1、航空航天技术的发展航空航天技术的发展 人类在征服大自然的漫长人类在征服大自然的漫长岁月岁月中，早就产生了翱中，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 望还是从望还是从18世纪的热空气气球升空开始的。自从世纪的热空气气球升空开始的。自从20世世 纪初第一架带动力的、可操纵的飞机完成了短暂的飞行纪初第一架带动力的、可操纵的飞机完成了短
2、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。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。到了活动的自由，也增强了飞出大气层的信心。到了50年年 代中期，在火箭、电子、自动控制等科学技术有了显著代中期，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，开创了进展的基础上，第一颗人造地球卫星发射成功，开创了 人
3、类航天开始成为人类活动的新疆域。人类航天开始成为人类活动的新疆域。 航空航天事业的发展是航空航天事业的发展是20世纪科学技术飞跃进步，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。社会生活都产生了
4、广泛而深远的影响。 n我国在战国时代有了风筝、三国时代有了孔明灯、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。类早期对重物升空的尝试。 达芬奇和他的飞机草图 1505年，达年，达芬奇写成了研究手稿芬奇写成了研究手稿论鸟的飞行论鸟的飞行。达。达芬奇芬奇 是大画家，在这篇论文中，图文并茂。根据鸟的飞行原理，是大画家，在这篇论文中，图文并茂。根据鸟的飞行原理， 达达芬奇设计了飞机、降落伞、直升机。他考虑最多的是扑翼芬奇设计了飞机、降落伞、直升机。他考虑最多的是扑翼 机。机。 热气球 1
5、783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。 凯利和他设计的飞机 18091810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”。 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 莱特兄弟的飞机试飞图 美国在俄亥俄州开自行车修理店的莱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特兄弟为德国的利林
6、塔尔的牺牲精神 所鼓舞，决心试制飞机。他们首先从所鼓舞，决心试制飞机。他们首先从 制造滑翔机开始，从制造滑翔机开始，从18991899年开始，逐年开始，逐 渐改进。渐改进。19011901年莱特兄弟（哥哥年莱特兄弟（哥哥 Wilbur WrightWilbur Wright，186718671912,1912,弟弟弟弟 Orville WrightOrville Wright，1871187119481948）为了）为了 实验和改进翅膀，建造了风洞，他们实验和改进翅膀，建造了风洞，他们 研究与比较了研究与比较了200200种以上的机翼形状。种以上的机翼形状。 到到19021902年秋，已经积累
7、了上千次滑翔年秋，已经积累了上千次滑翔 经验，掌握了飞行的理论与技术。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，终于旋桨的飞机。经过艰苦的研究，终于 制成了制成了4 4缸缸8 8马力的内燃发动机，并且马力的内燃发动机，并且 用枞木制造了螺旋桨。用枞木制造了螺旋桨。19031903年年1212月月1717 日在北卡罗来纳州的刺鬼山海岸日在北卡罗来纳州的刺鬼山海岸 （Kill Devil Hills beachKill Devil Hills beach），对他），对他 们制成的们制成的“飞行者飞行者”1 1号进行
8、了试飞。号进行了试飞。 经过经过4 4次试飞，最好的成绩是在空中飞次试飞，最好的成绩是在空中飞 行行5959秒，飞行距离秒，飞行距离259.7259.7米的记录。那米的记录。那 次试飞，他们发了次试飞，他们发了5050封邀请信，结果封邀请信，结果 只来了只来了5 5个人，报界对此反映冷淡。个人，报界对此反映冷淡。 19041904年进行了年进行了“飞行者飞行者”2 2号试飞，总号试飞，总 共飞行了共飞行了105105次，最长飞行记录是飞行次，最长飞行记录是飞行 了了5 5分钟，距离为分钟，距离为4.44.4公里。后来他们公里。后来他们 对飞机的操纵性能做了改进，对飞机的操纵性能做了改进，190
9、51905年年6 6 月，制成了月，制成了“飞行者飞行者”3 3号。经过号。经过5050次次 试飞，在试飞，在1010月月5 5日达到了持续飞行日达到了持续飞行3838分分 3 3秒、飞行距离秒、飞行距离38.638.6公理的记录。经过公理的记录。经过 各种姿态的飞行试验，说明这架飞机各种姿态的飞行试验，说明这架飞机 已经具备实用性。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，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，
10、但是陆军反应冷淡，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购。后来他们又同英国人谈判也未有任何 进展。在进展。在19061906、19071907这两年中，他们没有这两年中，他们没有 试验，而是转而改进发动机与螺旋桨。到试验，而是转而改进发动机与螺旋桨。到 19071907年春，他们又制造了一架新飞机，由年春，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莱特兄长带到欧洲，商谈申报专利与生产 问
