航空科技发展 完美PPT

西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二航空科技发展袁昌盛西北工业大学航空学院《航空航天技术概论》之开场白西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二主要内容1.航空科技历程2.第一次世界大战与航空3.第二次世界大战时期4.航空喷气时代的来临5.现代喷气作战飞机6.民用飞机的发展西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二1.航空科技历程西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二1.1航空研究的早期探索西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二模仿鸟类的尝试•IcarusandhisfatherDaedalusandtheirescapefromKingMinos'prisononCrete.•Legendhasitthattheyhaddifficultywithstructuralmaterialsratherthanaerodynamics.•将羽毛或轻质木材粘贴在手臂上，尝试飞行•结果常常是灾难性的(Picturefromawoodcutof1493)西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二罗吉尔·培根R.Bacon•欧洲文艺复兴的前夜，曾出现一位认真思考飞行器的人，英国学者罗吉尔·培根（R.Bacon，约1220~1292）。•在大约1250年成书、1542年才出版的著作《工艺和自然的奥秘》中，培根提出了动力飞行的概念。虽然他的设想还相当简单粗糙，但人们把他看作历史上第一个提出类似20世纪飞机概念的人。•培根终生不得志，生前曾将手稿送给一些宗教领袖，但没有得到重视，加之其著作大都在他死后几百年才出版或译成通用文字，因此培根的飞行器思想没有对后世产生什么影响。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二达·芬奇•达·芬奇（LeonardodaVinci1452~1519）是世界文化史上最伟大的人物之一。•美国著名科学史学家乔治·萨顿（G.Saton）曾指出：“写一部有关他的天才作品的完整研究著作，也就意味着写一部15世纪科学技术的真正百科全书”。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二达·芬奇的航空学研究达·芬奇的航空学研究可以分成三大部分：•关于飞行的理论和原理•飞行的稳定性和控制•飞行器设计可惜由于历史原因（不被当时理解，多种论文、手稿没有发表），达·芬奇对航空发展没有产生任何影响。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二扑翼机探索和设计阶段•17世纪~18世纪，欧洲航空发展处在一个特殊的扑翼机探索和设计阶段。•在这个阶段里，没有出现航空学理论研究的事件和成果。而且由于胡克和波莱里论断的影响，模仿鸟类进行冒险飞行的人明显减少。•在热气球飞行成功之前，扑翼机设计成了这个时期的主题。虽然从技术发展角度和对后世的影响来看，这一时期的探索工作没有多少价值，但与过去那些纯粹的飞行冒险来比，这些努力仍然是重大的进步。•扑翼机的设计开端于达·芬奇，后来有许多类似的设计者。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二航空之父--乔治·凯利•G.Cayley（1773~1857）为重于空气的航空器创立了必要的飞行原理•论文《论空中航行》(1809)被认为是现代航空学诞生的标志•论文阐述了飞机基本原理，分析了稳定性、安全性和操纵性的重要性，提出许多重要概念。•他的研究成果远远超出了时代，在他之后近百年间，也没人超过他的水平或认识到他的发现的重大意义。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二凯利的滑翔机•Thefirstsuccessescamewithgliders.•SirGeorgeCayleymadethefirstsuccessfulgliderin1804•andafull-sizeversionfiveyearslater•Forover50years,GeorgeCayleymadeimprovementstohisgliders.西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二Maxim’saeroplane•builtin1894bySirHiramMaxim•weighed3,200kg，spannedover30m西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二李林塔尔•1848~1896，Germanengineer•Hewasthefirstpersontodesignagliderthatcouldflyapersonandwasabletoflylongdistances.西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二OttoLilienthal•Aftermorethan2500flights,Hewaskilledin1896byagust-inducedstalltooneartheground.西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二兰利（1834~1906）•“aerodrome”includedasteam-poweredengine.•Majorcontributions:attemptsataddingapowerplanttoaglider.西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二SamuelLangley•他是为数不多的作为职业科学家研究航空问题的人之一•他是少数在理论和实践结合的基础上研制飞行器的人之一•他是在莱特兄弟之前最接近发明成功动力飞机的人•但是，由于1903年两次没有结果的飞行试验为他本人的巨大贡献蒙上了一层阴影。他在航空史上的应有地位被大大忽视了。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二1.2第一次动力飞行西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二莱特兄弟首次成功动力飞行1903年12月14日至17日美国人莱特兄弟设计制造的飞机首次实现了人类历史上的动力飞行。这架飞机的翼展为13.2米，着陆装置为滑橇式。最好的一次飞行260米，留空59秒。