回顾与展望

null百年航空回顾与展望百年航空回顾与展望 北京航空航天大学 2003.10.26李成智讲座主要内容讲座主要内容飞机发明前后（1809——1914） 一战时期发展（1914——1918） 两次大战之间（1919——1939） 二战时期发展（1939——1945） 喷气时代到来（1935——1947） 超音速大发展（1947——2003） 未来飞机展望（2003——2053）飞机发明前后飞机发明前后前人贡献 莱特兄弟 欧洲先驱 高潮渐现 探索应用前人的贡献前人的贡献凯利建立定翼思想——飞机发明的基础 汉森获得飞机专利——建立了飞机布局 英国开展气动研究——获得了许多成果 法国动力飞行尝试——完善了飞机结构 李林塔尔滑翔飞行——掌握了飞行技术 兰利已经接近成功——离成功一步之遥 试验获得很大进展——升力的测量计算null 达芬奇达芬奇设计的直升机达芬奇设计的直升机航空之父乔治凯利航空之父乔治凯利乔治凯利建立了定型机思想乔治凯利建立了定型机思想null 英国航空先驱汉森null 汉森设计的飞机获得专利法国阿代尔1889年设计的飞机——风神法国阿代尔1889年设计的飞机——风神俄国莫扎伊斯基1884年设计的飞机俄国莫扎伊斯基1884年设计的飞机马克辛1894年试验的飞机马克辛1894年试验的飞机德国滑翔飞行先驱李林塔尔德国滑翔飞行先驱李林塔尔李林塔尔在滑翔飞行李林塔尔在滑翔飞行李林塔尔在滑翔飞行李林塔尔在滑翔飞行李林塔尔在滑翔飞行李林塔尔在滑翔飞行 李林塔尔null 美国航空先驱兰利1903年10月兰利飞机准备试飞1903年10月兰利飞机准备试飞null 1903年10月兰利飞机准备试飞1903年12月8日兰利飞机试失败1903年12月8日兰利飞机试失败1903年12月8日兰利飞机试飞失败1903年12月8日兰利飞机试飞失败莱特兄弟莱特兄弟自小喜欢航空 动手能力很强 广泛搜集 研究循序渐进 开展大量试验 解决关键问题 整体对待飞机 维尔伯莱特（1867-1912）维尔伯莱特（1867-1912）奥维尔莱特（1871-1948）奥维尔莱特（1871-1948）null 莱特兄弟作试验用的自制风洞莱特自行车车间莱特自行车车间1910年莱特试验第一号滑翔机1910年莱特试验第一号滑翔机1901年莱特试验第二号滑翔机1901年莱特试验第二号滑翔机1902年莱特试验第二号滑翔机1902年莱特试验第二号滑翔机1902年试验第二号滑翔机1902年试验第二号滑翔机null 1903年试验第三号滑翔机1903年12月14日飞行者一号1903年12月14日飞行者一号莱特兄弟莱特兄弟维尔伯在飞行者一号上练习维尔伯在飞行者一号上练习1914.12.14.飞行者一号作首次试验1914.12.14.飞行者一号作首次试验1903年12月17日飞行者一号首次飞行1903年12月17日飞行者一号首次飞行飞行者一号原件飞行者一号原件人类首次飞行的见证人人类首次飞行的见证人1905年的飞行者二号1905年的飞行者二号1905年飞行者三号1905年飞行者三号1908年莱特A型飞机1908年莱特A型飞机 1908年莱特A型 1908年莱特A型1909年莱特军用飞行者号1909年莱特军用飞行者号 1910年莱特飞行学校学生 1910年莱特飞行学校学生1909维尔伯莱特带妹妹飞行1909维尔伯莱特带妹妹飞行莱特A型莱特A型1910年莱特B型1910年莱特B型莱特兄弟在1909年莱特兄弟在1909年代顿欢迎莱特兄弟回家代顿欢迎莱特兄弟回家1910年莱特R型1910年莱特R型1913年莱特C型1913年莱特C型1913年莱特E型1913年莱特E型1913年莱特G型1913年莱特G型1914年莱特F型1914年莱特F型1916年莱特L型1916年莱特L型飞机早期发展热潮飞机早期发展热潮莱特兄弟的飞行在欧洲引起重大影响 莱特兄弟1908年在欧美进行飞行演 欧洲飞机已经开始起步 探索飞机的应用 飞越英吉利海峡 水上飞机出现 航空母舰诞生 1905年阿克迪康水上滑翔机1905年阿克迪康水上滑翔机1906年布雷里奥滑翔机1906年布雷里奥滑翔机1905年布雷里奥-伏瓦辛滑翔机1905年布雷里奥-伏瓦辛滑翔机1905年REP滑翔机1905年REP滑翔机艾雷1910年11月首次驾机从军舰上起飞艾雷1910年11月首次驾机从军舰上起飞1911年1月艾雷驾机从军舰上起飞1911年1月艾雷驾机从军舰上起飞1911年1月艾雷从舰上起飞1911年1月艾雷从舰上起飞 