航空航天器的发展与展望

航空航天器的发展与展望摘要:在科学技术不够发达的古代，人类虽然对飞行梦寐以求，但始终只能将这 种热情寄托在遥远的幻想中。几千年来中国、印度、希腊和埃及等文明古国流传 着许许多多关于人类飞上天空的神话故事，如我国古代传说中的“嫦娥奔月”和 西方神话中长有翅膀的天使们的各种故事。从古代开始，人类就通过自身的努力 和开拓，制造也风筝和热气球等飞行工具，来追求伟大的以待梦想，这些简单的 手工造制作便成就了飞器的雏形。无数的飞行先驱者不断努力尝试飞行，终于于 1903年12月17日，莱特兄弟综研制的“飞行者”1号飞机首先试飞成功。此后 几十年的光阴里，飞机从实验室走向了战场，正因在战场上的应用而使得其飞速 发展；并而在后来中应用到民航中，而使其作用发扬光大。展望未来，航空器将 会向实用型和智能型方向继续发展。关键词：航天器航天技术应用发展史Abstract : in science and technology is not developed in ancient times, although the dream of human flight, but always only the passion lies in the distant fantasy. For thousands of years in China, India, Greece and Egypt and other ancient civilizations circulate many about the human fly in the sky of fairy tales, such as the ancient Chinese legend of the Moon and Western mythology winged angel s story. Since the ancient times, humans have through their own efforts and development, manufacturing and kite and balloon flight instruments, to the pursuit of great to dream, these simple hand-made production made the aircraft prototype. Numerous flight pioneers constantly try to fly, and finally in December 17, 1903, the Wright brothers fully developed flight aircraft 1 first successful test flight. After decades of time, aircraft from the laboratory to the battlefield, because on the battlefield and the rapid development of the application; and in later applied to civil aviation, and the role of carry forward. Looking to the future, the aircraft will be to the practical and intelligent direction of continued development.引言远古时代那些关于航空航天的神话，深刻影响着人类的生活和思想。这些迷 人的故事，激发着一代又一代人创造飞行器的兴趣，并不断激励着人类进行着各 种飞行冒险和科学实践。在古人幻想飞上天空的几种方法借天神的帮助、飞 禽鸟兽运载、自己身上绑上翅膀和依靠“会飞的车子”中，最终人类还是依赖于 自己的聪明才智和不懈的实践，发明了 “会飞的车子”，实现了飞天的梦想。这 些“会飞的车子”，今天统称为飞行器。如今航空航天技术的发展与应用取得了 巨大的科技成就，放眼未来航空航天的发展前景巨大，商业价值和科学价值都很 高，航天技术的发展将领导人类迈向一个新的科技领域。