空天科技機器征途課件

1、第一部分空天科技的起源與現(xiàn)狀起源與現(xiàn)狀*空天科技起源與現(xiàn)狀古代人類“美好”而“瘋狂”的航空航天思想正是這些神話故事表達了人類意欲征服天空的美好愿望，激發(fā)了人們創(chuàng)造飛行器的興趣萬戶飛天夸父追日嫦娥奔月*空天科技起源與現(xiàn)狀（續(xù)）古代人類“另類”的發(fā)明風箏：用于軍事和信號傳遞竹蜻蜓：直升機原理神火飛鴉：明朝的另一種火箭武器，利用火箭推力，把炸藥送到敵方陣地*空天科技起源與現(xiàn)狀（續(xù)）古代人類“另類”的發(fā)明走馬燈：利用加熱空氣沖動紙輪旋轉(zhuǎn)是現(xiàn)代噴氣發(fā)動機燃氣渦輪的鼻祖漢代臥褥香爐：陀螺儀中萬向支架原理達芬奇的直升機*空天科技起源與現(xiàn)狀（續(xù)）近代人類“另類”的發(fā)明*空天科技起源與現(xiàn)狀（續(xù)）*空天科技起源與

2、現(xiàn)狀（續(xù)）*遠古祖先鉆木取火木牛流馬銅壺滴漏機關(guān)埋伏太陽能機車永動機世紀原子鐘計算機病毒機器的征途戰(zhàn)斧精確打擊*空天科技起源與現(xiàn)狀遠古自動控制的經(jīng)典風車提水近代信息技術(shù)的經(jīng)典離心飛錘蒸汽機 現(xiàn)代信息技術(shù)的經(jīng)典溝通無極限的網(wǎng)絡(luò)機械化、電氣化和信息化簡單化、復(fù)雜化和智能化*空天科技起源與現(xiàn)狀民用領(lǐng)域 軍事領(lǐng)域準備打別人和準備被別人打“懶惰的人”的杰作*空天科技起源與現(xiàn)狀*第一部分空天科技的起源與現(xiàn)狀航空航天基本概念*航空航天基本概念航空與航天1）航空航天是人類拓展大氣層和宇宙空間的產(chǎn)物2）航空航天已成為21世紀最活躍和最有影響的科技領(lǐng)域3）航空航天技術(shù)表征著一個國家科學(xué)技術(shù)的先進水平*航空航天基本

3、概念（續(xù)）航空是指載人或不載人的飛行器在地球大氣層中的航行活動，必須具備空氣介質(zhì)軍用航空民用航空*航空航天基本概念（續(xù)）航天是指載人或不載人的航天器在地球大氣層之外的航行活動，又稱空間飛行或宇宙航行軍用航天民用航天*航空航天基本概念（續(xù)）航空與航天1）航空：20Km以下2）平流層:20-100Km3）航天：100Km 以上*航空航天基本概念（續(xù)）航空與航天環(huán)境*航空航天基本概念（續(xù)）我們侵犯了誰的領(lǐng)空？*空天科技現(xiàn)狀與趨勢航空與航天飛行器滿天的飛行器：機器的征途*航空航天基本概念（續(xù)）航空與航天從科學(xué)技術(shù)的角度看，航空與航天之間是緊密聯(lián)系的航空和航天技術(shù)都是高度綜合的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)航空航天的發(fā)展

4、都對軍事以及國民經(jīng)濟和社會生活產(chǎn)生了重大影響*第一部分空天科技的起源與現(xiàn)狀飛行器的分類與構(gòu)成*飛行器的分類與構(gòu)成航空與航天飛行器航空器：在大氣層內(nèi)飛行的飛行器稱為航空器航天器：主要在大氣層外空間飛行的飛行器稱為航天器 火箭和導(dǎo)彈：均以火箭發(fā)動機為動力升空，可在大氣層內(nèi)外飛行*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）航空器任何航空器要升到空中，都必須產(chǎn)生一個能克服自身重力的向上升力航空器在空中的飛行必須具備動力裝置產(chǎn)生推力或拉力來克服前進的阻力根據(jù)產(chǎn)生升力的基本原理不同，航空器分為輕于(或等于)同體積空氣的航空器和重于同體積空氣的航空器兩大類*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）航空器*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）代表性航空飛