右为艾雷 右为艾雷1911年艾雷驾机从舰上起飞1911年艾雷驾机从舰上起飞1911年1月艾雷驾机首次在军舰上着陆1911年1月艾雷驾机首次在军舰上着陆艾雷在舰上着陆艾雷在舰上着陆1911年1月艾雷从舰上起飞1911年1月艾雷从舰上起飞一战期间各国生产飞机数量一战期间各国生产飞机数量全世界有2000个飞机生产厂 全世界有80个发动机生产厂 全世界共生产飞机183877架 全世界共生产发动机235000台 德国生产飞机47637架 英国生产飞机47800架 法国生产飞机67983架 美国生产飞机15000架大战期间飞机性能的提高大战期间飞机性能的提高两次世界大战之间两次世界大战之间民航迅速发展，航线网在欧美各地建立 航空探险活动开展，飞越了大西洋 航空技术获得许多重大突破 发动机技术（增压器）开始采用 单翼全金属飞机逐渐取代双翼木质结构 战争阴影加速了航空的发展 飞机竞赛运动促进了飞机性能的提高技术上的重大进步技术上的重大进步应力蒙皮技术，飞机载重更大、速度更快； 变距螺旋桨，使飞机的适应性更高； 增升装置开始采用，提高了飞机的起降性能； 发动机增压技术，提高了功率和高空性能； 可收放起落架，使飞机阻力更小； 单翼全金属，使飞机更快、更强； 飞机设计理论、实验技术大大发展； 航空企业减少、规模增大。 第二次世界大战第二次世界大战飞机对战争产生决定性影响； 飞机性能迅速提高； 战时德国、英国处于领先地位； 后期美国、苏联赶到德英前面； 飞机生产量达到空前水平； 活塞式飞机接近性能的极限 喷气发动机和喷气飞机出现各国飞机的生产量各国飞机的生产量全世界共生产飞机约100万架； 美国生产了20.44万架； 德国生产了11.3514万架； 英国生产了12.5254万架； 苏联生产了10.5万架； 日本生产了7.5万架； 意大利约生产了1.5万架； 法国生产了约4000架。几种著名飞机的生产数量几种著名飞机的生产数量Bf-109 35000架， 拉-5 15000架； FW-190 20001架， P-40 13738架； 喷火 20351架； P-38 9923架； 飓风 14233架； P-47 15683架； 威灵顿 11461架； P-51 15686架； 拉格-3 6528架； F6F 12272架； 雅克-1 8721架； B-24 18188架； 伊尔-2 36136架； B-29 3970架； 雅克-9 16759架； 零式 10449架。Bf-109G的性能Bf-109G的性能翼展9.92米； 机长8.85米； 起飞重量3400千克； 发动机功率1100千瓦； 升限11550米； 最大速度611千米/小时； 航程998千米。喷火战斗机性能喷火战斗机性能机长10.04米； 翼展11.26米； 起飞重量5121千克； 发动机功率1134千瓦； 升限13105米； 最大速度628千米/小时； 航程1553千米。P-51战斗机性能P-51战斗机性能机长10.2米； 翼展11.3米； 起飞重量5020千克； 发动机功率1029千瓦； 升限12700米； 最大速度785千米/小时； 航程3860千米。拉-7飞机性能拉-7飞机性能机长9.8米； 翼展8.5米； 起飞重量3360千克； 发动机功率1402千瓦； 升限11800米； 最大速度670千米/小时； 航程800千米。零式战斗机性能零式战斗机性能机长9.12米； 翼展11米； 起飞重量2733千克； 发动机功率1150千瓦； 升限10000米； 最大速度564千米/小时； 航程1920千米。B-29轰炸机性能B-29轰炸机性能机长30.18米； 翼展43.05米； 起飞重量64050千克； 发动机功率4*1614千瓦； 最大速度576千米/小时； 航程6598千米； 载弹量9070千克。