航空航天概论结课论文

航空航天概论结课论文论SR-71黑鸟的性能与结构特点SR-71作为一个文科生，其实我真的对航空航天知识了解甚少，但经过这一个月的 学习，也总算是小有收获。在课堂中出现过的诸多飞行器中，我最感兴趣的，要 数SR-71黑鸟了。SR-71是美国洛克希德公司研制的双座双发动机涡轮喷气式高空高速战略 侦察机，其基本参数如下：机员：1名或2名机长：32.74米机高：5.64米 翼展：16.94米 翼面积：170平方米 最大起飞重量：77.11吨 最大飞行速度：3.2倍音速 侦察高度：24000米 作战半径：1930千米1964年7月25日，约翰逊发表讲话，透露了洛克希德公司正在研制第二种 速度3倍音速的军用飞机，编号为SR71，是一种可在世界范围内使用的先进 远程战略侦察机。SR-71型总计制造了 32架。1962年6月，美国空军对R/RS-71进行了模型 审查，同年12月6日签订了制造6架试验机的合同，最后把侦察攻击型RS-71 改为战略侦察型SR-71A，共制造了 29架，其教练型SR-71B制造了 2架。此外， 还用YF-12A的1号机和地面试验机的部件改装了一架SR-71C。它的改型也有三 种：A型，战略侦察型，共生产25架；B型，教练型，共生产2架；C型，由A 型改装的教练型。由于我对SR-71的了解极少，无法对它进行极为详细的描写，所以我只选择 了几个简单的方面作为我的结课论文的内容。机身:n SR-71的机身大部份都是钛，为了降低成本，制造过程中使用的是可在较低 温度软化而较易加工的钛合金，完成的飞机会涂上一种趋近黑色的暗蓝色，以加 强热辐射冷却与高空的伪装效果，因此当它翱翔于天际时，我们便仿佛看到了一 只真正的黑色巨鸟。飞机的主翼内侧蒙皮的主要部份其实是皱纹状的。热膨胀会使平滑的蒙皮撕 裂或卷曲，而将蒙皮做出皱折让它能向垂直方向伸展，避免应力过强，同时也增 强纵向强度。此外，SR-71在机身中心附近那里的蒙皮薄而易破，很大一块区域的下方都 没有结构梁提供额外支撑，因此部分飞机上在那里贴有红色的警示条，以防止维 修人员不慎破坏蒙皮，电脑：飞机研究中，计划早期的类比式进气电脑并不总是能跟得上立即的飞行变 化，若内压力过高，且进气锥处在不正确的位置，激波会突然在进气口前中断， 从而使得使进入压气机的气流立即停止，推力下降且排气温度开始上升。由于突 然失去一半动力造成两边推力大幅度的不对称，进气未启动会造成向一边的狂暴 的偏航，结果是立即地反向偏航，常常也发出巨大的爆声。飞行员与侦察系统官 偶尔会经历到他们的压力服头盔撞上座舱罩，直到未启动平息下来的状况。因此后来黑鸟换上了新的数码进气电脑，洛克希德的工程师们发展的引擎进 气控制软件，能重新捕获漏失的激波，在飞行员感觉到未启动的发生之前就重新 点燃引擎。SR-71的机工们精确地调整了数以百计的前部空气旁通门，这对控制 激波、防止未启动与增强性能有一定的帮助。两侧脊线：原先的黑鸟其实并没有两侧脊线，看起来就像个放大版的F-104,但雷达工 程师说服了空气动力学专家，增加了一些风洞测试。他们发现两侧脊线可以产生强力的涡流，在接近机身前段会产生大幅度的额 外升力，于是就可以减少三角翼的装置角，以获得较高的安定性与较低的高速阻 力，还能增加载油量以获得更远的航程。由于强力涡流在高迎角时可延缓失速， 落地速度也可以减低，还可进行高G回转直到引擎熄火。这样的设计至今仍出 现在许多最新型的隐形无人机上，让这些飞机允许无尾翼设计而兼具安定性与隐形性。燃油：操作SR-71 小时的油费就要24,000到27,000美元。相对之下U-2只需 要它的三分之一，但U-2的飞行速度只有SR-71约四分之一，此外，它可携带 的侦察设备还少了许多。不得不说，SR-71极其高昂的使用费用，也是它这么早 就退役的一大原因。60年代问世的“黑鸟”即将走到其生命的尽头，不过，即 使SR71全部退役，但如今已经变成NASA飞行试验机的“黑鸟”，仍将在 科研战线上超期服役。动力装置:黑鸟的J58发动机黑鸟使用的J-58发动机是唯一可以持续使用加力燃烧室的军用发动机，当飞 行速度愈高的时候，发动机的效率也随之提升。每一具J-58能够产生145千牛 顿的静推力。能够让飞机达到三马赫，又必须提供亚音速的气流给发动机，对涵道设计 而言是必要的。在两个进气口前端各有一个圆锥形、可移动的进气锥，在地面上 或亚音速飞行下锁定在最前方的位置。