航空航天技术

航空航天科学技术是20世纪兴起的现代科学技术,自其形成以来,一直汲取基础科学和其他应用科学领域的最新成就,高度综合了工程技术的最新成果,并引领许多学科专业的发展,甚至促成某些专业的形成。它是20世纪以来发展最为迅速、对人类生活影响最大的科学技术之一。进入21世纪,航空航天科学技术继续保持高科技的重要地位,在推动原始创新,促进学科交叉与学科融合方面扮演着重要角色。

航空航天科学技术基本含义

航空航天科学技术是指兼有航空和航天特点的工程技术学。航空是指一切与天空有关的人类活动,譬如飞行,这些活动亦包括与天空有关的组织,如飞机制造、发展和设计等。航天又称空间飞行或宇宙航行。“航天”系泛指航天器在太空在地球大气层以外(包括太阳系内)的航行活动,航天,粗分为载人航天和不载人航天两大类。

航空航天科学技术简介

航空与航天是20世纪人类认识和改造自然进程中最活跃、最有影响的科学技术领域,也是人类文明高度发展的重要标志。航空指飞行器在地球大气层内的航行活动,航天指飞行器在大气层外宇宙空间的航行活动。人类在征服大自然的漫长岁月中,早就产生了翱翔天空、遨游宇宙的愿望。在生产力和科学技术水平都很低下的时代,这种愿望只能停留在幻想的阶段。虽然人类很早就做过种种飞行的探索和尝试,但实现这一愿望还是从18世纪的热空气气球升空开始的。

自从20世纪初第一架带动力的、可操纵的飞机完成了短暂的飞行之后,人类在大气层中飞行的古老梦想才真正成为现实。经过许多杰出人物的艰苦努力,航空科学技术得到迅速发展,飞机性能不断提高。人类逐渐取得了在大气层内活动的自由,也增强了飞出大气层的信心。到了50年代中期,在火箭、电子、自动控制等科学技术有了显著进展的基础上,第一颗人造地球卫星发射成功,开创了人类航天新纪元,广阔无垠的宇宙空间开始成为人类活动的新疆域。

航空航天事业的发展是20世纪科学技术飞跃进步,社会生产突飞猛进的结果。航空航天的成果集中了科学技术的众多新成就。迄今为止的航空航天活动,虽然还只是人类离开地球这个摇篮的最初几步,但它的作用已远远超出科学技术领域,对政治、经济、军事以至人类社会生活都产生了广泛而深远的影响。

航空航天科学技术历史

人类的航空航天的历史,可以追溯到很久以前,甚至连古人用的石头和矛、到古希腊阿尔希塔斯所制造的机械鸽、远至澳大利亚的飞去来器、中国的孔明灯和风筝都有关系。至于真正的飞,早在古希腊神话中的伊卡洛斯是一个能够飞的人、中国的元黄头、欧洲的降落伞和一名穆斯林阿巴斯·卡希姆·伊本·弗纳斯的滑翔飞行,都是人类想飞的表现。到了15世纪,达·芬奇的仆人曾用模仿鸟的翅膀制成扑翼机做飞行试验,但飞不起来,还因此摔断了一条腿。

近代航空史的开端是在1783年11月21日,孟格菲兄弟所设计的热气球进行了第一次载人飞行实验。但当时的热气球的实用性很低,因为它只能够顺风飞行,受到风向的限制,于是便需要一款能够操控的飞艇。让-皮埃尔·布兰乍得在1784年将一个手动螺旋桨安装到了气球上,在1785年成功利用气球横渡英吉利海峡。后来更发展出不同类型的飞艇,1852年的亨利·吉法尔制造了首架由动力驱动的飞艇,1896年大卫·舒瓦兹所设计的飞艇以及1901年阿尔贝特.桑托斯.杜蒙特驾驶飞艇完成环绕埃菲尔铁塔一周。

纵使当时有众多飞行器能够飞行,但普遍认为1903年12月7日莱特兄弟所制造并成功飞行的飞行器是现代飞机的先驱者,不过他们的飞行器仍有许多问题留下来。飞机经过11年的改良之后,第一次世界大战爆发,使飞机的用途改变了,主要负责侦察、轰炸甚至进行地面攻击。

飞机变得更大更可靠,有些更用来商业载客。至于飞艇方面,大型的硬式飞艇成为了当时高载客量及载货量的空中交通工具,它能够载乘客及货物进行长途飞行,其中最著名的便是德国的齐柏林公司。齐柏林公司最成功的飞艇是齐柏林伯爵号。它总共飞行超过一百万英里,包括1929年8月的环球飞行。不过,齐柏林公司的“黄金时代”在1937年6月6日终结,飞艇被航程只有数百英里的飞机所取代,这是基于兴登堡号的坠毁,造成36人死亡。纵使飞艇仍有顾客光顾,但属于它的时代已经终结了。 1920至30年代是航空史上的一大进步,例如1927年查尔斯·林德伯格成功横渡大西洋。而当时最成功的飞机便是道格拉斯公司的DC-3,它的高载客量令航空公司有利可图,为航空史写下新一页。而在第二次世界大战期间,不少城市都兴建了机场。战争令航空科技进步,而世界上首枚火箭和喷射机也是在战争时期开发的。

战后,航空界出现了巨大转变,不少飞机用作商业或私人用途,大量退役战机机师和军机投入民航服务,这情况在北美洲最为明显。飞机制造商如塞斯纳等都扩大其生产规模,生产更多中小型飞机。在50年代,德·哈维兰公司所制造的彗星飞机成为了首架民航喷射机,而波音707则成为首款被广泛使用的民航喷射机,而螺旋桨飞机的角色能转为服务一些低客量的航线。

1961年4月12日,尤里·加加林成为首个能够飞上太空的人,而在1969年7月21日,尼尔·阿姆斯特朗则成为首个登陆月球的人。而在60年代开始,人们发现用复合材料制造的飞机比传统的更宁静、更具燃油效益和更适合,但更富进步性的是飞机仪器及飞控技术的改良,出现了GPS、晶体管、通信卫星、电脑和LED显示器,这些科技使驾驶舱里的仪器得以减少,节省空间,对较小型的飞机有极大帮助,飞行员除了能够准确地驾驶飞机,还能够准确地观察地形和飞机周围的环境。

在1969年首款大量投入服务的超音速和谐式客机首航,它的飞行速度高达2马赫,比一般民航机快一倍,成为当时最快的空中交通具之一。 2004年6月21日,太空船1号成为首架能飞上太空的私人飞机,为航空业界开拓一个新的市场。同时,飞机燃料亦可由其它新能源取代,如电、乙醇、甚至太阳能,这些新燃料将会被广泛采用在小型飞机。

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