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1、航空航天技术的发展一、航空技术的发展n 我国在战国时代有了风筝、三国时代有了孔明灯、晋代有了竹蜻蜓、宋代有了火箭的发明。它们是人类早期对重物升空的尝试。达芬奇和他的飞机草图1505 年，达 芬奇写成了研究手稿论鸟的飞行。达 芬奇是大画家，在这篇论文中，图文并茂。根据鸟的飞行原理，达 芬奇设计了飞机、降落伞、直升机。他考虑最多的是扑翼机。热气球1783 年10 月21 日法国的蒙格菲兄弟在巴黎成功地进行了载人的热气球试验。齐柏林和他的飞艇n1900 年7 月德国的齐伯林以铝为构件的硬式飞艇试验成功。时速达每小时30 公里。齐伯林的飞艇几经改进，到1911 年的齐伯林七号，装有420 马力的发动机
2、，时速大约每小时58 公里，并且被用于第一次世界大战，去对法国作战。凯利和他设计的飞机1809 1810 年凯利分三次在英国的自然哲学、化学和技艺杂志上发表了题目为论空中航行的论文。这是世界上最早的航空论文，也是世界上现代航空的标志。所以凯利后来被人们称为“航空之父”。利林塔尔和他的飞行图n 德国的利林塔尔，1889 年发表了一本鸟类飞行的艺术，这本书对后来的飞行影响很大。为了改进他制造的滑翔机，他进行了2000 次以上的飞行试验。他对滑翔机不断改进，最长的一次飞行是从15 米高的山头上起飞，滑翔了300 米远。兰利和他的飞机n 兰利将他的研究结果写成一本书空气动力学实验。这本书是最早的比较系
3、统的实验空气动力学著作，对后来的飞机研究者，包括莱特兄弟影响很大。莱特兄弟和他们的飞机 美国在俄亥俄州开自行车修理店的莱特兄弟为德国的利林塔尔的牺牲精神所鼓舞，决心试制飞机。他们首先从制造滑翔机开始，从1899 年开始，逐渐改进。1901 年莱特兄弟（哥哥 Wilbur Wright，1867 1912,弟弟Orville Wright，1871 1948）为了实验和改进翅膀，建造了风洞，他们研究与比较了200 种以上的机翼形状。到1902 年秋，已经积累了上千次滑翔经验，掌握了飞行的理论与技术。最后，他们决心制造装有发动机与螺旋桨的飞机。经过艰苦的研究，终于制成了4 缸8 马力的内燃发动机，
4、并且用枞木制造了螺旋桨。1903年12 月17 日在北卡罗来纳州的刺鬼山海岸（Kill Devil Hills beach），对他们制成的“飞行者”1号进行了试飞。经过4 次试飞，最好的成绩是在空中飞行59 秒，飞行距离259.7 米的记录。那次试飞，他们发了50 封邀请信，结果只来了5 个人，报界对此反映冷淡。1904 年 进 行 了“飞 行 者”2 号 试 飞，总 共 飞 行了105 次，最 长 飞 行 记 录 是 飞 行 了5 分 钟，距 离为4.4 公 里。后 来 他 们 对 飞 机 的 操 纵 性 能 做 了改 进，1905 年6 月，制 成 了“飞 行 者”3 号。经过50 次 试
5、 飞，在10 月5 日 达 到 了 持 续 飞 行38 分3 秒、飞 行 距 离38.6 公 理 的 记 录。经 过 各 种 姿态的飞行试验，说明这架飞机已经具备实用性。莱特发明的飞机虽然已经达到了实用阶段，但是要得到社会的承认与支持还经过了一段艰苦的努力。莱特兄弟首先向美国陆军谈判，希望获得支持，但是陆军反应冷淡，说是要等到他们造出除驾驶员外能携带一名人员的条件下能够平飞时，才会考虑定购。后来他们又同英国人谈判也未有任何进展。在1906、1907这两年中，他们没有试验，而是转而改进发动机与螺旋桨。到1907 年春，他们又制造了一架新飞机，由莱特兄长带到欧洲，商谈申报专利与生产问题，也没有得到
6、什么结果。整个世界对他们数年的成功试飞没有什么反应。1907 年12 月23 日，美 国 政 府 愿 意 提 供25000 美 元 的 资金，招 标 制 造 一 架 能 载 两 人、飞 行 速 度 每 小 时64.4 公里、飞 行 距 离125 公 里 的 飞 机。为 了 说 服 美 国 官 方，1908 年2 月 莱 特 兄 弟 进 行 了 一 次 飞 行 表 演，美 国 战 争部 同 意 到 场 观 看。同 年3 月 莱 特 与 战 争 部 签 订 制 造 飞机的协议。1908 年8 月 莱 特 弟 弟 在 法 国、1908 年9 月 莱 特 兄 长 在美 国 进 行 了 飞 行 表 演。
7、都 相 继 取 得 了 成 功，这 些 成 功的 表 演 新 闻 界 广 为 报 导，这 才 使 他 们 成 为 全 世 界 注 目的英雄。冯如 1883-1912n 冯如，广东恩平人，12 岁赴美当童工，后在一家工厂当工人。经过数年的自学研究，积累了不少机械制造方面的知识。1906 年，冯如在旧金山与当地华侨和亲友集资创办飞机制造公司。1907 年，广东机器制造厂在美国奥克兰市成立，从事研制飞机。经历了6 次失败后，在1911 年初，于奥克兰市成功地进行了多次航空表演，而且创造了时速105 公里的新记录。当时孙中山先生也在美国，观看了他的飞行表演，在观看后发表讲话时对冯如的成功大加称赞，鼓励