5、行器1）航空飛行器：飛機*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）航空器滑翔機撲翼機*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）航空器傾轉(zhuǎn)旋翼機旋翼機*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）航天器航天器是指在地球大氣層以外的宇宙空間，基本上按照天體力學(xué)的規(guī)律運動的各類飛行器航天器分為無人航天器和載人航天器。根據(jù)是否環(huán)繞地球運行，無人航天器分為人造地球衛(wèi)星和空間探測器*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）航天器*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）代表性航天飛行器2）航天飛行器：繞地飛行器、空天飛行器、深空探測器*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）代表性航天飛行器2）航天飛行器：繞地飛行器衛(wèi)星、航天飛機、宇宙飛船*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）代表性航天飛行器2）航天飛行器：空天飛

6、行器空天飛機、軌道攀登者*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）代表性航天飛行器2）航天飛行器：深空探測器火星探測器、月球探測器、深空探測器*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）航天器*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）航天器*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）火箭與導(dǎo)彈:火箭和導(dǎo)彈均可以在大氣層內(nèi)外飛行，一般都只能使用一次，所以歸為一類火箭：靠火箭發(fā)動機提供推進力的飛行器，一般由推進系統(tǒng)、箭體結(jié)構(gòu)和有效載荷組成導(dǎo)彈：導(dǎo)彈是一種飛行武器，通常由戰(zhàn)斗部、彈體結(jié)構(gòu)、動力裝置和制導(dǎo)系統(tǒng)組成*飛行器的分類與構(gòu)成（續(xù)）空天飛行器導(dǎo)彈：戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、戰(zhàn)略導(dǎo)彈*空天飛行器平流層飛行器：飛艇、氣球、太陽能飛機唯一一個尚未有商業(yè)飛行器運行的空間飛行器的分類與構(gòu)

7、成（續(xù)）*第一部分空天科技的起源與現(xiàn)狀航空航天發(fā)展概況*航空航天發(fā)展概況航空發(fā)展概況中國的風箏是航空器的始祖1783年6月5日，法國的蒙哥爾費兄弟用麻布制成的熱氣球完成了成功的升空表演。1783年11月21日，兩個法國人乘坐蒙哥爾費氣球，在1 000m高的空中，飛行了12km*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）氣球與飛艇1852年，法國人H. 吉法爾在氣球上安裝了一臺功率為2 237W的蒸汽機，用來帶動一個三葉螺旋槳，使其成為第一個可以操縱的氣球，這就是最早的飛艇1887年8月22日，天津武備學(xué)堂教師華蘅芳制造的中國第一個氫氣球在天津升空1899年，德國人F.von 齊伯林設(shè)計并制造了第一艘硬式飛艇*航空

8、航天發(fā)展概況（續(xù)）氣球與飛艇（續(xù)）用飛艇作交通工具，既經(jīng)濟又實惠，因此，在20世紀30年代之前飛艇得到了迅猛地發(fā)展，是早期航空運輸?shù)闹饕ぞ?900年，德國的齊柏林制造出了齊柏林號飛艇。1910年德國用這種飛艇作為運輸工具建立了第一條定期空中航線艇長250米，直徑41米，重約230噸，在地面上要有45個足球場才容納得下*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）氣球與飛艇（續(xù)）1937年興登堡號在美國赫斯特湖附近的機場著陸時爆炸起火，標志飛艇盛世就此結(jié)束*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）氣球與飛艇（續(xù)）盡管用飛艇作交通工具，既經(jīng)濟又實惠，但是由于飛艇的體積龐大、飛行速度低、在空中調(diào)度困難等缺點，因此從30年代開始就逐漸被飛

9、機所取代*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）飛機誕生的前夜輕于空氣的飛行器的上天，激勵著人們?nèi)ヌ剿骼弥赜诳諝獾娘w行器進行飛行*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）飛機誕生的前夜（續(xù)）為使機械動力飛行獲得成功，需要解決兩個問題：飛行器動力和升力的問題飛行器飛行控制(穩(wěn)定和操縱)的問題*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）飛機誕生的前夜（續(xù)）一種流派試圖先解決動力問題，使飛行器升空，然后再解決控制問題，其代表人物有法國的阿代爾等阿代爾在1890年10月09日制成了一架蝙蝠狀的飛機進行試飛，但終因控制問題而摔壞*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）飛機誕生的前夜（續(xù)）另一派則先利用無動力的滑翔機的飛行解決控制問題，再在滑翔機上裝上發(fā)動機，使之成為可飛

