淺談航空航天科技的發(fā)展

李雷行至

摘 要：人類自古以來(lái)，就希望能像鳥(niǎo)兒一樣在空中飛翔，中國(guó)春秋時(shí)代風(fēng)箏的發(fā)明，雖然不能載人升空，但它是飛機(jī)鼻祖，文章主要根據(jù)航天制造技術(shù)要求和特點(diǎn)進(jìn)行分析，探究制造業(yè)的新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：航空航天；科技發(fā)展；高技術(shù)產(chǎn)業(yè)

航空航天技術(shù)是指利用航天活動(dòng)開(kāi)展而產(chǎn)生的高級(jí)施工作業(yè)的一種行為。主要涉及到人力資源配置設(shè)備儀器的搭配和安裝類深度的學(xué)術(shù)作業(yè)，關(guān)系到國(guó)家、民族、和全人類的追求。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)帶著人們進(jìn)入到了三維時(shí)代。航天的含義是穿越大氣層飛行活動(dòng)，航空的含義是大氣層中的飛行活動(dòng)，空氣動(dòng)力學(xué)是航空技術(shù)的理論基礎(chǔ)，航空技術(shù)是綜合性較高的技術(shù)，是依靠電子技術(shù)為靈魂，材料為關(guān)鍵。飛機(jī)的飛行離不開(kāi)空氣間互相作用而產(chǎn)生空氣動(dòng)力，致使在大氣層中飛行的，飛艇則是用空氣中浮力在大氣層內(nèi)飛行。飛機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)是通過(guò)飛機(jī)攜帶的燃料和大氣層中間的氧氣作用的。航天技術(shù)包含了飛行器設(shè)計(jì)、制造和實(shí)驗(yàn)發(fā)射和應(yīng)用開(kāi)發(fā)了宇宙空間的一種綜合性較高的技術(shù)，其中載人航天是航天技術(shù)最前沿的體現(xiàn)。航天活動(dòng)的進(jìn)行是為了探索太空，為人類的發(fā)展服務(wù)。航天活動(dòng)進(jìn)行的基本條件是航天器速度要達(dá)到擺脫地球、太陽(yáng)的吸引力的速度。

按照航天器探索開(kāi)發(fā)的對(duì)象來(lái)分，可以分為：環(huán)繞地球運(yùn)行、飛往行星航行、星際航行及飛往月球航行。

眾所周知，飛行器的源動(dòng)力是發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)是飛行器的心臟，故而它的性能直接關(guān)系到飛行器的發(fā)展。飛行器是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展而發(fā)展的，發(fā)動(dòng)機(jī)功能的不同，會(huì)導(dǎo)致用途不同，關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)類型和特點(diǎn)如下：

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)原理來(lái)分：空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和組合發(fā)動(dòng)機(jī)。氣缸是燃燒的地方，氣缸主要是活塞作往返運(yùn)動(dòng)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)為依靠活塞在氣缸中作往返運(yùn)動(dòng)，讓氣體完成循環(huán)，再把燃料部分變成機(jī)械功的一種動(dòng)力裝置。氣缸頂部有點(diǎn)燃混合氣的裝置（電火花塞）和進(jìn)、排氣門(mén)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼上多呈V型。發(fā)動(dòng)機(jī)工作的時(shí)候，溫度升高，所以在外壁上有大量的散熱片，用來(lái)擴(kuò)大散熱的面積。在單缸容積情況一樣下，氣缸的數(shù)目越多，則發(fā)動(dòng)機(jī)的功率就越大?；钊苋?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作往返運(yùn)動(dòng)，再用連桿把這種運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)減速器帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生拉力。

飛機(jī)在空中飛行時(shí)，飛行員主要是運(yùn)用油門(mén)、舵、桿來(lái)改變飛機(jī)力矩和空氣動(dòng)力，來(lái)改變飛機(jī)在空中飛行的狀態(tài)。為了解飛機(jī)操作原理，首先要了解飛機(jī)平衡、安定性和操作性等主要知識(shí)。作者根據(jù)以上三方面來(lái)分析飛機(jī)在飛行時(shí)候的操作原理：

首先對(duì)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行分析，飛機(jī)各部件、乘員和貨物等重力總和是飛機(jī)的重力，著力點(diǎn)稱為飛機(jī)的重心；飛機(jī)坐標(biāo)軸是以飛機(jī)的整個(gè)機(jī)體為標(biāo)準(zhǔn)，再通過(guò)飛機(jī)重心三條相互垂直的坐標(biāo)軸為機(jī)體軸。