8、他回国为祖国服务。1911 年3 月冯如回国，不幸在1912 年8 月25 日的一次飞行表演中因飞机失事而牺牲。林白 1902-1974n1920 年美国的企业家奥太格悬赏25000 美金，给第一个从纽约到巴黎的飞行者。1927 年5 月21 日，美国人林白（Charles Augustus Lindbergh,1902 1974）领走了这笔奖金，航程5810 公里，历时33.5 小时。林白后来多年任泛美航空公司的高级技术顾问，他也是第一批改进机械心脏泵的发明者之一。人们终于迎来了20 世纪这个航空的新世纪。从1916 年开始，在英国、荷兰、比利时、德国、法国、苏联、美国等国先后成立了国内与国
9、际的航空公司，办理客货运。1950 1970 年间，在欧美各国的长途客运几乎都让位给航空了，而铁路长途客运倒闭。在二次世界大战之后，又出现了喷气式超音速飞机。所有这些都得益于力学的发展。二、航天技术的发展齐奥尔可夫斯基在1898 年完成了论文利用喷气工具研究宇宙空间，但是论文直到1903 年才在莫斯科的科学评论杂志上发表。论文开创了变质量力学，并且由此推导出火箭运动的基本公式，后人称之为齐奥尔可夫斯基公式。论文导出了火箭要克服地球引力所要具有的最小速度，即第一宇宙速度为每秒8 公里。并且给出了液体燃料是最理想的推进剂。1919 年齐奥尔可夫斯基发表了论文太空火箭列车。这是关于多极火箭的最早的研
10、究。法 国 人 埃 斯 诺 贝 尔 特 利（Robert Esnault-Peltrie,1881 1957）独 立 于 齐 奥 尔 可 夫 斯 基 的 工 作，在1912 年 发 表 了 论 文 关 于 无 限 减 轻 发 动 机 重 量 的 可能 性 的 结 果 的 思 考。论 文 得 到 了 和 齐 奥 尔 可 夫 斯 基相 同 的 结 论。他 计 算 得 到 火 箭 逃 出 地 球 的 速 度 为 每 秒11.28 公 里，即 现 今 说 的 第 二 宇 宙 速 度。他 设 计 了 到达月球、金星与火星的火箭以及飞行策略。齐 奥 尔 可 夫 斯 基 与 埃 斯 诺 贝 尔 特 利 的
11、研 究 工 作 奠 定了航天技术的理论基础。戈达德和他的液体火箭奥伯特作液体火箭试验（右立者）布劳恩和他的V-2 火箭从1944 年起，直到1945 年德国法西斯覆灭，德国共向盟国各地区、特别是英国发射了V 2 火箭3745 枚。布劳恩投降美军后，到美国陆军装备设计研究局工作，后任陆军弹道导弹发展处处长。1955 年入美藉。先后领导研制成功红石、丘辟特、潘兴等火箭，并用火箭发射美国第一颗人造卫星成功。1960 1970 任马歇尔航天中心主任，1961 年任肯尼迪总统的空间事务科学顾问，分管阿波罗工程。美国将人送上月球，就是用的他主持设计的土星火箭。1970 年任美国国家航空航天局主管计划的副局
12、长，1972 年辞职。可以说布劳恩的一生，是研制火箭成功的一生。苏联第一颗人造卫星1957 年10 月4 日，苏联在拜科努尔航天发射场发射成功第一颗重83.6 公斤的人造卫星。它的轨道近地点215 公里、远地点947 公里。它在天上运行了92 天。这颗卫星进行了高空空气阻力的测量，完成了地面大气密度的测量等多方面的研究。第一个宇航员伽伽林Y.A.Gagalin1934-19681961 年4 月12 日，苏联把宇航员加加林送入地球轨道，运行了108 分钟，开辟了人类进入太空的纪元。美国阿波罗11 的发射指挥队伍阿波罗11 号是美国国家航空航天局的阿波罗计划中的第五次载人任务，是人类第一次登月任
13、务。1969 年7 月20 日，阿姆斯特朗与奥尔德林成为了首次踏上月球的人类。以 再 入 大 气 所 遇 到 的 力 学 问 题 来 说，就 要 求 解决：再 入 大 气 时 的 入 角 大 小 要 合 适，过 大 过 小都 不 行；再 入 大 气 后 的 数 分 钟 内，由 于 大 气 的电 离 层 隔 断 无 线 电 通 讯，要 解 决 飞 行 器 精 确 自动 控 制 的 能 力 问 题；再 入 大 气 后 飞 行 器 与 空 气摩 擦 产 生 的 高 温（1000 以 上）问 题 等。而 在所 有 飞 行 的 各 个 环 节 中，火 箭 的 条 件，包 括 加速度、温度都要控制得适合人的生存。火箭要解决的技术问题航天飞机航天飞机是一种垂直起飞、水平降落的载人航天器，它以火箭发动机为动力发射到太空，能在轨道上运行，且可以往返于地球表面和近地轨道之间，可部分重复使用的航天器。航天飞行还在发展，前程无量。演讲完毕，谢谢观看！