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1、航空航天技術的發(fā)展,一、航空技術的發(fā)展,我國在戰(zhàn)國時代有了風箏、三國時代有了孔明燈、晉代有了竹蜻蜓、宋代有了火箭的發(fā)明。它們是人類早期對重物升空的嘗試。,達芬奇和他的飛機草圖,1505年，達芬奇寫成了研究手稿論鳥的飛行。達芬奇是大畫家，在這篇論文中，圖文并茂。根據(jù)鳥的飛行原理，達芬奇設計了飛機、降落傘、直升機。他考慮最多的是撲翼機。,熱氣球,1783年10月21日法國的蒙格菲兄弟在巴黎成功地進行了載人的熱氣球試驗。,齊柏林和他的飛艇,1900年7月德國的齊伯林以鋁為構件的硬式飛艇試驗成功。時速達每小時30公里。齊伯林的飛艇幾經(jīng)改進，到1911年的齊伯林七號，裝有420馬力的發(fā)動機，時速大約每小
2、時58公里，并且被用于第一次世界大戰(zhàn)，去對法國作戰(zhàn)。,凱利和他設計的飛機,18091810年凱利分三次在英國的自然哲學、化學和技藝雜志上發(fā)表了題目為論空中航行的論文。這是世界上最早的航空論文，也是世界上現(xiàn)代航空的標志。所以凱利后來被人們稱為“航空之父”。,利林塔爾和他的飛行圖,德國的利林塔爾，1889年發(fā)表了一本鳥類飛行的藝術，這本書對后來的飛行影響很大。為了改進他制造的滑翔機，他進行了2000次以上的飛行試驗。他對滑翔機不斷改進，最長的一次飛行是從15米高的山頭上起飛，滑翔了300米遠。,蘭利和他的飛機,蘭利將他的研究結果寫成一本書空氣動力學實驗。這本書是最早的比較系統(tǒng)的實驗空氣動力學著作，
3、對后來的飛機研究者，包括萊特兄弟影響很大。,萊特兄弟和他們的飛機,美國在俄亥俄州開自行車修理店的萊特兄弟為德國的利林塔爾的犧牲精神所鼓舞，決心試制飛機。他們首先從制造滑翔機開始，從1899年開始，逐漸改進。1901年萊特兄弟（哥哥 Wilbur Wright，18671912,弟弟Orville Wright，18711948）為了實驗和改進翅膀，建造了風洞，他們研究與比較了200種以上的機翼形狀。到1902年秋，已經(jīng)積累了上千次滑翔經(jīng)驗，掌握了飛行的理論與技術。,最后，他們決心制造裝有發(fā)動機與螺旋槳的飛機。經(jīng)過艱苦的研究，終于制成了4缸8馬力的內(nèi)燃發(fā)動機，并且用樅木制造了螺旋槳。1903年1
4、2月17日在北卡羅來納州的刺鬼山海岸（Kill Devil Hills beach），對他們制成的“飛行者”1號進行了試飛。經(jīng)過4次試飛，最好的成績是在空中飛行59秒，飛行距離259.7米的記錄。那次試飛，他們發(fā)了50封邀請信，結果只來了5個人，報界對此反映冷淡。,1904年進行了“飛行者”2號試飛，總共飛行了105次，最長飛行記錄是飛行了5分鐘，距離為4.4公里。后來他們對飛機的操縱性能做了改進，1905年6月，制成了“飛行者”3號。經(jīng)過50次試飛，在10月5日達到了持續(xù)飛行38分3秒、飛行距離38.6公理的記錄。經(jīng)過各種姿態(tài)的飛行試驗，說明這架飛機已經(jīng)具備實用性。,萊特發(fā)明的飛機雖然已經(jīng)達
5、到了實用階段，但是要得到社會的承認與支持還經(jīng)過了一段艱苦的努力。萊特兄弟首先向美國陸軍談判，希望獲得支持，但是陸軍反應冷淡，說是要等到他們造出除駕駛員外能攜帶一名人員的條件下能夠平飛時，才會考慮定購。后來他們又同英國人談判也未有任何進展。在1906、1907這兩年中，他們沒有試驗，而是轉而改進發(fā)動機與螺旋槳。到1907年春，他們又制造了一架新飛機，由萊特兄長帶到歐洲，商談申報專利與生產(chǎn)問題，也沒有得到什么結果。整個世界對他們數(shù)年的成功試飛沒有什么反應。,1907年12月23日，美國政府愿意提供25000美元的資金，招標制造一架能載兩人、飛行速度每小時64.4公里、飛行距離125公里的飛機。為了
6、說服美國官方，1908年2月萊特兄弟進行了一次飛行表演，美國戰(zhàn)爭部同意到場觀看。同年3月萊特與戰(zhàn)爭部簽訂制造飛機的協(xié)議。 1908年8月萊特弟弟在法國、1908年9月萊特兄長在美國進行了飛行表演。都相繼取得了成功，這些成功的表演新聞界廣為報導，這才使他們成為全世界注目的英雄。,馮如 1883-1912,馮如，廣東恩平人，12歲赴美當童工，后在一家工廠當工人。經(jīng)過數(shù)年的自學研究，積累了不少機械制造方面的知識。1906年，馮如在舊金山與當?shù)厝A僑和親友集資創(chuàng)辦飛機制造公司。1907年，廣東機器制造廠在美國奧克蘭市成立，從事研制飛機。經(jīng)歷了6次失敗后，在1911年初，于奧克蘭市成功地進行了多次航空表演