人类认识自然、改造自然、扩大活动范围经历了十分漫长的过程，从陆地到 海洋，从地面到空中，从大气层内到宇宙空间，在探索宇宙中，人类的科学技术 也在一次又一次飞跃。航天器的发展1、风筝从很久很以前，人类就幻想能够像鸟儿一样在天空飞翔。早在2000年前中 国人就发明了的风筝。中国风筝是被世界公认的最早的飞行器，它具有良好的空 气动力性能，它向人们证明，除像飞鸟、昆虫那种扑翼的方式以外，采用合理的 拉力和升力分开的固定翼面，也是可以实现飞行的。2、热气球早期的气球发明家，从开水的蒸气能直上屋顶，炉火上的烟能上升，联想到热 空气能带人升空，萌发了做热空气球升空的念头。1783年11月21日蒙特尔 菲埃兄弟请两个法国青年乘坐他们制作的热气球，在巴黎市区起飞，飞行25分钟 11公里，并安全降落在巴黎市郊。从此开创了人类升空的历史。这是能够把人类 带到空中的最早的机械了。气球飞行为人类的探险、科研和了解大自然立下汗马 功劳。（二）初步形成1、理论提出也许会令你吃惊，世界上第一个科学思考和研究飞行的是意大利文艺复兴巨 匠达芬奇，他不仅是画家、学者，也同时是航空科学先驱，他通过研究鸟类翅膀， 正确推理出，是空气流过鸟的翅膀才能产生升力，体现了气流与物体发生相对运动而产生升力的思想，而且发现气流流过的速 度越快，产生的升力也越大。另一个重要贡献是绘制了大量有关飞行研究的草图。 许多图符合空气动力学原理，反映出他认识到空气密度和重心对飞行器的重要影 响，他的研究成果并未公诸于世，直到19世纪后期才被发现，但对航空发展未 能起到应有的作用。1903年12月17日，莱特兄弟综合前人100多年的探索飞行，并依据自 己的研究成果，研制的飞行者1号飞机首先试飞成功，开创了人类航空新时代。2、发展1903年12月17日，莱特兄弟综合前人100多年的探索飞行，并依据自 己的研究成果，研制的飞行者1号飞机首先试飞成功，开创了人类航空新时代。1932年罗马尼亚人名叫亨利科安达创造出最早的喷气发动机飞机雏形。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。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9月14日，美国工程师西科斯基研制成功的VS-300直升机， 是世界上第一架实用型直升机，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。1941年5月15日，美国人装惠特尔研制的喷气发动机的E28/39首飞， 从此人类进入喷气飞行时代。在1947美国首次完成超音速飞行，这是航空史上的里程碑2、民用在近代科技中，有不少产品是应国防军事需要而生的，发民到成熟，最后才 广范应用于民众生活中，如电脑便是一个例子，飞机同样是。在过去的100年，民用航空也取得了全面而惊人的发展，现在飞机越来越 成为我们日常生活中不可缺少的交通工具，从最初的只能载客46人，发展到 今天可载400500人，速度从的每小时几十千米，发展到今天的每小时2000 千米。在客运飞机大量使用之前，首先担负民用客运任务的是飞艇。1909年11 月16日，德国齐伯林创办德国航空运输有限公司，这是世界上第一家商业性民 用航空运输公司。固定翼飞机用于民间定期商业客运始于1914年，民用航空的大发展是在两 次世界大战之间，1916年7月15日，美国木材商人威廉波音创立波音公司1902年2月4日一1974年8月26日，架圣路易斯精神号由林白驾驶 首次完成单人不着陆飞越大西洋，有趣的是该机没有前视风档玻璃，飞行员全靠 潜望镜进行飞行，这在航空史上是个壮举。波音247和DC-3在世界民航机历史有着重要地位，尤其是DC-3客机， 它为民航业带来一场革命，是第一种能赢利的飞机。总共产生超过万架，而至今 有的飞机仍在飞行。到20世纪50年代，民用航空开始进入喷气时代，世界上第一种喷气客机 是英国的彗星号飞机，随后法国的快帆，苏联的图一104也相继面世。进入 60年代，美国后来居上，波音707客机一投入市场，便取得了巨大成功。中国 在70年代也曾使用过该机。60、70年代出现超音速客机和超大型宽体客机（B747，1970年投入运 营和协和）代表着现代航空技术的商业化，从事航空运输的航空公司大量出现， 广大公众航空旅行的时代终于到来了。