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2007年10月10日星期三北京航空航天大学第2页0.1课程定位及目标¾航空航天技术概论将向大家介绍航空航天技术所涉及学科的基本知识、基本原理及其发展概况。¾课程目的是使大家了解航空航天的发展概貌，提高对航空航天技术基本内容的认识。2007年10月10日星期三北京航空航天大学第3页0.2课程安排¾本课程包括24学时（理科，文科16学时）的理论课和10学时的现场课。¾现场课分别在航空馆、流体所(CFD楼北半侧二层）、发动机结构实验室（三号楼一层）、机载设备实验室（二号楼一层）、飞机所陈列室（一号楼一层）讲授。2007年10月10日星期三北京航空航天大学第5页1.1航空航天的基本概念1.1.1航空¾航空的概念：航空是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。¾航空有军用航空和民用航空之分。1.1.2航天¾航天的概念：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，又称空间飞行或宇宙航行。¾航天实际上也有军用航天和民用航天之分。2007年10月10日星期三北京航空航天大学第7页1.2飞行器的分类¾航空器：在大气层内飞行的飞行器称为航空器。¾航天器：在大气层外空间飞行的飞行器称为航天器。¾火箭和导弹：火箭和导弹均以火箭发动机为动力升空，可在大气层内外飞行。飞行器分类2007年10月10日星期三北京航空航天大学第8页1.2.1航空器¾任何航空器要升到空中，都必须产生一个能克服自身重力的向上升力。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。2007年10月10日星期三北京航空航天大学第9页1.2.1航空器的分类气球轻于空气的航空器飞艇飞机固定翼航空器滑翔机航空器直升机重于空气的航空器旋翼机扑翼机倾转旋翼机旋翼航空器2007年10月10日星期三北京航空航天大学第10页1.2.2航天器¾航天器是指在地球大气层以外的宇宙空间，基本上按照天体力学的规律运动的各类飞行器。¾航天器分为无人航天器和载人航天器。根据是否环绕地球运行，无人航天器分为人造地球卫星和空间探测器。2007年10月10日星期三北京航空航天大学第11页1.2.2航天器的分类科学卫星人造地球卫星技术实验卫星无人航天器月球探测器空间探测器恒星和行星际探测器航天器卫星式载人飞船载人飞船登月载人飞船载人航天器航天飞机应用卫星空间站空天飞机2007年10月10日星期三北京航空航天大学第12页¾火箭和导弹均可以在大气层内外飞行，一般都只能使用一次，所以归为一类。¾火箭：靠火箭发动机提供推进力的飞行器，一般由推进系统、箭体结构和有效载荷组成。¾导弹：导弹是一种飞行武器，通常由战斗部、弹体结构、动力装置和制导系统组成。1.2.3火箭和导弹2007年10月10日星期三北京航空航天大学第13页1.3航空航天发展概况¾古代的中国、希腊、罗马、埃及和印度等创造了许多关于飞行的美妙神话故事，至今仍在流传。幻想2007年10月10日星期三北京航空航天大学第14页¾1783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。¾1783年11月21日，两个法国人乘坐蒙哥尔费气球，在1000m高的空中，飞行了12km。最早的航空器2007年10月10日星期三北京航空航天大学第15页¾1852年，法国人H.吉法尔在气球上安装了一台功率为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。¾1887年8月22日，天津武备学堂教师华蘅芳制造的中国第一个氢气球在天津升空。¾1899年，德国人F.von齐伯林设计并制造了第一艘硬式飞艇。气球与飞艇2007年10月10日星期三北京航空航天大学第16页¾有关升力、动力和操纵概念的提出1849年，英国人G.凯利制造了第一架滑翔机，并进行了试飞。¾动力和稳定操纵问题动力：美国科学家S.P.兰利，失败；稳定操纵：德国人O.李林达尔，基本成功。飞机诞生的前夜2007年10月10日星期三北京航空航天大学第17页¾美国人莱特兄弟潜心钻研李林达尔的著作和他的实验经验。通过风洞试验，纠正了前人的一些错误。¾1903年12月17日，奥维尔·莱特(弟弟)驾驶飞行者一号进行了试飞，接近1分钟的时间里飞行了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。莱特兄弟与飞行者一号2007年10月10日星期三北京航空航天大学第18页¾1909年9月21日，26岁的美国华侨冯如驾驶自己设计的飞机在美国旧金山奥克兰试飞成功。两年后他返华报效祖国，不幸于1912年8月25日在广州燕塘进行的一次飞行表演中壮烈牺牲。早期的飞行探索2007年10月10日星期三北京航空航天大学第19页¾1909年7月25日，法国人L.布莱里奥驾驶自己设计的单翼飞机飞越了英吉利海峡；¾1910年3月28日，法国人试飞成功世界上第一架水上飞机；¾1913年，俄国人研制了四发大型客机成功；¾到1913年，飞行速度已达200km/h，续航时间超过13小时，飞行高度达到6500m。早期的飞行纪录2007年10月10日星期三北京航空航天大学第20页¾1911年10月23日，意大利人在土耳其军队上空侦察了一小时，11月1日，意军飞机往土军阵地投下了4枚2kg重的手榴弹。¾1914年10月5日，法军飞行员用机枪将一架德军侦察机击落。¾1915年，为德军服务的荷兰飞机设计师A.福克设计了机枪射击协调器，产生了专门用于空战的驱逐机。飞机进入战争2007年10月10日星期三北京航空航天大学第21页¾一战中，飞机作为一种新式武器系统得到了充分肯定和广泛应用，奠定了现代立体作战的基础。¾战争期间生产飞机超过18万架，全世界飞机工厂达到200个，配套发动机制造厂80家，初步形成了具有一定规模的航空产业。¾一战中的飞机多为钢管焊接骨架加布或木制蒙皮的双翼机，性能和功率都有较大提高。一战中的飞机2007年10月10日星期三北京航空航天大学第22页¾1919年2月5日，德国开通世界上第一条定期客运航线，每天在柏林和魏玛之间运送旅客。同年，英国和法国相继开航，早期的航空运输网基本形成。战后发展的民用航空¾美国在战争期间落后于欧洲，战后在民用飞机方面后来居上，典型飞机有DC-3等。2007年10月10日星期三北京航空航天大学第23页¾二战前，飞机最大速度达到500km/h，升限达7000m，航程3000km以上，轰炸机载弹量超过2000kg。单翼、起落架可收放设计成为主流。¾二战中，飞机发挥了巨大的作用。战争后期，美国、前苏联、德国和英国的飞机年产量总和超过20万架，整个战争期间各国生产的飞机总数约100万架。