10、行的飛機在試驗滑翔機的飛行方面，成績最為顯著的是德國的奧圖李林達爾*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）飛機誕生的前夜（續(xù)）1843年，英國W.S. 亨森制造出單翼機1843年，凱利的四旋翼飛車1871年，英國彭勞制造出桿身橡筋動力模型飛機1882年，俄國莫查依斯基的單翼機1890年，法國阿代爾的“蝙蝠”機1891年，美國蘭利的飛機。*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）萊特兄弟與飛行者一號美國人萊特兄弟潛心鉆研李林達爾的著作和他的實驗經(jīng)驗，通過風洞試驗，糾正了前人的一些錯誤1903年12月17日，奧維爾萊特(弟弟)駕駛飛行者一號進行了試飛，接近1分鐘的時間里飛行了260m的距離，這是人類歷史上第一次持續(xù)而有控制的動力飛

11、行*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）早期飛行探索與飛行記錄到1909年，美國、法國和英國都先后建立了飛機制造公司1909年9月21日，26歲的美國華僑馮如駕駛自己設(shè)計的飛機在美國舊金山奧克蘭試飛成功。兩年后他返華報效祖國，不幸于1912年8月25日在廣州燕塘飛行表演中壯烈犧牲*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）早期飛行探索與飛行記錄（續(xù)）1909年7月25日，法國人布萊里奧駕駛自己設(shè)計的單翼飛機飛越了英吉利海峽1910年3月28日，法國人試飛成功世界上第一架水上飛機1913年，俄國人研制了四發(fā)大型客機成功到1913年，飛行速度已達200km/h，續(xù)航時間超過13小時，飛行高度達到6 500m*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）

12、飛機進入戰(zhàn)爭1911年10月23日，意大利人在土耳其軍隊上空偵察了一小時，11月1日，意軍飛機往土軍投下了4枚2kg重的手榴彈1914年10月5日，法軍飛行員用機槍將一架德軍偵察機擊落1915年，為德軍服務(wù)的荷蘭飛機設(shè)計師?？嗽O(shè)計了機槍射擊協(xié)調(diào)器，產(chǎn)生了專門用于空戰(zhàn)的驅(qū)逐機 *航空航天發(fā)展概況（續(xù)）飛機進入戰(zhàn)爭一戰(zhàn)中，飛機作為一種新式武器系統(tǒng)得到了充分肯定和廣泛應(yīng)用，奠定了現(xiàn)代立體作戰(zhàn)的基礎(chǔ)戰(zhàn)爭期間生產(chǎn)飛機超過18萬架，全世界飛機工廠達200個，配套發(fā)動機制造廠80家，形成了具有一定規(guī)模的航空產(chǎn)業(yè)一戰(zhàn)中的飛機多為鋼管焊接骨架加布或木制蒙皮的雙翼機，性能和功率都有較大提高 *航空航天發(fā)展概況（續(xù)

13、）飛機進入戰(zhàn)爭（續(xù)）飛機首先被用于偵察；繼而裝上機槍，專門進行空中格斗后來又帶上炸彈，去轟炸敵方的地面陣地為將敵機驅(qū)逐出己方陣地，驅(qū)逐機應(yīng)運而生還有的飛機專門執(zhí)行對地面部隊攻擊的任務(wù)在大戰(zhàn)的硝煙中，誕生了一群“鐵鳥”偵察機、戰(zhàn)斗機、轟炸機、強擊機和教練機等 *航空航天發(fā)展概況（續(xù)）飛機進入戰(zhàn)爭（續(xù)）后來又帶上炸彈，去轟炸敵方的地面陣地為將敵機驅(qū)逐出己方陣地，驅(qū)逐機應(yīng)運而生還有的飛機專門執(zhí)行對地面部隊攻擊的任務(wù)*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）飛機進入戰(zhàn)爭（續(xù)）后來又帶上炸彈，去轟炸敵方的地面陣地還有的飛機專門執(zhí)行對地面部隊攻擊的任務(wù)*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）飛機進入戰(zhàn)爭（續(xù)）一戰(zhàn)中的飛機*航空航天發(fā)展概況

