航空航天发动机的历史与未来展望

达芬奇设计的扑翼机雪鸟号，2010年8月在加拿大安大略省的五大湖滑翔俱乐部成功完成首次处女航，它以平均25.6公里的时速在空中飞行了19.3秒，飞行距离达到了145米。32米的翼展接近波音737大型客机，重94磅，飞机由飞行员在驾驶舱里蹬车轮提供动力，跟车轮连在一起的滑轮和绳索会带动机翼上下扑动，产生向上向前的动力。惠特尔w1x离心式喷气发动机涡轮喷气发动机冲压发动机涡轮风扇发动机较涡轮喷气发动机阻力大，速度慢，结构复杂省油！！！广泛的应用于民用客机，军用运输机涡轮螺旋桨发动机综合了涡轮风扇发动机和活塞式螺旋桨发动机的优点，使其在低空具有极高的经济效益，但受限于航速，目前只在支线客机上有小规模应用。涡轮-冲压喷气发动机综合了涡轮喷气发动机和冲压发动机的优势，可以在自主起飞的条件下实现高马赫数飞行，在军事航天领域具有极高的利用价值。装配了涡轮-冲压喷气发动机的SR-71“黑鸟”侦察机（1963年定型）最高升限：30,500米最高航速：3,70马赫(4,062千米/小时)2010年定型的X-37B可以在火箭-冲压发动机的推动下达到25马赫（30000km/h）随着人类的脚步从天空迈向太空，传统的发动机已经不能满足人类对于发动机具有更高推力、更高比冲量的要求。尤其在进行星际旅行时，前文介绍的发动机已经无法胜任，下面介绍四种面向未来科技的发动机。等离子发动机核动力发动机反物质发动机光子火箭发动机“土星5号”的第一级装有2075吨液氧煤油推进剂。一旦发动机点火，它可以在2分34秒内全部“喝”完这些“饮料”。高温气体以2900米/秒的速度喷射，却仅仅够将47吨的有效载荷送上月球。在全部能够产生的3500吨推力中，很大一部分被用来“拖”起火箭自身和2000多吨燃料。等离子发动机，采取了一种和化学火箭完全不同的设计思路。它使用洛伦兹力让带电原子或离子加速通过磁场，来反向驱动航天器，等离子火箭在一定时间内提供的推力相对较少，然后一旦进入太空，它们就会像有顺风助阵的帆船，逐渐加速飞行。核动力航母和核潜艇上面都使用了核动力发动机，这种发动机是靠核裂变反应堆的动力来推动螺旋桨。太空中没有水或空气作为介质，必须采用喷气的方式提供动力。一种核动力发动机是用裂变产生的热能加热推进剂使其喷出产生推力。这种方式的发动机相对容易制造且体积较小。但是这种方式会消耗掉大量推进剂，使得发动机的比冲量降低。另一种核动力发动机的机制是利用核反应自身产生的高能粒子，从而避免了使用了推进剂。并且这种核动力发动机还可以利用磁场控制粒子流的喷射方向以改变运动方向。但是这种发动机造价昂贵且体积庞大。与核动力发动机类似，也可以利用反物质与物质之间湮灭产生的大量热量制造航天发动机。反物质发动机具有许多优势，其一是燃料效率高，具有极大的比冲量。其二是湮灭反应可以自发进行不需要很大的反应堆，可以大大减轻发动机重量。其三是反应原材料——反物质理论上可以通过粒子加速器将能量转化为反物质，并且保存反物质的技术也正在趋于完善。作为一种仅仅停留在理论中的发动机，反物质发动机需要克服的最大的难题是如何解决反物质的制造和储存问题。在这个问题得到解决之前，目前相对显示的方法是利用少量反物质的湮灭反应触发核反应从而减少核动力发动机反应堆的大小光子火箭发动机(photonrocketengine)是靠电磁辐射量子(光子)的定向流产生推力的火箭发动机。这种发动机在理论上具有最高的效能和比冲，它的主要结构部件是光子源。为了在光子源中获得足够大的光压，需要有50000～250000K的高温。这种发动机尚处于理论探索阶段。未来机器人功能一、保障人体健康，预防疾病未来机器人可以定期为人类进行健康检查并自动保存分析数据，可以做出疾病预警及时提出就医建议。还可以协助人类制定锻炼计划、饮食结构。它可以使人体的更多疾病在初期得以发现并及时治疗，使人类生活更加健康，延长人类的寿命。二、实现更多功能，解放人类未来机器人可以在更加复杂、多变、恶劣的环境中稳定工作，可以实现更多功能，替人类完成更多劳动量大、枯燥乏味的工作。它可以解放人类劳动力，提高人类的生活水平。三、更加智能化的人机交互未来机器人可以更加个性化的依据每个用户的特殊需要完成任务。同时，它可以通过语音、文字、图像等多种方式实现与人类的交流，实现人机关系更加高效、健康、舒适、安全的目标。