二战中的航空发展2007年10月10日星期三北京航空航天大学第24页¾二战中出现了许多名机。如P-51、P-61、零式、B-29等。二战后期，螺旋桨飞机的最大速度达到了780km/h，已到达速度极限。¾1945年，美国的F-80喷气式战斗机开始交付使用，最大速度达935km/h。¾前苏联雅克-15和米格-9喷气战斗机。从活塞到喷气时代2007年10月10日星期三北京航空航天大学第25页¾第一种后掠翼战斗机F-86和米格-15，使飞机的速度突破了1000km/h。¾1947年10月14日，美国X-1研究机突破了“声障”。超越声速2007年10月10日星期三北京航空航天大学第26页¾第一代超声速战斗机：F-100和米格-19等；¾第二代超声速战斗机：米格-21、F-104、F-4、F-5等；¾第三代战斗机：F-15、F-16、F/A-18，米格-29、苏-27战斗机等；¾第四代战斗机：F-22。现代战斗机的发展2007年10月10日星期三北京航空航天大学第27页¾克服“热障”——SR-71、米格-25¾垂直起降——“鹞”式战斗机¾变后掠翼——F-111、F-14¾隐身飞机——F-117、B-2新式战机层出不穷2007年10月10日星期三北京航空航天大学第28页¾第一种实用的喷气式客机——波音707¾宽体干线客机——波音747、空中客车A300¾超声速客机——协和号、图-144¾客机进入电传时代——空中客车A320、波音777¾新一代的民用客机——空中客车A380、波音787民用飞机的发展2007年10月10日星期三北京航空航天大学第29页¾空中预警机用于搜索、监视空中和海上目标，主要有美国的E-3和俄罗斯的A-50等。¾反潜机用于攻击敌方潜艇以保护我方舰队的安全，主要有美国的P-3，英国的“猎迷”等。军用特种飞机的发展(1)2007年10月10日星期三北京航空航天大学第30页¾电子战飞机使用电子干扰设备对敌方雷达和通信设备进行干扰使其瘫痪。主要有美国EA-6B等。¾侦察机用于搜集敌方军事情报，按任务不同分为战略和战术侦察机。主要有美国RQ-4A“全球鹰”等。¾空中加油机是可以在空中为其它飞机进行加油的飞机，主要有美国KC-10等。军用特种飞机的发展(2)2007年10月10日星期三北京航空航天大学第31页¾中国古代发明的“竹蜻蜓”玩具，体现了现代直升机的基本原理。¾15世纪意大利艺术家达·芬奇的画是世界上最早的直升机设计方案图。¾旋翼旋转引起的反扭矩问题。¾早期的共轴双旋翼和横列直升机。直升机的发展2007年10月10日星期三北京航空航天大学第32页¾俄国人Б.尤利耶夫提出用尾桨来平衡反扭矩的方案，并于1911年制造出了验证机。直到现在，使用这种方案的直升机占总数的95%以上。¾第一架可正常操纵的载人直升机、德国的Fa-61于1936年6月26日试飞成功。¾伴随新技术的直升机实用化。直升机的诞生2007年10月10日星期三北京航空航天大学第33页¾60年代前第一代，代表机型米-4和贝尔-47，最大速度200km/h，噪声水平高。¾第二代直升机，70年代中期前，代表机型米-8、“超黄蜂”等最大速度250km/h，噪声有所下降。直升机的分代（1）2007年10月10日星期三北京航空航天大学第34页¾第三代直升机，包括“海豚”、“黑鹰”和“阿帕奇”，出现在90年代前，最大飞行速度达到300km/h，噪声进一步得到控制。¾此后第四代直升机，飞行速度超过300km/h，噪声得到了较好控制，如北约组织的NH-90和美国已经下马的“科曼奇”。直升机的分代（2）2007年10月10日星期三北京航空航天大学第35页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第36页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第37页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第38页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第39页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第40页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第41页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第42页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第43页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第44页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第45页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第46页美国“勘测者”月球探测器2007年10月10日星期三北京航空航天大学第47页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第48页“神舟”六号载人飞船2007年10月10日星期三北京航空航天大学第49页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第50页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第51页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第52页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第53页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第54页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第55页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第56页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第57页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第58页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第59页中国航空先驱——冯如2007年10月10日星期三北京航空航天大学第60页2007年10月10日星期三北京航空航天大学第61页2007年10