喷气时代喷气时代20世纪30年代中期，喷气思想出现 活塞发动机和螺旋桨对高速飞行不利 英国的惠特尔 德国的欧海因 二战前夕喷气飞机试飞 德国喷气战斗机在战争结束前投入战场超音速时代超音速时代1947年10月美国X-1首次实现超音速 50年代初，米格19和F-100实用超音速 战斗机经过四代的发展 喷气客机经过5代的发展 轰炸机超大型化方向发展 各种军用机和直升机蓬勃发展 火箭试验机突破高超音速 局部战争对飞机的设想思想不断提出新要求 机载武器和防空武器大为改观突破音障的技术要求突破音障的技术要求大推力喷气发动机，克服激波阻； 较高的结构强度； 完美的流线型外型设计； 使用后掠翼、面积率； 更加可靠的操纵系统； 进行更广泛的研究与试验四代超音速战斗机四代超音速战斗机第一代，低超音速，安装喷气发动机； 第二代，二倍音速，安装加力发动机； 第三代，低涵道比发动机，强调多用途、 高机动性、大航程、对地攻击 第四代， 强调隐身、超音速巡航、高机 动性和敏捷性、更好维护性等现代战略轰炸机现代战略轰炸机现代轰炸机向大型化方向发展 由亚音速到超音速 从高空突防到低空突防 从火力圈内到火力圈外 战略轰炸机的使用寿命延长 由于造价昂贵，只有俄美大力发展喷气式干线客机喷气式干线客机英国彗星号走在世界前列 由于50年代中期的几次事故，退出舞台 美国的波音公司、麦道公司确立领先地位 喷气客机改变了运输结构，地球变小了 喷气客机速度快、升限高、乘坐舒适 空中客车公司后来居上喷气客机的更新换代喷气客机的更新换代第一代，彗星、图104、波音707、DC-8 第二代，波音727、737、图154、DC-9 第三代，宽体客机，747、A300、DC-10 第四代，半宽体，主要强调经济性 第五代，远程、大容量、经济性好 大约每10年一代，速度高亚音速、1万米 发动机和气动设计是各代改进的关键飞机技术的未来？飞机技术的未来？未来的作战飞机 未来的超大客机 未来的高速飞机 未来的空天飞机 未来的人力飞机 未来的太阳能飞机未来战斗机未来战斗机强调高机动性、敏捷性 强调隐身性能 强调高速和高超音速 强调一体化设计 强调垂直短距起降能力 强调高自动化程度 强调维护性 强调海空军共用、战斗攻击并重 强调低成本等nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull高速民航机（二代超音速）高速民航机（二代超音速）图-144、协和式属于第一超音速 技术上有重大突破，但存在很多问题 载客量小、航程短、噪音大、环保性差 经济性不好 英法协和式分别于2002年和2003年停飞 新一代高速民航机要解决上述问题 欧洲、俄罗斯、美国都有许多设想图144图144图144图144协和式协和式协和式协和式协和式协和式协和式协和式协和式协和式波音2707波音2707HSCT-1HSCT-1HSCT-2HSCT-2HSCT-3HSCT-3HSCT-4HSCT-4HSCT-5HSCT-5HSCT-6HSCT-6HSCT-7HSCT-7HSCT-8HSCT-8HSCT-9HSCT-9航空航天飞机航空航天飞机跨大气层飞行器（TAV） 完全可重复使用 通常为两级，一级可作为高超音速飞机 二级可作为航天运载器 欧美等国20世纪80年代进行过许多研究 主要技术问题是多种模态的发动机 机体结构与材料、控制技术、防热技术等nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull人力飞机人力飞机从20世纪30年代即开始探索 50年代初英南安普顿大学首次试飞成功 难点：重量轻、动力转换装置高效、材料、加工 日本、美国、德国、英国开展较广泛 大学是人力飞机研制的主要机构 纪录： 距离：115千米；环飞：58.66千米 续航时间3小时54分，最大速度44.32Km/h 代达罗斯（MIT）代达罗斯（MIT）nullnull蝉翼信天翁蝉翼信天翁nullnull轻鹰轻鹰日本NIHON 大学日本NIHON 大学日本NIHON 大学日本NIHON 大学日本NIHON 大学日本NIHON 大学日本NIHON 大学日本NIHON 大学日本NIHON 大学日本NIHON 大学莫斯科勒（德国）莫斯科勒（德国）莫斯科勒（德国）莫斯科勒（德国）日本日本日本日本太阳能飞机太阳能飞机1978年英国人首次试飞成功太阳能飞机 80年代初美国人麦克里迪取得很大成功 蝉翼企鹅、太阳能挑战者都很著名 1981年7月7日飞越英吉利海峡成功 纪录：时间5h23m；距离260千米，54Km 90年代美国研制了探路者、太阳神等型号，代表了国际最高水平 