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二1.3飞机的初期发展西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二初期发展•莱特兄弟成功之后，又过了几年，才引发了航空发展的热潮。其后的航空探索活动主要在欧洲。•1907年到1909年，可以说是飞机由幼年步入成年的关键时期——飞机已经深入人心，航空理论已具雏形，发动机性能不断提高并性能稳定。•早期航空活动多为体育、娱乐和航空竞赛。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二代表人物法国航空先驱伏瓦辛兄弟VoisinRacer,1909欧洲第一架动力载人飞机研制桑托斯-杜蒙和14-bis（1906）14-bisonanoldpostcard飞越英吉利海峡（1909）布雷里奥和他的BlériotXI寇蒂斯(美国)AerodromeNo.3(theJuneBug)1908西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二2.第一次世界大战与航空西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二2.1战前的航空技术水平•战前，飞机技术已经有了较大发展飞机的设计、制造、飞行成为集团化工作有助于生产专业化，提高了产品质量和可靠性出现了专门从事飞机研究和设计的专业人员•航空工厂企业纷纷建立性能指标性能数据创造者飞机型号飞行速度108.8公里/小时莱布兰克布雷里奥单翼机升限3278米塔布泰恩法尔芒双翼机留空时间8小时38分赛戈诺克斯伏瓦辛双翼机载客数量12名索默自行设计双翼机航程272千米（不停）索普维斯霍华德-莱特双翼机1911年飞机性能纪录西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二2.2战火中飞机迅速成长•飞机按作战方式的不同形成专门机种•飞机和发动机生产厂迅速发展，并走向专业化•飞机的生产和数量剧增•飞机的性能迅速提高一战初期，参战各国约有飞机1500架4年中，交战双方用于作战的飞机有十几万架之多法国生产的飞机总数为51000架英国在战争期间生产了55000架各种型号的飞机德国在战争期间生产的各型飞机总数为48537架西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二1914年和1918年飞机性能数据对比速度升限爬升率航程发动机功率起飞重量载重续航时间1914年1918年性能指标1914年1918年速度/(km/h)80~165180~230升限/m3000~50008000爬升率/(m/s)0.7~1.53~5航程/km200~600800~1200发动机功率/kW52~90313起飞重量/kg300~70014000载重/kg20~503400续航时间/h1~48~10西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二2.3一战中的几种著名飞机纽波尔-法国斯帕德-法国福克·战斗机-德国“骆驼”战斗机英国著名轰炸机“卡普罗尼”意大利德国的福克E3战斗机使用了“射击同步协调器”（1915年），在作战中发挥了很大作用，造成了航空史所谓的“福克灾难”。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二3.第二次世界大战时期西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二强烈刺激了航空技术的发展1939年至1945年之间，•飞机的飞行速度由400～500km/h增至784km/h，接近活塞式飞机飞行速度的极限；•升限由9000米提高到12000米；•航程从600多公里增至4000多公里；•二战初的战斗机重量约为2～3吨，到1944年美国的B－29重型轰炸机总重达到62.5吨。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二巩固了航空在战争中的地位第二次世界大战的空战是最残酷的，空战规模最大，频繁程度最高。美国29.61万架苏联11.07万架英国10.26万架德国10.40万架日本5.88万架•从1940年至1945年的5年间，仅英美盟军的对德战略轰炸就动用过144万余架次的轰炸机和268万架次的战斗机•仅在1941年至1944年不到4年的时间里，主要参战国所采购的飞机数量为：第二次世界大战的各个战场上，都可以看到作战飞机、航空兵、制空权对战役进程产生重大影响。在不列颠之战、太平洋战争中，航空兵甚至成为决定战争胜负的主导因素。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二二战著名战斗机——英国“飓风”二战英国一流战机“海怒”战斗机是接近大战结束时设计的一种战斗机，由于‘海怒”的各种性能已经达到活塞式飞机的极限，所以目前许多活塞式飞机竞速赛经常使用，一些飞行表演也常使用。“喷火”1938年自始至终参战的飞机西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二二战著名战斗机——美国P-40“战鹰”第二次世界大战开始头两年的美国最主要的战斗机P-47“雷电”形体较大发动机劲大，火力猛，生存能力强，只要不是要害部位，即使挨上几十发子弹也不碍事。P—38“闪电”双发单座活塞战斗机是大战中最著名的高空远程截击、护航战斗机。格鲁曼F6F“泼妇”是美国在太平洋战场上公认的最优秀的舰载战斗机,曾称霸一时的日军零式战斗机根本无法与之抗衡,为海上盟军夺取胜利作出重大贡献。F4F“野猫”舰载战斗机曾作为大战前半期美国海军战斗机之主力。西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二二战著名战斗机——德国梅塞施米特Bf.109E-1德国第二次世界大战主力战机福克－武尔夫FW.190-1第二次世界大战德国著名战机梅塞施米特Bf110C-1德国第二次世界大战著名战机西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二二战著名战斗机——苏联二战苏联名机米格－3苏联战机拉－5西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二二战著名战斗机——日本日本“零”式战机二战时，曾经在太平洋上空大败美国海军航空军Ki-45“屠龙”日本最成功的双发夜间战斗机Ki-43-Iib“隼”日本陆军第二次世界大战中最重要的战斗机西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二4.航空喷气时代的来临西北工业大学航空学院2020年3月10日星期二性能需求产生的问题•三十年代末，尤其是在二战中，由于战争的需要，飞机的性能得到了迅猛的发展，飞行速度达到700－800公里每小时，高度达到了10000米以上•螺旋桨飞机性能似乎达到了极限，尽管工程师们将发动机的功率越提越高，从1000千瓦，到2000千瓦甚至3000千瓦，但飞机