APP下载
登录

航空器

百科 > 航空运输 > 航空器

1.什么是航空器

航空器是指依靠空气的反作用力而不是空气对地面的反作用力在大气中获得支承的任何机械。航空器包括在大气层内活动的各类飞行器,而飞机只是航空器中的一种,飞机是依靠自身动力和依托固定的机翼进行飞行,也可以说飞机是依靠空气动力并克服自身重力而实现飞行的。

航空器在空中必须克服各种阻力才可以飞行,而大气层中的各种气象条件和空气动力对航空器飞行具有各种各样的影响。飞行器在大气层中飞行,还是大气层外飞行,是具有本质的区别。飞机是依靠空气动力克服自身重力实现升空的。除了飞机之外还有风筝、气球、飞艇、滑翔机、直升机等等都是航空器。

2.航空器的分类[1]

航空器依据获得升力方式的不同分为两大类,一类是轻于空气的航空器,依靠空气的浮力飘浮于空中,如气球、飞艇等;另一类是重于空气的飞行器,包括非动力驱动和动力驱动两种类型,具体见下图。

Image:航空器的分类.jpg

3.航空器发展简史[2]

1.轻于空气的航空器

利用空气静浮力升空,在技术上是较易实现的。中国在10世纪初期就有类似于热气球的“孔明灯”出现,升入空中作为战争中的联络信号。18世纪末期,法国蒙哥尔费兄弟的热气球载上一些动物升空飞行了8min后安全降落。1783年10月15日FP罗奇埃乘热气球上升到26rn高度,飞行4.5min。同年11月21日,罗奇埃和达尔朗德又乘热气球在约1000m高度用12min飞行了约12km。这是人类乘航空器首次飞行。随后,法国的物理学家查理制成了以丝绸作气囊充以氢气的气球,升空915m,飘行了约25km后降落。后来他又制造了一只更大的气球,下系可以载人的吊篮。他和一位同伴乘这只气球在空中飘行50km,留空时间超过2h。气球的出现激起了人们对乘气球飞行的热情,并有人致力于飞艇的研究。经过多年的探索和试验,制成了带动力、可操纵的飞艇,并升空飞行。1900年,德国的齐柏林制成了长128m,容积11300m^3的硬式飞艇,巡航速度为60km/h,并于1910年开辟了载客的定期航线(第一次世界大战期间,德国曾用这种飞艇轰炸伦敦)。第一次世界大战后,齐柏林又建造了两艘巨型飞艇,在欧洲到南美和美国的商业航线上飞行。这种飞艇长245m,容积200000m^3,速度130km/h,载客75名。1937年一次从德国到美国的飞行中它突然起火爆炸,旅客全部遇难,从此飞艇结束了商业飞行。20世纪70年代以后,许多国家又应用新材料、新技术研制新的飞艇来执行巡逻任务和吊装大型设备等。

2.重于空气的航空器

人类关于飞行的许多探索和试验是从模仿鸟类的飞行开始的。中外历史文献中都记载着用羽毛制成翅膀尝试飞行的记录,但这些尝试都没有获得成功。19世纪初,英国的G凯利提出了重于空气的航空器的理论,阐明了利用固定机翼产生升力及利用不同翼面控制飞机的设计概念。他制造了第一架滑翔机进行试飞,以验证其理论的有效性,确立了现代飞机的基本构形。他的重要著作《关于空中的航行》为后来航空器的研制提供了重要理论基础和经验。

为了使飞机能够成功地飞行,必须解决升力、动力和稳定操纵问题。有些人利用蒸汽机作为动力装置进行了探索。1893年汽油内燃机(活塞发动机)问世。20世纪初,美国科学家兰利制造了安装活塞发动机的飞机,1903年的两次试飞均未成功,主要原因是未能解决飞机的稳定、操纵问题。

当时,有一些人沿着另一条道路对飞行进行探索:用滑翔机试验飞行,解决滑翔机的飞行稳定、操纵问题;然后再加上动力,作动力飞行。德国的李林达尔就是这方面的先驱者。他仔细研究了鸟类的飞行,并仿制成弓形翼剖面的滑翔机,于1891—1896年期间,进行了2000多次滑翔飞行试验,最终解决了滑翔机飞行稳定和操纵问题,并积累了大量数据。他准备在滑翔机上装上发动机作动力飞行试验,但不幸在一次滑翔飞行中失事牺牲,使得这一愿望未能实现。美国的莱特兄弟在李林达尔滑翔飞行活动的鼓舞下,对航空产生了浓厚的兴趣。他们制造滑翔机进行飞行操纵试验;又自己设计制造了风洞,在风洞中试验不同的机翼模型,测定空气动力数据,再根据实验结果改进滑翔机。1902年秋季,他们进行了近千次滑翔飞行,取得了完全成功。1903年他们制造了“飞行者”1号飞机,装上8.8kW的水冷4缸活塞发动机和螺旋桨,飞机总质量约340kg(下图)。1903年11月17日,莱特兄弟驾驶“飞行者”1号飞行了4次,其中第4次飞行最远,约260m,留空59s。这是人类最早的持续动力飞行。

Image:莱特兄弟“飞行者”1号飞机.jpg

评论  |   0条评论