飛機(jī)平衡性、安全性和操作性：

飛機(jī)的平衡是指重心所構(gòu)成的各力矩之和為零，作用于飛機(jī)的各力之和同樣也要為零。飛機(jī)在空中處于平衡狀態(tài)飛行時(shí)，飛機(jī)速度的快慢和飛行方向都保持不變，也不繞重心轉(zhuǎn)動(dòng)。飛機(jī)的平衡包括方向平衡、俯仰平衡和橫側(cè)平衡三種。飛機(jī)在飛行時(shí)取得平衡后，不繞縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，飛機(jī)的迎角保持不變。用于飛機(jī)的俯仰力矩很多，主要有以下三種力矩：機(jī)翼力矩、水平尾翼力矩和拉力的力矩。

噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用燃汽從尾部高速噴出時(shí)所產(chǎn)生的反沖作用推動(dòng)機(jī)身前進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，效率可達(dá)百分之五十到百分之六十。早期的飛機(jī)都是用活塞式汽油機(jī)做發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)在除了少數(shù)的用于教練、農(nóng)用等小型飛機(jī)以外已經(jīng)很少應(yīng)用了，取而代之的是功率大、速度快、使用空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，空氣從飛機(jī)前邊的進(jìn)氣口進(jìn)入，然后由帶有葉輪壓氣機(jī)和葉片對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，使飛機(jī)的壓強(qiáng)增強(qiáng)，讓其溫度升高，被壓縮的空氣在燃燒室內(nèi)和噴入的液體燃料匯合而燃燒，在燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馐紫韧苿?dòng)渦輪以帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，然后從飛機(jī)尾部的排氣管以極高的速度噴出，因此產(chǎn)生反動(dòng)力作用，讓飛機(jī)快速前進(jìn)，目前裝有空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)的速度已經(jīng)可以達(dá)到或超過(guò)音速。

21世紀(jì)中，航天科技也進(jìn)入了新的發(fā)展階段。運(yùn)載器技術(shù)也繼續(xù)向滿足高可靠性、強(qiáng)適應(yīng)性、高環(huán)保性、低成本性、快反應(yīng)性和大噸位性的方向靠攏，其中，高比強(qiáng)度和比剛度對(duì)飛行材料基本要求為：高強(qiáng)度、輕材質(zhì)、好剛度。減輕飛行器的重量就意味著要提高運(yùn)載能力，加大飛行的距離，增加機(jī)動(dòng)的性能，從而減少能量的消耗。衛(wèi)星主要是往高可靠、長(zhǎng)壽命等方向發(fā)展。人類正在逐漸突破地球軌道，向載人探測(cè)發(fā)展。飛行器除了要受到靜荷載作用外，還要受到因?yàn)轱w機(jī)升降、機(jī)動(dòng)飛行、轉(zhuǎn)動(dòng)件的高速旋轉(zhuǎn)、發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和突風(fēng)等因素產(chǎn)生的交變載荷，所以抗疲勞性的材料也受到重視。

在20世紀(jì)80年代，改革開(kāi)放為我國(guó)帶來(lái)了航天科技的春天。2003年10月15日?qǐng)A了中國(guó)國(guó)人的夢(mèng)，這一天神舟5號(hào)順利升空并且安全返回，使中華千年的飛天夢(mèng)得到了實(shí)現(xiàn)，這對(duì)世界載人航天事業(yè)的發(fā)展和振興中華會(huì)起到巨大的推動(dòng)作用。航天技術(shù)的直接應(yīng)用為人類可持續(xù)發(fā)展開(kāi)辟了更廣闊的道路，不僅改善了人類的生活環(huán)境，提高了人類生活的質(zhì)量，還將發(fā)揮保護(hù)人類、保護(hù)地球的作用。航天技術(shù)是高科技最前沿的技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展也依賴于整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平和社會(huì)發(fā)展進(jìn)度，航天產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相互促進(jìn)和共同發(fā)展。

目前加快基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)保障是推動(dòng)我國(guó)通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是最重要的前提工作。要加大對(duì)通用航空的建設(shè)力度，并在此基礎(chǔ)上對(duì)完善與之相配套的服務(wù)體系。加強(qiáng)航空相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)和完善，面對(duì)通用航空多樣化作業(yè)任務(wù)進(jìn)行法規(guī)設(shè)計(jì)，構(gòu)建全面、實(shí)用、有效的通用航空專業(yè)體系。相關(guān)部門(mén)要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大低空領(lǐng)域的開(kāi)放程度，對(duì)空域利用的審批程度進(jìn)行進(jìn)一步簡(jiǎn)化，以此來(lái)提高相關(guān)企業(yè)參與通用航空活動(dòng)的積極性和主動(dòng)性。

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