11、题，也没有得到什么结果。整个世界对问题，也没有得到什么结果。整个世界对 他们数年的成功试飞没有什么反应。他们数年的成功试飞没有什么反应。 19071907年年1212月月2323日，美国政府愿意提供日，美国政府愿意提供2500025000 美元的资金，招标制造一架能载两人、飞美元的资金，招标制造一架能载两人、飞 行速度每小时行速度每小时64.464.4公里、飞行距离公里、飞行距离125125公里公里 的飞机。为了说服美国官方，的飞机。为了说服美国官方，19081908年年2 2月莱月莱 特兄弟进行了一次飞行表演，美国战争部特兄弟进行了一次飞行表演，美国战争部 同意到场观看。同年同意到场观看。同
12、年3 3月莱特与战争部签订月莱特与战争部签订 制造飞机的协议。制造飞机的协议。 19081908年年8 8月莱特弟弟在法国、月莱特弟弟在法国、19081908年年9 9月莱月莱 特兄长在美国进行了飞行表演。都相继取特兄长在美国进行了飞行表演。都相继取 得了成功，这些成功的表演新闻界广为报得了成功，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。导，这才使他们成为全世界注目的英雄。 冯如 1883-1912 n冯如，广东恩平人，冯如，广东恩平人，1212岁赴美当童工，后在岁赴美当童工，后在 一家工厂当工人。经过数年的自学研究，积累一家工厂当工人。经过数年的自学研究，积累 了不少机
13、械制造方面的知识。了不少机械制造方面的知识。19061906年，冯如在年，冯如在 旧金山与当地华侨和亲友集资创办飞机制造公旧金山与当地华侨和亲友集资创办飞机制造公 司。司。19071907年，广东机器制造厂在美国奥克兰市年，广东机器制造厂在美国奥克兰市 成立，从事研制飞机。经历了成立，从事研制飞机。经历了6 6次失败后，在次失败后，在 19111911年初，于奥克兰市成功地进行了多次航空年初，于奥克兰市成功地进行了多次航空 表演，而且创造了时速表演，而且创造了时速105105公里的新记录。当公里的新记录。当 时孙中山先生也在美国，观看了他的飞行表演，时孙中山先生也在美国，观看了他的飞行表演，
14、在观看后发表讲话时对冯如的成功大加称赞，在观看后发表讲话时对冯如的成功大加称赞， 鼓励他回国为祖国服务。鼓励他回国为祖国服务。19111911年年3 3月冯如回国，月冯如回国， 不幸在不幸在19121912年年8 8月月2525日的一次飞行表演中因飞日的一次飞行表演中因飞 机失事而牺牲。机失事而牺牲。 林白 1902-1974 n1920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,19021974）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
15、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。 人们终于迎来了人们终于迎来了2020世纪这个航空的新世纪这个航空的新 世纪。从世纪。从19161916年开始，在英国、荷兰、年开始，在英国、荷兰、 比利时、德国、法国、苏联、美国等比利时、德国、法国、苏联、美国等 国先后成立了国内与国际的航空公司，国先后成立了国内与国际的航空公司， 办理客货运。办理客货运。1950195019701970年间，在欧年间，在欧 美各国的长途客运几乎都让位给航空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界大战之后，又出
16、现了喷气式超音速 飞机。所有这些都得益于力学的发展。飞机。所有这些都得益于力学的发展。 二、航天技术的发展 齐奥尔可夫斯基像 齐奥尔可夫斯基在齐奥尔可夫斯基在1898年完成了论文年完成了论文利用喷气工具研利用喷气工具研 究宇宙空间究宇宙空间，但是论文直到，但是论文直到1903年才在莫斯科的年才在莫斯科的科科 学评论学评论杂志上发表。论文开创了变质量力学，并且由此杂志上发表。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公式。论文导出了火箭要克服地球引力所要具
17、有的最小速 度，即第一宇宙速度为每秒度，即第一宇宙速度为每秒8公里。并且给出了液体燃料公里。并且给出了液体燃料 是最理想的推进剂。是最理想的推进剂。1919年齐奥尔可夫斯基发表了论文年齐奥尔可夫斯基发表了论文 太空火箭列车太空火箭列车。这是关于多极火箭的最早的研究。这是关于多极火箭的最早的研究。 法国人埃斯诺贝尔特利（法国人埃斯诺贝尔特利（Robert Robert Esnault-Peltrie,1881Esnault-Peltrie,188119571957）独立于齐）独立于齐 奥尔可夫斯基的工作，在奥尔可夫斯基的工作，在19121912年发表了论年发表了论 文文关于无限减轻发动机重量的可
18、能性的关于无限减轻发动机重量的可能性的 结果的思考结果的思考。论文得到了和齐奥尔可夫。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斯基相同的结论。他计算得到火箭逃出地 球的速度为每秒球的速度为每秒11.2811.28公里，即现今说的公里，即现今说的 第二宇宙速度。他设计了到达月球、金星第二宇宙速度。他设计了到达月球、金星 与火星的火箭以及飞行策略。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研齐奥尔可夫斯基与埃斯诺贝尔特利的研 究工作奠定了航天技术的理论基础。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-
19、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V2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。19601970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
20、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.Gagalin 1934-1968 1961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。