7、，而且創(chuàng)造了時速105公里的新記錄。當時孫中山先生也在美國，觀看了他的飛行表演，在觀看后發(fā)表講話時對馮如的成功大加稱贊，鼓勵他回國為祖國服務。1911年3月馮如回國，不幸在1912年8月25日的一次飛行表演中因飛機失事而犧牲。,林白 1902-1974,1920年美國的企業(yè)家奧太格懸賞25000美金，給第一個從紐約到巴黎的飛行者。1927年5月21日，美國人林白（Charles Augustus Lindbergh,19021974）領走了這筆獎金，航程5810公里，歷時33.5小時。林白后來多年任泛美航空公司的高級技術顧問，他也是第一批改進機械心臟泵的發(fā)明者之一。,人們終于迎來了20世紀這個
8、航空的新世紀。從1916年開始，在英國、荷蘭、比利時、德國、法國、蘇聯(lián)、美國等國先后成立了國內(nèi)與國際的航空公司，辦理客貨運。19501970年間，在歐美各國的長途客運幾乎都讓位給航空了，而鐵路長途客運倒閉。在二次世界大戰(zhàn)之后，又出現(xiàn)了噴氣式超音速飛機。所有這些都得益于力學的發(fā)展。,二、航天技術的發(fā)展,齊奧爾可夫斯基在1898年完成了論文利用噴氣工具研究宇宙空間，但是論文直到1903年才在莫斯科的科學評論雜志上發(fā)表。論文開創(chuàng)了變質(zhì)量力學，并且由此推導出火箭運動的基本公式，后人稱之為齊奧爾可夫斯基公式。論文導出了火箭要克服地球引力所要具有的最小速度，即第一宇宙速度為每秒8公里。并且給出了液體燃料是
9、最理想的推進劑。1919年齊奧爾可夫斯基發(fā)表了論文太空火箭列車。這是關于多極火箭的最早的研究。,法國人埃斯諾貝爾特利（Robert Esnault-Peltrie,18811957）獨立于齊奧爾可夫斯基的工作，在1912年發(fā)表了論文關于無限減輕發(fā)動機重量的可能性的結果的思考。論文得到了和齊奧爾可夫斯基相同的結論。他計算得到火箭逃出地球的速度為每秒11.28公里，即現(xiàn)今說的第二宇宙速度。他設計了到達月球、金星與火星的火箭以及飛行策略。 齊奧爾可夫斯基與埃斯諾貝爾特利的研究工作奠定了航天技術的理論基礎。,戈達德和他的液體火箭,奧伯特作液體火箭試驗（右立者）,布勞恩和他的V-2火箭,從1944年起，
10、直到1945年德國法西斯覆滅，德國共向盟國各地區(qū)、特別是英國發(fā)射了V2火箭3745枚。,布勞恩投降美軍后，到美國陸軍裝備設計研究局工作，后任陸軍彈道導彈發(fā)展處處長。1955年入美藉。先后領導研制成功紅石、丘辟特、潘興等火箭，并用火箭發(fā)射美國第一顆人造衛(wèi)星成功。19601970任馬歇爾航天中心主任，1961年任肯尼迪總統(tǒng)的空間事務科學顧問，分管阿波羅工程。美國將人送上月球，就是用的他主持設計的土星火箭。1970年任美國國家航空航天局主管計劃的副局長，1972年辭職?？梢哉f布勞恩的一生，是研制火箭成功的一生。,蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星,1957年10月4日，蘇聯(lián)在拜科努爾航天發(fā)射場發(fā)射成功第一顆重83.
11、6公斤的人造衛(wèi)星。它的軌道近地點215公里、遠地點947公里。它在天上運行了92天。這顆衛(wèi)星進行了高空空氣阻力的測量，完成了地面大氣密度的測量等多方面的研究。,第一個宇航員伽伽林Y.A.Gagalin1934-1968,1961年4月12日，蘇聯(lián)把宇航員加加林送入地球軌道，運行了108分鐘，開辟了人類進入太空的紀元。,美國阿波羅11的發(fā)射指揮隊伍,阿波羅11號是美國國家航空航天局的阿波羅計劃中的第五次載人任務，是人類第一次登月任務。1969年7月20日，阿姆斯特朗與奧爾德林成為了首次踏上月球的人類。,以再入大氣所遇到的力學問題來說，就要求解決：再入大氣時的入角大小要合適，過大過小都不行；再入大氣后的數(shù)分鐘內(nèi)，由于大氣的電離層隔斷無線電通訊，要解決飛行器精確自動控制的能力問題；再入大氣后飛行器與空氣摩擦產(chǎn)生的高溫（1000以上）問題等。而在所有飛行的各個環(huán)節(jié)中，火箭的條件，包括加速度、溫度都要控制得適合人的生存。,火箭要解決的技術問題,航天飛機,航天飛機是一種垂直起飛、水平降落的載人航天器，它以火箭發(fā)動機為動力發(fā)射到太空，能在軌道上運行，且可以往返于地球表面和近地軌道之間，可部分重復使用的航天器。,航天飛行還在發(fā)展，前程無量。,
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