14、（續(xù)）一戰(zhàn)后快速發(fā)展的民用航空1919年2月5日，德國開通世界上第一條定期客運航線，每天在柏林和魏瑪之間運送旅客同年，英國和法國相繼開航，早期的航空運輸網(wǎng)基本形成美國在戰(zhàn)爭期間落后于歐洲，戰(zhàn)后在民用飛機方面后來居上，典型飛機有DC-3等*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）一戰(zhàn)后快速發(fā)展的民用航空20年代設(shè)計的客機，主要是大型雙翼機，開始采用封閉客艙，載客量一般不超過40名*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）一戰(zhàn)后快速發(fā)展的民用航空簡介：DC-3由美國麥克唐納道格拉斯制造,于1935年問世后很快成為美國空運的主要飛機，其軍用編號為C-47，該機飛行穩(wěn)定、經(jīng)濟性較好*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）二戰(zhàn)軍民用航空二戰(zhàn)期間共100多

15、萬架飛機參戰(zhàn)，從活塞式轉(zhuǎn)變?yōu)閲姎馐矫绹鳩-80戰(zhàn)機俄羅斯米格-9戰(zhàn)機*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）現(xiàn)代軍用戰(zhàn)機1954年，美國F-100“超佩刀”和前蘇聯(lián)的米格-19 問世，這是兩架服役的僅依靠本身噴氣發(fā)動機即可在平飛中超過音速的戰(zhàn)斗機，此為第一代戰(zhàn)機美國F-100戰(zhàn)機俄羅斯米格-19戰(zhàn)機*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）現(xiàn)代軍用戰(zhàn)機在1958年，F(xiàn)-104和米格-21又將平飛速度記錄提高到了M2.0，此為第二代戰(zhàn)機美國F-104戰(zhàn)機俄羅斯米格-21戰(zhàn)機*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）現(xiàn)代軍用戰(zhàn)機F-16和米格-29又將平飛速度記錄提高到了M3.0，此為第三代戰(zhàn)機美國F-16戰(zhàn)機俄羅斯米格-29戰(zhàn)機*航空航天發(fā)展概況

16、（續(xù)）現(xiàn)代軍用戰(zhàn)機F-22和F-35，此為第四代戰(zhàn)機美國F-22戰(zhàn)機美國垂直起降“鷂”戰(zhàn)機*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）現(xiàn)代民用飛機波音707、波音747波音707波音747*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）現(xiàn)代民用飛機波音系列*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）現(xiàn)代民用飛機協(xié)和超音速客機*航空航天發(fā)展概況（續(xù)）現(xiàn)代民用飛機新一代客機*第一部分空天科技的起源與現(xiàn)狀航空航天科技與學(xué)科*空天科技現(xiàn)狀與趨勢（續(xù)）空天科技與學(xué)科支撐1）總體與空氣動力學(xué)2）結(jié)構(gòu)與材料科學(xué)3）能源與動力推進4）信息與控制科學(xué)5）環(huán)境控制與人機工效 *空天科技現(xiàn)狀與趨勢（續(xù)）空天科技與學(xué)科支撐（續(xù)）1）總體與空氣動力學(xué): 總體綜合設(shè)計技術(shù)（多目標優(yōu)化

17、，總師） 空氣動力學(xué)（飛機） 水動力學(xué)（潛艇、魚雷） 氣動熱（高速導(dǎo)彈、航天飛機隔熱） 湍流（復(fù)雜環(huán)境、風切變）*空天科技現(xiàn)狀與趨勢（續(xù)）空天科技與學(xué)科支撐（續(xù)）2）結(jié)構(gòu)與材料科學(xué) 超大跨度結(jié)構(gòu)（橋梁、艇庫） 膜結(jié)構(gòu)（充氣、移動） 復(fù)合材料（輕質(zhì)、隔熱、強度）*空天科技現(xiàn)狀與趨勢（續(xù)）空天科技與學(xué)科支撐（續(xù)）3）能源與動力推進 能源介質(zhì)（油、液態(tài)氫、太陽能） 動力推進（螺旋槳、噴氣、電離子）*空天科技現(xiàn)狀與趨勢（續(xù)）空天科技與學(xué)科支撐（續(xù)）4）信息與控制科學(xué) 通信與測控（放飛風箏的線） 導(dǎo)航與飛控（自主飛行的核心） 任務(wù)與載荷（飛行的目的） 數(shù)據(jù)與應(yīng)用（數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用）*空天科技現(xiàn)狀與趨勢（續(xù)