用途十分广泛：环保、飞行时间长、升限高 目前太阳能飞机性能目前太阳能飞机性能性能：翼展 74.6米（747为64米）、 太阳电池62000片，15千瓦功率 飞行高度3万米 重量1200千克 续航时间20小时 速度40千米/小时 加燃料电池可飞行6个月太阳能挑战者太阳能挑战者探路者探路者探路者探路者探路者探路者太阳神太阳神太阳神太阳神太阳神太阳神太阳神太阳神太阳神太阳神太阳神太阳神超大型客机超大型客机载客量超过500人的大型客机 美国、欧洲都进行过大量研究 空中客车A380于2001年开始研制 技术问题不是太大，市场是不确定因素 可以解决机场、航线繁忙问题 能够降低单座成本，提高舒适性 现有机场要经过改造A380-900的性能A380-900的性能机长 79.4米 翼展79.8 米 机高24.1 米 空重 286,000 吨 起飞重量590,000 吨 动力装置：4台1332 千牛发动机 最大航程14450千米 载客量：最低481人，最高840人 载重量：95吨nullnullnullnullnullnullnullnull向鸟儿学习向鸟儿学习人类经过了模仿鸟的飞行阶段，但失败了； 航空100年人类飞行与鸟和昆虫越来越远； 鸟和昆虫的飞行有数不清的奥秘； 它们非常有效地利用了非定常涡升力； 它们飞行非常节省能量； 人类仍在不断地研究、实验鸟的飞行机理； 未来有可能出现仿生飞行器…… nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull载人航天载人航天载人航天始于1961年； 苏联发射了三代飞船：东方、上升、联盟； 美国发射了水星、双子星座、阿波罗； 苏联发射了8座空间站：7艘礼炮和和平号； 美国发射了一座空间站：天空实验室； 美国航天飞机发射了103次，二次失败； 中国于2003年10月15日首次载人航天成功载人航天小统计载人航天小统计2003年10月25日统计资料，全球参加过载人航天飞行的宇航员一共是432位，这里不包括没有上天便遇难的挑战者号航天飞机的7位宇航员。由于这些宇航员中有的飞行过7次，有的飞行过6次，还有的飞行过5次、4次、3次、2次，因此参加航天飞行的宇航员一共是957人次。这些宇航员来自32个国家。其中，美国宇航员271人，苏联（俄罗斯）宇航员72人，独联体国家27人，其余国家61人。这些宇航员中男性391人，女性40人。null参加过7次航天飞行的共有两人，分别是美国人弗兰克林-钱德亚斯和美国人罗斯。参加6次航天飞行的宇航员有4人，分别是美国人布朗、美国人莫斯格拉夫、美国人维瑟比和美国人约翰-扬。约翰-扬的飞行可谓是富于传奇色彩。他参加过1965年的双子星座3号的首次航天飞行；参加过1966年的双子星座10号飞行，完成了美国首次航天器对接任务；参加过阿波罗10号飞行任务，只差10几公里便到达了月球；参加过1981年航天飞机的首航飞行，还参加过1983年航天飞机的第9次飞行。 null另外，美国人约翰-格伦的航天生崖也极富传奇色彩。他于1962年完成了美国首次载人轨道飞行；还参加过199年航天飞机的飞行，航天员经历达36年之久。 2003年春至今，只有两次载人航天发射，中国的神舟五号和杨利伟是第一次。他是进入太空的第431位宇航员，是完成第954人次太空飞行的人。 各国宇航员知多少各国宇航员知多少美国271人（含华裔宇航员四名） 苏俄72人 独联体27人 德国10人(原东德1人) 法国9人 加拿大8人 日本5人 意大利4人 保加利亚2人 比利时2人 续续中国1人 阿富汗1人 奥地利1人 英国1人 古巴1人 捷克斯洛伐克1人 印度1人 匈牙利1人 以色列1人 续续墨西哥1人；蒙古1人 越南1人；荷兰1人 波兰1人；罗马尼亚1人 沙特阿拉伯1人；南非1 人 斯洛伐克1人；西班牙2人 瑞士1人；叙利亚1人 东方号飞船东方号飞船水星号飞船发射水星号飞船发射水星飞船回收水星飞船回收双子星座6号回收双子星座6号回收阿波罗登月舱在月球上阿波罗登月舱在月球上null 联盟和阿波罗飞船对接航天飞机发射航天飞机发射和平号空间站在轨道上和平号空间站在轨道上和平号上的各国宇航员和平号上的各国宇航员国际空间站国际空间站中国的神舟号飞船中国的神舟号飞船null 谢 谢