自1.6马赫开始，进气锥会逐渐向后移动， 最大到26吋。原始的进气电脑是类比式的设计，依据皮托管静压测量、俯仰、 滚转、偏航、迎角等等的输入资料，算出进气锥所需要的前后移动距离。这么做 可以将进气锥尖端产生的激波维持在进气口，使气流减速到1.0马赫的激波为止， 之后的亚音速气流就可以让引擎使用。这个在涵道内进行激波的捕获称为“启动 进气”。压气机前方会因而产生巨大的压力。泄气孔和旁通门设置在涵道和引擎 舱内，以维持进气压力，使涵道能持续地“启动”。在3.2马赫巡航下，进气压 力的增加估计提供了58%的可用推力，压气机提供了 17%,而加力燃烧室提供了 25%,这时几乎就是SR-71的最佳设计点。J-58另外一项特点就是他可以算是混合喷气发动机，但是当黑鸟于高速飞行 时，通过激波锥压缩的核心气流温度会高出许多，而这时候气流尚未经过压缩和 燃烧段，过高的温度使得喷入燃烧室的燃料量必须减小，以免接在后面的涡轮叶 片会因为高温而溶化。当速度接近3马赫的范围时，通过激波锥与压缩段的气流 具有的温度已经非常高，这时候没有任何燃料会与核心气流混合。黑鸟仅仅依靠加力燃烧室产生的推力来飞行，没有其他的飞机是以这样的方 式运作，这亦是它的独特之处。设备：SR-71主要任务载荷包括侦察照相机、红外和电子探测器、AN/APQ-73合成 孔径侧视雷达等先进的电子和光学侦察设备，但都处于绝对保密的状态，外界了 解甚少。但通过对其飞行速度和光学照相机的分析，一小时内它能完成对面积达 324000平方千米的地区的光学摄影侦察任务。换句话说，它只需要6分钟就可以 拍摄得到覆盖整个意大利的高清晰度照片。它的光学镜头的性能超乎一般的想 象，但分辨率高度保密。此外，为了避免飞机向前飞行引起的误差，侦察照相机 均装在导轨上，摄影时向后运动，使得相机相对于地面静止。世界纪录：SR-71至今仍然是世界上有人驾驶的最快的飞机，并且保有两项纪录：1976 年7月28日当天，一架SR-71创下时速3,529.56公里的速度纪录，以及25,929米 的高度纪录，只有前苏联的MiG-25狐蝠式高空拦截机曾经在1977年8月31日达 到更高的37,650米。它可以在24公里的高空，以每秒72平方公里的速度扫视地 表。SR-71也保有在1974年9月1日创下的从纽约到伦敦的纪录：1小时54分56.4 秒。（协和式客机飞行同样的路程要3小时20分，而最快的亚音速客机波音747则 需要7小时。），由此可见其速度之快。此外，在一次驾驶黑鸟后，吉姆瓦金斯上校也曾兴奋的说过：“那简直是神 圣的经验，我根本没想到它飞得如此快。”实战状况：上世纪70-80年代，美军经常派出SR-71高速侦察机飞临朝鲜进行航空侦察。时任朝鲜人民武力部部长的吴振宇计划在1982年4月15日前击落一架美军侦察 机，以此作为金日成主席70周岁生日礼物。1982年3月的一天，朝鲜人民军防空部队通过雷达跟踪监视到SR-71由黄海 康翎半岛上空侵入朝鲜领空。接到报告后，吴振宇立即指示银晶里基地准确算出 SR-71的飞行速度和飞行时间，随后下达攻击作战命令。可惜的是，3枚“织女 星”导弹未能有效击中SR-71，只是击伤了 SR-71的部分机体，因此SR-71最 终仍是顺利保全了它从未被击落的神话。SR-71黑鸟于1963年2月开始研制，1964年12月开始试飞，1966年1月交付 使用，1990年全部退役。可以说，它真正翱翔于蓝天的时间只有三十年都不到。 但我们却都无法否认，这些年里，它所创下的那一个个无法被超越的记录，以及 那些传奇般的故事。个人心得:在我眼中，SR-71黑鸟集优雅与美丽于一身，它是个有如神话般的存在，在 我仅存的那些关于航空航天飞行器的知识里，我从未见过有一种飞机能飞得像它 一般高，像它一般快。它黑色的外表，修长的机身，使得在蓝天中恣意翱翔的它 像一只真正的黑色飞鸟，也使得它无愧于“一代谍王”的称号。尽管这个学期的航空航天概论课只上了一个月都不到，但我个人感觉真的收 获良多。我承认，我的结课论文很大一部分来自于网络的“帮助”，但我也真的 从中学到了许多。作为一个文科生，我的确对这些知识了解不多，但我也的确从 课堂上学到了许多，也许这些不能作为我的专业知识来学习，但我认为，它完全 可以当做一种兴趣，我可以从中获得许多知识，许多乐趣。这个学期开设的航空 航天概论课，真的让我收获颇多。