（四）展望在民用航空器方面，今后民用飞机的发展将面向三个方向：一是大型亚音速 运输机。估计到2020年航空运输主要靠亚音速客机。二是先进超音速客机。虽 然协和超音速客机已退出历史的舞台，但并不能说明超音速客机的发展就没有 前途了，随着航空技术的发展和人类对航空运输的需求不断增加，超音速运输飞 机还将受到重视。三是偏转旋翼式垂直起降支线客机。为解决中心机场的拥挤问 题，需要垂直起降飞机实施疏散客流，并进行市区对市区的运输。因此，需要利 用可偏转旋翼的支线客机完成这一使命。在军用航空器方面，未来的作战飞机将进一步向信息化、综合化、一体化和 智能化的方向发展。作战飞机以信息技术为基础，通过数据链与战场上的C4ISR 系统以及有关装备组合成一体。作战飞机将提高突防能力和战斗生存能力，装备 高性能的发动机，提高飞机的高低空性能和短距垂直起降能力，提高电子对抗环 境下的作战能力。歼击机将具有非常规机动、高敏捷性和超音速巡航能力。战略 轰炸机将具有更强的突防能力。战略侦察机将装有高性能的光电侦察设备。直升 机将装用新型旋翼。无人机的地位和作用将进一步提高，数量也将增加。二、航天技术航天技术是指将航天器送入太空，以探索开发和利用太空及地球以外天体的 综合性工程技术，又称空间技术。（一）组成1、航天运载器技术。航天运载器技术是航天技术的基础。要想把各种航天 器送到太空，必须利用运载器的推力克服地球引力和空气阻力。常用的运载器是 运载火箭。运载火箭主要由动力系统，控制系统，箭体和仪器，仪表系统组成。为了使 航天器获得飞出地球所需要的速度，靠单级运载火箭的推力目前难以达到。为此， 人们发展了多级运载火箭。多级运载火箭是由几个能独立工作的火箭沿轴向串联 组成。2、航天器技术。航天器是在太空沿一定轨道运行并执行一定任务的飞行器， 亦称空间飞行器。航天器分无人航天器和载人航天器两大类。无人航天器按是否环绕地球运行又分为人造地球卫星和空间探测器等，其中 人造地球卫星按用途分为：科学卫星:用于探测和研究；应用卫星：直接为 国民经济和军事服务；技术试验卫星：用于技术试验和应用卫星试验.空间探 测器按探测目标分为月球探测器，行星（金星，火星，水星，土星等）探测器和星 际探测器.载人航天器按飞行和工作方式分为载人飞船，空间站和航天飞机等.其中载 人飞船可分为卫星式载人飞船，登月式载人飞船和行星际载人飞船等；空间站可 分为单一式空间站和组合式空间站。3、航天测控技术.航天测控技术是对飞行中的运载火箭及航天器进行跟踪测 量，监视和控制的技术.为了保证火箭正常飞行和航天器在轨道上正常工作，除 了火箭和航天器上载有测控设备外，还必须在地面建立测控（包括通信）系统。地 面测控系统由分布全球各地的测控台，站及测量船组成。航天测控系统主要包括： 光学跟踪测量系统，无线电跟踪测量系统，遥测系统，实时数据处理系统，遥控 系统，通信系统等.（二）、发展自从1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星上天以来，到1990年12 月底，前苏联、美国、法国、中国、日本、印度、以色列和英国等国家以及欧洲 航天局先后研制出约80种运载火箭，修建了 10多个大型航天发射场，建立了完 善的地球测控网，世界各国和地区先后发射成功4127个航天器。其中包括3875 个各类卫星，141个载人航天器，111个空间探测器，几十个应用卫星系统投入 运行。航天员在太空的持续飞行时间长达438天，有12名航天员踏上月球。空 间探测器的探测活动大大更新了有关空间物理和空间天文方面的知识。到上世纪 末，已有5000多个航天器上天。有一百多个国家和地区开展航天活动，利用航 天技术成果，或制定了本国航天活动计划。航天活动成为国民经济和军事部门的 重要组成部分。航天技术是现代科学技术的结品，它以基础科学和技术科学为基础，汇集了 20世纪许多工程技术的新成就。力学、热力学、材料学、医学、电子技术、光 电技术、自动控制、喷气推进、计算机、真空技术、低温技术、半导体技术、制 造工艺学等对航天技术的发展起了重要作用。这些科学技术在航天应用中互相交 叉和渗透，产生了一些新学科，使航天科学技术形成了完整的体系。航天技术不 断提出的新要求，又促进了科学技术的进步。（三）现状现代战争的实践预示，空中战场将成为现代战争的一个主要战场。