂直尾翼忽然起火，火焰蔓延全艇，36人遇难，从此结束了飞艇的商业航行。20世纪70年代以后，不少国家又开始利用现代科学技术研制新的飞艇，用于油田巡逻和吊运大型装备。对飞机的探索和试验在人类利用轻于空气的航空器飞行成功的同时，许多航空先驱者对重于空气的航空器──飞机也在进行探索和试验。19世纪初英国的G.凯利首先提出了利用固定机翼产生升力和利用不同的翼面控制和推进飞机的设计概念。由多年来尝试的扑翼转向定翼，是飞机走向成功之路的第一步。他在仔细地研究了鸟类飞行之后，认识到鸟翼的功能可分解为升举和推进两部分。1809年，凯利在其著作中写道：“全部问题是如何应用足以抵抗空气阻力的动力来使翼面支持一定的重量。”这就是动力飞行的基本原理。1849年，他制成一架滑翔机,将一个10岁的小孩带到几米的上空。1853年，他又制成一架新的载人滑翔机，带着他的马车夫飞了几百米。由于当时没有一种动力装置具有足够大的推力重量比，所以不可能实现动力飞行。为了飞机的成功飞行，必须解决升力、动力和稳定操纵问题。许多人利用蒸汽发动机对动力飞行作了探索。英国的W.S.亨森于1842年设计了飞机草图并获得专利，但未制造(图3)。1882年俄国的Α.Ф.莫扎伊斯基曾使其单翼机沿斜坡下滑作过动力跳跃。1890年法国C.阿代尔的蝙蝠式飞机由平地作了跃飞。1894年旅居英国的美国人H.S.马克西姆的巨型飞机试飞时也未获成功。他们的飞机飞行距离很短，无法说明飞机是可操纵的。1883年，汽油内燃机（活塞发动机）问世。20世纪初，美国科学家S.P.兰利制造了安装活塞发动机的飞机，但在1903年的两次试飞均遭失败，其原因主要是没有解决飞机的稳定操纵问题。当时,有少数人沿着另一条道路对飞行进行探索,他们从试飞滑翔机开始，先使滑翔机稳定地飞行并能操纵，然后再加上动力，这个途径恰是成功的道路。沿这条道路的创始者是德国的O.李林达尔。他从1867年起研究滑翔，1891年设计并制成一架滑翔机，1893～1896年间作了约2000次滑翔飞行，滑翔距离曾达300米（图4）。他的最终目的是在滑翔机上安装发动机，实现动力飞行。不幸他在1896年的一次飞行中因滑翔机失事而遇难。沿着李林达尔的道路继续探索的是在法国出生的美国土木工程师O.查纽特。他从1875年起开始对飞行发生兴趣，毕生搜集和编辑其他研究者的成果，于1894年出版了《飞行机械的进展》一书。1896年查纽特采用桥梁设计技术改进了李林达尔的双翼滑翔机，并作了几百次成功的飞行，飞行距离达几百米。查纽特曾打算制造动力飞机。当莱特兄弟读了他的书后与他建立了通信联系，他便成了莱特的顾问和知已,3人就通力合作了。莱特兄弟沿着李林达尔开辟的道路，吸取了前人的经验，成功地实现了人类第一次动力飞行，在航空史上作出了划时代的贡献。飞机飞行成功和初步进展W.莱特和O.莱特两兄弟是美国自行车技师。他们在李林达尔滑翔飞行活动的鼓舞下对航空产生了浓厚的兴趣。他们制造了滑翔机，进行飞行操纵试验,又自行设计和制造了风洞（图5），