18、）空天科技與學(xué)科支撐（續(xù)）5）環(huán)境控制與人機工效 飛行外部、內(nèi)部環(huán)境需求 人機工效（飛機、宇宙飛船） 飛機駕駛、客艙操作乘坐方便性、舒適性 飛行員頭盔顯示系統(tǒng)（民用商品調(diào)查） 飛船操作舒適性、活動規(guī)律性、生理心理需求*第一部分空天科技的起源與現(xiàn)狀我國空天科技發(fā)展定位*我國空天科技發(fā)展定位我國空天科技發(fā)展定位積極防御國防政策戰(zhàn)略武器戰(zhàn)術(shù)武器?；?、空基、天基民用：大型飛機工程軍用：大型運輸機*我國空天科技發(fā)展定位積極防御國防政策民用：衛(wèi)星：通訊、氣象、防災(zāi)減災(zāi)、載人航天、產(chǎn)業(yè)帶動軍用：偵察、攻擊武器、軌道服務(wù)與維修寓軍于民：空間碎片、深度撞擊我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）*我國空天科技發(fā)展定位民用大飛

19、機工程國家重大專項之一我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）*我國空天科技發(fā)展定位民用大飛機工程曾經(jīng)的大客“運十”我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）從1970年8月中央下達任務(wù)到1985年2月飛機停飛運10飛機的研制前后歷時14年半國家總投資5.377億元，其中研制費3.34億元，基本建設(shè)費1.747億元上海市提供流動資金0.29億元 *我國空天科技發(fā)展定位民用大飛機工程運十的總師我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）*民機科學(xué)技術(shù)研究中心2008年5月11日，中國商用飛機公司成立*我國空天科技發(fā)展定位國家重大專項XX對地觀測系統(tǒng)我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）*我國空天科技發(fā)展定位國家重大專項XX對地觀測系統(tǒng)我國空天科技發(fā)展定位

20、（續(xù)）*我國空天科技發(fā)展定位國家重大專項XX對地觀測系統(tǒng)我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）*我國空天科技發(fā)展定位國家重大專項XX對地觀測系統(tǒng)我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）*我國空天科技發(fā)展定位國家重大專項XX對地觀測系統(tǒng)我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）*一種輕于空氣(LTA)的無人飛行器飛行范圍：2萬米以上高空（定點懸停低速機動飛行）長航時：無補給時間3-6個月能源：太陽能為主，再生式燃料電池為輔動力：高空螺旋槳或者新型電暈離子推進器 近空間飛艇的基本概念我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）* 臨近空間飛艇的軍事和民用價值(1) 可以有效地彌補超高空區(qū)域（近空間區(qū)域）的空白(2) 提高空、天、地、海信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗摧毀和

21、抗干擾能力(3) 可以作為衛(wèi)星和高空無人機與預(yù)警飛機有力的增強和補充(4) 可作為近空間攻擊武器平臺 1、軍事價值2、民用價值 氣象預(yù)報與高空大氣與環(huán)境研究 交通管制、環(huán)境及災(zāi)害監(jiān)測 通信與電視服務(wù) 我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）*計劃發(fā)展的3萬米高空飛艇載重可達2t，附帶可裝備精確制導(dǎo)武器，上可以攻擊衛(wèi)星，下可以攻擊中低空飛行器甚至地面目標等可作為近空間攻擊武器平臺我國空天科技發(fā)展定位（續(xù)）*第一部分空天科技的起源與現(xiàn)狀交通大學(xué)與空天科技*航空航天報國，歷史輝煌敢為天下先：1935年：設(shè)立飛機組1936年：第一屆畢業(yè)生1942年：成立航空系第一屆航空專業(yè)畢業(yè)生*航空航天報國，歷史輝煌敢為天下先：殲八 總設(shè)計師 黃志千（1937屆），第一位軍機總設(shè)計師 殲八II 總設(shè)計師 顧誦芬（1951屆）殲七改總設(shè)計師 屠基達（1951屆）*航空航天報國，歷史輝煌敢為天下先：運十 總設(shè)計師 馬鳳山（1952屆）我國第一位民機總設(shè)計師 *報效祖國，為國家輸送優(yōu)秀人才：兩院院士：杜慶華（1940屆） 卞蔭貴（1942屆）吳耀祖（1946屆） 莊逢甘