如果空军 不具有必要抗击和反击力量，就会导致战略被动。现代战争通常从空中突袭开始， 并贯穿战争的始终，通过外科手术式空袭就可达到有限的战略目的。现代作战 是双方整体作战系统的较量，平面的优势难以和立体优势相抗衡，需要的是陆、 海、空、天、电力量的最佳组合和作战交通相互匹配所形成的整体威力，而制空 权成为其首要因素。空军是夺得战争主动权的主要力量。二战后的诸多局部战争表明，每场战争 一开始，交战双方总是围绕军事信息斗争、航空航天侦察和夺取制空权展开较量。 在现代军事信息斗争中，空军是一支劲旅。高技术的应用，使信息技术广泛渗透 到各种武器装备、各种作战手段和战场指挥控制中去，因此，交战双方争夺电磁 频谱使用权和控制权的斗争异常激烈。在信息战的诸多形式中实体攻击和电子战 是主要形式，而这些又都是空军的优势。（四）民用在设计之初，科学家们也许没有预料到卫星导航定位技术今天会被如此广泛 地应用在民用领域。由于其独特的作用，如今卫星定位技术已经渗透到民用范围， 初步形成了一个新兴的高科技产业。卫星导航定位技术涉足消费市场，迅速进入人们的日常生活，GPS照相机、 GPS手机、GPS手表等。GPS用户机正在向寻人机、引路仪、计时器、紧急报警、 急救报警和医疗救助等消费品方向发展，形成了相当规模的产业群体，成为卫星 应用首先进入大规模产业化发展的领域之一。专家预测，GPS消费产品市场将成 为今后5至10年内主要的、会有爆发性增长的市场。卫星导航定位技术的演变扯出了航天技术民用的活题，除了高高飘在天上的 卫星和太空实验室，我们身边是否有类似航天器上的技术?航天技术如何落地成 为触手可及的现实?控制、材料研究、密封技术等领域内的最精尖技术；二是突 出的系统集成能力，将跨学科、跨门类的技术综合运用，同时确保高精确性、协 调性和经济性，这是航天技术的更重要特征。（五）作用航天技术是20世纪中叶飞速发展起来的一门尖端技术，是当今世界高科技 群体中对现代社会和国民经济发展最有影响的科学技术之一。人造卫星的上天， 使巨大的地球变成一个“地球村”，第一次使人类认识到“地球之斜。现今的应 用卫星（广播通信卫星、遥感卫星和导航定位卫星）都是利用相对地面的高位置条 件大范围获取信息和传输信息的航天器，卫星应用使人类开发利用信息资源的广 度和速度产生了质的飞跃。航天技术与信息技术相结合，推动了人类的“知识爆 炸”，卫星上天40多年来，人类的发明创造超过了过去2000年的总和，国民经济 信息化与全球化浪潮滚滚而来，正以巨大的历史力量推动发达国家经济进入后工 业社会。信息流通的加速带动了材料、能源、资本、商品、技术和知识流通的加 速，再没有一个国家能置身于世界经济大循环之外，使各国的生产力、生产关系、 生活方式和社会上层建筑发生了显著变化。当前，知识经济已初见端倪，航天遥感 技术为人类对地球和宇宙空间自然现象及其规律的认识与研究提供了前所未有 的条件。通信卫星与光缆、计算机相结合,形成了新的信息、知识传播技术，使得 时间因素和空间因素在很大程度上失去了对信息和知识传播的障碍作用。信息和 知识的交流越来越国际化、非物质化（无纸化交流、远程教育）和同步化（信息提 取在时间上的随意性和同时性）。人类通过国际通信卫星和光缆构成的信息高速 公路将以往分散、重复性很大的科学研究活动，变成了全人类智力在最新起点上 有序接力，多学科互相碰撞，将进一步引发人类知识的“裂变反应”。人类知识的 生产、传播方式正在发生重大变化，科学技术在生产力诸要素中的作用迅速增加， 使社会生产力突飞猛进地增长，同时也将促使21世纪社会经济结构向信息社会 和知识经济过渡。航天技术对国民经济的贡献除了上述直接作用以外，还在于它对科学技术的 结构性变革和对其它先进技术的发展起着某种先导作用或带动作用，并向社会扩 散相关技术来促进传统产业的技术创新,从而产生巨大的间接效益。参考文献1. 王建云.纪念人类航空一百周年.中国航空,2003年第6期2. 方方.航空史上的第一次.中国航空3. admin.人类航空百年回顾与展望.北京晚报,2003-12-174. 李大光，王宏德.“航空百年回顾展”解说词：飞翔的文明.北京晚报5. 梁小宾.航天器发展史从热气球到航天飞机.天涯社区论坛6. 张道恒.中国航天技术的发展与展望.山西教育网7. 中内协网